Manual Para El Control y Diseño de Voladuras en Obras de Carreteras (MOPT)1
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INDICE
1. INTRODUCCION
2. CARACTERIZACION DEL MACIZO ROCOSO. PROPIEDADES
2.1. Introduccin
2.2. Litologa
2.3. Estructura y dominio estructural
2.4. Superficies de discontinuidad
2.4.1. Orientacin
2.8.4. Cementacin
2.8.5. Densidad y porosidad
2.9. Tcnicas Geofsicas
2.9.1. Ssmica de refraccin
2.9.2. Otras tcnicas geofsicas que precisan de la ejecucin de
barrenos
2.9.2.1. Rayos Gamma
2.9.2.2. Neutrones
2.9.2.3. Densidad (Gamma-Gamma)
2.9.2.4. Calibre
2.9.2.5. Velocidad snica
2.10. Correlaciones entre variables geomecnicas
3. LA EXCAVABILlDAD DE LAS ROCAS POR MEDIOS MECANICOS
3.1. Introduccin
3.2. Equipos utilizados en la excavacin de terrenos
3.3. Ripabilida~ y rozabilidad de las rocas
3.3.1. Consideracionesa las propiedades geomecnicas
3.3.2. Ssmica de refraccin
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2.4.2. Espaciado
2.4.3. Dimensiones
2.5. Familias de discontinuidades
2.6. Tamao de los bloques
2.7. El agua en el macizo rocoso
2.8. Propiedades de las rocas
2.8.1. Resistencias mecnicas
2.8.1 1. Ensayo Brasileo
2.8.1.2. Ensayo Frankliri
2.8.1.3. Indice de rebote con martillo Schmidt
2..8.1.4.Esclermetro Shore
2.8.1.5. Ensayo NCB Gane Indenter
2.8.1.6. Indice Protodjakonov
2.8.2. Abrasividad
2.8.3. Tenacidad
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~. PLANIFICACION DE LA EXCAVACION DE ROCAS MEDIANTE
VOLADURAS
4.1. Introduccin
4.2. Factores bsicos en la planificacin del arranque con
explosivos
4.3. Programacin de la per1oracin
4.3.1. Dimetro de perforacin
4.3.2. Equipo de perforacin
4.3.3. Mtodo de perforacn
4.3.4.Sistemas e montaje .
4.3.5. Accionamiento
4.3.6. Compresor
4.3.7. Accesorios de perforacin
4.4. Programacin de la voladura
4.4.1. Explosivos
4.4.2. Accesorios de los explosivos
4.4.3. Esquema geomtrico
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5.1. Introduccin
5.2.
Tcnicas de perforacin
5.3. Requerimientos a la ejecucin de los barrenos
5.3.1.
Dimetro de barreno
5.3.2. Longitud o profundidad del barreno
5.3.3. Desviacin
5.3.4. Estabilidad del barreno
5.3.5. El barrido de los barrenos
5.4. Equipos de perforacin a cielo abierto
5.5.
Equipos de perforacin de tneles y galeras
5.6. La perforacin a rotopercusin
5.6.1. Perforacin con martillo en cabeza
5.6.2. Perforacin con martillo en fondo
5.7. Ventajas de la tcnica de perforacin con martillo hidraulico en
cabeza
5.7.1. Dimetros de barrenos
5.7.2. Profundidad de los barrenos
5.7.3.
Velocidades de penetracin
5.8. Ventajas de la tcnica de perforacin con martillo en fondo
5.8.1. Dimetros de barrenos
5.8.2. Profundidad de los barrenos
5.8.3. Velocidades de penetracin
5.9. Perforacin rotativa
5.9.1. Perforacin con tricQno
5.9.2. Perforacin con tiles de corte
5.10. Otras tcnicas de perforacin
5.11. Accesorios de perforacin
5.11.1. Caractersticas generales
5.11.2. Adaptadores de culata
5.11.3. Manguitos de acop1amiento
5.11.4. Varillaje
5.11.4.1. Barras gua
5.11.4.2. Barras de extensin
5.11.4.3. Barrenas integrales
5.11.5. Bocas
5.11.5.1. Bocas de botones
5.11.5.2. Bocas de plaquitas
5.11.5.3. Otros tipos de bocas
5.11.6. Roscas
5.11.7. Accesorios de perforacin con martillo en fondo
5.11.8. Criterios bsicos de seleccin y duracin de los accesorios
5.12. El factor capacidad de produccin a largo plazo segn los tipos
de perforacin
5.13. La inversin en equipos
5.14. El coste de la perforacin
\ 5.15. Areas de utilizacin de los equipos
4
5.16. Gestin y economa de los equipos
5.17. Factores de decisin en los parmetros bsicos de perforacin
de un equipo
5.18. Seleccin del equipo de perforacin
6. EXPLOSIVOS Y ACCESORIOS DE VOLADURAS
4
4.4.4. Secuencias de encendido
4.4.5. Tamao de fa voladura
4.5. Ritmos de excavacin
4.6. Equipos de carga y transporte
4.7. Medidas de proteccin y seguridad
5. METODOS DE PERFORACION DE ROCAS
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6.1. Evolucin de los explosivos industriales
6.2. Reaccionesexplosivas
6.3. Sustancias ntrinsecamente explosivas
6.3.1.
Explosivos iniciadores
6.3.2.
Explosivos secundarios
6.4. Caractersticas y propiedades de los explosivos
6.4.1. Productos de reaccin explosiva
6.4.2. Balance de oxgeno
6.4.3. Calor desarrollado en la explosin
6.4.4. Temperatura de la explosin
6.4..5. Presin de detonacin
6.4.6. Presin en el barreno
6.4.7. Densidad del explosivo
6.4.8. Velocidad de detonacin
6.4.9. Potencia del explosivo. Poder rompedor
6.4.10. Estabilidad qumica
6.4.11. Aptitud a la propagacin c;le a detonacin
6.4.12. Sensibilidad
6.4.13. Gases de explosin. Toxicid~d
6..4.14. Resistencia al agua
6.4..15. Resistencia a bajas temperaturas
6.4.16. Caractersticas antigris
6.5. Explosivos
industriales
6.5.1. Clasificacin de los explosivos ndustriales
6.5..2, Explosivos gelatinosos sensibilizados con NG (Gomas)
6.5.3.
Explosivos pulverulentos
6.5.4. Explosivos a base de nitrato amoniaco (Nagolitas o Anfos)
6.5.5. Hrdrogeles (Riogeles)
6.5.6. Emulsiones
6.5.7. Emunex
6.5.8.. Polvoras de mina
6.5.9. Explosivos de seguridad
6.5.10. Explosivos especiales para demoliciones
y
taqueo
6.6. Criterios de seleccin
de explosivos
6.7. Otros productos
no explosivos utilizados en la fragmentacin de
las rocas
6.8. Accesorios para la iniciacin de explosivos
6.8.1. Detonadores elctricos
6.8.1.1.. Caractersticas elctricas
6.8.1..2. Mecanrsmo de encendido
6.8.1.3..
Clasificacin de los detonadores elctricos
6.8.1.3.1.
Segn las caractersticas elctricas
6.8.1.3.2.
Segn los tiempos de detonacin
6.8.1.4.
Encendido de detonadores elctricos. Conexiones
6.8.1.4.1. Conexin en serie
6.8.1.4.2. Conexin en paralelo
6.8.1.4.3. Conexiones mixtas
6.8.1.5. Fuentes de energa
I 6.8..1.5.1.Explosores de condensador
6.8.1.5.2. Explosores de circuitos
6.8.1.6. Comprobacin de circurtos
6.8.1.. . Cebado y conexin
6.8.1.8. Detonadores para aplicaciones especiales
6.8.2. Sistemas de iniciacin no elctricos
6.8.2..1. Mecha lenta
6.8.2.1.1. Propiedades y caracter.sticas
6,8.2.2. Corc;ln detonante
6.8.2.2.1. Caractersticas del cordn
6.8.2.2.2. Rels de microrretardo para cordn detonante
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6.8.2.3.
Detonadores de mecha
6.8.2.4.
Detonadores de tubo detonante (Nonel)
6.8.2.5.
Multiplicadores
6.8.2.6.
Multiplicadores temporizados
6.8.2.7. Detonadores iniciados por cordones detonantes de
bajo gramaje
6.8.2.8. Detonadores Hercudet
6.9. Pesos y medidas de los explosivos encartuchados
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7. CONCEPTOS GENERALES DE DISEO DE VOLADURAS
7.A. Voladuras en banco
A.1. Introduccin y aspectos generales
A.2. Dimero de los barrenos
A.3. Altura de banco
A.4. Inclinacin de los barrenos
A.S. Retacado
A.6. Piedra yespaciamiento
A. 7. Sobre perforacin
A.B. Esquemas de perforacin
A.9. Configuracin del frente libre
A; 1O. Tamao del macizo a volar
A.11. Volumen de expansin
A.12. Configuracin de las cargas
A.13. Desacoplamiento de las cargas
A.14. Explosivos
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A.15. Colocacin de varios tipos de explosivo dentro de los barrenos
A.16. Consumo especfico de explosivos
A. 17. Iniciacin de las cargas de explosivo
A.18. Tiempos de retardo y secuencias de encendido
A.19. Perforacin especfica
A.20. Desviacin de los barrenos
7.8. Prevoladuras
7.C. Taqueo
C.1.
Taqueo con explosivos
C.2. Otros mtodos de taqueo
C.2.1. Fragmentacin por golpeo
C.2.2. Fragmentacin por golpeo dinmico
C.2.3. Fragmentacin por agua a presin
C.2.4. Fragmentacin por cuas
C.2.5. Fragmentacin con cementos expansivos
7.D. Voladuras de contorno
0.1. Voladuras de precorte
0.2. Voladuras de recorte
0.3. Clculo aproximado de las variables principales en los casos de
precorte y recorte
175
8. PERFORACION y VOLADURAS EN DESMONTES Y TRINCHERAS
8.1. Introduccin
I
8.2. Caractersticas constructivas de este tipo de excavaciones
8.3. Perforacin
8.3.1. Equipos de perforacin
. 8.3.2. Dimetros de perforacin ,
8.4. Variables del esquema de voladuras
8.4.1. Longitud del barreno
8.4.2. Piedra y espaciamento
8.4.3. Sobreperforacin
8.4.4.
