Informe Tecnico de Los Índices de Volabilidad

 

FACULTAD DE INGENIERÍA INGENIERÍA DE MINAS

Curso: 

PERFORACIÓN Y VOLADURA

Tema: 

INFORME TÉCNICO DE LOS ÍNDICES DE VOLABILIDAD

Docente: ing. ELMER OVIDIO LUQUE LUQUE

Alumno:

LENIS JIMENEZ CHERO

CAJAMARCA NOVIEMBRE 2020 

 

Índice I.

INTRODUCCION...............................................................................................................2

II.

MARCO T TE EORICO............................................................................................................3 

Índice de Volabilidad - Métodos diferentes...........................................................3



Hino (1959)....................................................................................................................3 Langefors (1978):.........................................................................................................4



Borquez (1981):............................................................................................................4



Criterio de Mohr-Coulomb.........................................................................................6



Criterio de Hoek Y Brown..........................................................................................6



CASO PRACTICO....................................................................................................................7 DETERMINACIÓN DEL FACTOR DE CARGA DEL TAJO TOQUEPALA A PARTIR DEL ÍNDICE DE V O LABILIDAD DE LILLYS.................................................................7 III.

RECOMENDACIONES...............................................................................................11

IV.

CONCLUSIONES........................................................................................................12

 

I.

INTRODUCCION El macizo rocoso consta de muchos tipos de rocas y es afectada por diferentes grados de fracturamiento en variadas condiciones de esfuerzos. Un número de cl clas asifific icac acio ione ness de dell ma maci cizo zo ro roco coso so ha si sido do desa desarr rrol olla lado do por por prop propós ósititos os Geotécnicos como Rock Quality Designation (RQD; Deere et al 1963), Q – Index (NGIQ; Barton et al 1974), RockMass Rating (RMR; Bieniawski et al 1974), etc. En el contexto de perforación y voladura, estas clasificaciones de macizo mac izoss roc rocoso ososs son pri princi ncipa palme lmente nte úti útiles les par para a est estim imar ar la efe efecti ctivid vidad ad de perforación, pero no son de mucho uso para definir el Índice de Volabilidad de la roca y el macizo rocoso. El Índ Índic ice e de Vol Volab abili ilidad dad pu puede ede ser defin definid ido o com como o las las car caract acterí erísti sticas cas de volad vol adura ura de dell ma maciz cizo o roc rocoso oso suj sujeto eto a un diseñ diseño o esp especí ecífic fico o de vol volad adura ura,, característicass del característica explo exp losiv sivo o y a un es espec pecífi ífico co com compul pulsiv sivo o leg legisl islati ativo vo dep depend endie iendo ndo en sitio sitioss específicos.  En otras palabras, el Índice de Volabilidad indica cuán fácil es volar un macizo rocoso sobre una condición específica, para determinar el Índice de Volabilid Volabilidad ad muchos métodos han sido hechos por diferentes investigadores. El término Índice de Volabilidad es usado para indicar la susceptibilidad del macizo rocoso a la voladura y esta cercanamente relacionado con el factor de carga car ga.. Est Este e inf inform orme e pre presen senta ta un análi análisis sis de algun algunos os de los los imp import ortant antes es estudios hechos sobre el Índice de Volabilidad y la determinación del factor de carga usando rocas y parámetros de diseño.

 

II.

MARCO TE TEORICO Índice de Volabilidad - Métodos diferentes

Muchos mé Muchos métod todos os han sid sido o usa usados dos pa para ra est estim imar ar el Índ Índice ice de Vo Volab labili ilidad dad.. Mi Mien entr tras as al algu guno noss in inve vest stig igad ador ores es in inte tent ntar aron on corr correl elac acio iona narr esto esto con con la información disponible del laboratorio y la rama de ensayos de parámetros de rocas, algunos otros han relacionado relacionado esto con la roca y el parámetro del diseño de dell disp dispar aro, o, y toda todaví vía a al algu guno noss otro otross han han inte intent ntad ado o esti estima marr el Índi Índice ce de Volabilidad a través de métodos basados en el valor de perforación y/o el rendim ren dimien iento to de la vol voladu adura ra en el cam campo po.. Los Los último últimoss me mejor jorami amien entos tos en métodos de computadoras han sido también dados a conocer nuevas vistas a los investigadores para usar varios algoritmos inteligentes artificiales para la determinación del Índice de Volabilidad

 

Hino (1959)

Hi Hino no pro propu puso so que el Índ Índice ice de Vo Volab labili ilidad dad (llama (llamado do com como o Co Coefi efici cient ente e de Voladura (BC) por el) es la relación de la resistencia a la compresión (CS) y la resistencia de tracción (TS) del macizo rocoso, que tal vez sea dada por los siguientes: CS

