Peforacion y Voladura

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UNA EXPLICACION DE VOLADURA

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DISEOS DE PERFORACION Y VOLADURA

EXPOSITOR. ING. EFRAIN ROJAS MARTINEZ

VARIABLES CLAVES EN VOLADURA DE ROCAS Tipo de roca Diseo de P & V Perforacin Tiempos de secuencia Carguo y Voladura

1.- PERFORACION La perforacin es la primera operacin en la preparacin de una voladura. Su propsito es el de abrir en la roca huecos cilndricos, denominados taladros, para efectuar por medio de explosivos las excavaciones necesarias para la explotacin, ubicando el explosivo en lugares apropiados a fin de que con el mnimo de explosivo se pueda arrancar o volar la mxima cantidad de roca o mineral. Para ello estudiamos todas las propiedades de la roca y del explosivo para el diseo de malla de una serie de taladros, de modo que nos permita usar relativamente poco explosivo para poder romper un gran volumen.

1.1.-Qu es un Taladro? Son hoyos o blast holes construidos en la roca o material slido con la perforacin, pudindose encontrar de varios dimensiones en dimetros y longitudes destinado a usos inmediatos como: Introducir en ellas cargas explosivas. Efectuar sondeos de investigacin, del comportamiento de las estructuras. Alojar barras metlicas detrs y contra los cuadros al objeto de que estos no caigan en el momento de la voladura.

1.2.-La perforacin de taladros se efecta por: a.- Percusin.Con principio del golpe y corte como el cincel y martillo. b.- Percusin / Rotacin (Roto percutiva).Con efecto de golpe, corte y giro. Principio utilizado por la mayora de perforadoras neumticas comunes y track Drill. Como tambin el mismo principio es aplicado en todos los equipos Jumbos hidrulicos c.- Rotacin.Con efecto de corte por friccin y rayado con material muy duro ( desgaste de la roca sin golpe), como el producido por las perforadoras diamantinas para exploracin.

2.- CONDICIONES DE PERFORACIN

Para conseguir una voladura eficiente la perforadora es tan importante como la seleccin del explosivo, por lo que ste trabajo debe efectuarse con buen criterio y cuidado Normalmente la calidad de los taladros a ser perforados esta determinada por cuatro condiciones, Dimetro, longitud, rectitud y estabilidad.2.1.- Dimetro.Depende del tipo de aplicacin en que el taladro ser utilizado. Como regla general el de menor dimetro factible ser mas adecuado y econmico de realizar.

2.2.- Longitud.Influye mucho en la seleccin de la capacidad del equipo perforador y naturalmente en el avance del disparo (profundidad del taladro). 2.3.- Rectitud.-

Varia con el tipo de roca mtodo de perforacin y caractersticas del equipo perforador. Deben tener la mayor rectitud y alineacin para que el explosivo sea apropiadamente distribuido en la mayora de las arranques, de perforacin el paralelismo entre taladros es de vital importancia para la interaccin de las cargas explosivas en toda la voladura.

2.4.- Estabilidad.Los taladros deben mantenerse abiertos hasta el momento de su empleo. En terrenos sueltos tienden a desmoronarse por lo que puede ser necesario revestirlo interiormente con tubos especiales para, poderlos cargar, tambin se puede aplicar tcnicas de revestimiento mediante arcillas especiales como la bentonita y otros utilizado en perforaciones de petrleo, diamantina.

3.-PERFORACIN DE ARRANQUE 3.1.- Que es un arranque - Trazo? Son los taladros que van ha permitir hacer una cara libre ms y a partir de sta segunda cara libre generada, s ampla la abertura con los taladros de primera y segunda ayuda, que estn alrededor del arranque, hasta que la delimitacin sea total de la labor a ejecutar. 3.2.- Tipos de arranque trazo .Hay varios tipos de arranque que reciben diferentes nombres, segn su forma o el lugar donde se le ha usado primero, pero todos los tipos de cortes podemos agruparlos en tres:

1. Corte en cua de ejecucin vertical (Wedge cut), corte en cua de ejecucin horizontal (v o w) y corte piramidal. En los tres casos los taladros son convergentes hacia un eje o hacia un punto al fondo de la galera a perforar.

2. Corte en abanico (Fan cut) con diferentes variantes. En este caso los taladros son divergentes respecto al fondo de la galera.

3.- CORTE QUEMADO O DE TALADROS PARALELOS El arranque utilizado hoy en da es el corte quemado con taladro de alivio de mayor dimetro. El trmino corte quemado se origina de un tipo de voladura donde los taladros son perforados paralelos uno al otro. Uno o ms taladros llenos y los vacos fueran del mismo dimetro.

Ms tarde se descubri que al utilizar taladros vacos de dimetro mayor que los cargados, provea alivio adicional en la plantilla o malla y reduca la cantidad de taladros perforados que se necesitaban. Los taladros grandes y vacos tambin permitan un avance adicional por voladura.

Tipos de cortes paralelos: Los esquemas bsicos con taladros paralelos son: - Corte quemado. - Corte cilndrico con taladros de alivio. - Corte escalonado por tajadas horizontales.

