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APLICACIONES DE LA GEOMECANICA A LA VOLADURA
PARAMETROS USADOS DEL MACIZO ROCOSO
Ing. Elvis Valencia Chavez Jefe de laboratori o de Mecanic Mecanic a de Rocas Pontificia Universidad Catolica del Peru
PARAMETROS USADOS DEL MACIZO ROCOSO
ENTRE LAS DIFERENTES PROPIEDADES DEL MACIZO ROCOSO QUE MAS INFLUYEN EN EL DISEÑO DE LA PERFORACION Y VOLADURAS SON: 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.
Resistencia dinámica de las rocas Espaciamiento y orientación de las discontinuidades Litología y potencia de los estratos en formaciones sedimentarias Velocidades de propagación de ondas Propiedades elásticas de las rocas Tipos de relleno y apertura de las discontinuidades Índices de anisotropía y heterogeneidad de los macizos.
CARACTERIZACIÓN DE LOS MACIZOS ROCOSOS PARA EL DISEÑO DE LAS VOLADURAS
TÉCNICAS DE CARACTERIZACIÓN GEOMECÁNICA MÁS APLICADAS: 1. 2. 3. 4.
Sondeos con recuperación de testigos y ensayos geomecánicos Estudios estructurales de los sistemas de discontinuidades Perfiles de sísmica de refracción Toma de datos y tratamiento durante la perforación de los taladros de producción
PROPIEDADES DE LOS SISTEMAS DE FRACTURAMIENTO INFORMACIÓN CUALITATIVA: 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10.
Orientación (rumbo y buzamiento) Espaciamiento Persistencia Apertura Rugosidad Relleno Resistencia de las paredes (a compresión en los bordes de las discontinuidades) Percolación Número de familias o sistemas Tamaño de bloques
Nota: Los más importantes están marcados en blanco
¿CUALES SON LOS PARAMETROS MAS IMPORTANTES?
La resistencia de la roca intacta
El espaciamiento de las fracturas
La persistencia de la fractura
El agua subterránea
La orientación de la fractura
Fractura, aperatura y condición de la superficie Los esfuerzos In-situ La densidad de fractura del testigo (RQD)
SÍSMICA DE REFRACCIÓN
Primeras aplicaciones: Broadbent (1974), Heynen y Dimock (1976), para relacionar el consumo específico de explosivo con la velocidad sísmica de propagación.
Conforme aumenta la velocidad sísmica, se requiere una mayor cantidad de energía para una fragmentación satisfactoria, esto concuerda con el criterio conocido de acoplamiento de impedancias (Velocidad de propagación en la roca x densidad de la roca = Velocidad de detonación x densidad del explosivo), para maximizar la transferencia de energía del explosivo a la roca. Este método ha sido exitoso para reducir los costos de perforación y voladura.
Correlación entre la velocidad sísmica y Consumo especíco de explosivo.
CALIDAD DE ROCA DURANTE LA PERFORACIÓN DE TALADROS Durante el proceso de perforación, los registradores como los sistemas Empasol (Francia) o G.L.I. (USA), pueden controlar diversas variables, entre las que se destacamos: 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9.
Presión de aire comprimido Par de rotación Empuje sobre la roca Velocidad de rotación Velocidad instantánea de penetración Vibraciones en el mástil Esfuerzos de retención de la sarta de perforación Aceleración producida por la energía reflejada por el terreno Tiempo de perforación
Los valores registrados permiten obtener una imagen completa de la respuesta del terreno, a través de algunos índices que se utilizan actualmente, como: 1. 2. 3.
Indice de energía de rotación Indice del grado de alteración Indice de resistencia del terreno a la perforación
CALIDAD DE ROCA DURANTE LA PERFORACIÓN DE TALADROS VELOCIDAD DE PENETRACIÓN Y PAR DE ROTACION SEGÚN TIPO DE ROCA 1.
2. 3.
En rocas de alta resistencia a la compresión se obtendrán velocidades de penetración pequeñas y pares de rotación relativamente altos, salvo que exista un espaciamiento de fracturas pequeños en comparación con el diámetro del taladro. En rocas débiles, muy alteradas o fisuradas, la velocidad de penetración aumentará y se precisará un par de rotación bajo, siempre que el caudal del aire sea suficiente para evacuar adecuadamente los detritus. En estratos de resistencias muy variables se observarán variaciones importantes de la velocidad de penetración. Este tipo de registro reflejará:
La facilidad relativa con que la roca va a ser fragmentada por la voladura La distribución del explosivo correcta para obtener resultados óptimos