MACIZO-EN DISEÑO.ppt

7/17/2019 MACIZO-EN DISEÑO.ppt

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EMA 7

Caracterización del macizo rocoso y suaplicación en el diseño de voladura. Ensayos decaracterización (breve descripción). Factor de“Volabilidad”. Cálculo del consumo espec!ico del

e"plosivo en !unción de diversos parámetros#eomecánicos del macizo rocoso. $eterminaciónde “%v” y del volumen de los blo&ues a partir de'l. Correlación entre velocidad smica y elconsumo espec!ico del e"plosivo. a

caracterización del macizo durante laper!oración. Correlación de ndices deper!oración en el diseño de voladuras. ndice*.+.,. y el consumo espec!ico.



APLICACION DE CARAC ERIS ICAS DEL

MACIZO ROCOSO

AL DISEÑO DE VOLADURAS

as propiedades de los macizos rocosos &ue in!luyen enel diseño de las voladuras son- *esistencias dinámicas de las rocas. itolo#as y potencias de los estratos en

!ormaciones sedimentarias. Velocidades de propa#ación de las ondas. ropiedades elásticas de las rocas. /ipos de relleno y apertura de las discontinuidades.

,ndices de anisotropa y 0etero#eneidad de losmacizos1 etc.

Espaciamiento y orientación de lasdiscontinuidades.




MACIZO ROCOSO


En la actualidad1 las t'cnicas de caracterización#eomecánica más aplicadas son-

2ondeos con recuperación de testi#o y ensayos#eomecánicos.

Estudios estructurales de los sistemas dediscontinuidades.

er!iles de ssmica de re!racción. $ia#ra!as #eo!sicas de sondeos de

investi#ación. $ia#ra!as #eo!sicas en barrenos de producción. /oma de datos y tratamiento durante la

per!oración de los barrenos de producción.


MACIZO ROCOSO




*. +. $ C3,$3$$E 3*4C3

56787868585698

986:5:56;55

<uy mala<ala

<edia

=uenaE"celente

*E2,2/E>C,3$E 32

$,2C4>/,>?,$3

$E2

F3C/4* $E

C4**ECC,4>

3lta<edia=a@a

<uy =a@a

;.55.:5.A5.9


MACIZO ROCOSO




Realización de sondeos con

rec!eración de "es"i#o $ ensa$os

#eo%ec&nicos'

3 partir de testi#os se puedeaplicar una de lasclasi!icaciones máse"tendidas1 conocida por*.+.$.3demás1 sobre esos testi#ospuede realizarse el ensayo#eomecánico de *esistencia=a@o Car#a untual .*C (<a) B 7 D ,s (85) (<a).=or&uez (;:A;) determina elFactor de Volabilidad “v” dela !órmula de earce.El Coe!iciente de 3lteracióntiene en cuenta la *esistenciade las $iscontinuidades.



CARAC ERIS ICAS DE LOS

SIS EMAS DE DISCON INUIDADES

2e utiliza para calcular el c (#mG) el consumo espec!ico dele"plosivo1 en las voladuras de banco1 varios parámetros#eomecánicos Fi#. 9.7.- El *.+.$.

la *esistencia a la Compresión 2imple (<a).

el án#ulo de Fricción ,nterna .

a ru#osidad de las discontinuidades .

a $ensidad (tmG).





as principales in!ormaciones cuantitativas &ue se puedenre#istrar de las discontinuidades son-

4rientación (buzamiento1 de!inido por la dirección desu inclinación y el propio valor de 'sta).

Espaciamiento (distancia perpendicular entrediscontinuidades adyacentes).

ersistencia (on#itud de los se#mentos observablesde las discontinuidades).

*u#osidad (ondulaciones con relación al plano mediode las discontinuidades).

*esistencia de las paredesH 3berturaH *ellenoH erco6laciónH >I de Familias y /amaño de =lo&ues.

2iendo las dos primeras las más importantes.





( )

3,3

115

100**)(*

2

3

RQD

RRENO DIAMETROBA RC iTAN Densidad

x−

+

=φ

C&lclo del cons%o es!ec()ico del

e*!losi+o en )nción de !ar&%e"ros

,eo%ec&nicos



Princi!ales "-cnicas dere#is"ro de da"os

2e 0acen uso de scanlines (o lineas demuestreo). 3 partir de ellas-

royecciones 0emis!'ricas oJestero#rá!i6cas(de i#ual área 2c0midt6ambert o dei#ual án#ulo (Kul!!).

*osas de dirección de discontinuidades. Listo#ramas de !recuencias de tamaños y

de espaciamientos de discontinuidades1 ensu totalidad1 o separadas por !amilias.



or medio de estas representaciones1 esposible establecer-

El nMmero de !amilias de discontinuidades. os valores medios.

as dispersiones de sus propiedades másrepresentativas.

