EXPOSITOR:

Operaciones Tajo “Raúl Rojas”.

EMPRESA MINERA DEL CENTRO DEL PERU CENTROMIN PERU S.A.

UNIVERSIDAD NACIONAL DANIEL ALCIDES CARRION Cerro de Pasco

Ingº Abel Lavado Carranza

Restricciones de Voladura en el Tajo “RAUL ROJAS”

1) Cercanía de las casas particulares, que s se encuentran bordeando el Tajo.

2) Cercanía de edificios de la empresa ( p l a ( (planta concentradora, Oficinas, Talleres).

3) Labores subterráneas (pique, tajeos, etc.)

4) Altas temperaturas en los cuerpos m i n e r a l i mineralizados de pirita.

5) Presencia de aguas subterráneas.

6) Presencia de gases sulfurosos (SO2- H2S).

7) Se tiene 22 tipos de materiales con diferentes c características Geomecánicas.

8) Problemas sociales para la expansión del T a Tajo.

9) Problemas ambientales

MEDIO AMBIENTEFACTORES NO

DESEADOS EN UNA VOLADURA

• Vibraciones• Aire de voladura (Air Blasting)• Polvo (Dust)• Ruido (Noise)

• Lanzamiento de rocas (Fly Rocks)

EQUIPO SENSITIVO A LA VIBRACION

Decisión para la Operación de planeamiento y Voladura

INVESTIGACION DEL TERRENO

SENSIBILIDAD DEL SER

HUMANO

COMO SON LAS VIBRACIONES EN

TERRENO SATURADO

CONDICONES DE LAS CONSTRUCCIONES

CIMENTACION DE LAS CONSTRUCCIONES

Análisis de riesgos

Tipos de Ondas Elásticas

• A ) Ondas Internas– Ondas de compresión o principales, P

– Ondas transversales, T

– Ondas de cizalladura o secundarias, SH - SV

• B) Ondas de Superficie– Ondas Rayleigh, R

– Ondas Love, L

Extensió

n de la O

nda

SH

P SV R

T

R

V

R

P

P

SH

SV

Fuente de Energía

Geophone

Efectos de la transmisión de la onda de vibración sobre

las estructuras

Compression Tension

El efecto de la Onda de propagación P

Onda de cizalladura o secundaria en la dirección

Vertical

Onda de cizalladura o secundaria en la dirección Horizontal

El efecto de la Onda de propagación S

Transmisión de las Ondas de Vibración por componentes

Movimiento de la partícula P

Movimiento vertical de la partícula

Dirección de Propagación

Fórmula general para cálculo de la velocidad de la

partícula

PPV max. = K ( D / W n ) -m

Donde:

PPV = Máxima velocidad de la partícula

D = Distancia radial entre el disparo y la

zona a medir.

W = Peso total de explosivos para

un mínimo de 8 ms.de retardo.

K, m,n = Factores del lugar donde se

realizan las mediciones.

Criterios para evaluar las vibraciones

•La velocidad de la partícula

•Distancia escalada

•Análisis de la frecuencia

La velocidad de la partícula

0 - 94 m.

( 0 - 300 ft. )

31.75 mm/s.

( 1.21 in / s )

95 - 1562.5 m.

( 301 - 5000 ft. )

25.4 mm/s.

( 1.00 in / s )

1563 a más

( 5001 ft. a más. )

12.7 mm/s.

( 0.5 in / s )

DISTANCIA DEL LUGAR DE LA VOLADURA

MAXIMA VELOCIDAD PERMISIBLE DE LA

PARTICULA

Distancia Escalada

0 - 94 m.

( 0 - 300 ft. )

50

95 - 1562.5 m.

