trazos mineros subterráneos

5/26/2018 trazos mineros subterr neos

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CAPTULO I: CONOCIMIENTOS PREVIOS1.1 TRAZOS DE PERFORACION

Es un conjunto de taladros que se perforan en un frente y que tienen una

ubicacin, direccin, inclinacin y profundidad determinada. Lo cual presenta numerosasalternativas de acuerdo al tipo de roca, al equipo de perforacin, al tamao de la seccin a

disparar

1.1.1 OBJETIVO DEL TRAZO Distribuir los taladros. Determinar el orden de la salida de los taladros. Reducir los gastos de perforacin y cantidad de explosivo. Obtener un buen avance. Mantener el tamao o la seccin de la labor uniforme.

1.1.2 IMPORTANCIA DEL TRAZO Si perforamos un frente sin usar un trazo adecuado, tendramos que hacer un

mayor nmero de taladros que el necesario, con un gasto excesivo. Adems,

probablemente no conseguiramos un avance satisfactorio, e inclusive podra

soplar o fracasar el disparo

Para pequeas secciones que son lo que trabajan Uds., ser necesario primerodeterminar los factores de los cuales depende la eleccin del trazo, siendoimposible establecer un solo tipo de trazo para las labores mineras, ya que las

condiciones siempre tienen que variar, por lo que hay que tener en cuenta los

siguientes factores:

1.1.3 FACTORESA. CLASE DE TERRENO

La dureza del terreno es un factor determinante, ya que en un terreno duro ser

necesario emplear el corte quemado y se perforarn gran cantidad de taladros; mientras

que en un terreno suave solo se emplear el corte cua o en V y la cantidad de taladrosser menor. As mismo la existencia de fracturas, fallas, etc., naturalmente un terreno

uniforme es el ideal para la perforacin.


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Facultad de Ingeniera

Escuela Acadmico Profesional de Ingeniera Geolgica

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B. TAMAO DEL FRENTE Y NUMERO DE CARAS LIBRESA mayor tamao del frente ser necesario hacer mayor cantidad de taladros y a la

inversa, a menor tamao menos cantidad de taladros. Sin embargo, a menor tamao del

frente se conseguir menor avance, excepto con el uso de corte quemado. El mayornmero de caras libres hace que el trazo sea ms sencillo, siendo ms difcil si es un frente

con una sola cara libre.

C. LOS EXPLOSIVOS Y EL EQUIPO DE PERFORACIONSi se usa explosivos de mayor potencia se reduce la cantidad de taladros, en el

caso de que sea de baja potencia, ser necesario el uso de ms taladros. El equipo de

perforacin influye especialmente en la perforacin de los cortes, siendo tambin

fundamental la habilidad del perforista, que le permitir efectuar cortes complicados.

D. TIPO DE LABOR A PERFORAR Es el factor que ms hay que tomar en cuenta principalmente para usar un trazo

determinado.

En una galera habr mayor nmero de taladros, que en un subnivel o chimenea oen un pique, en los tajeos tambin el nmero de taladros va a depender del ancho

del mismo

1.1.4 PARTES DEL TRAZO DEL TALADRO

Figura 1: Partes del Trazo del Taladro


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A. CORTES O ARRANQUESon aquellos taladros que se ubican en la parte central de la seccin, los cuales

tienen la funcin de aperturar o agregar el nmero de caras libres del frente; siendo los

taladros fundamentales para cada voladura, del xito de la voladura de los taladros delcorte depende el xito de la voladura del frente; por lo tanto un buen corte dar lugar a

un buen disparo.

Es la abertura que se forma primero en un frente, mediante algunos taladros que

ocupan generalmente la parte central del trazo, que tienen una disposicin especial y son

los que hacen la explosin primero, el objeto de hacerse en primer lugar el corte, es

formar una cara libre, a fin de que la accin del resto de los taladros del trazo sea sobre

ms de una cara libre, con lo que se conseguir una gran economa en el nmero de

taladros perforados y en la cantidad de explosivos.CARA LIBRE

Es el lugar hacia el cual se desplaza el material cuando es disparado, por accin

del explosivo. La cara libre en un frente es una sola por ello la funcin del corte es abrir

otra cara libre, o sea el hueco que forma el corte luego del disparo es otra cara libre.

Figura 2: Sealizacin de la Cara Libre

B. AYUDASSon aquellos taladros que sirven para ampliar la cara libre formada por el corte,

por lo general son taladros paralelos.


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C. CUADRADORESSon aquellos taladros que permiten dar la forma lateral a la labor, son taladros que

van ligeramente dirigidos hacia fuera de la seccin, con la finalidad de mantener la

seccin del frente. Su nmero depende de la dureza de la roca y del tamao de la seccin.

D. ALZASSon aquellos taladros que van en la parte de la corona de la seccin y tambin se

perforan ligeramente dirigidos hacia el techo, para mantener la seccin.

E. ARRASTRESSon aquellos taladros que van en el piso y tienen la finalidad de darle un acabado

al piso de la labor, de acuerdo a la gradiente que se lleva, varan en nmero de acuerdo a

la dureza de la roca y ancho de la labor.

1.1.5 PERFORACION DEL TRAZOEl procedimiento para la perforacin de trazos es el siguiente:

o Marcado del centro del frente.o Marcado del trazo.o Determinacin de la direccin del trazo.o Determinacin de la direccin de los taladros.o Perforacin del trazo.