Inclinacin
eios barrenos
8.4.5. Retacado
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8.5. Tipos de exp.Josivo
8.5.1.Consumo especfico
8.6. Excavaciones en desmontes
8.6.1. Trincheras. Esquemas de perforacin
8.6.1.1.
Secuencias de enGendido
8.6.2. A media ladera. Esquemas de perforacin
8.6.2.1'. SeGuenciasde encendido
8.7. Voladuras de contorno
8.7.1. Precorte
8.7.2. Recorte
8.8. Voladuras de excavacin que precisan de una apertura mediante
un cuele
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8.8.1.
Variables de diseo del esquema del cuele
8.8.2. Secuencia de encendido
9. PERFORACION y VOLADURAS EN ZANJAS
9.1. Introduccin
9.2. Caractersticas constructivas de las zanjas
9.3. Perforacin
9.3.1. Equipos de perforacin
9.3.2. Dimetros de perforacin
9.4. Variables del esquema de voladuras
9.4.1. Piedra y espaciamiento
9.4.2. Sobreperforacin
9.4.3. Inclinacin de .los barrenos
9.4.4. Retacado
9.5. Tipos de explosivo
9.5.1. Cargas y consumos especficos
9.6. Secuencias de encendido
9.7. Voladuras de contorno
9.8. Casos de excavacin en zanjas
9.8.1. Excavacin en zonas urbanizadas
9.8.2.Excavacin de zanjas en zonas alejadas a ncleos habitados
10. PERFORACION y VOLADURAS EN POZOS y CHIMENEAS
10.1. Introduccin
10.2.
Mtodos de perforacin ascendente
10.2.1.Mtodo clsico manual
10.2.2. Plataforma Alimak
10.2.3. Mtodo de la jaula Jora
10.2.4. Mtodo Raise Boring
10.3. Mtodos de perforacin descendente
10.3.1. Perforacin descendente manual
10,3.2.Mtodos mecanizados
10.3.2.1. Mtodo de banqueo
10.3.2.2.Mtodo de la espiral
10.3.2.3.Mtodos de seccin completa
10.3.2.4. Mtodo de barrenos largos
10.3.2.5. Mto
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11.2.1.3. Sistemas de avance en tneles
11,2.1 4. Esquemas de perforacin
11.2.1.5. Tipos de cuele
11.2.1.5..1. Cueles de barrenos paralelos
11.2.1.5.2. Cueles de barrenos en "V"
11.2.1.6. Factores bsicos que influyen en la eleccin de los
equipos de perforacin
11.2.1 7. Equipos para la excavacin de tneles y galeras
11,2.1.7.1. Tneles o galeras de pequea seccin
11.2.1.7.2. Tne es de pequea a mediana seccin
11.2.1.7.3. Tneles de mediano a gran tamao de
seccin
t1.2.2. Esquemas de voladuras en tneles
11..2.2.1. Avances de la pega
11.2.2.2. Clculo d~ un esquema de perforacin y voladuras
11.2.2.3. Comprobacin del esquema
11.2.3. Secuencia de encendido
11.2.4. Clculo de tiempos. Estimacin de un ciclo
11.2.5. Clculo de costes
11.2.6. Saneo del contorno de la excavacin y su sostenimiento
11.2.6.1. Saneo de la roca
11.2.6.2. Bulonaje
11.2.6.3. Gunitado
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12. PERFORACION y VOLADURAS EN CANTERAS
12.1. Aspectos generales
12.2. Parmetros bsicos de estudio de una zona extractiva
12.3. Criterios prcticos de explotacin de canteras mediante vo-
laduras
12.4. Perforacin
12.4.1. Equipos de perforacin
12.4.2. Dimetro de perforacin
12.5. Variables de los esquemas de voladuras en banco
12.5.1. Esquemas de voladuras con perforacin en pequeos di-
metros
12.5.1.1. Dimetro de perforacin
12.5.1.2. Altura de banco
12.5.1.3. Piedra
12.5.1.4. Espaciamiento
12.5.1.5. Longitud de retacado
12.5.1.6. Sobreperforacin
12.5.1.7. Inclinacin de los barrenos
12.5.1.8. Longitud de la carga de fondo
12.5.1.9. Longitud de la carga de columna
12.5.1.10. Consumo especfico
12.5.2. Esquemas de voladuras con perforacin en grandes dimetros
12.5.2.1. Dimetro de perforacin
12.5.2.2. Altura de banco
12.5.2.3. Cuadrcula de perforacin
12.5.2.4. Longitud de retacado
12.5~2.5. Sobreperforacin
12.5.2.6. Inclinacin de los barrenos
12.5.2.7. Carga de los barrenos
12.5.2.8.Consumo especfico '"
12.5.3. Secuencia de encendido ..
12.6. Fragmentacin
12.7. Criterios de diseo de voladuras para la produccin de escollera
12.8. Caso prctico
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271
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274
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DETQNADORES NONEL
ARGASSECCIONADAS.UTILIZACIONDE
PARA EL FRACCIONADO E CARGAS
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14.
13.1. El seccionado de cargas
13.2. Voladuras con detonador Nonel
13.2.1.El sistemaNonel
13.2.2.Seccionado e cargascon detonadoresNonel
13.2.2.1. squemas e encendido
13.2.2.2. istemaNonelGT MS
13.2.2.3. istemaNnelUnidet
13.3.Fragmentacin
13.4.Costos comparativos
13.5.Ventajas e inconvenientesdel sistema Nonel
13.6. Ejemplos
VIBRACIONES. CRITERIOS DE DAOS
14.1. El fenmeno fsico
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294
295
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331
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332
14,1.1.Caracterizacin de la explosin
14.1.2. Estructura de la vibracin
14.2.
Metodologa de la medicin
14.3. Caracterizacin de la onda de velocidad
14.4. Modelo estructural y proceso de clculo
14.4.1. Modelo S.D.F. y T.D.F.
14.4.2. Modelo de clculo en transitorio
14.4.3. Matriz rigidez
14.4.4. Matriz de masas
14.4.5. Matriz de amor1iguacin
14.4.6. Matriz de fuerzas exteriores
14.4.7. Efecto de confinamiento
14.5. Criterios de daos
14.5.1. Criterios usuales de daos
14.5.1.1.Norma DIN 4150. Parte III
14.5.1.1.1.
Parmetro representativo del dao
14.5.1.1.2. Ley de Propagacin
14.5.1.1.3. Criterios de Prevencin
14.5.1.2. Boletn 656 de U.S. Bureau of Mines
14.5.1.2.1. Parmetro representativo de dao
14.5.1.2.2. Ley de Propagacin
14.5.1.2:3. Criterios de prevencin
14.5.1.2.4. Limitaciones
14.5.1.3. Boletn R.I. 8507 del U.S. Bureau
14.5,1.3.1. Parmetros representativos del dao
14.5,1.3.2. Ley de Propagacin
14.5.1.3.3. Criterios de prevencin
14.5.1.3.4. Limitaciones
14.5.1.4. Criterio de Nitro-Nobel
14.5.1.4.1. Parmetro representativo de dao
14.5.1.4.2. Ley de Propagacin
14.5.1.4.3. Criterios de prevencin
14.5.1.4.4. Limitaciones
14.5.1.5. Criterio de Gustaftson (1973) ,
14.5.1.5.1. Parmetros representativos del dao
14.5.1.5.2. Ley de Propagacin
14.5.1.5.3. Criterios de prevencin
14.5.1.5.4. Limitaciones
14.5.1.6. Criterode Dowding y Corser
14.5.1.6.1. Parmetro representativo del dao
14.5..1.6.2.Ley de Propagacin
14.5.1.6.3.
Criterios de prevencin
14.5.1.6.4. Limitaciones
14.5,1.7. Norma Inglesa
14.5.1.7.1. Parmetros representativos del dao
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14.5.1.7.2.Ley de Propagacin
14:5.1 7.3. Criterios de prevencin
14.5..1.7.4. limitaciones
14.5.1.8. Norma Australiana
14.5.1.8.1. Parmetros representativos del dao
14.5.1.8.2. Ley de Propagacin
14.5.1.8.3. Criterios de prevencin
14.6. Criterio de prevencin
14.7. El estudio de vibraciones
14.7.1.
Caso prctico de estudio de vibraciones
15. RIESGOS Y PROTECCIONES EN LOS TRABAJOS DE PERFORACION
y VOLADURAS
15.1. Principales riesgos de las voladuras
15.1.1. Fallos en el disparo
15.1.2. Proyecciones
15.1.3. Vibraciones
15.1.4. Ruidos
15.1.5. Repis
15.1 .6. Encendidos intempestivos
15.2. Medidas de seguridad
15.2.1. Medidas de seguridad en la perforacin de barrenos
15.2.2. Medidas de seguridad en las voladuras
15.2.2.1. Manipulacin de explosivos
15.2.2.2.
Custodia de los materiales explosivos
15.2.2.3.Distribucin del explosivo
15.2.2.4. Destruccin de explosivos y accesorios
15.2.2.4.1. Sistemas de destruccin
15.2.2.4.1.1. Destruccin por combustin
15.2.2.4.1.2. Destruccin por detonacin
15.2.2.4.1.3. Destruccin por disolucin
15.2.2.4.2. Destruccin de explosivos industriales
15.2.2.4.2.1. Explosivos con Nitroglicerina (Explosivos
Gelatinosos, Gomas, Explosivos de Se-
guridad y Explosivos pulverulentos:
Amonita, Ligamita)
15.2.2.4.2.2. Explosivos sin Nitroglicerina
15.2.2.4.2.3. Plvoras (Plvora de mina, plvoras ne-
gras y plvora sin humo)
15.2.2.4.3. Destruccin de accesorios
15.2.2.5. Incidencias de disparo
15.2.2.5.1. Conexiones
15.2.2.5.2. Linea auxiliar de disparo
15.2.2.5.3.i Comprobadores
15.2.2.5.4. Linea de disparo
15.2.2.5.5. Explosores
15.2.2.6. Protecciones
16. MODELO DE ESTUDIO DE SEGURIDAD E HIGIENE EN LOS TRABAJOS
DE EXCAVACION DE OBRAS DE CARRETERAS POR VOLADURAS
CONTROLADAS
16.1. Introduccin
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6.2.
