Download parte i. perforación

PARTE I. PERFORACIÓN
CAPÍTULO 1. MÉTODOS DE PERFORACIÓN DE ROCAS ............................................................... 19
1. INTRODUCCIÓN .................................................................................................................................................19
2. TIPOLOGÍA DE LOS TRABAJOS DE PERFORACIÓN EN EL ARRANQUE CON EXPLOSIVOS...............................................19
3. CAMPOS DE APLICACIÓN DE LOS DIFERENTES MÉTODOS DE PERFORACIÓN .............................................................20
BIBLIOGRAFÍA ........................................................................................................................................................22
CAPÍTULO 2. PERFORACIÓN ROTOPERCUTIVA ............................................................................ 23
1. INTRODUCCIÓN .................................................................................................................................................23
2. FUNDAMENTOS DE LA PERFORACIÓN ROTOPERCUTIVA..........................................................................................23
2.1. Percusión .........................................................................................................................................24
2.2. Rotación...........................................................................................................................................24
2.3. Empuje.............................................................................................................................................25
2.4. Barrido .............................................................................................................................................25
3. PERFORACIÓN CON MARTILLO EN CABEZA ...........................................................................................................26
3.1. Perforadoras neumáticas .................................................................................................................26
3.2. Perforadoras hidráulicas ..................................................................................................................27
4. PERFORACIÓN CON MARTILLO EN FONDO ............................................................................................................29
5. SISTEMAS DE AVANCE .......................................................................................................................................31
5.1. Empujadores ....................................................................................................................................32
5.2. Deslizaderas de cadena ..................................................................................................................32
5.3. Deslizaderas de tornillo....................................................................................................................33
5.4. Deslizaderas de cable......................................................................................................................33
5.5. Deslizaderas hidráulicas ..................................................................................................................33
6. SISTEMAS DE MONTAJE .....................................................................................................................................33
6.1. Sistemas de montaje para aplicaciones subterráneas .....................................................................33
6.2. Sistemas de montaje para aplicaciones a cielo abierto ...................................................................38
6.3. Perforadoras manuales....................................................................................................................42
7. CAPTADORES DE POLVO ....................................................................................................................................43
8. INCLINÓMETROS ...............................................................................................................................................44
9. VELOCIDAD DE PENETRACIÓN ............................................................................................................................44
9.1. Extrapolación de datos reales..........................................................................................................44
9.2. Fórmulas empíricas .........................................................................................................................45
9.3. Ensayos de laboratorio ....................................................................................................................45
10. VELOCIDAD MEDIA DE PERFORACIÓN ..................................................................................................................47
11. CÁLCULO DE COSTE DEL PERFORACIÓN ..............................................................................................................49
11.1. Amortización ....................................................................................................................................49
11.2. Intereses, Seguros e Impuestos ......................................................................................................49
11.3. Mantenimiento y reparaciones.........................................................................................................50
11.4. Mano de obra...................................................................................................................................50
11.5. Combustible o energía.....................................................................................................................50
11.6. Aceites, grasas y filtros ....................................................................................................................50
11.7. Bocas, varillas, manguitos y adaptadores........................................................................................50
BIBLIOGRAFÍA ........................................................................................................................................................51
CAPÍTULO 3. ACCESORIOS DE PERFORACIÓN ROTOPERCUTIVA............................................. 52
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
INTRODUCCIÓN .................................................................................................................................................52
TIPOS DE ROSCAS .............................................................................................................................................53
ADAPTADORES .................................................................................................................................................54
VARILLAJE .......................................................................................................................................................54
MANGUITOS .....................................................................................................................................................56
BOCAS ............................................................................................................................................................56
CÁLCULO DE NECESIDADES DE ACCESORIOS DE PERFORACIÓN .............................................................................58
CUIDADO Y MANTENIMIENTO DE BOCAS ...............................................................................................................60
CUIDADO Y MANTENIMIENTO DEL VARILLAJE ........................................................................................................62
GUÍA PARA LA IDENTIFICACIÓN DE LAS CAUSAS DE ROTURA DE LOS ACCESORIOS DE PERFORACIÓN .........................62
BIBLIOGRAFÍA .........................................................................................................................................................64
CAPÍTULO 4. PERFORACIÓN ROTATIVA CON TRICONOS............................................................ 65
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
INTRODUCCIÓN .................................................................................................................................................65
MONTAJE Y SISTEMAS DE PROPULSIÓN ...............................................................................................................66
FUENTES DE ENERGÍA .......................................................................................................................................66
SISTEMAS DE ROTACIÓN ....................................................................................................................................67
SISTEMAS DE EMPUJE Y ELEVACIÓN ....................................................................................................................67
MÁSTIL Y CAMBIADOR DE BARRAS ......................................................................................................................68
CABINA DE MANDO............................................................................................................................................69
SISTEMA DE EVACUACIÓN DEL DETRITUS .............................................................................................................69
SARTA DE PERFORACIÓN ...................................................................................................................................70
9.1. Acoplamiento de rotación ................................................................................................................70
9.2. Barra ................................................................................................................................................70
9.3. Estabilizador ....................................................................................................................................71
9.4. Perforación en una pasada (Single Pass)........................................................................................71
9.5. Amortiguador de impactos y vibraciones .........................................................................................71
9.6. Ensanchadores de barrenos ............................................................................................................72
10. ELEMENTOS AUXILIARES ...................................................................................................................................73
10.1. Eliminación del polvo .......................................................................................................................73
10.2. Nivelación ........................................................................................................................................73
10.3. Estabilidad .......................................................................................................................................73
10.4. Capacidad para remontar pendientes..............................................................................................73
10.5. Inyección de aceite o grasa .............................................................................................................73
11. PRÁCTICA OPERATIVA. VARIABLES DE PERFORACIÓN ..........................................................................................74
11.1. Empuje sobre la boca ......................................................................................................................74
11.2. Velocidad de rotación ......................................................................................................................75
11.3. Desgaste de la boca ........................................................................................................................75
11.4. Diámetro de perforación ..................................................................................................................75
11.5. Caudal del aire.................................................................................................................................75
