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EFECTOS DE LA DESENSIBILIZACION DINAMICA EN LA EXCAVACION DE LOS TÚNELES NUEVOS Ing Fred Hernández Osorio, Lic. Prof. 15.008 Cund/ca, Especialista en Geotecnia, U.J.Colombia. Resumen Debido a que se han presentado anomalías con el desempeño del material de explosivos suministrado por INDUMIL durante las excavaciones de los túneles nuevos en el PROYECTO HIDROELECTRICO TUNJITA durante los meses de febrero, marzo y abril del 2013 se adelantó una investigación técnico-práctica para determinar la causa de estos problemas y su solución. Inicialmente se investigó los detonadores usados, luego el tipo de material de explosivos y su vigencia, la escogencia del explosivo según la geología encontrada, los procedimientos de barrenación cargue y detonación, la geología existente y el diseño de las mallas de voladura. Con la investigación de campo se fueron descartando la calidad de los detonadores, los procedimientos empleados, la escogencia de los explosivos y se confirma la afectación de las fechas de vencimiento de los explosivos, y finalmente se confirmó la gran importancia de la calidad de la roca del macizo que ha originado fenómenos de desensibilización Dinámica los explosivos originada por los fenómenos de DESENSIBILIZACIÓN POR EFECTO CANAL y efecto de PRESIÓN EJERCIDA POR CARGAS ADYACENTES, fenómenos estos que afectan la velocidad de detonación de los explosivos y su eficiencia. Una vez determinada la más probable causa del fenómeno de barrenos sin estallar se procedió a implementar modificaciones en las mallas de voladura y en el uso de material explosivo Indugel AP y Emulid E con fecha de vencimientos vigentes, de forma que en las últimas dos semanas desde el día 12 que se inició con esta malla de detonación modificada se ha disminuido totalmente este fenómeno RECUENTO HISTORICO Hacemos a continuación un recuento histórico de los hechos ocurridos. SÁBADO 16/02/2013 09:47 A.M. Se evidencio que en uno de los barrenos de contorno de la voladura realizada en la mañana del día jueves 14 de febrero quedaron residuos de Indugel y un tubo de choque de un Nonel que detono previamente con la voladura respectiva; estos residuos quedaron debido características de desacoplamiento de las cargas realizado en dicho barreno con el fin de minimizar el daño al macizo rocoso durante el recorte de la voladura; sin embargo, lo que sí se pone en evidencia es la necesidad de revisar la distancia de separación entre los cartuchos de Indugel del mismo barreno al momento de prefabricar la carga a colocar, pues es claro que el residuo observado no logró ser detonado ni por simpatía de las cargas adyacentes ni por la detonación de la línea de cordón detonante con la cual hace contacto. JUEVES 07/03/2013 12:06 P.M. ANOMALIA DURANTE EL CARGA DE LA VOLADURA DEL 02/03/2013 TURNO DIA Durante el cargue de explosivos para la voladura del frente del túnel de conducción del pasado sábado 2 de marzo turno día, se encontró un cartucho falso dentro de una de las dos cajas nuevas ( sellada de fábrica) de Indugel identificadas como se muestra en La fotografía 1 , de diámetro 38mm y presentación de 250 mm, una vez abierta, un rollo de cartón (Ver fotografía 2 y 3) confeccionado con el mismo diámetro del explosivo y ocupando el espacio que debía ocupar

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una barra de Indugel de 38mm*250mm; esta situación permite afirmar que al proyecto dejo de ingresar una barra de explosivo de Indugel de las características descritas anteriormente y esta fue contabilizada al momento de recibirla en el polvorín.

Fotografía 1

Fotografía 2 y 3 06/03/2013 TURNO NOCHE ANOMALIA DURANTE EL PROCESO DE LA VOLADURA Durante el procedimiento de revisión de la voladura realizada a las 7 am del 7 de marzo de 2013 en el túnel de conducción aguas arriba, se encontraron restos de explosivo en la posición de los barrenos correspondientes a los retardos con Ms # 14; los residuos encontrados fueron restos de Indugel sin detonar y dos detonadores Ms en el estado que se muestra en las fotografías 1 y 2.