1.1.6 ERRORES DE PERFORACION DEL TRAZOA. HUECO DE ALIVIO DE DIMETRO MU Y PEQUEO

Figura 3: Error por dimetro pequeo


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B. DESVIACIONES EN EL PARALELISMO

Figura 4: Error por perforacin no paralela

C. ESPACIAMIENTOS IRREGULARES ENTRE TALADROS

Figura 5: Error por espaciamiento irregular

D. IRREGULAR LONGITUD DE LOS TALADROS

Figura 6: Error por longitud de taladros


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E. INTERSECCION ENTRE TALADROS

Figura 7: Error por interseccin entre taladros

F. SOBRECARGA EXCESIVA DENSIDAD DE CARGA)

Figura 8: Error por Sobrecarga

1.2 CONCEPTOS CLAVES1.2.1 TANDA

Es l nmero de taladros de perforacin efectuados en una tarea normal de 8

horas al da.

1.2.2 FRENTESuperficie libre en una voladura, Es el lugar en donde se emplaza personal y

mquina de perforar para realizar el avance de una galera o crucero, mediante

perforacin y voladura.


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1.2.3 BURDEN PIEDRA)Distancia desde el barreno al frente libre de la roca, medida perpendicular al eje

del taladro, Tambin denominado piedra, bordo o lnea de menor resistencia a la cara

libre. Es la distancia desde el pie o eje del taladro a la cara libre perpendicular mscercana. Tambin la distancia entre filas de taladros en una voladura.

1.2.4 BURDEN BORDO)La dimensin del bordo se define como la distancia ms corta al punto de alivio al

momento que un barreno detona. La seleccin del bordo apropiado es una de las

decisiones ms importante que hay que hacer en cualquier diseo de voladuras.

1.2.5 BURDENDistancia entre el barreno y la cara libre ms prxima. La dureza de la roca,

fracturas, explosivos utilizados y la fragmentacin requerida determina la seleccin del

burden.

1.3 INCIDENCIA DE COSTOSEsta est basada de acuerdo a dos criterios de costos uno que se encarga del

momento previo de la voladura y otro despus posterior al disparo.

Figura 9: Divisin de los Costos segn dos criterios principales


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CAPTULO II: TRAZOS HORIZONTALES: TNELES Y GALERAS2.1 GENERALIDADES

Existen dos razones para excavar en subterrneo:

o Para utilizar el espacio excavado (accesos de transporte, almacenaje demateriales diversos, obras de construccin, defensa militar, etc.).

o Para utilizar el material excavado (explotacin minera).Sus dimensiones, acabados finales, sostenimiento interno y dems aspectos

dependen de su funcin. As, un tnel carretero o hidrulico debe tener un buen perfilado

por ser para uso permanente, mientras que una galera de explotacin puede quedar con

acabado irregular si va a ser abandonada una vez cumplida su misin.

Los tneles y galeras son abiertos mayoritariamente en tendido horizontal. La

seccin de los tneles puede variar entre 9 m2 hasta ms de 100 m2. Los dimetros de

taladro en tneles van de 32 mm a 51 mm.

En rocas competentes los tneles y galeras con secciones menores de 100 m2

pueden excavarse a seccin completa en un solo paso, mientras que la apertura de

grandes tneles, donde la seccin resulta demasiado amplia, o donde las caractersticas

geomecnicas de la roca no permiten la excavacin a seccin completa, el mtodo usualconsiste en dividir el tnel y galera en dos partes: la superior o bveda que se excava

como una galera de avance horizontal, y la inferior que se excava por banqueo

convencional en forma retrasada con respecto al avance de la bveda.

Cuando la calidad de la roca es mala, puede ser necesario dividir el tnel en varias

secciones, por lo general abriendo primero una galera piloto desde la que se ataca hacia

el techo y los flancos.

Con mtodos de perforacin y voladura, el ciclo bsico de excavacin comprendelas siguientes operaciones:

o Perforacin de los taladros.o Carga de explosivo y tendido del sistema de iniciacin.o Disparo de la voladura.o Evacuacin de los humos y ventilacin del rea del trabajo.


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o Desprendimiento de rocas aflojadas, resaltos y lomos, que hayan quedadoremanentes despus del disparo (desquinche).

o Eventual eliminacin de tacos quedados resultantes de tiros fallados.o Carguo y transporte del material arrancado.o Eventual disparo adicional para rotura secundaria de pedrones

sobredimensionados.

o Medicin del avance logrado, control de alineamiento y nivelacin,replanteo de taladros para el siguiente disparo.

El esquema o forma en que se ataca el frente de los tneles y galeras, es decir el

mtodo de avance, depende de diversos factores:

Equipo de perforacin empleado (parmetro bsico es el dimetro detaladro). Tiempo disponible para la ejecucin. Tipo de roca y condiciones del frontn. Tipo de sostenimiento necesario. Sistema de ventilacin.

Debido a su longitud en relacin con la relativamente pequea seccin transversal

del tnel, los taladros solamente pueden ser perforados en forma perpendicular a la cara

libre (a lo ms con pequea inclinacin). En tales condiciones los tiros no puedenarrancar la roca tal como podran hacerlo si estuvieran dispuestos en planos paralelos a la

cara como en la voladura de bancos. Esta dificultad se subsana dedicando un cierto

nmero de taladros (que se disparan primero) especficamente para abrir una cavidad

inicial cuyas paredes actuarn como caras libres para los tiros subsiguientes, lo que se

denomina el corte o arranque.

