MECNICA DE ROTURA DE LAS ROCAS PROCESOS DE FRAGMENTACIN Y TEORAS

MECNICA DE ROTURA DE ROCASPROCESO DE FRACTURACINLa fragmentacin de rocas por voladura comprende a la accin de un explosivo y a la consecuente respuesta de la masa de roca circundante, involucrando factores de tiempo, energa termodinmica, ondas de presin, mecnica de rocas y otros, en un rpido y complejo mecanismo de interaccin.

PROCESO DE DETONACIN DE UNA CARGA EXPLOSIVAPCJZRFCONDA DE CHOQUEO DE TENSINROCA COMPRIMIDAONDA DE REFLEXINONDA DE REFLEXINY GASES EN EXPANSIN

ENSANCHAMIENTO DEL TALADRO(*)CADA DE PRESIN INICIALEXPLOSIVOSIN REACCIONARPCJ: PLANO DE CJZR : ZONA DE REACCINFC : FRENTE DE CHOQUEROCA NOALTERADAROCA NOALTERADADIRECCIN DEAVANCE DE LADETONACIN

PCJONDA DE REFLEXINONDA DE REFLEXIN Y GASES ENEXPANSINENSANCHAMIENTODEL TALADRODIRECCIN DE AVANCE DE LA DETONACINROCA NOALTERADAROCA NOALTERADA

ZRPCJ: Plano de Chapman JougetZR: Zona de ReaccinFC: Frente de Choque FCROCA COMPRIMIDACAIDA DEPRESIN INICIALPROCESOS DE DETONACIN DE UNA CARGA EXPLOSIVA

Este mecanismo an no est plenamente definido, existiendo varias teoras que tratan de explicarlo entre las que mencionamos a:Teora de reflexin (ondas de tensin reflejadas en una cara libre).Teora de expansin de gases.Teora de ruptura flexural (por expansin de gases).MECNICA DE ROTURA DE ROCAS

Teora de torque (torsin) o de cizallamiento.Teora de craterizacin.Teora de energa de los frentes de onda de compresin y tensin.Teora de liberacin sbita de cargas.Teora de nucleacin de fracturas en fallas y discontinuidades.MECNICA DE ROTURA DE ROCAS

Una explicacin sencilla, comnmente aceptada, que resume varios de los conceptos considerados en estas teoras, estima que el proceso ocurre en varias etapas o fases que se desarrollan casi simultneamente en un tiempo extremadamente corto, de pocos milisegundos, durante el cual ocurre la completa detonacin de una carga confinada, comprendiendo desde la fragmentacin hasta el total desplazamiento del material volado.MECNICA DE ROTURA DE ROCAS

Estas etapas son:1. Detonacin del explosivo y generacin de la onda de .........choque. 2. Transferencia de la onda de choque a la masa de la roca iniciando su agrietamiento.3. Generacin y expansin de gases a alta presin y temperatura que provocan la fracturacin y movimiento de la roca.4. Desplazamiento de la masa de roca triturada para formar la pila de escombros o detritos.MECNICA DE ROTURA DE ROCAS

La rotura de rocas requiere condiciones fundamentales como:1. Confinamiento del explosivo en el taladro.2. Cara libre.3. Relacin entre dimetro del taladro a distancia ptima a la cara libre (burden).5. Condiciones geolgicas, parmetros del taladro y explosivo para generar el fisuramiento cilndrico radial y la consecuente rotura flexural.MECNICA DE ROTURA DE ROCAS4. Relacin burden-altura de banco y profundidad del taladro.

1. COLUMNA EXPLOSIVAINICIADORSUFICIENTETACOINERTECARGAEXPLOSIVACONFINADABURDENSOBREPERFORACINCARALIBREFASES DE LA MECNICA DE ROTURA DE UN TALADRO CON CARA LIBRETALADRO

LAS ONDAS O FUERZAS DE COMPRESIN GENERADAS EN EL TALADRO VIAJAN HACIA LA CARA LIBRE ONDAS SISMICASLAS ONDAS QUE ESCAPAN PRODUCEN CONCUSIN Y ONDAS SSMICASFASES DE LA MECNICA DE ROTURA DE UN TALADRO CON CARA LIBRE 2. PROPAGACIN DE LA ONDA DE SHOCK

FASES DE LA MECNICA DE ROTURA DE UN TALADRO CON CARA LIBRE3. AGRIETAMIENTO POR TENSINLAS ONDAS SE REFLEJAN EN LA CARA LIBRE Y REGRESAN EN FORMA DE FUERZAS DE TENSIN QUE AGRIETAN A LA ROCA.SE NOTA YA LA EXPANSIN DE LOS GASES

FASES DE LA MECNICA DE ROTURA DE UN TALADRO CON CARA LIBRE4. ROTURA DE EXPANSINROTURA ADICIONAL POR DESCOSTRELOS GASES AALTA PRESIN SE EXPANDEN RPIDAMENTE PENETRANDO EN LAS GRIETAS DE TENSIN INICIANDO LA ROTURA RADIAL Y EL DESPLAZA-MIENTO DELA ROCA