11.6. Criterios de selección de perforadoras ............................................................................................76
12. VELOCIDAD DE PENETRACIÓN ............................................................................................................................77
12.1. Ensayos sobre muestras .................................................................................................................78
12.2. Fórmulas empíricas de estimación de la velocidad de penetración.................................................79
12.3. Velocidad media de perforación ......................................................................................................80
13. CÁLCULO DEL COSTE DE PERFORACIÓN ..............................................................................................................80
13.1. Amortización ....................................................................................................................................80
13.2. Intereses, seguros e impuestos. ......................................................................................................80
13.3. Mantenimiento .................................................................................................................................80
13.4. Mano de obra...................................................................................................................................80
13.5. Energía ............................................................................................................................................80
13.6. Aceites y grasas ..............................................................................................................................81
13.7. Velocidad media ..............................................................................................................................81
13.8. Boca, estabilizador y barra ..............................................................................................................81
13.9. Ejemplo de aplicación ......................................................................................................................81
BIBLIOGRAFÍA ........................................................................................................................................................82
CAPÍTULO 5. TRICONOS ................................................................................................................... 83
1. TRICONOS ........................................................................................................................................................83
2. CRITERIOS DE DISEÑO .......................................................................................................................................84
2.1. Ángulo del eje del cono....................................................................................................................84
2.2. Descentramiento..............................................................................................................................84
2.3. Ángulo del cono ...............................................................................................................................84
2.4. Longitud de los dientes ....................................................................................................................85
2.5. Espesor del cono .............................................................................................................................85
3. METALURGIA DE LOS MATERIALES DEL TRICONO ..................................................................................................85
4. TIPOS DE TRICONOS ..........................................................................................................................................85
5. SELECCIÓN DEL TIPO DE TRICONO ......................................................................................................................86
5.1. Triconos de dientes .........................................................................................................................86
5.2. Triconos de insertos.........................................................................................................................88
6. EFECTOS DE LOS PARÁMETROS DE OPERACIÓN SOBRE LOS TRICONOS ...................................................................88
6.1. Efecto del peso sobre los cojinetes .................................................................................................88
6.2. Efecto del peso sobre los elementos de corte .................................................................................88
6.3. Efecto de la velocidad de rotación sobre la vida de los cojinetes ....................................................88
6.4. Efecto de la velocidad de rotación sobre los elementos de corte ....................................................88
7. SELECCIÓN DE TOBERAS ...................................................................................................................................90
8. EVALUACIÓN DE LOS TRICONOS GASTADOS .........................................................................................................90
9. EJEMPLO DE SELECCIÓN DE UN TRICONO ............................................................................................................92
10. CÓDIGO IADC (INTERNATIONAL ASSOCIATION OF DRILLING CONTRACTORS) .............................................................92
BIBLIOGRAFÍA .........................................................................................................................................................93
CAPÍTULO 6. PERFORACIÓN ROTATIVA POR CORTE................................................................... 94
1.
2.
3.
4.
INTRODUCCIÓN .................................................................................................................................................94
FUNDAMENTO DE LA PERFORACIÓN POR CORTE ...................................................................................................94
EVACUACIÓN DEL DETRITUS ...............................................................................................................................98
ÚTILES DE CORTE .............................................................................................................................................98
BIBLIOGRAFÍA .........................................................................................................................................................99
CAPÍTULO 7. MÉTODOS DE PERFORACIÓN Y SISTEMAS DE MONTAJE ESPECIALES.......... 100
1. INTRODUCCIÓN ...............................................................................................................................................100
2. PERFORACIÓN A TRAVÉS DE RECUBRIMIENTO ....................................................................................................100
2.1. Método OD ....................................................................................................................................100
2.2. Método ODEX................................................................................................................................101
3. PERFORACIÓN DE POZOS .................................................................................................................................102
4. PERFORACIÓN DE CHIMENEAS ..........................................................................................................................102
4.1. Plataforma trepadora Alimak .........................................................................................................102
4.2. Jaula Jora ......................................................................................................................................104
4.3. Método Raise Boring .....................................................................................................................104
5. PERFORACIÓN TÉRMICA (JET PIERCING) ............................................................................................................105
5.1. Proceso de perforación térmica .....................................................................................................105
5.2. Aplicaciones ...................................................................................................................................106
6. PERFORACIÓN CON CHORRO DE AGUA ..............................................................................................................107
BIBLIOGRAFÍA ......................................................................................................................................................108
CAPÍTULO 8. COMPRESORES......................................................................................................... 109
1. INTRODUCCIÓN ...............................................................................................................................................109
2. TIPOS DE COMPRESORES .................................................................................................................................110
2.1. Compresores de pistón ..................................................................................................................110
2.2. Compresores de tornillo .................................................................................................................110
2.3. Compresor de paletas....................................................................................................................111
3. ACCIONAMIENTO.............................................................................................................................................111
4. ELEMENTOS AUXILIARES .................................................................................................................................111
4.1. Filtros de aspiración .......................................................................................................................111
4.2. Separadores de agua ....................................................................................................................111
4.3. Depósito de aire .............................................................................................................................112
4.4. Engrasadores ................................................................................................................................112
4.5. Elevadores de presión ...................................................................................................................112
BIBLIOGRAFÍA ......................................................................................................................................................112
PARTE II. EXPLOSIVOS Y ACCESORIOS
CAPÍTULO 9. TERMOQUÍMICA DE LOS EXPLOSIVOS Y PROCESO DE DETONACIÓN............ 113
1. INTRODUCCIÓN ...............................................................................................................................................113
2. DEFLAGRACIÓN Y DETONACIÓN ........................................................................................................................113
3. PROCESO DE DETONACIÓN DE UN EXPLOSIVO ....................................................................................................114
4. TERMOQUÍMICA DE LOS EXPLOSIVOS.................................................................................................................116
5. CALOR DE EXPLOSIÓN .....................................................................................................................................116
6. BALANCE DE OXÍGENO ....................................................................................................................................117
7. VOLUMEN DE EXPLOSIÓN .................................................................................................................................118
8. ENERGIA MÍNIMA DISPONIBLE ...........................................................................................................................118
