ALGORITMO DE HOLMBERG PARA DISEÑO DE

PERFORACION Y VOLADURA DE TUNELES

Augusto Teves Rojas

DATOS DE ENTRADA:

GEOMETRIA DEL FRENTE: ANCHO DE LA SECCION (W) : 4.5 m ALTO DE LA SECCION (A) : 4.0 m ALTURA DEL ARCO ( ) : 0.5 m. VOLADURA LISA EN LOS CONTORNOS (smooth blasting)

PARAMETROS DE LA PERFORACION:

DIAMETRO DE LOS TALADROS DE PRODUCCION d : 45 mm ( 1 ¾ in) LONGITUD DE LOS BARRENOS : 12.0 pies PROFUNDIDAD DE PERFORACION (H) : 3.2 m. (10 ½ pies) AVANCE POR DISPARO 95% x 3.2 m. : 3.0 m. ANGULO DE DESVIACION DE LOS TALADROS

DE CONTORNO 3O = 0.05 rad : 5.24 cm/m (2 in/m)

DESVIACION ANGULAR : 2 0 01 . /m m

DESVIACION DEL COLLAR (o empate) : 1 0 02 . m

CARACTERISTICA DE LA ROCA:

ANDESITA DURA (Sc) : 140 a 200 Mpa DENSIDAD DE LA ROCA ( r ) : 2.7 TM/m3

CONSTANTE DE ROCA (c ) : 0.4 FACTOR DE FIJACION ( f ) :

1.45 Para arranque horizontal y hacia arriba 1.20 Para arranque hacia abajo

PARAMETROS DEL EXPLOSIVO

TIPO DE EXPLOSIVO : MEZCLA EXPLOSIVA GELATINOSA RESISTENTE AL AGUA EN CARTUCHOS DE:

CARTUCHOS de = 25 mm x l =600 mm. CARTUCHOS de = 32 mm x l =600 mm CARTUCHOS de = 38 mm x l =600 mm

CALOR DE EXPLOSION Q3 : 4.5 MJ/Kg VOLUMEN DE GASES STP. V : 0.85 m3/Kg. DENSIDAD DEL EXPLOSIVO e : 1.2 gr/cm3

ANFOLFBS / : 0.84

CALCULOSCALCULO DE LA POTENCIA RELATIVA POR PESO

SQ

Q

V

VEXPLFB LFB LFB

5

6

1

63

Donde: SEXP/LFB :Es la potencia por peso relativa a un explosivo de referencia (dinamita LFB) Q3 :Es el calor de explosión producido por la detonación de 1 Kg de la mezcla

explosiva usada (4.5 MJ/Kg) QLFB :Es el calor de explosión producido por la detonación de 1Kg de dinamita LFB

( 5.0MJ/Kg) V : Es el volumen de gas generado por la detonación de 1 Kg de la mezcla

explosiva usada (0.85 m3/Kg) VLFB : Es el volumen de gas generado por la detonación de 1 Kg de la mezcla

explosiva usada (0.85 m3/Kg)

92.0/85.0

/85.0

6

1

/0.5

/5.4

6

53

3

Kgm

Kgm

KgMJ

KgMJS

LFBEXP

CALCULO DE FOANS /

09.184.0

92.0/

ANFOLFB

LFBEXP

FOAN S

SS

CALCULO DE LA DENSIDAD DE CARGA (Concentración de carga):

ee xx

dl

1

4

2

Kg/m

Donde: l : Densidad de carga Kg/m de : Diámetro de la carga explosiva (0.045m)

e : Densidad de la mezcla explosiva usada ( 1200 Kg/m3)

248.942 xdl

Diámetro del explosivo Densidad de carga de l (kg/m)

25 mm= 0.025m 0.589 0.59 32 mm= 0.032m 0.965 0.97 38 mm= 0.038m 1.361 1.36

CALCULO DEL AVANCE POR DISPARO

AVANCE = 0.95 H = 0.95x 302m = 3.0 m.

CALCULO DEL DIAMETRO DEL TALADRO VACIO

4327.02769.5

52823.7

H A.Teves R. UNI. LANITRANS

Donde: : Diámetro del taladro vacío en metros

H :Profundidad de la perforación (3.2m) Entonces :

mmm 102101.0

CALCULO DEL NUMERO EQUIVALENTE DE TALADROS DE PRODUCCIÓN PARA EL DIÁMETRO DEL TALADRO VACIO

dn

Donde : :Diámetro del taladro vacío (m) 0.102m

d :Diámetro de los taladros de producción (m) 0.045 n :Número de taladros vacíos (sin cargar) Entonces : n = 5.13 5 taladros vacíos

CORTE ( Cut )PRIMER CUADRANTE

BURDEN MÁXIMO B=1.7

B=1.7 *0.102= 0.173

BURDEN PRACTICO B1=1.7 - F

F= 12 H = (0.01)(3.2) + 0.02 = 0.052

B1 = 0.173 – 0.052 = 0.121 CONCENTRACION DE CARGA

ANFOS

cB

Bd

l

4.02

555.1

Kg/m

09.14.0

4.0

2

102.017.0

102.0

17.0045.055

5.1

l = 0.58Kg/m

Como se ha calculado anteriormente, la concentración de carga para el explosivo usado en distintos diámetros es como sigue.