Otro aspecto importante es en razn de que los tneles, cualquiera que haya sido

su motivo de apertura, terminan siendo vas de trnsito permanente, por lo que es

indispensable que las rocas de las paredes y techo sean estable y no estn sometidas a

excesivas tensiones. Cuanto ms heterognea o fisurada sea la roca, el perfil perimetral

ser ms irregular e inestable, sujeto a desprendimientos y desplomes imprevistos. Una

forma de limitar o controlar este inconveniente es mediante voladura de contorno o

perifrica con salida controlada, denominada precorte o recorte y finalmente un

cementado (grouting).


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Para efectos de voladura el frontn de un tnel de pequea a mediana

envergadura se divide en tres reas: la de corte o arranque, la de ncleo o destroza y la de

corona o contorno. Estas se disparan en tres etapas: corte, ncleo, contorno, con tiros

individuales espaciados en tiempo de modo tal que actan en conjunto, aparentemente enforma instantnea, pero con salidas ordenadas secuencialmente para permitir el

desplazamiento del material fragmentado.

Los tneles de gran seccin se atacan en dos fases, la primera que comprende la

parte superior (top heading) de la manera descrita anteriormente y la segunda, que

comprende a la parte inferior que se dispara por banqueo, normalmente por tajadas

verticales secuenciadas.

Figura 10: Partes de los trazos de un tnel o galera

La nica superficie libre en voladura de tneles, piques o chimeneas viene a

ser el frente de ataque, por lo que sta se efecta en condiciones de gran confinamiento.

Cuanto ms pequea sea el rea del frente, la roca estar ms confinada, requirindose

por tanto mayor carga especfica de explosivo por m3 a romper cuanto ms reducida sea

la seccin a volar.

Como las dimensiones del burden y espaciamiento son cortas, especialmente en el

rea del arranque, los explosivos debern ser lo suficientemente insensibles para evitar la

transmisin de la detonacin por simpata, pero s tener una velocidad de detonacin lo

suficientemente elevada, superior a 3 000 m/s para evitar el efecto canal en los explosivos

encartuchados dentro de taladros de mayor dimetro (fenmeno que consiste en que los

gases de explosin empujan al aire alojado entre la columna de explosivo y la pared de


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taladro, comprimiendo a los cartuchos por delante del frente de la onda de choque y

aumentando su densidad al punto de hacerlos insensibles a detonacin).

2.2 TRAZO DE GALERIASSon labores que ofrecen mayor dificultad para la voladura, pues con un solo

disparo deber obtenerse la apertura de la seccin de manera uniforme, con un buen

avance; la eficiencia del disparo depender de:

2.2.1 ORDEN DE SALIDA DE LOS TALADROSSe realiza teniendo en cuenta el nmero de caras libres y el tamao de estas, en

primer lugar se dispara el corte, por lo que se iniciar juntos los taladros del corte;

enseguida se harn salir las ayudas, que actuarn sobre dos caras libres formadas por los

taladros del corte; estas ayudas amplan las dimensiones de la cara libre, enseguida se

disparan los cuadradores, las alzas y finalmente los arrastres.

2.2.2 NMERO DE TALADROS QUE FORMAN LA SECCIN Y SU UBICACIN El nmero de taladros son los siguientes:

o Las alzas sern en la mayora de los casos 3 taladros.o Los cuadradores sern por lo general 2 a cada lado.o Los arrastres sern 3 o 4 dependiendo del terreno y de la seccin.

En cuanto a la ubicacin tenemos:a. De las 3 alzas, una estar ms alta (la del centro) que las otras dos, con la

finalidad de darle la forma de bveda. El taladro del centro se perfora

inclinado y subiendo y los otros dos se perforan subiendo y abrindose.

b. Los cuadradores se perforan horizontalmente a ambos lados del frente,

abrindose ligeramente.

Los arrastres se perforan inclinados hacia abajo, los centrales se perforansiguiendo la direccin de la labor, mientras que los laterales se abren un poco a

ambos lados. Teniendo ubicado los taladros mencionados se colocarn los taladrosde corte yseguidamente las ayudas necesarias.

2.2.3 NUMERO DE TALADROS Para Terreno suave se puede usar 3 cortes en V horizontales, 3 alzas, 4

cuadradores y tres arrastres, con un total de 16 taladros, para una galera de 8x7,


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si la galera es de 7x6 se podr usar solo dos cortes en V con lo que te ndramos

14 taladros.

Para terreno duro en una labor de 8x7 se puede hacer 3 cortes en V con 5ayudas, que con los otros taladros puede hacer un total de 21 a 23 taladros, paraun frente menor se emplean 20 taladros.

Se puede calcular el nmero de taladros en forma aproximada mediante la

siguiente frmula emprica:

Ntal. = 10 x A x H

Dnde:

A: ancho de tnel.

H: altura del tnel.EJEMPLO:Para un tnel de 1,80 m x 2,80 m = 5,04 m2

Ntal. = 5 x 10 = 2,2 x 10 = 22 taladros

O en forma ms precisa con la relacin:

N t = (P/dt) + (c x S )

Dnde:

P: circunferencia o permetro de la seccin del tnel, en m, que se obtiene

con la frmula:

P = A x 4

dt : distancia entre los taladros de la circunferencia o perifricos que

usualmente es de:


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c : coeficiente o factor de roca, usualmente de:

S: dimensin de la seccin del tnel en m2 (cara libre)

2.2.4 DIRECCION Y GRADIENTE DE LA LABOR La direccin se refiere al rumbo que debe tomar la labor, sea galera, subnivel, si es

en veta generalmente sigue el rumbo de la veta.

