17_propiedades macizo rocoso

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'I.""""""",,mmIllIWlUlllnJIIlIIlIlIlIlII"'-== ~ Capítulo 17 I PROPIEDADES DE LAS ROCAS Y DE LOS MACIZOS ROCOSOS Y SU INFLUENCIA EN LOS RESULTADOS DE LAS VOLADURAS 1. INTRODUCCION Los materiales que constituyen los macizos rocosos I poseen ciertas características físicas que son función de su origen y de los procesos geológicos posteriores que sobre ellos han actuado. El conjunto de estos I fenómenos conduce en un determinado entorno, a una litología particular con unas heterogeneidades debidas a los agregados minerales policristalinos y a las discontinuidades de la matriz rocosa (poros y I fisuras); y a una estructura geológica en un estado tensional característico, con un gran número de dis- continuidades estructurales (planos de estratifica- I ción, fracturas, diaclasas, juntas, etc.). 2. PROPIEDADES DE LAS ROCAS 2.1. Densidad Las densidades y resistencias de las rocas presen- tan normalmente una buena correlación. En general, las rocas de baja densidad se deforman y rompen con facilidad, requiriendo un factor de energía relati- vamente bajo mientras que las rocas densas precisan una mayor cantidad de energía para lograr una frag- mentación satisfactoria, así como un buen despla- zamiento y esponjamiento. En rocas con alta densidad para que el impulso im- partido a la roca por la acción de los gases sea el adecuado, deberán tomarse las siguientes medidas: - Aumentar el diámetro de perforación para elevar así la presión de barreno, PB = kxVD2, donde "VD» es la velocidad de detonación del explosivo. - Reducir el esquema y modificar la secuencia de encendido. - Mejorar la efectividad del retacado con el fin de aumentar el tiempo de actuación de los gases y hacer que éstos escapen por el frente libre y no por el retacado. Utilizar explosivos con una alta Energía de Bur- buja "EB" . 2.2. Resistencias dinámicas de las rocas Las resistencias estáticas a compresión y a tracción se utilizaron en un principio como parámetros indicati- vos de la aptitud de la roca a la voladura. Así, se definió ellndice de Volabilidad (Hino, 1959) como la relación "RC/RT" de modo que a un mayor valor resultaría más fácil fragmentar el material. El tratamiento racional de los problemas reales obliga a considerar las resistencias dinámicas, ya que éstas aumentan con el índice de carga (Rinehart, 1958; Persson et al, 1970) pudiendo llegar a alcanzar valores entre 5 y 13 veces superiores a las estáticas. Cuando la intensidad de la onda de choque supera a la resistencia dinámica a la compresión "RC'" se pro- duce una trituración de la roca circundante a las pare- des del barreno por colapso de la estructura intercris- talina. Pero esta trituración contribuye muy poco a lo fragmentación y provoca una fuerte disminución de la energía de tensión. Por ello, se recomienda: - Seleccionar explosivos que desarrollen en las pa. redes del barreno tensiones inferiores o iguales e «RC'". - Provocar una variación de la curva Presión-Tiempc (P-t), por desacoplamiento de la carga dentro de barreno. Estos puntos tienen su máxima expresión en el di. seño de voladuras perimetrales o de contorno. El consumo específico de explosivo requerido en la~ voladuras en banco puede correlacionarse con la re. sistencia a compresión, tal como se indica en la Ta. bla 17.1 (Kutuzov, 1979). 2.3. Porosidad Existen dos tipos de porosidad: la intergranular ( de formación y la de disolución o post-formación. La primera, cuya distribución en el macizo puedE considerarse uniforme, provoca dos efectos: - Atenuación de la energía de la onda de choque. - Reducción de la resistencia dinámica a la com 21 ~