Memoria del estudio de seguridad e higiene
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17. DISPOSICIONES LEGALES. TRAMITACION DE LA SOLICITUD DE
EXPLOSIVOS
* APENDICE
A.- UNIDADES DE MEDIDA
B.- REFERENCIAS BIBLlOGRAFICAS
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370
371
371
371
374
16.2.1.Objetivos del estudio
16.2.2..Caractersticas de la obra
16.2.2.1. Descripcin de la obra y situacin
16.2.2.2. Presupuesto, plazo de ejecucin y mano de obra
16.2.2.3. Interferencias y servicios afectados
16.2.2.4. Unidades constructivas que componen la obra
16.2.3.Riesgos
16.2.3.1. Riesgos profesionales
16.2.3.2. Riesgos de daos a terceros
16.2.4. Prevencin de riesgos profesionales
16.2.4.1. Protecciones individuales
16.2.4.2. Protecciones colectivas
16.2.4.3. Formacin
16.2.4.4. Medicina preventiva y primeros auxilios
16.2.5. Prevencin de riesgos de daos a terceros
16.3. Pliego de condiciones
16.3.1. Disposiciones Legales de Aplicacin
16.3.2. Condiciones de los Medios de Proteccin
16.3.2.1. Protecciones personales
16.3.2.2.
Protecciones colectivas
16.3.3.Servicios de prevencin
16.3.3.1. Servicio tcnico de Seguridad e Higiene
16.3.3.2. Servicio Mdico
16.3.4. Vigilante de Seguridad y Comit de Seguridad e Higiene
16.3.5. Instalaciones Mdicas
16.3.6. Instalaciones de Higiene y Bienestar
16.3.7.Plan de Seguridad e Higiene
16.4. Planos
16.5. Mediciones
375
375
17.1. Normas y Reglamentos
17.1 1. Nuevo Reglamento de Explosivos
17.1.2. Reglamento general de normas bsicas de seguridad minera.
Instrucciones tcnicas complementarias
17.1.3. Reglamento de transportes de mercancias peligrosas por
376
376
377
377
carretera
17.1.4. Ordenes y circulares
17.2. Tramitacin de la solicitud de explosivos
381
385
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INTRODUCCION
Cuando se decide llevar a cabo un carretera, u otra obra lineal, en un macizo rocoso no
ripable es necesario emplear las tcnicas de perforacin y voladuras para su excavacin.
El presente trabajo se inscribe dentro de un contrato suscrito entre la Direccin General
de Carreteras del M.O.P.U. y la Sociedad Equipo de Asistencia Tcnica, S.A. Tiene por
objeto realizar un "Manual para el diseo y control de voladuras en obras de Carreteras".
De acuerdo con las bases del contrato se ha realizado una recopilacin y posterior es-
tudio detallado de la documentacin bibliogrfica existente, sobre cada uno de los cap-
tulos que constituyen el ndice de la Memoria.
En ella, se han considerado los aspectos siguientes en un intento de describir, de una
forma prctica el estado actual de estas tcnicas de arranque en su aplicacin a las
obras de carreteras. As, se contemplan temas como:
- La caracterizacin del macizo rocoso.
- Las propiedades de las rocas.
- La excavabilidad por medios mecnicos.
- Los explosivos y los accesorios de las voladuras, con marcado estudio de los tipos y
variedades que se comercializan en nuestro pais.
- Las variables que intervienen en una voladura.
- Los tipos de voladuras ms frecuentes en obras de carreteras.
- La aplicacin de los sistemas de perforacin y voladuras en obras como: desmontes,
trincheras, zanjas, pozos y tneles.
- Los esquemas de perforacin y voladuras ms frecuentes en canteras.
- Las vibraciones que se producen.
- Los criterios de prevencin de daos.
- Los riesgos, las protecciones y las medidas de seguridad que conllevan los trabajos
de perforacin y voladuras, o que deben de adoptarse.
- Un modelo orientativo del estudio de Seguridad e Higiene en los trabajos de excava-
cin de obras de carreteras para su incorporacin a los proyectos.
- Las disposiciones legales hasta el momento conocidas, as como, la forma de tramitar
una solicitud de explosivos.
1
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En muchos captulos se han incluido ejemplQs aclaratorios
tos, y en otros, se describen aplicaciones prcticas reales,
e interpretacin de los resultados.
Se ha procurado no abordar en lo posible, dentro de los temas tratados, aspectos te-
ricos complicados, para lo que se remite al lector a la amplia bibliografa existente.
De otro lado, creemos que su donocimiento y dominio, por parte del personal que trabaja
con explosivos, se hace indispensable, a efectos de garantizar en todo momento una se-
guridad y prudencia, que slamente aparecen con la experiencia contrastada en este
tipo de trabajos. En la medida que este Manual sea consultado por el personal de em-
presas de ingeniera civil, constructoras, canteras, etc., y tcnicos a pie de obra; los ob-
jetivos y trabajos que llevaron a su ejecucin se vern recompensados.
--
"
ODUCCION
TR
~A'ff;
UYt~(;j
de los conceptos all expues-
con medidas llevadas a cabo
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CARACTERIZACION DEL MACIZO ROCOSO.
PROPIEDADES
Las rocas que constituyen los macizos rocosos, en bloques monolticos, ms o menos
continuos, o separados por accidentes originados por .la tectnica: fallas, discontinuida-
des, juntas, etc. dan lugar a unas zonas concretas en los mismos, que pl:JedeQser ca-
racterizados por sus propiedades geomecnicas. Estas son funcin de su origen y de
los procesos geolgicos que han actuado posteriormente.
Las principales propiedades que van a influir directamente sobre el diseo de un esque-
ma de perforacin y voladuras van a ser:
- Las litologas que aparecen.
- La naturaleza y potencia de los niveles estratigrficos.
- Las resistencias mecnicas de la roca.
- Las propiedades elsticas de la rocas.
- El espaciamiento y orientacin de las discontinuidades.
- La apertura de las discontinuidades y la naturaleza del relleno de las mismas.
- La aparicin de agua y su circulacin.
2. 1. INTRODUCCION
La caracterizacin de estos entornos del macizo rocoso requieren de la realizacin de
campaas de reconocimiento y de ensayos de laboratorio perfectamente planificados,
para conseguir la mxima informacin, con que desarrollar los trabajos de investigacin.
Estas tcnicas de caracterizacin geomecnica, en la actualidad, pueden resumirse en:
- Estudios geolgicos de detalle de la zona.
- Realizacin de campaas de reconocimientos (sondeos, penetraciones,...) con recu-
peracin continua de testigo y obtencin de muestras adecuadas para su ensayo en
laboratorio.
- Estudios estructurales de las familias de discontinuidades.
- Desarrollo de estudios geofsicos .
- Realizacin de ensayos in situ en el macizo rocoso.
2.2. LITOLOGIA
Los diseos de los esquemas de voladuras, en aquellas zonas donde se producen cam-
bios litolgicos o variacin de las propiedades, deben tenerse muy en cuenta, a la hora
de valorar los rendimientos y objetivos a conseguir con las voladuras. Algunos ejemplos
son recogidos en la Fig. 2.1.
Estos cambios que deben valorarse en el diseo del esquema, pueden introducirse ac-
tuando sobre:
- Las cargas unitarias pero l1lanteniendo los esquemas para los dos tipos de roca.
- Variando los esquemas de perforacin y voladuras, pero manteniendo las cargas uni-
tarias en los barrenos.
.,
Cuando se encuentran en contacto dos materiales de caracterfsticas resistentes muy di-
ferentes, como pueden ser, una caliza no ripable y unas arcillas muy plsticas, si se opta
por una excavacin en la zona mediante un mtodo de perforacin y voladuras, iendr
lugar una gran prdida de energa, al producirse deformaciones admisibles por los ma-
teriales ms blandos. Consecuencia de todo ello es una mala fragmentacin, con riesgo
de no salida de todos los barrenos, sobreexcavaciones y proyecciones no deseables.
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2.3. ESTRUCTURA Y
DOMINIO
ESTRUCTURAL
2.4. SUPERFICIES DE
Durante la gnesis de las rocas, y posteriormente.. por causas tectnicas aparecen las
DISCONTINUIDAD disconti~~idades.. que van a condicionar el comportamiento de las mismas en su
excavaclon.
16
PLASTICA
BOLOS
CALIZOS
CALIZA
a) Seccin tipo de voladura ~nsl,Jperficie
LEYENDA
~~ CALIZAS
r,~',";/',1 NIVELES MARGO -
-:;;:;;~///J ARCILLOSOS LANDOS
b) Seccin tipo de voladura en tnel
Fig. 2.1.-Algunos ejemplos de voladuras en distintos materiales
Se conoce como dominio estructural ala masa de roca delimitada por discontinuidades
geolgicas. dentro de la cual el macizo puede considerarse prcticamente homogneo.
La estructura es el conjunto de fallas, diaclasas, pliegues, juntas y dems caractersticas
geo/gicas que definen una determinada regin. en la que existen una serie de dominios
estructurales., perfectamente diferenciados y conocidos.
Los tipos
de discontinuidades en un macizo rocoso que
pueden diferenciarse
son:
La estratificacin
Los planos de laminacin y foliacin
La esquistosldad
La pizar osidad
La red de fracturas
La red de juntas y mi,crofisLJJas
Cada tipo, identificado bien sobre el afloramiento, o sobre el testigo extrado en los son-
deos, s.istos se han Ileva:doacabo, puede a su vez ser caracteriza. o individualmente
mediante:
- La orientacin
-
El espaciado
-Las dimensiones
- La rugosidad en los planos
-
La apertura de los mismos
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~
La orientacin de una discontinuidad en la formacin rocosa, viene dada por la direccin
(aO) y el buzamiento (13). Fig. 2.2.).