Princi!ales sos de lasre!resen"aciones de da"os



Complementariamente a los levantamientos(scanlines). ueden 0acerse sondeos orientados con

recuperación de testi#os.

NTodas las informaciones sobre la

fracturación de los macizos rocosos

pueden ser procesadas para obtener la

composición de los bloques existentes en

un volumen dado del macizo.¨

Princi!ales sos de lasre!resen"aciones de da"os



/'cnicas in!ormatizadas para obtenercomposición de blo&ues

$eterminación de los blo&ues unitarios. Cálculo de los volMmenes de los blo&ues. Creación de curva de distribución

#ranulom'trica. $istribución de los tamaños de los blo&ues

con representación estereo#rá!icas.

,ndice conocido por 1”Volumetric %ointCount “%v” (>I @untas mG) para cFlia. *.+.$. B ;;8 6 G.G %v (ara %v O 18)H

*.+.$. B ;55



$iscontinuidades en el diseño de laspe#as 3s0by (1977

).

3s0by relaciona la !recuencia de !racturas y laresistencia al cizallamiento con el consumoespeci!ico de e"plosivo. Fi#. 9..

illy (;:AP6;::7) 0a de!inido un ndice deVolabilidad “=l”

=, B 518 (*<$ Q %2 Q %4 Q 2R, Q *2,) RMD = 15 Descripción del Macizo rocoso!.

%2 B ;5 "spaciamiento entre planos de #untas!.

%4 B ;5 $rientación de los planos de #untas!

%&' = ;5 'nfluencia del (eso "spec)fico!.

R%' = ; Radio de influencia de la Resistencia. R*!



Correlación entre la !recuencia de !racturación y c(cons.esp.) del e"plosivo.

Fi# 9.



Frecuencia de Fracturación S CE (/abla 9.)

En la /abla 9. se indican los !actores deponderación de cada uno de los parámetros.

El *atio de in!luencia de la *esistencia “*2,” seestima a partir de la e"presión-

(*2, B 5158 D *C) donde- *C B *esistencia a la compresión simple (<a). os Consumos Espec!icos de e"plosivo “CE” o

los Factores de Ener#a “FE” se calculan con la

Fi#. 9.8 o las e"presiones CE (T# 3>F4 t) B 5155 " =, ó FE (<%t) B 515;8 " =,



/3=3 9.

U



2,2/E<3 $E C32,F,C3C,U>RE4<EC>,C3

o propone R0ose (;:AA) para elcálculo de consumos espec!icos envoladuras a cielo abierto. /abla 9.8.



Correlación en"re ./L0 $ .CE0de

e*!losi+o'

El valor obtenido en /abla9.8 se corri#e con valoresde /abla 9.P

3 partir de lase"periencias se establecióla correlación entre (=) y(CE)de e"plosivo.

=, B 518 (*<$ Q %2 Q %4Q 2R, Q *2,)

/abla 9.P



as primerasaplicaciones de la2smica de re!racción aldiseño de voladuras las

0izo por =roadbent(;:9)1 Leynen y $imocT(;:9P)1

*elacionaron el consumo

especi!ico de e"plosivocon la velocidad ssmicade propa#ación. Fi#. 9.P.

SISMICA DE REFRACCION

Fi#ura 9.P



ES I1ICACION DE LOS

/ARRENOS DE PRODUCCION

Este procedimiento es simple1 rápido y se#uro. os m'todos de testi!icación más usuales son-

Velocidad sónica1 $ensidad1 *adiación natural1Calibre.

2ólo re&uiere la inversión en el e&uipo detesti!icación.

ermiten determinar actualmente- a posición de estratos

Variaciones en la resistencia de las rocas. El espaciamiento de @untas y planos de

discontinuidad.



Fi# 9.9 E@emplo de dia#ra!as obtenidas y distribuciónde car#as de e"plosivo en presencia de un nivel de roca

dura.



Clasi!icación de La#an y Ribson (;:AG)(Velocidad6/ipo de E"cavación)

/abla 9.A.



CARAC ERIZACION DEL MACIZO EN

PER1ORACION DE /ARRENOS.

Lay aparatos &ue evalMan laper!oración y permiten-

4btener el rendimiento dele&uipo.

3yudar a la plani!icación.

$etectar !allos en laper!oradora y su mane@oinadecuado.

Es una 0erramienta deinvesti#ación Fi#. 9.A1y detectavariaciones en las propiedades

de las rocas1 con pocainversión. ueden controlar- resión del aire comprimido. ar de rotación.



