7. TRONADURA SUBTERRANEA

Fig. 7.1 Formación de Túneles.

7.1 Formación de túneles.

Hay dos razones para ir bajo tierra y excavar:

Usar el espacio excavado, ej. para almacenaje, transporte etc. Usar el material excavado, ej. operaciones mineras.

En ambos casos la formación de túneles forma una parte importante en toda la operación. En una construcción subterránea es necesario ganar acceso para el sitio de construcción por medio de la formación de túneles, pero el túnel puede servir para ello ej. camino, agua, túneles de cables etc.

En operaciones mineras los túneles son usados como galerías de acceso para el sitio minero y para el trabajo de preparación también como para la comunicación interna.Los túneles son dirigidos principalmente en direcciones horizontales o casi horizontales pero también en dirección inclinada, desde verticalmente hacia arriba hasta verticalmente hacia abajo. En la siguiente formación de túneles, se tratará en detalle los pozos para chimeneas y los pozos

para hundimiento mientras el almacenamiento en cavernas rocosas y en minería se trataré resumidamente.

La formación de túneles es la operación subterránea más frecuente la cuál también forma parte de la construcción de cámaras de roca etc. y es usualmente una parte integral de las operaciones mineras.El desarrollo de las técnicas de manejo de túneles ha sido tremendo durante los últimos años. Las técnicas de perforación han desarrollado desde máquinas de perforación neumática hasta andamios corredizos de perforación electro - hidráulicos con una alta capacidad. El carguío de los barrenos puede ser llevado a cabo rápidamente en forma manual con cargas de tubos plásticos o mecánicamente con un equipo de carguío neumático.El desarrollo de explosivos ha avanzado en la dirección de productos más seguros con mejores características de gas. Los explosivos modernos como el Emulite y Dynamex M están oxigenados en forma balanceada con un mínimo de gases nocivos.Los sistemas de iniciación como NONEL han acortado el tiempo de carguío y han agregado mayor seguridad a la operación de tronadura debido a su insensibilidad a los daños eléctricos.

El equipo moderno de perforación ha acortado el tiempo de perforación, el sistema NONEL ha hecho la conexión de los detonadores más segura y más rápida y el Emulite, con sus características excelentes de gas, ha acortado el tiempo de ventilación.Todo lo anterior ha contribuido a un ciclo de trabajo más rápido:

Perforación Carguío Tronadura Ventilación Acuñadura Enlechado (si es necesario) Carguío y transporte Ubicación de una nueva tronadura

El ciclo de trabajo más corto exige un mejor planeamiento del trabajo también como una mejor precisión y exactitud en diferentes operaciones del ciclo de trabajo.A continuación se tratarán las operaciones de perforación, carguío y tronadura. Es obvio que es de suma importancia que los pozos sean perforados en las ubicaciones correctas y con la inclinación correcta. El marcado de los pozos en el frente de la roca también como el collar y la perforación deben ser llevados a cabo con exactitud.Langefors en “La técnica moderna de la Tronadura de Roca”, habla acerca de la precisión de la perforación: “ la dispersión de los pozos como factor cuantitativo es a menudo descuidada. Está incluida casi indefinidamente en el margen técnico junto con el factor de roca. Al discutir la tronadura como un todo sería una gran ventaja si se pusiera atención a la precisión de la perforación al calcular las cargas y en la construcción del patrón de perforación: para la tronadura de rainura esto es esencial.”

La principal diferencia entre la tronadura de túnel y la tronadura de banco es que la tronadura de túnel es hecha hacia una superficie libre mientras la tronadura de banco es hecha hacia dos o más superficies libres. La roca es así más apretada en el caso de formación de túneles y se debe crear

un segundo frente libre hacia el cuál la roca pueda quebrarse y ser lanzada lejos de la superficie. Este segundo frente es producido por un rainura en el frente del túnel y puede ser un rainura paralelo del pozo, un rainura V, un rainura de ventilador u otras formas de abrir un frente de un túnel.Después de que es hecho la rainura, comenzará la excavación hacia el túnel. La excavación puede ser comparada con la tronadura de banco, pero ésta requiere una carga específica más alta debido a una desviación de perforación más alta, el deseo de una buena fragmentación, y la ausencia de inclinación en el pozo. Además, la sobrecarga de una tronadura de túnel no tiene el mismo efecto desastroso como en una tronadura al aire libre, donde la alta precisión del cálculo es un deber.

Fig. 7.2 Nomenclatura.

En el caso de rainuras en V y rainuras de ventilador, los pozos cortados ocuparán la mayor parte del ancho del túnel.

Los pozos de contorno – pozos del techo (corona), pozos de la pared y pozos del piso (zapatera) – tienen que formar un ángulo fuera del contorno, “tenga cuidado”, para que el túnel mantenga su área diseñada. El “cuidado” debe ser lo suficientemente grande como para permitir un espacio para el equipo de perforación para la ronda siguiente. Como una guía, el “cuidado” no debería excederse:

10 cm + 3 cm/m de profundidad del pozolo cual mantiene el “cuidado” a alrededor de 20 cm.

Pozos del techo

Pozos de excavación

Pozos de la pared

Rainura

Pozos del piso

Fig. 7.3 Cuidado

El consumo de explosivos en la tronadura de túneles es más alto que en la tronadura de banco. La carga específica es 3 a 10 veces más alta que para la tronadura de banco, dependiendo principalmente de las razones mencionadas arriba como una dispersión de perforación grande, una fijación más alta de los pozos, levantamiento de rocas más bajas hacia arriba para asegurar un esponjamiento y la falta de cooperación entre los barrenos adyacentes.

Fig. 7.4 Carga específica para diferentes áreas de túneles

Cuidado (L)

Area del túnel en m2

Car

ga e

spec

ífica

, kg/

m3

Fig. 7.5 Perforación específica para diferentes áreas de túneles

El consumo de explosivos será mayor en el área de rainura de la tronadura. Un área de 1x1m alrededor de un pozo(s) vacío(s) en un rainura paralelo consumirá aproximadamente 7 kg/m3 y la carga específica disminuirá con la distancia desde la rainura hasta que éste alcance un valor mínimo de alrededor de 9 kg/m3.

7.1.1 La rainura.

La rainura más comúnmente usado en la formación de túneles hoy en día es la rainura circular o rainura de un pozo grande ya que la mayoría del equipo moderno de perforación está diseñado para perforación horizontal perpendicular al frente de la roca. (Se tratarán otros rainuras al final de este capítulo.)Todos los pozos cortados en los rainuras de pozos grandes son perforados paralelamente entre ellos y la tronadura es llevada a cabo hacia un pozo grande vacío el cual actúa como una abertura. La rainura del pozo paralelo es el desarrollo de una rainura, donde todos los pozos son paralelos y normalmente del mismo diámetro. A un pozo en la mitad se le da una carga y los cuatro pozos alrededor de ella son dejados sin carga, en otros casos el pozo del medio es dejado sin carga y son cargados los cuatro pozos.

Sin embargo, las rainuras generalmente resultan en un menor avance que los rainuras de pozos grandes. La rainura, por lo tanto; será descuidada y sólo se tratarán los rainuras de pozos grandes.La rainura puede tomar lugar en cualquier lugar del frente del túnel, pero la ubicación de la rainura influye en la proyección, el consumo de explosivos y generalmente el número de pozos en el juego de barrenos.

Area del túnel en m2

Per

fora

ción

esp

ecífi

ca, m

/m3

Fig. 7.6 Rainura

Fig. 7.7 Ubicación de la rainura

Si la rainura está ubicada cerca de la pared, hay una probabilidad de una mejor explosión del diseño de perforación con menos pozos en el juego de barrenos. Además, la rainura puede ser ubicada alternativamente en el lado derecho o izquierdo así ubicando la rainura en una roca relativamente compuesta. Para obtener un buen movimiento delantero y una buena centralización de la pila, la rainura puede ser ubicada aproximadamente en la mitad del perfil vertical y un poco abajo. Esta posición dará una menor proyección y un menor consumo de explosivos debido a una mayor excavación descendente. Una alta posición de la rainura da una pila fácil y extendidamente cargada, pero un mayor consumo de explosivos y normalmente mayor perforación debido a una excavación más ascendente.La ubicación normal de la rainura está en la primera fila auxiliar sobre el piso. Como se mencionó anteriormente, la rainura de pozos grandes es el más usado hoy en día. La rainura está compuesto de uno o más pozos de gran diámetro sin cargar los cuales están rodeados por barrenos de un pequeño diámetro con pequeños burdens para el (los) pozo(s) más grande(s). Los barrenos son ubicados en cuadrados alrededor de la apertura.

Fig. 7.8 Diseños típicos de rainuras de pozos grandes.

El número de cuadrados en la rainura es limitado por el hecho de que el burden en el último cuadrado no debe exceder el burden de los pozos excavados para una concentración de carga dada en el pozo.

Fig. 7.9 La rainura completo.

Los pozos cortados ocupan un área de aproximadamente 2 m2. (Áreas de túneles pequeñas, de hecho, consistentes sólo de pozos cortados y pozos de contorno.)

Cuando se diseña la rainura, los siguientes parámetros son de importancia para un buen resultado:

El diámetro del pozo grande El burden La concentración de carga.

Además, la precisión de la perforación es de suma importancia, especialmente para los barrenos más cercanos al(los) pozo(s) más grande(s). La desviación más ligera puede causar que el barreno se junte con el pozo grande o el burden se vuelva excesivamente grande. Un burden muy grande sólo causará quiebre o deformación plástica en la rainura, resultando en una pérdida menor o mayor en el avance.

Fig. 7.10 Resultado de una tronadura desde varias distancias hacia un pozo vacío de varios diámetros. (La Técnica Moderna de Tronadura de Roca)

Uno de los parámetros para un buen avance del juego de barrenos tronados es el diámetro del pozo grande vacío. Mientras más grande el diámetro, más profundo puede ser perforado el juego de barrenos y se puede esperar un avance mayor.Una de las causas más comunes de un avance corto es un pozo vacío muy pequeño en relación con la profundidad del pozo.

Fig. 7.11 Relación entre el avance en porcentaje de la profundidad de perforación y los diferentes diámetros de pozos vacíos.

Profundidad del pozo en m

Ava

nce

por

jueg

o de

bar

reno

s %

Como se puede ver en el gráfico, un avance de aproximadamente un 90% puede esperarse para un pozo de una profundidad de 4 m y un pozo vacío con un diámetro de 102 mm.Si son usados varios pozos vacíos, se puede calcular un diámetro ficticio. El diámetro ficticio de la apertura puede ser calculado de acuerdo con la siguiente fórmula:

D =

donde D = diámetro ficticio del pozo grande vacíod = diámetro de los pozos grandes vacíosn = número de pozos

Para poder calcular el burden en el primer cuadrado, el diámetro del pozo grande es usado en el caso de un pozo grande y el diámetro ficticio en el caso de varios pozos grandes.