9. TEMPERATURA DE LA EXPLOSIÓN .....................................................................................................................119
10. PRESIÓN DE EXPLOSIÓN...................................................................................................................................119
BIBLIOGRAFÍA .......................................................................................................................................................120
CAPÍTULO 10. PROPIEDADES DE LOS EXPLOSIVOS .................................................................. 121
1. INTRODUCCIÓN ...............................................................................................................................................121
2. POTENCIA Y ENERGÍA ......................................................................................................................................121
2.1. Método Traulz ................................................................................................................................121
2.2. Mortero balístico ............................................................................................................................121
2.3. Método de la potencia sísmica ......................................................................................................122
2.4. Método del cráter ...........................................................................................................................122
2.5. Método del aplastamiento de un cilindro........................................................................................122
2.6. Método de la placa ........................................................................................................................122
2.7. Medida de energía bajo el agua ....................................................................................................122
2.8. Fórmulas empíricas .......................................................................................................................123
3. VELOCIDAD DE DETONACIÓN ............................................................................................................................123
3.1. Método D'Autriche .........................................................................................................................124
3.2. Kodewímetro..................................................................................................................................124
3.3. Cronógrafo .....................................................................................................................................124
4. DENSIDAD ......................................................................................................................................................124
5. PRESIÓN DE DETONACIÓN ................................................................................................................................125
6. ESTABILIDAD ..................................................................................................................................................125
7. RESISTENCIA AL AGUA ....................................................................................................................................125
8. SENSIBILIDAD .................................................................................................................................................125
8.1. Sensibilidad a la iniciación .............................................................................................................125
8.2. Sensibilidad al choque y a la fricción .............................................................................................125
8.3. Sensibilidad al calor .......................................................................................................................126
8.4. Diámetro crítico ..............................................................................................................................126
9. TRANSMISION DE LA DETONACIÓN ....................................................................................................................126
10. DESENSIBILIZACIÓN ........................................................................................................................................126
10.1. Desensibilización por cordón detonante ........................................................................................127
10.2. Desensibílización por efecto canal ................................................................................................127
10.3. Presión ejercida por cargas adyacentes ........................................................................................127
11. RESISTENCIAS A LAS BAJAS TEMPERATURAS ....................................................................................................127
12. HUMOS .........................................................................................................................................................127
BIBLIOGRAFIA .......................................................................................................................................................128
CAPÍTULO 11. EXPLOSIVOS INDUSTRIALES ................................................................................ 129
1. INTRODUCCIÓN ...............................................................................................................................................129
2. AGENTES EXPLOSIVOS SECOS ..........................................................................................................................129
2.1. Nitrato Amónico .............................................................................................................................129
2.2. ANFO .............................................................................................................................................131
2.3. ALANFO ........................................................................................................................................133
3. HIDROGELES ..................................................................................................................................................134
4. EMULSIONES ..................................................................................................................................................136
5. ANFO PESADO ................................................................................................................................................139
6. EXPLOSIVOS GELATINOSOS .............................................................................................................................140
7. EXPLOSIVOS PULVERULENTOS .........................................................................................................................141
8. EXPLOSIVOS DE SEGURIDAD ............................................................................................................................141
9. PÓLVORAS .....................................................................................................................................................141
10. EXPLOSIVOS COMERCIALIZADOS EN ESPAÑA ......................................................................................................142
BIBLIOGRAFÍA .......................................................................................................................................................145
CAPÍTULO 12. CRITERIOS DE SELECCIÓN DE EXPLOSIVOS ..................................................... 146
1.
2.
3.
4.
INTRODUCCIÓN ...............................................................................................................................................146
PRECIO DEL EXPLOSIVO...................................................................................................................................146
DIÁMETRO DE CARGA ......................................................................................................................................147
CARACTERÍSTICAS DE LA ROCA ........................................................................................................................147
4.1. Rocas masivas resistentes ............................................................................................................147
4.2. Rocas muy fisuradas .....................................................................................................................147
4.3. Rocas conformadas en bloques ....................................................................................................148
4.4. Rocas porosas...............................................................................................................................148
5. VOLUMEN DE ROCA A VOLAR............................................................................................................................148
6. CONDICIONES ATMOSFÉRICAS ..........................................................................................................................148
7. PRESENCIA DE AGUA.......................................................................................................................................148
8. PROBLEMAS DE ENTORNO ...............................................................................................................................149
9. HUMOS ..........................................................................................................................................................149
10. CONDICIONES DE SEGURIDAD ...........................................................................................................................149
11. ATMÓSFERAS EXPLOSIVAS ...............................................................................................................................149
12. PROBLEMAS DE SUMINISTRO ............................................................................................................................149
BIBLIOGRAFÍA .......................................................................................................................................................150
CAPÍTULO 13. ACCESORIOS DE VOLADURA ............................................................................... 151
1. INTRODUCCIÓN ...............................................................................................................................................151
2. SISTEMAS NO ELÉCTRICOS DE INICIACIÓN ..........................................................................................................151
2.1. Detonadores iniciados por cordones detonantes de muy bajo gramaje ........................................151
2.2. Detonadores Nonel ........................................................................................................................151
2.3. Detonadores Hercudet ...................................................................................................................153
2.4. Multiplicadores temporizados ........................................................................................................153
2.5. Relés de microrretardo en superficie y en barreno ........................................................................154
2.6. Detonadores ordinarios y mecha lenta ..........................................................................................155
2.7. Cordones detonantes.....................................................................................................................156
3. SISTEMAS ELÉCTRICOS DE INICIACIÓN ...............................................................................................................157
3.1. Detonadores eléctricos convencionales.........................................................................................157
3.2. Detonadores eléctricos Magnadet. Multiplicadores Magna............................................................159
4. FUENTES DE ENERGÍA .....................................................................................................................................160
