PERFORACIONES Y VOLADURAS

UNIVERSIDAD DE HUANUCOE.A.P INGENIERIA CIVIL

2015

UNIVERSIDAD DE HUNUCOFACULTAD DE INGENIERA

E.A.P INGENIERA CIVIL

RESUMEN: INFLUENCIA DE ROCOSOS MACIZOS EN VOLADURAS

DOCENTE: Ing. JORGE MARTIN ROBERTO OSORIO

CURSO : PERFORACIONES Y VOLADURAS

ALUMNA: ROMERO PALACIOS, ANGELICA

GRUPO : A

Hunuco-2015

RESUMEN:INFLUENCIA DE ROCOSOS MACIZOS EN VOLADURAS

MECANISMOS DE FRAGMENTACIN EN UNA VOLADURA

Mecanismo de roturaSiete modos de fragmentacin de la roca.1. Trituracin del material ms prximo al barreno.2. Agrietamiento radial.3. Rotura por reflexin.4. Fracturacin por liberacin de carga.5. Apertura de las grietas por accin de los gases.6. Fracturacin por cizal1adura.7. Rotura por colisin del material proyectado.PROPIEDADES DE LAS ROCASDENSIDADLas rocas densas requieren una mayor cantidad de energa para lograr una fragmentacin satisfactoria, as como un buen desplazamiento y esponjamiento del escombro.RESISTENCIAS DINAMICAS DE LA ROCALas resistencias estticas a compresin y a traccin se utilizaron en un principio como parmetros definitorios de la aptitud de la roca a la voladura. Por ello se recomienda: Seleccionar explosivos que desarrollen en las paredes del barreno tensiones inferiores o iguales a R'c. Para un explosivo dado, provocar una variacin de la curva presin-tiempo (P-t), por desacoplamiento de la carga dentro del barreno.Estos puntos tienen su mxima expresin en el diseo de voladuras perimetrales o de contorno.Durante la propagacin de la onda de choque, la roca se ve sometida a una intensa compresin radial desarrollndose tensiones tangenciales de traccin.

El nmero y longitud de las grietas radiales aumenta con:1. La intensidad de la onda de choque en la pared del barreno o en el lmite exterior del anillo de roca triturada.2. La disminucin de R't y el factor de atenuacin de la energa de tensin.

PROPIEDADES ELASTICAS DE LAS ROCASA. Lmite elstico de HugoniotEn la prctica, las rocas presentan un alto lmite elstico de Hugoniot. Para esfuerzos por debajo de este lmite las rocas actan elsticamente y no experimentan ningn tipo de deformacin permanente. Como los lmites de Hugoniot para la mayora de las rocas varan entre 4 y 11 PGa (Harries, 1979), se supondr un comportamiento elstico de estas.

B. Mdulo de Young e ndice de PoissonPara determinar las deformaciones elsticas provocadas en el mecanismo de la voladura, es preciso definir los mdulos elsticos del material mediante mtodos dinmicos (ssmicos) mejor que estticos (mecnicos).

C. Mdulo de Bulk o de incompresibilidadEs la relacin entre la presin y el cambio unitario de volumen para estimar la proyeccin de la roca, pues la presin de los gases que dentro de las grietas empujan a la roca hacia el frente libre es funcin del mdulo de Bulk.

DETERMINACION IN SITU DE LAS CONSTANTES ELASTICAS DE LASROCASEstas tcnicas se caracterizan por su bajo coste y relativa simplicidad de interpretacin, pudindose aplicar al diseo de las voladuras con la medicin de las siguientes propiedades:1. Mdulo de Young e ndice de Poisson 2. Caractersticas de las juntas o fracturas, incluyendo frecuencia, volumen y orientacin dentro del macizo.3. Resistencia a la compresin.Algunas de las precauciones a tener en cuenta cuando se adopta esta tcnica son:

1. Cuando el material se encuentra saturado de agua, la velocidad ssmica puede ser unos 300 m/s mayor que la que corresponde al material seco, pero el posible aumento en el consumo especfico queda compensado por la mayor dificultad de ro tura de ese material.2. Los registros ssmicos se realizaron cuando las unidades de operacin estn paradas con el fin de evitar posible interferencia.3. En poca invernal con grandes heladas, pueden medirse velocidades ssmicas 600 m/s superiores a las registradas en condiciones normales. Esto es debido a que las ondas secundarias alcanzan los gefonos antes que las primarias. 4. Utilizar un espaciamiento correcto entre gefonos a fin de evitar anomalas producidas por niveles profundos o minados y hacer las medidas en dos sentidos segn una misma direccin.

3.4. POROSIDADPodemos distinguir dos tipos de porosidad: Porosidad intergranular o de formacin y porosidad de disolucin o post-formacin.La primera cuya distribucin en el macizo puede considerarse uniforme provoca dos efectos:- Atenuacin de la energa de la onda de choque.- Reduccin de la resistencia dinmica a la compresi6n y, consecuentemente, incremento de la trituracin' y porcentaje de fi nos.Algunos de los problemas que originan se exponen a continuacin y son especialmente graves con los explosivos a granel y bombeables:1. Cuando cada barreno se carga con una cantidad de explosivo dada, se produce una excesiva concentracin de cargas en las cavidades y, por consiguiente, una reduccin del explosivo en la parte superior de los barrenos.