Cálculo del 1er cuadrado.

Si miramos el gráfico 7.10 encontraremos que la distancia entre el barreno y el pozo grande vacío no debería ser mayor al 1.5 para que la apertura sea limpiamente tronada. Si la distancia es más larga, sólo hay quiebre y cuando la distancia es menor, hay mayor riesgo de que el barreno y el pozo vacío se encuentren.

Así que la posición de los barrenos en el primer cuadrado es expresada como:

a = 1.5

donde a = la distancia C – C entre el pozo grande y el barreno = el diámetro del pozo grande

En el caso de varios pozos grandes, la relación es expresada como:

a = 1.5 D

donde a = la distancia C – C entre el punto central de los pozos grandes y el barreno D = el diámetro ficticio

Carguío de los pozos en el 1er cuadrado.

Los pozos más cercanos al(los) pozo(s) vacío(s) deben ser cargados cuidadosamente. Una concentración de carga muy baja en el pozo puede no quebrar la roca, mientas una concentración de carga muy alta puede lanzar la roca contra la pared opuesta del pozo grande con tal alta velocidad que la roca quebrada será recompactada ahí y no será explotada a través del pozo grande. Entonces no se obtiene un avance completo.

Fig. 7.12 Concentración de carga mínima requerida (kg/m) y la distancia máxima C – C (m) para diferentes diámetros de pozos grandes.

La concentración de carga requerida para diferentes distancias C – C entre el pozo grande y el(los) barreno(s) más cercano(s) se puede encontrar en el gráfico 7.10 para diferentes diámetros de pozos grandes. La relación normal para la distancia es a=1.5. Un aumento en la distancia C – C entre los pozos causará un incremento subsiguiente de la concentración de la carga.La rainura es a menudo un tanto sobrecargado para compensar el error en la perforación el cual puede causar un ángulo de quiebre muy pequeño. Sin embargo, una concentración de carga muy alta puede causar una recompactación en la rainura.

Cálculo de los cuadrados restantes de la rainura.

El método de cálculo para los cuadrados restantes es esencialmente el mismo que para el primer cuadrado, con la diferencia de que el quiebre es hacia una apertura rectangular en vez de circular.Como es el caso del primer cuadrado, el ángulo de quiebre no debe ser muy exacto mientras los pequeños ángulos del quiebre sólo pueden ser compensados hasta cierto punto con concentraciones de carga más altas.Normalmente el burden (B) para los cuadrados restantes de la rainura es igual al ancho (W) de la apertura. B = W.

Distancia C – C máxima, m

Con

cent

raci

ón d

e la

car

ga, k

g/m

Fig. 7.13 Concentración de carga mínima requerida (kg/m) y burden máximo (m) para diferentes anchos de la apertura.

La concentración de carga obtenida en el gráfico 7.12 es la de la columna del pozo. Para poder quebrar la parte inferior constreñida, se debería usar una carga inferior con el doble de concentración de carga y un altura de 1.5 x B. La parte del taco del pozo tiene una longitud de 0.5 x B.

Diseño de la rainura.

Las siguientes fórmulas son usadas para el diseño geométrico del área de la rainura:

La rainura:

1er cuadrado: a = 1.5 W1 = a

mm = 76 89 102 127 154 a mm = 110 130 150 190 230W1 mm = 150 180 210 270 320

Burden máximo, m

Con

cent

raci

ón d

e la

car

ga, k

g/m

2do cuadrado: B1 = W1

C – C = 1.5 W1

W2 = 1.5 W1 mm = 76 89 102 127 154 W1 mm = 150 180 210 270 320C – C = 225 270 310 400 480W2 mm = 320 380 440 560 670

3er cuadrado: B2 = W2

C – C = 1.5 W2

W3 = 1.5 W2

mm = 76 89 102 127 154 W2 mm = 320 380 440 560 670C – C = 480 570 660 840 1000W3 mm = 670 800 930 1180 1400

4to cuadrado: B3 = W3

C – C = 1.5 W3

W4 = 1.5 W3

mm = 76 89 102 127 W3 mm = 670 800 930 1180 C – C = 1000 1200 1400 1750 W4 mm = 1400 1700 1980 2400

Las distancias de arriba se aplican para barrenos de 38 mm. Si son usados barrenos más grandes que pueden acomodar más explosivos, los valores son ajustados.Sin embargo, una cantidad aumentada de explosivos en los pozos cortados no puede aumentar el burden en ningún punto.

7.1.2 Excavación

Cuando los pozos de rainura han sido calculados, el resto de barrenos del túnel puede ser calculado.El juego de barrenos está dividido en:

Pozos del piso Pozos de la pared Pozos del techo Pozos excavados con quiebre horizontal y hacia arriba Pozos excavados con quiebre hacia abajo

Para calcular los burdens (B) y las cargas para diferentes partes del juego de barrenos, se puede usar el siguiente gráfico (7.14) como una base.

Fig. 7.14 El burden B con relación a la concentración de la carga inferior para diferentes diámetros del pozo y diferentes explosivos.

Para Emulite 150 en cartuchos de papel, se usa la tabla más alta de diámetros de barrenos como información de entrada.Para Emulite 150 y Dynamex M en cartuchos de tubos plásticos, el diámetro del tubo es usado como información de entrada y para el ANFO se usa la tabla más baja de diámetros de barrenos como información de entrada.

Cuando el Burden (B), la profundidad del pozo (H) y la concentración de la carga inferior (1b) se conocen, la siguiente tabla dará la geometría de perforación y carguío del juego de barrenos.

Parte del juego de barrenos:

Burden(m)

Altura de la carga

inferior

Concentración de la cargaTaco(m)

Inferior(kg/m)

Columna(kg/m)

Piso 1 x B 1.1 x B 1b 1.0 x 1b 0.2 x BPared 0.9 x B 1.1 x B 1b 0.4 x 1b 0.5 x BTecho 0.9 x B 1.1 x B 1b 0.3 x 1b 0.5 x BExcavación:Ascendente 1 x B 1.1 x B 1b 0.5 x 1b 0.5 x BHorizontal 1 x B 1.1 x B 1b 0.5 x 1b 0.5 x BDescendente

1 x B 1.2 x B 1b 0.5 x 1b 0.5 x B

El diseño del patrón de perforación puede ahora ser llevado a cabo y la rainura ubicado en el perfil vertical de manera apropiada.

7.1.3 El contorno.

El contorno del túnel está dividido en pozos del piso, pozos de la pared y pozos del techo. El burden y el espaciamiento para los pozos del piso son los mismos que para los pozos de excavación. Sin embargo, los pozos del piso son cargados más pesadamente que los pozos de excavación para compensar la gravedad y para el peso de las masas rocosas del resto del juego de barrenos los cuales yacen sobre ellos en el instante de la detonación.

Para los pozos de la pared y del techo se usan dos variantes de tronadura de contorno, tronadura de perfil normal y tronadura controlada.

Con la tronadura de perfil normal no se da particular consideración a la apariencia y condición del contorno tronado. Se utilizan los mismos explosivos que en el resto del juego de barrenos (pero con una concentración de carga menor) y los pozos de contorno son ampliamente espaciados. El contorno para el túnel se vuelve duro, irregular y agrietado. La técnica de tronadura controlada ha sido desarrollada para obtener un perfil del túnel más nivelado y más fuerte.

La tronadura controlada es llevada a cabo por medio de la perforación de los pozos de contorno que están más cercanos uno del otro y que usan explosivos más débiles. (Gurit 17 x 500 mm y Gurit 11 x 460 mm ha sido especialmente desarrollado para los requerimientos de la tronadura nivelada.)

La tronadura controlada es hoy en día una técnica común en la excavación de roca subterránea ya que produce túneles con un perfil regular, requiriendo substancialmente menos reforzamiento que si se usara una tronadura de perfil normal.

Se trata en detalle la tronadura controlada en el Capítulo 8.4 de Tronadura nivelada, donde se pueden encontrar las tablas de carguío para tronaduras controladas.

7.1.4 El diseño de disparo.

El diseño de disparo debe ser diseñado para que cada pozo tenga un quiebre libre. El ángulo de quiebre es menor en el área de la rainura, donde es alrededor de 50°. En el área de arranque el diseño de la secuencia de salida debe ser tal que el ángulo de quiebre no sea menor de 90°.

Fig. 7.15 Secuencia de disparo para un túnel en orden numérico.

Es importante en la tronadura de túnel tener un tiempo de retardo lo suficientemente largo entre los pozos. En el área de rainura, el retardo entre los pozos debe ser lo suficientemente largo para permitir tiempo para el quiebre y proyección de la roca a través del pozo vacío. Se ha comprobado que la roca se mueve a una velocidad de 40 a 60 metros por segundo. Un rainura perforada a 4 m de profundidad debería así requerir un tiempo de retardo de 60 a 100 ms para ser limpiamente tronado.

En la rainura se usan tiempos de retardo normalmente de 75 a 100 ms.

En los primeros dos cuadrantes de la rainura sólo debería ser usado un detonador de cada retardo. En los siguientes 2 cuadrantes pueden ser usarse dos detonadores de cada retardo. En el área de arranque, el tiempo de retardo debe ser lo suficientemente largo para el movimiento de la roca.

El tiempo de retardo es normalmente de 100 a 50º milisegundos.

Para los pozos de contorno la dispersión en retardo entre los pozos debería ser lo más pequeña posible para obtener un buen efecto de tronadura controlada. Por lo tanto, el techo debería ser tronado con el mismo número de intervalo, normalmente el segundo más alto de las series. Las cajas también son tronadas con el mismo número de período pero con un retardo menor que el del techo.

Los detonadores para la formación de túneles pueden ser eléctricos y no eléctricos

Los detonadores no – eléctricos son manufacturados como mili-segundos y detonadores de retardo de medio-segundo.

Detonadores recomendados para la formación de túneles:

Detonadores Eléctricos:

N° Intervalo Tiempo RetardoVA/MS 1 25 msVA/MS 4 100 msVA/MS 7 175 msVA/MS 10 250 msVA/MS 13 325 msVA/MS 16 400 msVA/MS 18 450 msVA/MS 20 500 ms

VA/HS 2 1.0 seg.VA/HS 3 1.5 seg.VA/HS 4 2.0 seg.VA/HS 5 2.5 seg.VA/HS 6 3.0 seg.VA/HS 7 3.5 seg.VA/HS 8 4.0 seg.VA/HS 9 4.5 seg.VA/HS 10 5.0 seg.VA/HS 11 5.5 seg.VA/HS 12 6.0 seg.

