12 Control de Vibraciones generadas por Voladura - A. Araya, C. Burchard, C. Scherpenisse, F....

7/21/2019 12 Control de Vibraciones generadas por Voladura - A. Araya, C. Burchard, C. Scherpenisse, F. Mardones, D. Villal

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Control de Vibraciones Generadas por Voladura del Pit Cerro Corona sobre HualgayocGeoBlast S. A. / Gold Fields La Cima S. A. A.

ASIEX 2012 Puerto Varas, CHILE, 24 - 26 Octubre 2012 1

Control de vibraciones generadas por voladura del Pit CerroCorona sobre la ciudad de Hualgayoc en Cajamarca, Per.

Alexis Araya, Carlos Burchard, Carlos Scherpenisse, Francisco MardonesGeoblast S.A.

Daro Villalobos, Tito CachoGold Fields La Cima S.A.A.

RESUMEN: Actualmente, en ciertos distritos del Per existen temas socio - ambientalessensibles asociados a la explotacin de minera a mediana y gran escala. Esto esmayoritariamente a consecuencia de la cercana de estas operaciones a pueblos ycomunidades campesinas, lo cual tiende a generar quejas por dao, perjuicios omolestias que pueden llegar a afectar y hasta detener las actividades productivas.

Dentro de las actividades de voladura, la temtica socio - ambiental hace referencia a losefectos negativos, ya sean stos reales o de percepcin humana, como consecuencia devoladura. Dichos efectos se manifiestan como resultado de tres factores, estos son;vibraciones del terreno, generacin de onda area y proyecciones de roca.

El presente trabajo describe, a modo de introduccin, aspectos bsicos sobre los efectosde la vibracin, los criterios internacionales de dao y de percepcin humana existentes.

Adems, entrega las herramientas que permitirn tomar medidas correctivas de controlen armona con los niveles productivos requeridos por el plan de explotacin mineravigente.

El trabajo se basa en un ejemplo de aplicacin prctico relacionado con la problemticasocio - ambiental en mina Cerro Corona (Gold Fields la Cima, Per), donde la proximidadde las voladuras a la ciudad de Hualgayoc genera polmica por las posibilidades de daoestructural a las viviendas y molestias a los habitantes. Esta problemtica impuls laimplementacin de una campaa de monitoreo participativo de vibraciones que no se

limit a una actividad meramente controladora de niveles de dao y/o molestias, sino quese extendi a la aplicacin de herramientas de anlisis que permitieron intervenir losdiseos de perforacin y voladura existentes y abrir la oportunidad de mejorar los niveles

productivos sin descuidar la temtica socio - ambiental.

1. INTRODUCCION

El xito o fracaso de una voladura, desde el punto de vista estrictamente productivo,depende en gran medida del cumplimiento de dos objetivos: la optimizacin de lafragmentacin y la minimizacin del dao a los taludes. Estos objetivos constituyen una

problemtica que debe abordarse estratgicamente ya que las medidas necesarias paralograrlos tienden a contraponerse entre ellas, debindose buscar un punto de equilibrioque permita realizar una buena fragmentacin de la roca minimizando a la vez el dao alas paredes ya que puede afectar a la voladura siguiente o generar inestabilidad.

Adems, se debe considerar que el cumplimiento de ambos objetivos mencionadosrepresenta una condicin necesaria pero no suficiente para el xito de una voladura yaque ste, en muchos casos, se encuentra condicionado por la llamada temtica oproblemtica socio - ambiental. Esta hace referencia a los efectos que tienen lasvibraciones, onda area y potencial proyeccin de roca producto de voladura sobreestructuras y tambin sobre las personas pudiendo generar quejas por parte de lascomunidades cercanas.


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2. ASPECTO SOCIAL

Compaa Minera Gold Fields la Cima (GFLC), con su Unidad Minera Cerro Corona, seubica en el norte del Per, en la vertiente oriental de la cordillera occidental de los Andes.El yacimiento de cobre y oro es tpico de una mineralizacin de tipo prfido, situado en el

distrito minero de Hualgayoc, en el norte de la provincia de Cajamarca, la cual esmetalognica, que alberga mineralizacin abundante de tipo epitermal, prfido ypolimetlico.

Figura 1. Ubicacin Mina Cerro Corona.