Fotografía 1

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Fotografía 2

La primera conclusión que se puede sacar de estas imágenes es que los detonadores presentan algún tipo de defecto puesto que no lograron iniciar la columna de carga de Indugel de los barrenos correspondientes, esta situación debe ser informada al proveedor y fabricante con el fin de iniciar una investigación que permita evitar que en el futuro esto no vuelva a ocurrir, pues esta situación aumenta el riesgo inherente al trabajo con explosivos que normalmente se evalúa antes de cualquier procedimiento con agentes explosivos sin mencionar el daño al resultado de la voladura. 20 DE MARZO DE 2013 HALLAZGO DURANTE PROCEDIMIENTO DE VOLADURA Durante el turno nocturno del día se realizó el procedimiento de cargue y voladura en el frente denominado “Túnel de Conducción aguas arriba” con una profundidad de barrenación de 3m y el diagrama de disparo que se muestra en la figura 1.

Figura 1

Una vez realizada la detonación y la respectiva ventilación se procedió a la revisión del resultado del procedimiento y no se encontraron anormalidades en primera instancia; se procedió a rezagar y cuando este último proceso se encontraba al nivel de la cuña se detectaron cuatro tiros fallidos, los cuales se muestran con rojo en el esquema de la cuña mostrado en la misma figura 1; como se puede observar, los números correspondientes a estas posiciones en el disparo son dos

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Ms del 8 y dos Ms del 10, los noneles no pudieron ser retirados y se decidió proceder con su detonación inmediata. Vale la pena mencionar que ya es la tercera vez que nos encontramos con una situación similar. Se requirió al almacén para que de forma urgente realizaran un inventario físico del polvorín y se detectara si existía almacenado material explosivo que tuviera la fecha de vencimiento cumplida y poder tomar acción en las voladuras realizadas después de conocer el estado del alto explosivo. 22 DE MARZO DE 2013 EN EL TURNO NOCTURNO ANOMALIA EN VOLADURA El día se realizó el frente denominado “Túnel de Conducción aguas arriba” el procedimiento de voladura cuyo diagrama de disparo es el mostrado en la Figura 1; una vez realizada la inspección del resultado de la voladura no se detectó en primera instancia ninguna anormalidad y se procedió con la actividad de rezaga.

Figura 1

Una vez la actividad de rezaga alcanzó a destapar el área de la cuña se identificó que habían dos barrenos fallidos de los cuales el capataz del turno nocturno entrego al capataz del turno día (en la mañana del 23 de marzo a las 7 am) dos Nonel Ms en el estado que se muestra en la fotografía 1.

Fotografía 1

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Una vez se ingresa en la mañana del 23 de marzo turno día con el capataz a la revisión del frente para proceder a barrenar con el jumbo se detectan cuatro tiros quedados más, los cuales se muestran con rojo en la figura 1; se aplica el procedimiento de tiros quedados y se recuperan tres noneles de la cuña (dos Nonel Ms del 8 y un Nonel Ms del 10) el cuarto tiro fallido se detectó un barreno más arriba de la esquina inferior izquierda (marcado con rojo en la figura), sin embargo al lavarlo con agua se encontró que ya no tenía el detonador y solo había residuo de Indugel y un tramo de vara de madera de menos de 0.30 m. el estado de estos tres últimos detonadores encontrados se muestra en la fotografía 2.

Fotografía 2

Para encontrar el origen de esta situación, la cual se viene presentando hace varios días, se acordó con la dirección de obra que una vez detectado el Indugel vencido en el polvorín se procediera a utilizar solo el Indugel vigente en la siguiente voladura sin variar la secuencia de disparo, examinar los resultados de la nueva voladura y poder concluir si son los detonadores o el Indugel los que están provocando esta situación repetitiva en el frente de excavación. El inventario del polvorín y la identificación del Indugel vencido fue entregados por el almacén vía e-mail hoy 23 de Marzo a las 7:35 de la mañana. DOMINGO 24/03/2013 04:30 P.M. Después de realizada la voladura del día de ayer en el frente Túnel de Conducción aguas arriba, se presentaron de nuevo los inconvenientes con la aparición de cuatro tiros fallidos con las mismas características de las voladuras anteriores y se encontró un tiro vivo en la posición del cuarto patero (Nonel Lp 11). Lo anterior permite concluir con un buen porcentaje de certeza que el problema no radica en el explosivo (Indugel o Emulind E) y que por descarte es evidente algún defecto de fabricación o ensamblaje de los detonadores que actualmente estamos usando; así las cosas, se revisó las cajas de detonadores aún se encuentran selladas y a que numeración corresponden esto con el ánimo de realizar otra voladura de prueba para descartar que el defecto corresponda a una sola caja de algunos numeros, sin embargo, hoy en el polvorín solo contamos con cuatro cajas nuevas de las cuales dos corresponde al Lp9, una al LP 10 y una al Lp4, con estas cantidades podemos cambiar solo tres numeros en un diagrama de 13 retardos y 47 barrenos lo cual no nos arrojaría ninguna conclusión.

