Voladuras en Tuneles Galerias Exsa

CENTRO TECNOLÓGICO

CENTRO TECNOLÓGICO

DE VOLADURA EXSA

DE VOLADURA EXSA

CTVE

CTVE

LES DA LA

LES DA LA

BIENVENIDA

BIENVENIDA

DISEÑO DE VOLADURA

DISEÑO DE VOLADURA

SUBTERRANEA

SUBTERRANEA

TUNELES Y

TUNELES Y

GALERIAS

GALERIAS

DISEÑO DE VOLADURA

DISEÑO DE VOLADURA

SUBTERRANEA

SUBTERRANEA

TUNELES Y

TUNELES Y

GALERIAS

GALERIAS

PERFORACIÓN

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iniciadores.

iniciadores.

CONDICIONES DE PERFORACIÓN

La calidad de los taladros que se perforan

están

determinados

por

cuatro

condiciones: diámetro, longitud, rectitud y

estabilidad.

Para conseguir una voladura eficiente la

perforación es muy importante así como la

selección del explosivo, este trabajo debe

efectuarse con buen criterio y cuidado.

VOLADURAS EN RAMPAS Y

DESARROLLOS MINEROS

Son voladuras con una sola cara libre y que

requieren la creación de una segunda cara

libre, esta es lograda mediante la apertura

del arranque (Corte), luego se transforma

en una voladuras de banco anular.

DISEÑO DE VOLADURAS

SUBTERRÁNEAS

 Las operaciones de voladura subterránea difieren de la superficie ya que carecen de la cara adicional de alivio que es normal en muchas de las operaciones de superficie.

 En operaciones subterráneas , tenemos sólo una cara en la cuál debemos perforar y ser capaces de crear  alivio perpendicular a esa cara utilizando los primeros taladros que detonan. Si no se crea el alivio apropiado cuando detonan los primeros taladros, el resto de la voladura provocará muy poca fragmentación y se soplará.

DISEÑO DE VOLADURAS

SUBTERRÁNEAS

 Una diferencia adicional en las operaciones subterráneas es el hecho de que los parámetros de voladura deben adecuarse a un contorno específico.

 Esto puede resultar totalmente diferente a las voladuras masivas o a las operaciones mineras en la superficie donde el tamaño exacto de cada voladura no es, normalmente, crítico.

GENERALIDADES

Condiciones básicas para voladuras en

frentes:

•

Cara libre o Alivio (relief).

•

Trazo de perforación y alineamiento de los

taladros (alignment).

•

Carga explosiva (charge).

2 1 1 1 2 2 3 3 3 4 4 4 5 5 5 DESARROLLO

DEL BANCO ANULAR

NOMENCLATURA DE TÚNEL CONTORNO NÚCLEO CORTE O ARRANQUE c b a B c b a c b a B

PISO DEL TÚNEL (CRESTA DEL BANCO) BANCO TÚNEL SIMPLE TÚNEL EN DOS ETAPAS

CICLO BÁSICO DE EXCAVACIÓN

El

ciclo

básico

de

una

excavación

comprende la perforación y voladura y la

secuencia es la siguientes:

•

Perforación de taladros.

•

Cebado y carga de explosivo.

•

Amarre del sistema de iniciación.

•

Disparo.

•

Evacuación de humos, ventilación, desatado,

control de estabilidad para la evaluación del

material volado.

 Las voladuras en túneles son diferentes a las voladuras en bancos debido a que se hacen hacia superficie libre mientras que las voladuras en banco se hacen hacia dos o más caras libres.

 En las voladuras de bancos hay gran cantidad de alivio natural dentro de la plantilla el cual resulta de las caras libres adicionales.

 En los túneles, sin embargo, la roca está más confinada y una segunda cara libre debe ser creada paralela al eje de los taladros.

 La segunda cara libre se produce por un corte en la frente del túnel que puede ser ya sea un taladro perforado paralelamente, un corte en V o un corte en abanico.

 Después de que se hace el corte, los taladros auxiliares se pueden comparar en algunos aspectos los utilizados en voladuras de bancos.

 En general, las voladuras de túneles son de alguna manera sobrecargadas para producir una fragmentación más fina ya que los efectos desastrosos del sobrecargado de los taladros son disminuidos por el confinamiento dado en el túnel.

 Como resultado del confinamiento adicional y la falta de caras libres desarrolladas, el tiempo entre retardos debe ser mayor que los de las voladuras de superficie para permitir el movimiento de la roca y la formación de la cara libre adicional antes de que disparen los taladros subsecuentes.

 Como resultado del confinamiento adicional y la falta de caras libres desarrolladas, el tiempo entre retardos debe ser mayor que los de las voladuras de superficie para permitir el movimiento de la roca y la formación de la cara libre adicional antes de que disparen los taladros subsecuentes.

