Voladura Controlada y Amortiguada2

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VOLADURA CONTROLADA Y AMORTIGUADAEl objetivo de la voladura controlada es evitar el rompimiento de la roca fuera de lmites previamente establecidos, es decir evitar la sobre rotura (overbreak). Es un mtodo especial que permite obtener superficies de corte lisas y bien definidas, al mismo tiempo que evita el agrietamiento excesivo de la roca remanente, con lo que contribuye a mejorar su estabilidad, aspecto muy importante en trabajos subterrneos de orden permanente, para prevencin de desplome de techos y otros riesgos, y en superficie para la estabilidad de taludes en cortes de laderas.

Consiste en el empleo de cargas explosivas lineares de baja energa colocadas en taladros muy cercanos entre s, que se disparan en forma simultnea para crear y controlar la formacin de una grieta o plano de rotura continuo, que lmite la superficie final de un corte o excavacin.

En trminos generales, si el disparo para este corte es anterior a la voladura principal, se le denomina precorte o presplitting, y si es posterior se le conoce como Recorte, voladura de contorno o voladura suave (Smooth blasting); en el caso de tneles tambin suele denominarse voladura perifrica.

Se emplea a menudo para el acabado superficial de tneles de obras hidrulicas o viales, para reducir el consumo de concreto cuando stos tienen que ser cementados, y en cmaras subterrneas para mejorar el autosostenimiento de techos y paredes.Tambin se aplica para excavaciones precisas para cimentacin de maquinaria, para piques y chimeneas, para lmite final de bancos en minera a tajo abierto y para extraer grandes y bien formados bloques de piedra ornamental en canteras de mrmol, caliza marmrea y granito, entre otros.

TEORA DEL MTODO

Una carga explosiva convencional acoplada, que llena completamente un taladro, al detonar crea una zona adyacente en la que la resistencia dinmica a compresin de la roca es ampliamente superada, triturndola y pulverizndola. Fuera de esa zona de transicin, los esfuerzos de traccin asociados a la onda de compresin generan grietas radiales alrededor de todo el taladro, lo que se denomina fisuramiento radial.

Cuando son dos las cargas que se disparan simultneamente, esas grietas radiales tienden a propagarse por igual en todas direcciones, hasta que por colisin de las dos ondas de choque en el punto medio entre taladros, se producen esfuerzos de traccin complementarios perpendiculares al plano axial.

Las tracciones generadas en ese plano superan la resistencia dinmica a traccin de la roca, creando un nuevo agrietamiento y favoreciendo la propagacin de las grietas radiales en la direccin de corte proyectado, logrndose esto en especial cuando dos taladros son cercanos. Posteriormente estas grietas se amplan y extienden bajo la accin de cua de los gases de explosin que se infiltran en ellas. La propagacin preferencial en el plano axial junto con el efecto de apertura por la presin de gases permite obtener un plano de fractura definido. Segn esto, el mecanismo de trabajo de una voladura de contorno comprende a dos efectos diferentes: uno derivado de la accin de la onda de choque y otro derivado de la accin de los gases en expansin.La presin de gases es clave en la voladura controlada, por lo que se debe tratar de mantenerla hasta que complete la unin de las grietas que parten de los taladros adyacentes. Esto se conseguir adecuando la longitud de retacado para evitar el escape prematuro de los gases a la atmsfera.

MECANICA DE CORTE LINEAR

Distancia E = B/2

MECANICA DE CORTE LINEAR

Efecto Zonas Trituradas

Taladros

PRINCIPIO DEL FISURAMIENTO LINEAR EN LA ROCA

Efecto de la corta distancia entre los taladros de recorte

DIFERENCIAS ENTRE LA VOLADURA CONVENCIONAL Y LA VOLADURA CONTROLADA

En la prctica el mtodo de voladura controlada requiere de ciertas condiciones que la diferencian del mtodo convencional, como se muestra a continuacin:

Voladura convencional

Los taladros de voladura normal destrozan la roca por interaccin entre s, con predominio de fracturamiento radial; para lograr este efecto es necesario mantener ciertas condiciones, como:

1. Relacin de espaciamiento a burden:

E = (1,3 a 1,5) x B

2. Relacin de acoplamiento (dimetro de taladro a dimetro de cartucho): mxima de 1,2 a 1, buscando un adecuado confinamiento y atacado del explosivo.3. Distribucin de la carga explosiva, ocupando en promedio los 2/3 de la longitud del taladro (66%) procurando la mayor concentracin de carga al fondo del mismo.4. Uso de taco inerte para retener la explosin en el taladro el mayor tiempo posible, y para mejorar el grado de confinamiento.5. Empleo de explosivo con el mayor brisance y empuje dentro de la relacin energa/costo, para las caractersticas de la roca.6. Disparo de todos los taladros de la voladura siguiendo un orden de salida, espaciados en tiempo de acuerdo a un esquema de secuencias (arranques, ayudas, cuadra dores, alzas, etc.)Voladura controlada

A diferencia de los taladros de voladura normal, los de voladura controlada deben espaciarse de tal modo, que las fracturas creadas se dirijan a los puntos de menor resistencia, es decir de taladro a taladro, alinendose para formar un plano de corte, con lo que se disminuye o elimina la formacin de fracturas radiales.

