74051_MATERIALDEESTUDIOPARTEIIDiap61-139

(1)

La propagación preferencial en el plano axial junto con el

f t d t l ió d it

VOLADURA CONTROLADA

TEORIA DEL METODO

efecto de apertura por la presión de gases permiten obtener un plano de fractura definido.

Según esto, el mecanismo de trabajo de una voladura de contorno comprende a dos efectos diferentes: uno derivado de la acción de la onda de choque y otro derivado de la acción de los gases en expansión

Dr. Vidal Navarro Torres – Consultor Intercade

derivado de la acción de los gases en expansión.

62 62

La presión de gases es clave en la voladura

VOLADURA CONTROLADA

TEORIA DEL METODO

p g

controlada, por lo que se debe tratar de mantenerla hasta que complete la unión de las grietas que parten de los taladros adyacentes.

Esto se conseguirá adecuando la longitud de retacado para evitar el escape prematuro de los gases a la atmósfera.

(2)

MECANICA DE CORTE LINEAL

Distancia: E-0,58 GRIETA Distancia: E 0,58 TENSIÓN GRIETA COMPRESION TENSIÓN

Taladros con cargas lineares desacopladas (presión interna de los gases en expansión)

64 64

Tensiones generadas por superposición de ondas de choque producidas por el disparo simultáneo de dos cargas de taladro.

MECANICA DE CORTE LINEAL

E

E / 2

(3)

Tensiones generadas por superposición de ondas de choque producidas por el disparo simultáneo de dos cargas de taladro.

MECANICA DE CORTE LINEAL

TALADROS ZONAS TRITURADAS

EFECTO

ONDAS DE CHOQUE

ZONA DE CORTE TALADROS

66 66

Principio del fisuramiento lineal en la roca.

MECANICA DE CORTE LINEAL

(4)

Consiste en crear en el cuerpo de roca una discontinuidad o plano de fractura (grieta continua) antes de disparar la

l d i i l d d ió di t fil d

VOLADURA DE PRECORTE

voladura principal o de producción, mediante una fila de taladros generalmente de pequeño diámetro, muy cercanos, con cargas explosivas desacopladas y disparos instantánea.

El disparo de los taladros de precorte también puede hacerse simultáneamente con los de producción pero

hacerse simultáneamente con los de producción, pero adelantándonos una fracción de tiempo de 90 a 120 ms, el disparo es pues en dos etapas.

68 68

Normalmente es necesario efectuar algunos disparos de prueba para conocer el comportamiento de la roca y ajustar parámetros, pero como guía puede aplicarse algunas

VOLADURA DE PRECORTE

ecuaciones propuestas para el caso, como las de C. Konya, así: El factor de carga por pie de taladro que no cause daño a la roca, pero que produzca suficiente presión como para crear la acción de corte se puede estimar por:

q = Ø 2 / 28

Donde:

q : carga de explosivo por pie de taladro (lb/pie). Ø : diámetro de los taladros vacíos, en pulgadas.

(5)

Si se aplica este factor de carga, el espaciamiento entre los taladros de precorte será determinado por la ecuación:

VOLADURA DE PRECORTE

p p

E = 10 x Ø

Donde:

E : espaciamiento, en pulgadas.

Ø : diámetro de los taladros vacíos, en pulgadas.

70 70

La constante 10 se aplica para asegurar que la distancia no sea excesiva y que el corte ocurra, pero según experiencia puede llevarse a 12 ó 14.

VOLADURA DE PRECORTE

Estos valores por norma deben darse en el equivalente métrico.

En la mayoría de aplicaciones de precorte no se estila sobreperforación.

En algunos casos se aplica una carga concentrada de 2 a 3 veces al fondo del taladro, en otros toda la columna es desacoplada, es decir de baja energía y de menor diámetro que el del taladro.

(6)

Existen diferentes criterios respecto a la necesidades de taquear o no los taladros, y sobre la longitud del taco teniendo en cuenta la necesidad de mantener retenidos

VOLADURA DE PRECORTE

teniendo en cuenta la necesidad de mantener retenidos los gases de explosión en los taladros. Usualmente las rocas competentes no requieren taco mientras que sí son necesarios en las rocas fisuradas e incompetentes.

El precorte se aplica preferentemente en bancos de superficie para delimitar sectores, para cortar bloques;

p p p q

para evitar una excesiva sobrerotura hacia atrás (back

break)y para formar los taludes finales del pit.

72 72

Consiste en la voladura de una fila de taladros cercanos, con cargas desacopladas, pero después de la voladura “principal” o de producción.