 En las voladuras de túneles, se utilizan generalmente periodos de retardo largos. Si se utilizan retardos de milisegundos, se omiten periodos de retardo para permitir  de 75 a 150 milisegundos (como mínimo) entre disparos de taladros. Este incremento en el tiempo de retardo es esencial para permitir que las voladuras de túneles funcionen apropiadamente.

PARTES DEL FRENTE

Para efectos de voladura el frente de

pequeña a mediana envergadura se divide

en tres áreas:

1. Corte o arranque.

2. Núcleo o destroza.

3. Corona o contorno.

Secuencia de rotura que sigue el disparo:

Corte

Núcleo

1. Taladros de Piso (arrastres).

2. Taladros Cuadradores (flancos).

3. Taladros de Contorno (alzas al techo). 4. Taladros Auxiliares (horizontales).

5. Taladros Auxiliares (verticales). 6. Taladros de Corte o Arranque.

 La figura provee una descripción visual de algunos de los tipos de taladros que deben ser considerados. Los taladros pueden ser divididos en las siguientes categorías:

6 4 4 2 2 5 5 1 1 3 3 1. Taladros de Piso (arrastres) 2. Taladros Cuadradores (flancos) 3. Taladros de Contorno (alzas al techo) 4. Taladros Auxiliares (horizontales) 5. Taladros Auxiliares (verticales) 6. Taladros de Corte o Arranque

CORTES O ARRANQUES

El principio de la voladura en frentes reside

en crear una cavidad inicial, denominada

corte, cuele o arranque, esta cavidad sirve

para crear una segunda cara libre de gran

superficie que facilitara la rotura del resto

de la sección. Los taladros del núcleo y de

la periferie trabajan rompiendo la roca con

dirección hacia dicha cavidad.

CORTES O ARRANQUES

La función del arranque es formar la

primera cavidad en el frente cerrado de una

rampa, creando así una segunda cara libre

para la salida de los demás taladros,

transformandose en un “banco anular”.

El arranque requiere en promedio 1.3 veces

mas de carga por taladro para desplazar el

material triturado.

 Los taladros del perímetro del túnel deben tener un ángulo hacia fuera de manera que se evite que la sección del túnel cambie a medida que se avanza en la perforación. Este ángulo recibe el nombre de ángulo de ajuste. Los ángulos de ajuste comúnmente se definen como 0.1 m + L x TAN 2°.

 Los burden para todas las voladuras de túneles se calculan y miden al fondo de los taladros. El ángulo de ajuste debe ser tomado en cuenta cuando se determinan los burden reales al fondo de los taladros.

ÁNGULO

DE

ZONA DE DAÑO CON VOLADURA DE RECORTE

ZONA DE DAÑO SIN VOLADURA DE RECORTE

 Los taladros del perímetro en la zona de las cajas y el techo se perforan comúnmente con espaciamientos cercanos y cargas ligeras.

 También pueden detonarse como voladura de recorte para proveer un contorno que requiera poco esfuerzo (cargas desacopladas). La siguiente figura muestra la extensión de las zonas de daño si se utilizan voladuras de recorte o si se utilizan métodos de voladura de producción en los perímetros.

ZONA

DE

DAÑO

MÉTODOS DE CORTE

Los tipos de trazos de perforación para

formar una nueva cara libre ó cavidad de

corte, son dos:

1. Cortes con taladros en paralelo.

CORTE EN PARALELO

Los taladros son perforados paralelamente

y los Jumbos son los equipos mas

adecuados por que cuentan con brazos

articulados en forma de pantógrafo que

facilitan el alineamiento y dan precisión en

la ubicación de los taladros en el frente de

voladura.

TIPOS DE CORTES PARALELOS EN

GENERAL

Los tipos de cortes usando taladros paralelos:

•

Corte quemado (=Ø).

•

Corte cilíndrico con taladros de alivio.

( ≠ Ø)

•

Corte escalonado por tajadas horizontales

(=Ø)

.

Presenta diferentes variantes de acuerdo a la roca

y la experiencia lograda.

CORTE QUEMADO

El término “corte quemado”  se origina de un tipo de

voladura donde los taladros son perforados paralelos uno al otro. Uno o más taladros vacíos y los demás llenos

(todos del mismo diámetro).

 Toda una variedad de nombres se aplicaron para estos cortes en paralelo, cuando los taladros de arranque y alivios son del mismo diámetro se denomina corte quemado.

CORTE QUEMADO

A _A´

A

A´

a _{b c d}



 Cuando se combina taladros de arranque de menor diámetro conCuando se combina taladros de arranque de menor diámetro con

taladros de alivio de mayor diámetro se denomina corte paralelo.

taladros de alivio de mayor diámetro se denomina corte paralelo.