4.1. Explosores convencionales ...........................................................................................................160
4.2. Iniciación por corriente alterna .......................................................................................................161
4.3. Explosores secuenciales ...............................................................................................................161
5. OTROS ACCESORIOS .......................................................................................................................................161
5.1. Conectadores ................................................................................................................................161
5.2. Tubos omega y enchufables ..........................................................................................................163
5.3. Elementos centralizadores y de retención .....................................................................................163
5.4. Tapones .........................................................................................................................................164
5.5. Embudos........................................................................................................................................164
5.6. Atacadores.....................................................................................................................................164
5.7. Equipos de retacado ......................................................................................................................165
5.8. Instrumentos de medida de la dimensión de la piedra ...................................................................165
BIBLIOGRAFÍA ......................................................................................................................................................166
CAPÍTULO 14. SISTEMAS DE INICIACIÓN Y CEBADO.................................................................. 167
1. INTRODUCCIÓN ...............................................................................................................................................167
2. INICIACIÓN DEL ANFO A GRANEL .......................................................................................................................167
2.1. Iniciación con cargas puntuales .....................................................................................................167
2.2. Clases de iniciadores...................................................................................................................168
2.3. Iniciación por cordón detonante .....................................................................................................168
2.4. Iniciación con multiplicador y cordón detonante ............................................................................169
3. INICIACIÓN DEL ANFO ENCARTUCHADO ..............................................................................................................169
4. INICIACIÓN DE HIDROGELES VERTIBLES O BOMBEABLES ......................................................................................170
5. INICIACIÓN DE CARTUCHOS DE HIDROGELES Y EMULSIONES .................................................................................170
6. LOCALIZACIÓN DE LOS INICIADORES .................................................................................................................171
6.1. Cebado en fondo ...........................................................................................................................171
6.2. Cebado en cabeza .........................................................................................................................173
6.3. Cebado múltiple .............................................................................................................................173
6.4. Cebado axial ..................................................................................................................................173
7. CEBADO DE CARTUCHOS DE EXPLOSIVOS CONVENCIONALES. ..............................................................................173
BIBLIOGRAFÍA ......................................................................................................................................................174
CAPÍTULO 15. SISTEMAS MECANIZADOS DE CARGA Y DESAGÜE DE BARRENOS .............. 175
1. INTRODUCCIÓN.................................................................................................................................................175
2. SISTEMAS MECANIZADOS DE CARGA DE BARRENOS .............................................................................................175
2.1. Explosivos encartuchados .................................................................................................................175
2.2. Explosivos tipo ANFO ........................................................................................................................177
2.3. Explosivos del tipo hidrógeles y emulsiones......................................................................................180
3. SISTEMAS DE DESAGÚE.....................................................................................................................................183
BIBLIOGRAFÍA .......................................................................................................................................................185
PARTE III. VOLADURAS
CAPÍTULO 16. MECANISMOS DE ROTURA DE LA ROCA ............................................................ 186
1. INTRODUCCIÓN ...............................................................................................................................................186
2. MECANISMOS DE ROTURA DE LA ROCA ..............................................................................................................186
2.1. Trituración de la roca .....................................................................................................................186
2.2. Agrietamiento radial .......................................................................................................................187
2.3. Reflexión de la onda de choque ....................................................................................................187
2.4. Extensión y apertura de las grietas radiales ..................................................................................188
2.5. Fracturación por liberación de carga .............................................................................................188
2.6. Fracturación por cizallamiento .......................................................................................................188
2.7. Rotura por flexión ..........................................................................................................................188
2.8. Rotura por colisión .........................................................................................................................189
3. TRANSMISIÓN DE LA ONDA DE CHOQUE EN UN MEDIO ROCOSO .............................................................................189
4. RENDIMIENTO ENERGÉTICO DE LAS VOLADURAS ................................................................................................190
BIBLIOGRAFÍA .......................................................................................................................................................192
CAPÍTULO 17. PROPIEDADES DE LAS ROCAS Y DE LOS MACIZOS ROCOSOS Y SU
INFLUENCIA EN LOS RESULTADOS DE LAS VOLADURAS ........................................................ 194
1. INTRODUCCIÓN ...............................................................................................................................................194
2. PROPIEDADES DE LAS ROCAS ..........................................................................................................................194
2.1. Densidad........................................................................................................................................194
2.2. Resistencias dinámicas de las rocas .............................................................................................194
2.3. Porosidad.......................................................................................................................................195
2.4. Fricción interna ..............................................................................................................................196
2.5. Conductividad ................................................................................................................................196
2.6. La composición de la roca y las explosiones secundarias de polvo ..............................................196
3. PROPIEDADES DE LOS MACIZOS ROCOSOS ........................................................................................................196
3.1. Litología .........................................................................................................................................196
3.2. Fracturas preexistentes .................................................................................................................197
3.3. Tensiones de campo......................................................................................................................201
3.4. Presencia de agua .........................................................................................................................201
3.5. Temperatura del macizo rocoso ....................................................................................................201
BIBLIOGRAFÍA ......................................................................................................................................................202
CAPÍTULO 18. CARACTERIZACIÓN DE LOS MACIZOS ROCOSOS PARA EL DISEÑO DE LAS
VOLADURAS ...................................................................................................................................... 203
1. INTRODUCCIÓN ...............................................................................................................................................203
2. REALIZACION DE SONDEOS CON RECUPERACIÓN DE TESTIGO Y ENSAYOS GEOMECÁNICOS .....................................203
3. CARACTERÍSTICAS DE LOS SISTEMAS DE DISCONTINUIDADES ..............................................................................204
4. SÍSMICA DE REFRACCIÓN .................................................................................................................................205
5. TÉCNICAS GEOFÍSICAS DE SONDEOS DE INVESTIGACIÓN ......................................................................................205
6. TESTIFICACIÓN DE LOS BARRENOS DE PRODUCCIÓN ............................................................................................205
7. CARACTERIZACIÓN DEL MACIZO ROCOSO DURANTE LA PERFORACIÓN DE BARRENOS .............................................206
7.1. Yacimientos de carbón ..................................................................................................................207
7.2. Yacimientos metálicos ...................................................................................................................208
8. INTENTOS DE CORRELACIÓN DE ÍNDICES DE PERFORACIÓN CON LOS PARÁMETROS DE DISEÑO DE LAS VOLADURAS ...209
8.1. Praillet ............................................................................................................................................209
8.2. Índice R.Q.I. ...................................................................................................................................209
8.3. Índice de perforación Ip .................................................................................................................210
BIBLIOGRAFÍA ......................................................................................................................................................214
CAPÍTULO 19. VARIABLES CONTROLABLES DE LAS VOLADURAS ......................................... 215
1.
2.
3.
4.
5.