( 301 - 5000 ft. )

55

1563 a más

( 5001 ft. a más. )

65

DISTANCIA DEL LUGAR DE LA VOLADURA

FACTOR DE LA DISTANCIA

ESCALADA ( D/W 1/2 )

Análisis de la frecuencia

Las frecuencias producidas en una voladura, son muy importantes y una manera de tener un conocimiento global del contenido de frecuencia en la onda es por medio del análisis Transformada de Fourier. Esto muestra el dominio relativo de varias frecuencias que existan en la forma de la onda, pero no provee información acerca de un lugar determinado en la onda; esta información puede obtenerse usando el análisis de la frecuencia discreta.

La única razón para efectuar este tipo de análisis es que cierta velocidad máxima de la partícula asociada con la frecuencia podría ser alta haciendo notar que la velocidad es aceptable para que no ocurra daño, sin embargo la onda podría contener velocidades de partículas y frecuencia que podrían ocasionar daños estructurales

Métodos para reducir, mitigar y/o minimizar el nivel de vibraciones

- Reducir el peso de explosivo por retardo

- Reducir el confinamiento del explosivo Por medio de:

• Reducir el burden y espaciamiento

• Cálculo adecuado del Taco o Stemming.

• Reducir la sobreperforación.

• Reducir la profundidad del taladro

• Disminuir el diámetro de perforación

• Proveer más de una cara libre

• Diseñar la voladura de modo que los taladros salgan con una secuencia, alejandose a la estructura.

• Usar retardos largos entre un rango de 50 a 60 ms.

• Usar detonadores en donde la dispersión de tiempos sea mínima.

Distribución de carga para reducir, mitigar y/o minimizar

vibraciones

7 m. (TACO)

1 m. (ANFO)

2 m. (TACO)

2 m. (ANFO)

5 m. (TACO)

1 m. (ANFO)

2 m. (TACO)

1.5 m. (ANFO)

6 m. (TACO)

6 m. (ANFO)

2 m. (TACO)

0.5 m. (ANFO)

A B

C

Cuadro comparativo de costos

• Ml. Cargados

• Kg. / Ml.

• Malla

• Altura

• Volumen

• TM.

• Perforación $/TM

• Kg. / m3

• Kg. / TM.

• $/Ml.

• $/ m3

• $/ TM

3

40

5.5 x 5.5 m.

10 m.

302.5 m3

883.3

0.3398

0.3966

0.1359

34.55

1.142

0.3911

3

40

5 x 5 m.

10 m.

250 m3

730

0.3398

0.4800

0.1643

29.52

1.181

0.4044

6

40

7 x 7 m.

10 m.

490 m3

1430.8

0.3398

0.4898

0.1677

56.65

1.156

0.3959

A B C

5 m,

5 m.

Cordón detonante

FANEL Nº 14

FANEL Nº 15

FANEL Nº 16

FANEL Nº 17

FANEL Nº 19

FANEL Nº 18

FANEL Nº 20

INICIO42 ms (RETARDO) 3 m.

7 m. (TACO)

1 m. (ANFO)

2 m. (TACO)

2 m. (ANFO)

BOOSTER 450 gr.

BOOSTER 450 gr.

FANEL Nº 19. FANEL Nº 20.

Malla de perforación-forma de carguío

Ejemplo de cálculos para hallar la profundidad del

explosivo

TACO

2 m.

1.4 m.

D =

DISTANCIA DESDE LA SUPERFICIE AL

CENTRO DE LA CARGA QUE ORIGINA EL

CRATER

PESO DEL EXPLOSIVO

OCUPADO SOLO EN LA PARTE

SUPERIOR DE LA COLUMNA

EXPLOSIVA; EQUIVALENTE A 10”

VECES EL DIAMETRO

COLUMNA EXPLOSIVA

SOBREPERFORACION = 1.1 m.

