Fragmentacion secundaria y vol especiales.pdf

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" Capítulo 29
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../ 1. INTRODUCCION
Los fragmentos de roca con un tamaño excesiva-
../ mente grande que se producen en las voladuras, también
llamados bolos, precisan ser troceados para que
" puedan manipularse con los equipos de carga o ser
./ introducidos en las trituradoras sin que den lugar a
atascos.
Los métodos que actualmente se utilizan en la frag-
" mentación secundaria, o taqueo, se clasifican en dos
./ grupos; el primero, donde se usan explosivos dentro
de barrenos o adosados a la superficie y el segundo,
por medios mecánicos o especiales.
./
/
En este capítulo, también, se recogen otros tipos de
voladuras distintas a las convencionales.
2. TAQUEO CON EXPLOSIVOS
/ 2.1. Con perforación de barrenos
/
/
/
/
/
Los bolos se perforan con martillos manuales o con
carros ligeros, abrienpo barrenos de pequeño calibre
con una longitud entre 1/2 y 2/3 del diámetro o dimensión
mayor del bloque y paralelo a éste. Fig. 29.1. Si los
bloques tienen un volumen superior a 2 m3 se recomienda
perforar dos barrenos y dispararlos instantáneamente.
Los consumos específicos que se aplican cuando se
utiliza un explosivo de tipo gelatinoso se indican en la
Tabla 29.1. Dependiendo del grado de enterramiento
del bolo la cantidad va aumentando desde""SO g/m3
hasta los 200 g/m3.
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FRAGMENTACION SECUNDARIA
Y VOLADURAS ESPECIALES
TABLA 29.1
Si se emplean explosivos menos potentes las cargas
se aumentarán entre un 25 y un 50%.
En todos los casos los barrenos se retacarán para
obtener unos resultados aceptables. En las minas a
cielo abierto, el taqueo de los bolos se suele realizar
por campañas, con el fin de minimizar los problemas
de ruidos que se producen en estas operaciones.
2.2. Con cargas superficiales
Figura 29.1. Taqueo de bloques con perforación de barrenos,
CONDICIONES CONSUMO ESPECIFICO DE
DEL BOLO EXPLOSIVO CE (g/m3)
Descu bierto 50 - 100
Semienterrado 100 - 150
Enterrado
150 - 200
La fragmentación colocando el explosivo en la superficie
se lleva a cabo con cargas conformadas o, más
habitualmente, con cargas constituidas por varios
cartuchos de pequeño calibre. Fig. 29.2.
Es conveniente cubrir el explosivo con una capa de
arcilla o arena de unos 10 cm de espesor, como
mínimo, para reducir el nivel de ruido y conseguir la
rotura de la roca con una cantidad de explosivo me-
" nor.
Los consumos específicos normales oscilan entre
-----
407

DETONADOR ELECTRICO O
CaRDaN DETONANTE
~ RECUBRIMIENTO
Foto 29.1. Taqueo de un gran bolo con perforación de barrenos.
los 700 g Y 1.000 g/m' para explosivos gelatinosos,
que son los más indicados. En el caso..,{Je no cubrir
las cargas éstas se incrementarán en un 25% aproJ
ximadamente.
Las ventajas de este método son que no se precisa de
la perforación de barrenos, las proyecciones son pequeñas
y la ejecución es rápida. Por el contrario, la
cantidad de explosivo es cuatro o cinco veces superior
a la del taqueo con barrenos, y su empleo está limitado
a áreas alejadas de zonas habitadas debido al intenso
ruido y onda aérea que se generan.
2.3. Con minivoladuras
Cuando se dispone de explosivos de alta potencia,
como los descritos en las minivoladuras del Capítulo 21,
el taqueo de bolos se puede llevar a cabo perforando
408
DE .
ARENAo "RRO~
Figura 29.2. Taqueo con cargas superficiales.
pequeños barrenos de 22 mm de diámetro, usando con- "sumos
específicos del orden de 0,02 a 0,04 kg/m3. Estas
cantidades pueden reducirse hasta 0,01 - 0,02 kg/m3,
dependiendo de la forma y número de barrenos perforados,
Fig. 29.3. .
0.02-0,04
Kg/m3