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Capítulo 17I

PROPIEDADES DE LAS ROCAS Y DE LOS MACIZOSROCOSOS Y SU INFLUENCIA EN LOS RESULTADOS DE

LAS VOLADURAS

1. INTRODUCCION

Los materiales que constituyen los macizos rocososI poseen ciertas características físicas que son función

de su origen y de los procesos geológicos posterioresque sobre ellos han actuado. El conjunto de estos

I fenómenos conduce en un determinado entorno, auna litología particular con unas heterogeneidadesdebidas a los agregados minerales policristalinos y alas discontinuidades de la matriz rocosa (poros y

I fisuras); y a una estructura geológica en un estadotensional característico, con un gran número de dis-continuidades estructurales (planos de estratifica-

I ción, fracturas, diaclasas, juntas, etc.).

2. PROPIEDADES DE LAS ROCAS

2.1. Densidad

Las densidades y resistencias de las rocas presen-tan normalmente una buena correlación. En general,las rocas de baja densidad se deforman y rompencon facilidad, requiriendo un factor de energía relati-vamente bajo mientras que las rocas densas precisanuna mayor cantidad de energía para lograr una frag-mentación satisfactoria, así como un buen despla-zamiento y esponjamiento.

En rocas con alta densidad para que el impulso im-partido a la roca por la acción de los gases sea eladecuado, deberán tomarse las siguientes medidas:

- Aumentar el diámetro de perforación para elevarasí la presión de barreno, PB = kxVD2, donde"VD» es la velocidad de detonación del explosivo.

- Reducir el esquema y modificar la secuencia deencendido.

- Mejorar la efectividad del retacado con el fin deaumentar el tiempo de actuación de los gases yhacer que éstos escapen por el frente libre y nopor el retacado.

Utilizar explosivos con una alta Energía de Bur-buja "EB" .

2.2. Resistencias dinámicas de las rocas

Las resistencias estáticas a compresión y a tracciónse utilizaron en un principio como parámetros indicati-vos de la aptitud de la roca a la voladura. Así, se definióellndice de Volabilidad (Hino, 1959) como la relación"RC/RT" de modo que a un mayor valor resultaríamás fácil fragmentar el material.

El tratamiento racional de los problemas realesobliga a considerar las resistencias dinámicas, ya queéstas aumentan con el índice de carga (Rinehart, 1958;Persson et al, 1970) pudiendo llegar a alcanzar valoresentre 5 y 13 veces superiores a las estáticas.

Cuando la intensidad de la onda de choque supera ala resistencia dinámica a la compresión "RC'" se pro-duce una trituración de la roca circundante a las pare-des del barreno por colapso de la estructura intercris-talina. Pero esta trituración contribuye muy poco a lofragmentación y provoca una fuerte disminución de laenergía de tensión.

Por ello, se recomienda:

- Seleccionar explosivos que desarrollen en las pa.redes del barreno tensiones inferiores o iguales e«RC'".

- Provocar una variación de la curva Presión-Tiempc(P-t), por desacoplamiento de la carga dentro debarreno.

Estos puntos tienen su máxima expresión en el di.seño de voladuras perimetrales o de contorno.

El consumo específico de explosivo requerido en la~voladuras en banco puede correlacionarse con la re.sistencia a compresión, tal como se indica en la Ta.bla 17.1 (Kutuzov, 1979).

2.3. Porosidad

Existen dos tipos de porosidad: la intergranular (de formación y la de disolución o post-formación.

La primera, cuya distribución en el macizo puedEconsiderarse uniforme, provoca dos efectos:

- Atenuación de la energía de la onda de choque.- Reducción de la resistencia dinámica a la com

21 ~

Page 2: 17_Propiedades macizo rocoso

...""""'IIIIIIIIIIIUWIIUliWWIIIUmuluUIIIUllUi'.'.""""..." ,-.~,JiilHliililiiiiiiiiiliiiiliiiiijiiliiiilili"

TABLA 17.1.

./

CLASIFICACION DE LAS ROCAS SEGUN SU FACILIDAD A LA FRAGMENTACIONCON EXPLOSIVOS EN MINAS A CIELO ABIERTO

presión y, consecuentemente, incremento de latrituración y porcentaje de finos.

