~

~~. Capítulo 34~

'-../

LAS PROYECCIONES Y SU CONTROL/

/

--./ 1. INTRODUCCION

/ Las proyecciones son lanzamientos incontroladosde fragmentos de roca que se producen en las voladu-ras y que constituyen una de las fuentes principales dedaños materiales y lesiones a personas.

Las condiciones que favorecen la aparición de pro-yecciones son las siguientes:

/

/A. La geología

Las rocas intensamente fracturadas y diaclasadas

/ presentan una mayor facilidad para dar lugar a proyec-ciones que las rocas masivas y homogéneas. Sin em-bargo, como éstas últimas precisan de grandes canti-dades de energía para obtener el grado de fragmenta-

J ción requerido, es generalmente con este tipo de rocascon las que estas perturbaciones son más frecuentes.

Un control muy cuidadoso se debe tener en las vola-J duras realizadas en terrenos karstificados con gran

número de cuevas y coqueras.

JB. El explosivo y su, distribución

-../

Los explosivos que tienen una Energía de Burbujaelevada (e.g. el ANFO) producen mayores lanzamien-tos de la roca que otros cuya componente de Ener-gía de Tensión es más elevada (e.g. explosivos gelati-nosos).

En cuanto a la distribución del explosivo, es precisocomprobar que las variables geométricas de la vola-dura coinciden con las de diseño, especialmeñte en lossiguientes casos:

-,

-../

J

J

- Cuando la parte superior del banco se encuentrafracturada como consecuencia de una sobreper-foración excesiva de los bancos del nivel anterior ono se dispone de un retacado suficiente para elimi-nar el riesgo de bocazos. Fig. 34.1.

- Cuando el frente de la voladura es muy irregular,y existen zonas a lo largo de la columna de ex-plosivo con un valor de la piedra muy reducido.

J

./

C. El diseño de la voladura

JComo ya se ha indicado en otros capítulos, el control

.../

~G"'~

Figura 34.1. Causas de proyecciones.

de las proyecciones comienza con el correcto diseñode las voladuras. En las voladuras múltiples, ademásde inspeccionar el estado del frente de la pega y di-mensionar correctamente el retacado, es fundamentalelegir adecuadamente los tiempos de retacado entrefilas, con el fin de evitar un confinamiento excesivo delos últimos barrenos que puedan dar lugar a proyec-ciones.

Foto 34.1. Proyecciones de roca durante las voladuras.

493

2. MODELOS DE ALCANCEDE LAS PROYECCIONES

Una herramienta de predicción de las distancias má-ximas que las proyecciones pueden alcanzar la cons-tituyen los modelos empíricos propuestos por los sue-cos Lundborg y Persson y el americano Roth.

A continuación, se describen someramente lospuntos más importantes de los citados modelos.

2.1. Modelo Sueco

La Swedish Detonic Research Foundation (1975) de-sarrolló un modelo teórico que permite estimar la dis-tancia máxima alcanzada por un fragmento en unascondiciones óptimas.

A partir de ensayos a escala, con filmaciones foto-gráficas de alta velocidad y cálculos teóricos, llegan aproponer la siguiente expresión para determinar lasvelocidades iniciales de proyección en aquellas vola-duras donde se produce el efecto cráter:

v =o

10 D x 2600

Tb x p,

siendo:

vo = Ve~ocidad inicial (mis).D = Diámetro del barreno (pulg).Tb = Tamaño de los trozos de roca (m).p, = Densidad de la roca (kg/m3).

Utilizando las expresiones clásicas del movimientobalístico y teniendo en cuenta que el producto«Vox Tb X p,» depende del diámetro del barreno, cal-culan en función de éste los alcances máximos deproyección.

Los resultados obtenidos se recogen en la Fig. 34.2,o analíticamente pueden obtenerse a partir de:

Lmax = 260 X D2/3Tb = 0,1 X D2/3

En la práctica de las voladuras en banco, se ha com-probado que los alcances son mucho más pequeñosque cuando se producen bocazos o roturas del tipocráter. Así, en aquellas voladuras bien diseñadas losalcances pueden estimarse a partir de lalFig. 34.3. Porejemplo, para un consumo específico de 0,5 kg/m3 eralcance máximo vendría dado por:

Lmax ~ 40 x D

y si los barrenos estuvieran perforados a 102 mm (4"),valdría:

Lmax = 160 mTb = 0,25 m

2.2. Modelo americano

Este modelo, debido a Roth (1979), parte de laecuación propuesta por Gurney para el cálculo de la

494

'E 1.000

w<.) 500z«<.)-.J«

100

"-

DIAMETRO DEL BARRENO (puI9.)