GFLC es consciente que el Aspecto Socio Ambiental en el Per es en la actualidad unode los tems ms importantes para poder lograr la interrelacin con el entorno que lorodea y la sostenibilidad de las operaciones, lo cual comprende realizar todas susactividades cumpliendo con los requisitos establecidos en las normas legales nacionales,Estudio de Impacto Ambiental (EIA) y otras normas internacionales que voluntariamentese observan para un mejor control de sus actividades.

Es por lo antes expuesto, que GFLC ha implementado una estacin permanente demonitoreo de vibraciones por voladura en la referida ciudad de Hualgayoc, la cual cuentacon una Instalacin y equipamiento de monitoreo permanente desde Enero de 2011. Elfuncionamiento de esta estacin y su ubicacin fue coordinada y aprobada por las

autoridades municipales de la ciudad de Hualgayoc. Este control es adicional ycomplementario al que se tena desde el inicio de las operaciones en Cerro Corona, elcual consista en monitoreos de vibraciones para todas las voladuras a travs desismgrafos mviles ubicados en diversas locaciones de la ciudad y alrededor del rajo.

La ubicacin de la Estacin de Monitoreo Permanente se encuentra en la zonadenominada La Boggio (propiedad municipal) Hualgayoc, en el lugar designado por lamunicipalidad de Hualgayoc.


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Figura 2. Ubicacin de la Estacin de Monitoreo respecto de Pit y Cantera.

Estacin de Monitoreo de Voladuras

- Un Container.

- Una Caseta sismogrfica.

Figura 3. Estacin Monitoreo Participativo de Vibraciones.

Equipos de Monitoreo

- Un Sismgrafo de 4 canales

- Un Gefono Triaxial,de Campo Lejano.

- Un Micrfono,

de 2 250HZ

Figura 4. Equipo Sismogrfico y accesorios correspondientes.

La implementacin de la campaa de monitoreo participativo de vibraciones y onda reaen GFLC, tiene como principal punto de monitoreo la estacin permanente ubicada en elpueblo de Hualgayoc. Desde este punto de monitoreo se ha efectuado un amplioseguimiento en el cual se registra la vibracin procedente de cada voladura que seefecta en Cerro Corona.


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Todos los monitoreos cuentan con la participacin de tcnicos de GFLC, representantesde la Municipalidad de Hualgayoc, Notario Pblico o Juez de Paz y toda persona de lacomunidad que desea participar del proceso.

Cerro Corona ha realizado capacitaciones sobre el uso y funcionamiento de los equipos

de monitoreo, esto con la finalidad que el personal de la Municipalidad de Hualgayoc ylas personas de comunidad, puedan tener un mejor entendimiento de lo que se realiza enforma conjunta.

Figura 5. Capacitaciones sobre el funcionamiento de los equipos en Estacin de Monitoreo.

3. VIBRACIONES

Las vibraciones producidas por las actividades humanas, ya sea por proyectos deingeniera, obras civiles, por maquinarias y vehculos, como tambin las provenientes devoladuras; inducen esfuerzos dinmicos en las estructuras que pueden causar

deformaciones y eventualmente dao permanente, cosmtico o estructural. En estembito el par velocidad de partcula - frecuencia es el que mejor se asocia a lageneracin de dao estructural, siendo en la actualidad lo registrado y posteriormentecomparado con criterios internacionales que permiten determinar si se est alcanzando ono niveles de vibracin que puedan resultar en dao a una determinada estructura.

Las vibraciones producto de voladura con potencial de afectar edificaciones, instalacioneso viviendas, se evalan en relacin a dos posibles efectos, estos son:

Dao a estructuras a causa de sobreesfuerzos en los elementos que lacomponen.

Molestias a personas debido a efectos psicolgicos o de percepcin de losdistintos parmetros que definen una onda vibratoria (desplazamiento, velocidad yaceleracin de partcula, frecuencia, longitud de onda).

En la Gua Ambiental para la Perforacin y Voladura en Operaciones Mineras de laDireccin General de Asuntos Ambientales del Ministerio de Energa y Minas del Per(1998), se establece un lmite vibracional, en trminos de velocidad peak de partcula(PPV) de 25 mm/s, en donde se encuentre cualquier vivienda o edificio si est en unrango entre 90 y 1500 m del rea de voladura. Sin embargo, GFLC ha establecido parasus operaciones de voladura lmites ms estrictos recurriendo a estndaresinternacionales basados en investigaciones realizadas en distintos pases. De dichos

estndares o Criterios de Dao, se destacan la normativa alemana DIN 4150, lanormativa espaola UNE 22-381-93 y el reporte de investigacin desarrollado por el


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United States Bureau of Mines en su Reporte de Investigacin USBM-RI-8507. Losvalores de vibracin registrados en terreno se comparan con los valores mximosadmisibles propuestos por estos criterios, a fin de verificar si son o no causal de dao aestructuras.