VOLADURA DE PRECORTE

El factor de carga se determina de igual forma que para los taladros de precorte, pero como esta técnica implica el arranque de roca hacia un frente libre, el espaciamiento normalmente es mayor que en el precorte, pudiendo ser determinado por la ecuación:

E 16 Ø E =16 x Ø Donde:

E : espaciamiento.

(7)

El disparo es también en dos etapas, primero los taladros

d d ió d é dif i d 100

VOLADURA DE PRECORTE

de producción y después, con una diferencia de unos 100 ms, los de recorte. Las condiciones de confinamiento de ambas son diferentes, en el precorte mientras no sale la voladura principal en burden es infinito, en tanto que en el recorte el burden tiene una distancia definida y razonable, después de haber salido la voladura principal, de modo que puede ser estimado en el diseño de la

de modo que puede ser estimado en el diseño de la voladura.

74 74

Las condiciones de confinamiento de ambas son diferentes, en el precorte mientras no sale la voladura principal en burden es infinito, en tanto que en el recorte el burden tiene una distancia definida y razonable, después de haber salido la voladura principal, de modo que puede ser

VOLADURA DE PRECORTE

estimado en el diseño de la voladura. El burden debe ser mayor que el

espaciado para asegurar que las facturas se “encadenen”

apropiadamente entre los taladros antes que el bloque de burden se desplace, pudiendo estimar con la ecuación:

B = 1,3 x E Donde:

B : burden o línea de menor resistencia. E : espaciado entre taladros.

Cuando los taladros de recorte tienen el mismo diámetro que los de producción la técnica se conoce como Trim Blasting.

(8)

Es prácticamente una voladura convencional pero en la que se ha modificado el diseño de la última fila, tanto en su esquema geométrico que es más reducido, como en las cargas de explosivo que deben ser menores y desacopladas

VOLADURA AMORTIGUADA

explosivo que deben ser menores y desacopladas.

El disparo es normalmente en una sola etapa. La voladura amortiguada también denominada suave o cushion blasting, recientemente ha incrementado sus posibilidades con el desarrollo de nuevas técnicas como la de ADP (Air Deck

Presplitting) y la de cargas especiales de baja densidad tipo Examon R-20 o ANFO combinado con prills de polietileno, aunque en este caso se presentan problemas de segregación en el carguío neumático por diferencias de densidad.

76 76

ESQUEMA DE CARGA PARA VOLADURA

CONTROLADA Y AMORTIGUADA EN BANCOS

2 1 TA C O (0) (b) 50 o 75 mm 100 mm 150 mm ( c ) (d) 6 5 1 3 2 7 3 2 4

}

(e) 250 o 300 mm (f) 6 a) Cordón detonante y cartuchos de dinamita o hidrogel en rosario.

b) Cartucho especial tipo EXSAORTE con cebo de dinamita al fondo, detonador electrico o NONEL.

c) Cartuchos de dinamita alojados en un tubo pl{astico cortado longitudinalmente (media caña) iniciados con cordón detonante axial.

d) Boodterd APD o dinamita con iniciacion central, con cordón detonante pasante (puede estar forrando con tubo de cartón o plástico para mayor rigidez.

(9)

TALADROS EN TRABAJOS SUBTERRANEOS,

ESQUEMAS PARA VOLADURA CONTROLADA

a) b) c) d) e) Velocidad:7000m/s CORDON 3G NONEL -VOLADURA AMORTIGUADA

a) Taladro con carga convencionales con explosivo de bajo energía (EXADIT) sin atacar, sin taco Iniciador con detonador en la boca o al fondo.

b) Taladro con cartuchos espaciados con separadores inertes o aire libre, con cordón detonante axial

VOLADURA CONTROLADA:

d) Taladro con explosivo especial para voladura controlada (EXSACORTE o EXSASPLIT), en tubos rigidos de plástico para acoplamiento linear, centrados en el taladro de mayor diámetro mediante plumas o rosetas. Iniciacion del cebo con detonador eléctrico o de tipo Nonel, con taco inerte de sellos, diámetro del explosivo 22 mm, y del taladro 38 a 51 mm, como ejemplo. e) Taladro con EXAMON, con cordón detonate de bajo gramaje axial en toda la columna, amarrado al cartucho cebo e iniciado con detonador , el cordón por su mayor velocidad deflagará a una parte del explosivo granular antes que éste detone totalmente a su velocidad de régimen, reduciendo así la carga y el efecto de impacto, sin afectar al confinamiento original. f) Como alternativa de estos esquemas, en algunos casos se emplea cordón detonante de alto gramaje [60,80,120 g/m] sólo, como carga linear.