T10"

"-

50

"-

.'-...

'-

'-...

0,001 OPI 0,1 I

Pr2600 Tb (m)

10

'-

Figura34.2. Alcancesmáximosde lasproyeccionesen fun-ción del tamaño de los fragmentos y diámetro de los barrenos

(Lundborg y otros). '-

90

e;so

"

0,3 0,4 o~ 0,6 07 0,8 0,9 1;0CONSUMOESPECIFICO(Kg/m3)

Figura 34.3. Alcances máximosen las voladurasen bancoen función de los consumos específicos de explosivo

(Lundborg y otros).

velocidad inicial de los fragmentos propulsados porun explosivo:

donde:

Vo

y2E"q¡

mi

Vo = y2 E x f(q/m,)

= Velocidad inicial.= Constante de Gurney, función del explosivo.= Concentración de explosivo por unidad

de longitud.= Masa total de material por unidad de

longitud.

Para las proyecciones procedentes de frentes ver-ticales la fórmula se ha modificado a:

Vo = y2E' x q¡/m¡

"--' Siendo y'2E' más pequeño que yI2E, ya que ladirección de la detonación es tangencial a la roca. El

--- autor sugiere para muchos explosivos tomar'-' y2E" = VD/3,d~nde «VD»es la velocidad de detona-

ción. Para el ANFOel valor del radical es «0,44 D».Si se tienen en cuenta las pérdidas de energía, la

'---' ecuación anterior se transforma en:

z 2 E ' ( ql )[1

~ K1xEs+KzxEj ] 2 K EVo = x x - x - - 3X,mI E'

\.......-

donde:

~Es = Energía sísmica generada por unidadde peso de explosivo.

= Energía para triturar una unidad de pesode roca.

= Energía absorbida para fragmentar unaunidad de peso de roca.

K¡, Kz,K3 = Constantes de proporcionalidad."--'

~ Ej

'-- E,

Las ecuaciones de «voz»expresadas en (m/s)Zpara~ diversos tipos de roca se transforman en:

' '"

Granito

Voz = 3,487 X 106 (q/ml) - 584' /

Calizas y dolomías

Voz = 3 X 106 (q/m¡) - 200'-'"

Recurriendo nuevamente a las fórmulas del movi-miento balístico, pueden estimarse los alcances má-ximos teóricos en las voladuras de un solo barreno.

Para las proyecciones procedentes del frente libreesas estimaciones pueden llevarse a cabo a partir de

~ los ábacos de las Figs. 34.4 y 34.5, siendo necesario/ conocer el tipo de roca, el diámetro del barreno, la

dimensión de la piedra.y el tipo de explosivo. Como~ esos ábacos se han determinado para el ANFO,en caso

'---'" de utilizar hidrogeles, las distancias deben aumentarseen un 50%. El valor de la piedra debe también corre-

~ girse si existen cavidades o robos de piedra en elfrente libre por las voladuras precedentes.

/ Para el caso de las proyecciones que se producen enla parte superior de los bancos, se propone uQ.aapro-

~ ximación empírica basada en la profundidad reducida/ o ponderada «h/Q¡/3»,donde «h» es la profundidad del

extremo de la carga y «Q» la cantidad total del explo-sivo. Fig. 34.6.

' "

/

/ 3. PROTECCIONES

-'

Se denominan protecciones a todos aquellos ele-mentosque se utilizanpara cubrir lasvoladuras con elfin de evitar las proyecciones de roca u otros materia-les sólidos que pudieran producir daños a personas,edificios, etc.

-../

300

270

240

"

.5,

210

160

150:§'"~120o¡:¡¡¡¡1590Ir"-'"«-'w 60oo"X«~

~ 1~ ""

1

27

24'

16

15,

12

o 0,75 1,5 ',25 3 3,75 4,5 5,25 6 6,75 7,5 6,25-'PIEDRA MINIMA 1m.)

