CANTERAS SEGN SU USO Uso directo

De Roca

Canteras de uso directoArcilla Conglomerado (para caminos-plataformas)Arena ( para agregar en concreto)Equipo bsico en canteras de uso directo - Carguio: Cargadores frontales, retroex- cavadoras) - Transporte: Volquetes

Canteras de RocaProduccin de piedra para concreto.Produccin de piedra para espigones o rompeolas.Produccin de piedra para represas.

USO DE EXPLOSIVOSExplosivos Violentos.- Son compuestos qumicos plsticos o lquidos que presentan una descomposicin en forma casi instantnea por una accin externa. (Detonacin). En la detonacin se genera una reaccin qumica exotrmica, transformada en gases y vapor de agua. La velocidad de la Onda es ms 4000m/seg, la temperatura de 2500C 5000C y presiones de 2500 atmsferas.

COMO ES EL PROCESO DE DETONACIN

1ra FASE - INICIACINCreando la onda de detonacin o de choqueExplosivo Secundario (Rompedor)Explosivo Primario (Iniciador)Inicia la reaccin.

2da FASE- DETONACINSe inicia la transformacin de slidos a gasesZona de ReaccinFrente de choquePlano Chapman-JouguetZona de Productos de ReaccinExplosivo an no alterado

Prevalece el efecto de impacto (Brisance) por accin de la onda de choque, que se transfiere al medio circundante produciendo la presin de detonacin y presin de taladro (trituracin de la roca).

3ra FASE - EXPLOSINPrevalece el efecto de empuje (Fuerza) por efecto de los gases calientes en expansin. (Desplazamiento de la roca triturada).Productos de la detonacinmayormente gases estables

CLASIFICACINPOR SU POTENCIAPOR SU COMPOSICINPOR SU CONSISTENCIA

POTENCIA: -Primarios: Elevada potencia y sensibilidad, se usan como cebos o iniciadores. -Secundarios: Tipo comercial standard, usados en la explotacin de gran escala.

COMPOSICINSimples: un solo compuesto qumico, homogneo, explosivo detonante propiamente dicho, nitroglicerina.Mezclados: Mezcla interna, homognea y balanceada de elementos que en si mismos no son explosivos.Plvora, Nitrato de Amonio.

Compuestos: Mezcla mecnica simple + reactivos qumicos Tretilo + Nitrato de Amonio.

CONSISTENCIA-Plsticos: se adaptan a las forma de barras, son .resistentes al agua.-Slidos : En cartuchos o en material granular en paquetes, son menos resistentes al agua.

ELECCIN DEL TIPO DE EXPLOSIVOFragmentacin a obtener.Densidad del explosivo por m3 de roca a obtener.Costo unitario de barrenacin. Nota: En cantera se usan explosivos con buenas propiedades de fragmentacin.FORMAS DE EXPLOTAR UNA CANTERA- Calambuco- Coyotes- Barrenos individuales- Otros

PROCESOS DE FRACTURACIN Interaccin de las ondas de compresin y de tensin en cargas explosivas simples en superficie.A- UNA SOLA CARA LIBREB- CON DOS CARAS LIBRES Efectos: En la roca volada:1- Roca volatilizada2- Roca con fragmentacin menuda3- Roca con fragmentacin gruesa y con proyeccin hacia arriba. En el Crter: A- Zona muy fracturada, debilitada. B- Zona de Fisuras C- Zona de deformacin plstica, ya sin agrietamiento.

rocaA- CON UNA SOLA CARA LIBRE

321CBA

rocaB-CON DOS CARAS LIBRESOndas de tensin de la cara libre frontalOndas de tensin de la cara libre superiorCara libre frontal

321CBA

Bench HeigthSpacingBurdenCANTERA (BANCO)

CANTERA - BANCO

DIAGRAMA DEL BARRENOVK-2V0.3 VVKVCarga de Columna lpCarga de Fondo lbV: Separacin frontal

K: Altura del frente del banco

A.-VOLADURA EN SUPERFICIE Existen numerosos procedimientos para efectuar el clculo de los parmetros fundamentales de voladura (malla, factor de carga, longitud de taladros, etc.) por lo que en este caso solo presentamos algunos principios que puedan servir como gua para el diseo de una voladura, basndonos mayormente en el dimetro de perforacin que permite trabajar el equipo del que dispone el usuario.

Debemos tener en cuenta que la voladura de banco y la subterrnea mantienen los mismos criterios, ya que fundamentalmente buscan los mismos resultados, y que finalmente una vez creada la cavidad de arranque en un frontn subterrneo este se convierte en un banco anular. La voladura en superficie comprende a: bancos de canteras y tajos abiertos, excavaciones, zanjas, corte de taludes a media ladera, obras viales, voladuras en agricultura y casos especiales como la voladura secundaria y los trabajos de Smooth Blasting ( recorte o pre-corte), pero fundamentalmente se concretan a bancos.