El trabajo de fragmentación de rocas muy porosasse realiza, casi en su totalidad, por la energía de bur-buja, por lo que deberán observarse las siguientesrecomendaciones:

- Utilizar explosivos con una relación «EB/ET» ele-vada, como por ejemplo el ANFO.

- Incrementar la «EB» a costa de la «ET», medianteel desacoplamiento de las cargas y los sistemasde iniciación.

- Retener los gases de voladuras a alta presión conun dimensionamiento adecuado de la longitud ytipo de retacado.

- Con varios frentes libres, mantener dimensionesiguales de la piedra en cada barreno.

La porosidad de post-formación es la causada porlos huecos y cavidades que resultan de la disolucióndel material rocoso por las aguas subterráneas(karstificación). Los espacios vacíos son mucho ma-yores y su distribución es menos uniforme que la dela porosidad intergranular.

'COQUERA

RETACAOO

INTERMEDIO

Figura 17.1. Ejecución correcta de la carga de un explo-sivo a granel en un terreno con coqueras.

218

También en las rocas de origen volcánico es fre-cuente encontrar un gran número de oquedadesformadas durante su consolidación.

Las cavidades intersectadas por los barrenos nosólo dificultan la perforación con la pérdida de vari-llaje y atranques, sino incluso la eficiencia de la vola-dura, especialmente cuando se utilizan explosivos agranel y bombeables. Fig. 17.1.

Si los barrenos no intersectan a las cavidades, elrendimiento de la voladura también disminuye por:

- La prematura terminación de las grietas radialesal ser interrumpidas en su propagación por loshuecos existentes.

- La rápida caída de la presión de los gases al in-tercomunicarse el barreno con las cavidades. Y

por ello, el frenado de la apertura de grietas ra-diales al escapar los gases hacia los espacios va-cíos.

2.4. Fricción interna

Como las rocas no constituyen un medio elástico,parte de la energía de la onda de tensión que se pro-paga a través de él se convierte en calor por diversosmecanismos. Estos mecanismos son conocidos por«fricción interna» o «capacidad de amortización espe-cífica-SOC», que miden la disponibilidad de las rocaspara atenuar la onda de tensión generada por la deto-nación del explosivo. La «SOC» varía considerable-mente con el tipo de roca: desde valores de 0,02-0,06para los granitos (Windes, 1950; Blair, 1956) hasta losde 0,07-0,33 para areniscas. La SOC aumenta con laporosidad, la permeabilidad, las juntas y el contenidoen agua de la roca. También aumenta considerable-mente con los niveles meteorizados en función de su

espesor y alteración.La intensidad de la fracturación debida a la onda de

tensión aumenta conforme disminuye la SOCo Así por

CONSUMOESPECIFICODEEXPLOSIVO DISTANCIAMEDIA RESISTENCIADE LA DENSIDAD

ENTRE FRACTURAS ROCAA COMPRE- DE LALIMITESDECLASES VALORMEDIO NATURALESEN SIONSIMPLE ROCA

(kg/m3) (kg/m3) EL MACIZO(m) (MPa) (t/m3)

0,12-0,18 0,150 < 0,10 10-30 1,40-1,800,18-0,27 0,225 0,10-0,25 20-45 1,75-2,350,27 -0,38 0,320 0,20-0,50 30-65 2,25-2,550,38-0,52 0,450 0,45-0,75 50-90 2,50-2,800,52-0,68 0,600 0,70-1,00 70-120 2,75-2,900,68-0,88 0,780 0,95-1,25 110-160 2,85-3,000,88-1,10 0,990 1,20-1,50 145-205 2,95-3,201,10-1,37 1,235 1,45-1,70 195-250 3,15-3,401,37-1,68 1,525 1,65-1,90 235-300 3,35-3,601,68-2,03 1,855 > 1,85 > 285 > 3,55

Page 3: 17_Propiedades macizo rocoso

__nmnnmnmn--

.

