Módulo 1 - CONCEPTOS BASICOS SOBRE EXCAVACIONES EN OBRAS CIVILES (03-Feb-15).pdf

Curso Taller :

Simulaciones de Casos con Software FPCost V.4.0fi

Mdulo NMdulo N11 :: CCONCEPTOS BASICOS SOBRE EXCAVACIONES ONCEPTOS BASICOS SOBRE EXCAVACIONES EN OBRAS CIVILESEN OBRAS CIVILES

Temario :

Mg. Ing. Fredy Ponce R.

DIA MARTES 03 FEBRERO 2015

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I. EXCAVACIONES EN OBRAS CIVILES

II. APLICACIONES DE PERFORACION Y VOLADURA EN OBRAS CIVILES

III. CARACTERIZACION DEL MACIZO ROCOSO (INGENIERIA D E ROCAS)

IV. NUEVOS CONCEPTOS DE LA PERFORACION Y VOLADURA DE ROCAS

Mg. Ing. Fredy Ponce R.33

Curso - Taller :

ELABORACION DE PRECIOS UNITARIOS DE PERFORACION Y VOLADURA EN OBRAS CIVILES

Se refiere a actividades de MOVIMIENTO DE TIERRAS con el objeto de establecer las instalaciones de los siguientes tipos de obras:

a) Infraestructura Vial: caminos (carreteras y accesos), va frrea, puerto, aeropuerto.

b) Infraestructura Minera : planta concentradora, PAD de lixiviacin, presa de relaves, mineroducto, planta de desalinizacin de agua, caverna subterrnea de chancado.

c) Infraestructura Energtica: lnea de energa elctrica, subestacin elctrica.

Por ejemplo, en la construccin de un proyecto minero se instalan las 3 infraestructuras anteriores, para la extraccin y tratamiento del mineral, y el transporte del mineral procesado. Luego, se realiza el acondicionamiento de los equipos y maquinarias, tanto en la mina como en la planta. El perodo de construccin tpico par a proyectos mineros de gran envergadura vara entre 24 y 36 meses (2 a 3 aos).


1. QU COMPRENDE LAS EXCAVACIONES EN OBRAS CIVILES?

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CARTERA ESTIMADA DE PROYECTOS MINEROS CARTERA ESTIMADA DE PROYECTOS MINEROS A MAYO 2014A MAYO 2014

FUENTE: MINEM CARTERA ESTIMADA DE PROYECTOS MINERO S MAYO 2014ELABORADO POR DIRECCION DE PROMOCION MINERA - MEM 55

US$ 61,278 Millones


CARTERA ESTIMADA DE PROYECTOS MINEROS

Mg. Ing. Fredy Ponce R. 66

Son los movimientos de una parte de la superficie de la tierra, de un lugar a otro, y en su nueva posicin, crear una nueva for ma y condicinfsica deseada al menor costo posible .

Son actividades constructivas muy frecuentes en la ejecucin de la infraestructura vial, el desarrollo urbano, social, e industrial de un pas.

Comprende el conjunto de trabajos a realizarse en un terreno para construir una explanacin apropiada para una obra, que puede ser realizado en forma manual o mecnica. Estos trabajos principales son:1) Excavaciones (Cortes).2) Rellenos (Terrapln, Pedrapln, etc.), y3) Eliminacin del Material Excedente (Carguo y Transporte).

2. CONCEPTOS B`SICOS DE MOVIMIENTO DE TIERRAS


El Movimiento de Tierras puede constituir una obra de por si, o bien puede ser un medio auxiliar en la realizacin de ot ra obra, ejemplo:a) Construccin de una carretera, complejo industria l o presa.b) Fbrica de cemento... (cantera).

Previo al inicio de una obra, se efectan losTrabajos de Replanteo, accesos (rampas) para la maquinaria y los equipos, etc.

Las fases fundamentales de ejecucin de una Obra d e Movimiento de Tierras en general son:1) ARRANQUE O EXCAVACIN (Perforacin y Voladura) .2) CARGA3) TRANSPORTE4) VERTIDO5) EXTENDIDO6) COMPACTACIN7) REFINE

3. ASPECTOS IMPORTANTES A TENER EN CUENTA


Los volmenes de excavaciones y rellenos se obtienen mediante levantamiento topogrfico , por ello la unidad de pago es el m banco,

El problema es que los volmenes finales slo sern conocidos al final del proyecto . Es necesario controlar los pagos a cuenta para que luego no existan devoluciones de volmenes.

El volumen del transporte se obtiene de asociar los volmenes medidos topogrficamente con las distancias que han recorrido,.

Se debe conocer los alcances de cada partida , ya que es normal que cada cliente tenga estructuras de pago particulares.

Los Precios Unitarios pueden estn compuestos por v arias sub-partidas . Se debe conocer qu actividades incluye cada una y armar el rompecabezas.

3. ASPECTOS IMPORTANTES A TENER EN CUENTA


Una Excavacin es la accin de retirar manual o me cnicamente un determinado material natural (Tierra o Roca ), o un material compactado mecnicamente, alterando su densidad IN SITU.

4. EXCAVACIONES

1) Excavacin de Top Soil.2) Excavacin Comn.3) Excavacin de Roca (Ripable, Fija).

Cada uno de ellos tienen un P.U. diferente. Los levantamientos topogrficos deben reflejar esta clasificacin.

CLASIFICACIN DE EXCAVACIONES:CLASIFICACIN DE EXCAVACIONES:

b) b) Segn la Magnitud de ExcavacinSegn la Magnitud de Excavacin

1) Excavacin Masiva.2) Excavacin de Zanja.3) Excavacin Confinada.


a) a) Segn el Tipo de MaterialSegn el Tipo de Material

4.1)4.1) EXCAVACION MASIVAEXCAVACION MASIVA

Es el movimiento de grandes masas de material en reas extensas en superficie hasta los niveles especificados en planos (no incluye excavacin de grandes volmenes en zanjas, caso Camisea).

Por su magnitud se ejecuta necesariamente mediante equipos .

Es de mucha aplicacin en la construccin de proye ctos mineros, que requieren realizar grandes MOVIMIENTOS DE TIERRAS.