Explotacin de canteras de roca con explosivos en bancos(uso de nomogramas)

2A2BLnea del problema ALnea del problema BLnea principalNOMOGRAMA 1a Lneas principales

(Propiamente el Nomograma)Nomograma 1a

Ejemplo:Calcular la mxima separacin frontal

Altura del Banco K= 6.00 mts Dimetro Barreno d = 32 mm Grado de Atacado p = 1.25 (con mquina) Dinamita 35% s = 1.00 Espacio entre barrenos E = 1.3 V Inclinacin 2a1 Resistencia Especfica Roca S = 0.4

Ruta en Nomograma 1a(a, b, c, d, e, f, g) V max = 1.65 m

(Propiamente el Nomograma)Nomograma 1a

Determinar la carga de FONDO, para los mismos datos del ejemplo. Ruta: Partiendo de V max = 1.65 mts Del NOMOGRAMA 1A RUTA (g, f, e, d, c,b, a) FONDO DE CARGA: lb = 1.25 kg/m De la Geometra del barreno por lo tanto lb = V + 0.3V = 1.3V lb = 1.3 x 1.65 = 2.145 mt

Qf = CARGA DE FONDO = 1.25 x 2.145 = 2.68 kg

Determinar la carga de COLUMNA, para los mismos datos del ejemplo Ruta: Partiendo de V max = 1.65 mts RUTA (g, f*, d,c) NOTA * Se pasa de frente sin regresar a la lnea punteada (en la linea de la inclinacin del barreno). CARGA DE COLUMNA: lp = 0.54 kg/m De la Geometra del barreno por lo tanto lp = K 2V lp = 6.00 2 x 1.65 = 2.70 mt

Qc= CARGA DE COLUMNA = 0.54 x 2.70= 1.46 kg

CARGA ESPECIFICA q = Q/V = 4.14/21.23 = 0.19 Kg/m3

MOVIMIENTO DE TIERRAS

CMO SE DEFINE?MOVIMIENTO DE TIERRASEs el trabajo que se relaciona con la modificacin delrelieve de un terreno, vale decir el cambio en su topo-grafa.

CMO SE REALIZA?El cambio de la topografa del terreno se realiza por la e-jecucin de dos operaciones bsicas desmonte y terrapln.

QU ES EL DESMONTE? QU ES UN TERRAPLEN?

EL DESMONTE Es la operacin de extraccin de tierras con lo que se logra rebajar el nivel del terreno. Al material extrado se le da el nombre de escombros.

EL TERRAPLEN Es la operacin de relleno de tierras con lo que se logra elevar el nivel del terreno.

Desmonte y terrapln representan volmenes de tierra extradas o amontonadas como consecuencia de un movimiento de tierra.

En una obra estos volmenes de tierra generalmente son diferentes de tal forma que los escombros son aprovechables, frecuentemente, para los terraplenes.

En el caso de exceder, estos se dejan en depsitos o en botaderos y si faltan se procuran las tierras necesarias provenientes del prstamo.

En un movimiento de tierra es primordial conocer las caractersticas del material a fin de poder determinar el modo ms sencillo de:Mover o excavar.Cargar.Transportar.Extender y compactar.Para lograr eficiencia en la operacin a fin de conseguir un mejor rendimiento.

SECCION TRANSVERSALTERRAPLENDESMONTEPERFIL DEL TERRENO

En trminos generales y desde el punto de vista del movimiento de tierras la naturaleza del terreno se divide en:

1 Terrenos rocosos : Rocas Fijas + explosivosSueltas2 Terrenos blandos : Tierras

Consecuentemente una mezcla de rocas y tierrasTerrenos Rocosos:Los que antes de su extraccin han de romperse dislocarse o de-sagregarse ya sea por medio de explosivos o mecnicamente.Terrenos Blandos:Los que pueden excavarse a mano o mecnicamente sin previa disgregacin.Nota: Es importante saber el tamao de la partcula y el grado dehumedad.

TALUD DE DESMONTE O TERRAPLNEs la pendiente o inclinacin dada a las paredes del terreno a fin de mantenerlos en equilibrio estable.Es necesario que los taludes, que limitan los movimientos de tierras, tengan la inclinacin conveniente que se define por las siguientes caractersticas:

1 Por el ngulo i que forma el plano del talud con un plano horizontal. 2 Por el valor de la tangente o cotangente del ngulo i, los cuales se expresan por fracciones siendo sus trmi- nos nmeros enteros.

NGULO DE TALUD NATURAL DE TIERRAS Es el ngulo de rozamiento interno que toma por si solo un talud de idntico terreno, bajo la accin prolongada de los agentes atmosfricos.

