perforacion y voladura resumen

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    14-Dec-2015

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perforacion y voladura resumen

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PROPIEDADES DE LAS ROCAS QUE AFECTAN LA PERFORACIN.PROPIEDADES DE LAS ROCASDensidad - Resistencias dinmicas de las rocas Porosidad - Friccin interna Conductividad - La composicin de la roca y las explosiones secundarias de polvoPROPIEDADES DE LOS MACIZOS ROCOSOSLitologa - Fracturas preexistentes - Tensiones de campo - Presencia de agua - Temperatura del macizo rocosoGENERALIDADES Y CLASIFICACION DE ROCASCLASIFICACIN DE LAS ROCAS1. Rocas gneasa) Rocas gneas intrusivasb) Rocas gneas extrusivasc) Rocas gneas filonianas2. Rocas sedimentariasA.- Las detrticas o clsticas se clasifican por el tamao de sus granos en:- Gruesas (sefitas). Ejemplo: brechas, conglomerados, gravas.- Medias (psamitas). Ejemplo: arenisca grauwaca, arcosas.- Finas (pelitas). Ejemplo: pizarras, lutitas, arcillas, filitas.B.- Las orgnicas y qumicas se clasifican por su composicin en: - Calcreas. Ejemplo: calizas, travertinos, canchales. - Silceas. Ejemplo: cuarcitas, silex, diatomita. - Alumnicas. Ejemplo: laterita, bauxita. - Ferruginosas. Ejemplo: limonita, taconita.- Salinas. Ejemplo: yeso, anhidrita, gema.- Carbonceas. Ejemplo: lignito, antracita. - Fosfticas. 3. Rocas metamrficasSELECCIN DE ROCAS PARA VOLADURA1. Rocas gneas y metamrficasa) La primera subdivisin cubre a las de granulometra fina y aquellas cuyas propiedades elsticas tienden a absorber la onda de shock generada por la voladura antes que a quebrarse. Ejemplos: filitas, gneiss, micasquisos, hornfels.b) La segunda subdivisin cubre a las rocas de granulometra gruesa como el granito, diorita y algunas cuarcitas silisificadas, algunas veces difciles de perforar y muy abrasivas por su contenido de slice, pero que usualmente se fragmentan con facilidad en la voladura. 2. Rocas sedimentariasCARACTERSTICAS DE LA ROCAa. Densidad o peso especfico.b. Compacidad y porosidad. c. Humedad e inhibicin. d. Dureza y tenacidad. e. Frecuencia ssmica.f. Resistencia mecnica a la compresin y tensin. g. Grado de fisuramiento. h. Textura y estructura geolgica. Variabilidad. i. Coeficiente de expansin o esponjamiento.Comportamiento mecnico de las rocasResistencia de las rocas a esfuerzos de compresin y tensinPROPIEDADES MECNICAS DE LAS ROCASa) Resistencia a la compresin (o carga por unidad de rea) Define la fuerza o carga por unidad de superficie bajo la cual una roca fallar por corte o cizalla. En otros trminos, es la resistencia a ser sobrepasada para llegar a la rotura por presin, dada en psi. b) Resistencia a la tensin Es la facultad de resistir a ser torsionada o tensada hasta llegar al punto de rotura. Tambin se define como resistencia al arranque. c) Radio de Poisson o radio de precorte Es el radio de contraccin transversal a expansin longitudinal de un material sometido a esfuerzos de tensin, o sea, es una medida de su fragilidad. Cuanto menor el radio de Poisson, mayor la propensin a rotura. d) Mdulo de Young o de elasticidad (E) Es una medida de la resistencia elstica o de la habilidad de una roca para resistir la deformacin. Cuanto mayor el mdulo de Young mayor dificultad para romperse. Tambin se expresa en psi. e) Gravedad especfica Es el radio de la masa de la roca a la masa de un volumen igual de agua, en g/cm3 . CAPITULO 4 61 f) Friccin interna Es la resistencia interior para cambiar inmediatamente de forma cuando se somete a la roca a deformacin por presin. Tambin se define como conductividad o pase de las ondas (de compresin o ssmicas) fenmeno que genera calor interno. g) Velocidad de onda longitudinal (P, en m/s) Es la velocidad a la cual una roca transmitir las ondas de compresin. Como a este tipo corresponden las ondas sonoras, tambin se le refiere como velocidad snica de la roca. Es una funcin del mdulo de Young, radio de Poisson y la densidad. Usualmente cuanto mayor sea la velocidad de la roca, se requerir explosivo de mayor velocidad de detonacin para romperla. Como ejemplo referencial mostramos los siguientes cuadros, pero teniendo en cuenta que lo usual es determinarlas para cada caso en particular.GEOLOGIA Y SUS EFECTOS EN VOLADURAESTRUCTURA DE LAS ROCAS Debido 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 bandeamiento (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.B. Esquistocidad.- Bandeamiento laminar que presentan ciertas rocas metamrficas de grano fino a medio con tendencia a desprender lminas. Se rompen fcilmente. C. 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 sobrerotura (over break, back break) junto a los planos de falla. E. Contactos.- Planos de contacto o discontinuidades entre estratos o capas del mismo material o de diferentes tipos de roca.INFLUENCIA DE ESTAS ESTRUCTURASA. Pocas estructuras o estructuras ampliamente separadasB. Estructuras apretadasC. Estratificacin plana u horizontalD. Rumbo y buzamiento (strike and dip) de estratos y fallas1. RumboA. Rumbo en ngulo con la cara libreFracturas 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. B. 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.C. Rumbo paralelo a la cara libreFallas 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: 1. Efectuar voladuras de prueba, si esto es posible. 2. 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. 3. Procurar la mejor distribucin de la carga explosiva para sobreponerla a las estructuras, aplicando algunas de las siguientes opciones: a. Ampliar los espaciamientos paralelos a las fisuras y reducir los burdenes perpendiculares a las fisuras. b. Aplicar la malla en echeln si fuera conveniente. c. Enfocar la direccin del ngulo de movimiento de las salidas. 4. Reducir la malla. 5. Emplear menor dimetro de taladros, lo que proporciona mejor distribucin del explosivo y notoriamente mayor control de la voladura. 6. Perforar taladros satlites entre los taladros de produccin. 7. Experimentar con diferentes intervalos de retardo. Intervalos cortos son a menudo efectivos en estructuras sobresalientes.2. Buzamientoa. 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: 1. El empleo de taladros inclinados reduce la rotura hacia atrs. 2. 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. b. 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: 1. Perforar taladros inclinados para eliminar la posibilidad de lomos. 2. Perforar taladros satlites para eliminar los lomos. 3. Explosivos de alta energa en las reas de formacin de lomos pueden ayudar a mejorar el nivel del piso, la sobreperforacin adicional tambin puede ayudar a mejorar el nivel del piso. c. Perforacin y voladura con el rumbo en contra En esta situacin se espera encontrar las condiciones ms desfavorables para la perforacin y voladura. 1. Piso del banco irregular, frecuentemente con forma dentada cuando se intercalan estratos de rocas de diferentes caractersticas. 2. Rotura hacia atrs irregular, con entrantes y salientes. 3. Desfavorable orientacin de la cara libre, que requiere de trazos de voladura adecuados.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. En los grficos siguientes se muestran algunos ejemplos grficos6. Estructuras en trabajos subterrneosLas 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.