ESTUDIO DE PREFACTIBILIDAD TÚNEL IPCCS
INFORME TÉCNICO
ESTUDIO DE TRONADURA
Febrero de 2010
Preparado por
JJ. Disciplina
Consultores
J. Proyecto
Nº Páginas Nº Documento REV. Fecha
32
0
CONTENIDO
1 INTRODUCCION 3
2 ANTECEDENTES 5
3 DISEÑO DE PERFORACIÓN Y VOLADURA DEL TÚNEL 12
3.1 Parámetros de diseño 12
3.2 Diseño de perforación y tronadura 12
4 PRESERVACIÓN DEL DAÑO CAUSADO POR LA EXPLOTACIÓN DEL RAJO 17
4.1 Vibraciones y daños 17
5 RESILIENCIA DEL SISTEMA 26
6 conclusiones y recomendaciones 28
FIGURAS
Figura 1-1 Trazado genérico del túnel IPCCS
5
Figura 1-0-1Sección del Túnel IPCC
5
Figura 2-1 Plano geológico
8
Figura 2-2 Sección geológica – geotécnica, opción de trazado 1
9
Figura 2-3 Sección geológica – geotécnica, opción de trazado 2
9
Figura 2-4 Sección geológica – geotécnica, opción de trazado 3
9
Figura 3-1 Sección transversal del túnel
14
Figura 3-2 Diagrama de Perforación
15
Figura 4-1 Abaco de diseño de Voladura del Rajo
24
Figura 4-2 Velocidades máximas de partícula en función del tiempo de fraguado
25
Figura 4-3 Niveles de vibración admisibles según la resistencia del hormigón
26
TABLAS
Tabla 2-1 Parámetros geotécnicos, opción de trazado 1
6
Tabla 2-2 Parámetros geotécnicos, opción de trazado 2
7
Tabla 2-3 Parámetros geotécnicos, opción de trazado 3
7
Tabla 2-4 PROPIEDADES MECÁNICAS DE LA ROCA INTACTA, TÚNEL PROYECTO IPCCS.
11
Tabla 3-1 Diseño y estimación del costo de perforación
16
Tabla 3-2 Diseño de voladura
16
Tabla 3-3 Resumen de costos de Perforación y Tronadura
17
Tabla 4-1 Criterio de daño en caliza
21
Tabla 4-2 Criterio de daño en marmol
21
Tabla 4-3 Criterio de daño en endoskarn
22
Tabla 4-3 Criterio de daño en exoskarn
22
PLANOS
No se encuentran elementos de tabla de ilustraciones.
1 INTRODUCCION
El yacimiento Antamina se encuentra ubicado en Los Andes Central del Perú a una
altitud de 4300 m.s.n.m., aproximadamente a 270 km al Norte de Lima. Antamina es
operado por la Compañía Minera Antamina S.A.
El depósito de Antamina es el mayor yacimiento conocido en el mundo del tipo CU, Zn,
Ag, Mo y Bi skarn y es explotado mediante un rajo con bancos de 15 metros de altura.
La mina produce 360.000 TPD y opera las 24 Hrs del día y 365 días /año en turnos de
12 Hrs. El rajo actual tiene aproximadamente 2.000 m de longitud, 1.000 m de ancho y
500 m de profundidad.
Antamina planea desarrollar un nuevo túnel para el transporte del mineral chancado en
el rajo mediante una correa transportadora de longitud aproximada de 2600 m y con un
levante de 295 m. Ver Figura 1-1.
El presente estudio contempla el diseño de perforación y voladura del túnel de sección
8 m de ancho y 6,0 m de alto (ver Figura 1-0-2) y el desarrollo de una estrategia de
tronadura del rajo que permita acercar la explotación a una distancia mínima de 40 m
del túnel durante su operación.
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Figura 1-1 Trazado genérico del túnel IPCCS
Figura 1-0-2Sección del Túnel IPCC
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2 ANTECEDENTES
Las opciones de túnel del proyecto IPCCS ubicadas al Sur-Oeste del Yacimiento
Antamina, se extienden desde la Rampa Sur en la quebrada Antamina hasta el sector
de Dos Cruces. Corresponden mayoritariamente a rocas calcáreas de la formación
Jumasha afectadas en el sector de quebrada Usupallares por la intrusión de un cuerpo
porfídico cuarzo monzonitico que ha generado rocas con metamorfismo de contacto
tipo skarn y mármol.
Se ha propuesto tres posibilidades de trazado para desarrollar el túnel (Figura 2-3),
todos ellos con una calidad geotécnica promedio (Q-NGI) entre 10 y 11.
Las principales características de las unidades geotécnicas a encontrar en el
desarrollo del túnel son las mostradas en las tablas siguientes.
Tabla 2-1 Parámetros geotécnicos, opción de trazado 1
Segmento Tipo de Roca Calidad Resistencia Resistencia a la Contenido AguasGeotècnica a la Tracciòn Compresiòn de Cuarzo Subterràneas
(m) Q(NGI) (Mpa) (Mpa) % m3/hr.
0 - 200 Caliza (Jum.Med.) 0,3 - 20 4 - 6 15-20 0 - 3 70 - 100Caliza (Jum.Sup.)