Unidad de medida: metro cbico (m).

Forma de medicin: El volumen total de excavacin se obtienetopogrficamente, segn la geometra correspondiente, siendo la altura, medida desde el nivel de fondo hasta el nivel de terreno.


4.2)4.2) EXCAVACION DE ZANJAEXCAVACION DE ZANJA

Es una excavacin larga y estrecha que se hace en un terreno con diversos fines, como echar los cimientos de un edificio, colocar tuberas, permitir que corra el agua, etc., hasta llegar a los niveles y lmites especificados en los planos.




Excavacin generalmente en pequeas cantidades y espacios reducidos , bajo o fuera de los lmites de la Excavacin Masi va o Excavacin de Zanja, pero excluyendo la sobre excav acin.

Por su condicin se ejecuta preferentemente utilizando mano de obra y/o equipos manuales.



4.3)4.3) EXCAVACION CONFINADA, MANUAL O ESTRUCTURALEXCAVACION CONFINADA, MANUAL O ESTRUCTURAL


EXCAVACION CONFINADA, MANUAL O ESTRUCTURAL


Son estructuras que se construyen con materiales (TIERRA O ROCA) obtenidos de las excavaciones, o de reas de prsta mo adecuadas . Se realiza cuando el terreno original se encuentra por debajo del nivel de la construccin, y requiere completar para lleva rlo a dicho nivel.

Comprende trabajos de relleno de zanjas o de zonas requeridas por los niveles de pisos establecidos en los planos.

Esta partida incluye trabajos de Relleno Compactado en capas de espesor variable, comprendindose adems pruebas de compactacin reglamentarias, as como dar cabida a los elementos que irn enterrados y subterrneos, tales como cimentaciones, tuberas, etc.

5. RELLENOS


Si se elimina sin autorizacin excavacin apta y l uego falta material para relleno, el volumen que se tenga que importar para completar el relleno no ser reconocido.

CLASIFICACIN DE RELLENOSCLASIFICACIN DE RELLENOS

Excavacin a Eliminar = 60,000 m

Excavacin Apta = 20,000 m

Excavacin Total =

80,000 m

Relleno =

30,000 m

Relleno Propio = 20,000 m

Relleno de Prstamo = 10,000 m


1) Relleno Propio , cuyo volumen ser igual a lo excavado del material apto . 2) Relleno de Prstamo o Importado , cuyo volumen de excavacin apta

no alcanza para completar el relleno. La diferencia ser el volumen de relleno de prstamo o importado .

El relleno se obtiene de un nico levantamiento y su clasificacin est en funcin de la cantidad de material excavado apto pa ra relleno.

5.1)5.1) RELLENO CON MATERIAL PROPIORELLENO CON MATERIAL PROPIO

Esta partida comprende los rellenos a ejecutarse utilizando el material proveniente de las excavaciones de la misma obra .


Forma de medicin: Se medir el volumen de relleno compactado calculando el volumen geomtrico del vaco correspondiente a rellenar. En caso de requerirse rellenos masivos, deber usarse el mtodo del promedio de las reas extremas multiplicando por las distancias entre ellas, acumulando los volmenes parciales y/o por secciones.


Esta partida comprende los rellenos a efectuarse u tilizando materiales trados desde fuera de la Obra.

El cliente exige que en lo posible todo el relleno se realice con material proveniente de las excavaciones (material propio). Autorizar el uso de material importado slo si el material propio no alcanza .


Forma de medicin: Tendr valdez todo lo anotado en la partida de rellenos con material propio.

5.2)5.2) RELLENO CON MATERIAL DE PRESTAMO O IMPORTADORELLENO CON MATERIAL DE PRESTAMO O IMPORTADO


6.6. ELIMINACIN DE MATERIAL EXCEDENTEELIMINACIN DE MATERIAL EXCEDENTE

Comprende la evacuacin de material excedente as como desperdiciosde la obra (desmonte, residuos de mezcla, ladrillos, basura, etc.) despusde haber efectuado las partidas de excavaciones, nivelacin y rellenos de la obra, producidos durante la ejecucin de la cons truccin.


Forma de medicin: El volumen de material excedente de una excavacin, ser igual a la diferencia entre el volumen excavado, menos el volumen del material necesario para el relleno compactado con material propio.


Conocida por su nombre ingls bulldozer. Estas mquinas remueven y empujan la tierra con su cuchilla frontal.

La eficiencia de estas mquinas se limitan a desplazamientos de poco ms de 100 m en horizontal .

Estas mquinas suelen estar equipadas con dientes de acero (Rippers) en la parte posterior, los que pueden ser hincados en el terreno duro. Al avanzar la topadora con los dientes hincados en el suelo lo sueltan para poderlo luego empujar con la cuchilla frontal.

1) TRACTORES DE ORUGAS O TOPADORAS

7.7. EQUIPOS PARA MOVIMIENTO DE TIERRASEQUIPOS PARA MOVIMIENTO DE TIERRAS


2) CARGADOR FRONTAL

Estos equipos se utilizan para remover tierra relativamente suelta y/o roca, para cargarla en vehculos de transporte, como camiones o volquetes.

Son generalmente articuladas para permitir maniobras en un espacio reducido.

3) EXCAVADORA

Mquina autopropulsada, sobre neumticos u orugas, con una estructura capaz de girar al menos 360 (en un sentido y en otro y de forma ininterrumpida) .

Excava, carga, eleva, gira y descarga materiales por accin de la cuchara, la cual est fijada a un conjunto formado por pluma y brazo (balancn), sin que la estructura portante (chasis) se desplace.


4) RETROEXCAVADORA

Tiene la cuchara hacia abajo. Permite llegar a cotas ms bajas.

Utilizada sobre todo en construccin para zanjas , cimentaciones, desmontes, etc.

5) CAMIN TOLVA

Tipo de camin adecuado para el transporte de tierra y material a granel. Para ello, operan con los equipos de excavacin y carga.

Son vehculos aptos para circular por todo tipo de terreno (vehculos 4 x 4 6 x 6), de 120 HP a ms).

Tiene una capacidad de tolva de 2.5 a 15 m.