AVANCE AVANCE POR POR VOLADURA VOLADURA  Y LOS  Y LOS DIÁMETROS DIÁMETROS DE LOS DE LOS TALADROS TALADROS VACÍOS VACÍOS

CORTE CILINDRICO

CORTE CILINDRICO



 Al  Al utilizar utilizar taladros vataladros vacíos cíos de de diametro mayor diametro mayor que los que los cargados,cargados,

se provee alivio adicional en la plantilla o malla y se reduce la se provee alivio adicional en la plantilla o malla y se reduce la ca

cantntididaad d dde e tatalaladdroros s peperfrfororadadoos s nnececeesasaririosos. . LoLos s tatalaladrdrosos grandes y vacíos también permiten un avance adicional por  grandes y vacíos también permiten un avance adicional por  voladura.



 Los taladros del corte pueden ser ubicados en cualquier lugar Los taladros del corte pueden ser ubicados en cualquier lugar 

en la cara del túnel. Sin embargo, la posición del corte o en la cara del túnel. Sin embargo, la posición del corte o arran

arranque influenciaque influenciará rá sobre la sobre la proyecproyección de ción de lanzamlanzamiento deliento del material arrancado.

material arrancado.



 Si los taladros de corte se colocan cerca de la pared, laSi los taladros de corte se colocan cerca de la pared, la

plantilla requerirá menos taladros pero la roca fragmentada

plantilla requerirá menos taladros pero la roca fragmentada

no será desplazada tan lejos dentro del túnel.

no será desplazada tan lejos dentro del túnel.



 El corte se alterna del lado derecho al izquierdo del túnelEl corte se alterna del lado derecho al izquierdo del túnel

p paarra a aasseegguurraar r qquue e nno o sse e ppeerrffoorraarráán n llaas s ccaaññaass a a b b cc

Corte cilindrico

Corte cilindrico

1 1 2 2 33 4 4 5 5 d.

d. Corte en espiralCorte en espiral

OTROS CORTES CILINDRICOS

OTROS CORTES CILINDRICOS

e.

e. Corte CoromantCorte Coromant 1 1 2 2 33 4 4 5 5 6 6 1,8 m 1,8 m 1,3 m 1,3 m 0, 0,7 7 mm 0,0,9 m9 m 8 8 10 10 12 12 7 7 9 9 1 111 1 1 3 3 55 2 2 4 4 6 6 b b a a c c f.

TRAZOS DE ARRANQUE PARA

TÚNELES

TALADRO DE ALIVIO TALADRO CARGADO LEYENDA

TRAZOS DE ARRANQUE PARA

TÚNELES II

LEYENDA

TALADRO DE ALIVIO TALADRO CARGADO

 Para poder obtener un buen movimiento hacia delante de la pila del material, el arranque puede ser colocado en la mitad del frontón. Ubicándolo hacia la parte inferior, el lanzamiento será minimizado. Si se requiere de mayor  lanzamiento, los taladros de arranque pueden colocarse más alto, en el centro del frontón como se muestra.

 Los burden de los taladros cargados se seleccionan de tal manera, que el volumen de roca quebrada por  cualquier taladro no pueda ser mayor al que pueda ocupar el espacio vacío creado, ya sea por el taladro de mayor diámetro o por los taladros subsecuentes que detonen.

DISEÑO DE LOS TALADROS DE CORTE

 En este cálculo se debe considerar también el hecho de cuando la estructura de la roca se rompe entre los taladros, ésta ocupará un volumen mayor al que tenía en su estado original.

 En otras palabras, se debe considerar 

el factor de

 Si los taladros de arranque rompen un volumen mayor  del que puede caber dentro del cráter creado previamente, el corte se “congela”  lo que significa que se

bloquea por la roca que no puede ser expulsada.

 Si esto ocurre, el alivio paralelo al eje de los taladros se pierde y los taladros no podrán romper adecuadamente. De hecho, éstos empezarán a soplarse fisurando la roca adyacente pero sin permitir que se produzca la fragmentación en la última etapa. Por tanto, en el corte mismo, las distancias deben ser diseñadas y perforadas con precisión.

 El tiempo de retardo debe ser suficientemente lento para permitir que la roca empiece a ser expulsada del frente antes de que se disparen los taladros subsecuentes.

 Un diseño típico de un corte paralelo se da en la figura mostrada. El diámetro del taladro vacío de alivio se designa como dH. Si se utiliza más de un taladro vacío, se debe calcular el diámetro equivalente DH de un solo taladro vacío el cual contenga el volumen de todos los taladros vacíos. Esto se puede hacer utilizando la siguiente ecuación:

CÁLCULOS PARA LAS DIMENSIONES DEL CORTE QUEMADO

TALADRO (S) VACÍO (S) (D_H)

D

_H 

= d

_H

donde:

D_H = Diámetro equivalente de un solo taladro vacío (mm) d_H = Diámetro de los taladros vacíos (mm) N = Número de taladros vacíos

Criterios de acción: Arranque: Soplar y formar la cavidad inicial. Núcleo: Triturar y extraer el máximo material. Contorno: Despegar y formar el límite de la voladura.

DISEÑO GENERAL DE

UN

CORTE

PARALELO

DISTANCIA ESTIMADA DEL ALIVIO

AL PRIMER TALADRO DE ARRANQUE

B

B = 1,5 a 1,7

El primer cuadrado de taladros de arranque se localiza a una distancia B1 del centro.

