GEOLOGÍA Y SUS EFECTOS EN VOLADURA

UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA Facultad de Ingeniería Escuela Académico Profesional de Ingeniería Geológica

GEOLOGÍA I.

ESTRUCTURA

Y

SUS EFECTOS EN VOLADURA

DE LAS ROCAS

Debido a su formación, edad y a los diversos eventos geológicos que han sufrido, las rocas presentan diversas estructuras secundarias que influyen influyen en su fracturamiento con explosivos. Entre ellas tenemos: tenemos:

A. ESTRATIFICACIÓN O BANDEMIENTO (BENDING, LAYERING) Planos que dividen a las capas o estratos de las rocas sedimentarias de iguales o diferentes características físicas (litológicas); también ocurren en ciertos casos de disyunción en rocas granitoides. Generalmente ayudan a la fragmentación.

Metapelita con bandeamiento ritmico

B. ESQUISTOSIDAD Bandeamiento laminar laminar que presentan ciertas rocas metamórficas metamórficas de grano fino a medio con tendencia a desprender láminas. Se rompen fácilmente.

Esquistosidad en la roca

esquistosidad plegada


C. FRACTURA (JOINTS, FISURAS O JUNTAS) En las rocas, en las que no hay desplazamiento, se presentan en forma perpendicular o paralela a los planos de estratificación o mantos en derrames ígneos, con grietas de tensión (diaclasas), grietas de enfriamiento (disyunción) y otras. El espaciamiento entre ellas es variable y en algunos casos presentan sistemas complejos entrecruzados. La abertura, también variable, puede o no co ntener material de relleno.

D. FALLAS (FAULTS) Fracturas en las que se presenta desplazamiento entre dos bloques. Usualmente contienen material de relleno de grano fino (arcilla, panizo, milonita) o mineralización importante para la minería. En perforación reducen los rangos de penetración, y pueden apretar o trabar a los barrenos. Las rocas son propicias a sobre rotura (over break, back break) junto a los planos de falla.

Falla normal


E. CONTACTOS Planos de contacto o discontinuidades entre estratos o capas del mismo material o de diferente tipo de roca.

II.

INFLUENCIA

DE ESTAS ESTRUCTURAS

Las principales desventajas que presentan son la pérdida de energía por fuga de gases y la preformación de pedrones sobredimensionados.

CASOS: A.

POCAS

ESTRUCTURAS O ESTRUCTURAS AMPLIAMENTE SEPARADAS

Pueden ser una desventaja para la fragmentación por los siguientes motivos:      

Interrupción de las ondas sísmicas o de tensión. Fallas de confinamiento. A menudo enormes variaciones en dureza y densidad entre los estratos (incompetencia). Preformación de pedrones sobredimensionados. Sopladura de taladros por escape de gases. En perforación, menor rango de perforación y desviación cuando no se perfora perpendicularmente al bandeamiento.

Soluciones factibles:   



Empleo de explosivos densos y de alta velocidad. Empleo de cargas espaciadas (decks). Intervalos de iniciación más cortos entre taladros (favorable para la fragmentación y para reducir vibraciones). Ajuste de mallas de perforación, más apretadas.

B. ESTRUCTURAS APRETADAS

UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA Facultad de Ingeniería Escuela Académico Profesional de Ingeniería Geológica Normalmente son una ventaja, mejor transmisión de las ondas de tensión con mejor fragmentación y control del disparo. Las rocas con baja resistencia junto con bandeamiento apretado, con las lutitas y esquistos presentan buena fragmentación. Algunos aspectos técnicos pueden bajar costos en estas condiciones: 



 

Explosivos y cebos de menor velocidad y densidad son efectivos en estas rocas (areniscas, lutitas, esquistos, etc.). Tiempos de intervalo más largos resultan más efectivos para el desplazamiento y son favorables para reducir las vibraciones. Se consiguen mayores rangos de velocidad de perforación. Se puede incrementar la producción ampliando el burden y el espaciamiento e incrementando el diámetro de taladro pero debe controlarse la vibración.