6) MOTONIVELADORA

Conocida por el nombre ingls grader . Se utiliza para mezclar terrenos, provenientes de

diferentes canteras, y dar una granulometra uniforme, formar capas o estratos en un espesor conveniente para ser compactadas .

Tambin se utiliza para perfilar los taludes tanto de rellenos como de cortes.

7) COMPACTADORA DE RODILLO LISO

Son apisonadoras, cuya configuracin puede ser de triciclo o de tndem, con un peso entre 10 y 20 t.

Se emplean para la compactacin de superficies regadas con emulsiones asflticas y aglomerados.


3CARGUIO

1PERFORACIN

5(B)CHANCADO

5(A)BOTADERO

7(B)ACARREO

2VOLADURA

8(B)DESTINO FINAL DE ROCAS

6(B)ACUMULACIN


DESMONTE

PAD, PRESAS, RELLENOS

8. PROCESO PRODUCTIVO DE EXCAVACION DE ROCAS EN UNA OBRA CIVIL (Cadena de Valor)

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US$/m?

US$/m?


Curso - Taller :


GALERIAS Y RAMPAS

PIQUES E INCLINADOS

CHIMENEAS

TUNELES(hidrulicos, viales, metros, submarinos)

CAVERNAS

PIQUES Y POZOS

CARRETERAS(plataformas y rellenos)

CANALES (sistemas de riego)

ZANJAS PARA DUCTOS (gasoducto, mineroducto)

DIQUES PARA PRESAS

TAJO ABIERTO DE PEQUEA PRODUCCION(Hasta 5,000 TPD : de 2 a 3)

TAJEOS DE PRODUCCION(segn mtodo de explotacin)

CAMARAS Y SALONES MINEROS

TAJO ABIERTO DE MEDIANA PRODUCCION(De 5,000 a 20,000 TPD : de 3 a 63/4)

TAJO ABIERTO DE GRAN PRODUCCION(Mayor a 20,000 TPD : mayor a 63/4)

PUENTES PUERTOS Y MUELLES, ETC.

CENTRAL HIDROELECTRICA LINEA TRANSM. ELECTRICA SUB-ESTACION ELECTRICA

PERFORACION Y VOLADURA DE ROCAS

MINERIA SUPERFICIAL

MINERIA SUBTERRANEA

OBRAS CIVILES

PRE-MINADO (desbroce)


1.1. APLICACIONES DE LA PERFORACION Y VOLADURA DE RO CASAPLICACIONES DE LA PERFORACION Y VOLADURA DE ROCAS

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DIQUES PARA ESCOLLERAS(enrocados defensa riberea)

Qu vamos a costear?Un software para cada caso?

SUBTERRANEA SUPERFICIAL

a) Construccin de Carreteras y Accesos.

b) Construccin de Infraestructura Minera:

Planta concentradora Canchas de lixiviacin Energa elctrica Saneamiento Presa de relaves Campamentos Construccin de mineroductos

2. APLICACIONES SEGN SECTOR ECONOMICO2. APLICACIONES SEGN SECTOR ECONOMICO

Mg. Ing. Fredy Ponce R.Video 1Video 1 : CONSTRUCCION DE UN PROYECTO MINERO: CONSTRUCCION DE UN PROYECTO MINERO

1) CONSTRUCCIN DE PROYECTOS MINEROS

2) SECTOR TRANSPORTESa) Carreteras y caminos de acceso.b) Tneles viales y puentesc) Puertos. aeropuertos y ferrocarriles

3) SECTOR ELECTRICOa) Centrales hidroelctricasb) Lneas de Transmisin Elctricac) Sub-estaciones elctricas

4) SECTOR SANEAMIENTOa) Presasb) Alcantarillado (servicio de agua potable)

5) SECTOR GAS NATURALa) Gasoductos

6) SECTOR AGRICULTURAa) Irrigacin (tneles y canales de regado)

2. APLICACIONES SEGN SECTOR ECONOMICO2. APLICACIONES SEGN SECTOR ECONOMICO

(Jul-2003)

(Oct-1996)


a) Escala de Pequea Produccin.- Operaciones mineras hasta 5,000 TPD, que utilizan dimetros de perforacin desde 2 a 3.

b) Escala de Mediana Produccin.- Operaciones mineras desde 5,000 TPD hasta 20,000 TPD, que utilizan dimetros de perforacin desde 3 a 6 3/4.

c) Escala de Gran Produccin.- Operaciones mineras mayores a 20,000 TPD, que utilizan dimetros de perforacin mayores a 63/4.

A) OPERACIONES MINERAS A CIELO ABIERTO

3. APLICACIONES SEGN TIPO DE EXCAVACION 3. APLICACIONES SEGN TIPO DE EXCAVACION


a) Canales, sistemas de riegob) Embalses de materiales locales (presas)c) Transporte por tuberas (oleoductos, gasoductos, etc.)d) Redes de saneamiento y drenajee) Rellenos hidrulicosf) Carreterasg) Enrocados para defensa ribereas, etc.

B) OBRAS CIVILESB) OBRAS CIVILES

a) Tneles: hidrulicos, viales, metros, submarinos.b) Piques, pozos, inclinados, galeras.c) Cavernas y salones mineros.

D) OPERACIONES MINERAS SUBTERRANEASD) OPERACIONES MINERAS SUBTERRANEAS

a) Puertos, Diques y Muelles.b) Dragados y rellenos.

C)C) OBRAS HIDRAULICAS, PRESAS Y OBRAS MARITIMASOBRAS HIDRAULICAS, PRESAS Y OBRAS MARITIMAS


3. APLICACIONES SEGN TIPO DE EXCAVACION 3. APLICACIONES SEGN TIPO DE EXCAVACION

1) CARRETERAS Y CAMINOS DE ACCESOS.

2) PLANTA CONCENTRADORA.

3) PLANTA DE LIXIVIACION (PADs).

4) PRESA DE RELAVES.

5) SUMINISTRO DE ENERGIA ELECTRICA.

6) LINEA DE IMPULSION DE AGUA DESALINIZADA.

7) CANTERAS PARA AGREGADOS.

8) PRE-MINADO DE MINAS A TAJO ABIERTO.

9) MINERODUCTOS.

10) PERFILADO DE TALUDES.