CÁ LCULO DE B 1 PAR A E L CUADR O 1

B

₁

= 1.5D

_H  TAMAÑO DE EL CORTE

CORTE PARALELO

MOSTRANDO

DIMENSIONES

DEL BURDEN

La distancia o radio desde el centro exacto del corte se llamará R.

R 1 = B 1

TAMAÑO DE EL CORTE

DISTANCIAS

DESDE EL

CENTRO HASTA

LOS TALADROS

DEL CORTE

El valor de Sc denota el tamaño del corte o la distancia entre taladros dentro del cuadro. TAMAÑO DE EL CORTE

DISTANCIAS

ENTRE TALADROS

DEL CORTE

SC SC _SC

 S c1 = B 1

√2 

ESQUEMA GEOMÉTRICO GENERAL DE UN CORTE DE CUATRO SECCIONES CON TALADROS PARALELOS

B₄ B₁ B₂ B₃ B₃ D₂ D₁ LADO DE LA SECCION SECCION DEL CORTE VALOR DEL BURDEN

PRIMERA B₁ = 1,5 * D₁ B₁* 2

SEGUNDA B₂ = B₁* 2 1,5 * B₂ * 2

TERCERA B₃= 1,5 * B₂* 2 1,5 * B₃* 2 CUARTA B₄ = 1,5 * B₃* 2 1 5 * B₄* 2

CÁLCULOS SIMPLIFICADOS PARA

CORTES PARALELOS

La profundidad de los taladros, los cuales romperán hasta un 95% o más de su profundidad total, puede ser determinada con la siguiente ecuación:

PR OFUNDIDAD DE L TALADR O (H)

PR OFUNDIDAD DE AVANCE (L) (E S PE R ADA)

H 

= (

D

_H

+ 16.51 ) / 41.67

donde:

H = Profundidad (m)

D_H = Diámetro del taladros (mm)

T

T

ALA

ALA

DR

DR

O

O

S

S

AU

AU

X

X

ILI

ILI

AR

AR

E

E

S

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O DE

O DE

PR

PR

O

O

DU

DU

CC

CC

IÓ

IÓ

N 

N 

T

T

ALADROS DE AR

ALADROS DE AR

R

R

AS

AS

T

T

R

R

E A

E A

L

L

PI

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SO

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B

B

= 0.012( 2

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 S

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G

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 /

 /

 S

 S

G

G

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+ 1.5)

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D

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 S

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= 1.1

= 1.1

B

B

T

T

= 0.5

= 0.5

B

B

donde: donde: S S == EEssppaacciiaammiieennttoo B B == BBuurrddeenn ((mm)) T T == TTaacco o ((mm))

B

B

= 0.012( 2

= 0.012( 2

 S

 S

G

G

_ee

 /

 /

 S

 S

G

G

_r r 

+ 1.5)

+ 1.5)

D

D

_ee

 S

 S

= 1.1

= 1.1

B

B

T

T

= 0.2

= 0.2

B

B

T

T

ALA

ALA

DR

DR

O

O

S

S

DE

DE

CON

CON

T

T

O

O

R

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NO

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(CU

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ADR

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ADOR

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E

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S

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Y ALZ

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T

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IE

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M

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PO D

PO D

E

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T

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DO

DO

DE LOS

DE LOS

T

T

A

A

LADR

LADR

OS

OS

Comúnmente detonados con voladura de recorte Comúnmente detonados con voladura de recorte con taladros de 0.45 m a 0.6 m entre centros, de con taladros de 0.45 m a 0.6 m entre centros, de otra manera:

otra manera:

Los taladros de corte se disparan con por lo menos Los taladros de corte se disparan con por lo menos 50

50 ms ms enentrtre e pepeririododosos. . LoLos s tatalaladrdros os auauxixililiarares es sese retardan con por lo menos 100 ms o con retardos retardan con por lo menos 100 ms o con retardos L

LDD. . LLos os tatalaladdroros s dedel l coconntotornrno o (c(coon n vovolaladudura ra dede re

recocortrte) e) se se ddisispapararan n cocon n eel l mimismsmo o rerettaardrdo. o. LLooss taladros de piso detonan al último.

taladros de piso detonan al último.

B

B

=

=

0.0

0.0

12

12

( 2 S

( 2 S

G

G

e

e

/

/

S

S

G

G

r +

r +

1.5

1.5

) D

) D

e

e

 S

 S

=

=

1.

1.