2.4.1. Orientacin
Fig. 2.2.- Direccin buzamientode una discontinuidad
La separacin de las discontinuidades es el factor determinante del tamao de los blo-
ques de roca. Si las familias de discontinuidades presentes tienen una separacin pe-
quea, los bloques que se originen en el macizo sern pequeos.
Este parmetro aumenta su importancia, cuando existen otros factores condicionantes
de la deformacin del macizo, como un valor pequeo de la resistencia al corte y un n-
mero suficiente de~)scontinuidades para que se produzca el deslizamiento.
El espaciado tiene tambin gran influencia en la permeabilidad del macizo rocoso y en
las caractersticas internas que condicionan la circulacin del agua.
2.4.2. Espaciado
2.4.3.
Dimensiones de las Parmetro que puede cuantificarse valorando las longitudes de las superficies que apa-
discontinuidades recen en los afloramientos.
Est aceptado que las familias de discontinuidades puedan ser: continuas, subcontinuas
y discontinuas segn su tamao relativo (Cuadro.2.1).
La rugosidad de una discontinuidad es un factor determinante de la resistencia al corte.
17
La existencia o no de relleno y su naturaleza
La p esencia de agua
El nmero de familias de discontinudades
El tamao de los bloques que se han definido
La orientacin de unas
discontinuidades respec-
to a otras, determinar a
forma de los bloques, y
su estabilidad.
bOirlCCi" d"
IIZO"'il",
---";0
En la actualidad existen
diferentes programas in-
formticos que permiten
el tratamiento estadstico
de este parmetro, as
como estudios de estabi-
lidad de las cuas defini-
das por las distintas fa.,
milias.
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2.5. FAMILIAS DE
DISCONTINUIDADES
18
Segn el grado de apertura de las discontinuidades, stas pueden estar: cerradas..abier-
tas o rellenas de otros materiales, o que va a condicionar el grado de transmisin de la
energa generada por el explosivo al macizo. Es en la superficie de estasdiscontinuda-
des dohde se van a reflejar las ondas de choque, encontrando una atenuacin o una di-
fusin de la energa desarrollada, en func n de las caractersticas del medjo.
El comportamiento de un macizo rocoso est condicionado por el nmero existente de
.familias de discontinuidades. A ellas se debe un alto porcentaje de deformacn, sin que
se produzcan nuevas roturas en el macizo.
Cuando se evala el nmero de familas, hay que diferenciar las procedentes de juntas
sistemticas de aquellas que no lo son.
Por junta sistemtica debe entenderse, aquellos rasgos continuos, con uniones indivi-
dualizadas, paralelas o seudoparalelas, mientras que juntas no sistemticas son aquellas
individualizaciones que aparecen a/ azar, de forma no secuencia/.
Fig.
2.3.- Diseo de voladurasatendiendoal control geoestructural lT.G.E., 1987);
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Las discontinuidades secundarias, tales como, las que pueden aparecer paralelas a.la
estratificacin o paralelas a la foliacin, deben incluirse en la valoracin local del nmero
de familias.
Importancia especial tiene la eleccin de la direccin de salida de una voladura, con res-
pecto ala direccin y buzamiento de 1as familias de discontinuidades. Unos resultados
orientativos, se recogen en la Fig. 2.3.
2.6. TAMAO DE LOS El tamao del bloque, es un parmetro indicador de la calidad del macizo rocoso, y en
BLOQUES
t.rminos g~nerales. a un mayor tamao de bloque suele corresponderle un grado de ca-
lIdad superior.
El nmero de familias y su orientacin, nos va a determnar el tamao de los bloques re-
sultantes.. que pueden adoptar las formas geomtricas ms diversas, y en donde, las re-
gulares suelen ser la excepcin.
El tamao de los bloques puede describirse a travs de la dimensin media de los ms
caractersticos, o por el nmero total de juntas que se definen en 1a unidad de volumen
del macizo rocoso.
ti
UNITARIO (dm')
tI'
111 "" '-
MASA UNITARIA (Kg) (",26'-'0..",,0)
"
",1 """ ",': .."" I
.. ,. .. ,.. ... ,... SON'-
Fig. 2.4.- Estimacin de los tamaos de bloque en funcin de velocidades microsismicas
FORMAS DE LOS BLOQUES
u.
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2.7. EL AGUA EN EL
MACIZO ROCOSO
20
Las propiedades de resistencia al corte y el tamao de bloque, bajo un estado tensional
dado.. van a ser determinantes en el comportamiento mecnico del macizo rocoso.
Una previsin de los tamaos de bloque que pueden obtenerse a partir de los datos de
discontinuidades y formas geometricas caracterizados in situ, tambin puede realizarse
por aplicacin de las tcnicas micro.ssmicas (Fig.2.4).
Las capas que integran la corteza terrestre pueden clasificarse en filtrantes e im-
permeables.
En muchas formaciones, la permeabilidad es consecuencia de su estructura suelta o gra-
nular, y as las arenas, las gravas y los terrenos de aluvin, ofrecen 'un paso fcil a las
aguas entre sus partculas. Pero tambin las rocas compactas que en dominios estruc-
turales pueden ser absolutamente impermeables, son a menudo permeables debido a la
existencia de fisuras, juntas, diaclasas y grietas de todo tipo.
En trminos globales, es posible apreciar una diferencia sensible, en lo que se refiere a
la permeabilidad entre terrenos estratificados y no estratificados. En los primeros, la per-
meabilidad vara frecuentemente de unos niyeles a otros, mientras que en los segundos,
permanece constante en toda su potencia.
Cuadro
2.2.- Clasificacin e suelos, ocas y macizos ocosos segn su permeabilidad
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Los trastornos geolgicos ocasionados por los empujes tectnicos que afectan a los 'es-
tratos, tienen una importancia considerable, pues constituyen vas de paso de las aguas
subterrneas. Las zonas de fallas, constituyen caminos preferencial es para estas aguas,
dado que en sus proximidades, los estratos estn completamente fisurados y alterados.
Como parmetros bsicos, a destacar en el comportamiento de agua subterrnea en el
interior del macizo, estn: la direccin de la estratificacin, la presencia de fallas con o
sin relleno, las zonas fracturadas y/o alteradas, los caminos de disolucin, las diferentes
permeabilidades de las distintas rocas constituyentes del macizo, etc., todas ellas van
a gobernar la magnitud y direccin del flujo de agua en una determinada regin de la roca.
Los cuadros 2.2. y 2.3. resumen valores de permeabilidades, para distintos suelos y rocas.
MATERIAL ROCOSO
K (cm/s)
(Determinado en laboratorio)
Arenisca flyschcretcico) 10-8 10-10
Limonita flyschcretcico) 10-8 10-8
Granito 5 x 10-11 2 x 10-10
Pizarra rx 10-11 1,6 x 10-10
Brecha 4,6 x 10-10
Calcita 7 x 10-10 9,3 x 10-8
Caliza 7.x 10-10 1,2x 10-7
Doloma 4..6 10-8 1,2x 10-8
Arenisca 1,6x 10-7 1 2 x 10-8
Lodolitadura 6 x 10-7 2 x 10-8
Esquistos egros fisurados) 10-4 3x 10-4
Areniscas e grano ino 2 x 10-7
Rocaooltica 1,3x 10-8
AreniscaBradfort 2,2 X 10-5 6x 10-7
AreniscaGlenrose 1;5x 10-3 1,3 x 10-4
Granitoalterado 0,6 a 1,5x 10-5
MATERIALROCOSO DETERMINACIONESN SITU
Migmatitas 3,3 x 10-3
Arteritas pizarras lorticas 0,7 x 10-2
Gneis 1..2
X
10-3a1 ,9 x 10-3
Granito pegmattico 0,6 x 10-3
Lignito-estrato 1,7 x 10-2a 23,9 x 10-2
Arenisca
10-2
Lodolita
104
Caliza del Oceno 10-2a 104
Cuadro 2.3.- Coeficientes de permeabilidad (Seraffn, 1968).
2.8. PROPIEDADES
Desde muy antiguo se vienen estudiando las propiedades fsicas de las rocas, enun con-
DE LAS ROCAS
tinuo intento de det~rminar cules son los que suministran una mayor informacin, para
el momento de elegir un mtodo de arranque adecuado.
Las aguas que se infiltran por la superficie de la tierra, se acumulan sobre las primeras
capas impermeables, rellenando todos sus huecos, hasta alcanzar una altura determina-
da, denominada "nivel fretico",
Como es fcil comprender, esta posicin del nivel fretico es variable con los estados
climatolgicos.
Pero tambin, pueden existir otros estratos permeables a mayor profundidad, que en mu-
chos casos confinan depsitos de agua. Son las llamadas "aguas profundas".
No existe ningn ensayo de laboratorio que pueda reproducir, ni tan siquiera de forma
aproximada, el mecanismo de rotura de la roca bajo la accin' de un til de acero.
21
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2.8.1. Resistencias
mecnicas
22
Por otra parte, las muestras de laboratorio tropiezan ala hora de su ensayo con el pro-
btemadeJa escala de los trabajos, y sus resultados slo pued~n ser extrapolados en de-
terminadas condiciones.
Sin embargo, la labor de realizar ensayos es imprescindible y con ello se busca obtener
los valores aproximados de las propiedades fundamentales:
- Resistencias mecnicas
- Abrasividad
Tenacidad
Dureza
Cementacin
Densidad y Porosidad
-
Adems de los parmetros de caracterizacin del macizo rocoso, anteriormente expues-
tos, deben citarse otros factores relativos al tipo de roca, que van a condicionar en algn
caso la maquinaria a utilizar, como son la untuosidad o pegajosidad de los materiales, la
capacidad del terreno,
etc.
Las propiedades principales de las rocas, junto a los ensayos ms representativos se ex-
pone a continuacin:
Las resistencias de compresin y traccin son dos de las propiedades que necesaria-
mente deben conocerse para valorar la aptitud de la roca en la voladura.
