CENTRO TECNOLÓGICO DE VOLADURA EXSA

CTVE

LES DA LA LES DA LA BIENVENIDABIENVENIDA

Geología

INTRODUCCIÓN DE GEOLOGÍA EN VOLADURAS

CLASIFICACIÓN GENERAL DE LAS ROCAS:ROCAS IGNEAS: INTRUSIVAS, EXTRUSIVAS, FILONEANAS.

ROCAS SEDIMENTARIAS: DETRITICAS, ORGÁNICO-QUÍMICAS.

ROCAS METAMÓRFICAS: REGIONALES Y DE CONTACTO.

PARA VOLADURA SE CLASIFICAN EN:

COMPETENTES (DURAS Y MACIZAS).

IMCOMPETENTES (FRÁGILES, FISURADAS, ALTERADAS, INESTABLES).

CRITERIOS DE SELECCIÓN DE CORONAS

CARACTERÍSTICAS Y PROPIEDADES:

DENSIDAD O PESO ESPECÍFICO

COMPACIDAD Y POROSIDAD

HUMEDAD E INHIBICIÓN

DUREZA Y TENACIDAD – FRIABILIDAD

FRECUENCIA SÍSMICA

RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN Y TENSIÓN

GRADO DE FISURAMIENTO

TEXTURA Y ESTRUCTURA GEOLÓGICA

VARIABILIDAD – GRADO DE ALTERACIÓN – INOSOTROPÍA

COEFICIENTE DE EXPANSIÓN O ESPONJAMIENTO

GRANULOMETRÍA - CEMENTACIÓN

PROPIEDADES MECÁNICASRESISTENCIA A LA COMPRESIÓN: Carga por unidad de superficie

bajo la cual fallará por corte o cizalla (rotura por presión en psi).

RESISTENCIA A LA TENSIÓN: Resistencia hasta el punto de rotura por torsión o tensión (estiramiento).

RADIO DE POISSON O DE PRECORTE:

Radio de contracción transversal a expansión longitudinal bajo esfuerzos de tensión (cuanto menor, mayor propensión a la rotura).

MÓDULO DE YOUNG O DE ELASTICIDAD (E):

Medida de resistencia elástica o habilidad para resistir la deformación en psi. Cuanto mayor , más difícil de romperse.

PROPIEDADES MECÁNICAS

GRAVEDAD O PESO ESPECÍFICO: Densidad o radio de masa a la un volumen igual de agua, g/cm3.

FRICCIÓN INTERNA: Resistencia interior para cambio inmediato de forma al deformarla por presión (genera calor interno) – viscocidad.

VELOCIDAD DE ONDA LONGITUDINAL (m/s):

Frecuencia sísmica o velocidad sísmica de la roca; depende de la densidad, módulo de Young y radio de Poisson. Cuanto mas alta requerirá de explosivo de mayor velocidad de detonación para romperla.

ESTRUCTURAS SECUNDARIAS DE LAS ROCASESTRATIFICACIÓN O BANDEAMIENTO:

Discontinuidad por sedimentación o por derrame lávico (planos de contacto). Litología.

ESQUISTOSIDAD: Bandeamiento laminar (rotura fácil con desprendimiento de laminas).

FRACTURAS: Fisuras sin desplazamiento. Diaclasas de tensión, grietas de enfriamiento (disyunción), con o sin relleno.

FALLAS, FRACTURAS CON DESPLAZAMIENTO:

Con diferente amplitud, rumbo, inclinación, desplazamiento y relleno (directas, inversas, horizontales, torsionales).

CONTACTOS O DISCONTINUIDADES:Contactos entre capas del mismo material o de diferentes materiales.

INFLUENCIAS EN VOLADURA:

PÉRDIDA DE ENERGÍA POR FUGA DE GASES.

PREPARACIÓN DE PEDRONES SOBREDIMENSIONADOS.

SOBREEXCAVACIÓN DE LABORES.