.ejemplo, los explosivos tipo hidrogeles son más efecti-vos en formaciones duras y cristalinas que en los ma-

.teriales blandos y descompuestos (Cook, 1961; Lang1966). Por el contrario, en éstos últimos, el ANFO esmás adecuado a pesar de su menor energía de tensión.

~

2.5. Conductividad

~ Las fugas o derivaciones de corriente puedenocurrir cuando los detonadores se colocan dentro delos barrenos en rocas de cierta conductividad, como

. por ejemplo los sulfuros complejos, magnetitas, etc.,especialmente cuando las rocas son abrasivas yexiste agua en el entorno de la pega. Las medidas

~ que deben tomarse para evitarestos problemas son:

- Verificar que los cables d~ los detonadores dis-

~ ponen del aislamiento plástico en buen estado, y- Que todas las conexiones del circuito están debi-damente aisladas y protegidas. Para ello, se re-comienda emplear conectado res rápidos.

~

El fallo de alguno de los detonadores puede afectarconsiderablemente a los resultados obtenidos en las

~ voladuras.

~ 2.6. La composición de la roca y las explosionessecundarias de polvo

Las explosiones secundarias de polvo suelen produ-~ cirse en minas de carbón y también de sulfuros metáli-

cos, en áreas con alto contenido en pirita, y son cadadía más frecuentes por la utilización de barrenJs de

~ gran diámetro.Las primeras cargas que se disparan en una voladura

crean por un lado, una alta cantidad de finos que son

~ lanzados a la atmósfera y por otro, remueven con laonda aérea y las vibraciones inducidas el polvo depo-sitado en los hastiales y el piso del hueco de la excava-

¡ ción. Si la energía de los gases de las últimas cargas es, suficientemente elevada para la concentración de

polvo alcanzada, puede llegar a producir explosionessecundarias de efectos devastadores importantes para

I las instalaciones de ventilación, puertas de regulación,equipos móviles, etc.

La probabilidad de que se produzcan explosiones

~ secundarias de polvo puede minimizarse tomando al-gunas de las siguientes medidas:

- Suprimir el uso de explosivos aluminizados, ya quelas partículas de AI2O3 a alta temperatura en losproductos de detonación son centros potencialesde ignición.

I - Seleccionar un explosivo y una geometria de losbarrenos del cuele que produzcan mateJial relati-vamente grueso.

I - Retacar los barrenos con arena del exterior, tacosde arcilla o ampollas de agua.

- Crear una nube de polvo de caliza u otro inhibidorpor delante del frente haciendo estallar un sacocon dicho material mediante un detonador que se

- ¡ili'

dispara unos milisegundos antes que la voladura.

- Lavar frecuentemente las paredes y pisos de la ex-cavación para eliminar el polvo depositado.

- Disparar las voladuras después de proceder a laevacuación completa del personal de las minas.

3. PROPIEDADES DE LOS MACIZOS ROCO-SOS

3.1. Litología

Las voladuras en zonas donde se produce un cambiolitológico brusco, por ejemplo estéril y mineral, y con-secuentemente una variación de las propiedades re-sistentes de las rocas obliga a una reconsideración deldiseño, pudiendo seguirse dos caminos:

a) Esquemas iguales para los dos tipos de roca yvariación de las cargas unitarias.

b) Esquemas distintos pero con igual carga por ba-rreno. Esta disposición suele adaptarse mante-niendo igual la dimensión de la piedra Fig. 17.2,yaque la introducción de un esquema «Sx B" distintoen cada zona entrañaría una mayor complejidadde perforación y un escalonamiento del nuevofrente creado.

RELE

Figura 17.2. Cambio de esquema recomendado. B = B'S #- S'.

