GEOLOGA Y SUS EFECTOS EN VOLADURA

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    08-Aug-2015

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UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA Facultad de Ingeniera Escuela Acadmico Profesional de Ingeniera GeolgicaGEOLOGA Y SUS EFECTOS EN VOLADURAI. ESTRUCTURA DE LAS ROCASDebido a su formacin, edad y a los diversos eventos geolgicos que han sufrido, las rocas presentan diversas estructuras secundarias que influyen en su fracturamiento con explosivos. Entre ellas tenemos: A. ESTRATIFICACIN O BANDEMIENTO (BENDING, LAYERING) Planos que dividen a las capas o estratos de las rocas sedimentarias de iguales o diferentes caractersticas fsicas (litolgicas); tambin ocurren en ciertos casos de disyuncin en rocas granitoides. Generalmente ayudan a la fragmentacin.Metapelita con bandeamiento ritmicoB. ESQUISTOSIDAD Bandeamiento laminar que presentan ciertas rocas metamrficas de grano fino a medio con tendencia a desprender lminas. Se rompen fcilmente.Esquistosidad en la rocaesquistosidad plegadaUNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA Facultad de Ingeniera Escuela Acadmico Profesional de Ingeniera GeolgicaC. FRACTURA (JOINTS, FISURAS O JUNTAS) En las rocas, en las que no hay desplazamiento, se presentan en forma perpendicular o paralela a los planos de estratificacin o mantos en derrames gneos, con grietas de tensin (diaclasas), grietas de enfriamiento (disyuncin) y otras. El espaciamiento entre ellas es variable y en algunos casos presentan sistemas complejos entrecruzados. La abertura, tambin variable, puede o no contener material de relleno.D. FALLAS (FAULTS) Fracturas en las que se presenta desplazamiento entre dos bloques. Usualmente contienen material de relleno de grano fino (arcilla, panizo, milonita) o mineralizacin importante para la minera. En perforacin reducen los rangos de penetracin, y pueden apretar o trabar a los barrenos. Las rocas son propicias a sobre rotura (over break, back break) junto a los planos de falla.Falla normalUNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA Facultad de Ingeniera Escuela Acadmico Profesional de Ingeniera GeolgicaE. CONTACTOS Planos de contacto o discontinuidades entre estratos o capas del mismo material o de diferente tipo de roca.II.INFLUENCIA DE ESTAS ESTRUCTURASLas principales desventajas que presentan son la prdida de energa por fuga de gases y la preformacin de pedrones sobredimensionados. CASOS: A. POCAS ESTRUCTURAS O ESTRUCTURAS AMPLIAMENTE SEPARADAS Pueden ser una desventaja para la fragmentacin por los siguientes motivos: Interrupcin de las ondas ssmicas o de tensin. Fallas de confinamiento. A menudo enormes variaciones en dureza y densidad entre los estratos (incompetencia). Preformacin de pedrones sobredimensionados. Sopladura de taladros por escape de gases. En perforacin, menor rango de perforacin y desviacin cuando no se perfora perpendicularmente al bandeamiento.Soluciones factibles: Empleo de explosivos densos y de alta velocidad. Empleo de cargas espaciadas (decks). Intervalos de iniciacin ms cortos entre taladros (favorable para la fragmentacin y para reducir vibraciones). Ajuste de mallas de perforacin, ms apretadas.B. ESTRUCTURAS APRETADASUNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA Facultad de Ingeniera Escuela Acadmico Profesional de Ingeniera Geolgica Normalmente son una ventaja, mejor transmisin de las ondas de tensin con mejor fragmentacin y control del disparo. Las rocas con baja resistencia junto con bandeamiento apretado, con las lutitas y esquistos presentan buena fragmentacin. Algunos aspectos tcnicos pueden bajar costos en estas condiciones: Explosivos y cebos de menor velocidad y densidad son efectivos en estas rocas (areniscas, lutitas, esquistos, etc.). Tiempos de intervalo ms largos resultan ms efectivos para el desplazamiento y son favorables para reducir las vibraciones. Se consiguen mayores rangos de velocidad de perforacin. Se puede incrementar la produccin ampliando el burden y el espaciamiento e incrementando el dimetro de taladro pero debe controlarse la vibracin.C. Estratificacin Plana u Horizontal Estructuras predecibles. La perforacin perpendicular a estratos horizontales reduce la probabilidad