BC TS

En ca caso so de vol voladu aduras ras con pres presenc encia ia de fre frente ntess lilibre bres, s, las las ondas ondas de los los esfuerzos de compresión viajan desde el taladro de disparo hacia el frente libre y refleja atrás como ondas de esfuerzo de tracción. Cuando el esfuerzo de tracción excede la resistencia de tracción de la roca, fracturas de rocas en tensión y el proceso de fracturamiento (o tajado) de la roca continua hasta que el esfuerzo de compresión residual se torne débil. La extensión de las fracturas de tracción y el número de fracturas producidas depende de la resistencia de tracción de la roca (   σt  ), la amplitud ( σα  ) y la longitud (L) de la onda de compresión. Esto ha sido encontrado por el que el número de fracturas (n) producidas por el fracturamiento de tracción debido a onda de explosión reflejada tal dada por:

 

n≤

σ α    σ t 

n≤

 L 2 t 

Donde, t=espesor de la fractura Hino también encontró que una relación lineal existe entre la resistencia de comp compre rens nsió ión n de la ro roca ca (

σc  )

y la am ampl plititud ud de on onda da de esfu esfuer erzo zo de

comprensión (σα) propagado a través de la roca, que implica que

σα    σc  y ∝

por lo tanto, n ∝ σc/ σt El nombró (σc)/( σt ) como coeficiente de voladura.

 

Langefors

(1978):

Langefors propuso un factor al representar la influencia de la roca y definirla por Co, cuando esto se refiere a un límite de carga (condición bajo cero). C indica indic a el val valor or del fac factor tor inc incluy luyend endo o un ma marge rgen n téc técnic nico o para para sat satisf isface acerr el fracturamiento, fracturamie nto, y es dado por: C=1.2 x C0. C0  tiene tiene un valo valorr de 0.17K 0.17Kg/m g/m3  para grani granito to cris cristali talino no (Enc (Encontr ontrado ado de un número de voladuras de prueba en granito cristalino quebradizo) y tiene valor  entre 0.18 a 0.35 Kg/m3 para otras rocas. Para diseños de voladura, C = 0.4 Kg/m 3 es considerado directamente y con la incorporación de la tendencia deseada para el fracturamiento y derribo basado en la alteración de parámetros de diseño y geológicos en el factor de carga es requerido. Este factor de alteración tal vez sea considerado como geométrico o factor de fijación. Fraenkel (1954) propuso que “para el uso práctico el Índice de Volabilidad de la roca, C (Kg/m3), puede ser determinado por ensayos de voladura con un barreno vertical único con 33 mm de diámetro inferior, profundidad del taladro 1.33 m con carga que es necesitado para dar un banco vertical de 1 m de altura y un espacio de talud de 1m un fracturamiento y derribo máximo de 1m. Larson (1974) propuso que normalmente el valor constante de roca (0.4 Kg/m 3) tal vez varíe hacia ± 25%.

 

Borquez

(1981):

 

Borquez determinó el factor del Índice de Volabilidad (KV) de la ecuación de Pierce para el cálculo del espacio de talud usando el índice RQD, corregido por  un coe coefic ficien iente te de al alter teraci ación ón.. Est Este e coe coefic ficien iente te de alter alteraci ación ón ha tom tomad ado o en cuenta la resistencia de la roca como una función de su espesor y tipo de relleno. Tabla-1 da el factor de alteración con respecto a la resistencia de la diaclasa. Resistencia  Alta Media Baja Muy baja

Factor de corrección 1.0 0.9 0.8 0.7

Figura-muestra el factor de Índice de Volabilidad de Borquez con respecto al Diseño de la Calidad de Roca Equivalente (ERQD).

 

 

Criterio de Mohr-Coulomb

Este criterio expresa la resistencia al corte a lo largo de un plano en un estado triaxial de tensiones, obteniéndose la relación entre los esfuerzos normal y tange tan genci ncial al act actua uante ntess en el mo momen mento to de la rotur rotura a med media iante nte la exp expres resió ión n matemática: τ = c + σ n tagφ

Donde: τ  y σ n son las tensiones tangencial y nonnal sobre el plano de rotura. c  y φ  son la cohesión y el ángulo de rozamiento de la matriz rocosa.