(MPa)
ESISTENCIA A LA COMPRESION
UNIAXIAL
1 10 100
0,5,0,',,1 ~ ~ ~ ~~~~,I 2,03,O~~O,~O;,1X1O~ ,'?O
u "'~_"-
ID ' n I U,~ ..".~ 1
d Coot~s
Muy blondo IBbncbl Dura I ,.,uy~uro I 1964
Dt~rr yMilltr
1966
Grologirol Soci~ty
1970
Extrc~m. BrochyFranklin
poco r~slstcnt. 1972
SucIo lqnning s
19'3
Bi~niQ wski
1913
ISRM
1979
0'5'07 1 2 3 4 567S' 1 -~~ ,.~...~'~' 1 "",,'~ ,.~'
~
20 30/'()~ 70
00 2O0:J:XJiOO 700
I 1 I
RESISTENCIA A LA COMPRESI' UNIAXIAL ( M Po)
Cuadro2.4.- Clasificacin e las rocas en funcinde su resistenciaa la compresin imple
Los ensayos de resiste ncia a ta compresin simple son realizados sobre probetas citfn-
dricas. donde la relacin entre su tongitudy el dimetro debe ser superior a 2 (L/O>
2).(Cuadro 2.4.) resume distintas clasificaciones de las rocas. realizadas por distintos au-
tores. en funcin de su resistencia a la compresin simple.
Algunos valores medios caractersticos de la resistencia a la compresin simple de dife-
rentes tipos de rocas, se recopilan en el cuadro 2.5.
-
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2.8.1.1.Ensayo Brasileo
ROCA RESISTENCIA A LA COMPRESION
SIMPLE (MPa)
Andesita 40 - 320
Anfibolita 210 - 520
Anhidrita 42
Arcilla esquistosa 39 - 54
Arenisca 4 - 320
Basalto 15 - 420
Caliza 4 - 330
Corneana 34 - 120
Cuarcita 90 - 470
Diabasa 120 - 500
Diorita 86 - 340
Dolomia 36 - 560
Esquisto 12 - 230
Gabro 150 - 280
Gneis 42-' 250
Granito 10 - 300
Granodiorita 100 - 280
Grauwaca 27 - 61
Marga 3 - 197
Mrmol 47 - 240
Micaesquisto 20 - 65
Pedernal
.
120
-
150
Pizarra 27 - 320
Partido 140 - 250
Riolita 80 - 160
Sal 21 - 35
Yeso 150 - 45
Cuadro 2.5.- Resistencia a la compresin simple de algunas rocas en MPa.
La determinacin de la resistencia a traccin en laboratorio se suele hallar indirectamen-
te por el ensayo brasileo, donde una probeta cilndrica, de roca, es sometida a una com-
presin diametral, generndose una traccin uniaxial.. (Fig. 2.5).
[~~[~~
Fig.
2.5.- Ensayo de traccin indirecto. (E. Brasileo)
Una mayor aproximacin a la realidad nos obligara a considerar las resistencias dinm4-
cas, ya que stas aumentan con el ndice de carga, pudiendo llegar a alcanzar valores
superiores entre 5 y 15 veces las estticas.
El cuadro 2.6. proporciona una clasificacin de las rocas en funcin de los valores de la
resistencia a compresin (ec) y traccin (et).
-
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24
SISTENCIA
ALTA MUY ALTA
60 > 100
4 > 20
Cuadro .6'.-Va/oracine /a resistencia compresin traccin e una oca
El mdulo de elasticidad "E" definido a partir del ensayo de compresin simple, clasifica
a las rocas segn su deformacin. Cuadro 2.7.
MODULODE ELASTICIDAD EFORMACI
(MPa)
< 2.000 MuyAlta
10.000 20.000 Medio
50.000 Rgido
~ 80.000 Muy Rgido
Cuadro
2.7.- Valoresde la deformacin n funcindel mdulo de elasticidadde las rocas
El mdulode elasticidad, uede gualmente star determinado or la velocidadde pro-
pagacinde las ondasUP" "SU, partir de la relacin:
E=OV2~~~
V2_2
P ..
donde:
o: es la densidad
Vp:Velqcidad media de las ondas "p"
V.: Velocidad media de las ondas "s"
El ensayo de compresin simple permite determinar el coeficiente de Poisson IJ, median-
te las expresiones:
E
G= _
1 +u
V2-2V2
-p --s
tJ 2(V~-V~
donde:
Algunos valores de estos mdulos se recogen en el cuadro
2.8.
-
MODULO DE COEFICIENTE DE
AJIPO DE ROCA ELASTICIDAD POISSON
E (GPa)
Andesita, Basalto
Diabasa, Dolerita, Gabrl
Carbn
Arcilla de Londres
Diorita
Dolomita
Gneis
Granito
Caliza
Cuarcita, Arenisca, Cua
Arenisca
Pizarras
Cuadro 2.8." Valores del modulo de elasticidad y detCoeficiente dePoisson
-
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2.8.1.2.Ensayo Franklin
Fig. 2.6. Prensa Franklin
Cuando el ensayo se realiza sobre una muestra, en la que
0>50
mm, puede estimarse
.la resistencia a compresin mediante;
Posteriormente, Benawski en 1974,propuso la siguiente expresin para correlacionarel
ndice IF con la resistencia a compresin:
En el caso de realizar el ensayo, sobre muestras de forma irregular, puede utilizarse la
correccin de Brook (1977), que propone estimar la resistencia a la compresin simple
m~diante la expresin:
Donde, .1500 es el ndice de rotura bajo carga puntual realizado con una muestra de
500 mm2 de seccin transversal. Para salvar ladificuftad que supone encontrar en la zona
de los trabajos, una muestra con seccin de 500 mm2, el. parmetro
1500
puede estimar-
se a partir de:
donde Pies la fuerza aplicada que origina la rotura'y A es la seccin que se produce en
la probeta en el momento de su colapso.
En fa actualidad, es frecuente recuffir al ensayo de resistencia bajo carga puntual, pues-
toa punto por Ffanklin y Broch en 1972,ypbsteriormenteaceptado por la Socfooadfn-
.
ternaclonafdeMecnica de Rocas.. como un ensayo indirecto,para estimarJa resistencia
a compresin simple de las rocas..
El ensayo puede llevarse
a cabo "insitu", con una
prensa politil, donde la
muestra es sometida a
una cargapuntuat, a tra-
vs de dos punzones c-
nicos hasta llegar a la ro-
tura. (Fig. 2.6.).
Si "P" es la fuerza ejerci-
da sobre la muestra enel
momento de la rotura y
"D" la distancia original
entre los dos punzones,
se define el Indice de
Carga Puntual o lndice
Franklin por la expresin:
P
fF-W
(Jc (MPa) == 24.1F
(Jc (MPa)
= (14 + 0.75.0) ..lF
o"c MPa) = 12,50T~
PTsoo=2f 1,5 ~
-
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2.8.1.3. ndice de Rebote
con martillo Schmidt.
2..8.1.4.
Esclermetro Shore, El esclermetro Shore se ha comprobado que es una herramienta valiosa para estimar
la dureza de la roca e indirectamente la resistencia a la compresin simple. Singh y Cas-
sapi (1987) han llegado a correlacionar el ndice de dureza Shore con la resistencia a la
compresin simple (Fig. 2.8.). mediante la expresin:
Consiste
en un dispositivo sencillo que registra el rebote de un cilindro metlico que, im-
pulsado por un muelle, choca contra la superficie de la roca.
Bartony Choubey han propuesto a siguiente expresin para calcular a resistencia a com-
presin simple de la roca:
Log (O'c)= 0,00088 y IR+ 1,01
donde:
CJc: esistencia a compresin simple del nivel superfical de la roca (MNjm2)
y: Densidad de la roca (KNjm3)
IR: ndice de rebote
La utilizacin correcta de esta expresin, requiere colocar el martillo verticalmente y ha-
cia abajo, sobre la superficie a ensayar. .
En la Fig. 2.7. se representa el grfico de la variacin de la resistencia a compresin sim-
ple de la roca, con la densidad de la misma, y el ndice de rebote obtenido con el martillo
Schmidt.
C
Q.
~
..J
os
e perforacin mstomunes, eniasexcavacjonescorrespohdientesa obra~
de carreteras, se recogen en la Fig.5.6.
Foto5.1.- Equipo hidrulico de perforacin rotopercutivademartil/o en cabeza R.O.C. 742 HC. con braz
articulado. Dimetros de perforacin: 35-102 mm.
Los equipos de perforacin que normalmente son utilizados en los trabajos de excaV
cin de galeras, tneles, chimeneas y otras labores subterrneas de acceso, s9n rec(
gidos en la Fig.5.7. En la misma, tambin se indican: los tipos de boca, y los dimetro
de barreno, la profundidad de ste y los rendimientos estimados tanto del equipo de pe
foracin como de la operacin conjunta de excavacin.
Fig.. 5;7.. Equipos de perforacin en trabajos de galeras y tneles (Atlas Copco).
-
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1
t
5.6. LA
El principio de perforacin de estos equipos se basa en el impacto de una pieza llamada
PERFORACION A pistn,sobre un til, que a su vez transmite la energa'al fondo del barreno, por medio
ROTOPERCUSION
de un elemento enominadoboca",
Las acciones bsicas que tienen lugar sobre el srstema de transmisin de energa hasta
la boca de perforacin son cuatro y con carcter repetitivo:
- La percusin, donde los impactos producidos por el golpe del pistn originan unas on-
das de c~~que que se transmiten a la boca a travs del varillaje (Fig, 5,8).
- La rotacin \
,con la que se hace girar la boca para cambiar la zona del impacto,
- El empuje.. para mantener en contacto la roca con la boca.
- El barrido, donde un fluido permite extraer el detritus de fondo del barreno,
1 ENERGIA CONTENIDA
f EN ~ IMM:TO
TIEMPO
- ROT "
PBTON DE ~:..
MARTILLO NEUMATICO :::::A~NCE.:.c,
-- :.'