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REVISION TECNICO DE ORICA ABRIL 02 DE 2013 PROCESO DE VERIFICACIÓN DE LA CALIDAD DE LOS DETONADORES EN EL PROYECTO TUNJITA POR PARTE DE LOS ESPECIALISTAS DE ORICA Participantes:

Ing. José Paba……………………………………ORICCA Ing. Fred Hernández…………………………CONINSA RAMON H Capataz de Frente: Dairo Gómez………CONINSA RAMON H Personal de explosivistas y turno nocturno Túnel de Conducción Tunjita

1. REVISION DEL ALMACENAMIENTO EL MATERIAL

2. SELECCIÓN DEL MATERIAL Y REVISION DE FECHAS DE FABRICACIÓN: Se toman los datos de fabricación de los detonadores para revisar su trazabilidad de producción en fábrica.

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3. RETROALIMENTACION E INDUCCION PERSONAL DE EXPLOSIVISTAS DE CONINSA RAMON H

Como parte de la investigación se adelantó retroalimentación e inducción por parte de ORICA y CONINSA RAMONH, donde se ventilaron los métodos usados por el Contratista y se constató por parte de Orica la buena calidad de los trabajos adelantados por nuestra mano de obra de Explosivistas del Proyecto Hidroeléctrico Tunjita, así mismo el especialista de Orica complemento la capacitación del personal exponiendo la tecnología de detonadores y su uso adecuado.

4. DETONACIÓN SELECTIVA DE DETONADORES SIN CARGA. En el interior del túnel en el frente de aguas arriba se localización los detonadores seleccionados por el rango de tiempo MS y LP para ser detonados según su tipo, se ve en las fotos como fueron amarrados por grupos y detonados por grupos en el interior del túnel. Una vez amarrados se adelantó dos eventos de detonación uno con los LP y otro con Ms arrojando este ensayo que todos los detonadores independiente del tipo por velocidad habían

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estallado normalmente, con lo cual se podría deducir que la calidad de estos elementos es buena. Fotos donde se muestra el procedimiento de amarre para detonación de los detonadores según su tipo MS o LP

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En las fotos se muestran el resultado de la detonación de los grupos de detonadores sin carga explosiva, el cual muestra una detonación normal, tanto los MS como los LP. Los amarillos son LP y los Naranja son MS usados en la cuña o pilos central, se nota que todos detonaron de forma adecuada.

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5. PRUEBA CON LOS MATERIALES DE DETONACIÓN ESCOGIDOS EN UN EVENTO DE VOLADURA NORMAL DEL TÚNEL TUNJITA:

Una vez comprobado con el punto 4 que los detonadores no están fallando y están aptos en su operación, se procede con el grupo de explosivistas de Coninsa Ramón H a adelantar un cargue normal en el frontón del túnel de Conducción frente de aguas arriba, con el fin de detectar cualquier anomalía durante la detonación.

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Una vez cargado el frente con el esquema de voladura típico de 47 barrenos cargados y dos vacíos como cuña central se procede a hacer la voladura. Los efectos de la voladura se documentan en las fotos abajo, donde se constata que se han quedado sin estallar cinco Barrenos (Ms 0, 2x2MS y 2x4MS):

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6. CONCLUSIONES DE ENSAYOS ORICA

Fallaron varios barrenos de MS, como se ve en el registro fotográfico se ve el detonador recogido de la voladura: al quedar estos detonadores se deduce que el cartucho al cual estaban adheridos para hacer ignición no estallaron y por lo tanto el Emulind E esta defectuoso.

Los detonadores estallaron todos, pero el explosivo por alguna razón no lo hizo pues se encontraron y recogieron de los detritos varios de ellos que no desaparecieron.

Fallaron los explosivos de los cartuchos puesto que como se ve en la foto quedaron dentro de barrenos sin explotar y se ven sus empaques plásticos, normalmente este material debe desaparecer con la voladura.

Se utiliza como material explosivo Emulind E con lo que se confirma el mal estado de este material también como el del Indugel plus.

La geología de Lutitas y areniscas intercaladas podría influir en el fenómeno de barrenos no quemados por las estratificaciones tan delgadas que hace pensar que la carga de un barreno destruye los barrenos contiguos, pero si esto fuera así tendría que presentarse de una manera generalizada y no solo en el cuele.