El ngulo depende esencialmente de:La naturaleza del terrenoLa consistencia del terrenoEl grado de humedad

Nota: El ngulo i debe ser menor al ngulo

Respecto a la consistencia en los terrenos blandos, el ngulo es mayor en los terrenos naturales en su sitio, es decir en los taludes de terreno virgen que en los terrenos recientemente removidos, esto se debe por una disminucin de la cohesin, es decir por la disminucin de la resistencia debido a su rozamiento.

La Cohesin puede disminuir y hasta desaparecer de tal manera que la inclinacin del talud no se puede dar por el grado de cohesin.

Como ejemplo tendremos que mencionar que la arcilla se agrieta profundamente en los periodos de sequa prolongada.

En cuanto a la humedad esta tiene gran influencia en el ngulo del talud natural de las tierras blandas debido a que facilita el resbalamiento de las partculas reduciendo la resistencia debido al rozamiento y disminuyendo el valor del ngulo.

Se debe exceptuar algunos suelos, como las arenas, que tienen cierta cohesin cuando estn hmedos y no tienen ninguna cuando estn secas o cuando estn anegados.

SECCIN TRANSVERSAL DE EXPROPIACINPERFIL DEL TERRENOTALUDTALUDbaiEXPROPIACIN DE UN MOVIMIENTO DE TIERRAStgi= a/b

PESO, EXPANSIN VOLUM-TRICA Y COMPRENSIBILIDADEs importante conocer las caractersticas siguientes del material a trabajar.PesoExpansin volumtrica (esponjamiento)Comprensibilidad

Peso volumtrico o densidad aparente.Grande: se mueve volumen menor que el posible.Pequeo: se mueve volumen total posible pero se desperdicia potencia.

ExpansinTodo material cuando se mueve de su estado natural aumenta el volumen y por lo tanto disminuye su densidad aparente.Se denomina factor volumtrico a la siguiente relacin:

Densidad Ap. Material Suelto Densidad Ap. Material en banco

mientras que el porcentaje de expansin se define como

F.V.=

Nota: Las tierras compactas como la arcilla, se esponjan mucho sino se toma la precaucin de fraccionar las grandes masas ejecutando el terrapln por capas horizontales convenientemen-te apisonadas o comprimidas mecnicamente.

Comprensibilidad

Todo material extendido y compactado disminuye su volumen.En la reduccin que experimenta el terrapln, con el tiempo,hay que considerar un coeficiente de esponjamiento inicial. Ei estado del terrapln inmediato a su colocacin, un coeficiente final o persistente. Ep estado del terrapln en su asiento definitivo y un coeficiente de asiento de los escombros A donde:

A ==V : Volumen de excavacinVi : Volumen inicial del terraplnVp : Volumen final del terrapln

VVpViVViVpVp = Vgeom = Vfinal

Vi = Vtransp.A= Vi - VfViCompresibilidadExpansin

DENSIDADES APARENTES DE DIFERENTES MATERIALES

MATERIAL D Ap Banco(Kg/m3)% expansinF.VD Ap suelto (Kg/m3)Arcilla Seca1600390.721155Arcilla Hmeda1830390.721320Tierra comn seca1560250.801250Tierra Hmeda2000250.801600Grava Seca1890120.891670Grava Hmeda2250120.892000Piedra Caliza2610670.601560Arena seca suelta1600120.891420Arena muy hmeda y compactada2080120.891850Roca arenisca2320540.651510Roca Volcnica2890640.611750

Esponjamiento, Factor Volumtrico (FV), Coeficiente de escombros (A)

Se tiene:

V:Volumen de bancoVi:Volumen de Transporte (Volumen Inicial)Vf: Volumen Geomtrico (Volumen Final)

PROBLEMA

Para la construccin de los 14 Km de una carretera se dispondr de un terrapln con una base de afirmado de 1.20 m de espesor el cual tendra las siguientes dimensiones: B menor del terrapln = 10.40m Angulo del terrapln i = 45

El material tiene un coeficiente de escombros igual al 15% y un porcentaje de expansin del 32%.Determinar el costo del material en banco, si el m3 cuesta 10.00 nuevos soles.

Solucin:a.-Primero se calcular el volumen geomtrico (Vf) Vol Geom = Area seccin x Long = 0.5* (10.40+12.80)*1.20*14*103 = 194880 m3b.-A continuacin se calcular el volumen de transporte(Vi) .....Para hallar este volumen se tendr en cuenta la siguiente ecuacin:

V transp= V geom / (1-A) Reemplazando los datos se tiene:V transp = 194880/ (10.15) Luego : V transp= 229270.6 m3 Vi = Vf / (1-A)

c- Finalmente se calcular el Volumen de Banco Para esto se utilizar la relacin: V banco = FV x V transporteAdems se tiene que % EXP = ((1/FV) 1)FV = 1/(1 +%EXP) = 1/(1+0.32), entonces: FV = 0.75Por lo tanto: V banco = 0.75 * 229270.6 V banco = 171952.95 m3Costo Total = V banco x (costo/m3) = 171952.95 * 10.00Costo Total = 1719529.5 nuevos soles