78 78

En voladuras de contorno de gran diámetro en superficie, el desacoplamiento del ANFO se consigue colocándolo en

VOLADURA AMORTIGUADA CON CARGAS

DE BAJA DENSIDAD

desacoplamiento del ANFO se consigue colocándolo en mangas o tubos de plástico, de menor diámetro que el taladro, o distribuyéndolo en cargas espaciadas mediante separadores especiales de madera u otro material, lo que resulta costoso, por lo que prefiere bajar la densidad del explosivo, mediante tres procedimientos:

1 R d i d l t id d t ól d l 6% ( i

1. Reduciendo el contenido de petróleo a menos del 6% (si un ANFO 94/6 desarrolla 3 780 J/g, uno con (98,5)/(1,5) solo desarrollará 2 293 J/g).

(10)

2. Diluyéndolo con cloruro de sodio, hasta un máximo del 20%. La sal reduce la energía y actúa como refrigerante, con lo que

VOLADURA AMORTIGUADA CON CARGAS

DE BAJA DENSIDAD

disminuye la velocidad de detonación y el calor de explosión.

3. Mezclando el ANFO con bolitas de poliestireno expandido de 0,5 a 3 mm (tecnoport), técnica que está ganando difusión con la denominación de ANFOPS. Con su densidad de 0,03 kg/dm3_,

como

4 Dil t ió d h t 80% d l

4. Diluyente en una proporción de hasta 80% de mezcla, se consigue concentraciones de energía y densidades por metro de sólo un 10% de las que corresponden al ANFO convencional, aunque existen dificultades de segregación por densidades dentro del taladro en carguío neumático depequeño diámetro.

80 80

Se requiere calcular el espaciado entre taladros para un precorte, con diámetro de 64 mm y con explosivo especial entubado, de 19 mm de diámetro, 4000 m/s de velocidad de detonación y 1,1 g/m3 de densidad.

EJEMPLO DE CALCULO PARA LA APLICACION

DE PRECORTE

La roca tiene una resistencia in situ a la tracción de 17,2 y a la compresión de 275 MPa respectivamente (valores obtenidos de tablas petrográficas, o determinados por un laboratorio de mecánica de rocas).

1. Presión de taladro (Pt):

Pt = 228 x 10-6 x ρ x (VOD)2 = 2 134 MPa 1 + 0 8 x ρ 1 + 0,8 x ρ

donde:

ρ : densidad del explosivo.

(11)

2. Presión de taladro efectiva:

EJEMPLO DE CALCULO PARA LA APLICACION

DE PRECORTE

Pt = 2 134 x 190,42 = 2 134 x 0,054 64

Pt = = 115,7 Mpa

Valor menor a la resistencia a compresión de la roca por lo que ésta configuración de cargas es válida.

82 82

3.Espaciamiento (E):

E = 64 x (115,7 + 17,2) = 494,5 mm = 0,5 m 17 2

EJEMPLO DE CALCULO PARA LA APLICACION

DE PRECORTE

17,2

Luego el espaciamiento de partida será 0,5 m.

Para determinar el espaciamiento entre taladros también, suele aplicarse la siguiente ecuación:

E = 2 x r (Pb - Rt)

Donde:

E : espaciamiento de los taladros, en pulgadas. R : radio del taladro, en pulgadas.

Pb : presión en el taladro por la carga explosiva, en psi. Rt : resistencia a la tracción dinámica de la roca, en psi.

(12)

2. VOLADURA CONTROLADA

84 84

El desarrollo de un precorte tiene por finalidad generar una línea de debilidad tras la voladura, cuyos beneficios p eden ser los sig ientes

INTRODUCCION

pueden ser los siguientes:

• Formación de una pared de banco más estable. • Generar el límite de penetración de la pala. • Obtener las bermas programadas

• Obtener las bermas programadas. • Crear una percepción de seguridad.