Estos criterios de dao estructural se han definido no slo en funcin del par velocidad-frecuencia de la onda vibratoria, sino que tienen en consideracin las caractersticasconstructivas de la estructura a cautelar.

Al estudiar el efecto de las vibraciones, no ya desde el punto de vista de dao estructural,sino desde una perspectiva de percepcin humana, la temtica resulta mucho ms difcilde evaluar, ya que la respuesta de las personas a las vibraciones no depende solamentede parmetros fsicos de la onda vibratoria (amplitud, frecuencia, etc.), sino tambin defactores sumamente subjetivos y difcilmente cuantificables que dificultan su evaluacin yconsecuentemente, la aplicacin de medidas cautelares.

Las vibraciones tienen efectos psicolgicos sobre las personas que son funcin tanto de

la sensibilidad inherente del individuo como de la actividad que est desarrollando y lascircunstancias en que se encuentre al momento de la voladura. La frecuencia deocurrencia de las vibraciones, el momento del da en que ocurren, si las personas estnsentadas trabajando, operando una mquina o conduciendo un vehculo, descansando,caminando, corriendo, etc., todas ellas condicionan la percepcin humana de la vibraciny dificultan la evaluacin de sus efectos.

Existen no obstante, criterios basados en estudios de percepcin humana que puedenusarse como herramienta de control para evaluar la respuesta de las personas a lasvibraciones del terreno y verificar as si los registros obtenidos cumplen o no con susrecomendaciones. Al igual que para el caso de dao estructural, estos criterios tienen enconsideracin tanto la velocidad de partcula como la frecuencia de la onda vibratoria.

Entre los criterios ms conocidos se resalta el desarrollado por USBM (Goldman) y elpropuesto porSteffens.

4. HERRAMIENTAS DE CONTROL DE VIBRACIONES Y SOBREPRESIN

El monitoreo de vibraciones es parte fundamental en toda evaluacin de dao estructuraly molestias a personas, permitiendo comparar los registros obtenidos con los criterios dedao y de percepcin humana a fin de controlar el cumplimiento de niveles de vibracinpreestablecidos. Ms all de permitir el control de dao estructural o molestias apersonas, el monitoreo de vibraciones pone al alcance de los ingenieros de voladura unconjunto de herramientas que permiten, entre otras cosas, establecer un modelo decomportamiento vibracional del terreno a fin de predecir las amplitudes de vibracin defuturas voladuras, generar bacos de diseo que permitan definir las cargas explosivasmximas a ser utilizadas para cumplir con los criterios de dao seleccionados y proponertiempos de retardo que reduzcan la posibilidad de amplificacin de la vibracin resultante,por efecto de una superposicin de ondas originadas por los pozos individuales quecomponen la voladura. La aplicacin de dichas herramientas a un caso prctico sedescribe en mayor detalle a continuacin.


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4.1 IMPLEMENTACIN MONITOREO PARTICIPATIVO EN MINA CERRO CORONA

Para registrar los valores de voladura se utilizaron sismgrafos, conectados a gefonostriaxiales. El principal punto de monitoreo corresponde a la estacin permanente ubicadaen el pueblo de Hualgayoc, cuya ubicacin fue definida previamente junto a lasautoridades, pobladores y comunidades del sector. Desde este punto de monitoreo se haefectuado un amplio seguimiento en el cual se registra la vibracin procedente de cadavoladura que se efecta en Cerro Corona.

Debido al gran nmero de registros, y ms an de pares amplitud-frecuencia queconstituyen cada uno de stos, se filtraron los datos seleccionando las mximasamplitudes para cada una de las tres componentes.

La Figura 6 ilustra las tres componentes (radial, transversal, vertical), comparndose conel criterio de dao utilizado en Cerro Corona. La Norma Internacional escogida es la

Alemana (DIN-4150), que corresponde a la referencia ms restrictiva a este respecto.

Figura 6. Resultados de Monitoreo de Vibraciones - Estacin en Hualgayoc.

Al observar en la grfica, concluimos que los registros no sobrepasan el lmite vibratorioestablecido por la norma escogida.