En eventos anteriores se han presentado en barrenos de pateros o producción que no han explotado.

La geología se ha mantenido constante durante los últimos eventos ejecutados en el túnel de conducción y solo se ha presentado problema en las últimas semanas.

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03 DE ABRIL DE 2013 EN EL TURNO NOCTURNO En la Voladura de frente de Túnel de carga, se realizó la Voladura “Túnel de Conducción aguas arriba” el siguiente es el esquema de voladura utilizado:

Como continuación de los trabajos el día 03 de abril se adelantó la voladura del frente aguas

arriba con el consiguiente resultado de tres tiros fallidos en el pilón central.

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05 Y 06 DE ABRIL 2013 PRUEBAS DE INDUMIL CON MATERIAL EXPLOSIVO Inicialmente se revisó el material almacenados en el polvorín de la obra, encontrándose que parte de este material esta vencido en la referencia de indugel plus. La emulsión encartuchada esta vigente.

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se extrajo material para adelantar una voladura de prueba con el objeto de comprobar la calidad del material vencido, como se puede ver en las fotos de las etiquetas de las cajas de Indugel plus el material se encuentra vencido pues su vigencia es hasta el mes de febrero.

Posteriormente antes de adelantar el cargue y la voladura de la malla se hizo una reunion entre los delegados de la Industria Militar y el grupo de explosivistas de Coninsa Ramon H, don de el grupo de especialistas se retroalimento de las experiencias practicas del personal de explosivistas y procedio a explicar el uso adecuado de explosivos y detonadores.

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Finalmente se paso ha hacer el cargue y detonacion de una malla de voladura perforada en el frente de Tunel de conduccion Aguas arriba: como se puede observar en las fotografias se utilizo el diagrama tipico de este frente con dos barrenos de expansión en el cuele.

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VOLADURA REALIZADA EN TUNEL DE CONDUCCIÓN AGUAS ARRIBA Una vez realizada la voladura en el Túnel de Conducción aguas arriba, se procedió a la revisión de los resultados sobre la rezaga; como primera apreciación se observó que la posición de la pila de rezaga estaba considerablemente asimétrica hacia la izquierda lo que en primera instancia supuso la influencia del macizo rocoso buzando hacia ese mismo lado con predominio de la lutita y en segunda instancia la posibilidad de fallas en los detonadores del lado opuesto de la cara libre que debió generarse en el área de la cuña; de otra parte se notó un corte más o menos bueno ( resultado de la carga desacoplada en los barrenos del contorno) aunque algo rugoso por la naturaleza de la lutita; adicionalmente, después de una exhaustiva revisión del frente expuesto para encontrar restos de iniciadores o alto explosivo No se encontró rastro alguno de estos materiales. Se decide entonces iniciar la rezaga con el fin de descubrir el resto del frente y poder continuar evaluando los resultados en otras áreas de cargue, en especial el área de la cuña en la cual se han venido presentando los mayores hallazgos de residuos de nóneles detonados y restos de alto explosivo. Una vez rezagado el 90% del material producto de la voladura se encontraron tres tiros quedados en la cuña (ver Fotografía 1) presuntamente correspondientes a las posiciones de los dos Ms 4 y el ms 8 superior derecho (ver Figura 1).

Fotografía 1

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Figura 1

Una vez encontrados estos tiros se procede a hacer el respectivo lavado con agua logrando recuperar el presunto Ms 4 del lado izquierdo el cual presenta la apariencia mostrada en la Fotografía 2, se observa que si detono pero no se logró iniciar la columna de explosivo; los dos Ms restantes fueron detonados en el sitio puesto que no se pudieron recuperar con el proceso de lavado.

Fotografía 2

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Una vez analizada esta situación particular se decide realizar la voladura aguas abajo cambiando el tiempo Ms 0 por un segundo Ms 2 con el fin de descartar la desensibilización que este tiempo instantáneo pudiera estar ejerciendo sobre los barrenos vecinos, en este caso los Ms 4 y Ms 8, esta sugerencia la hacen los técnicos de Indumil; en este estado se da por terminada la prueba de voladura en este frente. Se recomienda retirar el 10% de la rezaga con cuidado y revisar de nuevo que en la zona de los pateros no haya quedado restos similares de explosivos; esta labor se termina de realizar en el turno nocturno y el encargado reporta no haber encontrado más restos en ese frente, sin embargo, el turno día revisa el frente y encuentra un Lp No 7 en las mismas condiciones que los Ms, (ver Fotografía 3), la posición presunta de este detonador es la mostrada con la estrella azul en la Figura 2. ESTA SITUACION ES INFORMADA A DAVID CRUZ vía celular a las 10:30am de hoy 6 de abril de 2013 quien confirma que la próxima voladura de prueba en este frente se hará con el cambio del Ms 0 por otro Ms 2.