Las series de MS y HS dan 19 períodos los cuales son suficientes en la mayoría de los casos. Los detonadores VA/MS y VA/HS pueden ser usados en el mismo juego de barrenos, ya que las características eléctricas de los detonadores VA son las mismas, independiente de los tiempos de retardo.

Las longitudes del alambre del detonador recomendadas para pozos de 4 m de profundidad son de 5.0 y 6.0 m.

Detonadores no – eléctricos:

N° Intervalo Tiempo Retardo Tiempo Retardoentre intervalos

Nonel GT/T 0 25 msNonel GT/T 1-12 100-1200 ms 100 ms

Nonel GT/T 14, 16 18, 20 1400-2000 ms 200 ms

Nonel GT/T 25, 30, 35 40, 45, 50 55, 60 2500-6000 ms 500 ms

Ésta serie de túnel da 25 periodos diferentes y es así aún más versátil que las series de túnel eléctrico.Las longitudes de tubos recomendadas para varias tronaduras con Nonel son de 6.0 a 7.8 m.

Fig. 7.16 Diseño de disparo típico para NONEL GT/T.

Fig. 7.17 Diseño de disparo típico para detonadores VA/MS y VA/HS.

En el cuarto cuadrado de la rainura, son usadas cuatro unidades de intervalo N° 4 de VA/HS. Esto es posible por el amplio rango de dispersión ( 200 ms) dentro del intervalo para detonadores HS.

7.1.5 Rainuras con pozos con ángulos.

La rainura-V.

La rainura más común en los pozos con ángulos es la rainura-V.

Un cierto ancho del túnel es requerido para poder acomodar el equipo de perforación. Además, el avance por juego de barrenos aumenta con el ancho y un avance de 45 a 50% del ancho del túnel es alcanzable.

El ángulo de la rainura no debe ser exacto y no debería ser menor a los 60°. Ángulos más exactos requieren concentraciones de carga más altas en los pozos.

La rainura normalmente consiste en dos V:s pero en juegos de barrenos más profundos la rainura puede consistir de triples o cuádruples V:s.

Cada V en la rainura debería ser disparada con el mismo número de intervalo usando detonadores MS para asegurar la coordinación entre los barrenos con respecto al quiebre. Ya que cada V es tronada como un entidad después de otra, el retardo entre las diferentes V:s debería ser en el orden de 50 ms para permitir tiempo de desplazamiento y esponjamiento.

Fig. 7.18 Rainura-V.

Cálculo de la rainura-V.

El siguiente gráfico (7.19) da la altura de la rainura (C) y los burdens B1 y B2 para la rainura.

Fig. 7.19 Los burdens B1 y B2 y la altura de la rainura C en relación a la carga inferior para diferentes diámetros de barrenos y diferentes explosivos.

Carguío de pozos cortados.

La concentración de carga en la parte inferior de los pozos cortados (1b) puede ser encontrada en el gráfico 7.19.La altura de la carga inferior (hb) para todos los pozos cortados es:

hb = donde H = profundidad del pozo (m)

La concentración de la columna de carga (1c) es:

1c = 30 a 50 % de 1b

La parte sin cargar (taco) de los pozos en la rainura (ho) es:

ho = 0.3 x B1

La parte sin cargar del resto de la rainura es:

ho = 0.5 x B2

Para el resto del juego de barrenos, el método de cálculo es el mismo que en Capítulo 7.1.2 Excavación.

La rainura ventilador.

La rainura ventilador es otro ejemplo de rainuras con ángulos. Como la rainura-V, cierto ancho del túnel es requerido para acomodar el equipo de perforación para lograr un avance aceptable por juego de barreno.

El principio de la rainura ventilador es hacer un canal como una apertura a través del túnel y los cálculos de la carga son similares a aquellos del Capítulo 5.6 Apertura del Banco. Debido al diseño geométrico de la rainura la constricción de los pozos no es grande, haciendo la rainura fácil de tronar.

La perforación y el carguío de los pozos son similares a aquella de los pozos cortados en la rainura-V.

Fig. 20 Rainura Ventilador

7.1.6 Ejemplo de cálculo.

El proyecto es un túnel de camino de 1,500 m de largo con un área de perfil vertical de 88 m 2. Un barreno de 38 mm de diámetro es elegido ya que el contorno del túnel será tronado niveladamente. Un barreno de diámetro más grande podría causar sobrequiebre en la parte de

excavación del juego de barrenos. El equipo de perforación es un andamio corredizo electro-hidráulico con una longitud de acero de 4.3 m y un recorrido de alimentación de 3.9 m. El avance esperado es de un 95% de la profundidad del barreno.

El explosivo es Emulite 150 en cartuchos de 29 a 25 mm para la rainura, excavación y piso. Se usa Gurit 17 x 500 mm de cartuchos plásticos para el contorno. Se usa Nonel GT/T para la iniciación.

Para lograr un avance de más de un 90% de la profundidad del barreno, se debería elegir un pozo grande de 127 mm de diámetro.

Los pozos grandes de 2 x 89 mm pueden ser alternativos.

1er cuadrado

La distancia desde el centro del pozo grande al centro del barreno más cercano es:

a = 1.5 a = 1.5 x 127 = 190 mm

El ancho del 1er cuadrado es:

W1 = a W1 = 190 = 270 mm

La concentración de carga requerida para los pozos en el primer cuadrado es 0.4 kg/m de Emulite 150. Por razones prácticas se usa el Emulite en cartuchos de 25 x 200 mm dando una concentración de carga de 0.55 kg/m.

Una sobrecarga de esta magnitud no causa ninguna inconveniencia. La parte sin cargar del pozo es igual a la distancia C – C: ho = a. La carga del pozo es la longitud de carga H - h o veces la concentración de carga actual.

Q = 1c (H – ho)Q = 0.55 (3.9 – 0.2)Q = 2.0 kg

Información clave para el 1er cuadrado:

a = 0.19 mW1 = 0.27 mQ = 2.0 kg.

2do cuadrado.

La tronadura del primer cuadrado creó una apertura de 0.27 x 0.27 m. El burden en el segundo cuadrado es igual al ancho de la apertura creada.

B1 = W1

B1 = 0.27 mC – C = 1.5 W1

C – C = 0.40 m

W2 = 1.5 W1 W2 = 0.56 m

La concentración de carga requerida para pozos en el segundo cuadrado es de aproximadamente 0.37 kg/m.Se usa Emulite en cartuchos de papel de 25 x 200 mm haciendo la concentración de carga práctica de 0.55 kg/m. La parte sin cargar del pozo es de 0.5 x B

Q = 1c (H – ho)Q = 0.55 (3.9 – 0.15)Q = 2.0 kg.

Información clave para el 2do cuadrado:

B = 0.27 mW2 = 0.56 m

Q = 2.0 kg

3ercuadrado

La apertura ahora tiene un ancho de W = 0.56 m. El burden B es igual a W2.

B2 = W2

B2 = 0.56 mC – C = 1.5 W2

C – C = 0.84 m

W3 = 1.5 W2 W3 = 1.18 m

La concentración de carga requerida es de aproximadamente 0.65 kg/m. Ahora los cartuchos de 25 x 200 mm no proveen una concentración de carga suficiente para asegurar el quiebre. Se debe usar una dimensión más grande de Emulite 150 a menos que los cartuchos estén taconados.

El Emulite 29 x 200 mm en cartuchos de papel da una concentración de carga de 0.90 kg/m. El pozo será así sobrecargado.

La parte sin cargar del pozo es de 0.5 x B.

Q = 1c (H – ho)Q = 0.90 (3.9 – 0.3)Q = 3.2 kg

Información clave para el 3er cuadrado:

B = 0.56mW3 = 1.18mQ = 3.2 kg.

4to cuadrado.

El ancho de la apertura es ahora de 1.18 m. Si B es elegida igual a W, el burden será mayor que el de la parte de excavación del juego de barrenos. Por lo tanto, el burden debe ser ajustado a aquel de la parte de excavación y los cálculos de concentración de carga son hechos como para los pozos de excavación.

El burden es elegido del gráfico 7.14 a 1.0 m.La concentración de carga de la carga inferior es encontrada en el mismo gráfico y es de 1.35 kg/m.Se puede calcular la carga del pozo desde la tabla adjunta. (Ver Tabla página 14)

1b = 1.35 kg/mhb = 1/3Hhb = 0.33 x 3.9hb = 1.3 mQb = 1b x hb

Qb = 1.35 x 1.3Qb = 1.75 kg

En la carga superior se usa Emulite en cartuchos de papel bien taconados de 29 mm de diámetro.

La carga de columna es:

1c = 0.5 x 1b

1c = 0.5 x 1.351c = 0.67 kg/mEl producto con dimensiones lo más cercanas a estas es Emulite 150, 29 x 200 mm con un 1c = 0.90 kg/m

Práctico 1c = 0.90 kg/mho = 0.5Bho = 0.5 x 1.0 = 0.5 mhc = H – hb - ho

hc = 3.9 – 1.3 – 0.5hc = 2.1 mQc = 1c x hc

Qc = 0.90 x 2.1Qc = 1.9 kg

Qtot = Qb + Qc

Qtot = 1.75 + 1.9Qtot = 3.65 kg

Información clave para el 4to cuadrado:

B = 1.0 mW4 = 2.2 mQ = 3.65 kg.

Después que ha sido diseñada la rainura, se calcula el resto del juego de barrenos.

Esto es hecho en forma más simple en el siguiente orden:

1. Pozos del piso.2. Pozos de la pared.3. Pozos del techo.4. Excavación, ascendente y horizontal.5. Excavación descendente.

La razón para comenzar con los pozos del perímetro es decidir los burdens y los espaciamientos para los límites exteriores del juego de barrenos.Cuando se han completado los cálculos, la rainura y los pozos de excavación pueden ser ubicados de acuerdo con los parámetros que se les aplicaron.

1. Los pozos del piso.

En el cálculo de todos los pozos del perímetro, se debe tomar en cuenta el “cuidado”. Como se mencionó anteriormente, el “cuidado” no debería exceder los 10 cm + 3 cm/m de la profundidad del pozo. En este caso el “cuidado” debe ser limitado a 20 cm.

