Voladuras controladasAISPURO SANDOVAL JESÚS GONZALO

Voladuras Controladas

La voladura convencional en túneles y trabajos de mina, dejan perfiles irregulares según el sistema de diaclasamiento de la roca, normalmente afecta a la estructura remanente llegando a profundidades de 2m aproximadamente, la roca maltratada y debilitada según su tipo y condición, puede tener consecuencias de inestabilidad o desprendimiento con e tiempo.

Problemas en la voladura

Las operaciones poseen problemas de sobre rotura

No se tiene un buen auto sostenimiento

Existe alta dilución del material

Las labores en general poseen agrietamientos excesivos

Los costos de sostenimiento artificial resultan demasiado altos para la operacion

Objetivos de una voladura controlada

Evitar la sobre rotura

Obtener superficies de cortes lisas

Lograr una mejor estabilidad

Disminuir la disolución del mineral

Evitar agrietamientos

Voladura controlada

Consiste en el empleo de cargas explosivas lineales de baja energía colocadas en barrenos muy cercano entre si, que se disparan en forma simultanea.

Busca crear y controlar la formación de una grieta o plano de rotura continuo, que limite la superficie final de un corte o excavación.

Con las voladuras controladas se aprecia una reducción de hasta el 90% del área de daño a comparación de la voladura convencional.

Tipos de voladura controladas

Voladura de Pre-Corte

El disparo del corte de contorno es anterior a la voladura principal

Voladura de Recorte

El disparo del corte de contorno es posterior a la voladura principal.

Voladuras de Hundimiento (a profundidad total)

Son llevadas a cabo, cuando se requiere realizar una excavación a un banco inferior partiendo de un piso plano. Esta voladura es elaborada mediante un patrón especial denominado corte en hundimiento o apertura de banco, la cual es distinta a las voladuras de producción por que esta solo cuenta con una cara libre.

Corredor amortiguado

Es una técnica de voladura de contorno utilizada para cortar limpiamente la pared final, consiste de una franja o corredor paralelo al limite de la excavación.

Usos de la voladura controlada

Acabado superficial de túneles en obras hidráulicas o viales.

Cámaras subterráneas para mejorar el auto-sostenimiento de techos y paredes.

Piques y chimeneas

Limite final de bancos en minería a tajo abierto

Limite final de extracción de bloques de piedra ornamental en canteras de mármol, caliza, etc.

Teoría del método

Una carga explosiva crea, al detonar, grietas adyacentes en una zona adyacente en la que la roca se tritura y se pulverizara.

A esto se le denomina: fisuramiento Radial

Cuando son dos las cargas que se disparan simultáneamente, se producen esfuerzos de tracción complementarios perpendiculares al plano axial.

Las tracciones generadas en ese plano superan la resistencia dinámica a tracción de la roca, creando un nuevo agrietado y favoreciendo la propagación de las grietas radiales en la dirección de corte proyectado.

Estas grietas se amplían y extienden bajo la acción de cuña de los gases de explosión que se infiltran en ellas.

La propagación preferencial en el plano axial junto con el efecto de apertura por la presión de los gases permiten obtener un plano de fractura definido.

Diferencias

Voladura convencional Relación de espaciamiento a bordo E=

1.3 - 1.5 B.

Relación de acoplamiento máxima de 1.2 a 1.

La carga de explosivo ocupa los 2/3 de la longitud del barreno.

Uso de taco inerte.

Empleo de explosivo con mayor energía y empuje dentro de la relación energía/costo.

Disparo de todos los barrenos de la voladura siguiendo un orden de salida, espaciados en tiempo de acuerdo a un esquema de secuencias.

Voladura Controlada

Menor espaciamiento de bordo E= 0.5 – 0.8 B.

Explosivo de mucho menor diámetro que el del barreno.

Carga explosiva lineal distribuida a todo lo largo del barreno.

Taco inerte para mantener al explosivo dentro del barreno, no para confinarlo.

Empleo de explosivo de baja energía y velocidad.

Disparo simultaneo de todos los taladros de la línea de corte, sin retardos entre si

Ventajas de Voladura controlada

Busca producir superficies de roca lisas y estables.

Contribuye a reducir la vibración de la voladura principal y la sobreexcavación.

Produce menor agrietamiento en la roca remanente.

Es una alternativa para la explotación de estructuras débiles e inestables.

Desventajas de voladura controlada

Costo relativamente mayor que la voladura convencional

Mayor tiempo de reparación en la obra.

N material detrítico incompetente o deleznable puede no llegar a dar resultado óptimos.

Voladura ControladaTIPOS DE CONTROL

Pre-Corte

Consiste en crear en el cuerpo de la roca una discontinuidad o plano de fractura (grieta continua) antes de disparar la voladura principal o de producción, mediante una fila de barrenos generalmente de diámetro pequeño, muy cercanos entre si, con cargas explosivas desacopladas y disparos instantáneos.