(13)

 La precisión de la perforación es fundamental, debe

CONDICIONES NECESARIAS PARA

LA VOLADURA CONTROLADA EN SUBSUELO

p p ,

mantenerse el alineamiento y paralelismo de los taladros de acuerdo al diseño del corte a realizar, para mantener un burden constante en toda la longitud del avance, de otro modo no se formará el plano de corte. Un mal emboquillado o desviaciones resultarán en sobrerotura o salientes de roca, así, desviaciones

mayores de 0,10 a 0,15 m. al fondo pueden deformar el corte o dar lugar a tacos quedados (Bootlegs)…

86 86

 El espaciamiento entre taladros debe ser menor que el

d l d i l l l ió i /b d

CONDICIONES NECESARIAS PARA

LA VOLADURA CONTROLADA EN SUBSUELO

de voladura convencional, la relación espacio/burden baja de E = 1,3B normal a E = (0,5 ó 0,8)B.

En la práctica, para voladura amortiguada, esta distancia se estima entre 15 a 16 veces el diámetro y el burden de 1,2 a 1,5 veces el espaciamiento, mientras que para precorte el espaciado será de 8 a 12 veces el diámetro precorte el espaciado será de 8 a 12 veces el diámetro, considerándose el burden infinito. Así en la práctica son esenciales espaciamientos entre 0,3 y 0,6 m.

(14)

Carga

CONDICIONES NECESARIAS PARA

LA VOLADURA CONTROLADA EN SUBSUELO

Se requiere baja densidad de carga explosiva, lo que se obtiene con:

 Explosivos especiales de baja energía y velocidad, usualmente en cartuchos de pequeño diámetro, como el Exsacorte de 22 mm, que produce unos

como el Exsacorte de 22 mm, que produce unos 1,000 bares de presión, mientras que uno convencional puede llegar a 30.000 bar.

88 88

La carga de columna debe ser desacoplada (no

CONDICIONES NECESARIAS PARA

LA VOLADURA CONTROLADA EN SUBSUELO

atacada), normalmente de sólo 0,5 veces el diámetro del taladro (relación 2:1) para poder formar un anillo de aire alrededor del explosivo que amortigüe el efecto de impacto al absorber parte de la energía de la explosión y debe distribuirse a todo lo largo del taladro (esto se facilita por ejemplo con los cartuchos largos de

E t t l t d

Exsacorte que cuentan con plumas centradoras plásticas).

(15)

La densidad de carga normalmente fluctúa entre 0 18 y

CONDICIONES NECESARIAS PARA

LA VOLADURA CONTROLADA EN SUBSUELO

La densidad de carga normalmente fluctúa entre 0,18 y 0,37 kg/m, para este caso, según el tipo de roca varía entre 0,08 y 0,22 kg/m.

Si es necesario para amortiguar la onda y facilitar la formación del plano de corte, se puede intercalar taladros vacíos de guía entre los taladros cargados.

vacíos de guía entre los taladros cargados.

90 90

Efectos de la voladura en la roca remanente de un túnel o

VOLADURA CONTROLADA EN SUBSUELO

tajeo:

En la voladura convencional, normalmente todos los taladros del núcleo suman sus efectos de impacto a los de la corona o periferia afectando a la roca remanente como se aprecia en los gráficos, en los que también se aprecia la reducción de este efecto con la voladura controlada

(16)

VOLADURA CONTROLADA EN SUBSUELO

Grado de afectación con voladura convencional Daños Grado de afectación con voladura controlada Alzas Cuadradores 0,20 a 0,50 m +

1,5 m

+

92 92

VOLADURA CONTROLADA EN SUBSUELO

Periferia Cuadradores Zona afectada

Suma de los afectos de impacto de todos los taladros sobre la corona o periferia

Techo debilitado propenso a desprendimiento de rocas

Ayudas

Arranque

Techo estable Línea límite de pago

Agrietamiento por efecto de la voladura convencional voladura convencional Sobre excavación (no pagable)

Agrietamiento limita resultante de la voladura controlada en el mismo tipo de roca

(17)

Carga de fondo

VOLADURA CONTROLADA EN SUBSUELO

Todo método de carguío requiere una carga de fondo de alta velocidad con factor de acoplamiento cercano al 100% (ejemplo uno o dos cartuchos convencionales de dinamita), para asegurar el arranque de la carga reducida de columna y evitar la formación de tacos quedados al fondo

fondo.