En una cortada conociendo la direccin a seguir se procede de la siguientemanera: se ubica el punto inicial que se ubica en superficie, con este punto se

ubica uno al interior de la labor, realizando una perforacin en el techo se coloca

un tarugo con su alcayata (clavo), se estaciona un teodolito en el primer punto y se

visa el punto al interior de la labor, enseguida se marca otro punto para poner otro

tarugo ms adelante del anterior (a 3 mts. del anterior), una vez colocado en la

direccin correcta, se coloca en cada punto una pita con un trozo de roca o

mineral en el extremo. La Gradiente es la inclinacin que debe tener la labor en construccin; la cual

debe ser positiva, por lo general cinco por mil o seis por mil (5 x 1000 6 x

1000); lo cual quiere decir que para cada 100 metros de galera se debe levantar

50 60 cm de altura, primero para facilitar la circulacin de los carros mineros y

segundo para facilitar el drenaje del agua

A. CON TARUGOS EN EL TECHO DE LA LABORCuando se ha colocado los puntos de direccin cada 3 mts, se est dando la

posibilidad de controlar la gradiente empleando estos mismos puntos. Para ello se hace

necesario colgar en los tarugos unos medidores con una argolla en el extremo siendo el

primero 1.8 cm ms largo que el segundo y se ubica a 1 mt del piso; haciendo coincidir

las dos argollas se ubica en el frente el punto en el centro, se mide 1 mt y se determina el

piso de la labor.


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B. CON TARUGOS EN LAS PAREDES DE LA LABOREn la labor se coloca frente a frente dos tarugos con su respectivo clavo a una

altura de 50 cm del piso, 3 mts, ms adelante se colocan dos tarugos de igual forma, pero

a 1.8 cm ms alto que los anteriores. Se amarra pitas a los respectivos clavos de losprimeros tarugos y luego de los siguientes, se hace coincidir ambas pitas y se marca la

altura en el frente, bajndose 50 cm. Por debajo de la marca para ubicar el piso.

C. CON REGLA DE GRADIENTESe utiliza una regla de madera de 1 m de largo, 6 cm de ancho, 8.6 cm de alto en

un lado y 8 cm en el otro lado; se coloca sobre un riel de la lnea de cauville, con el lado

menor hacia delante, sobre la regla se pon un nivel de albail. La gradiente se consigue

subiendo y bajando el riel hasta que la burbuja del nivel entre en sus reparos, en este

momento se asegura el riel a los durmientes.

2.3 FALLAS2.3.1 TIROS SOPLADOS

Son aquellos que aun cuando han explosionado, no han producido los efectos de la

voladura deseados. Producindose en el mejor de los casos un bombeo del taladro.

Causas:

o Algn taladro que debi explosionar antes, no lo hizo.o Trazo inapropiado; mucha distancia entre taladros.o Carga explosiva del taladro inapropiado.o Uso inapropiado de los separadores.(fig. N).o Comunicacin de dos taladros por la explosin de uno de ellos.

Presencia de fracturas.

2.3.2 TIROS CORTADOSSon aquellos en los que la carga explosiva del taladro no ha llegado a explosionar,

no obstante que la gua ha llegado a consumirse e inclusive que haya explotado el

fulminante. Las causas son las siguientes:

o Mal cargado del taladro, colocndose el cebo muy cerca de la boca delhueco, de modo que es expulsado con la explosin de los taladros vecinos.

o Uso de dinamita no resistente al agua, donde hay mucha humedad;igualmente, si no se usa gua de agua.


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o Excesiva humedad que pueda penetrar en la unin del fulminante congua.

o Uso de explosivos en mal estado, como la dinamita descompuesta, o engeneral explosivos guardados durante mucho tiempo.

o Cartucho Cebo mal preparado; al cortarse la gua por doblarlaexcesivamente, o rasparse al introducir el cebo, o doblar entre dos tacos por

atacar demasiado.

o Cebo mal preparado, por no introducir bien en el cartucho,impermeabilizar con grasa la unin del fulminante a la gua, por usar

cartucho de dinamita hmedo.

o Gua mal cebada, por no cortarse en escuadra, por no introducir hasta elfondo del fulminante, fulminante con aserrn dentro, fulminante mal

apretado a la gua, de modo que esta se salga.

2.3.3 TIROS PREMATUROSA aquellos taladros donde la explosin ocurre mucho antes del indicado por la

longitud de la gua. Se pueden producir al arder la dinamita por las chispas que salen de

una gua deteriorada o por la explosin del cebo al rozar el fulminante mal colocado

contra las paredes el taladro; en este caso el tiro prematuro dar lugar a un accidente

fatal.

2.3.4 TIROS RETARDADOSSon aquellos en que la explosin ocurre mucho despus de lo indicado por la

longitud de la gua. Se producen por quemarse la dinamita y los gases de la combustin se

acumulan dentro del taladro, por el taco de arcilla que no los deja escapar. Tambin

puede ser que el fulminante llegue a estallar al ltimo, cuando el calor de la combustin

de la dinamita lo alcanza.

2.3.5 TIROS QUEMADOSSon aquellos en que la dinamita ha ardido pudiendo explosionar los restos o la

parte que no ha ardido. La causa del incendio de la dinamita puede ser por el chisporreteo

de la gua que se ha doblado, o tambin, por haberse salido la gua cebada del cartucho

cebo y hacer explosin sin producir la detonacin del resto de la dinamita, pero s el

incendio.


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2.4 DISEO BSICO PARA VOLADURA SUBTERRNEA EN TNEL.El trazo o diagrama de distribucin de taladros y de la secuencia de salida de los

mismos presenta numerosas alternativas, de acuerdo a la naturaleza de la roca y a las

caractersticas del equipo perforador, llegando en ciertos casos a ser bastante complejo.Como gua inicial para preparar un diseo bsico de voladura en tnel mostramos

el ya conocido mtodo de cuadrados y rombos inscritos, con arranque por corte quemado

en rombo, y con distribucin de los taladros y su orden de salida.