Al igual que para el caso de los criterios de dao por vibracin sobre estructuras, seutiliz la base de datos de vibracin generada con el monitoreo de voladuras paraconstruir los grficos de percepcin humana respecto del estndar propuesto por elUSBM (Goldman) y por Steffens. Las Figuras 7 y 8 ilustran los resultados segn elcriterio propuesto por Steffens y USBM (Goldman) respectivamente.


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Figura 7. Comparacin de registros con el Criterio de Percepcin Humana propuesto por Steffens.

Figura 8. Comparacin de registros con el Criterio de Percepcin Humana propuesto por USBM (Goldman).


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Podemos observar de los grficos anteriores que en general los valores bordean el lmitede Perceptible con algunos valores sobrepasando ligeramente este lmite, sin llegar acategoras que constituyan molestia para las personas.

Los hitos ms importantes del plan de monitoreo participativo implementado en mina

Cerro Corona se resumen a continuacin:

Registro de vibracin y onda area, a fin de comparar los resultados con Criteriosde Dao y Percepcin Humana establecidos y evaluar posibilidad de dao omolestias.

Generacin de un acta participativa de constatacin de resultados y comparacincon los criterios de dao.

Capacitacin a miembros de la Municipalidad de Hualgayoc, notarios pblicos,jueces de paz y pobladores en general sobre el uso del sismgrafo, as como

interpretacin de resultados.

Modelamiento del comportamiento vibracional en campo lejano, producto devoladuras, a fin de desarrollar una herramienta predictiva de vibraciones.

Implementar una Prueba Especial a fin de registrar y analizar ondas elementalesque permitan optimizar y seleccionar tiempos de retardo entre pozos, tales quereduzcan la posibilidad de amplificacin por superposicin de onda vibratoria.

Generar herramientas de diseo que permitan estimar las cargas mximasadmisibles de una voladura en funcin de la distancia al punto a cautelar y encumplimiento con el Criterio de Dao establecido.


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4.2 REGISTRO DE ONDA AREA (SOBREPRESIN)

De igual forma que en el tema de vibraciones, las ondas areas generadas por voladurason causa potencial de dao a estructuras, como tambin de molestias para laspersonas. Dichas ondas areas, comnmente llamadas ruido, son ondas de sobre

presin transmitidas en el aire que se caracterizan por su baja frecuencia y, segn sea sumagnitud y duracin, tienen la capacidad de inducir resonancia en ciertos elementosestructurales, lo que a su vez puede resultar en dao estructural o cosmtico enedificaciones, pero ms probablemente en molestias a personas.

En el caso de voladuras, la generacin de estas ondas areas provoca un efectosubjetivo y negativo en la percepcin de la onda de vibracin del terreno. Debido a dichofactor, se estima que cuando una onda vibratoria del terreno viene acompaada de ondaarea, produce en la persona una percepcin molesta de hasta cinco veces mayor que sila vibracin fuera silenciosa, es decir, si no viniera acompaada por onda area(sobrepresin).

Las tres razones por las cuales se considera de importancia el fenmeno desobrepresin:

Por s solas o acompaadas del movimiento del suelo, pueden producir movimientosestructurales que puedan crear grietas o agrandar las pre-existentes.

Puede generar el quiebre de ventanas.

Genera reacciones de miedo o pnico en seres humanos. Este es el problema ms difcilde cuantificar, ya que cada persona es distinta.

Existen distintos motivos por los cuales se genera sobrepresin en una voladura, la Tabla

1 muestra una lista de estos, destacando los que pueden ser o no controlados.

Influencia en Niveles de SobrepresinVariables Controlables

Significante Moderadamente Insignificante

Kilos por Retardo x

Intervalo de Retardo x

Burden y Espaciamiento x

Taco (cantidad) x

Taco (tipo) x

Longitud de Carga y Dimetro x

Angulo de Perforacin x

Direccin de Iniciacin x

Kilos totales Voladura x

Profundidad de las cargas x

Cordn Detonante x

Confinamiento de la carga x

Influencia en Niveles de SobrepresinVariables no Controlables

Significante Moderadamente Insignificante

Superficie a Tronar x

Tipo y Profundidad

Overburden x

Viento y Clima xTabla 1. Factores de influencia en sobrepresin por voladura.


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Es por todo esto que para un ser humano es mucho ms molesto el fenmeno desobrepresin estando al interior de una estructura que al exterior, ya que al interior tiene 3fuentes: vibracin del suelo, vibracin de paredes/estructuras y sobrepresin (inaudible),que genera la excitacin en la estructura. En cambio, al exterior slo se detectar elefecto del movimiento del suelo.