C3*3C/E*,W3C,4> $E <3C,W4 E>E*F4*3C,4> $E =3**E>42.

Empu@e sobre la broca. Velocidad de rotación. Velocidad instantánea de

penetración.

Vibraciones en el mástil. Es!uerzos de retención del

tren de barras deper!oración.

3celeración producida por

la ener#a re!le@ada por elterreno.

/iempo de per!oración.

3l#unos ndices &ue seutilizan en la actualidadson los si#uientes-

a) lndice de ener#a derotación.

b) lndice del #rado dealteración.

c) lndice de resistenciadel terreno a la per!oración

os parámetros másinteresantes son lavelocidad de penetración yel par de rotación



VARIACIONES EN LA VELOCIDADDE PENETRACI2N

En estratos con resistenciasvariables1 0ay variaciones dela veloc. de penetración.Fi#. 9.:.

Este tipo de re#istro re!le@ará-

a !acilidad relativa con &uela roca va a ser !ra#mentadaen la voladura.

a distribución de e"plosivocorrecta para obtener unosresultados óptimos.



3aci%ien"os %e"&licos

En este tipo de e"plotaciones se pueden dar si#. casos- a) Voladuras en el contacto est'ril6mineral. ?n ta@o de voladura &ue contiene est'ril de resistencia

media1 mineral alterado y mineral de alta resistencia.

3cá es posible modi!icar el es&uema de per!oración1 paraello necesito un reconocimiento de los contactos previo alreplanteo de la voladura. Fi# 9.;7

Fi# 9.;7



Es"andarización del es4e%a de

!er)oración

2e deberá modi!icar la car#a delos barrenos de acuerdo con unre#istro de la velocidad depenetración. Fi#. 9.;G

Venta@as- Evita #asto e"cesivo de

e"plosivo en !ormacionesblandas.

,ncrementa el rendimiento de la!ra#mentación.

3umenta el control sobre los

e!ectos perturbadores.Fi# 9.;G $ia#ra!.Vel.enetración



=olos (boc0ones) dentro de unamatriz blanda. (Fi#.9.;)

2i se tienen bolos dentrode una matriz blanda1 laonda de tensión se atenMaen esos materiales.

Cuando 0ay bolos y en esazona no se dispone dee"plosivo1 ese blo&ueestará despu's intacto enla pila de escombros.

X 0ará &ue la car#a seadi!cil y preciso realizarvoladuras secundarias.(cac0orreo).Fi#. 9.; =olos en mat. blanda



CORRELACION DE INDICES

DE PER1ORACION CON

LOS PARAME ROS DE DISEÑO DE VOLADURAS

arece ló#ico basar el diseño delas voladuras en los ndicesde per!oración.

2e 0an desarrollado los

si#uientes traba@os- raillet (;:A5).

ei#0ton (;:A7) con el ,ndice“*.+.,”.

ópez %imeno1 E. (; :A) conel indice. “lp”.

raillet *. raillet calcula (

σ

c )de laroca a partir de la velocidadde penetración1 empu@e1velocidad de rotación y

diámetro. ue#o determina el valor (V)

en !unción de-

3ltura de banco. $ensidad de car#a del

e"plosivo. Velocidad de detonación . on#itud de retacado. *esistencia a la

compresión.



lndice R.Q.I.

<at0is (;:98) propuso un ndice &ue denominó (*ocT +uality,nde")-

$onde- E0 B resión 0idráulica de la per!oradora. t B /iempo de per!oración del barreno. B on#itud del barreno.

ei#0ton (;:A7) identi!icó las rocas en la mina de 3!ton(Canadá) mediante el “*.+.,.” con per!oradora rotativa =.E.56* y 77: mm (:Y) de diámetro.

L

t E I Q R h=..



C4**E3C,U> E>/*E E “*.+.,.” X(c) C4>2.E2.Z# mG[(E,RL/4>). (Fi#. 9.;P )

$onde-

CE B Consumo espec!ico (T#de 3>F4 tn).

*.4.,. B ndice de Calidad de la

*oca (Ta D min m).imitaciones al usar (*.+.,.)- +ue los resultados son válidos

en las condiciones del ensayo.4 sea-

Con per!oradora modelo=.E. 56*.

$iámetro de per!oración( 77: mm) .

(Fi#. 9.;P )



ópez %imeno1 E. (;:A)1 teniendo en cuenta las limitacionesdel “*.+.,.”

ropuso un ndice en el &ue se combinan los si#uientesparámetros de per!oración-

VB Velocidad de penetración (m 0)- EB Empu@e sobre el tricono (miles de libras). >rB Velocidad de rotación (r min). $B $iámetro de per!oración (pul#adas).