Los yacimientos estratiformes semi horizontalesque presentan algún horizonte muy resistente pue-den conducir a un tipo de voladuras particular en lasque las cargas se alojen en los barrenos perfecta-mente confinadas a la altura de tales horizontes.También es aconsejable que la localización de losmultiplicadores en las columnas de explosivo coin-cida con los niveles más duros a fin de aprovechar almáximo la energía de tensión desarrollada.

Cuando se encuentran en contacto dos materialesde características resistentes muy diferentes, comopor ejemplo una caliza competente en contacto con

219

Page 4: 17_Propiedades macizo rocoso

arcillas muy plásticas, y si los barrenos atraviesanestas tormaciones, tendrá lugar una gran pérdida deenergia asociada con la caída de presión y escape delos gases al producirse deformaciones rápidas de di-chos materiales blandos y, por consiguiente, se ob-tendrá una mala fragmentación. Fig. 17.3.

ARC'LLA PLASTlCACAUZA

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~

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~ :..- ~~ ~/ ~ /

RETACADe-------

CAUZA./' ESCAPE DE GASESA.-ALTA PRESK>N

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EXPLOS'V,,-------B

ARC'LLA::: ..~:....... ..........

Figura 17.3. Casos típicos de cambios litológicos concontacto entre rocas competentes y materiales

plásticos (Hagan).

Para aumentar el rendimiento de las voladuras enestos casos se recomienda:

- Retacar con material adecuado aquellas zonasdel barreno que estén en contacto con materialplástico o próximo a ellas.

- Emplear cargas de explosivo totalmente acopladasa la roca competente con una gran velocidad dedetonación y una relación de .ET/EB.. alta.

- Situar los multiplicadores en el punto medio de laroca dura para incrementar la resultante de la ondade tensión que actúa a ambos lados.

- Evitar el escape prematuro de los gases a la at-

mósfera asegurando que tanto la longitud de reta-cado (al menos .20 D,,) Y la dimensión de la piedrason correctas en la parte superior de los barrenos.

3.2. Fracturas preexistentes

Todas ías rocas en la naturaleza presentan algún tí pode discontinuidad, microfisuras y macrotisuras, queinfluyen de manera decisiva en las propiedades físicas

220

Foto 17.1. Bloques con geometría columnar

en formaciones basálticas.

y mecánicas de las rocas y, consecuentemente, en losresultados de las voladuras.

Las superficies de discontinuidad pueden ser dedistintos tipos: planos de estratiticación, planos delaminación y foliación primaria, planos de esquistosi-dad y pizarra sidad, fracturas y juntas.

Las discontinuidades pueden ser cerradas, abiertaso rellenas, y por ello con diferentes grados de transmi-sión de la energia del explosivo. Tabla 17.2. Los labiosde estas discontinuidades son superficies planas so-bre las cuales se reflejan las ondas de choque ate-nuando y dispersando la energia desarrollada.

La fragmentación está influenciada por el espacia-miento entre barrenos .S", la separación entre juntas.J," y el tamaño máximo de bíoque admisible .M". Enla Tabla 17.3 se indican varias de las combinacionesposibles y su repercución sobre el porcentaje de bolosprevisibles.

Otro aspecto del diseño de las voladuras eSlo quese entiende por control geoestructural del macizo ro-coso, que se refiere a la orientación relativa del frente ydirección de salida de la pega con respecto a la direc-ción y buzamiento de los estratos. En la Tabla 17.4 seindican los resultados previsibles para los diferentescasos que pueden presentarse, atendiendo a la incli-

Page 5: 17_Propiedades macizo rocoso

tt

TABLA17.2.

-

-

-

-

-

~

~

-

-TABLA 17.3. COMBINACIONES POSIBLES DE ES-PACIAMIENTO ENTRE BARRENOS (S), FRACTU-

tRAS (JJ Y TAMAÑO MAXIMO DE BLOQUE ADMISI-BLE (M)

-

~

~

.

.

. nación de las discontinuidades y al ángulo relativo delas direcciones citadas.