FASES DE LA MECNICA DE ROTURA DE UN TALADRO CON CARA LIBRE5. EXPANSIN MXIMA (ROTURA FLEXURAL) LOS GASES PRESIONAN AL CUERPO DE ROCA ENTRE EL TALADRO Y LA CARA LIBRE, DOBLNDOLA Y CREANDO PLANOS DE ROTURA HORIZONTALES ADICIONALES

ROTURA FLEXURAL

FASES DE LA MECNICA DE ROTURA DE UN TALADRO CON CARA LIBRE6. FASE FINAL: FORMACIN DE LA PILA DE ESCOMBROS LOS GASES EN CONTACTO CON EL MEDIO AMBIENTE PIERDEN FUERZA Y EL MATERIAL TRITURADO CAE AL PIE DE LA NUEVA CARA LIBRE

INICIO DE LA FORMACIN DE LA PILA DE ESCOMBROS

REPASO DEL PROCESO DE ROTURA EN BANCO

TALADRO CARGADOROTURA

EN TALADRO

SUBTERRANEOINICIO DE DETONACIN-ONDA DE CHOQUEIMPACTO Y ONDA DE COMPRESINONDAS DE TENSIN REFLEJADAS FISURAMIENTO TENSORIAL YEXPANSIN DE GASESROTURA RADIALDESPLAZAMIENTO DEL MATERIAL TRITURADOCADA POR GRAVEDAD

ESQUEMA DE AGRIETAMIENTO RADIAL DE LA ROCA

ESQUEMA DE AGRIETAMIENTO RADIAL DE LA ROCA Y LA INFLUENCIA DE TALADROS CONTIGUOS

Si las columnas de explosivo son intersectadas longitudinal-mente por fracturas existentes, stas se abrirn por efecto de la onda de choque y se limitar el desarrollo de las grietas radiales en otras direcciones.Las fracturas paralelas a los taladros que se encuentran a cierta distancia de estos taladros, evitarn que la formacin de grietas se propaguen en la roca.Grietas radialesZona defracturacinradialRoca pulverizadaFracturasTaladroEl agrietamiento no avanzadebido alchoque conlas fracturasparalelas

MECANISMOS DE ROTURA(VISTA DE PLANTA) FASE IBURDENESPACIAMIENTOONDAS DECHOQUECARA LIBRETALADROS

ZONA DEAGRIETAMIENTORADIALANILLO DEROCA PULVERIZADAONDAS DE CHOQUEREFLEJADAS FASE IIMECANISMOS DE ROTURA(VISTA DE PLANTA)CARA LIBRE

ONDAS DE CHOQUEREFLEJADASEXTENSIN DE LAS GRIETAS RADIALES POR LA EXPANSIN DE LOS GASSES FASE IIIMECANISMOS DE ROTURA(VISTA DE PLANTA)CARA LIBRE

MECANISMOS DE ROTURA(VISTA DE PLANTA) FASE IV

DETONACIN Y GENERACIN DE ONDA DE CHOQUE: UBICACIN DEL CEBO1234567

ROTURA DE CRTER

MECNICA DE ROTURA DE UN TALADRO SIN CARA LIBRE (CRTER)COLUMNA EXPLOSIVATACO INERTEBOOSTER1. TALADRO DE CRTER

MECNICA DE ROTURA DE UN TALADRO SIN CARA LIBRE (CRTER)2. DETONACINONDAS DE TENSIN, SLO EN LA CARA LIBRE SUPERFICIAL

INFLUENCIA DE TALADROS CONTIGUOS

ZONA DEAGRIETAMIENTORADIALANILLO DEROCA PULVERIZADAONDAS DE CHOQUEREFLEJADASCARA LIBREINFLUENCIA DE TALADROS CONTIGUOS1. ESPACIAMIENTO ADECUADOESPACIAMIENTO

CARA LIBREINFLUENCIA DE TALADROS CONTIGUOS2. ESPACIAMIENTO MUY CORTO (PROYECCIN EXCESIVA) ESPACIAMIENTOSOBREROTURAINFLUENCIA ENTRETALADROSANILLO DEROCA PULVERIZADA

ANILLO DEROCA PULVERIZADACARA LIBREINFLUENCIA DE TALADROS CONTIGUOS3. ESPACIAMIENTO MUY AMPLIO (LOS TALADROS SE SOPLAN)ESPACIAMIENTO

INFLUENCIA DEL ORDEN DE SALIDA DE LOS TALADROS CONTIGUOS

DISEO DE MALLAVOLADURA SUBTERRNEA1,5 m3,5 mN Taladros = 40 cargados + 2 de alivioEJEMPLO