El burden es de 1.0 m de acuerdo al gráfico y el espaciamiento es de 1.1 x B. Debido al “cuidado”, los pozos sobre los pozos del piso son colocados a 0.8 m sobre el piso. El espaciamiento es de 1.1 m.

Carga inferior:1b = 1.35 kg/mhb = 1/3 x 3.90 = 1.30 mQb = 1.35 x 1.3 = 1.75 kg

Carga de columna:1c = 1b = 1.35 kg/mho = 0.2 x B = 0.2 mhc = 1.35 x 2.4 = 3.25 kg

Carga total: ( * Ver Tabla página 14)Q = 1.75 + 3.25 = 5.0 kg

Información clave para los pozos del piso:

B = 1.0 mS = 1.1 mQ = 5.0 kg.

2. Pozos de la pared.

En este caso en particular las paredes son muy bajas y no dan un buen ejemplo para el diseño de perforación y el patrón de carga.El patrón de perforación es tomado desde la tabla de tronadura controlada y el burden es elegido de 0.8 m y el espaciamiento de 0.6 m.La parte sin cargar del pozo es de 0.2 mLa concentración de carga para Gurit 17 x 500 mm es de 0.23 kg/m. Los pozos serán cargados con 7 tubos de carga y 1 cartucho de Emulite 150, 25 x 200 mm en el fondo.

Carga del fondo: (*Ver Tabla página 57)Qb = 0.11 kg

Carga de columna:Qc = 7 x 0.115 = 0.81 kg

Carga total:Qc = 0.11 + 0.81 = 0.92 kg

El “cuidado” debe ser considerado, así el burden establecido fuera del frente es de 0.8 – 0.2 = 0.6 m.

Información clave para los pozos de la pared:B = 0.8 mS = 0.6 mQ = 0.92 kg

3. Pozos del techo.

Las condiciones para los pozos del techo son iguales que aquellas para los pozos de la pared. El burden es elegido como 0.8 m y el espaciamiento en 0.6 m.La concentración de carga es la misma que para los pozos de la pared.El “cuidado” también debe ser considerado es este caso.

Información clave para los pozos del techo:B = 0.8 mS = 0.6 mQ = 0.92 kg

4. Excavación ascendente y horizontal.

Los pozos de excavación son calculados de manera similar a los pozos del piso, pero se necesita menos explosivo. Mientras los pozos del piso deben ser cargados para compensar la gravedad y el levantamiento de la roca quebrada, los pozos de excavación pueden contener normalmente menos explosivo ya que la dirección del quiebre es horizontal o casi horizontal.Carga: Inferior, Emulite 29 mm taconeado, 1b = 1.35 kg/m.Carga: Columna, Emulite 29 mm en cartuchos de papel con 1c = 0.90 kg/m.El burden B es de 1.0 m, de acuerdo al gráfico 7.14.

El espaciamiento S será de 1.1, de acuerdo a la tabla adjunta. (*Ver Tabla página 14)

Carga inferior:1b = 1.35 kg/mhb = 1/3 x 3.90 = 1.30 mQb = 1.35 x 1.3 = 1.75 kg

Carga de columna:1c = 0.90 kg/mho = 0.5 x B = 0.5 mhc = H – hb – ho = 2.1 mQc = 0.90 x 2.1 = 1.9 kg

Carga total:Q = 1.75 + 1.9 = 3.65 kg

Información clave para los pozos de excavación ascendente y horizontal:

B = 1.0 mS = 1.1 mQ = 3.65 kg

5. Excavación descendente

El diseño del patrón de perforación para excavación descendente es similar a la excavación en otras direcciones con la diferencia de que se deben permitir espaciamientos mayores. La carga de los pozos es la misma en toda la excavación.

Información clave para pozos de excavación descendente:

B = 1.0 mS = 1.2 mQ = 3.65 kg

RESUMEN

El juego de barrenos consiste en 127 barrenos con 38 mm de diámetro y 1 pozo grande de 127 mm de diámetro.

El juego de barrenos es cargado de la siguiente manera:

Parte del juego de barrenos

N° de pozos Tipo de explosivo Peso por pozo(kg)

Total(kg)

Rainura1er cuadrado 4 Emulite 150, 25

mm2.0 8.0

2do cuadrado 4 Emulite 150, 25 mm

2.0 8.0

3er cuadrado 4 Emulite 150, 29 mm

3.2 12.8

4to cuadrado 4 Emulite 150, 29 mm

3.65 14.6

Pozos del piso 12 Emulite 150, 29 mm

5.0 60.0

Pozos de la pared 8 Emulite 150, 29 mmGurit 17 mm

0.110.96.5

Pozos del techo 30 Emulite 150, 25 mmGurit 17 mm

0.813.324.3

Excavación :Ascendente 8 Emulite 150, 29

mm3.65 29.2

Horizontal 16 Emulite 150, 29 mm

3.65 58.4

Descendente 37 Emulite 150, 29 mm

3.65 135.1

Consumo por juego de barreno: Emulite 150, 25 x 200 mm 20.1 kgEmulite 150, 29 x 200 mm 310. 1kgGurit 30.8 kgNonel GT/T 127 unidades

El avance esperado por juego de barreno está sobre el 90%. Se asume que son 3.55m.

Carga específica:

Consumo de explosivos para el proyecto completo:Número de juegos de barrenos: 1500/3.55 = 425Consumo deEmulite 150, 25 x 200 mm 20.2 x 425 = aprox. 9 toneladasEmulite 150, 29 x 200 mm 310.1 x 425 = aprox. 132 toneladasGurit 30.8 x 425 = aprox. 13 toneladasNonel GT/T 127 x 425 = aprox. 54000 unidades.

Fig. 7.21 Diseño de perforación y disparo.

7.2 Pozos.

En minería, los pozos forman un sistema de pasajes verticales e inclinados los cuales son usados para transporte de mineral, relleno, personal, equipo, aire, electricidad, ventilación etc.En la construcción subterránea, los pozos son conducidos para la construcción de pozos de carga, pozos de cables, pozos de ventilación y elevadores, cámaras de compensación etc. Además, los pozos son conducidos como “conductos de extracción” para transporte de material el cual es sólo accesible por medio de túneles verticales, o semi-verticales.Los pozos son conducidos en forma descendente, pozos para hundimiento, o en forma ascendente, pozos para chimenea.

Fig. 7.22 Sistema típico de túnel en una planta de energía hidroeléctrica.

7.2.1 Pozos para hundimiento.

Los pozos para hundimiento son pasadizos hundidos desde la superficie en forma descendente o subterránea desde un nivel a un nivel más bajo. La mayoría de los pozos para hundimiento son conducidos verticalmente.La profundización de pozos es unos de los trabajos de tronadura más difíciles y riesgosos ya que el área de trabajo está normalmente húmeda, es angosta y ruidosa. Además, los equipos de tronadura y perforación están expuestos a la caída de objetos.El avance es lento ya que la roca tiene que ser removida entre cada tronadura con un equipo especial el cual tiene una capacidad limitada de excavación. La roca tronada debe estar bien fragmentada para ajustarse al equipo de excavación.

El diseño del perfil vertical del pozo depende principalmente de la calidad de la roca. Hoy en día la mayoría de los pozos son hechos con un perfil vertical circular el cual da una mejor distribución de la presión de la roca, así disminuyendo la necesidad de reforzamiento, especialmente en pozos profundos.

Los métodos de perforación y tronadura más comunes son el banqueo y la tronadura con rainura pirámide.

El método de banqueo es un método rápido y eficiente debido a que el tiempo de limpieza del piso entre tronaduras puede ser minimizado. También es fácil mantener el pozo libre de agua ya que se puede siempre ubicar una bomba en la parte tronada más baja del pozo. El diseño de carguío y perforación es similar a aquel de las tronaduras de superficies pequeñas.El burden y el espaciamiento varían con el diámetro del pozo pero el diseño de perforación está más cercanamente espaciado que en la tronadura de superficie debido a la alta constricción.

Fig. 7.23 Profundización del pozo por medio de banqueo.

Fig. 7.24 Profundización del pozo con rainura pirámide.

La profundización del pozo con rainura pirámide es similar a las tronaduras de túneles con rainuras-V. La perforación es hecha con un “anillo perforador” el cual está compuesto por una viga I circular a la cual están fijadas las máquinas de perforación. El “anillo perforador” puede estar fijado a las paredes del pozo por medio de pernos. Debido a la construcción del “anillo perforador”, la rainura será cónico.

Los explosivos usados en la profundización de pozos deben ser siempre resistentes al agua. Aún si el terreno es seco, el agua del baldeo de las perforaciones siempre se quedará en los barrenos.Por esta razón se prefieren explosivos con excelentes propiedades resistentes al agua. Emulite 150 y Dynamex M son fáciles de taconear para utilizar bien el volumen del pozo, así disminuyendo el número de pozos y el tiempo de perforación y carguío. La carga específica en la profundización de pozos es más bien alta, desde un rango de 2.0 kg/m3 a 4.0 kg/m3.

La iniciación de la tronadura puede ser hecha con detonadores eléctricos o no-eléctricos. Debido a que el pozo para hundimiento es una pequeña área confinada, las tormentas eléctricas son un riesgo particular ya que las corrientes desviadas tienden a ser transmitidas hacia abajo de los pozos a través de las cañerías y los cables. Para evitar problemas de evacuación del equipo de perforación durante una tormenta eléctrica, se deberían usar detonadores NONEL.

7.2.2 Pozos para chimeneas.

La perforación de pozos para chimeneas – pozos que son conducidos desde cámaras subterráneas tronadas o túneles, verticales o inclinados en forma ascendente – es una de las empresas más peligrosas y más costosas en la minería y la construcción.Ya que la perforación de pozos para chimeneas ha aumentado en el mundo, se han desarrollado nuevos métodos para hacer el trabajo más mecanizado, más barato y más seguro.Los pozos para chimeneas son perforados más o menos de la misma manera por varias décadas hasta 1950 cuando se empezaron a usar nuevos tipos de elevadores de pozos para chimeneas.

Varios métodos de perforación de pozos para chimeneas cuando la tronadura es parte del método.