Especial cuidado debe prestarse cuando las dis-

. continuidades son subverticales y la dirección de sa-lida es normal a la de éstas, pues es frecuente la so-breexcavación por detrás de la última fila de barrenos y

. se hace necesaria la perforación inclinada para man-tener la dimensión de la piedra en la primera línea de lapega. Fig. 17.4 Y Foto 17.3.

~ Cuando la estratificación o los sistemas de juntas se,presentan con un ángulo menor de 30°, se recomienda

.

J

Foto 17.2. Macizo de caliza intensamente diaclasado.

~!'"/'<'/ /

Figura 17.4. Voladuras con sobreexcavación.

221

ABSORCIONDELA ENERGIADE LA ONDAABERTURADE LAS FRACTURAS(mm) NATURALEZADE LAS FRACTURAS

DETENSIONEN LAS FRACTURAS

1. PEQUEÑA « 20%) (A) O (A) Fuertemente cementada.

(B) 0-4,0 (B) Cementad a con un materialde impedancia acústica si-milar a la de la matriz

2. LIGERA (20-40%) (A) <0,5 (A) Fracturas rellenas con aireo agua

(B) < 4,0 (B) Cementada con un materialde impedancia acústica1,5-2 veces menor que la dela matriz

3. MEDIA (40-80%) 0,5-1,0 Fracturas abiertas rellenascon aire o agua

4. GRANDE (>80%) (A) 0,1-1,0 (A) Fracturas rellenas conmaterial suelto y poroso

(B) 1,0 (B) Fracturas abiertas rellenasde material suelto poroso,aire yagua

FRAGMENTACION

SENSIBLE

CASO J,:S J,:M S:M AL % DE

CONSUMO BOLOS

ESPECIFICO

1 J > S Js> M S>M SI Medias2 Js > S Js> M S<M SI Bajo3 J, > S Js< M S<M SI Bajo4 Js < S Js> M S>M NO Alto5 Js < S Js< M S<M NO Bajo6 Js < S Js< M S>M NO Bajo

Page 6: 17_Propiedades macizo rocoso

TABLA 17.4

"--

"

DISEÑO DE VOLADURAS ATENDIENDO AL CONTROL GEOESTRUCTURAL

DIRECCION DE LOS ESTRATOS

---1------------

FRENTELIBRE

INCLlNACION DE

LOS ESTRATOS

a = 0°

- ---

---

a = 90°

a = 45°

0° < a < 45°

(Similar al caso anterior,la dureza es

determinante)

45° < a < 90°

222

PLANO DE VOLADURA

DIRECCION DE SALIDA DE LA VOLADURA

ANGULO ENTRE LA DIRECCION DE LOS ESTRATOS

Y LA SALIDA DE LA VOLADURA

Dirección de salida indiferente

~=oo= 180°=360°

~=45°=135°=225°==315°

~=90o=270°

~=00=1800=360°

rJ=45°=135°

~=90°

~=225°=315°

~=270°

~=OO= 180°=360°

rJ=45°= 1350

~=90°

~=225°=315°

~=270°

rJ=90° -

~=270°

Buena fragmentación.Frente irregular

Fragmentación variable.Frente en dientes de sierra

Dirección más favorable

Buena

Desfavorable

Poco favorable

Aceptable

Muy favorable

Buena

Desfavorable

Poco favorable

Aceptable

Muy favorable

Poco favorable

Favorable

(Dependiendo del valor de a y de la competenciade la roca, los resultados estarán más próximosa (J. = 45° Ó (J. = 90°)

Page 7: 17_Propiedades macizo rocoso

.

.

~

~

t

~

Foto 17.3. Frente de voladura coincidente con un plano deestratificación.

~ que los barrenos sean normales a dichos planos con elfin de aumentar el rendimiento de las voladuras.