Fotografía 3

Figura 2

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VOLADURA REALIZADA EN TUNEL DE CONDUCCIÓN AGUAS ABAJO Atendida la recomendación del técnico de Indumil, hacia las 9 de la noche de ayer 5 de abril de 2013 se procedió al cargue y voladura del frente del Túnel de Conducción aguas abajo cambiando el Ms 0 de la cuña por un Ms 2; adicionalmente se debe tener en cuenta que este cargue se hizo en un frente de 40 barrenos (frente a 47 de aguas arriba) de 11.6m2 de área (frente a 15.75m2 aguas arriba) con una longitud de perforación de 1.50m (frente a 2.5m aguas arriba) en una geología generalizada de arenisca competente clasificada como Tipo IIIA (frente al predominio de lutita aguas arriba) y utilizando Emulind E en la producción (frente a Indugel vencido aguas arriba). En primera instancia y dadas las condiciones apremiantes de disponibilidad de tiempo de los especialistas y los líderes de seguridad física de Coninsa, solo se realizó la primera inspección detallada del frente expuesto y sobre la rezaga arrojando como apreciaciones las siguientes: La posición de la rezaga es muy simétrica con respecto al eje vertical, la granulometría es más grande pero excelente dadas las condiciones de la roca volada, el contorno presenta evidencia de voladura suave realizada en el contorno (cañas de barrenación y poco daño al macizo) y en ningún momento se evidencian restos de algún agente explosivo en el frente o sobre la rezaga lo cual se reafirma en el avance completo de esta voladura. Se procede a una reunión de cierre en la cual se acuerda lo siguiente: Seguir realizando voladuras de prueba, esto porque en la medida en que se hagan dichas pruebas se obtendrá más información para dar con el origen de las irregularidades que nos acusan en estos momentos en el proyecto en cuanto a voladuras se refiere, en especial en el frente aguas arriba si los resultados de la voladura aguas abajo no expone ninguna irregularidad. En la primera voladura de prueba aguas arriba se cambiara el Ms 0 de la cuña por un segundo Ms 2 y se analizaran los resultados. Es importante anotar que a la fecha y hora (abril 6 de 2013 siendo las 11:30 am) se rezagó completamente el frente aguas abajo permitiendo informar que no quedo residuo alguno de ningún agente explosivo, que la voladura salió “normal” con un peine en los dos pateros de la izquierda (ver Fotografía 4) originado por la falta de explosivo en esta zona o la inclusión de un barreno adicional lo cual nada tiene que ver con el problema objeto de estudio y que se corrige fácilmente.

Fotografía 3

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SÁBADO 6 DE ABRIL DE 2013 VOLADURA DE PRUEBA REALIZADA EN EL FRENTE TUNEL DE CONDUCCION AGUAS ARRIBA Fecha: Sábado 6 de abril de 2013 Hora 9:35 pm De acuerdo con las recomendaciones dadas por los Técnicos de Indumil en la noche del viernes 5 de abril después de realizadas las dos primeras pruebas en su presencia, el día de ayer sábado 6 de abril se procedió al cargue de la tercera voladura de prueba de acuerdo con el diagrama de voladura mostrado en la Figura 1.

Figura 1 El explosivo usado en la totalidad del cargue fue Indugel Plus y la única variación en la distribución de la numeración fue el cambio del Ms 0 por Ms 2, el cual se resalta con caracteres rojos en la cuña. La detonación de esta prueba fue el sábado 6 de abril a las 9:35 pm y una vez ventilada se procedió a la respectiva revisión encontrando lo siguiente: Se encontraron cuatro tiros quedados presuntamente colocados en las posiciones de cuña Ms 8, Ms 4, Ms 10 y en la producción en la posición de un Lp 4 al lado derecho. (Ver fotografía 1 y Figura 2).