 

Criterio de Hoek Y Brown

Para evaluar la resistencia de la matriz rocosa es más adecuado un criterio no lineal, donde la representación gráfica de la rotura es una curva tipo cóncavo. Este criterio empírico de rotura no lineal válido para evaluar la resistencia de la matriz rocosa isótropa en condiciones triaxiales: 2

 

σ 1 =σ 3 + mi σ ci σ 3 + σ ci

√ 

Donde σ  y σ    son los esfuerzos principales mayor y menor en rotura, 1

3

σ ci  es

la

resistencia a compresión simple de la matriz rocosa y m i es una constante que depende de las propiedades de la matriz rocosa (Gonzales de Vallejo, 2004). El valo valorr de

  debe ser determinado en ensayos de laboratorio o, en su

σ ci

defecto, defe cto, a part partir ir de ensa ensayos yos PLT. El pará parámetr metro o m i  se obtiene despejando la ecuaci ecu ación ón anterio anteriorr y ha hacie ciendo ndo un aj ajust uste e de míni mínimo moss cua cuadra drado doss a

de los

ensayos triaxiales, triaxiales, pero si se conoce la resistencia a la tracción y la resistencia a la compresión simple, se puede obtener mediante la siguiente relación:

 

mi =

σ ci σ t 

−

σ t  σ ci

CASO PRACTICO DETERMINACIÓN

DEL

FACTOR

DE

CARGA

DEL

TAJO

TOQUEPALA A PARTIR DEL ÍNDICE DE V O LABILIDAD DE LILLYS Como se ha ido viendo en los capítulos anteriores, el Índice de Volabilidad de Lillys es un valor adimensional desanollado con la finalidad de brindar un valor  del macizo rocoso como respuesta al proceso productivo de voladura (Lillys, 1986,1992) mediante la utilización de cuatro parámetros geomecánicos del mac1zo rocoso.  Además, para poder apoyar en la estimación de requerimi requerimientos entos en los procesos de perforación, voladura y consumo de explosivos en los diferentes tipos de macizos rocosos fue que Lillys desarrolló una serie de cuadros para voladuras de bancos en el que toma como eje ordenado a los valores de Índice de Volabilidad definidos por su propia formulación. La adecuación de dichos cuadros a los requerimientos de la Mina Toquepala, puesto que Lillys expone sus cuadros para alturas de bancos de 5, 8, y 1 O metro me tross con con diá diámet metros ros de pe perfo rforac ració ión n de 3", 3.5", 4" y 4.5 4.5". ". Los Los cua cuadro dross adecuados han seguido el criterio de aquellos formulados por Lillys en el que las ecuaciones lineales para bancos de 15 metros de altura y en el que el explosivo a utilizar fuese ANFO quedan establecidas de la siguiente manera mediante el gráfico:

 

Para 279.4mm ó 11": FC  =  = 0.0120928/ + 0.066236 Para 311.15trun ó 12

1 4

”: FC  =  = 0.0130458/ + 0.075444

 

La cual ha sido formulada para HA55 con un diámetro de perforación de 11 ", ó:

Que ha sido adecuada para el mismo tipo de explosivo HA55 pero para taladros 1

de perforación con un diámetro de 12 '. 4

 

Para HA64, tenemos los siguientes gráficos con sus respectivas ecuaciones:

 

Tabla Resumen de Valores de Índice de Volabilidad de Lillys según Litología del

III.

Tajo

Toque

pala.

RECOMENDACIONES 

Obtener una mayor cantidad con buena calidad de celdas de mapeo por  litolo litología gía par para a po poder der es estim timar ar un val valor or de Con Consum sumo o esp especí ecífic fico o más adecuado y correcto por tipo de roca, de la misma forma con las que se



vaya contacto, ir aumentando progresivamente progresivamente a la base de datos. Realizar una reformulación de los modelos de Lillys para estimar y poder tener un control sobre los parámetros dimensionale dimensionaless de Burden y Espaciamiento para bancos de 15 metros de altura.



Realizar un estudio que permita obtener el valor de VOD (Velocidad de detonació deton ación) n) expe experime rimental ntal para poder tene tenerr resu resultad ltados os de Fact Factor or de Carga de acuerdo a los explosivos que se usan dentro de la misma mina.

 

IV.

CONCLUSIONES 

El proceso de voladura de bancos implica un adecuado conocimiento de di dive vers rsos os pará ráme metr tro os pro rop pios de dell mac aciizo rocoso coso,, de las características de explosivos y de aquellos parámetros geométricos que apoyan el diseño de mallas, lo que en conjunto nos permite conocer los verdaderos mecanismos mecanismos de rotura de rocas en este proceso y en el que la detonación en una primera fase produce el impacto vinculado a la energía de tensión y en una segunda fase, son los gases producto de la reacción los que ejercen el trabajo fragmentario. Desde que el proceso se inicia hasta que culmina con el adecuado apilamiento del material fragmentado, existe una secuencia de mecanismos que apoyan esta fragmentación del macizo rocoso.



El Índice de Volabilidad consiste en un método cuantitativo de rápida derivación que permite estimar la respuesta a la voladura de un macizo rocoso.