Conjuntamente con el registro vibracional se realiza una medicin de la Onda deSobrepresin proveniente de cada voladura, medido habitualmente en Pascales, pero sesuele transformar a Decibeles (lineales, dBL) que corresponde a una medida ms familiary asimilable.

Para este estudio al no encontrar un referente en la normativa nacional que nos indique elnivel adecuado para no originar molestias a las comunidades vecinas, se decidicomparar cada registro de voladura con distintas normas internacionales. A continuacin,en la Tabla 2 se presenta el promedio de onda sonora registrada desde Enero de 2012 ala fecha, 101.48 dBL, comparada con algunas recomendaciones de estudiosinternacionales.

Norma Ao Limite Horario Valor Promedio

Registrado dB(L) Cumple

Consejo Ambiental de Australia Y

Nueva Zelanda (ANZEC) 1990 115 dBL

9am a

5pm (L-S) Si

Resumen de Regulaciones de

Australia 1997 120 dBL

9am a

5pm (L-S) Si

Manual de procedimientos de

medicin de ruido (Tasmania) 2004 115 dBL

Sin

Horario Si

Cdigo de Regulaciones Federales

(USA) 2005 129 dBL

Sin

Horario

101.48

Si

Tabla 2. Tabla comparativa normativa segn niveles y horario vs. sobrepresin promedio en Hualgayoc.

Otro punto analizado en este trabajo es el posible dao estructural sobre las viviendascomo resultado de voladura, para ello tambin se ocup un estudio internacionalrealizado por el USBM, en el cual se asociaron valores de onda area con daos aelementos estructurales y/o paneles de vidrio. La Tabla 3 a continuacin, resume losresultados de dicha experiencia.

Dao a Elementos Estructurales dB(L)

Posible dao Estructural 180

Rotura Total de Vidrios 171

Rotura Parcial de Vidrios 151

Nivel de seguridad para eventos dinmicos (OSHA) 140

Mximo de USBM segn estudios en minas a cielo abierto a gran escala 134

Nivel de seguridad recomendado por el USBM 128

Umbral de dolor para sonidos continuos 120

Tabla 3. Criterio de Dao Estructural por Onda Area segn USBM.


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4.3 PRUEBA ESPECIAL DE VOLADURA

La Voladura Especial consisti en la detonacin de 5 pozos ubicados a 385.91 m delProyecto PIT 3830 081 (voladura produccin), los cuales tuvieron una profundidad de11 m y un dimetro de 7 7/8, conteniendo 230, 241,261,273 y 285 kg de explosivorespectivamente (HANFO 64), iniciados con retardos separados 1000 ms con el fin degenerar ondas elementales que permitan desarrollar un modelo predictivo basado en laecuacin de Devine y seleccionar los tiempos de retardo que reduzcan la amplificacin devibraciones por superposicin de ondas.

La Figura 9 muestra la ubicacin de los pozos de prueba, la distancia a la estacin demonitoreo, as como tambin la ubicacin de los gefonos utilizados.

Figura 9. Ubicacin de gefonos y pozos de prueba en Pit Este, Cerro Corona.

La Figura 10 ilustra el diseo de carga de los pozos para la Prueba Especial.

Figura 10: Diseo de Carga para Prueba Especial de Voladura.

En cada sismgrafo se obtuvieron registros con las Vibraciones (PPV) de las distintas

cargas explosivas a diferentes distancias (4 gefonos x 5 pozos = 20 valores de PPV).


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En la Figura 11 se puede observar, a modo de ejemplo, el registro de cada una de lascomponentes para el Gefono N1.

Figura 11. Ejemplo de Registro de Vibraciones en Gefono 1.

Con los registros para cada una de las componentes ortogonales se hace posibledeterminar el Vector Suma para cada gefono. En la Figura 12 se puede observar amodo de ejemplo el registro del Vector Suma para el mismo Gefono N1.

Figura 12. Vector Suma para Registro de Vibraciones en Gefono N1.


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4.4 MODELOS DE ATENUACION VIBRACIONAL

Existen varios modelos experimentales que representan la velocidad de partcula enfuncin del explosivo detonado y la distancia a la que se registra dicha detonacin; entrelos ms conocidos se encuentra el modelo de Devine, expresado por la siguiente

ecuacin.