de que se traben o agarren los barrenos. Los taladros son verticales y rectos ya que estos planos no afectan por desviacin. En estas condiciones son factibles de aplicar opciones tcnicas en mallas, inclinacin de taladros y sistemas de inclinacin para mejorar la voladura. Por otro lado estratos o discontinuidades en ngulo pueden desviar los taladros.D. Rumbo Y Buzamiento (Strike And Dip) De Estratos Y Fallas El rumbo indica la direccin de la estructura (con relacin a los puntos cardinales o norte geogrfico) y el buzamiento el ngulo de inclinacin con respecto a la horizontal. Ambos indican cuando o no los taladros atravesarn perpendicular o transversalmente a las estructuras.RumboCasos: 1. Rumbo en ngulo con la cara libre Fracturas o fallas en ngulo con la cara libre contribuyen a mejor fragmentacin con aceptable rotura final y rotura hacia atrs (back break), buena condicin para voladura.UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA Facultad de Ingeniera Escuela Acadmico Profesional de Ingeniera Geolgica 2. Rumbo perpendicular a la cara libre Fractura o fallas perpendiculares a la cara libre (entre los espaciamientos de taladros) tienden a contribuir con rotura de bloques, poca rotura final y considerable rotura hacia atrs; mala condicin para voladura. 3. Rumbo paralelo a la cara libre Fallas y fracturas provocan fracturamiento sobredimensionada, mala rotura final pero generalmente una pared posterior estable; mala condicin para fragmentacin por voladura.Efectos negativos en la performance de la voladura: Roca con estructuras complicadas. Zonas de incompetencia. Rocas con zonas competentes intercaladas con zonas incompetentes.Soluciones factibles a) Efectuar voladuras de prueba, si esto es posible. b) Disear la voladura para que la cara libre se desplace en un ngulo con las estructuras geolgicas. Esto puede o no ser posible y puede involucrar alteraciones en los intervalos de retardo. c) Procurar la mejor distribucin de la carga explosiva para sobreponerla a las estructuras, aplicando algunas de las siguientes opciones: Ampliar los espaciamientos paralelos a las fisuras y reducir los burdenes perpendiculares a las fisuras. Aplicar la malla en echeln si fuera conveniente. Enfocar la direccin del ngulo de movimiento de las salidas.d) Reducir la malla. e) Emplear menor dimetro de taladros, lo que proporciona mejor distribucin del explosivo y notoriamente mayor control de la voladura. f) Perforar taladros satlites entre los taladros de produccin.g) Experimentar con diferentes intervalos de retardo. Intervalos cortos son a menudo efectivos en estructuras sobresalientes. BuzamientoUNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA Facultad de Ingeniera Escuela Acadmico Profesional de Ingeniera Geolgica Casos: 1. Perforacin y voladura con el buzamiento a favor En este caso se puede esperar lo siguiente: mayor rotura hacia atrs, ya que la gravedad trabaja contra la operacin de voladura. Mejor utilizacin de la energa del explosivo porque los estratos yacen hacia los taladros presentando menor resistencia al empuje. Piso del banco ms plano o regular con menos problemas de bancos, mayor desplazamiento desde la cara libre lo que resulta en una mejor formacin de la pila de escombros. Por otro lado hay la posibilidad de piedras volantes de la cresta del banco. Soluciones factibles: El empleo de taladros inclinados reduce la rotura hacia atrs. Ampliando el tiempo de retardo de la inclinacin de la ltima fila de taladros se puede lograr un buen perfil de la cara final del banco.2. Perforacin y voladura con el buzamiento en contra Menor rotura hacia atrs debido a que los estratos buzan dentro del banco. La resistencia al pie del banco se incrementa dificultando su salida, por lo que se requiere mayor carga explosiva de fondo, piso del banco irregular, menor desplazamiento desde la cara libre, que resulta en una pila de escombros ms elevada. Soluciones factibles Si se presentan lomos o toes: Perforar taladros inclinados para eliminar la posibilidad de lomos. Perforar taladros satlites para eliminar los lomos. Explosivos de alta energa en las reas de formacin de lomos pueden ayudar a mejorar el nivel del piso, la sobre perforacin adicional tambin puede ayudar a mejorar el nivel