Métodos antiguos: Pozos entibados Pozos abiertos

Métodos modernos:

Elevador Boliden tipo Jora Escalador para chimeneas Alimak Perforación de pozos largos

Para comenzar con los métodos antiguos, el método de pozos entibados era el más común en Suecia hasta hace 40 años atrás y es aún usado ocasionalmente para pozos cortos. El pozo para chimenea es conducido verticalmente y dividido en dos secciones por una pared de madera la cual es extendida antes de cada tronadura. Cuando se dispara un juego de barrenos, una sección es rellenada con roca. La roca tronada actuará entonces como una plataforma de trabajo para el

próximo juego de barrenos. Para poder mantener la altura de trabajo en el frente, se deben excavar algunas rocas después de cada tronadura. La segunda sección es usada como una escalera y para la transportación del equipo, barrenas, explosivos y madera. La ventilación también es ubicada en esta sección la cual es cubierta durante la tronadura.Los pozos para chimeneas entibadas han sido conducidos hacia arriba hasta unos 100 m, pero normalmente la altura máxima no debería exceder los 60 m. El área de perfil vertical es usualmente de unos 4 m2 y el avance por juego de barrenos es de aproximadamente 2.2 m.

Fig. 7.25 Pozo para chimenea entibada.

El método de pozo entibado fue reemplazado por los métodos de pozos abiertos cuando el costo de la madera subió. En uno de estos métodos se coloca una plataforma de trabajo de tablones sobre la madera la cual es soportada por pernos en las paredes del pozo. Se perforaron nuevos pozos para pernos en las paredes del pozo cuando el juego de barrenos es perforado así la plataforma puede ser movida hacia arriba mientras el trabajo continúa.Otro método de pozos abiertos es usar tubos de acero en vez de madera. Los tubos de acero son apernados a las paredes del pozo y estos soportan la plataforma.Los métodos de pozos abiertos casi no se usan y cuando se usan, sólo son para chimeneas cortas, de hasta 25 m. Desde un punto de vista seguro ninguno de los métodos de pozos abiertos es recomendado.El perfil vertical es normalmente de 4 m2 y el avance es de aproximadamente 2.2 m.

El método jaula Jora.

La profundización de pozos usando una jaula de elevación colgando de un cable el cual va a través un pozo grande ha sido usado en Suecia y en otras ciudades desde 1940, pero no fue sino hasta 1950 cuando Boliden AB desarrolló la jaula JORA, que el método se usó ampliamente.Un pozo grande, de 110 a 150 mm de diámetro, es perforado desde el nivel superior en el centro del pozo deseado. A través del pozo se hunde un cable hacia el nivel más bajo y se amarra la jaula elevadora a la plataforma de trabajo. La plataforma es elevada por medio de un engranaje

de elevación hacia el frente del pozo por medio de control remoto desde la jaula elevadora. La perforación y el carguío son llevados a cabo desde la plataforma en la superficie de la jaula elevadora y se puede hacer algún acuñadura desde la jaula con la protección de la plataforma. Durante las operaciones de acuñadura, perforación y carguío, la plataforma es fijada con pernos a las paredes del pozo. Antes de la tronadura, se baja la plataforma y es ubicada en el trineo como un vehículo y remolcada a un lado. El cable es alzado a través del pozo grande antes de la tronadura. El pozo grande es usado como un pozo cortado en la tronadura del juego de barrenos. Debido al tamaño del pozo cortado, se obtienen avances de hasta 4 m. El área es de aproximadamente 4 m2 y la altura máxima es de 100 m. En este método es necesario tener un espacio libre sobre el pozo para la perforación del pozo grande y para la ubicación del engranaje de alzamiento.

Fig. 7.26 La jaula JORA.

El escalador para chimenea ALIMAK.

El método de conducción de pozo para chimeneas Alimak fue introducido en 1957 y se convirtió en el sistema más utilizado en el mundo debido a su flexibilidad, seguridad, economía y velocidad.El equipo consiste de un escalador para chimeneas con una plataforma de trabajo, la cual cubre prácticamente el área entera del pozo. Bajo la plataforma hay una jaula para el transporte del personal, material y equipo. El escalador para chimeneas es propulsado por un sistema de escalerillas y piñón junto con un carril guía especial. El sistema de carril incorpora un sistema de tubo para el aire y el suministro de agua para el equipo de perforación. El sistema también provee aire para la tronadura con NONEL y para ventilar la chimenea después de la tronadura.La plataforma está equipada con un techo de protección bajo el cual se para el personal de tronadura durante las operaciones de acuñadura y perforación. Si la inclinación del pozo para chimeneas es de 60º o menor, el acuñadura puede ser hecho gradualmente durante la ascensión bajo la protección del techo previamente escalado.

Fig. 7.27 El escalador para chimenea ALIMAK

El método Alimak puede ser usado para pozos verticales también como pozos inclinados. El límite más bajo de la inclinación depende del ángulo de reposo de la roca.A diferencia de otros métodos modernos para pozos para chimeneas, el Alimak necesita sólo un punto de ataque, el más bajo. El punto de quiebre superior puede ser preparado mientras se conduce la chimenea. Las longitudes que deberían ser conducidas están solamente limitadas por el tiempo el cual está a disposición del equipo de tronadura para ascensión, acuñadura, perforación, carguío, descenso y tronadura. Para un turno de 8 horas, el límite superior debería estar alrededor de los 2,000 m. Las longitudes también están limitadas por el tipo de conducción. El escalador para chimeneas aire-conductor puede ser usado hasta para 150 m de longitud del pozo, conducción eléctrica de hasta 900 m. Para pozos más largos se debe usar escaladores de conducción petróleo-hidráulicos.El área es normalmente de 4 m2, pero los pozos inclinados han sido conducidos a un frente entero de hasta 36 m2.Los patrones de perforación y carguío son los mismos que para los métodos de pozos para chimeneas mencionados arriba. Normalmente un pozo para chimenea de 4 m2 es conducido hacia arriba y luego el pozo es detenido en su área final. Sin embargo, algunas veces el pozo es conducido a un” frente entero” y como se mencionó anteriormente las áreas de hasta 36 m2 han sido exitosamente tronadas.

El patrón de perforación y disparo para un pozo para chimenea no difiere de aquel de un túnel horizontal del mismo tamaño.

El ciclo Alimak de trabajo:

Perforación:

La perforación y el carguío son llevados a cabo desde la plataforma del escalador para chimeneas bajo un techo de protección especialmente diseñado. El agua y el aire de las máquinas de perforación son suministrados a través de tubos en las secciones guía del carril.

Tronadura:

Después de cargar y perforar el juego de barrenos, el escalador para chimeneas es conducido a la parte inferior y bajo el techo de la galería. Durante la tronadura, el escalador está, por lo tanto; bien protegido de la proyección de rocas.

Ventilación:

Después de la tronadura la chimenea es ventilada y rociada con agua. La parte superior del carril guía está protegido por una plancha la cual también actúa como un difusor del agua durante la fase de ventilación.

Acuñadura:

La acuñadura del techo y de las paredes de la chimenea es hecho desde la parte inferior el techo protector el cual da una buena protección a los trabajadores.

Fig. 7.28 Ciclo de trabajo de ALIMAK.

Generalmente se usan los rainuras de pozos grandes y el diseño de la rainura varía con el diámetro del pozo grande. ( Ver 7.1.1 La rainura, en Capítulo Formación de túneles.)

La profundidad normal del pozo es de 2.4 m y el avance esperado es de 2.1 a 2.2 m.La perforación es hecha con una perforadora para agujeros verticales, la cual está diseñada para manejo de chimeneas, perforaciones generales y apernado de techo o máquinas perforadoras con postes extensibles.Se usa para las series de perforación de barrenos 11 (34 a 32 mm) y el diámetro del pozo grande es normalmente de 75 mm.Para la estabilidad de las paredes y para evitar sobrequiebre, las paredes de la chimenea son normalmente tronadas niveladamente. El método de tronadura controladatambién es usado si el pozo ha de ser ampliado para luego poder evitar un acuñadura excesivo y para disminuir el riesgo de proyección de rocas.

Fig. 7.29 Patrón de perforación y disparo de pozos para chimeneas de 4 m2.

Un pozo piloto normal tiene un área de 4 m2. Normalmente un juego de barrenos es perforado y tronado por turno con un avance de 2.2 m. Al trabajar dos turnos por día, el avance debería ser de 4.4 m pero tomando en cuenta los problemas en el sitio de trabajo, el avance a largo plazo es de aproximadamente 3.5 m/día o de 70 a 90 m por mes.

Excavación ascendente del pozo por medio de perforación de pozos largos.

En este método, toda perforación es hecha hacia abajo con pozos paralelos y toda el área es perforada al mismo tiempo.Una gran precisión en la perforación y el carguío es un deber y la falta de ella ha limitado anteriormente la altura práctica de 25 a 30 m. Ahora, con las nuevas perforaciones por ejemplo Atlas Copco Simba, la perforación puede ser llevada cabo con gran precisión en cualquier dirección desde una vertical de 50º. Con el Simba la desviación puede mantenerse bajo el 0.5% para los pozos hasta una longitud de 50 m.

El método de perforación de pozos largos también es ventajoso desde un punto de vista de seguridad ya que todo el trabajo de perforación y carguío es llevado a cabo desde un lugar seguro.

Se usan dos rainuras diferentes:

Rainura de pozos grandes (la tronadura va hacia un pozo grande). Rainura cráter (la tronadura va hacia el frente libre de la chimenea).

Fig. 7.30 Simba.

La rainura del pozo largo viene primero y es aún el más común.Los pozos en el juego de barrenos tienen un diámetro de 50 a 75 mm y el pozo grande central es ensanchado a un diámetro de 102 a 203 mm.

Fig. 7.31 Secuencia de disparo para chimeneas de 4 m2.

Fig. 7.32 Secuencia del juego de barrenos para chimeneas con un perfil vertical mayor.

El diseño y el carguío de la rainura siguen los mismos principios que se describieron en el Capítulo 7.11 Formación de túneles, La rainura. La secuencia de disparo depende de la falla de la perforación así el pozo con el burden real más pequeño es disparado con el número de período más lento. Es, por lo tanto, necesario graficar cada pozo con respecto a la falla de la perforación.El carguío es hecho desde el nivel superior. Se baja un pedazo de madera en una cuerda y cuando la madera pasa la boca más baja del pozo, la cuerda es estirada y el pedazo de madera forma un tapón para la parte más baja del pozo. Las cargas son bajadas a la parte inferior del pozo. El pozo no debería ser taconeado ya que el taco puede concrecionar y bloquear el pozo para las tronaduras subsecuentes. Los pozos pueden ser relativamente sobrecargados comparados con un rainura de túnel ya que las cargas no están confinadas en ningún extremo. Además, los barrenos tienen normalmente un diámetro mayor que aquellos usados en los túneles. El riesgo de recompactación de la roca en la sección de la rainura puede ser considerado como bajo aún si los pozos están considerablemente sobrecargados.