11) CONSTRUCCION DE MINAS SUBTERRANEAS.

4.4. PERFORACION Y VOLADURA EN LA CONSTRUCCION PERFORACION Y VOLADURA EN LA CONSTRUCCION DE PROYECTOS MINEROSDE PROYECTOS MINEROS


(Sep-1992)


(Julio-2006)

Excavaciones de plataformas, taludes, cunetas, y alcantarillas, para los diversos accesos a las instalaciones del proyecto minero.

4.1) CARRETERAS Y CAMINOS DE ACCESOS

(Mar-2000)

(Septiembre-1999)


Incluye excavaciones masivas (plataformados), y excavaciones estructurales (zapatas y fundaciones) para alojar las estructuras de la planta concentradora.

4.2) PLANTA CONCENTRADORA

(Julio-2005)


Excavaciones masivas (plataformados) y no masivas (canales)para la construccin de las canchas de lixiviacin (PADs).

(Junio-1995)

4.3) PLANTA DE LIXIVIACION (PADs)

4.5) SUMINISTRO DE ENERGIA ELECTRICA Excavaciones estructurales (pozos) para los postes de la lnea de

energa elctrica, y excavaciones (plataformas) para sub-estaciones elctricas.

4.6) LINEA DE IMPULSION DE AGUA DESALINIZADA Excavaciones no masivas (accesos y plataformas) y excavaciones

estructurales (zanjas) para el tendido de la tubera de agua.

4.7) CANTERAS PARA AGREGADOS Produccin de roca proveniente de voladuras, el cu al luego es

chancado, para utilizarse como material de agregado en trabajos de concreto, y tambin como rellenos en los procesos de la mina.

4.8) PRE-MINADO DE MINAS A TAJO ABIERTO Excavacin de material estril (desbroce) para el inicio de la

explotacin de un open pit.


4.4. PERFORACION Y VOLADURA EN CONSTRUCCION DE PERFORACION Y VOLADURA EN CONSTRUCCION DE PROYECTOS MINEROSPROYECTOS MINEROS

(Julio-1996)


Comprende excavaciones no masivas (plataformas y accesos) y excavaciones estructurales (zanjas) para el tendido de las tuberas, los cuales conducirn concentrados de mineral.

El objeto de este tipo de excavacin es reducir los costos de transporte de concentrados con camiones.

4.9) MINERODUCTO

(Junio-1995)


Comprende trabajos especiales para la conformacin de taludes estables y seguros.

Para ello, se utilizan tcnicas de perforacin y v oladura controlada de contorno (precorte y recorte).

4.10) PERFILADO DE TALUDES

Comprende excavaciones subterrneas de los siguientes:a) Galeras, rampas, chimeneas, piques, inclinados, etc.b) Cavernas y salones mineros (polvorines subterrneos, chancado

primario, taller de mantenimiento, planta concentradora, etc.)

4.11) CONSTRUCCION DE MINAS SUBTERRANEAS


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Curso - Taller :


4040

MACIZO ROCOSO.- Es un complejo natural in-situ, de determinada composicin litolgica , con una estructura definida, y en un cierto estado de conservacin (grado de alteracin, tipo y grado de fracturacin) .

Presenta carcter heterogneo, comportamiento discontinuo y normalmente anistropo (consecuencia de la naturale za), frecuencia y orientacin de los planos de discontinuidad.

1. QUE ES UN MACIZO ROCOSO?


CARACTERSTICAS DE LOS MACIZOS ROCOSOS:

1) COMPOSICIN LITOLOGICA.- De que est constituido el macizo: Igneo, Sedimentario, Metamrfico.

2) ESTADO.- En que estado de conservacin se encuentra la roca d el macizo: Inalterado, Alterado.

3) ESTRUCTURA PRIMARIA.-Estructura original de la roca: Masivo, Estratificado, Esquistoso.

4) ESTRUCTURA SECUNDARIA.-Modificacin de la estructura original: Plegado, Fracturado.

ESTRUCTURA DEL MACIZO ROCOSO (Conjunto de Rocas Intactas y Discontinuidades)

DE ACUERDO CON LA ESCALA DE ANALISIS

DIAGRAMA QUE MUESTRA LA TRANSICIN DESDE LA ROCA INTACTA HASTA EL MACIZO ROCOSO MUY FRACTURADO

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ROCA INTACTA (Matriz Rocosa, Roca Matriz) .- Material rocoso sin discontinuidades, o bloques de roca entre discontinuidades. Se caracteriza por su densidad, deformabilidad y resistencia; por su localizacin geogrfica; y por su litologa (ya sea sta nica o variada).

Geolgicamente, se denomina ROCA a la asociacin de uno o varios minerales , natural, inorgnica, heterognea, de composicin qumica variable, sin forma geomtrica determinada, como resultado de un proceso geolgico definido.

Las rocas estn constituidas en general como mezclas heterogneas de diversos materiales homogneos y cristalinos (minerales) .

Las rocas poliminerlicas estn formadas por granos o cristales de varias especies mineralgicas, y las rocas monomine rlicas estn constituidas por granos o cristales de un mismo mineral.

Las rocas pueden ser duras o blandas (rocas arcillosas o arenosas), y las fallas de los macizos rocosos se pueden presentar por zonas de debilidad, o por discontinuidades estructurales.

2. DEFINICION DE ROCA INTACTA


Descripcin elemental de los 3 grupos de rocas clasificados por su origen y caractersticas : Igneas, Sedimentarias y Metamrficas.

A) ROCAS IGNEAS

Provienen del magma gneo (masa de roca fundida, formada de silicatos, gases y vapor de agua, ubicada en la zona ms externa del manto y en la zona inferior de la corteza terrestre).

Las rocas gneas en general, son densas , duras y competentes , pero tienden a descomponerse por accin del intemperismo y otros procesos de alteracin que paulatinamente las transforman en arcilla, caoln, slice y otros detritos.

Su enfriamiento dio lugar a la formacin de sistemas de fisuras de contraccin (disyuncin), muchas veces tpicos p ara cada tipo de roca (cbica, columnar, tubular, etc.); los que inciden en el resultado de las voladuras, con la preformacin de bolonera .