INTRODUCCIÓN.................................................................................................................................................215
DIÁMETRO DE LOS BARRENOS ...........................................................................................................................216
ALTURA DE BANCO ...........................................................................................................................................217
INCLINACIÓN DE LOS BARRENOS ........................................................................................................................218
RETACADO ......................................................................................................................................................219
6. SOBREPERFORACIÓN .......................................................................................................................................220
7. PIEDRA Y ESPACIAMIENTO .................................................................................................................................221
8. ESQUEMAS DE PERFORACIÓN...........................................................................................................................222
9. GEOMETRIA DEL FRENTE LIBRE ........................................................................................................................223
10. TAMAÑO Y FORMA DE LA VOLADURA .................................................................................................................223
11. VOLUMEN DE EXPANSIÓN DISPONIBLE ...............................................................................................................225
12. CONFIGURACIÓN DE LAS CARGAS .....................................................................................................................225
13. DESACOPLAMIENTO DE LAS CARGAS .................................................................................................................226
14. EXPLOSIVOS ...................................................................................................................................................226
15. DISTRIBUCIÓN DE LOS EXPLOSIVOS EN LOS BARRENOS .......................................................................................227
16. CONSUMOS ESPECÍFICOS DE EXPLOSIVOS..........................................................................................................228
17. INICIACIÓN Y CEBADO DE CARGAS .....................................................................................................................228
18. TIEMPOS DE RETACADO Y SECUENCIAS DE ENCENDIDO .......................................................................................229
19. INFLUENCIA DEL EQUIPO DE CARGA EN EL DISEÑO DE LAS VOLADURAS .................................................................229
20. PERFORACIÓN ESPECÍFICA ...............................................................................................................................229
21. DESVIACIÓN DE LOS BARRENOS........................................................................................................................230
BIBLIOGRAFÍA .......................................................................................................................................................231
CAPÍTULO 20. VOLADURAS EN BANCO ........................................................................................ 232
1. INTRODUCCIÓN ...............................................................................................................................................232
2. VOLADURAS EN BANCO DE PEQUEÑO DIÁMETRO ................................................................................................233
2.1. Diámetros de perforación...............................................................................................................233
2.2. Altura de banco ..............................................................................................................................233
2.3. Esquemas de perforación, sobreperforación y retacado................................................................233
2.4. Inclinación de los barrenos ............................................................................................................234
2.5. Distribución de cargas ...................................................................................................................234
2.6. Ejemplo de aplicación ....................................................................................................................235
3. VOLADURAS DE GRAN DIÁMETRO......................................................................................................................235
3.1. Diámetros de perforación...............................................................................................................235
3.2. Altura de banco ..............................................................................................................................235
3.3. Retacado .......................................................................................................................................236
3.4. Sobrepertoración ...........................................................................................................................236
3.5. Inclinación......................................................................................................................................237
3.6. Esquemas de perforación ..............................................................................................................237
3.7. Distribución de carga .....................................................................................................................238
3.8. Ejemplo de aplicación ....................................................................................................................238
4. VOLADURAS PARA PRODUCCIÓN DE ESCOLLERA ................................................................................................239
5. VOLADURAS DE MÁXIMO DESPLAZAMIENTO .......................................................................................................240
APÉNDICE I. FÓRMULAS DE CÁLCULO DE ESQUEMAS DE VOLADURAS EN BANCO ..........................................................244
1. Andersen (1952) ............................................................................................................................245
2. Fraenkel (1952) .............................................................................................................................245
3. Pearse (1955) ................................................................................................................................245
4. Hino (1959) ....................................................................................................................................247
5. Allsman (1960) ...............................................................................................................................247
6. Ash (1963) .....................................................................................................................................247
7. Langefors (1963) ...........................................................................................................................248
8. Hansen (1967) ...............................................................................................................................248
9. Ucar (1972) ....................................................................................................................................248
10. Konya (1976) .................................................................................................................................249
11. Földesi (1980) ................................................................................................................................249
12. Praillet (1980) ................................................................................................................................249
13. López Jimeno (1980) .....................................................................................................................250
14. Berta (1985) ...................................................................................................................................250
15. Bruce Carr (1985) ..........................................................................................................................251
16. Konya y Walter (1985) ...................................................................................................................251
BIBLIOGRAFÍA ......................................................................................................................................................251
CAPÍTULO 21. VOLADURAS EN OTROS TRABAJOS A CIELO ABIERTO................................... 253
1. INTRODUCCIÓN ...............................................................................................................................................253
2. EXCAVACIÓN DE CARRETERAS Y AUTOPISTAS ....................................................................................................253
2.1. Diámetros de perforación...............................................................................................................253
2.2. Longitudes de perforación .............................................................................................................254
2.3. Distribución de carga y retacado ...................................................................................................254
2.4. Esquemas de perforación ..............................................................................................................254
2.5. Secuencias de encendido ..............................................................................................................256
3. VOLADURAS DE ZANJAS ..................................................................................................................................258
3.1. Diámetros de perforación...............................................................................................................258
3.2. Esquemas de perforación ..............................................................................................................259
3.3. Sobreperforación, Retacado e Inclinación .....................................................................................259
3.4. Distribución de cargas y tipos de explosivos .................................................................................259
3.5. Secuencias de encendido..............................................................................................................260
3.6. Control de alteraciones ..................................................................................................................260
4. VOLADURAS EN RAMPAS .................................................................................................................................260
5. VOLADURAS PARA NIVELACIONES ....................................................................................................................262
5.1. Diámetros de perforación...............................................................................................................262
5.2. Longitud de perforación .................................................................................................................263
5.3. Distribución de cargas y retacado ..................................................................................................263
5.4. Esquemas de perforación .............................................................................................................263
5.5. Secuencias de encendido ..............................................................................................................264
6. VOLADURAS PARA CIMENTACIONES ..................................................................................................................264
6.1. Diámetros y longitudes de perforación ..........................................................................................265
6.2. Distribución de cargas y retacado ..................................................................................................265
6.3. Esquemas de perforación ..............................................................................................................266
6.4. Secuencias de encendido ..............................................................................................................266
7. PREVOLADURAS .............................................................................................................................................266
BIBLIOGRAFÍA .......................................................................................................................................................267
CAPÍTULO 22. VOLADURAS DE TÚNELES Y GALERÍAS ............................................................. 268
1.
2.
3.
4.