Figura 11: Distribucin de Taladros

2.4.1 ESQUEMA DE VOLADURA EN TNELES Y GALERASLas voladuras en tneles y galeras se caracterizan por no existir, inicialmente,

ninguna superficie libre de salida salvo el propio frente del ataque. El principio de

ejecucin se basa en crear un hueco libre con los barrenos del cuele y contracuele hacia el

cual rompe las cargas restantes de la seccin. Dicho hueco tiene generalmente, una

superficie de 1 a 2 m2, aunque con dimetros de perforacin grande se alza hasta los 4

m2. En los cueles en abanico los barrenos del cuele y contracuele llegan a cubrir la mayor

parte de la seccin.

La destroza, aunque sea comparable geomtricamente a las voladuras en banco,

requiere insumos especficos de explosivos entre 4 a 10 veces superiores, puesto que hay

errores de perforacin, menor hueco de esponjamiento e inclinacin con respecto al eje

de avance, menor cooperacin entre cargas adyacentes y en algunas zonas existen la

accin negativa de la gravedad, como sucede con los barrenos de la zapata.


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Figura 12: Zonas de la Voladura del Tnel

Los barrenos de contorno son los que establecen la forma final del tnel, y se

disponen con un reducido espaciamiento y orientados hacia el interior del masizo para

dejar huecos a las perforadoras en el emboquille y avance.

En cuanto a la posicin del cuele, esta influye en la proyeccin del escombro, en la

fragmentacin y tambin en el nmero de barrenos. De las tres posiciones: en ricon,centrada interior y centrada superior, se elige normalmente esta ltima, ya que se evita la

cada libre del material, el pefil de escombro es ms tendido, menos compacto y menor

fragmentado.


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Figura 13: Esquematizacin de una Voladura de un Tnel

2.4.2 NMERO DE TALADROSEl nmero de taladros requerido para una voladura subterrnea depende del tipo

de roca a volar, del grado de confinamiento del frente, del grado de fragmentacin que se

desea obtener y del dimetro de las brocas de perforacin disponibles; factores que

individualmente pueden obligar a reducir o ampliar la malla de perforacin y por

consiguiente aumentar o disminuir el nmero de taladros calculados tericamente.

Influyen tambin la clase de explosivo y el mtodo de iniciacin a emplear.

Se puede calcular el nmero de taladros en forma aproximada mediante la siguiente

frmula emprica:

Ntal. = 10 x A x H

Dnde:

A: ancho de tnel.

H: altura del tnel.

2.4.3 LONGITUD DEL TALADROSer determinada en parte por el ancho til de la seccin, el mtodo de corte de

arranque escogido y por las caractersticas del equipo de perforacin. Con corte quemado

puede perforarse hasta 2 y 3 m de profundidad, mientras que con corte en V slo sellega de 1 a 2 m de tneles de pequea seccin. Para calcular la longitud de los taladros

de corte en V, cua o pirmide se puede emplear la siguiente relacin:

L = 0,5 x S

Dnde:

S: es la dimensin de la seccin del tnel en m2.


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2.4.4 CANTIDAD DE CARGADepende de la tenacidad de la roca y de la dimensin del frente de voladura.

Influyen: el nmero, dimetro y profundidad de los taladros y el tipo de explosivo e

iniciadores a emplear. Se debe tener en cuenta que la cantidad de explosivo por m2 avolar disminuye cuanto ms grande sea la seccin del tnel, y tambin que aumenta

cuanto ms dura sea la roca.

En trminos generales puede considerarse los siguientes factores en kg de

explosivos/m3

En minera los consumos de dinamita varan generalmente entre 300 a 800 g/m3

Como generalidad, pueden considerar los siguientes factores para:

En donde podemos considerar:

Rocas muy difciles: granito, conglomerado, arenisca.

Rocas difciles: arenisca sacaroide, arena esquistosa.

Rocas fciles: esquisto, arcilla, esquistos arcillosos, lutita.

Rocas muy fciles: arcilla esquistosa o rocas muy suaves.

Valores estimados para galera con una sola cara libre, para disparos con 2 caras

libres se pueden considerar valores de 0,4 a 0,6 kg/m3.

2.4.5 DISTRIBUCIN DE LA CARGA2.1.5.1 Movimiento de roca

Volumen (V) = S x L

Dnde:

V: volumen de roca.

S: dimensin de la seccin, en m2.L: longitud de taladros, en m.

Tonelaje (t) = (V) x

Dnde:


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: densidad de roca, usualmente de 1,5 a 2,5 (ver tablas).

2.1.5.2: Cantidad de carga.(Qt) = V x kg/m

Dnde:

V: volumen estimado, en m3.

kg/m3: carga por m3 (cuadro posterior).

2.1.5.3 Carga promedio por taladro.Qt/Nt

Dnde:

Qt: carga total de explosivo, en kg.

Ntal.: nmero de taladros

.

En la prctica, para distribuir la carga explosiva, de modo que el corte o cual sea

reforzado, se incrementa de 1,3 a 1,6 veces la carga promedio en los taladros del

arranque, disminuyendo en proporcin las cargas en los cuadradores y alzas (que son losque menos trabajan, ya que actan por desplome).

CANTIDAD DE EXPLOSIVOS Las caractersticas del terreno; si es duro ser necesario usar ms explosivo que si

fuera blando.