" PERCUSION BARRIDO
'\
; ~;"
1 PlSTON ~ ;:'
11 MARTILLO HIORAULICO
,..~VANCE
---
; PERCUSlCN SARRIDO
"
1
Fig. 5.8.- Nivel de esfuerzos sobre la barra de transmisin
Dependiendo del lugar donde est instalado el martillo, los equipos rotopercutivos se
agrupan en:
-
Perforadoras con martillo en cabeza, que a su vez pueden ser de accionamiento neu-
mtico o hidrulico
- Perforadoras con martillo en fondo, donde la accin del pistn se lleva a cabo de una
forma neumtica y la accin de rotacin puede ser tanto de tipo hidrulico como
neumtico,
~n los martillos manuales, la rotacin se transmite a travs del buje de rotacin del mar-
tillo y es accionada por el propio mecanismo del pistn, en funcin de los impactos: a
menor nmero de impactos, debe corresponder un menor par de rotacin.
f
En los equipos de perforacin pesados, la rotacin es accionada a travs de un motor
independiente, lo que permite actuar bien sobre la rotacin, bien sobre la percusin, se-
, gn los condicionantes de terreno,
Como ventajas de la perforacin rotopercut,iva se sei1alan:
- Su aplicacin a rocas de gran variacin en la resistencia a la compresin simple
- La amplia disponibilidad de dimetros
- Los equipos son flexibles y de gran movilidad
- El mantenimiento de los equipos resulta rpido y accesible,
65
-
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5.6.1.
Perforacin con
martillo en cabeza
:.
I
;'::
.. ,
. .
, t
t,
.
i;
t 1
f "
~
1,1
.
.~
j i
i ~
"
'
1.1
;;
~
;1
,lj
"f'
f~
,
I
nn
La perforacin a rotopercusin con martillo en cabeza es el sistema ms clsico de per-
foracin de barrenos en la forma mecanizada que conocemos hoy da. El principio decor-
te de la roca se produce debido al impacto en el exterior de un elemento de acero (pis-
tn) que golpea a una barrena, que a su vez transmite la energa al fondo del barreno
por medio de un elemen-
to Tinal (boca) cuyo obje-
BARRIDO tivo es romper en esquir-
BOCA las la roca. Debido a la
forma de este til fina
[tp ~~~i~~tap~rab~~~~2;:~- . . .
~~~~~~~: seccin circular la roca
.:.:.:.:.:.:.:.:.
1
:~~~~~~~~~~~~~~~~~.roceder al giro de aque
~~~i~
~~~~~:of~=r~e~:
BARRA/BARRENA fondo del barreno los pe
PISTON ROrACION queos trozos de rOC
que se van generand 3 (Ash 1977).
Cuando las alturas de banco superen los 15 m, lo que es frecuente por ejemplo, en
taludes de desmonte de algunas carreteras o autovas, pueden presentarse.
Problemas de desviacin de las perforaciones, con aumento de algunos factores de ri
go: como generacin de vibraciones, proyecciones o sobreexcavaciones, y cambios
la granulometra de la roca volada, dado que las variables que definen la malla (piedr
espaciamiento) no se mantendrn constantes.
No es aconsejable sobrepasar una altura de banco superior a los 15 m si no existen
zones objetivas o condicionantes importantes para ello.
Una altura mayor en los barrenos, podra estar justificada en laderas escarpadas, o bi
por un problema de accesos. Sin embargo, siempre debe contemplarse la alternativa
dividir la zona de trabajo en dos o ms bancos, por seguridad, y mejora de los rer
mientas en los equipos de perforacin.
Ventajas
- Mayor rendimien.to de la perforacin por m3 de roca arrancado.
- Taludes ms seguros y mejor perfilados.
- El grado de fragmentacin mejora, consiguindose tambin un mejor desplazamie
de la roca volada.
-""
Los descabezamientose los barrenos rcticamente e eliminan.
- Una menor sobre perforacin y un mayor aprovechamiento de la energa desarroll;
por el explosivo utilizado, lo cual afecta a los niveles de vibracin, puesto que
minora.
- El consumo especfico de explosivo, disminuye al reflejarse la onda de choque e
pi del banco. Esta incidencia puede aprovecharse modificando la dimensin de la
dra, para dejar un menor volumen de roca como repi. Fig. 7.6 (bis).
-
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A) Perforacin vertical. con equipo manua{
B) Perforacin vertical mediante carro perforador
C) Perforacin vertical simultnea en dos barrenos
Fig.7.5.-
Distinas configuraciones de equipos para realizar la perforacin vertical o inclinada
Fig. 7.6.-A) Perforacin inclinada
H
Fig..1.6bis.-lncidencia de la inclinacin de la perforacin en el consumo especfico y en los tamaos mxi-
mos de material a obtener
Inconvenientes:
- La longitud de perforacin. aumenta, lo que incide en el coste global de la operacin,
- Exige un mayor cuidado en elrep.ianteo de las
bocasde Jos barrenos en superficie.
- Cuando los barrenos son largos, puede producirse una mayor desviacin, si la perfo-
...
racin no est controlada..
D) Perforacin nclinadamediantecarro perforador
E) Perforacinlncfinada imultneaen dos barrenos
de gran altura
} Perforacin inclinada, en
n ~
~
T T
1-'-
C/
~7
~
+
~4
_-:-~
rY
c
F
B) Perforacin vertical
.Jf
149
-
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A.5. RET ACADO .,
A.5. PIEDRA Y
ESPACIAMIENTO
150
- Un mayor desgaste en las bocas, varillaje y estabilizadores.
- Las dificultades para evacuar el detritu$ aumentan, debido a las fuerzas derozalT
to que hacen necesario un aumento del caudal de aire.
- Cuando aparece agua en los barrenos, la carga de) explosivo es ms comp
- Exige una supervisin cuidadosa, que repercute en los tiempos Improducti
La finalidad de retacar los barrenos es confinar y retener los gases producidos por e
plosivo, una vez detonado, a efectos de desarrollar el mximo trabajo de fragmenta
de la roca.
Un retacado no realizado en las debidas condiciones puede provocar un aumento dE
niveles de vibracin, y de onda area en el entorno de la voladura.
Si la longitud de retacado se lleva por exceso, los efectos que se producen son:
gran cantidad de bloques, y poco esponjamiento de la pila de roca volada. Si por el.
trario se realiza por defecto, se aumenta el riesgo de posibles proyecciones de
A efectos prcticos puede considerarse; que las longitudes de retacadoaumentan\
forme los parmetros de calidad del macizo rocoso empeoran. Puede tomarse un cal
de variacin entre: 25 y 60 veces el dimetro de perforacin.
25 . O < longitud de RETACADO < 60. O
Tanto 1a "piedra" o distancia al frnte libre, como el "espaciamiento" o distancia e
barrenos de una lnea, dependen de:
- el dimetro de perforacin
- las propiedades geomecnicas de las rocas a volar
-
los explosivos a utilizar
- la altura de banco
- el grado de fragmentacin que se desea
- el desplazamiento que se espera conseguir de la roca vorada
En el clculo de un esquema, una de las primeras variables que deben conocerse E
piedra. Para su clculo existen numerosas expresiones., recogidas en la bibliografa I
tente. La ms utilizada es la propuesta por Langeforsy Kihlstrom(1963), cuyaexpre
es:
t f
.l.,xP~
E
GxfxV
o
v--
-33
donde:
V: valor de la piedra (m)
O: dimetro de barreno (mm)
c: constante de la roca
. Rocas duras c = c = 0,4
-
v
= 1 4-15 m
.1 ,
-V
-
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para barrenos nclinados 2:1 f
=
0,85
E/V: relacin espaciamiento/piedra
Ile: densidad de carga (Kg/dm3)
Casi todas las expresiones de clculo proporcionan valores comprendidos entre 25 y 40
veces el dimetro de perforacin,. dependiendo de las propiedades geomecnicas y de
la roca a volar. Fig. 7.7.
Fig. 7.7.-Valor de la piedra en funcin del dimetro de perforacin
El espaciamiento "S" o distancia entre barrenos de una misma lnea. se dimensiona en
funcin de:
-
La piedra
- El tiempo de retardo y
- La secuencia de encendido
Un espaciamiento excesivo entre barrenos da lugar a una fracturacin inadecuada, con
definicin de bloques importantes, que van a necesitar de un taqueo. Existen grandes
probabilidades de dejar repis y frentes muy irregulares.
Inversamente, espaciamientospequeos llevan consigo:
- Un aumento de la perforacin
- Un aumento de la fragmentacin de la roca para el mismo consumo especfico
- Sobreexcavacionesy repis, con un aspecto general de la nueva superficie creada se-
mejante al de una roca altamente fracturada.
r. Es la longitud de barreno, que debe realizarse por debajo de la rasante de la excavacin
'BREPERFORACION prevista, necesariapara inducir la rotura de la roca a la altura de banco deseada. (Fig.
7.8).
Si la sobreperforacin no existe Q es pequea, se producirn bloques de rocas en el pi
del talud, sin despegarse del mismo que reciben el nombre de repis.
En cambio, si la sobreperforacin sobrepasa una determinada longitud, los inconvenien-
tes que se producen son:
151
( 70-IOOMPa)
(>100 MPa)
IOCA DUftA
DIAMET~O DE IA~~ENO (mm.)
-
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A.S. ESQUEMAS DE
PERFORACION
152
-.J.-
I
I
I H
I
I
I
I
-'(--
I
RASANTEDE
LA EXrAVAC~
PREVISTA -
---
"
Fig. 7.8.- Sobreperforacin
- Un aumento de las longitudes de perforacin, lo cual incrementa los costes glot
operativos.
- Un aumento en los niveles de vibracin
- Una fragmentacin en la cabeza del banco siguiente o un mal acabado del pid
lud final.
- Un valor prctico de la sobreperforacin, al que hacen referencia numerosos au
es:
Como valores usuales de la relacin sobreperforacin-piedra (SjV)..para voladuras en
co, segn ITGE (1987), son recogidos en el cuadro 7.1.