Pre-Corte

Este puede realizarse también simultáneamente con los de producción pero adelantándolos una fracción de tiempo de 90 – 120 ms, siendo el disparo de dos etapas.

Debemos tener información del comportamiento y del tipo de roca en la que vamos a utilizar este método, podemos considerar como guía algunas ecuaciones, como las de C. Konya:

Pre-Corte

El factor de carga por pie perforado no debe causar daño a la roca, pero la presión de detonación debe ser suficiente como para crear la acción de corte, se puede estimar con la formula siguiente:

Q= D2/28

Donde Q: carga de explosivo por pie de barreno (lb/pie)

D: diámetro del barreno vacío (plgs)

El calculo del espaciamiento entre los barrenos de Pre-Corte será determinado por la ecuación:

E=10*D

Donde E: espaciamiento (plgs) D: diámetro de barrenos vacíos (plgs)

Voladura de Recorte

Consiste en la voladura de una fila de barrenos cercanos, con cargas desacopladas, pero detonadas después de la voladura principal o de producción.

Debido a que esta técnica implica el arranque de roca hacia un frente libre, el espaciamiento normalmente es mayor que en el pre-corte, pudiendo ser determinado por la ecuación:

E=16xD

Donde E: espaciamiento y D diámetro del barreno vacío

El disparo en este tipo de voladura controlada es también en dos etapas, primero los barrenos de producción y después, con una diferencia de unos 100 ms, los de recorte (corona).

El bordo, así mismo, tiene una distancia razonable y calculable, después de haber salido la voladura principal.

Cuando los barrenos de recorte tienen el mismo diámetro que los de producción la técnica se conoce como Trim Blasting.

El bordo debe ser mayor que el espaciado para asegurar que las fracturas se encadenen apropiadamente entre los barrenos antes que el bloque de bordo se desplace, se estima con la ecuación siguiente:

B = 1.3 E

Donde B: bordo o línea de menor resistencia

E: espaciamiento entre barrenos.

Voladura amortiguada

Es prácticamente una voladura convencional pero en la que se ha modificado el diseño de la ultima fila, tanto en su esquema geométrico que es mas reducido, como en las cargas de explosivo que deben ser menores y desacopladas. El disparo es normalmente en una sola etapa.

Voladuras de Hundimiento Las voladuras de hundimiento a profundidad total son llevadas a

cabo, cuando se requiere realizar una excavación a un banco inferior partiendo de un piso plano.

Se elabora mediante un patrón especial denominado corte en hundimiento o apertura de banco y es distinto a las voladuras de producción debido a que en el momento en que el disparo es iniciado, solo existe una cara libre; esta cara es la parte superior de la voladura, es decir, la superficie de la roca.

Los primeros barrenos que salen del cuadro llevan el doble de la carga de explosiva de los barrenos con retardos, ya que los primeros deben desplazar la roca hacia arriba y los que continúan solo la desplazan hacia las caras libres que creo los primeros barrenos. Y la subbarrenacion debe ser 0.5*B para que los demás barrenos puedan romper hasta el nivel deseado y la de los demás barrenos debe ser 0.3*B.

Los primeros barrenos disparados de este patrón funcionan de manera distinta, deberán abrir o crear una segunda cara libre a donde los barrenos subsecuentes deben empujar o moverse; por lo que el tiempo de acción de estos barrenos y los siguientes en detonar causarían poco rompimiento y extrema violencia.

El patrón mas indicado para esta voladura es una plantilla cuadrada, donde la salida se encuentra en el centro del cuadro; es decir, los cuatro barrenos que forman el centro deberán ser iniciados primero y posteriormente con un largo retardo, detonar de cuatro en cuatro barrenos de tal forma que se asegure el área de trabajo deseada para cada barreno, como lo demuestra la siguiente figura, en esta plantilla el bordo debe ser igual al espaciamiento.

La profundidad del corte HB, no deberá ser mayor que la mitad de la dimensión lateral del cuadro, en otras palabras, la altura del banco a cortar, deberá ser menor que la mitad de la distancia obtenida de la suma de los espaciamientos entre los barrenos laterales en el patrón cuadrado.

La relación de rigidez HB/B requerida, no deberá ser mayor o igual a cuatro (bancos rígidos).

Si mucha roca tiende a desplazarse hacia el centro del corte en un mismo tiempo, se hará montón y no se desplazara verticalmente, si esto ocurre, os barrenos restantes en el patrón se soplaran por que no podrán moverse lateralmente hacia el centro del disparo.

Ejemplos de Calculo de Voladuras Pre-Corte