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, Figura 29.5. Empleo de cargas conformadas de proyección.
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Foto 29.2. Carga direccional (Sica).
3. TAQUEO CON MEDIOS MECANICOS
y METODOS ESPECIALES
Algunos de estos métodos, además de su aplicación
al taqueo, se utilizan en trabajos de demolición.
3.1. Martillos hidráulicos
Estos martillos de accionamiento hidráulico disponen
de un útil que golpea repetidamente a la roca hasta
conseguir su fragmentación, El número de impactos
necesarios para romper un bolo depende de la energía
por golpe y la resistencia de la roca.
A título orientativo se indican en la Tabla 29.2 los
rendimientos medios en m3/h de tres tipos de martillos,
según su potencia y resistencia a compresión del bloque
de roca.
Existen martillos hidráulicos con pesos de 50 a 3.500
kg que pueden montarse sobre equipos autopropulsados,
teniendo las ventajas de poseer una gran fuerza de
percusión y de empuje. En la Tabla 29.3 se indican
algunas de las características de estos martillos.
oí'
* Rendimientos en m3/h.
TABLA 29.2
RESISTENCIA DE LA ROCA
POTENCIA RC (MPa)
(kW)
< 120 120 - 180 > 180
12 10 - 30* 8 - 15 -
18 14 - 40 9 - 28 2 - 15
24 19 - 60 13 - 40 3 - 20
3.2. Agua a presión
TABLA 29.3
Esta técnica consiste en perforar un barreno en la
roca y proyectar dentro de él un volumen de unos 2
litros de agua a muy alta presión (40 MPa). El líquido al
golpear el fondo del taladro a gran velocidad genera
una onda de choque que se desplaza hacia atrás a
través del agua, creando una alta presión radial durante
una pequeña fracción de segundo. Se producen
entonces unas grietas radiales y axiales que se propagan
hasta la superficie.
Figura 29.6. Cañón de agua Crac 200 (Atlas Capeo).
3.3. Cuñas
PESO ENERGIA DE POTENCIA
(kg) LOS IMPACTOS (kW)
(Julios)
50 50 - 100 1 - 2
100 150 - 200 3-4
250 400 - 600 6-9
400 700 - 900 9 - 10
600 1.000 - 1500 10-11
900 1.500 - 2.000 12 - 16
1.500 - 3.000 3.000 - 8.500 16 - 40
De forma similar al antiguo arranque de rocas ornamentales
con cuñas metálicas, en la actualidad, se
409

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disponen de unos equipos hidráulicos que pueden ir
montados sobre el brazo de una unidad móvil. Estos
equipos permiten, tras perforar primero un barreno,
introducir repetidamente una cuña mediante el golpeo
de un pistón accionado hidráulicamente y conseguir
así fragmentar la roca de forma progresiva.
3.4. Cementos expansivos
Este método, consiste en llenar los barrenos practicados
en los bloques de roca con un cemento, encartuchado
o a granel mezcla de cal y silicatos, que al
hidratarse aumenta de volumen y genera unas presiones
expansivas del orden de unos 30 MPa. La principal
ventaja es la ausencia total de alteraciones ambientales
y su mayor inconveniente el coste.
Las cantidades consumidas oscilan entre los 3
kg/m3 en rocas blandas hasta los 8 kg/m3 en rocas
duras.
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ROCA BLANDA(RC

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3.6. Fragmentación eléctrica con voladuras plasma
J Científicos del Centro Tecnológico de Noranda en
Quebec (Canadá), han desarrollado un nuevo sistema
-, de fracturación de rocas basado en la voladura plasma.
J La técnica es simple. Después de perforar un barreno
en la roca y rellenarlo con un electrólito(sulfato de cobre
al 5%), se introduce automáticamente una sonda eléctri-
J ca reutilizable. La voladura ocurre cuando se produce la
descarga eléctrica desde una batería de condensadores.
A través de la sonda, que actúa como un electrodo
coaxial, el electrólito recibe una gran cantidad de ener-
J gía - superior a 3,5 Gigawatios- que hace que éste sea
sometido a una alta presión y temperatura, mientras el
~ volumen permanece prácticamente constante, debido al
J confinamiento inercial.
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ELECTRJCA
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~eA TERIA DE
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Figura 29.9, Esquema del funcionamiento de una voladura
plasma.
En estas condiciones los componentes del electrólito
se disocian formando un plasma de alta densidad. Este
plasma pasa a ser parte del circuito eléctrico absorbiendo
energía hasta que la presión es suficientemente
grande para desintegrar la roca.
Las medidas de presión indican que se superan los 2
GPa, suficientes para fragmentar las rocas. A pesar de
que la potencia eléctrica máxima es superior a la requerida
por una gran ciudad, la fracción de tiempo es muy
pequeña, por lo que los consumos de energía eléctrica
por tonelada de roca dura son del orden de 0,028 kW/h.
La composición del electrólito no es un aspecto crítico,
pudiendo utilizarse en algunos casos incluso agua
de mina. .
Esta nueva tecnología de voladuras, que se está
poniendo a punto, ofrece numerosas ventajas,
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entre las
quedestacan:
./
§:3500
:::;: - 3000