Entre sus condiciones fundamentales tenemos:

1. Relacin de espaciamiento a burden inversa a la normal; es decir menor espaciamiento que burden, usualmente:

E = 0,5 a 0,8 B.

2. Explosivo de mucho menor dimetro que el del taladro para que la relacin de desacoplamiento sea mayor que la convencional de 2,1 a 1.3. Carga explosiva linear distribuida a todo lo largo del taladro preferentemente con cartuchos acoplables como los de Exsacorte, o en ciertos casos carga amortiguada con espaciadores.4. Taco inerte solamente para mantener el explosivo dentro del taladro, no para confinarlo.5. Empleo de explosivo de baja potencia y velocidad, brisance, como el Exacorte.6. Disparo simultneo de todos los taladros de la lnea de corte, sin retardos entre s, y slo despus de la voladura principal. (Es conveniente un intervalo mnimo de 60 a 100 ms entre el ltimo taladro de la voladura principal y los taladros de la lnea de corte perifrica).7. Mantener el alineamiento y paralelismo de los taladros, de acuerdo al diseo del corte a realizar, de lo contrario no hay buen resultado.

Ventajas de la voladura controlada

a. Produce superficies de rocas lisas y estables.b. Contribuye a reducir la vibracin de la voladura principal y la sobre excavacin, con lo que se reduce tambin la proyeccin de fragmentos y los efectos de agrietamiento en construcciones e instalaciones cercanas a la voladura.Tambin facilita el transporte de los detritos de voladura, por su menor tamao.c. Produce menor agrietamiento en la roca remanente. Es importante tener en cuenta que la voladura convencional, segn la carga y el tipo de roca puede afectar a las cajas techos a profundidades de hasta 1,50 y 2,00 m debilitando la estructura en general, mientras que la voladura controlada slo la afecta entre 0,20 y 0,50 m, contribuyendo a mejorar el auto sostenimiento de las excavaciones.d. En minera puede ser una alternativa para la explotacin de estructuras dbiles e inestables.

Desventajas de la voladura controlada

a. Mayor costo que la voladura convencional por requerir ms perforacin y empleo de explosivos especiales o acondicionados a propsito.b. Mayor demora en la obra, por el incremento del trabajo de perforacin.c. En algunos tipos de terreno no llega a dar los resultados esperados, como por ejemplo en material detrtico incompetente o deleznable. Mejores resultados por lo general se obtienen en rocas homogneas y competentes.

Son varias las tcnicas para voladura controlada desarrollada en los ltimos aos, muchas veces especficamente para un problema particular, pero las ms aplicadas son:

- Voladuras de precorte- Voladura de recorte- Voladuras amortiguadas

VOLADURA DE PRECORTE

Consiste en crear en el cuerpo de roca una discontinuidad o plano de fractura (grieta continua) antes de disparar la voladura principal o de produccin, mediante una fila de taladros generalmente de pequeo dimetro, muy cercanos, con cargas explosivas desacopladas y disparos instantnea.

El disparo de los taladros de precorte tambin puede hacerse simultneamente con los de produccin, pero adelantndonos una fraccin de tiempo de 90 a 120 ms, el disparo es pues en dos etapas.Normalmente es necesario efectuar algunos disparos de prueba para conocer el comportamiento de la roca y ajustar parmetros, pero como gua puede aplicarse algunas ecuaciones propuestas para el caso, como las de C. Konya, as:El factor de carga por pie de taladro que no cause dao a la roca, pero que produzca suficiente presin como para crear la accin de corte se puede estimar por:

q = [() 2 / 28]

Donde:q: carga de explosivo por pie de taladro (lb/pie).: dimetro de los taladros vacos, en pulgadas.

Si se aplica este factor de carga, el espaciamiento entre los taladros de precorte ser determinado por la ecuacin:

E = (10 x )

Donde:E: espaciamiento, en pulgadas.: dimetro de los taladros vacos, en pulgadas.

La constante 10 se aplica para asegurar que la distancia no sea excesiva y que el corte ocurra, pero segn experiencia puede llevarse a 12 14.

Estos valores por norma deben darse en el equivalente mtrico.En la mayora de aplicaciones de precorte no se estila sobreperforacin. En algunos casos se aplica una carga concentrada de 2 a 3 veces al fondo del taladro, en o