DEBILITAMIENTO DE ESTRUCTURAS DE ROCA INESTABLES. (DESPRENDIMIENTOS, DESLIZAMIENTOS, ETC.)

TIPOS DE ESTRUCTURAS:

AMPLIAMENTE SEPARADAS:

Pueden ser desventaja para la voladura: por falla de confinamiento, incompetencia entre estratos, preformación de pedrones, soplo de gases. Requieren explosivos densos, rápidos, brisantes.

ESTRUCTURAS APRETADAS:

Normalmente ventajosas, mejor transmisión de ondas con mejor control y fragmentación; buena fragmentación con explosivos de menor velocidad y densidad, con efectos deflagrantes.

Según su rango de intensidad, amplitud, rumbo y otros parámetros, se logrará mejores resultados en fragmentación y avance controlando la malla de perforación, densidad de carga, tiempos de secuencia de salidas.

LAS FISURAS, FALLAS Y DISCONTINUIDADES PRE EXISTENTES EN LA ROCA AFECTAN A FAVOR O EN CONTRA A LA GENERACIÓN Y DESARROLLO DE LAS FISURAS PROVOCADAS POR LA DETONACIÓN DEL EXPLOSIVO (FRACTURAS POR TENSIÓN, RADIALES, FLEXULARES Y POR DESCOSTRE), POR TANTO, BIEN CONTROLADAS CONTRIBUYEN A MEJORAR LA FRAGMENTACIÓN Y EL COSTO DE VOLADURA.

LA MACIZES DE LA ROCA ESTÁ DADA POR SU TEXTURA PUDIENDO SER CRISTALINA EN LAS ÍGNEAS A GRANULAR EN LAS SEDIMENTARIAS, SIENDO UNA CARACTERÍSTICA INTERNA DE LA MISMA.

POR OTRO LADO SU EXTRUCTURA SE REFIERE AL ASPECTO EXTERIOR DE LOS GRANDES CUERPOS DE ROCA.

TEXTURAS MÁS COMUNES DE LAS ROCAS IGNEAS Y SEDIMENTARIAS

ROCAS INGNEAS (INTRUSIVAS) Y VOLCÁNICAS (EXTRUSIVAS)

CLASIFICACIÓN DE ROCAS INTRUSIVAS Y EXTRUSIVAS       

Términos descriptivos Felsica Intermedia Mafica Ultramafica

Intrusivas Granito Diorita Gabro Peridotita

Extrusivas Riolita Andesita Basalto  

Composición  

Minarales  mayores

Cuarzo Feldespato potasico

Feldespato Sodico

(plagioclasa)

Anfibola Plagioclasa y feldespato

(intermedios)

Feldespato calcico

Olivino Piroxeno

Minerales menores

Muscovita Biotita

AnfibolaPiroxenos Olivino

Anfibola

Feldespato calcico

(plagioclasa)