1B

1B

T =

T =

B

B

Ej: para un túnel de 3.0 m

Ej: para un túnel de 3.0 m de ancho x 4.5 m de alturade ancho x 4.5 m de altura

N

N

t

t

=

=

 10√S  10√S _{= 10= 10√√13.5 =36.7 = 37 taladros13.5 =36.7 = 37 taladros}

CÁLCULOS

CÁLCULOS

COLA

COLA

TERALES AL ARRANQUE

TERALES AL ARRANQUE

NÚMERO DE TALADROS PARA EL FRONTÓN:

NÚMERO DE TALADROS PARA EL FRONTÓN:

Fórmula empírica: Fórmula empírica:

_N

_N

_t

_t

₌

₌

donde: donde: S S = = áárreea a dde e lla a sseecccciióón n ddeel l ffrroonnttóónn, , mm22 Fórmula Fórmula práctica:

práctica: donde:donde:

= número de taladros

= número de taladros

P

P = = perímetro perímetro de de la la sección sección en en m m = = 44

E

E = = distancia distancia entre entre los los taladros taladros de de la la sección sección por por mm22

Ø=39 mm. Ø=39 mm. Ø=39 mm. Ø=39 mm.

 S

 S

= = P/E P/E K K x x S S

E = distancia entre los taladros de la sección por m2

0.40-0.55 para roca dura, tenaz

0.60-0.65 para roca intermedia, semi dura 0.70-0.75 para roca blanda, frágil

K = dimensión de la sección en m2 _{– coeficientes:}

2.0-2.5 para roca dura

1.5-1.7 para roca intermedia, semi dura 1.0-1.2 para roca blanda

Ejemplo: para la misma dimensión de 3.0 m x 4.5 m

S = área de la sección = A x H( π + 8) / 12 S = 3.0 x 4.5 (3.14 + 8)/12 = 12.4 Nt = P/E + K x S Nt = (4 = 24.5 + 18.6 = 43 taladros 13.5)/0.6 + 1.5 x 12.4

FÓRMULAS PRÁCTICAS PARA CARGA ESPLOSIVA: en Kg/m = Ø2 _{x Pe} (exp) x 0.0007854 (Ø en mm) Kg/m = Ø2 _{x Pe} (exp) x 0.577 (Ø en pulgadas) También:

Cálculo de carga para pequeño diámetro

C_t = 0.34 x Ø2 x Pe_(exp) en lb/pie Nota:

para el ANFO - densidad de carga a granel 0.80-0.85.  Y EXAMON - densidad de carga con aire comprimido

LONGITUD DEL TALADRO

 Se determina por la dimensión de la sección y al método de arranque, usualmente se consideran:

Para corte cilíndrico o paralelo L = 0 . 5√S

Notas importantes:

•

La única superficie libre en voladura de

túneles, piques o chimeneas viene a ser 

el frente de ataque. Considerar que la

rotura

de

la

roca

se

realiza

en

condiciones de gran confinamiento.

•

Cuanto más pequeña sea la sección del

frente a disparar, se requerirá mayor  

carga especifica de explosivo por metro

cúbico a romper .

•

El burden y espaciamiento son cortos,

DENOMINACIÓN DE LOS TALADROS

Los taladros se distribuirán alrededor del

arranque desde el área central de la

voladura, siendo su denominación la

siguiente:

ALZAS DE ROTURA AYUDAS ARRANQUE CUADRADOR AYUDAS ARRANQUE ALIVIO ARRASTRE AVANCE       F       R       E       N       T       E ALZAS  C   U A D R A D  O R E   S  AYUDAS DE ARRANQUE ARRANQUE DE ROTURA ARRASTRES

DISTANCIA ENTRE TALADROS

Normalmente varían: arranque de 15 a 30

cm , ayudas de 60 a 90 cm

y en los

cuadradores de 50 a 70 cm.

Como

regla

práctica

se

estima

una

distancia de 2 pies (60 cm) por cada

pulgada del diámetro de la broca.

Los

taladros

periféricos

(alzas

y

cuadradores) se deben perforar a unos 20 a

30 cm del límite de las paredes del túnel,

para facilitar la perforación y para evitar la

sobre rotura, en voladura normal.

CONDICIONES FUNDAMENTALES

DE LOS TALADROS

A. Diámetro.

B. Longitud.

C. Rectitud.

D. Estabilidad.

En los taladros paralelos, es necesario perforar  los del techo y piso con cierto ángulo.

Si estos ángulos se exageran los resultados serán negativos por sobrerotura.

Recomendaciones:

Siempre perfore los taladros según un

esquema estimado.

Un taladro demasiado profundo deteriora la

roca y uno demasiado corto deja que parte

de la roca no se fracture. Así, las

condiciones desmejoran para la siguiente

ronda disminuyendo el avance por disparo

como resultado final.

Recomendaciones:

5. Calcule siempre las cargas en relación con

el máximo burden y con cierto margen de

seguridad.

6. Seleccione el tiempo de retardo de manera

que se obtenga suficiente tiempo para que

la roca se desplace. Los dos primeros

taladros son los más importantes.

7. Factores a considerar para conseguir  

óptimo resultado cuando se emplean

cortes paralelos.

RECOMENDACIONES PARA FRENTES

•

Longitud uniforme de la perforación.

•

Uso de brocas rimadoras.

•

Secuencia de perforación en el arranque:

- Primero los taladros de alivio

- Después los taladros del arranque.