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Figura 2

Fotografía 1

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Simultáneamente se observa que la totalidad de la voladura se “sopló” (detonación completa sin efectos de arrancamiento por la liberación de energía del explosivo) situación que permite concluir que los barrenos que se aprecian, cargados o no, tienen una longitud de 2,50 m lo cual hace difícil la extracción de residuo que permita alojar el nuevo cebo para detonar los presuntos tiros quedados, no obstante se logran detonar (no hubo recuperación de evidencia en este caso). Una vez eliminado el riesgo, se procede a limpiar la parte inferior del frente (contaminado con material rocoso proveniente de la vibración producida por la detonación alrededor de los emboquilles de los barrenos que logro desprender algo de material que ya estaba fracturado); realizada esta limpieza se evidencia la presencia de otros dos tiros quedados correspondientes a un Ms 14 y un Lp 7 los cuales se muestran con una estrella azul en la Figura 2 y que fueron tratados como tiros quedados y detonados. Cuando se revisa de nuevo el frente, la vibración del procedimiento anterior hace que se descubra un nuevo tiro quedado que no había sido detectado, la presunta posición del hallazgo es el de un Ms 2 superior (ver Figura 2 estrella naranja), esta nueva situación obliga a proceder, una vez más a detonar un tiro quedado. Posteriormente se revisa de nuevo todo el frente expuesto, se determina que no hay más tiros quedados y se procede a la verificación y limpieza de los barrenos que pueden ser cargados y detonados nuevamente para sanear el frente de excavación y poder continuar con las pruebas; de acuerdo con lo anterior se realiza una voladura para sanear el frente de excavación la cual detona el domingo 7 de abril a las 7:00 pm, esta voladura se revisa y se encuentran tres tiros quedaos nuevos en la zona de la cuña correspondientes a Ms pero dada la deteriorada configuración del área de la cuña después de tantas detonaciones no se logra identificar con certeza a que números corresponden, estos últimos tiros quedados logran ser extraídos con agua y por ende una vez determinada la seguridad del área se procede a rezagar hoy lunes 8 de abril quedando finalmente un frente aceptable (Ver Fotografía 2) para realizar una cuarta prueba que nos permita obtener más información para esclarecer las causas del problema que nos atañe.

Fotografía 2

Hasta esta fecha Lunes 8 de abril 12:00 INDUMIL por intermedio del Técnico David Cruz está enterado vía celular de todos y cada uno de los detalles de resultados obtenidos con las pruebas

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y en conversación telefónica sostenida con el día de ayer a las 10 am el Sr. David Cruz después de conocer los detalles sucedidos hasta esa hora manifestó que en las horas de la mañana de hoy lunes se reuniría el equipo técnico de INDUMIL para analizar la situación, a petición mía involucraría especialistas en temas de geología o geotecnia de ORICA y me llamaría posterior a esa reunión para ultimar detalles para el traslado de nuevo a obra de los técnicos de INDUMIL (previa autorización del Jefe de Fabrica); toda esta información la compartí de inmediato con el Ingeniero Luis Armando Suárez Gerente del Proyecto y estamos a la espera de nuevas instrucciones para continuar con el proceso, de igual manera se puso al tanto el día de hoy lunes, vía celular al Señor Coronel Luis Duarte de Coninsa Ramón H. JUEVES 11 DE ABRIL DE 2013 VOLADURA DE PRUEBA REALIZADA EN EL FRENTE TUNEL DE CONDUCCION AGUAS ARRIBA Dentro de la serie de pruebas realizadas por INDUMIL con el fin de establecer las causas más probables de la existencia de barrenos sin detonar, el día 11 de abril los Ing. Jesús David Cruz Jefe de calidad de INDUMIL y Jairo Gamboa Manzano adelantaron una voladura con el esquema de voladura típico usado (Ver figura 2) sustituyendo los explosivos del pilon central por cartuchos elaborados a mano con anfo y detonadas con minibuster instalado en el extremo del fondo de barreno activadas mediante los detonadores del pilon tipo MS.

Cartuchos de ANFO preparados a mano en la obra con detonadores MINIBUSTER cebados con detonadores MS. Con esta modificación se esperaba mejorar el desempeño del arrancamiento de la roca por ser el ANFO que es un explosivo más apto para terrenos de roca débiles y conseguir que los explosivos de esta zona no generaran una desensibilización dinámica de los barrenos adyacentes ni que tampoco se generase dentro del mismo barreno el fenómeno conocido como DESENSIBILIZACIÓN POR EFECTO CANAL. Adelantada la detonación se inspecciono el frente descubriéndose que la voladura había fallado o sea que el explosivo quemo pero no hubo el arrancamiento de roca esperado lo que en términos coloquiales se conoce como que se “soplo” la voladura. La justificación de este comportamiento se debe a que el anfo no fue bien encartuchado fue hecho artesanalmente, de forma que el efecto del diámetro crítico anulo la voladura. Revisando este efecto con los ingenieros de INDUMIL, su recomendación con estos resultados fue cambiar el diagrama de voladura de forma que el detonador central MS0 quedara bloqueado por cuatro (4) barrenos de alivio de forma que impidiera el efecto de desensibilización dinámica en los barrenos contiguos del pilón central ver plano del esquena adjunto:

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VIERNES 12 DE ABRIL DE 2013 CAMBIO DE MALLA DE VOLADURA Con base en el esquema de voladura con los cuatro barrenos de alivio recomendado por los técnicos de INDUMIL se adelanta las voladuras desde el día 12 de abril hasta la fecha 28 de abril en los días 13, 15, 17, 18, 19, 21(2), 22, 24, 25, 26, 27, 28 dando como resultado voladuras sin ninguna novedad y avances claros teniendo diferentes longitudes de avance desde 1,5 hasta 3.0 metros. Los soportes temporales de pernos de roca, concreto lanzado con fibra y eventuales arcos metálicos se adelantan con regularidad siendo efectivos.

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CONCLUSIONES Resumen de Eventos

Sábado 16/02/2013 09:47 a.m. barrenos fallados quedaron residuos de Indugel y un tubo de choque de Nonel

Miércoles 06/03/2013 turno noche restos de Indugel sin detonar y dos detonadores Ms.

Jueves 07/03/2013 12:06 p.m. turno de día un cartucho falso

Miércoles 20/03/2013 en el turno nocturno tres tiros fallidos

Viernes 22 de marzo de 2013 en el turno nocturno seis tiros fallidos

Domingo 24/03/2013 04:30 p.m. cuatro tiros fallidos

Martes abril 02 de 2013 revisión técnica de Detonadores por Orica sin estallar cinco Barrenos

Viernes 05 de abril 2013 Inspección y pruebas técnicas de INDUMIL Aguas arriba tres tiros quedados en la cuña y un LP total cuatro (Indugel AP vencido) y Aguas abajo la voladura salió “normal” Se usó Emulid E Vigente.

Sábado 06 de abril 2013 encontraron siete tiros quedados

Jueves 11 de abril de 2013 se sopló la voladura con ANFO en el pilón central.

Viernes 12 de abril hasta la fecha 28 de abril implementación de malla de voladura con cuatro Barrenos de alivio.

Se analizaron durante la investigación del fenómeno de barrenos sin estallar las siguientes posibles causas del problema: DIÁMETRO CRÍTICO Las cargas de explosivo con forma cilíndrica tienen un diámetro por debajo del cual la onda de detonación no se propaga o si lo hace es con una velocidad muy por debajo a la de régimen, a dicha dimensión se la denomina «Diámetro crítico». Los principales factores que influyen en el diámetro crítico de un explosivo son: el tamaño de las partículas, la reactividad de sus constituyentes, la densidad y el confinamiento de los mismos. Cuando se presenta este fenómeno la presión desarrollada en la detonación comprime el cartucho de explosivo por debajo del diámetro de 24 mm lo cual impide que la detonación se lleve a cabo en los cartuchos. TRANSMISION DE LA DETONACION La transmisión por «simpatía» es el fenómeno que se produce cuando un cartucho al detonar induce en otro próximo su explosión. Una buena transmisión dentro de los barrenos es la garantía para conseguir la completa detonación de las columnas de explosivo. Uno de los métodos para medir la capacidad o aptitud de la propagación por simpatía, también definido como «Coeficiente de Autoexcitación», consiste en determinar la distancia máxima a la que un cartucho cebado hace explotar a otro cartucho receptor sin cebar, estando ambos dispuestos en línea según su eje y apoyados bien sobre una superficie de tierra o metálica, o incluso, dentro de tubos de diferentes materiales o al aire. En la mayoría de los explosivos industriales las distancias máximas hasta las que se produce la detonación por simpatía están entre 2 y 8 veces su diámetro, dependiendo del tipo de explosivo. Los factores que modifican los resultados de estas pruebas son: el envejecimiento, el calibre de los cartuchos.