94 94

VOLADURA CONTROLADA EN SUBSUELO

Es también necesario sellar los taladros con taco inerte

(steming) para contener los gases y para evitar que la

columna desacoplada sea eyectada del taladro al detonar el cebo (o succionada por la descompresión subsiguiente a

l l d i d l di i i l)

(18)

Disparo

VOLADURA CONTROLADA EN SUBSUELO

El disparo de todos los taladros del corte periférico debe ser simultáneo, o máximo en dos o tres etapas de retardo muy cercanas (si el perímetro a cortar es grande), de lo contrario el plano de corte puede no formarse completamente. Esto puede asegurarse con una línea troncal de encendido independiente.

p

96 96

Debe tomarse en cuenta que la velocidad pico de partícula

VOLADURA CONTROLADA EN SUBSUELO

generada por el disparo puede llegar a causar excesivo daño a la roca remanente, efecto que se puede reducir manteniéndola por debajo de los 700 a 1000 mm/s. Esta velocidad se puede estimar con la siguiente fórmula empírica:

(19)

VOLADURA CONTROLADA EN SUBSUELO

VPP = ce

d x b

Donde:

VPP : Velocidad pico de partícula, en m/s. ce : Carga explosiva en caja, en kg.

d : Distancia radial desde el punto de detonación, en m.

p ,

b : Constante que depende de las propiedades estructurales y elásticas de la roca, y que varía de lugar a lugar.

98 98

Los medios usuales disponibles para carga controlada en pequeño diámetro son:

VOLADURA CONTROLADA EN SUBSUELO

pequeño diámetro son:

1. Tubos plásticos rígidos con carga interior de dinamita de baja velocidad y presión, acoplables para formar columnas de longitud requerida, con plumas centradoras para desacoplar la carga; ejemplo: Exsacorte de 22 mm de diámetro por 710 mm de longitud.

(20)

2. Cartuchos convencionales de dinamita espaciados entre sí a una distancia equivalente a la longitud de un

VOLADURA CONTROLADA EN SUBSUELO

cartucho (0,20 m), iniciados axialmente con cordón detonante de bajo gramaje (3 g/m).

3. Agentes de voladura de baja densidad, normalmente granulares con componentes diluyentes reducidores de energía como polietileno expandido, aserrín, ceniza y

t Ti i i t d

otros. Tienen como inconveniente que pueden segregarse gravimétricamente y generan gases tóxicos.

100 100

4. Sistema de carga air deck con solo carga de fondo y

VOLADURA CONTROLADA EN SUBSUELO

taco inerte, requiere adecuado control para asegurar resultados y la roca debe ser compatible con el método.

5. Cordón detonante de alto gramaje (60, 80, 120 g/m).

E t l t d l d id d d li

Este elemento reduce la densidad de carga linear, pero es costoso.

(21)

TIPOS DE VOLADURA CONTROLADA

VOLADURA CONTROLADA EN SUBSUELO

A B Burden = 8 Burden = B A B

A : Fase 1 - Disparada, excavación de precorte

A : Fase 2 - Búmero, por salir.

C: Fase 3 - Eliminación de tensiones con el recrote efectuado.

A : Fase - Núcleo disparado B : Fase 2 - Recorte, por salir.

102 102

ESQUEMAS DE CARGA EXPLOSIVA

VOLADURA CONTROLADA EN SUBSUELO

Taladros de pequeño diámetro para voladura controlada

Esquemas de carga:

a.

(22)

ESQUEMA DE VOLADURA CONTROLADA PARA TUNEL RECORTE UTILIZANDO CARGA EXPLOSIVA

VOLADURA CONTROLADA EN SUBSUELO

Taladros periféricos proyectadoAvance Taladros periféricos (alzas y cuadradores) Ayudas, taladros de producción y ayudas de cuadradotes proyectado Esquema de carga de fondo L E

Esquema de carga de columna

Taco inerte

Ingreso del cable o manguera del sistema de iniciación Arranques

Límite de corte

B

104 104

EJEMPLOS DE CARGA EXPLOSIVA

PARA VOLADURAS CONTROLADAS

(23)

VOLADURA CONTROLADA EN SUBSUELO

BURDEN FINAL

106 106

ESPACIAMIENTO PARA VOLADURAS

DE PRE-CORTE Y RECORTE

1,5 RECORTE T O ( m ) 0,5 1,0 E S PA C IA M IE N T PRECORTE DIAMETRO (mm) 20 40 60 80

(24)

COMPARACION DE MALLAS Y CARGAS EXPLOSIVAS

DE PERFORACION EN VOLADURA CONVENCIONAL

Y CONTROLADA

VOLADURA CONTROLADA VOLADURA CONVENCIONAL DIAMETRO (mm) 16 22 32 a 38 51 64 76 2,50 2,25 1,80 1,25 0,87 0,62 0,80 1,13 1,50 2,30 2,80 3,10 1,40 1,10 1,20 0,90 0,90 0,70 0,70 0,60 0,85 0,70 0,60 0,45 BURDEN (m) ESPACIAMIENTO(m) BURDEN (m) ESPACIAMIENTO (m) VOLADURA CONTROLADA VOLADURA CONVENCIONAL