Si se conoce la disposición en planta de la comparti-

~ mentación de los macizos, deberá también ser conside-rada para la colocación de las cargas de explosivo conlos espaciamientos apropiados, en vez de mantener unadistancia uniforme entre éstas. En efecto, situaciones

~ como la esquematizada en la Fig. 17.5, en la que lasfracturas se disponen en familias que forman ángulossuplementarios, dan origen a liberaciones desiguales de

, la energía de los explosivos, llegando la roca a fragmen-tarse excesivamente en las zonas con ángulos agudos,y produciendo bloques grandes en las zonas con ángu-

f los obtusos.AREA DE SOBREFRACTURACIDN

N

o - E

s

AREA DE SOBREFRACTURACIDN

I Fig. 17.5. Influencia de los sistemas de fracturas no ortogo-nales de un macizo rocoso en los resultados de la fragmenta-

ción (Proyección horizontal).

Para evitar estos problemas, que influyen muchasveces en la transmisión de importantes vibraciones alterreno, las cargas de explosivo deben ser colocadaspreferentemente junto a zonas con ángulos obtusos, yel espaciamiento entre barrenos siendo paralelo a lasdirecciones de los planos de fractura. Además de estosprocedimientos, se recomienda una programación delas secuencias de disparo de las cargas, con el fin decrear la máxima superficie libre después de cada deto-nación, circunstancia que depende de la geometría defracturación del macizo. Cuando es posible cambiar eldiámetro de los barrenos, se aconseja utilizar los diáme-tros más pequeños en el interior de zonas más fractura-das, para controlar mejor la fragmentación y los impac-tos ambientales resultantes.

Otras alternativas para implementar el control geoes-tructural consisten en dotar a las voladuras de líneas debarrenos de precorte, los cuales reducen la probabilidadde sobrefracturación del macizo remanente, aunquepueden ocasionar vibraciones excesivas.

a

b

c

Figura 17.6. Direcciones relativas de los estratos con res-

pecto al eje de los túneles.

223

Page 8: 17_Propiedades macizo rocoso

En los trabajos de excavación de túneles las caracte-rísticas estructurales condicionan en gran medida lage6metría del perfil de los mismos, casi rectangular silas rocas son masivas y con arco de coronación si lasrocas son más inestables. Cuando las discontinuidadesson normales al eje de los túneles, las voladuras suelenrealizarse con buenos resultados, Fig. 17.6.a. Si laestratificación o las discontinuidades son paralelas aleje de los túneles, Fig. 17.6.b, con frecuencia los avan-ces no son demasiado buenos y los frentes son desi-guales. Cuando la estratificación presenta una direcciónoblicua con respecto al eje de los túneles existirá unlado sobre el que resultará más fácil volar, en el caso dela Fig. 17.6.c en el lado izquierdo.

Por otro lado, las rocas muy laminadas con altaesquistosidad y fisuración responden bien a los cuelesen V, y en túneles de gran diámetro se consiguen gran-des avances, de hasta 6 m, con ese tipo de cueles.

Cuando se utilizan los cueles en V en pozos de sec-ción rectangular, los mejores resultados se obtienencuando las discontinuidades son paralela.s a las aristasde los diedros de los planos que conforman las cuñasdel cuele. Fig. 17.7.

Las tendencias son, por tanto, utilizar esquemas devoladuras versátiles, que se adapten a las discontinui-dades de los macizos, exigiéndose así un conocimientoprevio de éstas.

DISCONTINUIDADES PERIMETRO

PRINCIPALES DEL POZO

~j -- un- - - -. -1- _._~. -r-

;-e . .,I..,.

j

;..¡

...:

~ '1 1 ..¡

r1"1'1~,;-.I

~

;-. ...;. . ., .

~ u__u' -- -, !_u ---~

Figura 17.7. Pozo rectangular con cuele en V (Hagan, 1983).

3.3. Tensiones de campo

Cuando actúan las tensiones de campo residuales,

224

tectónicas y/o gravitacionales (no hidrostáticas), el es- ,-quema de fracturas generado alrededor de los barre-nos puede estar influenciado por la concentración nouniforme de tensiones alrededor del mismo.