Colores comunes Claros Medio gris o 

medio verdeGris oscuro a

negro

Verde oscuro a

negro

ROCAS SEDIMENTARIAS

CONGLOMERADO FLUVIAL

CALIZA CON FÓSILES

CALIZA DE AGUA DULCE

ROCAS SEDIMENTARIAS

ROCAS METAMÓRFICAS

ESTRUCTURAS MÁS COMUNES DE LAS ROCASROCAS IGNEAS

ROCAS SEDIMENTARIAS

EFECTO DE LAS FUERZAS DE COMPRESIÓN Y DE TENSIÓN EN LAS ROCAS

PLEGAMIENTO Y DIACLASAMIENTO EN LAS CAPAS GRUESAS

MICROFRACTURACIÓN EN PLEGAMIENTOS Y EN FALLAS

EFECTO DE LAS FUERZAS DE COMPRESIÓN Y DE TENSIÓN EN LAS ROCAS

PLEGAMIENTOS TÍPICOS Y RELACIÓN ENTRE PLIEGUES Y FALLAMIENTOS

PLIEGUES

FALLAS O FRACTURAS CON DESPLAZAMIENTO - TIPOS

FALLA VERTICAL

FALLAS O FRACTURAS CON DESPLAZAMIENTO - TIPOS

FALLA NORMAL

FALLA INVERSA

FALLAS O FRACTURAS CON DESPLAZAMIENTO - TIPOS

FALLA TRANSCURRENTE

O LATERAL

FALLAS O FRACTURAS CON DESPLAZAMIENTO - TIPOS

FALLA HORIZONTAL

FALLAS O FRACTURAS CON DESPLAZAMIENTO - TIPOS

EJEMPLOS

FALLA VERTICAL

EJEMPLOS

CUARCITAS CON PLEGAMIENTO APRETADO

EJEMPLOS

DIACLASAMIENTO NOTORIO

DIACLASAMIENTO EN CAPAS DE ROCA DELGADAS

DIACLASAS DE TENSIÓN ENLA CRESTA DEL PLIEGUE

DIACLASAS OBLÍCUAS

DIACLASAS TRANSVERSALES

PLANO DE ESTRATIFICAIÓN

DIACLASAS LONGITUDINALESEN DIRECCIÓN AL RUMBO

INFLUENCIA DE LA GEOLOGÍA EN VOLADURA

En lo posible la voladura debe ser planificada para aprovechar las condiciones mas favorables del terreno, respecto al rumbo y buzamiento de las discontinuidades de las rocas.

RUMBO

x xxx xxxxx xxxxxxx xxxxxxxx xxxxxxx xxxxxxxxxxx xxxx xxx x

INFLUENCIA DE LAS ESTRUCTURAS DE LA ROCA

xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx xxxxxxxxxxxx xxxxxxxx xxx

PLANOHORIZONTAL

BUZAMIENTO

N

INFLUENCIA DE LA GEOLOGÍA EN VOLADURA

El rumbo de los estratos perpendiculares a la perforación (eje de túnel).

Resultado: Normalmente favorable al avance y fragmentación.

INFLUENCIA DE LA GEOLOGÍA EN VOLADURA

Rumbo de los estratos en ángulo con la dirección de la perforación.

Resultado: La roca se rompe más fácilmente hacia un lado (ejemplo hacia la izquierda).

INFLUENCIA DE LA GEOLOGÍA EN VOLADURA

Rumbo de los estratos paralelo a la perforación.

Resultado: Corto avance y nuevo frontón con cara irregular.

TALADRO CON EL BUZAMIENTO A FAVOR

SOLUCIÓN

CON TALADROSVERTICALES

CON TALADROSINCLINADOS

RUMBO Y BUZAMIENTO EN BANCOS DE SUPERFICIE

TALADRO CON EL BUZAMIENTO EN CONTRA SOLUCIÓN

CON TALADROSVERTICALES

CON TALADROSINCLINADOS

TALADRO CON EL RUMBO EN CONTRA

SISTEMAS DE FRACTURAS

DISPERSAS

APRETADAS

ESPACIADAS

TACO INTERMEDIO

VETA DE ARCILLA

CARGA DE UN TALADRO QUE

INTERCEPTA UNA VETA DE

DIFERENTE MATERIAL

ASPECTOS GENERALES DE CARGA DE TALADRO QUE INFLUYEN EN EL RENDIMIENTO

H

V

(1+α)V

G1

G2

r

ψ

B = Burden.

α = Porcentaje de incremento en volumen de roca desplazada debido a la fragmentación.

ψ = Ángulo de reposo del material disparado (muck pile).

G1 = Centro de gravedad de la fuga IN-SITU.

G2 = Centro de gravedad del material desplazado (muck pile o pila de escombros).