CALIDAD DE LA ROCA RELACION S/V CARACTERISTICAS DE
LOS REPIES
Roca blanda (70) MPa 0,1-0,2 Repis poco probabl.
Roca media (70-120) MPa 0,3 Repis normales
Roca dura (> 120) MPa 0,4-0,5 Repis importantes
de roca
Cuadro 7.1.- Valores usuales de la relacin sobreperforacin-piedra (SjV)
La ejecucin de barrenos inclinados y la utilizacin de explosivos que proporcional
elevada potencia explosiva en el fondo del barreno, son aspectos que inciden en I
minucin de la sobreperforacin.
El esquema viene determinado por la piedra y el e.spaciamiento. En las voladuraser
co, las configuraciones ms frecuentes son las de cuadrado o rectngufo y aluest
En esta ltima disposicin, para barrenos verticales se cumple:
Espaciamiento= .1 .15 x Piedra
-
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y para barrenos inclinados:
Espaciamienfo =1, 15x Gas e x Piedra
donde ees el ngulo respecto a la vertical, o ngulo de inclinacin.
En las figuras 7..9 y 7.10. se recogen diversos esquemas condicionados por1a direccin
de salida adoptada para cada caso.
Fig.
7.9.Esquema cuadrado con salida en "V"
~1JI ~r~~~l
~
vI i~ t-
1"1 1 , , ,.
-+
~-"--
1
1
I-:"'""--~- ... - :--i
I I . . . I
1 1
SALIDA SEGUN PLANOS
DE HILERAS
Fig. 7.10.- Esquema al tresbolillo consalida segn planos de hileras
.9. CONFIGURACION La configuracin geomtrica ms eficaz corresponde a una distribucin espacial del ex-
EL. FRENTE LIBRE plosivo, en la que cada uno de los puntos del terreno, equidiste del centro de la carga,
colocada en los barrenos.
Son criterios que deben tenerse en cuenta, para conseguir una adecuada geometra 19s
siguientes:
- El plano que comprende una lnea de barrenos y la cara libre de salida del material
vo)ado deben ser aproximadamente para(elos (Fig. 7.11}.
- La colocacin en cada barreno de una secuencia de encendido que facilite la confi-
guracin de un frente libre, para los barrenos ms prximos.
153
~~~t;~
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SALIDA EN. V .
/
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154
, '
DIRECCIONDE SALIDA DEL
MATERIALVOLADO
DIRECCION DE SALIDA
DEL MATERIAL VOLADO
DIRECCION
DE
SALIDA
DEL
MATERIALVOLADO
Fig. 7.11.-Distintasconfiguraciones orientacionesde /a direccinde salida.
- El frente a salir debe encontrarse limpio de escombro y sin repis de las voladuras al
teriores. (Fig. 7.12).
En la ejecucin de tneles o de chimeneas y pozos,.la f ragmentacin y el desplazamiel
to de la roca se consiguen con grandes dificultades, mediante la realizacin de cuele
que proporcionan un frente libre cncavo.
Cuando
tiene lugar la voladura de una determinada zona de la excavacin, sin haber prl
cedido a la retirada de los escombros de la voladura anterior, debe disearse un esqu'
-
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A.11. VOLUMEN DE
EXPANSION
A.12. Parece azonable
uponer, que para conseguir una aceptable fragmentacin, gran
CONFIGURACION DE d~ la roca a volar debe estar frel")t~a una co.l.um~a e expl~sivo..E11?.no s totaln
LAS CARGAS
Cierto, dado que,.para una determinada profundidad, la mejor efectividad se con:
con cargas espaciadas.
156
FRENTE LIBRE
Fig. 7.14.- Voladura con dos frentes libres y su secuencia de encendido
Los inconvenientes ms usuales que presentan las voladuras con varias filas
Las sobreexcavaciones y proyecciones en los barrenos de las ltimas hilo
- El aumento del nivel de intensidad de las vibraciones y de la onda area. si la vo
ra est mal diseada.
Cuando tiene lugar la voladura, la roca se fragmenta aumentando deyolumen. Es1~
pansividad" tiene especial importancia en el avance de tneles y galeras, dado ql
el cuele es pequeo, o dispone de una secuencia de encendido incorrecta, se prod
una deforma:cin plstica del material, que no permite el desplazamiento correcto'
roca.
Distintos autores recomiendan, adecuar el diseo de cuele para que se produzca a
nos un volumn de expansin del 15% de la zona de macIzo rocoso donde est ~
rado el cuele mediante la ejecucin de barrenos vacios.
Este aumento de volumen, tambin puede producirse aumentando la carga esper
en el cuele. si se opta por no realizar barrenos vacios. Las limitaciones ambientale
braciones, onda area, etc.) y la fragmentacin a: conseguir condicionan su di
Debe tenderse a un diseo de cargas espaciadas cuando:
- Los niveles devlbra9 nestn limitados., sea precisodisminu r .lascargas oper
mediante el seccionado y secuenciado del explosivo en un mismo barreno.
Los explosivos representen un alto coste.
La operacin de retacado pueda realizarse de forma mecnica.
Si hay una longitud de carga ptima, tamb)nexiste una separacin crtica entre C
de un mi.smo barreno. Esta distancia depende de numerosas variab1es, ya que, par
-
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tarja detonacin por simpata, conviene que fa separacin sea grande dentro del barre-
no, pero para mantener lafragmentain, e$a distancia debe reducirse,.por ello, debe
llegarse a una solucin decompromjso entre ambos factores. Un espaciado entre car-
gas bastante frecuente es dejar una longjtuddebarrenocon material nerte proporcional
a: "12.0". (Fjg.7.15).
En obras de superficie, algunos autores aconsejan tantear relaciones entre la altura de
banco y el dimetro de perforacin, superiores a 70 (H/D > 70) para conseguir unos re-
c
sultados eficaces.
Fig. 7.15.-Separacin e cargas
c
En aquellos diseos, donde se produzcan grandes tamaos de bloque.. como consecuen-
cia del retacado introducido, deben usarse pequeas cargas puntuales, que fragmenten
dichos tamaos, o bien, intercalar pequeos barrenos en la malla {Fig. 1.16).
Fig. 7.16.- Utilizacin de' cargas puntualeS en la zona de retacado
Existen dos cnicasparaconseguir l des.acoplamiento:Laprimerae ellasconsisteen
dejar el espacio entre el barrenoyer exptosivoencartuchado, vaco o relleno de un ma-
teriar inerte.
La segunda emplea el procedimiento de dividir la carga por medio de separadores a
otros materiales nertes, segn el eje del barreno (Fig.7.17).
a) ReJlenoanularcon material inerte
j
RETACAOO
---=
PUNTUAL
~
157
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A.14. EXPLOSIVOS
158
Experiencias llevadas a cabo por Melnikov (1972), han demostrado que en algunas roc
se mejora la fragmentacin, consiguindose una granulometra ms uniforme, y dismir
yendo las voladuras secundarias.
Ambas tcnicas se apoyan en las curvas de presin-tiempo de las zonas de explo$[
que adoptan la forma de la figura. (Fig. 7.18).
a): Rellenoanular con b) utilizacin
material inerte de separadores
Fig. 7.17.-Tcnicasde desacoplamiento
Para este caso, una estimacin de la presin efectiva de los gases sobre las paredes (
barreno puede calcularse mediante la expresin:
2
donde:
P : Presin del barre~~
V. : Volumen del explb~
V : Volumen del barrer
P et"=Pb (~ )
Vb
Fig. 7.18.- Curvas presin-tiempo con o sin desacoplamiento de cargas.
La cuidada eleccin del explosivo, de acuerdo con las propiedades geolgicogeotc
cas de las rocas es de una clara importancia, si se quiere alcanzar en 1a fragmentac
el resultado apetecido.
En rocas intensamante fracturadas o estratificadas, en las que la superficie total de
discontinuidades representa un valor elevado respecto de la superficie especfica que
genera con la voladura, los explosivos de mayor eficacia resultan ser los de baja del
dad y velocidad de detonacin.
-
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En rocas de tipo masivo,con resistencia a la compresin de valores medioelevados (>
70 MPa),
onde prcticamente toda la superficie especfica se crea con la voladura,tos
explosivos ms adecuados son los de mayor potencia y velocidad de detonacin. (Cua-
dro7.2).
Cuadro7.2.
.15. COLOCACION La generada por ei explosivo dentro de un barreno, debe alcanzar unos valores
VARIOS TIPOS DE
d.e en~in, superiores a la resistencia t~accinexistente ~n el pl~~o COC"D",y~ la re-
sistencia al corte en el plano A'S'C'O' (Flg.7.19). Dado que esta ultima es superIor a la
XPLOSIVO DENTRO primera, es pretiso emplear una distribucin de explosivo en el barreno, de forma que
E LOS BARRENOS la energa a desarrollar en torno ai plano A'S'C'O sea de 2 a 2,5 veces superiora la ener-
ga de columna. Ello Implica utilizar explosivos de mayor densidad y potencia en el fondo
del barreno, que en los utilizados como carga de columna.
La longitud de la carga de fondo debe estar comprendida entre el 25 y el 60% del valor
de la piedra.
Fig. 7.19.-Distribucin de/. explosivo dentro de un barreno
VOLADURAS DE ROCAS
MASIVAS CON RESISTENCIA
A LA COMPRESION MEDIO-
ELEVADA
* EXPLOSIVOS DE:
- ALTA VELOCillAD
DE DETONACION
- ELEVADA POTENCIA
,
* EXPLOSIVOS DE:
- BAJA VELOCillAD
DE DETONACION
- BAJA DENSillAD
159
-
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A.16. CONSUMO
ESPECIFICO DE
EXPLOSIVOS
A.17. INICIACION DE
Dos son los procedimientos que pueden utilizarse en la iniciacin de las cargas expl
LAS CARGAS DE vas: los detonadores y los cordones detonantes.
EXPLOSIVO Es conocido con el nombre de "cartucho cebo", aqul en el que colocamos el detona'
para que provoque la explosin y haga detonar por simpata el resto de explosivo, (
finado en el barreno. La preparacin de este cartucho debe hacerse en los momer
anteriores a la introduccin de la carga. (Fig.