El ndice responde a la e"presión-

lndice de !er)oración 5 l!5

2

*

D

N E

VP I

r

p =



lndice de !er)oración 5

l!5



lndice de perforación ¨ lp¨

Como (V) depende de σ p), σ t) y (τ c) , el ndice “lp” &ue espodrá correlacionarse con el consumo especi!ico o !actor deener#a del e"plosivo. Fi#. 9.;A.

El análisis estadstico de re#resión de los datos de numerosasminas1 0a permitido establecer la si#uiente ecuación-

CE (T# 3>F4mG) B ;1;7 " e6518979 ,p (r B 51:7)



a e"presión anterior de (CE)en !unción de “lp” sirve parael diseño y cálculo de lasvoladuras y permite-

$eterminar el es&uema deper!oración. (Fi#.9.;:69.75) Calcular la car#a óptima por

barreno.(Fi# 9.;:69.7;) Crear un modelo de

optimización de voladuras en

banco. (Fi# 9.77) 4tras aplicdel ndice “lp” son-

Caracterización #eot'cnica.

$iseño de taludes.

$eterminación del diámetrode per!oración y tipo deper!oradora en !unción de-

roducción re&uerida.

*esistencia de la roca.

Cálculo de rendimiento




“,p”como m'todo de cálculo deles&uema de voladura

as venta@as &ue reporta la utilización del ndicede per!oración “lp”

$atos en los &ue se apoya-

Reom'tricos 3ltura de banco. $iámetro de per!oración. 2obreper!oración1 !i@ada en !unción del diámetro. *etacado1 en !unción de “,p”.

Cálculo de es&uemas de per!oración y



Cálculo de es&uemas de per!oración ycar#as a partir de “,p”6 (Fi# 9.;:)



“,p”como m'todo de cálculo deles&uema de voladura

Fi#.9.75



“Ip”como método de cálculo de

cargas de voladura

Fi#. 9.7;



ropiedades de la roca y del macizorocoso

a di!erencia como m'todo del resto de las!órmulas clásicas es el uso de varios parámetros

E"plosivo El cálculo del es&uema de la voladura a partir de

datos de la per!oradora puede 0acerse- <ediante los valores a partir de muestras en la

etapa de proyecto o de ampliación a una zona sindatos previos.

<ediante la interpolación a partir de datosreco#idos en una e"plotación en marc0a.



ermite determinar la car#a de e"plosivos por barreno. Cuando las caractersticas de la roca varan. X di!ieren a las supuestas cuando se e!ectuó la

per!oración.

Es Mtil optimizar los consumos. X ayuda en la selección de los e"plosivos. Es un m'todo !iable1 ya &ue esta basado en un análisis

estadstico de una muestra amplia. $ando una curva a@ustada con un coe!iciente de

correlación pró"imo a la unidad. 2obre un universo variado de rocas y e"plotaciones.


!plicaciones"



2,2/E<3 $E RE2/,4> $E $3/42 $EE*F4*3C,4> E> /,E<4 *E3

El con@unto de variablescontroladas es-

Variables todonada. <otor de la per!oradora

en marc0a 2,>4.

/orre aba@o 2,>4.

3ire en barreno 2,>4.

Empu@e en barreno 2,>4

Variables analó#icas:

$esplazamiento de lamá&uina.

$esplazamiento de lacabeza de per!oración.

Velocidad de rotación.

ar de rotación.

Fuerza de empu@e.



Crear un modelo de optimizaciónde voladuras en banco. (Fi#. 9.77)



4=/E>C,4> 3?/4<3/,C3 $EV3*,3=E2 (Fi# 9.7G)

Fi#. 9.7G er!oradora con sensores



Dia#ra%a de 6lo4es del sis"e%a

de #es"ión (Fi#. 9.7)

Fi#.9.7 $ia#rama de =lo&ues



Dia#ra%a de 6lo4es del

sis"e%a de #es"ión

(Fi#. 9.7)

arte de la in!ormación obtenida esmostrada por el display durante laper!oración1 para ayudar al operador. os

datos &ue aparecen son- ro!undidad actual del barreno (m). Velocidad de penetración (ms). $istancia de la broca al !ondo del barreno.



Con la in!ormación recibida en la estación central seelaboran diversos in!ormes- artes (semanales y mensuales). Rrá!icos analó#icos. Velocidad de rotación. ar de rotación. Fuerza de empu@e. Velocidad de penetración. Ener#a espec!ica de empu@e y de rotación. Ener#a espec!ica total./oda la in!ormación procesada se usa para el diseño

de las voladuras1 una vez caracterizado el macizorocoso.

Dia#ra%a de 6lo4es del

sis"e%a de #es"ión

(Fi#. 9.7)

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