PUNTO DE INICIACINDISEO DE MALLAVOLADURA DE SUPERFIEEJEMPLO

DISEO DE MALLAVOLADURA DE SUPERFIEEJEMPLO

DISTRIBUCIN DE ENERGA POTENCIAL DE UN EXPLOSIVO EN ACCINENERGIA TIL DE TRABAJOENERGA NO UTILIZABLE OPERDIDAENERGA DE LAONDA DE CHOQUEENERGA DE LOS GASES DE EXPANSINEFECTOS SUMADOS DE IMPACTO Y DE PRESIN, QUE PRODUCEN EN LA ROCA LA DEFORMACINELSTICA Y ROTURA IN SITU (1)ENERGA REMANENTE DE LA EXPANSIN DE GASES (2)PORCENTAJE UTILIZABLE PARA EL DESPLAZAMIENTO DE FRAGMENTOSDENTRO DEL MONTON DE ESCOMBROS(EMPUJE Y APILONADO DE LOS DETRITOS)TRMICA(CALOR)SNICA(RUIDO)(BLAST)LUMINOSA(LUZ)VIBRATORIA(ONDA SSMICA)PRDIDAS AL PONERSE LOS GASES CON ELEVADA PRESIN EN CONTACTO CON LA ATMSFERAPRDIDA ADICIONAL EN EL IMPULSO DE PROYECCIN DE FRAGMENTOS VOLANTES(FLY ROCKS)EXPLOSIN:IMPACTO - EXPANSIN

VARIABLES CONTROLABLESEN LA VOLADURAPERFORACINCARGA Y ENCENDIDOVARIABLES NO CONTROLABLES EN VOLADURAGEOLOGAVOLADURA PREPARADA

VARIABLES CONTROLABLES EN LA VOLADURAPERFORACIN DIMETRO DE TALADRO LONGITUD DE TALADRO DISTRIBUCIN DE TALADROS (MALLA DE PERFORACIN) RADIO ESPACIO/ BURDEN ANGULARIDAD Y/O PARALELISMO SOBREPERFORACIN LONGITUD DE TACO TIPO DE TACO INERTE CARAS LIBRES DISPONIBLES TIPO DE CORTE O ARRANQUE DIRECCIN DE SALIDA DE LOS TIROS ALTURA DE BANCO PROFUNDIDAD DE AVANCE (EN SUBSUELO) CONFIGURACIN DEL DISPARO DIMENSIN DE LA VOLADURA

VARIABLES CONTROLABLES EN LA VOLADURACARGA Y ENCENDIDO TIPO DE EXPLOSIVO PROPIEDADES:* DENSIDAD* VELOCIDAD* SENSIBILIDAD* BRISANCE* SIMPATA, ETC. ENERGA DISPONIBLE MTODO DE CARGA Y CEBADO ACOPLAMIENTO TALADRO/EXPLOSIVO LONGITUD DE COLUMNA EXPLOSIVA DISTRIBUCIN DE CARGA (A COLUMNA COMPLETA O CON CARGAS ESPACIADAS) FACTOR DE CARGA (kg/m3) DISTRIBUCIN: * CARGA DE FONDO * CARGA DE COLUMNA (TIPOS Y DENSIDADES) SISTEMA DE INICIACIN SECUENCIA DE ENCENDIDOS PROYECCIN DE CARAS LIBRES A FORMAR CON CADA SALIDA

VARIABLES NO CONTROLABLES EN LA VOLADURAGEOLOGA RESISTENCIA A LA ROTURA Y PROPIEDADES ELSTICAS DE LA ROCA FRECUENCIA SSMICA DISCONTINUIDADES: GRADO DE FISURAMIENTO* DISYUNCION* CLIVAJE* FALLAS* FISURAS OQUEDADES, CAVERNAS Y OTRAS. CONDICIONES DEL TERRENO PRESENCIA DE AGUA CONDICIONES DEL CLIMA TIPO DE ROCA

EN RENDIMIENTO SALIDA TOTAL O PARCIAL DEL DISPARO FRAGMENTACIN DESPLAZAMIENTO Y FORMA DEL CONO DE ESCOMBROS VOLUMEN DEL MATERIAL ROTO ESPONJAMIENTO (PARA EL RECOJO Y RETIRO DE DETRITOS) ROTURA HACIA ATRS (BACK BREAK) SOBRESCAVACIN AVANCE DEL FRENTE PROYECCIN FRONTAL Y LATERAL NIVEL DE PISO (LOMOS) ANILLADO, CORNISAS, SUBSUELO, ETC.EN SEGURIDAD PROYECCIN DE FRAGMENTOS (FLY ROCKS) TIROS FALLADOS GASES REMANENTES TECHOS Y CAJAS GOLPEADAS (POSIBILIDAD DE DESPLOME) EXPLOSIVOS Y ACCESORIOS NO DETONADOS

CAUSAS USALES DE FALLAS DE DISPAROSCondiciones geolgicas adversasTaladros con aguaTaladrosperdidosCut - offs: cortes por diversos motivos:geologa y otrosErrores en el orden de encendido de los retardosEfecto Canal(Dead Pressing) Presin de muerte, densidadConfinamiento insuficienteInsuficiente disponibilidad de energaMezclaexplosivaCebadoinsuficienteCompatibilidad del cordnAntigedadde almacenaje(edad-shelf life)Errores de carga del taladroCAUSASInapropiada seleccin de tiemposDispersinde retardosGolpe de agua(Water Hammer)Mezcla de diferentes tipos o marcas de detonadores de retardoEjecucin del Plan de disparo

Propagacin

Errores de perforacinErrores de tiemposError con el tipo de iniciador o incompatibilidad