INTRODUCCIÓN ...............................................................................................................................................268
SISTEMAS DE AVANCE .....................................................................................................................................268
ESQUEMAS DE VOLADURA EN TÚNELES .............................................................................................................270
TIPOS DE CUELES Y CÁLCULO DE VOLADURAS ...................................................................................................271
4.1. Cueles cilíndricos ...........................................................................................................................271
4.2. Cueles quemados ..........................................................................................................................279
4.3. Cueles en cráter ............................................................................................................................280
4.4. Cueles en ángulo ...........................................................................................................................281
4.5. Galerías con capas de carbón .......................................................................................................283
4.6. Galerías en minas de sales ...........................................................................................................283
BIBLIOGRAFÍA ......................................................................................................................................................284
CAPÍTULO 23. VOLADURAS EN POZOS Y CHIMENEAS ............................................................. 285
1. INTRODUCCIÓN ...............................................................................................................................................285
2. VOLADURAS EN POZOS....................................................................................................................................285
2.1. Método de banqueo .......................................................................................................................285
2.2. Método de espiral ..........................................................................................................................285
2.3. Método de sección completa .........................................................................................................286
3. VOLADURAS EN CHIMENEAS .............................................................................................................................288
3.1. Métodos con perforación ascendente ............................................................................................288
3.2. Métodos con perforación descendente ..........................................................................................289
BIBLIOGRAFÍA ......................................................................................................................................................292
CAPÍTULO 24. VOLADURAS SUBTERRÁNEAS DE PRODUCCIÓN EN MINERÍA Y OBRA
PÚBLICA............................................................................................................................................. 293
1. INTRODUCCIÓN ...............................................................................................................................................293
2. MÉTODO DE CRÁTERES INVERTIDOS..................................................................................................................293
2.1. Voladuras en cráter .......................................................................................................................293
2.2. Método de explotación con cráteres invertidos «VCR» .................................................................297
2.3. Ventajas e inconvenientes del método «VCR» ..............................................................................298
3. MÉTODO DE BARRENOS LARGOS ......................................................................................................................299
3.1. Método de explotación por barrenos largos «LBH» .........................................................................299
3.2. Voladuras en el método de barrenos largos «LBH» ........................................................................299
3.3. Ventajas e inconvenientes del método de barrenos largos «LBH»..................................................301
4. SUBNIVELES CON BARRENOS EN ABANICO .........................................................................................................301
5. MÉTODO DE CÁMARAS Y PILARES .....................................................................................................................303
6. MÉTODO DE CORTE Y RELLENO ........................................................................................................................303
7. CÁMARAS SUBTERRÁNEAS EN PROYECTOS DE OBRA PÚBLICA.............................................................................305
7.1. Cámaras pequeñas .......................................................................................................................305
7.2. Grandes cámaras ..............................................................................................................................305
BIBLIOGRAFÍA ......................................................................................................................................................307
CAPÍTULO 25. VOLADURAS DE CONTORNO ............................................................................... 309
1. INTRODUCCIÓN ...............................................................................................................................................309
2. MECANISMOS RESPONSABLES DE LA SOBREEXCAVACIÓN ...................................................................................310
2.1. Rotura por sobretrituración y agrietamiento ...................................................................................310
2.2. Rotura por descostramiento...........................................................................................................310
2.3. Apertura de las grietas por acción de los gases ............................................................................310
3. TEORÍA DE LA VOLADURA DE CONTORNO ...........................................................................................................310
4. TIPOS DE VOLADURAS DE CONTORNO ...............................................................................................................311
4.1. Voladuras de precorte....................................................................................................................311
4.2. Voladuras de recorte......................................................................................................................311
4.3. Voladuras amortiguadas ................................................................................................................312
5. PARÁMETROS QUE INTERVIENEN EN UNA VOLADURA DE CONTORNO .....................................................................312
5.1. Propiedades de las rocas y de los macizos rocosos .....................................................................312
5.2. Propiedades del explosivo .............................................................................................................313
5.3. Explosivos utilizados en voladuras de contorno ............................................................................314
5.4. Precisión de la perforación ............................................................................................................317
5.5. Geometría de la voladura y secuencia de iniciación ......................................................................317
5.6. La voladura de destroza y la protección de la voladura de precorte ..............................................320
6. TENDENCIAS EN EL CAMPO DE LAS VOLADURAS DE CONTORNO ...........................................................................322
7. EVALUACIÓN DE RESULTADOS .........................................................................................................................323
8. EJEMPLO DE APLICACIÓN ................................................................................................................................323
9. EXTRACCIÓN DE BLOQUES DE ROCAS ORNAMENTALES CON VOLADURAS DE CONTORNO ........................................325
9.1. Ejemplo de cálculo .........................................................................................................................326
BIBLIOGRAFÍA ......................................................................................................................................................326
CAPÍTULO 26. VOLADURAS SUBACUÁTICAS .............................................................................. 328
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
INTRODUCCIÓN ...............................................................................................................................................328
MÉTODOS DE EJECUCIÓN.................................................................................................................................328
CÁLCULO DE CARGAS Y ESQUEMAS DE PERFORACIÓN ........................................................................................330
CARGA DE LOS BARRENOS Y SISTEMAS DE CEBADO ...........................................................................................332
TIPOS DE EXPLOSIVOS .....................................................................................................................................333
EFECTOS AMBIENTALES ASOCIADOS A LAS VOLADURAS SUBACUÁTICAS ..............................................................334
MÉTODO DE CARGAS HUECAS ..........................................................................................................................336
BIBLIOGRAFÍA .......................................................................................................................................................337
CAPÍTULO 27. SECUENCIAS DE ENCENDIDO Y TIEMPOS DE RETARDO ................................. 339
1. INTRODUCCIÓN ...............................................................................................................................................339
2. SECUENCIAS DE VOLADURAS EN BANCO CON UNA FILA .......................................................................................339
3. SECUENCIAS DE VOLADURAS EN BANCO CON FILAS MÚLTIPLES ...........................................................................341
3.1. Voladuras con un frente libre .........................................................................................................341
3.2. Voladura con dos frentes ...............................................................................................................342
4. SECUENCIAS DE VOLADURAS EN BANCO EN EXCAVACIÓN DE CÁMARAS SUBTERRÁNEAS ........................................343