El nmero de taladros y el largo de los mismos; a mayor profundidad de lostaladros, hay que aumentar la cantidad de explosivos.

El tipo de trazo empleado; en el corte quemado la cantidad de explosivos enmayor que en otros cortes.

Potencia del explosivo usado; con explosivos de baja potencia, hay que usar mayorcantidad de ellos y al revs.

Por lo general en un trazo cualquiera, la regla para distribuir la cantidad deexplosivo es la siguiente:

o El corte lleva ms explosivos.


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o Luego las cuas.o Luego las ayudas laterales.o Despus la ayuda superior e inferior.o Los arrastres.o Las alzas son las que menos explosivos necesitan.

2.5 PARTES DEL FRENTEPara efectos de voladura el frente de pequea a mediana envergadura se divide en

tres reas:

Corte o arranque. Ncleo o destroza. Corona o contorno.

Secuencia de rotura que sigue el disparo:

Figura 14: Secuencia de Rotura

2.5.1 CORTES O ARRANQUESEl principio de la palabra voladura de tneles reside, por tanto, en la apertura de

una cavidad inicial, denominada corte, cuele o arranque, destinada a crear una segunda

cara libre de gran superficie para facilitar la subsiguiente rotura del resto de la seccin, de

modo que los taladros del ncleo y de la periferia pueden trabajar destrozando la roca en

direccin hacia dicha cavidad.

Al formarse la cavidad el frente cerrado del tnel se transforma en un banco

anular, donde los factores de clculo para el destroce sern semejantes a los empleados

en un banco de superficie, pero como ya se mencion, exigiendo cargas

considerablemente mayores para desplazar el material triturado.

Corte Ncleo Contorno


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Figura 15: Desarrollo del Banco Angular

Segn las dimensiones de un tnel y el dimetro de los taladros, el rea de la

cavidad de arranque puede ser de 1 a 2 m2, normalmente adecuada para facilitar la

salida de los taladros del ncleo hacia ella, pero con taladros de dimetros mayores el rea

necesaria puede llegar a 4 m2.

La profundidad del corte deber ser igual a la estimada para el avance del disparo,

cuando menos. La ubicacin influye en la facilidad de proyeccin del material roto, en el

consumo de explosivo y el nmero de taladros necesarios para el disparo. Por lo general,si se localiza cerca de uno de los flancos (a) se requerir menos taladros en el frontn;

cerca al techo (b) proporciona buen desplazamiento y centrado de la pila de escombros,

pero con mayor consumo de explosivo; al piso (c) es conveniente slo cuando el material

puede caer fcilmente por desplome. En general, la mejor ubicacin es al centro de la

seccin ligeramente por debajo del punto medio (d).


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Figura 16: Ubicacin del Arranque


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Figura 17: Trazos de Arranques para Tneles

2.5.1.1 MTODOS DE CORTECorresponden a las formas de efectuar el disparo en primera fase para crear la

cavidad de corte, que comprenden dos grupos:

A. CORTES EN DIAGONAL

La efectividad de los cortes en diagonal consiste en que se preparan en forma

angular con respecto al frente del tnel, lo que permite que la roca se rompa y despegue

en forma de descostre sucesivo hasta el fondo del disparo. Cuanto ms profundo debe


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ser el avance, tanto ms taladros diagonales deben ser perforados en forma escalonada,

uno tras otro conforme lo permita el ancho del tnel.

Estos cortes se recomiendan sobre todo para roca muy tenaz o plstica por el

empuje que proporcionan desde atrs. Tambin para las que tienen planos de rotura

definidos, ya que dan mayor alternativa que el corte paralelo para atacarlas con diferentes

ngulos.

En su mayora se efectan con perforadoras manuales y su avance por lo general

es menor en profundidad que con los cortes en paralelo (45 y 50% del ancho del tnel),

pero tienen a su favor la ventaja de que no se congelan o sinterizan por exceso de

carga o inadecuada distancia entre taladros, como ocurre frecuentemente con los cortes

paralelos.

Es indispensable que la longitud y direccin de los taladros sean proyectadas de tal

forma que el corte se ubique simtricamente a una lnea imaginaria y que no se perfore

excesivamente. Se disponen por parejas, debiendo tender casi a juntarse en la parte ms

profunda para permitir un efecto combinado de las cargas, esto especialmente en rocas

difciles de romper (duras, estratificadas, etc.). Son ms incmodos para perforar porque

el operador tiene que ver imaginariamente cmo estn quedando ubicados y orientados

los taladros, para evitar que se intercepten.

Respecto a la carga explosiva, los taladros de arranque, es decir los ms cercanos a

la cara libre, no requieren una elevada densidad. sta puede disponerse ms bien en los

ms profundos para tratar de conseguir alguna rotura adicional que compense la natural

limitacin del avance debido a la propia perforacin. Estos cortes son mayormente

aplicados en tneles y galeras de corta seccin con taladros de pequeo dimetro. Los

consumos promedio varan en cifras tan extremas como 0,4 a 1,8 kg/m3.

Adems de tneles, los cortes angulares especialmente en cua y abanico permiten

abrir la rotura inicial en frentes planos sin cara libre, como es el caso de apertura dezanjas, pozos, etc.