2. Si los barrenos se cargan con explosivo hasta alcanzar una dimensin del retacado, las coqueras conectadas con los barrenos originarn grandes concentraciones de explosivo con el consiguiente riesgo de cortes, proyecciones y sobreexcavaciones.Si los barrenos no intersectan a las cavidades, el rendimiento de la voladura disminuye por:1. La prematura terminacin de las grietas radiales al ser intersectadas, en su propagacin, por los huecos existentes.

La rpida cada de la presin de los gases al intercomunicarse el barreno con las cavidades. Y por ello, el frenado de la apertura de grietas radiales al escapar los gases hacia los espacios vacos.

FRICCION INTERNAComo las rocas no constituyen un medio elstico perfecto, parte de la energa de la onda de tensin que se propaga a travs de l, se convierte en calor por diversos mecanismos. Estos mecanismos son conocidos por "friccin interna" "capacidad de amortiguacin especfica-SnC" que miden la disponibilidad de las rocas para atenuar la onda de tensin generada por la detonacin del explosivo.4. PROPIEDADES DEL MACIZO ROCOSO4.1. PLANOS DE DISCONTINUIDAD PRE-EXISTENTESTodas las rocas de la naturaleza presentan algn tipo de discotinuidad -microfisuras y macrofisuras- que influyen de manera decisiva en las propiedades fsicas y mecnicas de las rocas y consecuentemente en los resultados de las voladuras.

CARACTERIZACION DEL MACIZO ROCOSO

4.2. CAMBIOS LITOLOGICOSLas voladuras en zonas donde se produce un cambio litolgico brusco, por ejemplo estril y mineral, y consecuentemente una variacin de las propiedades resistentes de las rocas obliga a la reconsideracin del planteamiento del diseo basado en: Esquemas iguales para los dos tipos de roca y variacin de las cargas unitarias. Distintos esquemas con igual carga por barreno. Esta disposicin suele adoptarse manteniendo la dimensin de la piedra igual (Figura 15), ya que la introduccin de un esquema E x V distinto en cada zona entraara una mayor complejidad de perforacin y un escalonamiento del nuevo frente creado.

Para aumentar el rendimiento de las voladuras se pueden. Adoptar las siguientes medidas:1. Retacar con material adecuado (de tamao 1/17 de dimetro de perforacin) aquellas zonas del barreno que estn en contacto con material plstico o prximo a ellas. Para realizar esto es necesario un cuidadoso control de la perforacin observando el detritus y midiendo longitudes perforadas.2. Emplear cargas de explosivo totalmente acopladas a la roca competente con una gran velocidad de detonacin y una relacin de Energa de tensin/Energa de burbuja alta.3. Localizar los multiplicadores o primeros en el punto medio de la roca competente para incrementar la resultante de la onda de tensin que acta a ambos lados.4. Evitar el prematuro escape de los gases a la atmsfera asegurando que tanto la longitud de retacado (al menos 20 d) y la dimensin de la piedra son correctas en la parte superior de los barrenos.4.3. CONTENIDO EN AGUALas rocas porosas y los macizos intensamente fracturados cuando se encuentran saturados de agua presentan habitualmente ciertos problemas: Necesidad de seleccionar explosivos no alterables por el agua. Perdida de barrenos por hundimientos internos y consecuentemente: Dificultades en la perforaci6n inclinada.Por otro lado, el agua afecta a las rocas y a los macizos Rocosos en los siguientes aspectos:a) Aumenta la velocidad de propagacin de las ondas elsticas.b) Reduce la resistencia de las rocas a compresin y a traccin (Obert,Y Duval, 1967) al ser menor la friccin entre partculas.c) Reduce la atenuacin de la onda de tensin y por ello, se intensifican los efectos de rotura por Et (Ash, 1968).d) Las juntas llenas de agua permiten el paso de las ondas de tensin sin que se produzca un descostramiento interno. Pero cuando el macizo entra en tensin esa agua se moviliza ejerciendo un efecto de cua que puede llegar a producir una gran sobreexcavacin.

4.4. TEMPERATURA DEL MACIZO ROCOSOLos yacimientos que contienen piritas pueden presentar problemas de altas temperaturas de la roca por efecto de la oxidacin lenta de ese mineral, haciendo que los agentes explosivos del tipo ANFO reaccionen exotermicamente con la pirita excitndose a partir de una temperatura de 120C ~ 10C.Las ltimas investigaciones del U.S.B.M. apuntan a una primera reaccin entre el ANFO y el sulfato ferroso hidratado, y ms especialrnente entre el nitrato amnico y el sulfato ferroso hidratado, inicindose una reaccin exotrmica que se automantiene a partir de los 80C. Este sulfato ferroso es uno de los productos de descomposicin de las piritas, adems del sulfato frrico y el cido sulfrico.Cuando el ANFO se carga en los barrenos, ste se pone en contacto con la pirita, pero tambin con el sulfato ferroso y frrico desencadenndose mltiples reacciones complejas. Para obviar este inconveniente que, en varias ocasiones ha desembocado en graves accidentes, se han aadido diversas sustancias inhibidoras al ANFO , tales como urea, oxalato potsico, etc., llegando a la conclusin de que con el aporte al NFO de un 5% en peso de urea, se evita la reaccin exotrmica de la mezcla ternaria hasta una temperatura de 180C (Miron et al, 1979) .

En consecuencia Los resultados de las voladuras dependen bsicamente de las propiedades del explosivo y del macizo rocoso. Los intentos por correlacionar esos dos grupos de parmetros no han tenido el xito esperado ante la dificultad de seleccionar muestras representativas que integren las discontinuidades y heterogeneidades del macizo rocoso.

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