SUSTANCIA
QUIMICA
presión y velocidad, actuando sobre las paredes de
dicho barreno y agrietando la roca.
Recientemente, han salido al mercado diversas
sustancias, algunas de las cuales son mezclas de pólvora
con un metal en polvo, contenidas en cartuchos
rígidos de plástico con una cavidad para alojar las
cápsulas iniciadoras. Estas cápsulas son semejantes a
los detonadores convencionales, pues llevan un sistema
inflamador eléctrico y un producto iniciador, que
en algunos casos es gas, que se energetizan con un
explosor convencional.
Una vez introducidas las cargas en el interior de los
barrenos es preciso retacarlas con un mortero de cemento,
al cual se le suele añadir un agente acelerante,
o bien un taco de arcilla bien compactada. En el primer
caso, es preciso esperar a que el mortero se endurezca,
por lo que se recomienda esperar de 30 a 60 min por lo
general.
La conexión del circuito se hace como con los deto-
nadores eléctricos, siendo aconsejable la conexión en
serie.
Las áreas a fragmentar deben protegerse para prevenir
el lanzamiento incontrolado de fragmentos de roca
por la acción de los gases.
Los consumos específicos para el taqueo de bolos
oscilan entre los 30 a 60 g/m3 para rocas blandas y entre
los 90 y 120 g/m3 para rocas duras.
4. VOLADURAS ESPECIALES
4.1. Voladuras de zanjas en tierra
Las voladuras de zanjas en tierra son frecuentemente
utilizadas cuando los medios mecánicos dé'excavación
no son aplicables, por ejemplo en zonas pantanosas y
arboladas.
El método consiste en usar cartuchos de explosivo
para crear cargas de 0,2 a 0,3 kg cada una, que se colocan
en barrenos dispuestos a distancias de 0,6 a 0,8 m
y perforados hasta, aproximadamente, la mitad de la
profundidad deseada de la zanja.
Los explosivos empleados serán resistentes al agua
cuando se trabaje en terrenos pantanosos.
La iniciación se suele hacer con una línea maestra de
cordón detonante, disparándose instantáneamente
todas las cargas.
Los esquemas indicados deberán ajustarse, tras las
primeras voladuras, a las condiciones del terreno y en
función de los resultados obtenidos.
412
Figura 29.11 Tubo CARDOX.
DETONADOR
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IGUAL NUMERO,/ .', /
.,./ . ",>:.,'/CORDONDETONANTE
Figura29.12. Voladuras para crea'r zanjas en suelos.
4.2. Voladuras de tocones
Existen dos métodos para volar los troncos y raíces
que quedan cuando se procede al talado de los árboles:
con cargas en el terreno bajo el tocón y con carga dentro
de los barrenos perforados en el tocón.
Los factores a considerar en la elección del tipo de '-voladura
son los siguientes:
- Diámetro del tronco
- Edad y especie del árbol
- Naturaleza del suelo
- Distancia permitida para las proyecciones
Con cargas bajo el tocón, éstas se colocan aproximadamente
a medio metro por debajo del tronco y se calculan
con 0,2 a 0,3 kg por cada 10 cm de diámetro del
tronco. Esta regla es válida en terrenos blandos y troncos
frescos. Los robles y las hayas requieren cargas de
casi el doble. En suelos duros las cargas que se recomiendan
son del orden de la mitad.
Cuando las dimensiones de los troncos aconsejan
grandes cargas éstas deben colocarse en pequeñas
cámaras creadas previamente con un trozo de cartucho,
del orden deun tercio.
Este método tiene los inconvenientes de crear grandes
huecos bajo los troncos y producir proyecciones
incontroladas de restos de madera y tierra.
El segundo método utilizado consiste en perforar
barrenos en el tronco y las grandes raíces, e introducir
en ellos cartuchos de explosivo para proceder a su tro-
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ceo. Deben tomarse precauciones frente a posibles pro-
-"" yecciones y la onda aérea.
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CABLES DEL
DETONADOR
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Figura 29.13. Voladura de un tocón con carga enterrada.
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CABLí:S DEL
D~NADOR
CARGA
Figura 29.14. Voladura de un tronco y sus raíces con barrenos
perforados en ellos y pequeñas cargas de explosivo.
4.3. Voladura de capas de hielo
./ El procedimiento más seguro para romper capas de
hielo con explosivo consiste en colocar las cargas bajo
el agua a una profundidad de 1,25 m. Si la profundidad
del agua no supera los 2,5 m, las cargas se colocarán a
../ la profundidadmedia.
En la Tabla 29.4 se indican los espaciamientos entre
barrenos y cargas de explosivos gelatinosos o emulsio-
../ nes recomendadas.
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ESPESOR
DELHIELO
TABLA 29.4
Si la profundidad del agua es inferior a 2,5 m, el diámetro
del hueco abierto será menor y los espaciamientos
entre barrenos se ajustarán siguiendo los siguientes
valores, Tabla 29.5
TABLA 29.5
Los taladros en el hielo se hacen con un pico o con
una perforadora especial. Las cargas se introducen
hasta la profundidad deseada, utilizándose cuando exista
alguna corriente un trozo de roca suspendido de la
carga para mantener ésta en la posición deseada.
Las cargas se dispararán instantáneamente mediante
un cordón detonante al que se unirán las cargas.
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