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DESENSIBILIZACIÓN En muchos explosivos industriales, se ha observado que la sensibilidad disminuye al aumentar la densidad por encima de un determinado valor. Este fenómeno, es más acusado en aquellas composiciones o agentes explosivos que no contienen sustancias como el TNT, la Nitroglicerina, etc., Para los hidrogeles como el Indugel AP usado en el Proyecto Tunjita y las mezclas tipo ANFO la variación de sensibilidad con la densidad es mucho mayor que para los explosivos gelatinosos, En la gráfica que se muestra abajo, se observa la influencia de la densidad del ANFO sobre la «VD». Por encima de valores de 1,1 g/cm 3 la velocidad cae drásticamente, por lo que a las densidades y a las presiones que producen esos niveles de confinamiento se las denominan como «Densidades y Presiones de Muerte»,

La desensibilización puede estar producida por: Presiones hidrostáticas y Presiones dinámicas. El primer caso sólo se suele presentar en barrenos muy profundos y no es por esto muy frecuente. En la DESENSIBILIZACIÓN DINÁMICA pueden distinguirse a su vez tres situaciones: DESENSIBILIZACIÓN POR CORDÓN DETONANTE Los cordones detonantes de medio gramaje no inician correctamente a los hidrogeles y emulsiones e incluso pueden llegar a hacerlos insensibles a otros sistemas de cebado. La explicación para los diferentes tipos de explosivos no es siempre la misma: - Para el ANFO, el cordón detonante, según su potencia, lo inicia parcialmente o no crea más que un régimen de detonación débil. - En los hidrogeles, los cordones son insuficientes para crear una onda de detonación estable comprimiendo las burbujas generatrices de «puntos calientes» haciéndolas insensibles a los efectos de un multiplicador o una onda de choque posterior. - En las emulsiones, los cordones poco potentes pueden romper las estructuras de composición prevista para aportar al explosivo su sensibilidad para un cebado posterior. DESENSIBILIZACIÓN POR EFECTO CANAL Si una columna de explosivo encartuchado se introduce en un barreno de mayor diámetro, la detonación de la carga va acompañada por un flujo de gases que se expanden por el espacio anular vacío comprimiendo al aire. El aire a alta presión ejerce una presión lateral sobre el explosivo, por delante del frente de detonación, resultando un aumento de la densidad y por consiguiente una desensibilización del mismo que puede provocar una caída de la velocidad de detonación o anular esta.

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Figura 1 Efecto canal producido sobre un cartucho de explosivo dentro de un barreno de mayor diámetro. PRESIÓN EJERCIDA POR CARGAS ADYACENTES La desensibilización originada por la detonación de cargas de barrenos adyacentes puede ser debida al: -Paso a través de la carga de la onda de choque generada por otras adyacentes este efecto se acentúa en Tunjita debido a la alta fracturación tectónica y la delgada estratificación del macizo rocoso. -Deformación lateral del barreno por la onda explosiva de barrenos vecinos y el consiguiente estrechamiento de la carga debido al movimiento de la roca o agua subterránea. En el proyecto Tunjita la excavación de los túneles nuevos, se ha presentado según el análisis de las voladuras adelantadas con la colaboración de los especialistas de ORICA e INDUMIL una combinación de los fenómenos de DESENSIBILIZACIÓN DINÁMICA, DESENSIBILIZACIÓN POR EFECTO CANAL y efecto de PRESIÓN EJERCIDA POR CARGAS ADYACENTES. Estos fenómenos obrando conjuntamente han afectado de forma importante presentándose como los barrenos sin estallar, efectos incrementados por la baja calidad de macizo rocoso que posee una la alta fracturación tectónica y la delgada estratificación sedimentaria, circunstancias estas que favorecen como ya se dijo el efecto canal y la presión por cargas de barrenos adyacentes que producen con la onda explosiva una deformación lateral del barreno produciendo la deformación de los cartuchos impidiendo su detonación aumentando su densidad y acelerando su desensibilización a la detonación. Como solución a este problema se planteó la modificación del pilón o cuña central de la malla de voladura barrenando en el centro 4 barrenos de alivio de 100 mm cada uno dispuestos de tal forma que rodean el barreno central con detonador MS tiempo 0 (Malla de Voladura) para evitar que este barreno inicial colapse sobre los vecinos sin que haya salido previamente la cuña central detonada hacia adelante. Esta nueva malla de voladura se implementó y comenzó a usar el día 12 de abril hasta hoy 29 de abril de 2013 dando un resultado aceptable en detonación, arrancamiento de roca y avance, sin presentarse mas el fenómeno de barrenos quedados.

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BOGOTA 29 de Abril de 2013 Ing Fred Hernández Osorio Lic. Prof. 15.008 Cund/ca Especialista en Geotecnia, U.J.