del piso.3. Perforacin y voladura con el rumbo en contra En esta situacin se espera encontrar las condiciones ms desfavorables para la perforacin y voladura Piso del banco irregular, frecuentemente con forma dentada cuando se intercalan estratos de rocas de diferentes caractersticas. Rotura hacia atrs irregular, con entrantes y salientes. Desfavorable orientacin de la cara libre, que requiere de trazos de voladura adecuados.UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA Facultad de Ingeniera Escuela Acadmico Profesional de Ingeniera GeolgicaE. ESTRUCTURAS INESTABLES En muchas canteras y tajos abiertos, por razones geolgicas y de estabilidad de taludes se presentan problemas de deslizamientos de diferentes tipos y proporciones, que comprometen la seguridad de las operaciones. Estos deslizamientos estn vinculados a fallamiento, presencia de agua, roca alterada o descompuesta, presencia de material arcilloso, taludes de banqueo muy empinados que crean zonas crticas, etc. (ejemplos en los grficos siguientes). En estas zonas crticas es necesario controlar las vibraciones generadas por voladura, empleando detonadores de retardo con perodos de 8 a 10 ms entre taladros, limitar la carga explosiva total (factor de carga) y disparar tantas de pocos taladros, para evitar incrementar su desplazamiento. Generalmente las voladuras son monitoreadas con sismgrafos para controlar el nivel de vibraciones y efectuar los ajustes de tiempo y carga necesarios.UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA Facultad de Ingeniera Escuela Acadmico Profesional de Ingeniera Geolgica F. ESTRUCTURAS EN TRABAJOS SUBTERRNEOS Las mismas consideraciones sobre estructuras geolgicas se aplican en trabajos de subsuelo. Caso especial son los tneles, galeras, rampas y piques donde los sistemas de fracturas dominantes afectan a la perforacin y voladura. Los sistemas dominantes clasificados con relacin al eje del tnel son tres: a) Sistema de fracturas y juntas perpendiculares al eje del tnel. Por lo general se esperan los mejores resultados de voladura en estas condiciones. b) Sistema de fracturas o juntas paralelas al eje del tnel (planos axiales) En estas condiciones a menudo resultan taladros quedados (tacos o bootlegs) de distintas longitudes y excesivamente irregulares condiciones en la nueva cara libre. c. Sistema de fracturas o juntas en ngulos variables con relacin al eje del tnel (echeln) En estos casos usualmente los taladros de un flanco trabajan mejor que los del otro. Puede decirse que los del lado favorable trabajan a favor del buzamiento. La situacin real a veces se complica cuando estos sistemas (y sus subsistemas) se intercalan, dificultando la perforacin y facilitando la fuga de gases, aunque la fragmentacin puede ser menuda.Usualmente las fracturas espaciadas generan bolones mientras que las apretadas producen fragmentacin menuda. En el primer caso los taladros requieren cargas concentradas de alto impacto y velocidad, mientras que en el segundo se prefiere explosivos lentos, menos trituradores pero ms impulsores.UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA Facultad de Ingeniera Escuela Acadmico Profesional de Ingeniera GeolgicaEn resumen, la disyuncin o fisuramiento por contraccin en las rocas gneas, las grietas de tensin o diaclasamiento y los planos de estratificacin en las sedimentarias, as como los planos de contacto o discontinuadas entre formaciones geolgicas distintas y especialmente las fallas, tienen definitiva influencia en la fragmentacin y desplazamiento del material a volar, por lo que deben ser evaluadas en el mayor detalle posible en el planeamiento del disparo. Otras condiciones geolgicas importantes son la excesiva porosidad, presencia de oquedades, geodas, venillas de yeso y sal que amortiguan la onda ssmica. La presencia de agua tiene el mismo efecto adems de obligar al empleo de explosivos resistentes al agua y en muchos casos efectuar un bombeo previo para drenar los taladros. Tambin en ocasiones el terreno presenta altas temperaturas que pueden causar detonaciones prematuras, as como algunos sulfuros (pirita, marcasita) que en estas condiciones pueden reaccionar con explosivos en base a nitratos, generando SO2 y calor que descomponen al explosivo