Nota: Como los taladros son paralelos y cercanos, las concentraciones de carga son elevadas, por lo que usualmente la roca fragmentada se sinteriza en la parte profunda de la excavacin (corte), no dndose as las condiciones ptimas para la salida del arranque, como por lo contrario ocurre con los cortes cilndricos. Los avances son reducidos y no van ms all de 2,5 m por disparo, por lo que los cortes cilndricos son preferentemente aplicados. TRAZOS DE ARRANQUE PARA TUNELES

(a)

(b)

(c)

(d)

4.- PERFORACIN EN MALLA MARCADA a.- Qu es una malla de perforacin? Son lneas de pintura cuadriculadas ya pre calculada, que se marca en un frente para guiar al perforista - Jumbero e implementar una malla diseada para hacer una perforacin de calidad. Tambin a fin de poderse distribuir bien los taladros simtricamente a las dimensiones de burden y espaciamiento calculadas, para su correcto carguo de explosivo solamente el necesario. Cada tipo de roca tiene sus tipos de malla estandarizada con la cual se puede hacer el desing de la malla, todas las mallas siempre en el techo tienen taladros para que la labor tenga acabado arqueado para un mejor control del terreno.

b.- Pasos para marcar una malla de perforacin Los topgrafos deben darnos una lnea de direccin y la lnea de gradiente. Esas lneas de rumbo y de piso nos permiten avanzar una labor de una sola cara libre, de forma recta y de la dimensin correctas. c.- Cmo marcar lnea de direccin y gradiente? Se necesita de cuatro tramos de cordel de 4m cada uno Dos se colocan en el techo y dos en las paredes cruzando la galera de la izquierda a la derecha. Se necesita visualizar la alienacin de las dos pitas del techo con la ayuda de la lmpara para proyectar la lnea al centro del frente y pintar.

Luego cruzar los dos cordeles de lado a lado, con la vista hacia el frente y a un metro del piso (puntos de gradiente), de igual forma alinear las dos pitas horizontales, con la ayuda de la lmpara proyectar puntos que coinciden en l frente a ambos lados. Pintado la lnea de direccin (verticalmente) y la lnea de gradiente (horizontalmente) entonces est lista el frente para el pintado de la malla de perforacin. En la interseccin de la lnea direccin y lnea gradiente, utilizaremos como punto centro para la ubicacin del arranque si bien es cierto est pegada al piso, los motivos son muy racionales, se trata de ubicar el corte lo ms cerca posible al arrastre ya que con ello no afectaremos con ondas compresivas al techo y romperemos el efecto negativo de la gravedad.

5.- UBICACIN DE LOS TALADROS EN UNA MALLA

6.- PINTADO DE MALLA PARA PERFORACION

7.- CLCULOS COLATERALES AL ARRANQUEA.- NMERO DE TALADROS:

Frmula emprica:

10S

donde:S = rea de la seccin

Frmula prctica:

Nt = P/E + KxSdonde:

Nt

= nmero de taladros

P = permetro de la seccin en m = (Sx4)

E = distancia entre los taladros de la seccin 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, frgil K = dimensin de la seccin en m2 coeficientes: 2.0-2.5 para roca dura

1.5-1.7 para roca intermedia, semi dura1.0-1.2 para roca blanda S = rea de la seccin

B.- Burden (B) Tambin denominada piedra, bordo o lnea de menor resistencia a la cara libre. Es la distancia desde el pie o eje del taladro a la cara libre perpendicular ms cercana. Tambin la distancia entre filas de taladros en una voladura. Se considera el parmetro ms determinante de la voladura. Depende bsicamente del dimetro de perforacin, de las propiedades de la roca, altura de banco y las especificaciones del explosivo a emplear.

Para un clculo ms rpido de las voladuras de tnel con cortes de taladros paralelos de cuatro secciones se puede aplicar la siguiente regla prctica: Una regla prctica para determinar el nmero de secciones es que la longitud del lado de la ltima seccin B sea igual o mayor que la raiz cuadrada del avance.SECCIN DEL CORTE Primera Segunda Tercera Cuarta VALOR DEBURDEN B1 = 1,5 x D2 B2 = B1 x 2 B3 = 1,5 x B2 x 2 B4 = 1,5 x B3 x 2 LADO DE LA SECCION B1 x 2 1,5 x B2 x 2 1,5 x B3 x 2 1,5 x B4 x 2

C.- Profundidad de los taladros En el corte de cuatro secciones, la profundidad de los taladros puede estimarse con la siguiente expresin: L = 0,15 + (34,1 x 2)- (39,4 x ( 2)2) Donde: L : longitud de taladro, en m. 2 : dimetro del taladro de alivio, en mm. Cuando se utilizan varios taladros vacos, la ecuacin sigue vlida haciendo 2 = 1 (N tal.) Donde: 2 : dimetro de los taladros vacos, en m. N tal. : nmero de taladros. 1 : dimetro de taladros de produccin, en m.

ESQUEMA GEOMETRICO DE ARRANQUE

-Carga de fondo = L/3, donde L = longitud del taladro (para las alzas: L/6). -Burden (B) no mayor de (L 0,40)/2. -Espaciamiento (E) = 1,1 x B hasta 1,2 x B (en los cuadradores). -Longitud del taco (T) = 0,5 x B, (en arrastres 0,2 x B).

D.- Distribucin de la carga por t