DIAMETRO

(mm) EXPLOSIVOTIPO DE

CONCENTRACION LINEAR DE CARGA

(kg/m)

RANGOS DE ENERGIA Y DAÑO A LA ROCA REMANENTE PRESION DE TALADRO (bar) AMPLITUD DEL MALTRATO CREADO (m) 45 17 a 22 Exsacorte ANFO 1,80 0,80 900 30 000 1,50 a 1,80 0,20 a 0,30 108 108

(25)

VOLADURAS DE PRE-CORTE Y RECORTE

BARRENOS DE PRECORTE

BARRENOS DE RECORTE

TM MINIMA

110 110

TENSION – TIEMPO EN VOLADURA

DE PRE-CORTE Y RECORTE

S IO N N S IO N TIEMPO TIEMPO T EN S T E N

(26)

TIPOLOGIA DE DAÑOS EN LA VOLADURA

DE PRE-CORTE

TIPOLOGIA DE DAÑOS PERFIL DE EXCAVACION ORIGEN DEL PROBLEMA SOLUCION

Disminuir la densidad de

TABLA 25.4 TIPOLOGIA DE DAÑO EN VOLADURAS DE REPCORTE

Sobreexcavacion general

Sobreexcavacion alrededor de los barrenos

Voladura de precorte sobrecargada

- Fila próxima de destroza sobrecargada - La presión de barreno es superior a la resistencia dinámica a compresión de la roca Disminuir la densidad de carga aumentar el desaco-plamiento incrementar el espaciamiento - Alejar la fila de destroza disminuir la presión de

barreno, aumentar el retardo entre filas de destroza

Disminuir la densidad lineal de carga y aumentar el desacoplamiento

Dr. Vidal Navarro Torres – Consultor Intercade Sobreexcavacion entre

barrenos

Roca saliente entre barrenos - Espaciamiento entre barrenos demasiado pequeño - Espaciamiento excesivo entre barrenos - Aumentar el espaciamiento entre barrenos Reducir el espaciamiento entre barrenos y aumentar ligeramente la carga.

112 112

Los beneficios del pre-corte, en términos de estabilidad de talud, pueden no ser fáciles de evaluar. Por ejemplo, la no creación de medias cañas en la voladura de pre-corte, no

OBJETIVOS DE LA VOLADURA DE PRE-CORTE

creación de medias cañas en la voladura de pre corte, no necesariamente significa un mal resultado, ya que aún así puede obtenerse una buena estabilidad de la pared.

Los objetivos son:

 Evitar el overbreack.

 Obtener superficies de corte lisas.  Conseguir una mejor estabilidad.  Reducir la dilución del mineral.

(27)

El objetivo de un precorte es minimizar las presiones en el taladro, lo suficiente para generar grietas entre taladros adyacentes de la línea del precorte Para obtener buenos

TEORIA DEL PRECORTE

adyacentes de la línea del precorte. Para obtener buenos resultados, tres requerimientos deben tomarse en cuenta:  Una línea de taladros con pequeño espaciamiento.  Una baja densidad lineal de carga de explosivo.

 Una simultaneidad en la iniciación de lostaladros.

114 114

El plano de debilidad se genera mediante una grieta que se extiende a lo largo de los taladros de precorte, la presión en las paredes del taladro (presión de barreno) debe ser del orden de

TEORIA DEL PRECORTE

paredes del taladro (presión de barreno) debe ser del orden de la resistencia a la compresión de la roca. Para el cálculo de la presión en las paredes del taladro se utiliza la siguiente expresión:

PBI

dexp

VOD

(28)

Examinando esta ecuación, se puede apreciar que para que un explosivo quede completamente acoplado al taladro las presiones que se generan en las paredes de

TEORIA DEL PRECORTE

taladro, las presiones que se generan en las paredes de éste deben ser del orden de los 850 Mpa. Considerando que en diversas faenas la resistencia a la compresión de la roca es del orden de los 50 a 150 Mpa, la presión en el taladro está muy por encima de este valor. Por lo tanto para lograr esta magnitud deben utilizarse explosivos con densidades del orden de 0.2 (g/cm3_{) y velocidades de}

(g ) y

detonación del orden de 2500 m/s, lo que no es aplicable operacionalmente.

116 116

Por este motivo, para el precorte se utilizan explosivos desacoplados, de menor diámetro que el del pozo.