5. TIEMPOS DE RETARDO .....................................................................................................................................344
5.1. Influencia del tiempo de retardo en la fragmentación y desplazamiento .......................................344
5.2. Influencia del tiempo de retardo en las proyecciones y sobreexcavación......................................347
6. VOLADURAS SUBTERRÁNEAS EN TÚNELES Y GALERÍAS .......................................................................................348
BIBLIOGRAFÍA .......................................................................................................................................................349
CAPÍTULO 28. EVALUACIÓN DE LOS RESULTADOS DE LA VOLADURA.................................. 350
1. INTRODUCCIÓN ...............................................................................................................................................350
2. FRAGMENTACIÓN Y ESPONJAMIENTO DE LA PILA DE ESCOMBRO ..........................................................................350
2.1. Análisis cuantitativo visual .............................................................................................................350
2.2. Método fotográfico .........................................................................................................................350
2.3. Método fotogramétrico ...................................................................................................................351
2.4. Fotografía ultrarrápida ...................................................................................................................351
2.5. Estudio de la producción del equipo de carga ...............................................................................353
2.6. Volumen de material que requiere fragmentación secundaria .......................................................353
2.7. Producción e interrupciones de la trituradora primaria ..................................................................353
2.8. Cribado parcial ...............................................................................................................................353
3. GEOMETRÍA DE LA PILA, ALTURA Y DESPLAZAMIENTO .........................................................................................353
4. ESTADO FÍSICO DEL MACIZO RESIDUAL ..............................................................................................................354
5. ANÁLISIS DEL PISO DEL BANCO ........................................................................................................................354
6. PRESENCIA DE BOLOS EN LA PILA DE MATERIAL .................................................................................................355
7. VIBRACIONES Y ONDA AÉREA ...........................................................................................................................357
8. RESUMEN ......................................................................................................................................................357
BIBLIOGRAFÍA .......................................................................................................................................................357
CAPÍTULO 29. FRAGMENTACIÓN SECUNDARIA .......................................................................... 359
1. INTRODUCCIÓN ...............................................................................................................................................359
2. TAQUEO CON EXPLOSIVOS ...............................................................................................................................359
2.1. Con perforación de barrenos .........................................................................................................359
2.2. Con cargas superficiales................................................................................................................359
2.3. Con cargas conformadas direccionales .........................................................................................360
3. TAOUEO CON MEDIOS MECÁNICOS Y MÉTODOS ESPECIALES ................................................................................360
3.1. Martillos hidráulicos .......................................................................................................................361
3.2. Agua a presión ...............................................................................................................................361
3.3. Cuñas ............................................................................................................................................361
3.4. Cementos expansivos....................................................................................................................362
3.5. Bola dinámica ................................................................................................................................362
3.6. Otros métodos ...............................................................................................................................362
BIBLIOGRAFÍA ......................................................................................................................................................363
CAPÍTULO 30. PLANIFICACIÓN DE LOS TRABAJOS DE PERFORACIÓN Y VOLADURA......... 364
1. INTRODUCCIÓN ...............................................................................................................................................364
2. FACTORES QUE INFLUYEN EN LA PLANIFICACIÓN DE LA PERFORACIÓN Y VOLADURA ..............................................364
2.1. Volumen a excavar. Ritmos de producción....................................................................................364
2.2. Equipo de carga. Altura de banco ..................................................................................................364
2.3. Geometría de la excavación. Situación geográfica ........................................................................364
2.4. Propiedades geomecánicas y estructurales de las rocas ..............................................................365
2.5. Granulometría exigida....................................................................................................................365
2.6. Limitaciones ambientales...............................................................................................................365
3. PLANIFICACIÓN DE LAS ETAPAS DE EXCAVACIÓN................................................................................................365
BIBLIOGRAFÍA .......................................................................................................................................................369
CAPÍTULO 31. DEMOLICIONES DE ESTRUCTURAS Y EDIFICIOS .............................................. 370
1. INTRODUCCIÓN ...............................................................................................................................................370
2. DIÁMETROS DE PERFORACIÓN Y TIPOS DE EXPLOSIVOS.......................................................................................370
3. DEMOLICIÓN DE ELEMENTOS ESTRUCTURALES...................................................................................................371
3.1. Cimentaciones ...............................................................................................................................371
3.2. Muros .............................................................................................................................................372
3.3. Pilares ............................................................................................................................................373
3.4. Losas .............................................................................................................................................375
3.5. Cubiertas .......................................................................................................................................375
3.6. Vigas ..............................................................................................................................................375
4. DEMOLICIÓN DE ESTRUCTURAS ........................................................................................................................375
4.1. Chimeneas.....................................................................................................................................376
4.2. Torres ............................................................................................................................................379
4.3. Puentes..........................................................................................................................................379
5. DEMOLICIÓN DE EDIFICIOS ...............................................................................................................................381
5.1. Edificios de mampostería...............................................................................................................381
5.2. Edificios de hormigón armado .......................................................................................................382
5.3. Edificios mixtos ..............................................................................................................................383
6. DEMOLICIÓN DE ESTRUCTURAS METÁLICAS .......................................................................................................383
BIBLIOGRAFÍA .......................................................................................................................................................384
CAPÍTULO 32. OPTIMIZACIÓN ECONÓMICA DEL ARRANQUE CON PERFORACIÓN Y
VOLADURA ........................................................................................................................................ 385
1. INTRODUCCIÓN ...............................................................................................................................................385
2. ECONOMÍA DEL BINOMIO DE PERFORACIÓN Y VOLADURA .....................................................................................385
3. MODELO DE OPTIMIZACIÓN DETERMINISTA .........................................................................................................387
3.1. Costes de carga .............................................................................................................................388
3.2. Costes de transporte......................................................................................................................388
4. PREDICCIÓN DE LA FRAGMENTACIÓN ................................................................................................................388
4.1. Fórmula de Larsson .......................................................................................................................389
4.2. Fórmula de la SVEDEFO (Swedish Detonic Research Foundation)..............................................390