3. CLASIFICACION GEOLOGICA DE LAS ROCAS

4343

A su vez, por su origen y textura se clasifican en:

a) ROCA PLUTNICA O INTRUSIVA : Se enfri lentamente a profundidad,presentndose como grandes cuerpos subyacentes (batolitos) , de textura granular gruesa. Ejm: granito , gabro , diorita , diabasa

b) ROCA VOLC`NICA, EXTRUSIVA O LAVA: Sali a superficie de la tierra en estado de fusin, y se enfri bruscamente a poca profundidad o en superficie, quedando una matriz de grano fino que engloba a algunos cristales mayores dispersos (fenocristales), por ello tambin llamado Roca Prfida o Porfirtica . Algunas son muy densas (basalto ), ligeras (tufo volcnico ), y porosas (roca pmez ).

c) ROCA FILONIANA O HIPABISAL: Formadas en condiciones intermedias entre intrusiva y extrusiva. Es de textura granular fina e intermedia, densa y generalmente oscura, se presentan como dique e interestratificacin por inyeccin en grieta o falla preexistente en rocas ms antiguas. Ejm: dique de turmalina , de pegmatita .


CLASIFICACION DE ROCAS IGNEAS :

4444

B) ROCAS SEDIMENTARIAS Son tipos de rocas que se han formado por:

1) Desintegracin de roca preexistente , cuyos detritos fueron transportados, acumulados y compactados en extensas cuencas marinas durante muy largos perodos de tiempo.

2) Descomposicin y acumulacin de vegetales y vida animal.3) Precipitacin qumica y decantacin de soluciones minerales .

No muestran cristales sino fragmentos irregulares o granos redondeados, de tamaos y distribucin variables. Se clasifican en:


a) SEDIMENTARIA DETRTICA O CL`STICA: (clasto = partcula). Proviene de rocas desintegradas y arrastradas por ros y depositadas en capas que son sometidas durante un considerable perodo de tiempo a elevadas temperaturas y presiones. A su vez, se clasifican por el tamao de sus granos en: - Grano Grueso: brecha , conglomerado, grava.- Grano Medio: arenisca , arcosa.- Grano Fino: pizarra , lutita, arcilla, filita.

CLASIFICACION DE ROCAS SEDIMENTARIAS :

b) SEDIMENTARIA QUMICA: Proviene del transporte de partes duras de organismos marinos mezclados con arena y arcillas , este transporte es provocado por las corrientes costeras. A su vez, se clasifican en:

- Calcrea: caliza , dolomita , travertino .- Silcea: silex, diatomita.- Alumnica: laterita, bauxita.- Ferruginosa: limonita, taconita.- Salina: sal, yeso, anhidrita, gema- Fosftica.

c) SEDIMENTARIA ORG`NICA: Est formada por restos orgnicos . Ejemplos: carbn (lignito, antracita), diatomita.


B) ROCAS SEDIMENTARIAS

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Resultan de la transformacin profunda de rocas gneas o sedimentarias por calor, grandes presiones y cambio s qumicos , debidos a fenmenos geolgicos de gran magnitud, como los de granitizacin.

Estas rocas permanecieron esencialmente slidas durante el proceso de cambio, reteniendo algunas de sus caractersticas originales, por lo que suele decirse que han sido "recocidas .

Cuando el fenmeno es esencialmente trmico, a alta pr esin y sin cambios de composicin, se denomina Metamorfismo Isoqumico .

Pero cuando adems se producen cambios de composicin por migracin y sustitucin de materiales mediante procesos de alteracin, como los de silicificacin, propilizacin o clo ritizacin, se denomina Metasomtico .


C) ROCAS METAMORFICAS

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A) ROCA GNEA Y METAMRFICA

Son usualmente las ms duras de perforar y difciles de volar. Por su origen plutnico o volcnico estn asociadas a disturbios tectnicos que las han contorsionado y fisurado, mostrando planos de clivaje no regulares y amplia variacin de su estructu ra granular. Se clasifican bajo 2 subdivisiones:

a) Roca de Granulometra Fina.- Son aquellas cuyas propiedades elsticas tienden a absorber la onda de choque generada por la voladura antes que a fragmentarse. Ejemplos: filita, gneis, hornfel.

b) Roca de Granulometra Gruesa.- algunas veces difciles de perforar y muy abrasivas por su contenido de slice, pero que usualmente se fragmentan con facilidad en la voladura. como el granito , diorita y cuarcita silicificada ,

4. CLASIFICACION DE ROCAS PARA PERFORACION Y VOLADU RA


Para fines de perforacin y voladura, las rocas se clasifica n en 2 grupos:

B) ROCA SEDIMENTARIA

En esta roca el espesor del bandeamiento vara de acuerdo al tiempo de acumulacin y la naturaleza de origen.

Cuanto ms masiva, definido y amplioes el bandeamiento, son ms difciles de volar eficientemente .

La perforabilidad depender ms de sus propiedades abrasivas que de su misma dureza. Algunas areniscas y calizas pueden presentar problemas difciles de voladura .

En particular , las rocas de grano grueso con una matriz dbilrequieren consideraciones especiales porque en los disparos tienden ms a compactarse o abovedar antes que a romperse claramente.


4. CLASIFICACION DE ROCAS PARA PERFORACION Y VOLADU RA

1) CALIZA (Roca Sedimentaria): Fcil de excavar, consumo reducido de

explosivos y brocas . Pueden encontrarse como cavernas, a veces de grandes dimensiones, y manantiales de agua importantes.

2) ARENISCA (Roca Sedimentaria): Fcil de excavar; normalmente menor consumo

de explosivos que en la caliza; mayor consumo de brocas . No suele presentar discontinuidades ni se encuentran grandes manantiales de agua.

3) PIZARRA (Roca Sedimentaria): Fcil de excavar; segn su naturaleza e

inclinacin de los estratos, suele encontrarse poca agua, a veces se presentan manantiales importantes cuando la capa fretica est sobre la excavacin.


5. COMPORTAMIENTO DE ROCAS TIPICAS EN LA PERFORACION Y VOLADURA


4) ROCAS GRANTICAS: Generalmente fciles de excavar; el consumo

de los explosivos es ms del doble que en la arenisca; el consumo de brocas depende de la naturaleza de la roca , que vara entre lmites muy amplios; aunque, normalmente, las condiciones de esta roca son favorables, de vez en cuando pueden encontrarse manantiales de agua con grandes caudales.