•

Control

del

punto

de

dirección

y

gradiente.

•

Delimitación del contorno de la labor.

•

Pintando la malla de Perforación.

EJEMPLO

Un túnel rectangular con una sección de 8 metros de altura y 10 metros de ancho va a ser excavado con el método de corte paralelo (cilíndrico con taladro grande). El corte será cercano a la parte central del túnel. El taladro central vacío será de 102 mm y los taladros cargados serán de 28 mm de diámetro.

Todos los taladros del corte serán cargados con emulsión de 1.2 g/cm3. Se tienen disponibles cartuchos de emulsión de 25, 29 y 32 mm de diámetro. Se utilizará explosivo de precorte en los cuadradores y el techo, el espaciamiento de los taladros de recorte será de 0.6 m. La roca es un granito con una densidad de 2.8 g/cm3_{. El} taladro de 102 mm se escogió para permitir un avance de por lo menos 95% en una profundidad de perforación de 3.8 m. Diseño de la voladura.

CÁLCULO DE PARÁMETROS INDIVIDUALES: Llenando la tabla utilizando las fórmulas:

1. PROFUNDIDAD (H), dada como 3.8 m.

2. AVANCE (L), dado como 0.95 x 3.8 m = 3.61 m.

L =

3.61 = 1.9 3. CÁLCULO DEL BURDEN:

B

= 0.012( 2

 S G

_e /

 S G

_r + 1.5)

D

_e

B

 ₂₅ = 0.012( 2X1.2 /

 2.8

+ 1.5)

 25 = 0.71 m

B

 ₂₉ = 0.012( 2X1.2 /

 2.8

+ 1.5)

 29 = 0.82 m

B

 ₃₈ = 0.012( 2X1.2 /

 2.8

+ 1.5)

 38 = 1.07 m

4. TALADROS AUXILIARES:

B

 ₃₈ = 0.012( 2X1.2 /

 2.8

+ 1.5)

 38 = 1.07 m

 S

= 1.1

83 1.2 m

T

= 0.2

15

5. TALADROS DE PISO

6. CONTORNO (TALADROS DE RECORTE)

El mismo burden y espaciamiento de los taladros auxiliares.

Utilizamos espaciamiento de 0.6m.

T

=

0.215 m

dec = 10( S / 177)

 2

_{= 10( 600 / 177 )}

 2

_{= 115 g /m}

B = 1.3 x 0.6 = 0.78 0.8 m

MONTAJE DEL PLAN 2. ÁNGULO DE AJUSTE: 1. TALADROS DE PISO

10 / 1.2 = 8.33

0.1 + H (tan2º) = 0.1 + 3.8 (tan2º) = 0.23 m

 S i 10 / 8 = 1.25 m = S

NOTA: Debe aproximarse a números enteros.

3. TALADROS:

De piso = 10 Voladura controlada= 26  Auxiliares = 46 Cuadradores = 15 Corte = 16 Techo = 41

EJEMPLO DE

CORTES PARALELOS ESCALONADOS

DESARROLLO DE LAS SALIDAS DEL CORTE

PARALELO ESCALONADO

CORTE EN V

 El arranque comúnmente utilizado en trabajos subterráneas con taladros perforados en ángulo es el corte en V. El corte en V difiere del corte quemado en que se perforan menos taladros y se logra un avance menor por   voladura. El avance por  voladura también está limitado por el ancho del túnel. En general, el avance por voladura se incrementa con el ancho del túnel.

CORTE EN V

 El ángulo de la V no debe ser agudo y no debe ser  menor a 60°.

 Los ángulos más agudos requieren cargas con más energía para la distancia de burden utilizada. Un corte consiste, normalmente, de dos V´s, pero en voladuras más profundas, un corte puede consistir de hasta cuatro.

 Cada cuña en V debe ser disparada en el mismo periodo de retardo usando detonadores de milisegundos para garantizar la tolerancia mínima entre cada pierna de la V al momento del disparo. El tiempo de retardo entre V´s adyacentes debe ser de por lo menos 75 milisegundos (mínimo). La distribución básica de las V´s se muestra en la figura.

TIEMPO DE

RETARDO PARA UN

CORTE EN V

 El corte en V básico muestra dos burden, el burden al fondo de los taladros y el burden entre las V´s que es equivalente a dos veces un burden normal si se utiliza un ángulo de 60° en el vértice de la V.

 En algunos casos, se perfora un taladro adicional perpendicular al frontón siguiendo la línea de B1, el cual se denomina “taladro rompedor”.

 Este se usa si la fragmentación obtenida con el corte en V es demasiado grande.