Tronadura cráter

La tronadura de una chimenea perforada con un pozo largo también puede ser llevada a cabo hacia la superficie libre más baja de la chimenea con un rainura cráter. No se necesita un pozo central de gran diámetro pero los barrenos normalmente tienen un diámetro mayor a aquellos de métodos anteriores. El método de tronadura cráter es usado sólo para la sección de rainura para abrir un pozo de aproximadamente 1 m2, luego seguirá la excavación normal.La rainura cráter consiste en cinco pozos, un pozo central y cuatro pozos al borde. El pozo del centro es tronado primero después de lo cual son tronados los pozos del borde uno por uno con diferentes retardos.

Fig. 7.33 Patrón de perforación, carguío y disparo para la rainura cráter.

Antes del carguío, los pozos son taconeados con un pedazo de madera el cual es bajado desde la superficie por una cuerda y asegurado a la superficie más baja de la roca. El pozo es entonces rellenado con arena al nivel calculado de la carga de los explosivos. La carga debería tener un diámetro cercano al del pozo.La carga es luego taconeada con agua. (Cualquier otro taco puede concretizar y bloquear el pozo, haciendo las tronadura subsecuentes imposibles.)El peso de carga y la profundidad requerida del pozo son calculadas por medio de las siguientes teorías Livingstone:

1. La longitud de la carga será 6 veces el diámetro del barreno.

1 = 6 x d (mm)

2. La profundidad óptima de la carga es de un 50% la profundidad crítica.

Lopt = 0.5 x Lcrit (mm)

3. La profundidad crítica depende del peso de carga.

Lcrit = S x Q1/3 (mm)

Donde:

S = el factor de energía de tensión de aproximadamente 1.5 (dependiendo del explosivo usado y el tipo de roca)

Q = peso de carga en kg.

4. El peso de carga es entonces

Q = (kg)

Donde:

p = densidad de carga (1.2 kg/lt para Emulite 150 y 1.35 kg/lt para Dynamex M)

5. La profundidad de carga óptima está entonces relacionada al peso de carga, densidad de explosivos, diámetro del barreno y factor de energía de tensión:

Lopt = 0.5 x S x x d x 10 (mm)

La teoría del cráter es válida sólo para el pozo central. La carga de los pozos del borde es ubicada para que el burden sea menor a la profundidad de la carga del pozo cráter. La profundidad de la carga aumenta de 10 a 20 cm entre cada pozo.

Fig. 7.34 Comparación entre la rainura cráter y la rainura de un pozo grande estándar.

Las ventajas de la rainura cráter comparadas con la rainura de un pozo grande son:

1. Un menor costo de perforación y explosivos mientras son perforados menos pozos en la rainura. Se usa el mismo diámetro del pozo en todos los pozos.

2. La precisión de la perforación no es esencial como para los rainuras de pozos grandes.

3. La práctica de tronaduras es más simple con una necesidad menor de entrenar al personal.

La desventaja del método de rainura cráter es que los juegos de barrenos cortos deben ser disparados uno cada vez.

7.3 Cámaras subterráneas.

Las fuerzas de defensa militar comenzaron tempranamente a utilizar roca sólida para la construcción de fortificaciones las cuales dieron muchas ventajas sobre la superficie de construcción. La roca sólida es difícil de penetrar y las cámaras subterráneas son difíciles de descubrir y fácil de custodiar.El campo de aplicación es enorme: Protección de armas, municiones y soldados, protección para submarinos y barcos pequeños, almacenamiento de material, combustible y comida y por último como refugios contra ataques aéreos para los ciudadanos.Inicialmente se almacenó petróleo en tanques en la superficie, pero después de la Segunda Guerra Mundial el almacenamiento en cámaras de almacenamiento se volvió el método más común. El aumento de la explotación de almacenamientos subterráneos se ha debido en gran parte al rápido desarrollo de técnicas de tronadura de roca. La mecanización aumentada de las operaciones ha resultado en costos de construcción relativamente sin cambio por varios años mientras en el mismo tiempo el precio de la tierra ha aumentado considerablemente.Algo muy común entre todas las cámaras subterráneas es que ellas están bien protegidas desde un punto de vista militar. Éstas están todas camufladas y son más difíciles de dañar que las facilidades de almacenamiento en la superficie si hubiese ataque aéreo o terrestre. Éstas requieren poco terreno: el espacio de superficie sólo se necesita para acceso de caminos, ventilación etc. Desde un punto de vista medio ambiental el almacenamiento subterráneo es más seguro, ya que a menudo no ocurren escapes en las cámaras subterráneas. Es más segura que los almacenamientos en la superficie en caso de incendio, ya que la suministración de oxígeno es a menudo insuficiente para permitir que se desarrolle un incendio mayor.Las cámaras subterráneas tienen varios campos de aplicación:

Almacenamiento para diferentes productos Almacenamiento frío para alimentos, vinos, agua, petróleo etc. Garajes, cambios de teléfonos, piscinas Almacenamiento militar y civil y tiendas Refugios contra ataques aéreos para - gente

- aviones- barcos- archivos

almacenamiento para desperdicios nucleares ligeramente contaminantes almacenamiento de residuos nucleares estaciones hidroeléctricas

Algunas de las aplicaciones pueden ser combinadas. En tiempos de guerra, el espacio que es normalmente usado para garajes, tiendas o piscinas puede ser utilizado como refugio contra ataques aéreos.

La base para cámaras subterráneas es que se puede construir una roca cualitativamente sólida en ella. Algunos aspectos económicos tienen que ser considerados. Si la cámara es localizada a un nivel poco profundo, el costo de reforzamiento de la roca puede ser alto ya que la superficie de la roca es normalmente más pobre que la roca a niveles más profundos. Sin embargo, la ubicación profunda resulta en caminos de acceso largos, los cuales pueden causar problemas durante la construcción y cuando las cámaras están siendo usadas.Desde un punto de vista de técnicas de tronadura de roca, la construcción de cámaras subterráneas no difiere de aquellas de los túneles de la misma magnitud. El ancho de las cámaras subterráneas no puede ser muy grande debido a la incapacidad de la roca para soportar el techo con su propia fuerza. Para cámaras de almacenamiento de petróleo y antecámaras de máquinas para plantas hidroeléctricas, se han construido anchos de 20 a 24 m sin la necesidad de reforzamiento pesado. La altura de las cámaras debe ser hasta 40 m.Cámaras subterráneas pequeñas, con una altura menor a los 8 m son tronadas como túneles. En cámaras más grandes, la operación debe ser dividida en varias etapas de perforación y tronadura en las cuales se usan diferentes métodos:

túnel piloto con excavación lateral banqueo horizontal banqueo vertical.

Fig. 7.35 Etapas de perforación en cámaras subterráneas.El túnel piloto es perforado en el techo de la cámara para facilitar el acuñadura y el reforzamiento. La excavación lateral es llevada a cabo a un ancho total. El acuñadura y, si es necesario, apernado y torcretado del techo son hechos simultáneamente para evitar trabajos de reforzamiento futuros caros.Luego es llevada a cabo la tronadura en uno o varios bancos. Es común que el primer banco sea un banco horizontal utilizando el equipo de perforación para el túnel. Algunas cámaras de roca

son también diseñadas de tal forma que no hay espacio disponible cerca de la pared para el aguilón del equipo de perforación vertical. La desventaja del banqueo horizontal es que la altura y la profundidad del juego de barrenos dependen del equipo de perforación. La altura es normalmente limitada a 8 m y la profundidad del juego de barrenos es de 4 m. Otra limitación del diseño de tronadura es que el diámetro del barreno puede rara vez exceder los 51 mm.La excavación del material tronado debe ser llevada a cabo entre cada tronadura. El banqueo vertical es el método dominante para el banqueo en las cámaras de roca. Las ventajas con el banqueo vertical son que la perforación y la excavación deben ser llevadas a cabo simultáneamente. La altura del banco puede variar dentro de un rango amplio y se pueden usar barrenos más grandes, a menudo resultando en una mejor economía. También es fácil obtener un contorno nivelado con bancos verticales en vez de horizontales.Los cálculos de carga para el túnel piloto, excavación lateral y banqueo horizontal son los mismos que los presentados en el Capítulo 7 Formación de Túneles, donde la excavación lateral es calculada como pozos excavados con un quiebre horizontal y el banco vertical como pozos excavados con un quiebre ascendente.El banqueo vertical es calculado de acuerdo al Capítulo 5 Tronadura de Bancos. Si la excavación no es llevada a cabo entre las tronaduras, la carga específica tiene que aumentarse para poder compensar el movimiento de la roca de juegos de barrenos previos. Ver 5.8 Esponjamiento.Se requieren túneles de acceso para cada banco para el transporte de roca y equipo.

En ciertos casos, las restricciones debido a razones geológicas, vibraciones del terreno etc., pueden afectar la ejecución del trabajo.En la Fig. 7.36 el techo debe ser apernado con pernos de 8 m de longitud y rociados con concreto antes que sea hecho cualquier excavación lateral.El banco vertical está limitado a la altura de 4 m la cual hace factible un pozo para chimenea, “conducto de extracción”, para transporte de la roca tronada. El pozo para chimenea es un pozo largo perforado, desde el nivel superior y la tronadura comienza desde un nivel inferior. Ver Capítulo 7.2.2.

Fig. 7.36 Etapas de perforación para antecámaras de máquinas en plantas hidroeléctricas.

8. TRONADURA DE CONTORNO

8.1 General.

Desde los inicios de la era explosiva en la industria minera y de construcción, se han hechos varios intentos de encontrar métodos para controlar el sobrequiebre y el daño de la roca restante.

En la formación de túneles, rainuras de caminos y vías ferroviarias, es de suma importancia que la roca restante sea de alta calidad para poder evitar la proyección de rocas, deslizamiento de rocas y un excesivo trabajo de manutención.

Se necesita una tronadura exacta especialmente en aquellos túneles donde el sobrequiebre tiene que ser reemplazado con concreto costoso.

Se han usado numerosas técnicas de tronadura para el control de sobrequiebre. Todas tienen un objetivo en común: Minimizar la tensión y el fracturamiento de la roca más allá de la línea de excavación teórica por medio de la reducción y de una mejor distribución de las cargas explosivas.

El alcance fue inicialmente casi por ensayo y error, pero más tarde se inventaron métodos científicos más sofisticados en Europa y E.E.U.U.

A menudo se dice que no se puede esperar un buen control de sobrequiebre en todas las formaciones geológicas. Esto es verdad, pero tronaduras cuidadosamente ejecutadas minimizarán el sobrequiebre aún en varias condiciones geológicas.