Donde:

PPV= Velocidad de Partcula Peak [mm/s]

d= Distancia [m]

W= Peso explosivo por retardo [kg]

K= Factor de Velocidad

= Factor de Decaimiento

La ecuacin anterior est basada en una relacin escalar entre la distancia y el peso dela carga explosiva (dada por d/W1/2), donde W corresponde a la carga (Kg) detonada enforma instantnea y d la distancia (m) a la cual se cuantifica la velocidad de partcula(PPV). Tericamente, ste criterio es el que mejor representa el comportamiento de lavibracin generada en campo lejano (d~ 3 x longitud columna explosiva) y tiene enconsideracin el hecho de que la energa vibracional se expande en forma cilndrica, porlo tanto es inversamente proporcional al cuadrado de la distancia. Esto ltimo est

implcito en la ecuacin anterior, siendo el factor de decaimiento () un valor de signonegativo.

Cabe mencionar que dicha correlacin describe el comportamiento vibracional de terrenoy conlleva implcitamente informacin especfica sobre las caractersticas estructurales dela roca por donde la onda vibratoria transita. Es por ello que estas correlaciones nopueden ser extendidas a cualquier rea de la voladura ya que las mismas son especficasa la zona donde se hayan realizado los registros correspondientes.

PPV Kd

W


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4.5 RESULTOS PRUEBA ESPECIAL

Siguiendo los lineamientos establecidos por el Modelo de Devine, se analizaron todos losregistros vibracionales para definir el comportamiento del terreno correspondiente a lazona del ensayo. La Tabla 4 a continuacin corresponde al resumen de todas las

Mediciones y Magnitudes de PPV para los 4 Gefonos producto de los 5 pozos.

Gefono # Pozo

Tiempo

Retardos

[ms]

Tiempo

Arribo

[ms]

Tipo

Expl.

Peso

Expl.

[Kg]

Dist.

Tiro-Geof

[m]

Factor DE

(d/W^1/2)

PPV Suma

[mm/s]

1 1000 3427 HA 64 230.000 224. 01 14.8 11.04

2 2000 4301 HA 64 241.000 209. 01 13.5 17.65

3 3000 5040 HA 64 261.000 194. 09 12.0 12.08

4 4000 6087 HA 64 273.000 179. 15 10.8 25.71

1

5 5000 6985 HA 64 285.000 164. 06 9.7 26.99

1 1000 3102 HA 64 230.000 755. 19 49.8 1.10

2 2000 3881 HA 64 241.000 740. 19 47.7 1.09

3 3000 5311 HA 64 261.000 725. 26 44.9 0.64

4 4000 5768 HA 64 273.000 710. 31 43.0 2.04

2

5 5000 6261 HA 64 285.000 695. 20 41.2 2.29

1 1000 3893 HA 64 230.000 1012.82 66.8 0.58

2 2000 4778 HA 64 241.000 997. 83 64.3 0.63

3 3000 5292 HA 64 261.000 982. 90 60.8 0.44

4 4000 5768 HA 64 273.000 967. 95 58.6 0.78

3

5 5000 6432 HA 64 285.000 952. 86 56.4 0.91

1 1000 2850 HA 64 230.000 1312.51 86.5 0.24

2 2000 3884 HA 64 241.000 1297.52 83.6 0.21

3 3000 5101 HA 64 261.000 1282.60 79.4 0.09

4 4000 5418 HA 64 273.000 1267.66 76.7 0.39

4

5 5000 5563 HA 64 285.000 1252.58 74.2 0.37

Tabla 4. Tabla Resumen de Mediciones y Magnitudes de PPV (Prueba Especial de Voladura).

Adems, los resultados del modelo se observan en la Figura 13, donde se grafica el PPVen funcin de la Distancia Escalar, vale decir, en funcin de la relacin entre la distancia(d) y el peso de explosivo detonado simultneamente (W). La ecuacin de ajuste delModelo de Devine, definida por los parmetros (K, ) y el correspondiente factor decorrelacin (R2), caracteriza el comportamiento vibracional del terreno correspondiente ala zona donde se realiz el ensayo.


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Figura 13. Ajuste de Modelo de Propagacin de Vibraciones Prueba Especial de Voladura.

Por otra parte, se aplican al modelo predictivo de Devine los valores de registroshistricos de vibraciones en Cerro Corona, lo cual se grafica en la Figura 14. Se verificacon este ajuste que el modelo generado con la implementacin de la Prueba Especial essuficientemente conservador de tal modo de minimizar la probabilidad de subestimar lavibracin en su prediccin.