 La siguiente figura indica la dimensión necesaria para perforar un corte en V adecuado. Las dimensiones especificas necesarias para cada taladro son tres:

 Para poder obtener las dimensiones apropiadas, discutiremos los cálculos para el diseño de un corte en V. 1) La distancia a la cual se coloca la boca del taladro a

partir del centro de la frente,

2) El ángulo con el que penetra el taladro dentro del manto rocoso y

DIMENSIONES DE

UN CORTE EN V

 El burden siempre se mide al fondo del taladro y se coloca como se muestra en la figura. Se comprende que este no es el burden real exacto y que los taladros con ángulos mayores (aquellos que se aproximan a la V) tienen un burden real menor. Esto sin embargo, se hace para simplificar el diseño. Cuando se consideran los errores de perforación y otros factores, la reducción del burden real es de hecho beneficiosa.

 El burden se puede determinar usando la misma ecuación que se indicó con anterioridad.

1. DETERMINACIÓN DEL BURDEN

DISEÑO DE UN CORTE EN V

 La distancia entre las V´s se muestra en la figura como B1 y se calcula de la siguiente manera:

2. ESPACIAMIENTO ENTRE TALADROS (VERTICALMENTE)

 El espaciamiento vertical entre V´s es:

B1 = 2B

donde: B = Burden (m) B1 = Burden (m)

 S

= 1.2

B

donde: S = Espaciamiento (m) B = Burden (m)

 El ángulo normal del vértice de la V es de aproximadamente 60°. Se han utilizado ángulos de menos de 60º en túneles pequeños y estrechos, sin embargo, la densidad de carga de explosivo en cada taladro se debe incrementar.

3. ÁNGULO DE LA V

 En general, la profundidad del corte variará de 2B a un máximo del 50% del ancho del túnel. Los taladros normalmente no romperán hasta el fondo y se puede asegurar un avance de entre 90 al 95% de la profundidad total de los taladros.

 Los taladros se cargan normalmente hasta un 0.3B -0.5B de la boca dependiendo de la resistencia de los materiales a ser volados. Los taladros deben ser  taponado con un taco adecuado para mejorar el rendimiento.

 Se utiliza el mismo procedimiento que en el diseño de un corte quemado para los taladros de arrastre, los auxiliares de producción y los de contorno, porque son paralelos. Al igual que el ángulo de ajuste.

6. CARGA DE LOS TALADROS

 Es importante que los cebos iniciadores se coloquen en el fondo de los taladros. La densidad de carga se puede reducir cerca de la boca del taladro cuando se utilizan explosivos encartuchados, en lugar de ANFO cargado neumáticamente. Las reducciones en la densidad de carga pueden comenzar después de que 1/3 del taladro ha sido cargado con la cantidad calculada para obtener burden apropiado.

 El tiempo de disparo en un corte en V debe ser por lo menos de 50 ms entre cada V, cuando estas disparan una detrás de la otra.

 El tiempo de disparo debe diseñarse de tal manera que permita que la roca comience a moverse antes de que disparen los taladros subsecuentes. Es por esta razón que los retardos mínimos deben de ser de 75 a 100 ms.

 Los cortes en abanico son similares en su diseño y método de operación a los cortes en V. Ambos deben crear el alivio al mismo tiempo que los taladros detonan hacia la cara libre. No existe alivio adicional creado por taladros vacíos como en el caso de los cortes quemados.

 Un corte en abanico clásico se muestra en la figura. Las dimensiones se determinan utilizando los mismos métodos y formulas de el corte en V.

CORTE EN ABANICO

 El método de túnel y banco es una combinación de voladura subterránea de túnel y una voladura de banco a cielo abierto para excavaciones de grandes dimensiones.

MÉTODO DE TÚNEL Y BANCO

 La sección del túnel se excava por   delante del banco para mantener un piso de trabajo. Cualquiera de los cortes y trazo de voladuras de túnel se pueden utilizar para excavar la sección superior.

ERRORES PERFORACIÓN

• HUECO DE ALIVIO DE DIÁMETRO MUY PEQUEÑO

• DESVIACIONES EN EL PARALELISMO

• ESPACIAMIENTOS IRREGULARES ENTRE TALADROS

• IRREGULAR LONGITUD DE LOS TALADROS

AVANCE

EVALUACIÓN DEL DISPARO:

 El desplazamiento del material toma más tiempo que la rotura y fragmentación. Está en función directa con la energía de los gases en explosión, aunque los gases se hayan ya expandido a determinada extensión del espacio circundante.

 En teoría el desplazamiento del centro de gravedad es:

DE S PLAZAMIENTO DE LA R OCA

L = 1 /3

- B / 2

donde α %   es el incremento en volumen y el material disparado se ha posado a un ángulo de ψ.

 1+ )V B = Burden = Porcentaje de incremento en volumen de roca desplazada debido a la fragmentación = Ángulo de reposo del material disparado muck pile) = Centro de gravedad de la fuga IN-SITU = Centro de gravedad del material desplazado muck pile o pila de DESPLAZAMIENTO DE LA ROCA VOLADA POR UN DISPARO

DEFINIDO POR EL

MOVIMIENTO DE SU CENTRO

 En la práctica, todo lo que se requiere del explosivo es que desplace a la roca unos metros por segundo y por  consiguiente ésta fase demora aproximadamente un segundo.

