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
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
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
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 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
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