En las rocas masivas homogéneas, las grietas queempiezan a propagarse radial mente desde los barre-nos tienden a seguir la dirección de ¡as tensiones prin- '-cipales.

Así por ejemplo, en el avance de galerías en macizosrocosos con una alta concentración de tensiones resi-duales, como en el caso de la Fig. 17.8, la secuencia dedisparo en los barrenos del cuele deberá adecuarse alas mismas.

Si en los planos de precorte de las excavacionesproyectadas actúan tensiones normales al mismo, losresultados obtenidos no serán satisfactorios, a menos

~;~ -:

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--~~=-=...'; '""==-,-,j ~

seCUENCIADE INIOIACION

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83

4.TENSlo"~~~C~~~~Clg~LES:;:r-

lo) lb)

Figura 17.8. Secuencia de iniciación en un cuele con ba-rreno central de diámetro y tensiones residuales horizonta-

les (a) Secuencia incorrecta (b) Secuencia correcta.

que el espaciamiento entre barrenos se reduzca consi-derablemente o se realice previamente una excavaciónpiloto próxima que sirva para la relajación del macizoliberando dichas tensiones y se sustituya el precortepor una voladura de recorte.

3.4. Presencia de agua

Las rocas porosas y los macizos intensamente frac-turados cuando se encuentran saturados de agua pre-sentan habitualmente ciertos problemas:

- Obligan a seleccionar explosivos no alterables porel agua.

- Producen la pérdida de barrenos por hundimientosinternos, y

- Dificultan la perforación inclinada.

Por otro lado, el agua afecta a las rocas y a losmacizos rocosos en los siguientes aspectos:

- Aumenta la velocidad de propagación de las ondaselásticas en terrenos porosos y agrietados.

- Reduce la resistencia de las rocas a compresión yatracción (Obert y Duvall, 1967) al ser menor la fric-ción entre partículas.

Page 9: 17_Propiedades macizo rocoso

- Reduce la atenuación de las ondas de choque y,por ello, se intensifican los efectos de rotura porla "ET» (Ash, 1968).

- Las juntas llenas de agua permiten el paso de lasondas de choque sin que se produzca un des-costramiento interno. Pero cuando el macizo en-tra en tensión, ese agua se moviliza ejerciendouna acción de cuña que puede llegar a produciruna gran sobreexcavación.

3.5. Temperatura del macizo rocoso

Los yacimientos que contienen piritas suelen pre-sentar problemas de altas temperatu ras de la rocapor efecto de la oxidación lenta de este mineral, ha-ciendo que los agentes explosivos del tipo ANFOreaccionen exotérmicamente con la pirita excitán-dose a partir de una temperatura de 120°Ci: 10°C.

Las últimas investigaciones apuntan a una primerareacción entre el ANFO y el sulfato ferroso hidratado,y más especialmente entre éste último y el nitratoamónico, iniciándose una reacción exotérmica quese automantiene a partir de los 80°C. Este sulfatoferroso es uno de los productos de descomposiciónde las pi ritas, además del sulfato férrico y el ácidosulfúrico.

Para obviar este inconveniente, que en varias oca-siones ha desembocado en graves accidentes, se hanañadido diversas sustancias inhibidoras del ANFO,tales como urea, oxalato potásico, etc., llegando a laconclusión de que con el aporte al ANFO de un 5%en peso de urea se evita la reacción exotérmica de lamezcla ternaria hasta una temperatura de 180°C(Miron et al, 1979).

La sensibilidad de los explosivos tipo hidrogel de-

pende también de la temperatura de la roca con laque esté en contacto, por ello, es necesario prestargran atención a éste fenómeno.

Una recomendación general cuando se presentanestos problemas es la de limitar el número de barre-nos por voladura, a fin de disminuir el tiempo quetranscurre entre la carga y el disparo.

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