TEORIA DEL PRECORTE

Como recomendación general, el diámetro de la carga debe ser a lo menos la mitad del de perforación.

Para el cálculo de la presión en las paredes del taladro de un explosivo desacoplado, se utiliza la siguiente expresión:

(29)

En que f es la razón de desacoplamiento definida como la

TEORIA DEL PRECORTE

En que f es la razón de desacoplamiento, definida como la relación entre el volumen del explosivo y el volumen del taladro. El exponente n se estima igual a 1.25 para taladros secos y 0.9 para taladros con agua.

118 118

TEORIA DEL PRECORTE

=

2 2 e

*

Donde: D_e= diámetro explosivo D_h = diámetro del taladro

h

H = profundidad del taladro l = largo columna explosiva

(30)

Como en todas las prácticas de voladura, las características de la geología ejerce gran influencia en sus resultados especialmente en el precorte

PROPIEDADES DE LA ROCA

resultados, especialmente en el precorte.

Parámetros Resistivos

Para minimizar el daño tras la fila del precorte, el esfuerzo inducido no debiera exceder la resistencia a la tracción de la roca, en el plano. Pero para lograrlo se requiere utilizar

una línea de precorte con pozos extremadamente juntos, lo cual se lograría con cargas extremadamente pequeñas y con iguales separaciones entre pozos.

120 120

En la práctica, se ha llegado a establecer que la presión de detonación que se debiera alcanzar en un taladro requiere

PROPIEDADES DE LA ROCA

ser del orden de 1 a 2 veces la resistencia a la compresión de la roca. Esta relación la denominaremos R.

Por otro lado, se ha determinado que cuando se trabaja en una roca cuya resistencia a la compresión es menor de 70 Mpa, es muy difícil obtener un buen resultado y menos pensar que se obtendrán medias cañas en las paredes del pensar que se obtendrán medias cañas en las paredes del talud.

(31)

PROPIEDADES DE LA ROCA

*

=110

_*

2 2

*

δ

exp

*

2 = 2 1

+

VOD=km/s

122 122 Control Estructural L t l i t ió d l di ti id d l i

PROPIEDADES DE LA ROCA

La naturaleza y orientación de las discontinuidades en el macizo rocoso son críticas en el resultado del precorte. Por ejemplo, si aumenta la frecuencia de fracturas entre taladros del precorte, disminuye la posibilidad de formar un plano de debilidad con la tronadura de precorte. La naturaleza de las discontinuidades también es un parámetro relevante debido a que si éstas son cerradas y bien cementadas, existe una probabilidad mayor que el plano de grietas generado por el precorte se pueda propagar Por el contrario si generado por el precorte se pueda propagar. Por el contrario, si estas grietas están abiertas y limpias generarán una zona de interrupción de la formación de un plano de debilidad.

(32)

Los tres principales factores geoestructurales que afectan el resultado del precorte son:

PROPIEDADES DE LA ROCA

 La frecuencia de fractura a lo largo de la línea de precorte.

 El ángulo formado entre la línea de precorte y las estructuras

estructuras.

 El relleno de las fracturas.

124 124

Algunas investigaciones sobre orientación de fracturas,

t l lí d t h l id

PROPIEDADES DE LA ROCA

con respecto a la línea de precorte, han concluido en que ángulos menores a 10 y superiores a 60 grados entre la estructura y la línea de precorte tienen un menor efecto sobre el resultado en la pared final. Por el contrario, ángulos entre 15 y 60 grados son más desfavorables en el resultado del precorte.

(33)

Diámetros de perforación

PROPIEDADES DE LA ROCA

Es ampliamente reconocido que los mejores resultados de precorte se obtienen con diámetros pequeños de perforación; sin embargo, hay que tomar en cuenta la longitud del banco a perforar y las desviaciones de los pozos.

126 126

Espaciamiento entre pozos

El espaciamiento entre los taladros del precorte se reduce, si lo comparamos con el espaciamiento en una fila amortiguada. Esta

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disminución de espaciamiento se aplica principalmente para que exista una interacción entre pozos, debido a que a éstos se les ha reducido la carga considerablemente con el objeto de generar bajas presiones en sus paredes. Existen también algunas reglas para definir el espaciamiento entre taladros, como por ejemplo:

**S = K * d**

Donde S es el espaciamiento en mm, k es una constante entre 14 y 16, y “d” es el diámetro de perforación en mm. (algoritmo propuesto por Sutherland en 1989).