DESPLAZAMIENTO DE LA ROCA VOLADA POR UN DISPARO DEFINIDO POR EL MOVIMIENTO DE SU CENTRO DE GRAVEDAD

DISTRIBUCIÓN DEL MATERIAL DISPARADO Y ESPONJADO

(CONO DE ESCOMBROS)

CLASIFICACIÓN GEOMECÁNICA DE LA MASA ROCOSA

•CLASIFICACIÓN GEOMECÁNICA DE TERZAGHI

•STINI – LAUFFER

•RICHARD DEERE (RQD)

•CLASIFICACIÓN DE BIENAWSKY

•CLASIFICACIÓN DE BARTON (Q)

RQD ( ROCK QUALITY DESIGNATION)

INDICE DE CALIDAD DE ROCA DE DEERE; SE HA USADO EN TODAS PARTES

Y SE HA COMPROBADO QUE ES MUY ÚTIL EN LA CLASIFICACIÓN DEL MACI-

ZO ROCOSO PARA LA SELECCIÓN DEL REFUERZO EN LAS LABORES.

RQD(%) = 100 x Σ Longitud de los núcleos ≥ 10 cm. Log. del Barreno

15 cm. 12 cm. 8 cm. 7 cm.

50 cm.

Ejemplo:

RQD = 100x(15 + 12) / 50 = 54%

Calidad: Regular

RQD CALIDAD

< 25% MUY MALA

25-50% MALA

50-75% REGULAR

75-90% BUENA

90-100% MUY BUENA

ÍNDICE DE CALIDAD DE TÚNELES “Q” .- SIRVE PARA DETERMINAR LA

CALIDAD DEL MACIZO EN LABORES SUBTERRÁNEAS. EL VALOR NU-

MÉRICO DE ESTE ÍNDICE “Q” SE DEFINE POR:

Q= RQD/Jn x Jr/Ja x Jw/SRF

DONDE:

RQD = ÍNDICE DE CALIDAD DE LA ROCA DE DEERE

Jn = NÚMERO DE SISTEMAS DE FISURAS

Jr = NÚMERO DE LA ALTERACIÓN DE LAS FISURAS

Jw = FACTOR DE REDUCCIÓN POR AGUA EN LAS FISURAS

SRF = FACTOR DE REDUCCIÓN POR ESFUERZOS

RMR (ROCK MASS RATING).- VALUACIÓN DEL MACIZO ROCOSO

RMR = 9 lnQ + 44

CRITERIO DE FALLA DE HOCK & BROWN

σ1 = σ3 + ( m σ3 σc + sσc)1/2

σ1 y σ3 : ESFUERZOS PRINCIPALES MÁX Y MÍN QUE SE PRODUCEN EN LA

ROTURA

σC : RESISTENCIA COMPRESIVA DE LA ROCA INTACTA

S y m : INDICAN EL GRADO DE COMPLEJIDAD DE LA MASA ROCOSA

PARA MACIZOS ROCOSOS NO DISTURBADOS

PARA MACIZOS ROCOSOS DISTURBADOS

md = mi exp ( RMR – 100 ) 14

sd = exp ( RMR – 100 ) 6

mu = mi exp ( RMR – 100 ) 28

su = exp ( RMR – 100 ) 9

CLASIFICACIÓN DE BIENIAWSKICONSIDERÓ 5 PARÁMETROS

P 1 RESISTENCIA COMPRESIVA UNIAXIAL DE LA ROCA INALTERADA

A 2 ROCK QUALITY DESIGNATION (RQD)

R 3 ESPACIAMIENTO DE DISCONTINUIDADES

Á 4.1 LONGITUD DE DISCONTINUIDAD

M 4.2 SEPARACIÓN O APERTURA

E 4 4.3 RUGOSIDAD

T 4.4 RELLENO (TIPO DE RELLENO)

R 4.5 ALTERACIÓN

O 5 CONDICIÓN DE AGUAS SUBTERRÁNEAS

VALORES DEL RMR (BIENIAWSKI, 1989) PARÁMETROS INTERVALO DE VALORES

   Resistencia de la

roca intacta a Compresión Simple

> 250 MPa 100-250 MPa 50-100 MPa 25-50 MPa 5-25 MPa

1-5 MPa

< 1 MPa

Valoración 15 12 7 4 2 1 0

 