9,75 10,5

Figura 34.4. Alcances máximos de proyecciones proce-dentes de frentes verticales en bancos de caliza con explosi-

vos tipo ANFO.

o

o

.

.5

240'

100

:§150

::3i5 120

8w1590g: I'" ':J '

~ 6'

o~x«~wuz

~d24

o 0,75 1,5 2,25 3 3,75 4,5 5,25 6 6,75 7,5 B,25-'

PIEDRA MINIMA 1m)

9,75 16,5

Figura 34.5. Alcances máximos de proyecciones proce-dentes de frentes verticales en bancos de granito con explo-

sivos tipo ANFO.

Los sistemas de protección, de forma general, debencumplir las siguientes características:

- Peso reducido y alta resistencia.

- Facilidad de unión o entramado de elementos.

- Permeabilidad a los gases.

495

300027002400

2100

- _n+--f-+

~¡I

!

I I ;1-~--- D~152mm.(6) n ,- . : 1------¡,-;t6-m;';+3")+~

.

- ---

- ¡ j.. ¡-~.- ¡ I-

D~305mm(12")_ t' ~ - i.

!~. ,\ .

-?o .". \~t-- 0\1 :-t-. ,~~

\\\ \ \\ ! ,-

\ \\1 i\; . +-

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n- - \~\\ '\!~ ¡

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¡ '.\' \ \ \ I\ \1\ \ .\\

- ¡ \~ l\:, ! I '\1\\ ---¡ \'~-~- ':\ \\ '1:

\ ~ ! I

, \ -'-i--

AREN/SCAS I \'-- GRANITOS \I

I

1800

1500

1200

E;r; 900wZ 750O0'-' 600w6:i 450(f)<!..J

~ 300

O 270:;; 240

~ 2/0:;; 180w'-' 150z<!'J 120<!

90

75

60

45

0,04 0,06 0,08 0,1 0,12 0,16 0,2 0,24 0,32 0,4 0,6 0,8

PROFUNDIDAD REDUCIDA - h/o'!, (m/KgV,)

Figura 34.6. Alcances máximos de proyecciones proce-dentes de las superficies de los bancos de granitos yarenis-

cas con explosivos tipo ANFO.

- Facilidad de colocación y retirada.

- Económicos y recuperables para otras pegas.

- Alta capacidad para cubrir grandes superficies, etc.

Según el tipo de voladura de que se trate se elegirándiferentes elementos de protección.

3.1. Voladuras en zanjas yexcavación de solares

Cuando se realizan voladuras en zanjas de dimen-siones reducidas y existen núcleos habitados próxi-mos, se puede utilizar un recubrimiento de arenasuelta con unos espesores equivalenteS a las longitu-des de retacado, manteniendo un mínimo de 0,8 a 1 ní.

Debido al peso de la arena, las cargas de explosivo

RECUBRIMIENTO DE ARENA

O,S-lm.mínimo

,po,~'c-,,~q~-,,=

NIVEL DE EXCAVACION

Figura 34.7. Protección de una voladura en zanja medianteuna cubierta de arena.

496

'--

'-

\...

\....Foto 34.2. Sistema de protección con neumáticos entrama-

dos.

\....

deben ser algo mayores a las de las voladuras no pro-tegidas.

Otro sistema es el constituido por trozos de bandastransportadoras que se solapan y se fijan al terreno, "-por ejemplo, con sacos terreros. También pueden em-plearse, complementariamente, mallas o telas metáli-cas, redes de nylon, neumáticos entramados, etc.

En la excavación de solares con explosivos el sis-tema más utilizado es el de las bandas transportadoras.Estas deben cubrir tanto la superficie horizontal de la \...

pega como la cara libre del banco. Fig. 34.8.

\...

SACOS TERREROS \...

.....

\...

'~'F'C",nW'"

\,

Figura 34.8. Protección de voladura en banco.

.....

En todos los casos es necesario cerciorarse de quelos circuitos de conexión antes y después de colocarlas protecciones están bien. "

\.

\

Foto 34.3. Colocación de una protección pesada sobre unapequeña voladura.