 El movimiento puede sin embargo demorar más tiempo, pero eso es un efecto de la gravedad y no del explosivo (a no ser que el disparo sea intencionalmente sobrecargado para incrementar la proyección del material arrancado, cosa que se aplica por ejemplo en la voladura de desbroce

(CAST BLASTING).

 Aplicada para desencapar mantos de carbón en

open

 pits

, proyectando el material mas allá del pie banco. Consideraciones similares se aplican a los disparos de frontones y tajeos subterráneos.

 S elección de explos ivo:

 La mejor forma de comparar explosivo es midiendo en capacidad de fragmentación para cada tipo de roca bajo distintos métodos de carga y voladura, lo que es muy lento y tiene un costo prohibitivo.

 En la práctica se utilizan correlaciones empíricas de ciertos parámetros de los explosivos como la relación de potencia en peso, propuesta por Langefors.

 S

= 5 x

Q

 / 6 x

Q

₀

+ 1 x

V

 / 6 x

V 

₀

donde Q = calor desarrollado

V = volumen de gases generados por 1 Kg de explosivo

 El subíndice ₀   representa las características de un explosivo patrón o de referencia (generalmente ANFO o gelatina amoniacal 60%)

E FICIENCIA DE L EXPLOS IVO

 Término de rendimiento de los explosivos para la creación de una red de fracturas.

E TP = (0.36 + ρ_e)(VOD2 _{/(1 + VOD}2 _{/ V} 

R2 – D / V R) (1/R) (EM / ET) ρe donde

ETP = Término de rendimiento o eficiencia del explosivo ρ _e = densidad del explosivo (g/cm2)

VR = velocidad del sonido en la roca (Km/seg) VOD = velocidad de detonación (Km/seg)

R = radio de desacoplamiento = volumen del taladro/volumen del explosivo

E = máximo trabajo de expansión del explosivo calculado en Kcal/g donde:

EM = valor no idea ET = teórico

VE LOCIDA D S ÓNICA DE LA R OCA (frecuencia s ís mica)

 La velocidad sónica de la roca es una función del modulo de Young (una medición de la elasticidad del material), radio de Poisson (una medida de la fragilidad del material) y densidad (medida de la masa por unidad de volumen)

V 

_P

=

(

E

(1 +

r 

)/

Q

(1 – 2

r 

)(1 +

r 

))

donde:

V_P = velocidad sónica de la roca E = módulo de Young

Q = densidad de la roca r = radio de Poisson

 El ETP (Explosive Perfomance Term) indica que la fragmentación no es controlada por una simple propiedad como es la energía, pero si por una combinación de energía del explosivo, velocidad de detonación, densidad, grado de desacoplamiento entre el explosivo y la pared de taladro, volumen del explosivo a volumen de taladro, velocidad de la onda sónica (onda sísmica) y la geometría del disparo.

Punto de inicio de la detonación autosostenida

Punto de inicio de la detonación

Iniciación de ANFO con detonador  simple solo.

(No deseable).

CARGA DE EXPLOSIVO DE BAJA SENSIBILIDAD

RANGO DE INICIACIÓN

Iniciación de ANFO con detonador  reforzado o mini primer.

(Poco efectivo).

Iniciación de ANFO con cebo de menor diámetro que el del taladro. (Adecuado).

Iniciación de ANFO con cebo de igual diámetro que el del taladro.

CARGA: EXPLOSIVOS DE BAJA SENSIBILIDAD EN PEQUEÑO DIÁMETRO.

• CARGA Y CEBO ADECUADOS

TACO CARGA CEBO

DETONADOR

ACOPLADA (ATACADA)

RESULTADO: DETONACIÓN COMPLETA

RETENCIÓN

ARRANQUE ÓPTIMO

VELOCIDAD DE REGIMEN INMEDIATA

RESULTADO: DEFLAGRACIÓN

(1)

SOPLADO Y CRATERIZACIÓN

ARRANQUE DÉBIL

VELOCIDAD DE REGIMEN TRANSICIONAL

BAJA PRESIÓN DE TRABAJO

CARGA: EXPLOSIVOS DE BAJA SENSIBILIDAD EN PEQUEÑO DIÁMETRO.

• CARGA Y CEBO INADECUADOS

(1) CARGA EXCESIVA

CARGA Y CEBO INADECUADOS

(2)

SOPLO Y ANILLADO

BAJA PRESIÓN DE TRABAJO

CARGA MUY CORTA

(3) EFECTO CANAL (GASES ACELERADOS)

EXPLOSIVO QUE NO DETONA TIRO FALLADO, TOTAL O PARCIALMENTE

CARGA: EXPLOSIVOS DE BAJA SENSIBILIDAD EN PEQUEÑO DIÁMETRO.

EJEMPLOS DE CORTE QUEMADO

EJEMPLOS PARA LIMITAR EL EFECTO DE

SIMPATÍA ENTRE LOS TALADROS

a _{b c d}

a