RQD 90%-100% 75%-90% 50%-75% 25%-50% < 25%

Valoración 20 17 13 8 3

 

Separación entre juntas > 2 m 0,6-2 m 200-600 mm 60-200 mm < 60 mm

Valoración 20 15 10 8 5

 

Condición de las juntas

Muy rugosasNo continuas

CerradasBordes sanos y

duros

Algo rugosasSeparación < 1mm

Bordes algo meteorizados

Algo rugosasSeparación <

1mmBordes muy

meteorizados

Espejos de falla o

Relleno < 5 mmo

Separación 1-5 mm

Continuas

Relleno blando> 5 mm

oSeparación >5

mm Continuas

Valoración 30 25 20 10 0

 

Flujo de agua en las juntas Secas 0,0 Ligeramente

húmedas0,0-0,1 Húmedas 0,1-0,2 Goteando 0,2-0,5 Fluyendo 0,5

Valoración 15 10 7 4 0

 

EJEMPLO:

SEGÚN TABLAS

C Uniaxial= 65 Mpa. 7

RQD = 45% 8ESPAC. = 300mm. 10Cond. de Discontinuidades 25Aguas Subterráneas 10RMRTotal 60

HACIENDO EL AJUSTE POR LA ORIENTACIÓN DE DISCONTINUIDADES:

RMRFinal= 60 – 5 = 55

RMRFinal = 55

CLASIFICACIÓN DE ROCAS SEGÚN EL TOTAL DE VALUACIÓN (RMRFinal)

VALUACIÓN 100-81 80-61 60-41 40-21 <20

CLASIFICACIÓN I II III IV V(TIPO)DESCRIPCIÓN Muy Buena Buena Roca Roca Roca muy roca roca regular mala mala

SEGÚN EL RMR FINAL = 55 , LA CLASIFICAMOS EN TIPO III, QUE SERÍA

ROCA REGULAR

EFECTO

ZONAS TRITURADAS TALADROS

ONDAS DE CHOQUE

ESFUERZOS LATERALES RESULTANTES DE LA COLISIÓNDE LAS ONDAS DE CHOQUE

ZONA DE CORTE

ZONA DE TENSIÓN

MECÁNICA DE CORTE LINEARE

E/2

ONDAS DE TENSIÓN

ONDAS DE TENSIÓN

ESQUEMAS DE CARGA CONVENCIONAL PARA DINAMITA

1. Cebo al fondo del taladro (sin taquear).

2. Similar cebo, pero con cartucho “cama” al fondo”

3. Cebo en la boca del taladro.

4. Cebado intermedio.

5. Cartuchos con espaciadores, cebo en la boca.

6. Cartuchos sueltos, con cordón detonante

TALADROS DE SUBTERRÁNEO, ESQUEMAS PARA VOLADURA CONTROLADA

Velocidad: 7 000m/s

NONEL

CORDÓN 3G

Velocidad: 3 000m/s (EXAMON) CEBO (DINAMITA) VELOCIDAD: 4 000m/s

CARGA DE COLUMNA CON EXAMON P DETONADOR ELÉCTRICO O DE TIPO NONEL, CON VELOCIDAD ± 2 000 m/s

EFECTOS DE DIACLASAMIENTO DE LA ROCA EN LA VOLADURA CONVENCIONAL DE

TÚNELES Y GALERÍAS DE MINAS

RESULTADOS:

• Corte irregular, con presión lateral.

• La fracturación tiende a formar pedrones, corte estable.

• Pérdida de energía por las fisuras, desprendimiento de cuñas de roca.

• Desprendimiento de planchones

VOLADURA CONTROLADA EN SUBSUELO

CON VOLADURA CONTROLADA

± 0,20 a 0,50 m

CON VOLADURA CONVENCIONAL

DAÑOS

± 1,5 m Daños por suma de impacto y vibración de todos los taladros

PERFIL LÍMITE

LÍMITE

CTVE

AGRADECE SU AGRADECE SU VISITAVISITA