A.1 CLASIFICACIN

SEGN EL TIPO DE CORTE:o CORTE EN CUA DE EJECUCIN VERTICAL (WEDGE CUT)


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Corte en cua de ejecucin horizontal (v o w) y corte piramidal. En los

tres casos los taladros son convergentes hacia un eje o hacia un punto al fondo de

la galera a perforar.

o CORTE EN ABANICO (FAN CUT) CON DIFERENTES VARIANTESEn este caso los taladros son divergentes respecto al fondo de la galera.

o CORTES COMBINADOS DE CUA Y ABANICO O PARALELO Y ABANICO SEGN LA GEOMETRA DEL ARRANQUE

o CORTE EN PIRMIDE O DIAMANTE (CENTER CUT)Comprende a cuatro o ms taladros dirigidos en forma de un haz convergente

hacia un punto comn imaginariamente ubicado en el centro y fondo de la labor a

excavar, de modo que su disparo instantneo crear una cavidad piramidal.

Este mtodo requiere de una alta concentracin de carga en el fondo de los

taladros (apex de la pirmide). Se le prefiere para piques y chimeneas. Segn la dimensin

del frente puede tener una o dos pirmides superpuestas. Con este corte se pueden lograr

avances de 80% del ancho de la galera; su inconveniente es la gran proyeccin de

escombros a considerable distancia del frente.

Figura 18: Corte en Pirmide

o CORTE EN CUA O EN V (WEDGE CUT)


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Comprende a cuatro, seis o ms taladros convergentes por pares en varios

planos o niveles (no hacia un solo punto) de modo que la cavidad abierta tenga la

forma de una cua o trozo de pastel. Es de ejecucin ms fcil aunquede corto

avance especialmente en tneles estrechos, por la dificultad de perforacin.

La disposicin de la cua puede ser en sentido vertical horizontal.

El ngulo adecuado para la orientacin de los taladros es de 60 a 70.

Es ms efectivo en rocas suaves a intermedias, mientras que el de la

pirmide se aplica en rocas duras o tenaces.

Figura 19: Corte en Cua

o CORTE EN CUA DE ARRASTRE (DRAG O DRAW CUT)Es prcticamente un corte en cua efectuado a nivel del piso de la

galera de modo que el resto del destroce de la misma sea por desplome. Se

emplea poco en tneles, ms en minas de carbno en mantos de roca suave.


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Figura 20: Corte en Cua de Arrastre

o CORTE EN ABANICO (FAN CUT)Es similar al de arrastre pero con el corte a partir de uno de los lados

del tnel, disponindose los taladros en forma de un abanico (divergentes en el

fondo). Tambin se le denomina corte de destroce porque se basa en la rotura

de toda la cara libre o frente de ataque del tnel.

Poco utilizado, requiere cierta anchura para conseguir avance aceptable.

o CORTE COMBINADO DE CUA Y ABANICOUsualmente recomendado para roca tenaz y dura, hasta elstica. til y

muy confiable, aunque es difcil de perforar.

Figura 21: Corte combinado de Cua y Abanico


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o CORTES EN PARALELOComo su nombre lo indica, se efectan con taladros paralelos entre s.

Se han generalizado por el empleo cada vez mayor de mquinas perforadoras

tipo Jumbo, que cuentan con brazos articulados en forma de pantgrafo para

facilitar el alineamiento y dar precisin en la ubicacin de los mismos en el

frente de voladura.

Los taladros correspondientes al ncleo y a la periferia del tnel

tambin son paralelos en razn de que es virtualmente imposible perforar en

diagonal con estas mquinas. Todos tienen la misma longitud llegando

alpretendido fondo de la labor.

El principio se orienta a la apertura de un hueco central cilndrico, que

acta como una cara libre interior de la misma longitud que el avance

proyectado para el disparo. La secuencia de voladura comprende tres fases; en

la primera son disparados casi simultneamente los taladros de arranque para

crear la cavidad cilndrica; en la segunda los taladros de ayuda del ncleo

rompen por colapso hacia el eje del hueco central a lo largo de toda su

longitud, ampliando casi al mximo de su diseo la excavacin del tnel, tanto

hacia los flancos como hacia el fondo; por ltimo salen los taladros de la

periferia (alzas, cuadradores y arrastres del piso) perfilando el tnel con unaaccin de descostre. El perfil o acabado final de la pared continua del tnel

depende de la estructura geolgica de la roca, bsicamente de su forma y grado

de fisuramiento natural (clivaje, diaclasamiento, estratificacin) y de su

contextura.

El hueco central debe tener suficiente capacidad para acoger los

detritos creados por el disparo de los primeros taladros de ayuda cercanos,

teniendo en cuenta el natural esponjamiento de la roca triturada, de modo que

se facilite la expulsin (trow) del material de arranque, despus de las

segundas ayudas y los taladros perifricos.

Para diferentes dimetros de taladros se requieren diferentes

espaciamientos entre ellos. Es importante la precisin de la perforacin para

mantener estos espacios y evitar la divergencia o convergencia de los taladros


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en el fondo con lo que puede variar el factor de carga. La densidad y

distribucin de la columna de explosivo, en muchos casos reforzada, as como

la secuencia ordenada de las salidas son determinantes para el resultado del

corte.

Usualmente los taladros de arranque se disparan con retardos de

milisegundos y el resto del tnel con retardos largos, aunque en ciertos casos

los microretardos puede ser contraproducentes.

Estos cortes son aplicados generalmente en roca homognea y

competente, son fciles y rpidos de ejecutar pero como contraparte no

siempre dan el resultado esperado, ya que cualquier error en la perforacin

(paralelismo y profundidad), en la distribucin del explosivo o en el mtodo deencendido se reflejar en mala formacin de la cavidad, o en la sinterizacin

(aglomeracin) de los detritos iniciales que no abandonan la cavidad a su

debido tiempo, perjudicando la salida de los taladros restantes. Si la carga

explosiva es demasiado baja el arranque no romper adecuadamente, y si es

muy elevada la roca puede desmenuzarse y compactar malogrando el corte lo

que afectar todo el disparo.