5) ROCAS VOLC`NICAS: Son costosas de perforar y precisan

importante consumo de explosivos ; suelen encontrarse estratos de tobas descompuestas que dan lugar a grandes manantiales.

5. COMPORTAMIENTO DE ROCAS TIPICAS EN LA PERFORACION Y VOLADURA

a) Densidad o peso especfico.b) Compacidad y porosidad.c) Humedad e inhibicin.d) Dureza y tenacidad.e) Frecuencia ssmica.f) Resistencia mecnica a la compresin y tensin .g) Grado de fisuramiento.h) Textura y estructura geolgica. Variabilidad.i) Coeficiente de esponjamiento o expansin.

6. CARACTERISTICAS FISICAS DE LAS ROCAS

Ing. Fredy Ponce R.

Las caractersticas geolgicas y mecnicas , adems de las condiciones del estado de las rocas a volar , determinan realmente el tipo de explosivo que deber emplearse para fracturarlas eficiente y econmicamente.

Por ello, es muy importante que adems de conocer las propiedades del explosivo se tenga en cuenta el grado de afectacin que puedan presentar algunos parmetros de la roca como:

Caracterstica importante y resolutiva de las rocas y minerales inherentes a su propia estructura molecular.

Se define como la relacin entre la masa del material y su volumen, siendo un factor ampliamente usado como indicador general de la mayor o menor dificultad que pueda encontrarse para romper a una roca , y en la prctica se relaciona con la macicez y dureza, por tanto con el grado de compacidad o porosidad.

Como regla general, las rocas densas para fracturarse adecuadamente requieren de explosivos de alta presi n de detonacin , mientras que las menos densas requieren de explosivos de menor rango. Sin embargo, algunas rocas relativamente densas y porosas parecen absorber la energa de la explosin haciendo difcil su fracturacin.

A) DENSIDAD O PESO ESPECFICO

Ing. Fredy Ponce R.


La dureza y cohesin de las rocas y minerales dependen de los enlaces entre molculas constituyentes . En general la dureza aumenta con la densidad del empaquetamiento atmico y la disminucin del tamao de los iones.

Tcnicamente por Dureza se entiende a la resistencia al corte y penetracin que presentan las rocas a la perforac in , pero en la prctica se ha hecho comn emplear el trmino para indicar su comportamiento en la voladura clasificndolas como: duras, intermedias y blandas.

Es la Tenacidad realmente la resistencia a la rotura , aplastamiento o doblamiento.

D) DUREZA Y TENACIDAD

Ing. Fredy Ponce R.


Por lo que deberamos procurar el empleo de los trminos de: Tenaces, Intermedias y Friables para indicar su comportamiento ante los explosivos.

Hoy en da la geomecnica juega un rol muy importante en la ingeniera minera e ingeniera civil.

La caracterizacin geomecnica del macizo rocoso considera las propiedades referidas al comportamiento de las rocas al ser sometidas a esfuerzos mecnicos. es vital para disear perforacin y voladura , con el objetivo de: excavar en el macizo rocoso causando el menor dao posible a la zona de influencia del trazo de l a perforacin.

Definen valores para tener un criterio previo sobre las condiciones de estabilidad de la roca despus de haber sido excavada, por lo que es difcil correlacionar con los resultados de la voladura, pero proporcionan un medio de comparacin entre diferentes rocas. Nor malmente son determinadas en laboratorios mediante prensas y equipos especiales.

Las propiedades mecnicas del macizo rocoso para estos fines son:1) Constantes Elsticas : Mdulo de Elasticidad y Relacin de Poisson.2) Resistencia a la Compresin Uniaxial .3) Condiciones de las Discontinuidades.4) Resistencia a la Tensin.


7. GEOMEC`NICA DE ROCAS EN PERFORACION Y VOLADURA

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7.1) CONSTANTES EL`STICAS

a) Mdulo de Elasticidad o Mdulo de Young

La elasticidad es la propiedad que hace que un objeto que ha sido deformado, regrese a su forma original despus de haberse removido las fuerzas deformadoras . Segn esta definicin, casi todos los materiales son elsticos (hasta cierto lmite).

Robert Hooke estableci que el esfuerzo es proporcional a la deformacin ley de Hooke .

Esta constante de proporcionalidad fue calculada a principios del siglo XIV por Tomas Young por ello se llama Mdulo de Young , y que relaciona el esfuerzo y la deformacin unitaria (mientras que el material no exceda su lmite elstico).


El Mdulo de Young se calcula con la siguiente relacin:

Donde: E = Mdulo de Young. = Esfuerzo o tensin. = Deformacin.



5757

Aunque da la impresin de ser una medida de las propi edades elsticas de los materiales, E es una medida de su rigidez , entre mayor es el valor de esta constante, mayor es la rigidez del material.

El Mdulo de Young mide la resistencia elstica o la habilidad de una roca para resistir la deformacin . Se expresa en psi.

Influye en la malla de perforacin, tipo y cantidad de explosivo a utilizar en las voladuras .

a) Mdulo de Elasticidad o Mdulo de Young

Cuando un cuerpo se acorta por efecto de una Cuando un cuerpo se acorta por efecto de una compresincompresin , se , se alarga en la direccin perpendicular a dicha compre sin. Un cuerpo alarga en la direccin perpendicular a dicha compre sin. Un cuerpo alargado por efecto de una alargado por efecto de una traccintraccin , disminuye su ancho en la , disminuye su ancho en la direccin perpendicular a la tensin.direccin perpendicular a la tensin.

El Coeficiente de Poisson ( uuuu) es un parmetro caracterstico de cada material que indica la relacin entre la deformacin relativa en sentido transversal (contraccin lateral) que sufre dicho material, y la deformacin relativa longitudinal en direccin del esfuerzo de tensin aplicada sobre el mismo (elongacin axial).



b) Relacin o Coeficiente de Poisson

5858

As, si sobre el cuerpo de la figura se aplica una fuerza de traccin en direccin x se produce un alargamiento relativo x en esa direccin y un acortamiento relativo y y z en las 2 direcciones transversales, definindose el coeficiente de Poisson como:

CONSTANTES ELASTICAS DE DIVERSOS MATERIALES


Cuanto menor es el valor de uuuu, mayor es la propensin a la rotura. uuuu es una medida de la fragilidad.