C. Estratificación Plana u Horizontal Estructuras predecibles. 

 

La perforación perpendicular a estratos horizontales reduce la probabilidad de que se traben o agarren los barrenos. Los taladros son verticales y rectos ya que estos planos no afectan por desviación. En estas condiciones son factibles de aplicar opciones técnicas en mallas, inclinación de taladros y sistemas de inclinación para mejorar la voladura. Por otro lado estratos o discontinuidades en ángulo pueden desviar los taladros.

D. Rumbo Y Buzamiento (Strike And Dip) De Estratos Y Fallas El rumbo indica la dirección de la estructura (con relación a los puntos cardinales o norte geográfico) y el buzamiento el ángulo de inclinación con respecto a la horizontal. Ambos indican cuando o no los taladros atravesarán perpendicular o transversalmente a las estructuras.



Rumbo

Casos: 1. Rumbo en ángulo con la cara libre Fracturas o fall as en áng ulo con la car a lib re contribuyen a mejor fragmentación con aceptable rotura final y rotura hacia atrás (back break), buena condición para voladura.


2. Rumbo perpendicular a la cara libre Fractura o fallas perpendiculares a la cara libre (entre los espaciamientos de taladros) tienden a contribuir con rotura de bloques, poca rotura final y considerable rotura hacia atrás; mala condición para voladura.

3. Rumbo paralelo a la cara libre Fallas y fracturas provocan fracturamiento sobredimensionada, mala rotura final pero generalmente una pared posterior estable; mala condición para fragmentación por voladura.

Efectos negativos en la performance de la voladura:   

Roca con estructuras complicadas. Zonas de incompetencia. Rocas con zonas competentes intercaladas con zonas incompetentes.

Soluciones factibles a) Efectuar voladuras de prueba, si esto es posible. b) Diseñar la voladura para que la cara libre se desplace en un ángulo con las estructuras geológicas. Esto puede o no ser posible y puede involucrar alteraciones en los intervalos de retardo. c)

Procurar la mejor distribución de la carga explosiva para sobreponerla a las estructuras, aplicando algunas de las siguientes opciones: 

 

Ampliar los espaciamientos paralelos a las fisuras y reducir los burdenes perpendiculares a las fisuras. Aplicar la malla en echelón si fuera conveniente. Enfocar la dirección del ángulo de movimiento de las salidas.

d) Reducir la malla. e) Emplear menor diámetro de taladros, lo que proporciona mejor distribución del explosivo y notoriamente mayor control de la voladura. f)

Perforar taladros satélites entre los taladros de producción.

g) Experimentar con diferentes intervalos de retardo. Intervalos cortos son a menudo efectivos en estructuras sobresalientes. 

Buzamiento


Casos: 1. Perforación y voladura con el buzamiento a favor En este caso se puede esperar lo siguiente: mayor rotura hacia atrás, ya que la gravedad trabaja contra la operación de voladura. Mejor utilización de la energía del explosivo porque los estratos yacen hacia los taladros presentando menor resistencia al empuje. Piso del banco más plano o regular con menos problemas de bancos, mayor desplazamiento desde la cara libre lo que resulta en una mejor formación de la pila de escombros. Por otro lado hay la posibilidad de piedras volantes de la cresta del banco.

Soluciones factibles:  

El empleo de taladros inclinados reduce la rotura hacia atrás. Ampliando el tiempo de retardo de la inclinación de la última fila de taladros se puede lograr un buen perfil de la cara final del banco.

2. Perforación y voladura con el buzamiento en contra Menor rotura hacia atrás debido a que los estratos buzan dentro del banco. La resistencia al pie del banco se incrementa dificultando su salida, por lo que se requiere mayor carga explosiva de fondo, piso del banco irregular, menor desplazamiento desde la cara libre, que resulta en una pila de escombros más elevada.

Soluciones factibles Si se presentan lomos o toes:   

Perforar taladros inclinados para eliminar la posibilidad de lomos. Perforar taladros satélites para eliminar los lomos. Explosivos de alta energía en las áreas de formación de lomos pueden ayudar a mejorar el nivel del piso, la sobre perforación adicional también puede ayudar a mejorar el nivel del piso.

