ALGORITMO DE HOLMBERG PARA DISEÑO DE PERFORACION Y VOLADURA DE TUNELES Augusto Teves Rojas Rojas
DA TOS DE DE E NTRAD TRA DA : GEOMETRIA DEL FRENTE: ANCHO DE LA SECCION (W) : ALTO DE LA SECCION SECCION (A) : ALTURA DEL ARCO ARCO ( ) ) : VOLADURA LISA EN LOS CONTORNOS (smooth blasting)
4.5 m 4.0 m 0.5 m.
PARAMETROS DE LA PERFORACION PERFORACION : DIAMETRO DE DE LOS TALADROS TALADROS DE PRODUCCION PRODUCCION d LONGITUD DE DE LOS BARRENOS BARRENOS PROFUNDIDAD PROFUNDIDAD DE PERFORACION PERFORACION (H) AVANCE POR DISPARO 95% x 3.2 m. ANGULO DE DESVIACION DE LOS TALADROS TALADROS DE CONTORNO CONTORNO
3O = 0.05 rad
DESVIACION ANGULAR DESVIACION DEL COLLAR (o empate)
: : : :
45 mm ( 1 ¾ in) 12.0 pies 3.2 m. (10 ½ pies) 3.0 m.
:
5.24 cm/m (2 in/m)
2 0.01m / m 1 0.02m
: :
CARACTERISTICA DE LA ROCA: ANDESITA DURA DENSIDAD DE LA ROCA CONSTANTE DE ROCA FACTOR DE FIJACION
(Sc) ( r )
: :
140 a 200 Mpa 2.7 TM/m3
(c ) ( f )
: :
0.4
1.45 Para arranque horizontal y hacia arriba 1.20 Para arranque hacia abajo
PARAMETROS DEL EXPLOSIVO TIPO DE EXPLOSIVO MEZCLA EXPLOSIVA GELATINOSA CARTUCHOS CARTUCHOS CARTUCHOS CALOR DE EXPLOSION Q3 VOLUMEN DE GASES STP. DENSIDAD DEL EXPLOSIVO
S LFB / ANFO
: RESISTENTE AL AGUA EN CARTUCHOS DE: d e = 25 mm x l =600 mm. d e = 32 mm x l =600 mm d e = 38 mm x l =600 mm : 4.5 MJ/Kg V : 0.85 m3 /Kg. e : 1.2 gr/cm3 :
0.84
CALCULOS CALCULO DE LA POTENCIA RELATI VA POR PESO
S EXP
LFB
5 Q3 6 Q LFB
1 V 6 V LFB
Donde: S EXP/LFB Q3 Q LFB V V LFB
S EXP
LFB
:Es la potencia por peso relativa a un explosivo de referencia (dinamita LFB) :Es el calor de explosión producido por la detonación de 1 Kg de la mezcla explosiva usada (4.5 MJ/Kg) :Es el calor de explosión producido por la detonación de 1Kg de dinamita LFB ( 5.0MJ/Kg) : Es el volumen de gas generado por la detonación de 1 Kg de la mezcla explosiva usada (0.85 m 3 /Kg) : Es el volumen de gas generado por la detonación de 1 Kg de la mezcla explosiva usada (0.85 m 3 /Kg)
5 4.5 MJ / Kg
1 0.85m / Kg 3
0.92 3 6 5.0 MJ / Kg 6 0.85m / Kg
CALCULO DE S AN / FO
S AN / FO
S EXP
LFB
S LFB
ANFO
0.92 0.84
1.09
CALCUL O DE LA DENSIDAD DE CARGA (Concentración de carga):
d e2 x1 x e l 4 Donde: l : d e :
e :
Kg/m
Densidad de carga Kg/m Diámetro de la carga explosiva (0.045m) Densidad de la mezcla explosiva usada ( 1200 Kg/m 3 )
l 942.48 xd 2 Diámetro del explosivo d e 25 mm= 0.025m 32 mm= 0.032m 38 mm= 0.038m
CALCULO DEL AVANCE POR DISPARO AVANCE =0.95 H =0.95x 302m=3.0 m.
Densidad de carga l (kg/m) 0.589 0.59 0.965 0.97 1.361 1.36
CALCULO DEL DIAMETRO DEL TALADRO VACIO
7.52823 H 5.2769
0.4327
A.Teves R. UNI. LANITRANS
Donde: : Diámetro del taladro vacío en metros H :Profundidad de la perforación (3.2m) Entonces : 0.101m 102mm CALCULO DEL NUMERO EQUIVALENTE DE TALADROS DE PRODUCCIÓN DIÁMETRO DEL TALADRO VACIO
nd Donde
: :Diámetro del taladro vacío (m) 0.102m d :Diámetro de los taladros de producción (m) n :Número de taladros vacíos (sin cargar) Entonces : n = 5.13 5 taladros vacíos
0.045
PARA EL
CORTE ( Cut ) PRIMER CUADRANTE
BURDEN MÁXIMO
B=1.7 B=1.7 *0.102= 0.173
BURDEN PRACTICO B1=1.7 - F F= 2 H 1 = (0.01)(3.2) + 0.02 = 0.052 B1 = 0.173 – 0.052 = 0.121 CONCENTRACION DE CARGA 1.5
B c 55d B 2 0.4 l
S ANFO
1.5
Kg/m
0.102 0.4 0.17 550.045 0.17 0 . 102 2 0 . 4 = 0.58Kg/m l 1.09
Como se ha calculado anteriormente, la concentración de carga para el explosivo usado en distintos diámetros es como sigue. Diámetro del explosivo Densidad de carga d e l (kg/m) 25 mm= 0.025m 0.589 0.59 32 mm= 0.032m 0.965 0.97 38 mm= 0.038m 1.361 1.36 Por lo tanto es suficiente usar cartuchos del explosivo de 25 mm de diámetro que tiene una concentración de carga l= 0.59 Kg/m que es ligeramente mayor que el calculado 0.58Kg/m LONGITUD DEL TACO = 10 d = 10 (0.045) = 0.45m
´
A
B1
A´ =
2 B1 =
2 0.12 = 0.169m 0.17m
NUMERO DE CARTUCHOS DE EXPLOSIVO DE 25 mm x 600mm.