Figura 22: Corte en Paralelo.

Adems del corte cilndrico con taladros paralelos se efectan otros

esquemas, como corte paralelo escalonado, con el que se procura conseguir un

hueco o tajada inicial de geometra cuadrangular y de amplitud igual al ancho


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de la labor, cuyo desarrollo comprende un avance escalonado o secuencial por

tajadas horizontales o escalones, con taladros de longitudes crecientes

intercalados, que se disparan en dos fases; una primera que comprende

taladros al piso perforados y cargados en toda su longitud desde la cara librehasta el fondo de avance, superpuestos a espacios determinados por otros

distribuidos en planos cada vez ms cortos hasta llegar al techo con una

longitud promedio de 30 a 60 cm, y una segunda inversa con los taladros ms

largos al techo, terminando con los ms cortos al piso.

El disparo de la primera fase rompe la mitad del tnel por desplome,

dejando un plano inclinado como segunda cara libre, sobre la que actuarn los

taladros de la segunda fase por accin de levante.

Estos cortes son adecuados para rocas estratificadas, mantos de carbn,

rocas fisuradas o incompetentes.

B. CORTES PARALELOS

Todos ellos con diferentes variantes de acuerdo a las condiciones de la roca y la

experiencia lograda en diversas aplicaciones.

CORTE QUEMADOComprende a un grupo de taladros de igual dimetro perforados

cercanamente entre s con distintos trazos o figuras de distribucin, algunos de los

cuales no contienen carga explosiva de modo que sus espacios vacos actan como

caras libres para la accin de los taladros con carga explosiva cuando detonan.

El diseo ms simple es de un rombo con cinco taladros, cuatro vacos en

los vrtices y uno cargado al centro.

Para ciertas condiciones de roca el esquema se invierte con el taladrocentral vaco y los cuatro restantes cargados.

Tambin son usuales esquemas con seis, nueve y ms taladros con

distribucin cuadrtica, donde la mitad va con carga y el resto vaco, alternndose

en formas diferentes, usualmente tringulos y rombos. Esquemas ms complicados,


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como los denominados cortes suecos, presentan secuencias de salida en espiral o

caracol.

NOTA: Como los taladros son paralelos y cercanos, las concentraciones de carga sonelevadas, por lo que usualmente la roca fragmentada se sinteriza en la parte profunda de

la excavacin (corte), no dndose as las condiciones ptimas para la salida del arranque,

como por lo contrario ocurre con los cortes cilndricos. Los avances son reducidos y no

van ms all de 2,5 m por disparo, por lo que los cortes cilndricos son preferentemente

aplicados.

Figura 23: Ejemplos de Corte Quemado

Figura 24: Ejemplos para Limitar el efecto de Simpata entre los taladros

CORTE CILNDRICOEste tipo de corte mantiene similares distribuciones que el corte quemado,

pero con la diferencia que influye uno o ms taladros centrales vacos de mayor

dimetro que el resto, lo que facilita la creacin de la cavidad cilndrica.

Normalmente proporciona mayor avance que el corte quemado.

En este tipo de arranque es muy importante el burden o distancia entre eltaladro grande vaco y el ms prximo cargado, que se puede estimar con la

siguiente relacin: B = 0,7 x dimetro del taladro central (el burden no debe

confundirse con la distancia entre centros de los mismos, normalmente utilizada).


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En el caso de emplear dos taladros de gran dimetro la relacin se modifica

a: B = 0,7 x 2 dimetro central. Una regla prctica indica que la distancia entre

taladros debe ser de 2,5 dimetros.

Figura 25: Corte Cilndrico

2.6 CMO DETERMINAR LOS CLCULOS PARA PERFORACIN Y CARGA1. Estime un dimetro grande en relacin con la profundidad de taladro que permita al

menos un avance de 95 % por disparo. Como alternativa perfore varios taladros de

pequeo dimetro de acuerdo con la siguiente frmula:

1 = 2 x nDnde:

1: dimetro grande supuesto.

2: dimetro grande empleado.

n: nmero de taladros grandes.

2. Calcule el burden mximo en relacin con el dimetro grande de acuerdo a la siguiente

frmula:

Primer cuadriltero: B ~ 1,5 Dnde:

B: burden mximo = distancia del hueco grande al hueco pequeo,

en m.


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: dimetro del hueco grande.

Para cuadrilteros subsiguientes: B ~ ADnde:

B: burden mximo, en m.

A: ancho de apertura o laboreo, en m.

3. Siempre calcule la desviacin de la perforacin, para lo cual una frmula adecuada es

la siguiente:

F = B (0,1 0,03 H)

Dnde:

F: desviacin de la perforacin, en m.

B: burden mximo, en m.

H: profundidad del taladro, en m.

Para obtener el burden prctico, reducir el burden mximo por la

desviacin de la perforacin (F).

4. Siempre perfore los taladros segn un esquema estimado.

Un taladro demasiado profundo deteriora la roca, y uno demasiado corto deja queparte de la roca no se fracture. As, las condiciones desmejoran para la siguiente ronda

disminuyendo el avance por disparo como resultado final.

5. Calcule siempre las cargas en relacin con el mximo burden y con cierto margen de

seguridad.

6. Seleccione el tiempo de retardo de manera que se obtenga suficiente tiempo para que la

roca se desplace. Los dos primeros taladros son los ms importantes.

7. Factores a considerar para conseguir ptimo resultado cuando se emplean cortes

paralelos.

trazos mineros subterráneos

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