3. Perforación y voladura con el rumbo en contra En esta situación se espera encontrar voladura 

 

las condiciones más desfavorables para la perforación y

Piso del banco irregular, frecuentemente con forma dentada cuando se intercalan estratos de rocas de diferentes características. Rotura hacia atrás irregular, con entrantes y salientes. Desfavorable orientación de la cara libre, que requiere de trazos de voladura adecuados. “

”


E. ESTRUCTURAS INESTABLES En muchas canteras y tajos abiertos, por razones geológicas y de estabilidad de taludes se presentan problemas de deslizamientos de diferentes tipos y proporciones, que comprometen la seguridad de las operaciones. Estos deslizamientos están vinculados a fallamiento, presencia de agua, roca alterada o descompuesta, presencia de material arcilloso, taludes de banqueo muy empinados que crean zonas críticas, etc. (ejemplos en los gráficos siguientes). En estas zonas críticas es necesario controlar las vibraciones generadas por voladura, empleando detonadores de retardo con períodos de 8 a 10 ms entre taladros, limitar la carga explosiva total (factor de carga) y disparar tantas de pocos taladros, para evitar incrementar su desplazamiento. Generalmente las voladuras son monitoreadas con sismógrafos para controlar el nivel de vibraciones y efectuar los ajustes de tiempo y carga necesarios.


F. ESTRUCTURAS EN TRABAJOS SUBTERRÁNEOS Las mismas consideraciones sobre estructuras geológicas se aplican en trabajos de subsuelo. Caso especial son los túneles, galerías, rampas y piques donde los sistemas de fracturas dominantes afectan a la perforación y voladura. Los sistemas dominantes clasificados con relación al eje del túnel son tres:

a) Sistema de fracturas y juntas perpendiculares al eje del túnel. Por lo general se esperan los mejores resultados de voladura en estas condiciones.

b) Sistema de fracturas o juntas paralelas al eje del túnel (planos axiales) En estas condiciones a menudo resultan taladros quedados (tacos o bootlegs) de distintas longitudes y excesivamente irregulares condiciones en la nueva cara libre.

c. Sistema de fracturas o juntas en ángulos variables con relación al eje del túnel (echelón) En estos casos usualmente los taladros de un flanco trabajan mejor que los del otro. Puede decirse que los del lado favorable trabajan “a favor del buzamiento”. La situación real a veces se complica cuando estos sistemas (y sus subsistemas) se intercalan, dificultando la perforación y facilitando la fuga de gases, aunque la fragmentación puede ser menuda.

Usualmente las fracturas espaciadas generan bolones mientras que las apretadas producen fragmentación menuda. En el primer caso los taladros requieren cargas concentradas de alto impacto y velocidad, mientras que en el segundo se prefiere explosivos lentos, menos trituradores pero más impulsores.


En resumen, la disyunción o fisuramiento por contracción en las rocas ígneas, las grietas de tensión o diaclasamiento y los planos de estratificación en las sedimentarias, así como los planos de contacto o discontinuadas entre formaciones geológicas distintas y especialmente las fallas, tienen definitiva influencia en la fragmentación y desplazamiento del material a volar, por lo que deben ser evaluadas en el mayor detalle posible en el planeamiento del disparo. Otras condiciones geológicas importantes son la excesiva porosidad, presencia de oquedades, geodas, venillas de yeso y sal que amortiguan la onda sísmica. La presencia de agua tiene el mismo efecto además de obligar al empleo de explosivos resistentes al agua y en muchos casos efectuar un bombeo previo para drenar los taladros. También en ocasiones el terreno presenta altas temperaturas que pueden causar detonaciones prematuras, así como algunos sulfuros (pirita, marcasita) que en estas condiciones pueden reaccionar con explosivos en base a nitratos, generando SO2 y calor que descomponen al explosivo

GEOLOGÍA Y SUS EFECTOS EN VOLADURA

Recommend Documents