Figura 14. Ajuste de Modelo de Propagacin de Vibraciones Prueba Especial + Registros Histricos.

La ecuacin que define el modelo de Devine, puede ser utilizada para generar bacos dediseo, que permiten, una vez seleccionado un criterio de dao (vibracin admisible),determinar la carga mxima por retardo segn sea la distancia al punto a cautelar. LaFigura 15 ilustra un baco de diseo, con cargas representativas para las voladuras en

Cerro Corona, para las distancia ms sensibles, esto es entre 1000 y 1500 metros. Losvalores correspondientes se presentan tambin en la Tabla 5.


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Figura 15. Abaco de Diseo como Funcin de Carga Explosiva y Distancias.

Dist.

[m]

HA 64

@ 120kg

HA 64

@ 160kg

HA 64

@ 200kg

HA 64

@ 240kg

HA 64

@ 280kg

HA 64

@ 320kg

500 1.0 1.4 1.8 2.2 2.6 3.0

550 0.8 1.2 1.5 1.8 2.1 2.5

600 0.7 1.0 1.2 1.5 1.8 2.0

650 0.6 0.8 1.0 1.2 1.5 1.7

700 0.5 0.7 0.9 1.1 1.3 1.5

750 0.4 0.6 0.7 0.9 1.1 1.2

800 0.4 0.5 0.6 0.8 0.9 1.1

850 0.3 0.4 0.6 0.7 0.8 0.9

900 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8

950 0.3 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7

1000 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7

1050 0.2 0.3 0.4 0.4 0.5 0.61100 0.2 0.3 0.3 0.4 0.5 0.5

1150 0.2 0.2 0.3 0.4 0.4 0.5

1200 0.2 0.2 0.3 0.3 0.4 0.4

1250 0.1 0.2 0.2 0.3 0.4 0.4

1300 0.1 0.2 0.2 0.3 0.3 0.4

1350 0.1 0.2 0.2 0.3 0.3 0.3

1400 0.1 0.1 0.2 0.2 0.3 0.3

1450 0.1 0.1 0.2 0.2 0.3 0.3

1500 0.1 0.1 0.2 0.2 0.2 0.3

Tabla 5. Vibracin Estimada a distintas Distancias, para cargas explosivas tpicas en Cerro Corona.


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Como ejemplo, segn desprende de la Tabla 5, la vibracin esperada para un pozocargado con 240 kg de HA 64 ser, con un 50 % de confianza, aproximadamente de 0.5mm/s, es decir, se podra incluso detonar 5 tiros por retardo (con igual retardo), y lavibracin final resultante NO superar el Lmite de 3 mm/s.

4.6 SELECCIN DE RETARDOS MEDIANTE ANALISIS POR ONDA ELEMENTAL

La Prueba Especial permite analizar seales de onda elemental originadas por cadapozo, mediante una suma algebraica, ajustando los tiempos de llegada al punto deinters segn sea su retardo y tiempo de viaje, simulando as la seal de vibracin degrupos de pozos de una fila o bien de varias filas, iterando hasta simular la voladuracompleta (seal sinttica).

Dado que la duracin de la onda de un pozo individual es marcadamente superior a lostiempos de retardo utilizados entre pozos, es prcticamente inevitable que se produzcaun cierto grado de acoplamiento o superposicin de vibraciones que resulten en la

amplificacin de la onda resultante. Por tal razn, un modelo predictivo desarrollado apartir de ondas elementales subestimar los niveles de vibracin producidos por unavoladura de mltiples filas, aunque los pozos de sta ltima tengan la misma carga ysean iniciados tiro a tiro.

La Figura 16 corresponde a la onda elemental originada del pozo # 5 y registrada por elgefono # 4 (Estacin de Monitoreo Hualgayoc) ubicado a una distancia de 1253 m de lospozos de Prueba. Las amplificaciones resultantes se grafican en las tres direccionesortogonales, radial (roja), vertical (verde) y transversal (azul).

Figura 16. Amplificacin de vibraciones (R, T y V), segn retardos entre pozos individuales.

[ 20 30 ] [ 55 90 ]


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Se observa claramente que ciertos intervalos de tiempos de retardo tienden a aumentar yotros a disminuir la vibracin resultante debido al efecto constructivo o destructivorespectivamente, generado por la superposicin de ondas. En este caso particular, losresultados indican la conveniencia de seleccionar retardos entre pozos de una misma filadentro del rango 20-30 ms, donde se genera una menor amplificacin de las vibraciones.