El primer alcance para controlar el sobrequiebre fue el de Perforación en Línea, el cual simplemente involucró una sola fila de pozos no cargados cercanamente espaciados junto con el perímetro de la excavación, proveyendo un plano débil al cual se quebraría la tronadura. La Perforación en Línea fue modificada a través de los años, todos o sólo algunos pozos fueron cargados con cargas livianas. El espaciamiento entre los pozos fue luego modificado y ampliado.

Se crearon nuevos métodos como Tronadura Amortiguada y Tronadura controlada y los pozos del perímetro fueron tronados después de la tronadura principal.La idea de cortar el área de tronadura desde la roca restante formando una grieta a lo largo del plano de excavación teórico creó el desarrollo de la Tronadura de Pre-corte, donde los pozos del perímetro son tronados antes del resto del juego de barrenos.

Los métodos mencionados arriba tienen aplicaciones en trabajos de tronadura subterránea y de superficie.

Algo común en los cuatro métodos es que en los cálculos de carga, no sólo tienen que ser considerados los pozos del perímetro, sino también los pozos más cercanos a la línea del perímetro que deben ser cargados de tal manera para que no creen grietas que lleguen más allá del perímetro de la tronadura.

Los métodos que serán descritos son:

Perforación en línea Tronadura Amortiguada Tronadura Nivelada Precorte

La perforación en línea y la Tronadura amortiguada serán descritas brevemente ya que el uso de estos métodos ha declinado ya que son muy costosos y consumidores de tiempo. El desarrollo de cargas especiales para tronaduras de contorno controladas ha convertido a las tronaduras a métodos de tronaduras niveladas y precorte.

8.2 Perforación en Línea.

Aplicación: Mayoritariamente en excavación de superficie.

La idea de la perforación en línea es crear un plano de debilidad perforando pozos de pequeño diámetro cercanamente espaciados a lo largo del perímetro de la excavación al cual la tronadura puede quebrarse.

Los pozos en línea usualmente no sobrepasan los 75 mm (3’’) de diámetro y el espaciamiento es 2 a 4 veces el diámetro del pozo. Usar pozos más grandes es a menudo muy costoso.

La precisión en la perforación es muy importante para un buen resultado. Cualquier desviación desde el plano tendrá un efecto adverso en el resultado.

Fig. 8.2 Perforación en línea

Los barrenos directamente adyacentes a los pozos en línea están normalmente más cercanamente espaciados que los pozos en el resto del juego de barrenos. Estos están también más ligeramente cargados. La práctica común es reducir el burden y el espaciamiento de un 25 a un 50% y reducir la carga a aproximadamente un 50%. Las cargas deben ser bien distribuidas en el pozo, es decir; usando Emulite 150 o Dynamex M, con cartuchos taconeados de 25 x 200 mm a un cordón detonador de líneas inferiores.

Se obtienen los mejores resultados en formaciones de rocas homogéneas con un mínimo de grietas, filones planos y sucios. En formaciones de rocas fracturadas, la tronadura controlada y el precorte darán un mejor resultado.

Ventajas:

Aplicable donde aún cargas livianas pueden causar daños más allá de la línea de excavación.

Desventajas:

Resultado impredecible esperado en rocas muy homogéneas. Altos costos de perforación debido a un espaciamiento cercano. Consumidor de tiempo debido a la perforación extensiva. La más ligera desviación en la perforación causa un pobre resultado.

8.3 Tronadura Amortiguada

Aplicación: Principalmente en excavación de superficie.

La tronadura amortiguada fue primero introducida en Canadá.Una sola fila de pozos es perforada a lo largo del perímetro de la excavación. El tamaño de los barrenos varía entre 50 mm (2’’) y los 164 mm (6 ½’’).

Los barrenos amortiguados son cargados con cargas pequeñas bien distribuidas en pozos completamente taconeados, los cuales son disparados después de que es excavada la tronadura principal. El taco “amortigua” el golpe desde el explosivo a la roca para mantener un agrietamiento y una tensión mínima. Las cargas en la tronadura amortiguada deberían ser disparadas sin retardo, o con un retardo mínimo, entre los pozos. El cordón detonante es el mejor medio para la iniciación donde el ruido o airblast no causan problemas. La fuerza unida de las cargas corta la red entre los pozos formando una superficie de roca nivelada.

Fig. 8.3 Tronadura Amortiguada

El burden y el espaciamiento variarán con el diámetro del pozo en el perímetro de la perforación.Los pozos son cargados con cartuchos de explosivos taconeados a un cordón detonante de líneas inferiores. Cartuchos de explosivos con detonadores sensibles con un diámetro de 25 a 32 mm y una longitud de 200 mm son taconeados a las líneas inferiores con una distancia relativa de 30 a 50 cm dependiendo del diámetro del pozo.Para evitar callos (patas) en la parte inferior de la excavación y para promover rainuras entre los pozos, la concentración de la carga debe ser aumentada en la parte inferior del pozo.

La precisión en la perforación es importante y la desviación de más de 15 cm desde el plano teórico tiende a dar un resultado pobre.Cuando se usa tronadura amortiguada en esquinas de 90º, estas deben ser combinadas con precorte para un mejor resultado.Patrones propuestos de perforación y carguío para tronaduras amortiguadas:

Diámetro del pozo del perímetro

mm

Concentración de carga Emulite o

Dynamex kg/m

Tipo de carga recomendada

Burden

m

Espaciamiento

M

50-64 0.12-0.35 Em*150, DxM*, 25mm

1.20 0.90

75-89 0.20-0.70 Em 150, DxM, 32 mm 1.50 1.20

Línea inferior Primacord

Carga

Taco

Carga inferior aumentada para asegurar sobrequiebre

102-114 0.35-1.10 Em 150, DxM, 32 mm densamente cargado

1.80 1.50

127-140 1.10-1.50 Em 150, DxM, 55 mm 2.10 1.80152-165 1.50-2.20 Em 150, DxM, 65 mm 2.70 2.10

* Em 150 = Emulite 150 *DxM = Dynamex M

Ventajas: Espaciamiento aumentado entre los pozos, menor perforación. Funciones razonablemente buenas en formaciones de rocas incompetentes.

Desventajas: Es necesario excavar la tronadura principal antes de disparar la tronadura amortiguada. Difícil de cortar esquinas de 90º sin la combinación de otro método, es decir; precorte.

8.4 Tronadura Nivelada

Aplicación: excavación subterránea y de superficie.

Fig. 8.4 Principio de tronadura niveladaLa tronadura controlada fue desarrollada y refinada en Suecia durante 1950 y 1960. El principio es principalmente el mismo que para la tronadura amortiguada, pero los pozos de la tronadura controlada pueden ser disparados junto con el resto del juego de barrenos. No hay necesidad para excavación de la tronadura principal anterior.

Se desarrollaron nuevos explosivos para la tronadura nivelada, se trataron explosivos livianos de pequeño diámetro con un VOD bajo y relativamente un bajo contenido de gas, con buenos resultados. Las pruebas llevaron al desarrollo de Gurit, un explosivo de base de nitroglicerina

conteniendo kieselgur (material original que Alfred Nobel utilizó para suavizar la nitroglicerina) y otros componentes para obtener un explosivo apropiado.

Gurit está disponible en cartuchos de 11, 17 y 22 mm de diámetro para satisfacer todas las aplicaciones posibles.

La tronadura controlada se llevó a cabo en conexión con el resto del juego de barrenos y los pozos de la tronadura controlada fueron disparados con números de períodos más altos que el resto del juego de barrenos.

No sólo los pozos del perímetro deberían tener cargas livianas. Los pozos directamente adyacentes a los pozos del perímetro deben ser cargados con cargas bien balanceadas, ya que una carga excesiva podría quebrar la línea de excavación de la roca determinada antes de que los pozos del perímetro sean tronados, astillando el contorno final.

Fig. 8.5 Zona de grieta por tronadura con explosivos convencionales.

Fig. 8.6 Zona de grieta por una tronadura controlada con Gurit 17 x 500 mm.

Los pozos del perímetro deben ser cuidadosamente cargados con cargas juntas, las cuales son bloqueadas con taco en el pozo. Para prevenir que la arena baje al pozo, se puede ubicar un tapón de papel en la parte de arriba del último cartucho.

La calidad de la roca restante depende en gran parte de la relación entre el espaciamiento de los pozos (S) y el burden (B). Para un buen resultado, el coeficiente S/B debería ser 0.8. El burden debería ser mayor que el espaciamiento.

Es en excavaciones subterráneas que la tronadura controlada se ha convertido en un éxito indiscutido. El aumento de la demanda para superficies de roca estable en cámaras subterráneas ha resultado en el método de tronadura subterránea siendo prescrito como método estándar para tronaduras de contorno controladas en instalaciones subterráneas permanentes.

No sólo exige una superficie nivelada, sino también menos fisuras en la roca restante, disminuyendo la necesidad de trabajos de reforzamiento subsecuentes.

En tronaduras subterráneas es aún más importante que en tronaduras de superficie cargar cuidadosamente los pozos adyacentes a los pozos del perímetro. Los pozos en una tronadura de túnel están normalmente más cercanamente espaciados que en la tronadura de superficie y también están más constreñidos. Si los pozos excavados en la tronadura están pesadamente cargados, la formación de grietas de estos pozos puede extenderse más allá del contorno final.

SVEDEFO* inventó una fórmula empírica para predecir la velocidad de vibración la cual se puede esperar desde diferentes densidades de carga linear a diferentes distancias.

v = 700xQ0.7/R1.5 (mm/seg.)

Donde:

v = velocidad de vibración (mm/seg)Q = carga (kg)R = distancia (m)*Fundación de Investigación Detonante Sueca.

Fig. 8.7 Velocidad de vibración (v) como una función de la distancia (R) con diferentes concentraciones de carga.

El gráfico muestra que un pozo de 45 mm cargado completamente con ANFO, concentración de carga de 1.5 kg/m, forma una zona de grieta extendida desde 1.2 a 1.8 m, mientras el Gurit de 17 mm (0.23 kg/m) tiene una extensión de grieta de 0.2 a 0.3 m.

Fig. 8.8 Extensión de grieta con diferentes explosivos.

Barrenos de diámetro pequeño

Diámetro del barreno, 45 mm

Fig. 8.9 Los pozos adyacentes a los pozos del perímetro pueden causar más daño a la roca restante que los pozos del perímetro.

Fig. 8.10 Los pozos adyacentes también deben ser cuidadosamente tronados.