Diámetro del explosivo Densidad de carga de l (kg/m) 25 mm= 0.025m 0.589 0.59 32 mm= 0.032m 0.965 0.97 38 mm= 0.038m 1.361 1.36

Por lo tanto es suficiente usar cartuchos del explosivo de 25 mm de diámetro que tiene una concentración de carga l= 0.59 Kg/m que es ligeramente mayor que el calculado 0.58Kg/m LONGITUD DEL TACO = 10 d = 10 (0.045) = 0.45m

A´ = 12B = 12.02 = 0.169m 0.17m

NUMERO DE CARTUCHOS DE EXPLOSIVO DE 25 mm x 600mm.

talcart

cartm

mdHCartN O /58.4

/60.0

45.0102.3

60.0

10

A´

B1

SEGUNDO CUADRANTE

ABERTURA RECTANGULAR GENERADA POR EL PRIMER CUADRANTE:

A= 2 (B1 – F)

A= 2 (0.12 – 0.05) = 0.0989 0.1 m CALCULO DEL BURDEN MAXIMO PARA DISTINTO DIAMETROS DEL EXPLOSIVO

B xAxlxS

dxckg mANFO 88 10 2. .... /

A= 0.10; SANFO= 1.09; d = 0.045m c= 0.04 de (mm) l (Kg/m) B (m)

25 0.59 0.17 32 0.97 0.21 38 1.36 0.25

Como B debe ser ( B 2 A = 0.2) implica que el explosivo cuyo diámetro es de 32 mm es el adecuado para este cuadrante. BURDEN PRACTICO B2 = (B – F) = ( 0.21 – 0.05)= 0.16 m ALTURA DEL TACO hS= 10d = 0.45 m DISTANCIA EN EL CUADRANTE

A BA' .

.. .

22

2 016017

20 346 0 352 m

NUMERO DE CARTUCHOS DE 32 mm

N° cart = altura c a

cart

H d m tal

m cart

cart

tal

_ arg

log_ .

. . /

. /.

10

0 60

32 0 45

0 64 5

TERCER CUADRANTE

La dimensión de la abertura desarrollada en el segundo cuadrante, corregida por desviación es:

A BA

F m

22

2 016017

20 05 0 276 0 282 .

.. . .

CALCULO DEL BURDEN MAXIMO PARA DISTINTO DIAMETROS DEL EXPLOSIVO

B xAxlxS

dxckg mANFO 88 10 2. .... /

A= 0.28; SANFO= 1.09; d = 0.045m c= 0.04 de (mm) l (Kg/m) B (m)

25 0.59 0.28 32 0.97 0.35 38 1.36 0.42

..Tercer cuadrante

Como B debe ser ( B 2 A =0.56) implica que el explosivo cuyo diámetro es de 38 mm es el adecuado para este cuadrante. Con una concentración de carga l= 1.36 Kg/m.

BURDEN MAXIMO B = 0.42 m BURDEN PRACTICO B3=(B –F) = ( 0.42 – 0.05) = 0.37 LONGITUD DEL TACO hs= 10d = 0.45m DISTANCIA EN EL CUADRANTE

A BA' .

..

22

2 0 370 35

20 773

NUMERO DE CARTUCHOS DE 38 mm X 600mm

N° cart = altura c a

cart

H d m tal

m cart

cart

tal

_ arg

log_ .

. . /

. /.

10

0 60

32 0 45

0 64 5

CUARTO CUADRANTE

La dimensión de la abertura desarrollada en el tercer cuadrante, corregida por desviación es:

A BA

F m

22

2 0 370 35

20 05 0 7003 .

.. .

CALCULO DEL BURDEN MAXIMO PARA DISTINTO DIAMETROS DEL EXPLOSIVO

B xAxlxS

dxckg mANFO 88 10 2. .... /

A= 0.70; SANFO= 1.09; d = 0.045m c= 0.04 de (mm) l (Kg/m) B (m)

25 0.59 0.440 32 0.97 0.564 38 1.36 0.668= 0.67

.. Cuarto cuadranteComo B debe ser ( B 2 A =1.40m) implica que el explosivo cuyo diámetro es de 38 mm es el adecuado para este cuadrante. Con una concentración de carga l= 1.36 Kg/m.

BURDEN MAXIMO B = 0.68 m BURDEN PRACTICO B4=(B –F) = ( 0.67 – 0.05) = 0.62m LONGITUD DEL TACO hs= 10d = 0.45m DISTANCIA EN EL CUADRANTE

A BA

m' ..

.

22

2 0 620 77

21424

NUMERO DE CARTUCHOS DE 38 mm X 600mm

N° cart = altura c a

cart

H d m tal

m cart

cart

tal

_ arg

log_ .

. . /

. /.

10

0 60

32 0 45

0 64 5

En el cuarto cuadrante queda una abertura de la siguiente manera:

A=1.4 0 95. H =1.74

A=1.42m

ARRASTRES (LIFTERS) Usando cartuchos de 38 mm x 600 mm con una concentración de carga l = 1.36 Kg/m, se tiene:

BURDEN MAXIMO Bl S

c f SB

mANFO*

* *......( )_

s. t B H0 6. * =1.92 l = 1.36 Kg/m SANFO = 1.09 f =1.45 (el valor del facvtyor de fijación es mayor, debido al efecto

gravitacional )

c_

= c Si A 0 05 14. ............... ... .

cA

Si A

0 07

14.

............... ... .

c_

= 0.45

SB = 1.00

BURDEN MAXIMO B= 1.356m = 1.36m.

N° DE TALADROS DE ARRASTRE = INTANCHO HSen

B

22

ANCHO DEL FRONTON = 4.5 m H = 3.2m = 0.05rad (3°)

N° DE TALADROS DE ARASTRE N = 5 ESPACIAMIENTO S

SANCHO HSen

N

2

1

SSen

4 5 2 32 3

5 11208

. * . *.

S= 1.2 m

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