N O Cart
H 10d 3.2 100.45m
4 58cart / tal
SEGUNDO CUADRANTE
ABERTURA RECTANGULAR GENERADA POR EL PRIMER CUADRANTE: A=
2 (B1 – F)
A=
2 (0.12 – 0.05) = 0.0989 0.1 m
CALCULO DEL BURDEN MAXIMO PARA DISTINTO DIAMETROS DEL EXPLOSIVO
. x10 B 88 A= 0.10; d e (mm) 25 32 38
2
AxlxS ANFO .... kg / m dxc S ANFO= 1.09; d = 0.045m l (Kg/m) 0.59 0.97 1.36
c= 0.04 B (m) 0.17 0.21 0.25
Como B debe ser ( B 2 A = 0.2) implica que el explosivo cuyo diámetro es de 32 mm es el adecuado para este cuadrante. BURDEN PRACTICO ALTURA DEL TACO DISTANCIA EN EL CUADRANTE
B2 = (B – F) = ( 0.21 – 0.05)= 0.16 m hS = 10d = 0.45 m
017 . A A 2 B2 2 016 . 0.346 0.35 m 2 2 '
NUMERO DE CARTUCHOS DE 32 mm
altura _ c arg a H 10d 3.2 0.45 m / tal cart 4.5 N° cart = log_ cart 0.60 0.6m / cart tal
TERCER CUADRANTE La dimensión de la abertura desarrollada en el segundo cuadrante, corregida por desviación es:
017 . A 0.05 0.276 0.28m . A 2 B2 F 2 016 2 2 CALCULO DEL BURDEN MAXIMO PARA DISTINTO DIAMETROS DEL EXPLOSIVO
. x10 B 88 A= 0.28; d e (mm) 25 32 38
2
AxlxS ANFO .... kg / m dxc S ANFO= 1.09; d = 0.045m l (Kg/m) 0.59 0.97 1.36
c= 0.04 B (m) 0.28 0.35 0.42
..Tercer cuadrante Como B debe ser ( B 2 A =0.56) implica que el explosivo cuyo diámetro es de 38 mm es el adecuado para este cuadrante. Con una concentración de carga l= 1.36 Kg/m. BURDEN MAXIMO B = 0.42 m BURDEN PRACTICO B3=(B – F) = ( 0.42 – 0.05) = 0.37 LONGITUD DEL TACO h s= 10d = 0.45m DISTANCIA EN EL CUADRANTE
0.35 A . A 2 B3 2 037 0.77 2 2 '
NUMERO DE CARTUCHOS DE 38 mm X 600mm
N° cart =
altura _ c arg a H 10d 3.2 0.45 m / tal cart 4.5 log_ cart 0.60 0.6m / cart tal
CUARTO CUADRANTE La dimensión de la abertura desarrollada en el tercer cuadrante, corregida por desviación es:
0.35 A 0.05 0.700m A 2 B3 F 2 0.3 7 2 2 CALCULO DEL BURDEN MAXIMO PARA DISTINTO DIAMETROS DEL EXPLOSIVO
. x10 2 B 88 A= 0.70; d e (mm) 25 32 38
AxlxS ANFO .... kg / m dxc S ANFO= 1.09; d = 0.045m l (Kg/m) 0.59 0.97 1.36
c= 0.04 B (m) 0.440 0.564 0.668= 0.67
.. Cuarto cuadrante
Como B debe ser ( B 2 A =1.40m) implica que el explosivo cuyo diámetro es de 38 mm es el adecuado para este cuadrante. Con una concentración de carga l= 1.36 Kg/m. BURDEN MAXIMO B = 0.68 m BURDEN PRACTICO B4=(B – F) = ( 0.67 – 0.05) = 0.62m LONGITUD DEL TACO h s= 10d = 0.45m DISTANCIA EN EL CUADRANTE
A 0.77 A 2 B4 2 0.6 2 1.42m 2 2 '
NUMERO DE CARTUCHOS DE 38 mm X 600mm
N° cart =
altura _ c arg a H 10d 3.2 0.45 m / tal cart 4.5 tal log_ cart 0.60 0.6m / cart
En el cuarto cuadrante queda una abertura de la siguiente manera:
A=1.42m
A=1.4
0.95 H =1.74
ARRASTRES (LIFTERS) Usando cartuchos de 38 mm x 600 mm con una concentración de carga l = 1.36 Kg/m, se tiene: BURDEN MAXIMO s. t l S ANFO f
B 0.6 * H =1.92
l * S ANFO ......(m) _ c* f * S B
= 1.36 Kg/m = 1.09 =1.45 (el valor del facvtyor de fijación es mayor, debido al efecto gravitacional )
_
c
B
=
c 0.05............... Si... A 1.4 0.07 ............... Si ... A 14 . c A
_
= 0.45 c S B = 1.00 BURDEN MAXIMO B= 1.356m = 1.36m.
ANCHO 2 HSen 2 B
N° DE TALADROS DE ARRASTRE = INT ANCHO DEL FRONTON H
= 4.5 m = 3.2m = 0.05rad (3°)
N° DE TALADROS DE ARASTRE N = 5 ESPACIAMIENTO
S
ANCHO 2HSen S N 1 S
4.5 2 * 32 . * Sen3
S= 1.2 m
5 1
. 1208
•
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