4.3. Modelo KUZ-RAM ..........................................................................................................................390
4.4. Fórmula de DINIS DA GAMA (1970) .............................................................................................392
4.5. Ábaco de Gustafsson.....................................................................................................................392
4.6. Modelo computerizado bidimensional ............................................................................................392
5. MODELO DE OPTIMIZACIÓN PROBABILÍSTICO ......................................................................................................395
BIBLIOGRAFÍA .......................................................................................................................................................395
PARTE IV. CONTROL DE ALTERACIONES Y MEDIDAS DE
SEGURIDAD
CAPÍTULO 33. LAS VIBRACIONES TERRESTRES, LA ONDA AÉREA Y SU CONTROL ............ 396
1. INTRODUCCIÓN ...............................................................................................................................................396
2. VARIABLES QUE AFECTAN A LAS CARACTERÍSTICAS DE LAS VIBRACIONES ............................................................397
2.1. Geología local y características de las rocas.................................................................................397
2.2. Peso de la carga operante .............................................................................................................398
2.3. Distancia al punto de la voladura ...................................................................................................398
2.4. Consumo especifico de explosivo ..................................................................................................399
2.5. Tipos de explosivos .......................................................................................................................399
2.6. Tiempos de retardo........................................................................................................................400
2.7. Variables geométricas de las voladuras ........................................................................................400
3. CARACTERÍSTICAS DE LAS VIBRACIONES TERRESTRES .......................................................................................402
3.1. Tipos de ondas sísmicas generadas..............................................................................................402
3.2. Parámetros de las ondas ...............................................................................................................403
3.3. Atenuación geométrica ..................................................................................................................404
3.4. Amortiguación inelástica ................................................................................................................404
3.5. Interacción de las ondas elásticas .................................................................................................404
4. CARACTERÍSTICAS DE LA ONDA AÉREA .............................................................................................................404
5. INSTRUMENTACIÓN DE REGISTRO Y ANÁLISIS DE VIBRACIONES Y ONDA AÉREA ......................................................405
5.1. Equipos de registro y análisis ........................................................................................................405
6. ESTIMADORES DE LEYES DE PROPAGACIÓN DE VIBRACIONES TERRESTRES Y AÉREAS ............................................408
6.1. Estimadores de vibraciones terrestres ...........................................................................................408
6.2. Predicción teórica de las vibraciones terrestres.............................................................................411
6.3. Estimadores de onda aérea ...........................................................................................................412
7. ESTUDIOS VIBROGRÁFICOS Y DE ONDA AÉREA ...................................................................................................413
7.1. Planteamiento de las campañas vibrográficas...............................................................................413
7.2. Inspecciones previas a las voladuras ............................................................................................416
8. CRITERIOS DE PREVENCIÓN DE DAÑOS EN EDIFICIOS ...........................................................................................418
8.1. Respuesta de las estructuras edificadas .......................................................................................418
8.2. Criterios de prevención de daños para vibraciones .......................................................................420
8.3. Criterios de prevención de daños por onda aérea .........................................................................424
9. EFECTO DE LAS VIBRACIONES Y ONDA AÉREA SOBRE LAS PERSONAS ...................................................................426
10. EFECTOS DE LAS VIBRACIONES SOBRE LOS MACIZOS ROCOSOS ...........................................................................427
11. EFECTO DE LAS VIBRACIONES SOBRE EL HORMIGÓN DURANTE EL PERÍODO DE FRAGUADO .....................................430
12. RECOMENDACIONES PARA REDUCIR LOS NIVELES DE VIBRACIÓN DEL TERRENO Y ONDA AÉREA ...............................431
BIBLIOGRAFÍA .......................................................................................................................................................433
CAPÍTULO 34. LAS PROYECCIONES Y SU CONTROL.................................................................. 435
1. INTRODUCCIÓN ...............................................................................................................................................435
2. MODELOS DE ALCANCE DE LAS PROYECCIONES .................................................................................................436
2.1. Modelo sueco ................................................................................................................................436
2.2. Modelo americano .........................................................................................................................437
3. PROTECCIONES ..............................................................................................................................................438
3.1. Voladuras en zanjas y excavación de solares ...............................................................................438
3.2. Taqueos .........................................................................................................................................439
3.3. Demoliciones .................................................................................................................................439
3.4. Puestos de disparo de las pegas ...................................................................................................439
4. RECOMENDACIONES PARA LA EJECUCIÓN DE LAS VOLADURAS EN BANCO ............................................................440
BIBLIOGRAFIA ......................................................................................................................................................440
CAPÍTULO 35. MEDIDAS DE SEGURIDAD EN LOS TRABAJOS DE PERFORACIÓN Y
VOLADURA ........................................................................................................................................ 441
1. INTRODUCCIÓN ...............................................................................................................................................441
2. PERFORACIÓN DE BARRENOS ..........................................................................................................................441
2.1. Medidas generales de superficie ...................................................................................................441
2.2. Medidas generales en interior ........................................................................................................442
2.3. Medidas con perforadoras rotopercutivas ......................................................................................442
2.4. Medidas con perforadoras rotativas ...............................................................................................443
3. VOLADURAS ...................................................................................................................................................443
3.1. Medidas al almacenar explosivos. .................................................................................................444
3.2. Medidas al transportar explosivos dentro de las explotaciones. ....................................................444
3.3. Medidas en el área de la voladura .................................................................................................445
3.4. Medidas al preparar el cebo. .........................................................................................................445
3.5. Medidas durante la carga de los barrenos .....................................................................................445
3.6. Medidas en el retacado..................................................................................................................447
3.7. Medidas al hacer voladuras eléctricas ...........................................................................................447
3.8. Medidas al disparar con mecha .....................................................................................................448
3.9. Medidas antes y después del disparo ............................................................................................448
3.10. Medidas con barrenos fallidos .......................................................................................................449
3.11. Medidas al taquear bolos ...............................................................................................................449
3.12. Medidas al deshacerse de explosivos ...........................................................................................449
BIBLIOGRAFÍA ......................................................................................................................................................449
GLOSARIO DE TÉRMINOS ............................................................................................................ 450
UNIDADES FUNDAMENTALES Y DERIVADAS DEL SISTEMA INTERNACIONAL. .................. 454
CONVERSIÓN DE UNIDADES DE MEDIDA .................................................................................. 455
NOMENCLATURA........................................................................................................................... 457
ANEXOS........................................................................................................................................... 461