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La fórmula general que se utiliza y aplica para el cálculo de espaciamiento es la siguiente:

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Donde S es el espaciamiento en mm, T es la resistencia a la tracción de la roca en MPa Pb es la presión de

=

*

( )

+

la tracción de la roca en MPa, Pb es la presión de detonación en el barreno en Mpa y “d” es el diámetro de perforación en mm.

128 128

Esta definición de espaciamiento no considera las

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características estructurales de la roca. No obstante, algunos investigadores como Chiappeta (1982) sugieren que si la frecuencia de las discontinuidades excede de 2 a 3 entre los taladros de precorte, los resultados serían bastante

b té i d ió d “ di ñ ”

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Factor de carga

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El término factor de carga definido en gr/ton no es aplicable para el precorte, puesto que su finalidad no es fragmentar un volumen de roca, sino generar un plano de fractura, por lo que el factor carga para un precorte se define en kg/m2_.

De acuerdo a las ecuaciones 9.2 y 9.3 se obtiene una relación que define el factor de carga en función de las

relación que define el factor de carga, en función de las características geomecánicas de la roca y el diámetro de perforación 130 130

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π

=

4

*

h 1/n

*

1/n

*

(1 )1 n

*

exp 1/n 2/n 4 donde: 2 n R 3 R VOD dh UCS exp

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Del ejercicio anterior se desprende que la densidad de carga es directamente proporcional al diámetro de perforación y casi directamente proporcional a la resistencia de la roca A

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casi directamente proporcional a la resistencia de la roca. A modo de ejemplo, se expone la figura 9.3 donde se define la densidad de carga en función a la resistencia de la compresión de la roca, considerando el producto ENALINE, explosivo cuyas características de velocidad y densidad son las siguientes:

V l id d d D t ió 5200 /

Velocidad de Detonación: 5200 m/s Densidad Explosivo: 1.1 g/cm3 132 132

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2,50 ) DENSIDAD DE CARGA 2,00 1,50 1,00 0,50 102mm 115mm 125mm en si da d ca rg a (k g/ m 2 ) 0,00 50 75 ₁₀0 ₁₂5 ₁₅0 ₁₇5 ₂₀0 ₂₅0 125mm 150mm 165mm 280mm UCS (MPa) D e

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Secuencia de salida

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El precorte debe ser iniciado separada o conjuntamente con la voladura de producción, solo con una diferencia de por lo menos 100 ms, previo a la voladura de producción.

134 134

Respecto a los intervalos entre taladros del precorte, la

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especto a os te a os e t e ta ad os de p eco te, a teoría de formar una grieta de tensión entre dos taladros implica una detonación simultánea de ellos. A modo de referencia, Ouchterlony (1995) reportó que si existen diferencias de tiempo de 1ms entre taladros de precorte, éstas generarían mayores daños alrededor de un pozo.

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Por tal motivo el autor del estudio recomienda usar

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Por tal motivo el autor del estudio recomienda usar cordón detonante para la iniciación del precorte. Idealmente debieran detonarse todos los taladros del precorte en forma simultánea, pero como medida precautoria en relación a las vibraciones, éstos debieran

p

ser detonados en grupos de 20 a 30 pozos.

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Efectos de la exactitud de la perforación

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La importancia de la exactitud de la perforación puede no ser considerada cuando se diseña un precorte, pero ésta tiene una gran relevancia debido al paralelismo que debe existir entre pozos, ya que de lo contrario, puede ser la causa de perfiles irregulares.

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Inclinación del precorte

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Los máximos beneficios en términos de mejorar la estabilidad de los taludes, se obtienen cuando el precorte se perfora inclinado. Estas inclinaciones fluctúan en el rango de 15 a 30 grados, siendo mejores los resultados a medida que se utiliza una mayor inclinación, aumentando

ciertamente la dificultad en la perforación.

138 138

Cuando se realizan precortes inclinados y una fila buffer

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delante de ellos, es conveniente tronar el precorte antes de la tronadura de producción, principalmente para evitar que la fila buffer o amortiguada en la zona del pie del banco, quede demasiado cerca del pozo de precorte y ésta pueda ser iniciada por simpatía.

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VOLADURAS DE PRE-CORTE

EN LOS TAJEOS DE EXPLOTACION

Tajeo abierto con techo cortado por precorte Carguío de cartuchos de dinamita espaciada para cortar el techo en tajeos abiertos, con

perforación de taladros de alivio sin carga j l lt d d l t para mejorar el resultado del corte Perforación (precorte) Voladura

Altura máxima de perforación de anillos