Cuanto mayor sea el valor de E, mayor dificultad tendr para romperse.

Coeficiente de Poisson (uuuu)

Mdulo de Young (E)

6060

Tabla 1: COEFICIENTE DE POISSON PARA ROCAS INTACTAS , modificado segn Kulhawy (1978)

7.2) RESISTENCIA A LA COMPRESIN UNIAXIAL (RCU)

Define la fuerza o carga por unidad de superficie bajo la cua l una roca fallar por corte o cizalla . En otros trminos, es la resistencia a ser sobrepasada para llegar a la rotu ra por presin, dada en psi .

Considerada una de las propiedades ms importante a utilizar en el diseo de la perforacin y voladura. Su conocimiento determina la tcnica de perforacin y voladura a emplear: selecc in del trazo de perforacin, seleccin del tipo de explosivo, princ ipalmente sumada al estudio de las constantes elsticas de la roca.

La Resistencia a la Compresin de la roca puede de terminarse en forma rpida en un frente, conociendo de esta forma la respuesta del macizo rocoso a ser excavado, rediseando oportunamente las variantes de perforacin y voladura a ejecutarse.

La RCU en el campo, se llega a determinar mediante la utilizacin del Martillo Schmith, el cual puede formular rangos de resistencia de roca de 20 - 400 MPa. Los anlisis debern ser efectuados discretizando dominios geomecnicos.


Tabla 2: RELACIN DE DUREZA, CARGA PUNTUAL Y RESISTENCIA A LA COMPRESIN SIMPLE

6262Mg. Ing. Fredy Ponce R.

CALIDAD DEL MACIZO.- Un suelo o roca es considerado blando o duro, segn el siguiente rango de resistencia a la compresin:1) Suelo Blando: menos de 4 Kg/cm2) Suelo Duro: entre 4 - 10 Kg/cm3) Roca Blanda: de 10 a 375 Kg/cm4) Roca Intermedia: de 375 a 700 Kg/cm5) Roca Dura: ms de 700 Kg/cm6) El Concreto Comn: slo 210 Kg/cm

Tabla 3: PROPIEDADES FISICAS SEGN TIPO DE ROCA

6363Mg. Ing. Fredy Ponce R.

7.3) CONDICIONES DE LAS DISCONTINUIDADES

Condicin de distribucin espacial de las disconti nuidades (mayores y menores) orientaciones y espaciamiento bsicamente.

Estas propiedades debern ser evaluadas respecto a los principales sistemas de discontinuidades presente en el macizo rocoso.

El espaciamiento determinar el tamao de bloques in situ y por ende el grado de fragmentacin del macizo rocoso es perado. Los programas de Perforacin y voladura apuntarn a log rar la ptima fragmentacin en funcin a este parmetro.

La performance de la perforacin y voladura, responder a las condiciones de estabilidad que asocia la distribuci n espacial de las discontinuidades.


7.4) RESISTENCIA A LA TENSIN

Es la facultad que tiene una roca de resistir a ser deformada, torsionada o tensada hasta llegar a su punto de rotu ra. Es la resistencia elstica del macizo rocoso.

Operativamente se conoce a este parmetro como Resistencia al Arranque .

Asocia la fragilidad de la masa rocosa cuando es sometida a esfuerzos de tensin.

Los ensayos de laboratorio de compresin uniaxial d eterminarn los mdulos elsticos de Poisson y Young. Si no se cuenta con informacin de ensayos de laboratorio se pueden est imar con ayuda de softwares geomecnicos y formulaciones, que asocian los parmetros de resistencia bsicamente.


PAR`METROS GEOMEC`NICOS PROPIEDADES DE INGENIERA

RESISTENCIA DEFORMABILIDAD

Resistencia a la Traccin

Resistencia a Compresin Uniaxial (RCU)

Resistencia a Compresin Triaxial :a) Cohesin (c)b) Angulo de friccin ()

Mdulos Elsticos : a) Mdulo de Young (E)b) Mdulo de Poisson (v)

ENERGIA REQUERIDA DEL EXPLOSIVO



Curso - Taller :



Objetivo del Taladro :

Alojar las cargas explosivas y sus accesorios , paradespus detonarlos y fragmentar la roca requerida.

Video 2: PERFORACIONVideo 2: PERFORACION

1.1. CONCEPTO GENERAL DE LA PERFORACION DE ROCASCONCEPTO GENERAL DE LA PERFORACION DE ROCASLa perforacin de rocas es la primera operacin un itaria y de

la cual depende el xito de las dems operaciones u nitarias.

Consiste en abrir en la roca unos huecos u orificios cilndricos, llamados: Taladros , Barrenos , Hoyos , Pozos (en ingls Blast Holes ). Estos son de diferente dimetro y profundidad de acuerdo a diseos y parmetros, y a una dinmica de cambios conforme avanza la tecnologa.

6868

1.1)1.1) PRINCIPIOS DE PERFORACION DE ROCASPRINCIPIOS DE PERFORACION DE ROCAS

Se basa en principios mecnicos de percusin y rotacin , cuyos efectos de golpe y friccin producen el astillamiento y t rituracin de la roca en un rea equivalente al dimetro de la broca y a una profundidad dada por la longitud del barreno utilizado.

La resistencia a la compresin , y abrasividad de la roca son factores importantes para determinar qu medio de perforacin emplear: rotacin simple o rotopercusin.

La resistencia compresiva influye en la velocidad de penetracin, usualmente cuanto ms suave sea la roca, mayor debe ser la velocidad de perforacin. Por otro lado, cuanto ms resistente sea la compresin, mayor fuerza y torque sern necesarias para perforarla.

La abrasividad influye en el desgaste de la broca, y ste a su vez en el dimetro final de los taladros , cuando sta se adelgaza (brocas chupadas).


La eficiencia en perforacin consiste en lograr la mxima penetracin al menor costo.

