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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