7.20 Y
7.21).
En las voladuras con detonadores elctricos, estos deben colocarse en el explosivc
fondo o cabeza d.e barreno (Fig. 7.22).
En los casos en que se opte por la utilizacin de cordn detonante, el detonador d
ir adosadofirmemente en el exterior del cartucho, con cinta aislante y con el fondo
detonador dirigido en el sentido de la carga del explosivo.
,
Para iniciar explosivos de baja sensibilidad, del tipo anfo, hidrogeles o emulsiones,
utilizados los multipli-cadores, fabricados de hexolita, que es un explosivo de alta po
cia y velocidad de detonacin.
160
Parmetro que nos indica la cantidad de explosivos necesaria para producir la volac
de 1 m de roca, a una granulometra dada y en las condiciones de dise previs
Son factores que usualmente Inducen el aumento del consumo especfico:
- Un aumento del dimetro de los barrenos
- La resistencia de la roca
-
El grado de fragmentacin, desplazamiento y esponjamiento del material vol;
-
Una distribucin inadecuada de la carga
- Una relacin longitud/anchura de la voladura no adecuada, etc.
Unos valores orientativos del consumo especfico en diversas clases de rocas para
laduras en banco se resumen en el cuadro
7.3.
TIPO DE ROCA RESISTENCIA A LA CONSUMO ESPECIFICC
COMPRESION SIMPLE (MPa) (Kg/m3)
ROCAS MASIVAS RESISTENTES>120 MPa) 0.6 -1,5
ROCAS POCO RESISTENCIA MEDIA 0,3 -0;6
FRACTURADAS (70-120 MPa) 0.3 - 0,6
4 f/m)
ROCAS MUY RESISTENCIA AJA 0,1 - 0,3
FRACTURADAS 70 MPa) 0,1 - 0,3
(>4 f/m)
Cuadro
7.3.- Consumosespecficos
En voladuras de excavacin de tneles y galerfas los valores usuales del consumo
pecfico, varan entre 0,7 y 7 Kgjm3, dependiendo de los iactores:
- Naturaleza y fracturacin de la roca
- Superficie libre
- Dimetro del barreno
- Tipo de cuele utilizado
-
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Fig. 7.20.-Cartuchos-cebo onmultiplicadorDetaprime
(Du Pont) ITGE,1987).
Fig. 7.22.- Colocacin del cartucho-cebo en voladura con mecha
El cuerpo de multiplicador (Fig. 7.23) lleva dos cilindros huecos rodeados de pentrita,
donde deben colocarse los accesorios que lo iniciaron: el cordn detonante, el detona:.
dor, etc.
En su utilizacin se sealan como ventajas:
- La alta insensibilidad a los impactos y rocas
Fig. 7.23.-
INCORRECTO INCORRECTO
Fig. 21.- Cebadode cartucho
con detonador
elctrico.
000
"
RETACADO
CARTUCHO
CEBO
MAL
MAL
IEN
Alta resistencia mecnica
CORDON
DETONANTE
DETONADOR
COMERCIAL
CINTA
AOHESIVA
Multiplicadores onvencionales
161
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..
162
No se alteran con el tiempo
Fciles de manejar y colocar
No se conocen efectos fisiolgicos adversos.
El cebado
en fondo produce una mejor utilizacin de la energa del explosivo, conr
tados en cuanto a fragmentacin y el desplazamiento de la roca ms favor.
F n barrenos sin sobreperforacin, el Iniciador debe situarse tan bajo como sea po~
pero sin entrar en contacto con el detritus de perforacin de los mismos. Una altur
colocacin aconsejable es entre tres
y cinco
veces el dimetro del final del barr
En el cebado en cabeza de barrenos dispuestos en hileras en un banco,1a onda de
sin se propaga hacia el fondo del barreno, con menor eficiencia, pues tanto el ma1
inerte de retacado, como la parte altade1a roca comienza a moverse unos instante:
tes que detone la carga inferior de explosivo y desplace su zona de roca ms pr)
Los gases generados durante la explosin buscan su salida hacia la parte ms des(
primida (la zona superior), relajndose su pico de tensin desde su valor ms
Esta forma de trabajar del explosivo en el fondo del barreno, produce una mala fr~
racin yun menor esponjamiento de la roca. {Fig. 7.24).
a) Con cebado en fondo
TE""O"
REULTA"TE
... E PUIITO P
/
'. PULSOS ETE"SIONOE
~, '. CAOA LE.ENTO E
. : "_CARGA I-T
~' /\\,;
\,
b)Concebado en cabeza
Fig.7.24.- Diferentes posiciones del iniciador (Hagan, 1974)
-
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En resumen, para el cebado de cartuchos y barrenos con detonadores elctricos y coro
dones detonantes, deben seguirse los procedimientos siguientes, esquematizados en1a
figura 7.25.
Fig. 7.25.-Cebadode cartuchosy barreno (ITGE, 1987)
a) Con detonador elctrico instantneo. Para barrenos arslados o simultneos en rocas
de resistencia baja a media. Barrenos hmedos.
b)Con detonador elctrico de retardo. Cebo en el fondo para barrenos simul tneos o
sin frente, sin humedad y en roca de tipo medio a dura. Con este sistema se mejora la
fragmentacin.
c} Cordn detonante. Barrenos de contorno o en roca blanda, con espaciadores para ba-
jar la carga total a lo largo de la columna.
La manipulacin de cualquier detonador yjocartucho cebo debe ser sumamente cuida-
dosa, ya que se trata de un explosivo dispues.to a detonar, a travs de diferentes
estmulos.
18. TIEMPOS DE
Los tiempos de retardo entre barrenos y las secuencias de encendido. son parmetros
TARDO Y variables.en el diseo de voladuras de unas determinadas caractersticas. dado que pue-
CUENCIAS DE den servir para:
ICENDIDO - dismi~uir las. cargas o~erant.es ..
-reducIr los niveles de Intensidad de las vibraciones
- aumentar la efectividad de los mecanismos de rotura
- controlar la sobreexcavacin
- controlar el desplazamiento de la roca
- reducir los repis
~ hacer desaparecer .las proyecciones
- bajar los niveles de intensidad de las vibraciones y onda area, etc.
Muchos han sido los autores que han estudiado estas variables y su mblto en c~da
;; caso, para optimizarlos resu1tados ue de lasvoladuras se esperan. Sin entrar enel an-
, lisis de las distintas teoras. ya que no es objeto de esta publicacin. s puede lnd'carse
una regla orientativa para los tiempos de retardo entre barr~nos:TRB.
163
~
;w ~.
.. 'CCR,CO
~
, c~ 00000.. DET~'HTE
~
-
-f~:-'~~=:J:2~~
.'T'~~:~~~;~~~:~~~f
-
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A.19.
PERFORACION
ESPECIFICA
A.20.
DESVIACION
LOS BARRENOS
164
TAB: 7-11 ms por m de piedra.
y sr hOSencontramos, eneJcaso de una voladura en banco, con distintas hileras,
segunda regla prctica para disponer el tiempo de retardo entre ellas TRF,
TRF: 2-3 (TRB)
,
Si el tiempo de retardo entre filas es grande, el material de la prfmera fila noactua c
pantal)a y no ejerce un efecto de confinamiento sobre la pila siguiente.
Por el contrario, si el tiempo de retardo es pequeo, se introduce en las filas ujtima~
componente ,vertical de desplazamiento cada vez mayor, obtenindose el material
mentado en una pila ms reducida pero de altura mayor. Jal disposicin de la roc
lada debe tenerse muy en cuenta a la hora de elegir los equipos de carga
rendimiento.
Varible con la que se define la longitud de los barrenos perforados (o tambin el
men), por metro cbico de roca volada. La expresin que sirve para un clculo en m.1
es:
- H/cosa+p
- B/cosaxSxH
p
specif~
donde:
H: altura de banco (m)
p: sobreperforacin (m)
B: piedra (m)
S: espaciamiento(m)
a: Angulo de los barrenos con respecto a la vertical (O)
La perforacin especfica est relacionada con el dimetro del barren y con la vol
dad de las rocas (Fig. 7.26)
Lafig.7.27 permite estimar el volumen de roca arrancada a partir de la perforaci
pecffica y el dimetro de los barrenos..
DE Son .varios los:factores causantes de la desviacin de los barrenos (F1g. 7.28), entr
ms comunes pueden sealarse:
- Los inherentes a las caractersticas y propiedades del macizo rocoso: diaclasas
tas; estratificacin, fallas rellenas, etc.
-
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Fig. 7.26.-Perforacinespecficasegn as caractersticas e volabi/idad e la roca y en funcndel di-
metro de barreno. ITGE,1987). Parabancosde 12 m de altura).
,"T;;;"'ft'.,,
1~{~::
'ii~"
11
Fig.
7.27.-Estimacin el rendimientode arranque m3jml),segn a perforacinespecfica el dimetro
de los barrenos (ITGE)
Fig. 7.28.- Desviaciones de los barrenos y errores en la perforacin
IMUY BUENA VOLABILlDAD
BUENA ~LABILlDAD
MALA VOLABILlDAD
MUY MALA VOLABILlDAD
;:
~
{
u
:
W
Q.
CI)
W
Z
o
13
c{
~
o
...
~
W
Q.
DIAMETRO DEL
BARRENO (mm)
VOLUMEN DE ROCA ARRANCADA POR METRO PERFORADO m5/ml.)
~~
~~
I'Y' ,"
,
~ ,'~
I
I
165
-
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7.B. PREVOLADURAS
Se conoce con este nombre la operacin de trocear la roca sin prodUcir su despl~
miento y volteo, con el objetivo de arrancarla seguidamente con medios mecnico
ripado: tractores, bulldozer, palas-cargadoras, excavadoras, etc.
'
Su campo de aplicacin, suele ser en obras donde las voladuras convencionales pu
presentar riesgos, respecto a niveles de vibraciones no admisibles, onda area y pr~
ciones,especialmente. "
Cuadro 7.4.- Consum