Las cargas bien balanceadas en los pozos cerca del perímetro son un deber para un mejor resultado.Como se mencionó anteriormente, la tronadura controlada es llevada a cabo con explosivos especiales en barrenos cercanamente espaciados. La siguiente tabla da patrones de carga y perforación recomendados para diferentes diámetros de los pozos del perímetro.

DAÑO

ZONA DE DAÑO

Diámetro de los pozos del perímetro

mm

Concentración de cargaKg/m

Tipo de carga Burdenm

Espaciamientom

25-32 0.11 11 mm Gurit 0.3-0.5 0.25-0.3525-48 0.23 17 mm Gurit 0.7-0.9 0.80-0.7051-64 0.42 22 mm Gurit 1.0-1.2 0.80-0.9051-64 0.45 22 mm Emulite 1.1-1.2 0.80-0.90

Fig. 8.11 La presión del gas bloquea el tapón mucho más ligeramente en las paredes del barreno.

Las cargas deberían estar conectadas juntas, los cordones cargados, y el pozo taponado, sino las cargas serán succionadas fuera del pozo por las explosiones de los pozos tronados anteriormente en el juego de barrenos.

Se ha desarrollado un tapón especial para barrenos para este propósito. El tapón bloquea la carga en el pozo eficientemente.

El disparo de los pozos del perímetro debería hacerse con el mismo número de períodos para un mejor resultado.

Ventajas:

El espaciamiento aumentado reduce el costo de perforación. Mejor resultado en formaciones de rocas competentes. No necesita excavación antes de que se ejecute la tronadura nivelada. Las cargas especiales dan una distribución de carga liviana y buena de los pozos del

perímetro.

Desventajas:

No hay desventajas reales comparadas con los métodos de tronadura de contorno anteriormente presentados.

8.5 Precorte.

Aplicaciones: Mayoritariamente en tronaduras de superficie.

La idea del precorte es aislar el área de tronadura de la formación de roca restante formando una grieta artificial a lo largo del plano de excavación teórico.Esto es hecho perforando una sola fila de pozos casi cercanamente espaciados a lo largo del perímetro de la tronadura. El diámetro del pozo es usualmente de 30 a 64 mm y en la mayoría de los casos son cargados todos los pozos.El precorte difiere de la tronadura controlada y de la tronadura amortiguada en que los pozos de precorte son disparados antes de la tronadura principal. El precorte puede ser disparado junto con la tronadura principal pero con el menor número de intervalos.Algunas veces el precorte del perímetro es hecho antes de la perforación de la tronadura principal.

Fig. 8.12 Precorte.

La teoría del precorte es que cuando las ondas de golpe de cargas detonadas simultáneamente en barrenos contiguos chocan, ocurre tensión en la roca, formando una grieta en la red entre los pozos. Por esta razón es importante que las cargas sean detonadas simultáneamente o lo más cerca posible. Para un mejor resultado, se deberían usar cordones de detonación o detonadores instantáneos para la iniciación.

Si los ruidos o vibraciones del terreno hacen necesario usar otros medios de iniciación, es necesaria una reducción de la distancia entre los pozos.

Fig. 8.13 La teoría de precorte.

El precorte crea un plano artificial a lo largo de los límites de la excavación contra el cual puede quebrarse la tronadura principal subsecuente, resultando en un muro nivelado con un poco o nada de sobrequiebre.

Algunas de las ondas de golpe de la tronadura principal subsecuente están reflejadas contra el plano de precorte, previniendo que estas sean transmitidas dentro de la formación rocosa restante. Esto tiende a reducir las vibraciones del terreno.

La precisión del precorte es de suma importancia para el resultado final, aún pequeñas desviaciones pueden afectar adversamente el precorte.

Como se mencionó anteriormente, el mejor resultado se obtiene disparando los pozos simultáneamente usando cordón detonante. Si son disparadas líneas largas de precorte, las líneas podrían ser partidas y retardadas con relevadores.

En rocas incompetentes el resultado puede ser mejorado perforando pozos guías entre los pozos cargados para promover la rainura a lo largo del plano proyectado. Los pozos guías sin cargar entre los pozos cargados dan un mejor resultado final en toda la formación rocosa, pero rara vez son usados debido al aumento de los costos de perforación.

Los pozos de precorte están normalmente más cercanamente espaciados que los de la tronadura nivelada. Los pozos son cargados con cargas especiales livianas, Gurit, y usualmente iniciados con cordón detonante. Un cordón detonante de líneas inferiores también asegurará la iniciación de las cargas, especialmente en rocas incompetentes.

Espaciamiento y carguío propuesto para precorte.

Diámetro de los pozos del perímetro

mmConcentración de

cargaTipo de carga recomendado

Espaciamiento del pozo

m25-32 0.11 11 mm Gurit 0.2-0.325-41 0.23 17 mm Gurit 0.4-0.641-51 0.46 2 x 17 mm Gurit 0.5-0.741-51 0.42 22 mm Gurit 0.5-0.751-64 0.45 22 mm EMULITE* 0.6-0.8

*Cartuchos de papel encintados a un cordón detonante de líneas inferiores.

El fondo es cargado con una concentración de carga más alta para promover la rainura en la parte inferior. Emulite 150 o Dynamex M son apropiados para este propósito. Si la profundidad del pozo es menor a los 1.5 m podría ser necesario reducir la distancia entre los pozos.

Carga inferior recomendada para diferentes profundidades de pozos.

Profundidad del pozo (m) 2.0 2.0-4.0 4.0-6.0 6.0-10.0Carga inferior (kg) 0.05 0.10 0.20 0.30

Los pozos deberían ser cargados hasta ¾ de la profundidad del pozo. En rocas con planos horizontales puede ser necesario cargar más alto en el pozo para un mejor rainura de la roca en la parte superior del juego de barrenos.

Fig. 8.14 Patrón de perforación para precorte.

Los pozos no deberían ser taconeados. Cuando son pre-cortadas líneas largas y las líneas son partidas con retardos puede ser necesario prevenir las cargas de ser explotadas o succionadas fuera de los pozos usando barrenos bloqueados.

La distancia desde el plano de precorte a los pozos adyacentes en el juego de barrenos debería ser la mitad del espaciamiento en el juego de barrenos. B = S/2.

Fig. 8.15 Cubierta de la tronadura de precorte.

El riesgo de proyección de rocas en la tronadura de precorte es grande. Una cubierta buena es una necesidad. El material de la cubierta no debe ser ubicado muy cerca de la superficie de la roca. Se debe proveer espacio para la expansión del gas. Ver la figura de arriba.

El precorte de canales es a menudo hecho para reducir el sobrequiebre fuera del plano teórico. El precorte de dos líneas paralelas no puede ser hecho simultáneamente si la distancia entre las líneas es menor a los 4.0 m. Las ondas de golpe de las dos tronaduras de precorte se perturban entre ellas y no ocurre tensión real en la red entre los pozos en la línea. Si las líneas de precorte paralelo son disparadas en la misma tronadura, una línea debería ser retardada a lo menos a 50 ms.

La vibración del terreno, el airblast y el ruido son tres problemas los cuales restringen el uso del precorte en la tronadura de contorno.La vibración del terreno es normalmente mayor en operaciones de precorte que aquellas en otros métodos de tronadura de contorno ya que los pozos no tienen quiebre libre haciendo la constricción del pozo completa.

Los problemas de airblast y ruido son mayores en otros métodos de tronadura de contorno. Ya que los pozos de precorte no son taconeados y el método de iniciación normal es el cordón detonante, se debe tener cuidado cuando se trabaja cerca de áreas pobladas. Aún si se usa la iniciación eléctrica instantánea, el problema de airblast debe ser considerado.

Ventajas:

Da excelentes resultados en rocas homogéneas y mejores resultados que en otros métodos en rocas incompetentes, especialmente si los pozos guías son perforados.

Desventajas:

Mayor perforación que en la tronadura nivelada. Problemas de ruido y vibración del terreno.

8.4 Métodos combinados.

Como se mencionó anteriormente, puede ser necesario combinar diferentes métodos para la tronadura de contorno. En rocas no consolidadas, una combinación de perforación en línea y tronadura de contorno o precorte da un mejor resultado que si sólo se usan los últimos métodos. La perforación en línea entre la tronadura controladao pozos de precorte actúa como una guía para la rainura entre los pozos.

En tronaduras niveladas o precorte en líneas de curvas o esquinas, el uso de pozos guías da un mejor resultado. También se debe considerar que se requiere un espaciamiento más cercano que en la tronadura de línea recta. Las esquinas de 90º pueden ser pre-cortadas o perforadas en línea. Se prefiere el precorte si las tronaduras no están restringidas por la vibración del terreno, ruido, etc.

Fig. 8.16 Combinaciones de métodos de tronadura de contorno de esquinas de 90ª.

Aspectos económicos de la tronadura de contorno.

La ventaja económica de la tronadura de contorno aparece principalmente en la tronadura de túneles. En rocas sólidas el sobrequiebre tiene que ser transportado fuera del túnel y un sobrequiebre fuera de la línea de pago teórica de 1 m3 por metro del túnel da un manejo extra de 1.000 m 3 por kilómetro.

La situación es más seria en rocas incompetentes donde se necesita la alineación de concreto.

Pozos de perforación en línea

Pozos de pre-rainuraPozos de pre-

rainura

Pozos guía

Fig. 8.17 Túnel de agua.

Ejemplo:

Un túnel de agua de 5,000 m de longitud será tronado. Su perfil vertical es de 55 m2 y la circunferencia del techo y de las paredes es de 20 m.

El costo extra para la tronadura de contorno es de 19 dólares americanos/m2 y el costo del concreto es de 130 dólares americanos/m3. (Precios de 1984.)

Si se aplica tronadura convencional, sin ninguna duda se debe esperar un sobrequiebre de 30 cm más que si se usan las técnicas de tronadura nivelada. (Ver Fig. 8.5, 8.6, 8.7 y 8.8.)

El sobrequiebre requerirá relleno con concreto, en este caso 6 m3 extra por metro del túnel. 5,000 m entonces requerirá 30,000 m3 extra de concreto a un costo de 130 dólares americanos/m3. Un total de 3,900,000 dólares americanos.

Si se aplicaron las técnicas de tronadura nivelada, el costo hubiese sido de 20 x 5,000 x 19 dólares americanos = 1,9000,000 dólares americanos.

En este ejemplo no se han tomado en cuenta los costos extra para acuñamiento, apernado y torcretado durante la operación, pero pueden alcanzar sumas substanciales.

NO HAY ROCA DENTRO DE ESTA LÍNEA

LINEA DE PAGO