LONGITUD EXPLOSIVA DE L CRATER DEFINIDO

DE LA CARGA

SD = 0 - 0.6

Unidades Métricas

SD = 0.64 - 0.88

SD = 0.92 - 1.40

SD = 1.44 - 1.80

SD = 1.84 - 2.40

SD = 2.4 +

( m / Kg. 1/3 )

SD = 0 -1.5

SD = 1.6 -2.2SD =2.3 - 3.5

SD =3.6 - 4.5SD =4.6 - 6.0

SD = 6 +

( ft / Lb 1/3 )

NINGUN EFECTO SIGNIFICANTE EN

LA SUPERFICIE

PEQUEÑOS DISTURBIOS EN LA SUPERFICIE

MONTICULOS, VOLADURA DE

ROCAS, Y FRAGMENTACION

RUIDO Y VOLADURA DE ROCAS INSIGNIFICANTES-, BUENA FRAGMENTACION,

VIBRACION MODERADA

ENERGIA INCONTROLABLE ROCAS VOLATILES EXCESIVAS Y POLVO Y

RUIDOS DE VOLADURA MAXIMA, EXELENTE FRAGMENTACION

BUENOS CRATERES

Esquema mostrando los factores prácticos hallados para diferentes

profundidades de la carga explosiva

Cálculo de Taco (Stemming)

DIAMETRO DE TALADRO

9 " = 228.6 mm.EXPLOSIVO : ANFO

L = 229 x 10 = 2.2861000

W = 2.29 x 40 Kg/m. 91.44

W1/3 = 91.4 1/3 = 4.51 Kg.

SD = D = D = SD W 1/3

W 1/3

Tomando un valor de seguridad para

SD = 1.3 TenemosD = 1.3 x 4.51 = 5.857

STEMMING = D - ( 1/2 x L )

STEMMING = 5.857 - 2.286 = 4.7 m.2

D = S + ( 1/2 * L)

D = 4.7 + 2.286 = 5.86 m.2

SD = D / ( W 1/3 )

SD = 5.86 = 1.304.51

DIAMETRO DE TALADRO

9 " = 228.6 mm.EXPLOSIVO : ANFO

L = 229 x 10 = 2.31000

W = 2.29 x 40 Kg/m. 91.44

W1/3 = 91.4 1/3 = 4.51 Kg.

SD = D = D = SD W 1/3

W 1/3

Tomando un valor de seguridad para

SD = 1.5 TenemosD = 1.5 x 4.51 = 6.758

STEMMING = D - ( 1/2 x L )

STEMMING = 6.758 - 2.3 = 5.6 m.2

D = S + ( 1/2 * L)

D = 5.6 + 2.3 = 6.76 m.2

SD = D / ( W 1/3 )

SD = 6.76 = 1.504.51

Cálculo de Taco (Stemming)

DIAMETRO DE TALADRO

9 " = 228.6 mm.EXPLOSIVO : ANFO

L = 229 x 10 = 2.31000

W = 2.29 x 40 Kg/m. 91.44

W1/3 = 91.4 1/3 = 4.51 Kg.

SD = D = D = SD W 1/3

W 1/3

Tomando un valor de seguridad para

SD = 1.59 TenemosD = 1.59 x 4.51 = 7.163

STEMMING = D - ( 1/2 x L )

STEMMING = 7.163 - 2.3 = 6.0 m.2

D = S + ( 1/2 * L)

D = 6.0 + 2.3 = 7.16 m.2

SD = D / ( W 1/3 )

SD = 7.16 = 1.594.51

Cálculo de Taco (Stemming)

REGRESIÓN DE DATOS EN VOLCANICO

y = -0.9177x + 2.5132

R2 = 0.28280.1

0.6

1.1

1.6

2.1

2.6

0.1 0.6 1.1 1.6 2.1

DISTANCIA ESCALADA

PPV

(mm

/seg

)

REGRESION DE DATOS EN CALIZA

y = -1.3908x + 2.9923

R2 = 0.5465

0.000

0.500

1.000

1.500

2.000

2.500

0.000 0.500 1.000 1.500 2.000 2.500

DISTANCIA ESCALADA

PPV (

mm/se

g)