De manera similar, se podra seleccionar, en una primera aproximacin, retardos entrefilas dentro del rango 55-90 ms, preferentemente 83 ms.

De acuerdo al anlisis realizado, los tiempos de retardo preferenciales seleccionados (25ms entre pozos y 83 ms entre filas) tenderan a generar niveles de vibracinmarcadamente inferiores a los retardos actualmente implementados en Cerro Corona (17ms entre pozos y 42 ms entre filas).

4.7 APLICACIN DE LOS CRITERIOS DE DAO

De los datos de vibracin por voladura, se graficaron los registros de vibraciones con elfin de visualizar el comportamiento de los valores mximos de velocidad de partcula(PPV) y sus respectivas frecuencias, en relacin a las seis normativas internacionalesmencionadas.

Los pares ordenados amplitud-frecuencia de cada registro de voladura fuerondeterminados mediante una rutina computacional desarrollada por GeoBlast, que permitecalcular las frecuencias del registro vibracional (respecto a dos ceros consecutivos) y laamplitud asociada.

Figura 17. Comparacin de registros con Normas Internacionales ms ampliamente utilizadas.


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Como se observa en la Figura 17, se ilustran los valores mximos correspondientes a laPrueba Especial en Cerro Corona, cotejados con los principales criterios internacionales(Alemn, Escocs, USBM, Espaol, Gran Bretaa y Australiano). En ellos se aprecia uncorrimiento de los puntos hacia la derecha, es decir hacia las frecuencias ms altas, locual conlleva a que los resultados estn muy por debajo de los criterios de dao.


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5. CONCLUSIONES Y ACCCIONES EN CURSO

La problemtica socio-ambiental no se limita a operaciones con comunidades adyacentessino que incluye tambin faenas mineras alejadas de las mismas, donde las vibraciones yonda area pueden eventualmente generar dao a estructuras y molestias a personas.

En Cerro Corona se implement un plan de monitoreo participativo que permitidemostrar que las vibraciones generadas por voladura cumplen con los criteriosinternacionales de dao y de percepcin humana, determinndose que para el tipo deviviendas existentes en la ciudad de Hualgayoc (casas de adobe en su mayora), losvalores registrados no representan causal de dao, no obstante, las vibraciones sonpercibidas por sus habitantes, pero sin llegar a un nivel que pueda considerarse molesto.

Adems, al comparar el valor promedio de sobrepresin registrado hasta la fecha yteniendo en cuenta que cualquier tipo de dao estructural inducido por sobrepresindepende no slo de la intensidad sino que de la duracin de la onda, podemos afirmarcon seguridad que a la distancia entre las voladuras y la ciudad de Hualgayoc no existe

posibilidad de dao alguno por este fenmeno. Sin embargo, como se mencionanteriormente, en muchas ocasiones la onda sonora puede aumentar el malestarpsicolgico o incomodidad de la vibracin percibida, por lo tanto debe registrarse ycontrolarse con tanta rigurosidad como esta ltima.

Ms all de un mero control del nivel de vibracin generado por las voladuras y sucomparacin con criterios de dao, se utilizaron una serie de herramientas de anlisisque permitieron, a travs de la implementacin de una Prueba Especial, entre otrascosas:

Desarrollar un modelo predictivo de vibraciones

Seleccionar tiempos de retardo que reduzcan la posibilidad de amplificacin devibracin por superposicin de ondas

Simular una voladura real y evaluar el efecto de utilizar distintas combinaciones deretardos

Sugerir modificaciones de diseo que permitiesen mejorar los resultados devoladura, evaluando permanentemente las secuencias de iniciacin y realizandola prediccin de vibraciones para no sobrepasar los lmites permitidos.

Por ltimo y a modo de mejora continua, GGLC ha decidido implementar en los prximos

meses una Estacin Meteorolgica para monitoreo de condiciones atmosfricas

relevantes para voladura, tales como direccin y velocidad del viento, as como identificar

gradientes de temperatura, con potencial de generar eventos de inversin trmica, que

pudieran incrementar el impacto de la sobre-presin actuando sobre Hualgayoc.

12 Control de Vibraciones generadas por Voladura - A. Araya, C. Burchard, C. Scherpenisse, F....

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