La explotacin de minas superficiales y subterrneas es un conjunto de operaciones ntimamente relacionadas entre s.

Un factor importante para mantener en la mina un flujo constante de mineral a la planta de beneficio o tratamiento, es controlar el grado de fragmentacin, para lo cual se requiere un gran consu mo de energa.

La Voladura de Rocas sigue siendo la tcnica ms efectiva y econmica para la rotura o fragmentacin de rocas y minerales, y para ello utiliza explosivos.

Pero, por la naturaleza de los explosivos, y de los mtodos que se emplean, presenta tambin un alto potencial de riesgo para las personas que la efectan, por lo que es importante conocer los productos explosivos y tcnicas de voladura , as como tomar todas las precauciones para su ejecucin.


2.2. CONCEPTO GENERAL DE LA VOLADURA DE ROCASCONCEPTO GENERAL DE LA VOLADURA DE ROCAS

La voladura de rocas es la segunda operacin minera uni taria despus de la perforacin, y su objetivo principal es la fragmentacin del macizo rocoso , la cual se produce por el desbalance de energas que debe existir entre:a) La energa fsico-qumica producida por la detonacin de una

mezcla explosiva comercial, yb) La energa de deformacin de la roca a fragmentarse.

Es muy importante la precisin con que esa energa debe ser dirigida al momento de la voladura para lograr la fragmentacin de la roca al nivel granulomtrico deseado.

El desarrollo tecnolgico de los equipos de perforacin y de voladura debe orientarse a una mayor precisin para lograr un ptimo grado de fragmentacin del mineral o roca, segn sea el caso.


El xito de una voladura depende que tan buena sea la malla de perforacin, y de la cantidad ptima de explosivo p or taladro.

2.2. CONCEPTO GENERAL DE LA VOLADURA DE ROCASCONCEPTO GENERAL DE LA VOLADURA DE ROCAS

Ingeniera de Voladura

IMPLEMENTACIN EN EL CAMPO

Ingeniera de Sistemas

Ingeniera de Rocas

SI NO

FRAGMENTACIN OPTIMA

Ingeniera de Explosivos

Menor Costo Global de Excavacin

Ingeniera de Diseo

Ingeniera de Perforacin


CONTROL DE VIBRACIONESCONTROL DE

ROCAS VOLANTESCONTROL DE

PAREDES FINALESCONTORNO

SUBTERRANEO

EVALUACIN TECNICA

3. NUEVO ENFOQUE DE LA PERFORACION Y VOLADURA DE ROC AS

EVALUACIN ECONOMICA

Ciencia o Arte?

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AVANCES Y DESARROLLOS TECNOLGICOS EN PERFORACIN Y VOLADURA:

a) Caracterizacin de los macizos rocosos.b) Equipos de perforacin ms potentes, eficientes y de mayor precisin,

orientados a lograr un ptimo grado de fragmentaci n de rocas.c) Explosivos ms seguros, econmicos y ecolgicos .d) Sistemas de carga de explosivos mecanizados.e) Accesorios de iniciacin ms precisos y seguros (detonador electrnico).f) Aplicaciones informticas para el diseo de voladuras.g) Tcnicas y equipos de instrumentacin para evaluacin de los resultados.


DESARROLLO DE LA INGENIERA DE VOLADURASDESARROLLO DE LA INGENIERA DE VOLADURAS

2) EMPIRISMO(Consumo especfico)

4) CIENCIA(Modelos numricos)

1) INTUICIN(Lgica simple)

3) PRINCIPIOS(Mecanismos de fractura, etc.)

CONOCIMIENTO

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VOLADURAPTIMA

MENOR COSTO GLOBALMINA Y PLANTA

PERFORACIONOPTIMA ++

1) Considerar a la Perforacin y Voladura como etapas de la Cadena de Valor , definiendo la fragmentacin ptima ( el cual debe ser de un tamao segn el requerimiento del proceso global Mina - Pla nta) , que generealtas eficiencias en los procesos de carguo acarreo, chancado y molienda); as como las caractersticas de los insumos (info rmacin geotcnica, malla de perforacin, etc.).


OBJETIVO PRINCIPAL FRAGMENTACION OPTIMA

2) Optimizar la fragmentacin, no es buscar la TM rota ms barata , sino la TM ms econmica del proceso Mina - Planta . Es decir, podemos minimizar este Costo Global optimizando la fragmentacin por voladura.

7474

4.4. ENFOQUE ACTUAL DEL COSTO DE OPERACIN EN MINERI AENFOQUE ACTUAL DEL COSTO DE OPERACIN EN MINERIA

FRAGMENTACION DE ROCA POR VOLADURA


PERFORACIN

VOLADURA

CARGUIO Y ACARREO

CHANCADO PRIMARIO

FAJA TRANSPORTADORA

CHANCADO SECUNDARIO

MOLIENDA

MINERALIN-SITU

SIGUIENTES ETAPAS DEL PROCESAMIENTO DE MINERALES

Fragmentacin

Fragmentacin

Transporte

Fragmentacin

Transporte

Fragmentacin

Fragmentacin


5. VARIABLE ALEATORIA FRAGMENTACIN INTERRELACIONA A TODAS LAS OPERACIONES MINERO-METALRGICO

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EFECTOS DEL GRADO DE FRAGMENTACION EN LOS COSTOS DE UNA OPERACIN MINERA (Curva de Costos)

OTRAS CONSIDERACIONES :

SEGURIDAD DAOS POR VOLADURA, TAMAO POR VOLADURA DISEO Y PLANIFICACION MINERA CARACTERISTICAS DE LA PILA DE

ESCOMBROS, EXCAVABILIDAD CONTROL DE LEYES, DILUCION CONTROL GEOLOGICO DISPONIBILIDAD DE EQUIPOS, ETC.Mg. Ing. Fredy Ponce R.

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INCREMENTO DE LA EFICIENCIA EN CARGUIO POR MEJOR FRAGMENTACION


OBJETIVO PRINCIPAL : OPTIMIZAR LA FRAGMENTACIN

Mg. Ing. Fredy Ponce Ramrez

E-mail: [email protected]

Celular: 51 1 975589453

RPM: # 931393

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