REGRESIÓN DE DATOS EN CALIZAEXPANSIÓN NORTE

y = -1.6059x + 3.3897

R2 = 0.3752

0.000

0.200

0.400

0.600

0.800

1.000

1.200

1.400

1.600

1.800

0.800 1.000 1.200 1.400

DISTANCIA ESCALADA

PP

V (

mm

/S)

1° Se calcula la DS

DS= 150/100^1/3 = ¨=32.32

2° Ecuación de la recta

Y= -1.3908 X + 2.9923 (a)

3° Pero:Y = Log10 PPVX = Log10 DS = 1.5095 (b)

4° Reemplazando (b) en (a)

Y= -1.3908 * 1.5095 + 2.992Y= 0.89

PPV = antilog YPPV = 7.815 mm/s

Distancia: 150 mCantidad de explosivo a usar: 100 Kg

Roca: Caliza

CANTIDAD DE EXLOSIVO 100 Kg

DISTANCIA DE DISPARO X Y PPV

DS log. DS -1.3908x + 2.9923 mm./s

60 m. 13 1.111 1.44645 27.95

80 m. 17 1.236 1.27268 18.74

100 m. 22 1.333 1.13790 13.74

150 m. 32 1.509 0.89299 7.82

200 m. 43 1.634 0.71923 5.24

300 m. 65 1.810 0.47432 2.98

400 m. 86 1.935 0.30055 2.00

500 m. 108 2.032 0.16577 1.46

600 m. 129 2.111 0.05565 1.14

CANTIDAD DE EXLOSIVO 100 KgDISTANCIA DE DISPARO X Y PPV

DS log. DS -09177x + 2.5132 mm./s60 m. 13 1.111 1.49319 31.1380 m. 17 1.236 1.37853 23.91

100 m. 22 1.333 1.28960 19.48150 m. 32 1.509 1.12800 13.43200 m. 43 1.634 1.01334 10.31300 m. 65 1.810 0.85175 7.11400 m. 86 1.935 0.73709 5.46500 m. 108 2.032 0.64816 4.45600 m. 129 2.111 0.57549 3.76

CANTIDAD DE EXLOSIVO 100 KgDISTANCIA DE DISPARO X Y PPV

DS log. DS -1.6059x + 3.3897 mm./s60 m. 13 1.111 1.60477 40.2580 m. 17 1.236 1.40413 25.36

100 m. 22 1.333 1.24850 17.72150 m. 32 1.509 0.96572 9.24200 m. 43 1.634 0.76508 5.82300 m. 65 1.810 0.48229 3.04400 m. 86 1.935 0.28165 1.91500 m. 108 2.032 0.12602 1.34600 m. 129 2.111 -0.00113 1.00

TABLA DE CALCULO DISTANCIA - CARGA - PPV

Roca caliza - Norte

TABLA DE CALCULO DISTANCIA - CARGA - PPV

Roca caliza

Roca volcánico

TABLA DE CALCULO DISTANCIA - CARGA - PPV

Conclusiones

1) La velocidad de la partícula sigue siendo el mejor criterio para medir el movimiento del terreno.

2) La velocidad de la partícula es el criterio más práctico para regular el daño potencial para las clases de estructuras con buenas características de respuesta.

3) Los daños potenciales para voladuras de bajas frecuencias ( < de 40 Hz.) son considerablemente más altas que aquellas voladuras de altas frecuencias (> a 40 Hz.)

4) El diseño de construcción de las casas es también un factor preponderante del nivel de daño mínimo esperado.

5) Realizar un estudio técnico-científico para determinar la PPV para cada tipo de construcción.

6) Todas las casas tiene fracturas por una variedad de los esfuerzos del entorno, como humedad, cambios de temperatura, reacomodo de los bloques de terreno, variaciones de humedad en el terreno, vientos, absorción de agua, etc.

7) Problema Humano; la sensibilidad humana a las vibraciones es muy alta, de tal manera que mucho antes de tener un daño en el edifico, los habitantes perciben vibraciones que pueden alarmarlos.