J3.2. Taqueos

Las voladuras secundarias son una fuente habitualJ de proyecciones. Para controlar éstas, además de utili-

zar los sistemas de protección ya comentados, es re-~ comendable que los bolos se aparten a áreas donde noJ estorben a la operación, y lo suficientemente cerradas

por los taludes de las explotaciones para eliminar partedel ruido producido durante el taqueo y, al mismo

J tiempo, aprovechar el efecto pantalla de los frentescon respecto a los trozos de roca que pudieran pro-yectarse. )

J

3.3. Demoliciones

En los trabajos de demolición los barrenos efectua-dos en los elementos estructurales exteriores debenprotegerse con pantallas de gravedad, formadas en la

J mayoría de los casos por bandas transportadoras col-gadas. En su colocación se suelen utilizar pistolas es-peciales de clavos, siendo necesario que por debajo delos puntos de anclaje exista holgura suficiente entre la

J banda y el elemento a demoler para facilitar el escapede los gases, pues de lo contrario, con la salida de losprimeros barrenos se produciría el desprendimiento

./ de la protección.Otras protecciones complementarias son las telas

metálicas y las pacas de paja.Por otro lado, como las partes interiores de las es-

tructuras no suelen protegerse, es preciso cerrar todoslos huecos de puertas y ventanas exteriores para evitarla salida de proyecciones desde dentro. En estos tra-

.-' bajos, se utilizan materiales más pesados como son lostableros de madera, chapas metálicas, sacos terreros,etc., que deben instalarse antes de la carga de los ba-

/ rrenos para eliminar posibles daños a los hilos delcircuito de la voladura. En ocasiones, todo el perímetrode la estructura a demoler se cubre con unas láminas

/ geotextile~ que act~an de protecciones ligeras com-plementarias.

J

./'

.1 3.4. Puestos de disparo de las pegas

-'

En cualquier explotación a cielo abierto, en las vola-duras existe un desplazamiento de la pila de materialdeseado, una distancia de proyecciones normal y unárea de seguridad alrededor de la voladura. Itas dimen-siones de esas zonas dependen de las característicasde las voladuras, por lo que pueden variar de un caso a

AREA DE LA VOLADURA1-----

"""'~"'",.",""""',' ""', ,,-,,","r- '"~~~,r-,'-'~~~s,"""""""""""00"""'"""

AREA DE PROYECCIONES NORMALES

AREA DE SEGURIDAD DE LAS VOLADURAS

Fígura 34.9. Areas alrededor de las voladuras en función delas proyecciones.

otro. No obstante, los modelos de predicción puedenservir como herramientas de definición de esas treszonas.

Las proyecciones que caigan dentro del área de se-guridad, pero más allá del alcance normal, asLcomo lasque superen dicho área, deben ser objeto de estudiopara establecer'el origen de las mismas y las medidascorrectoras a tomar.

En lo relativo al lugar donde se sitúa el artillero paradisparar las pegas, debe estar situado fuera del área deseguridad, y utilizarse un sistema de protección efi-ciente como son las campanas metálicas de seguridad,Fig. 34.10, labores subterráneas próximas, cazos deexcavadoras, etc.

=TlI

Ioo"

1

~ o

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IlJI

700

1 ';00 1

Figura 34.10. Campana de seguridad para protección delartillero.

4. RECOMENDACIONES PARA LA EJECU-CION DE LAS VOLADURAS EN BANCO

Para controlar las proyecciones producidas en lasvoladuras en banco, además de utilizar los elementosde protección adecuados, deben seguirse las siguien-tes recomendaciones:

- Perfecto replanteo de los esquemas de perfora-ción, sobre todo en terrenos con perfil irregular.Fig.34.11.

- ._u --------

Figura 34.11. Replanteo de una voladura en terrenos irre-gulares.

497

- Control de las desviaciones y profundidades de losbarrenos.

- Medida de la piedra de los barrenos de las primerasfilas.

- Comprobación de existencia de coqueras en elmacizo rocoso.

- Control de la carga del explosivo y su distri bución alo largo del barreno.

- Ejecución cuidadosa del retacado, midiendo sulongitud y empleando el material adecuado.

- Elección de una secuencia de encendido que pro-porcione una buena salida de la voladura.

- Iniciación en el fondo de los barrenos.

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.¡'

498

'-.

'-.

\.

Foto 34.4. Replanteo y señalización de los puntos de embo- \

quifle en una voladura de gran diámetro.

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