200 - 500 Marmol 0,2 - 25 4 - 5 20-50 2 - 10 70 - 100Skarn
500 - 800 Skarn 0,03 - 10 3 - 7 10-50 2 - 14 6 - 10Marmol
800 - 1100 Caliza (Jum. Sup.) 0,1 - 25 3 - 7 20-60 2 - 8 6 - 10Marmol
1100 - 1400 Caliza (Jum. Sup.) 0,3 - 25 5 - 8 20-55 1 - 4 6 - 10
1400 - 1700 Caliza (Jum. Sup.) 1 - 30 5 - 8 20-55 1 - 4 6 - 10
1700 - 2000 Caliza (Jum. Sup.) 1 - 30 5 - 8 30-50 1 - 4 6 - 10
2000 - 2300 Caliza (Jum. Sup.) 0,3 - 30 5 - 8 30-45 1 - 4 mínima
2300 - 2460 Caliza (Jum. Sup.) 0,3 - 4 5 - 6 20-45 1 - 4 mínima
TÙNEL PROYECTO IPCCS - ANTAMINA (Opción de trazado 1)
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Tabla 2-2 Parámetros geotécnicos, opción de trazado 2
Segmento Tipo de Roca Calidad Resistencia Resistencia a la Contenido AguasGeotècnica a la Tracciòn Compresiòn de Cuarzo Subterràneas
(m) Q(NGI) (Mpa) (Mpa) % m3/hr.
0 - 200 Caliza (Jum. Med.) 0,3 - 20 4 - 6 15-40 0 - 3 70 - 100
200 - 500 Caliza (Jum. Med.) 0,3 - 25 4 - 6 10-45 0 - 3 70 - 100
500 - 800 Skarn 0,05 - 20 3 - 7 10-55 2 - 14 70 - 100Marmol
800 - 1100 Skarn>Marmol 0,1 - 25 3 - 7 20-60 2 - 10 6 - 10>Caliza (J. Sup.)
1100 - 1400 Caliza (Jum. Sup.) 1 - 25 5 - 8 20-55 1 - 4 6 - 10
1400 - 1700 Caliza (Jum. Sup.) 0,3 - 30 5 - 8 20-55 1 - 4 6 - 10
1700 - 2000 Caliza (Jum. Sup.) 1 - 30 5 - 8 30-50 1 - 4 6 - 10
2000 - 2300 Caliza (Jum. Sup.) 1 - 9 5 - 8 30-45 1 - 4 mínima
2300 - 2590 Caliza (Jum. Sup.) 0,3 - 9 5 - 6 20-45 1 - 4 mínima
TÙNEL PROYECTO IPCCS - ANTAMINA (Opción de trazado 2)
Tabla 2-3 Parámetros geotécnicos, opción de trazado 3
Segmento Tipo de Roca Calidad Resistencia Resistencia a la Contenido AguasGeotècnica a la Tracciòn Compresiòn de Cuarzo Subterràneas
(m) Q(NGI) (Mpa) (Mpa) % m3/hr.
0 - 200 Caliza (Jum.Med.) 0,05 - 20 4 - 6 10-40 0 - 3 70 - 100
200 - 500 Caliza (Jum.Med.) 0,05 - 20 4 - 6 10-45 0 - 3 70 - 100
500 - 800 Marmol 0,05 - 8 3 - 7 10-50 0 - 6 70 - 100Caliza (Jum. Med.)
800 - 1100 Skarn- Marmol 0,05 - 10 3 - 7 15-60 2 - 13 6 - 10Caliza (Jum. Sup.)
1100 - 1400 Caliza (Jum. Sup.) 1 - 10 5 - 8 20-55 1 - 4 6 - 10
1400 - 1700 Caliza (Jum. Sup.) 1 - 30 5 - 8 20-55 1 - 4 6 - 10
1700 - 2000 Caliza (Jum. Sup.) 2 - 30 5 - 8 30-50 1 - 4 6 - 10
2000 - 2300 Caliza (Jum. Sup.) 10 - 30 5 - 8 30-45 1 - 4 mínima
2300 - 2660 Caliza (Jum. Sup.) 0,3 - 10 5 - 6 20-45 1 - 4 mínima
TÙNEL PROYECTO IPCCS - ANTAMINA (Opción de trazado 3)
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Figura 2-3 Plano geológico
OPCIÓN 2
OPCIÓN 1
OPCIÓN 3
Los perfiles geológicos – geotécnicos de los diferentes trazados del túnel se pueden
observar en las figura 4, 5 y 6.
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Figura 2-4 Sección geológica – geotécnica, opción de trazado 1
Figura 2-5 Sección geológica – geotécnica, opción de trazado 2
Figura 2-6 Sección geológica – geotécnica, opción de trazado 3
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La estructura más importante del sector corresponde a una falla inversa con
sobreescurrimiento que sobrepone calizas de Jumasha Media sobre calizas y margas
de Jumasha Superior, invirtiendo la secuencia y permitiendo el afloramiento de
Jumasha Media entre las quebradas Usupallares y Antamina, en la zona de las trazas
del túnel, proyecto IPCCS. Esta falla de rumbo NNW y manteo de aproximadamente
60º al SW, forma parte de un sistema de sobreescurimientos que afecta principalmente
a la formación Jumasha en distintos sectores del distrito.
El segundo sistema estructural del área corresponde a fallas importantes subverticales
que siguen la dirección de las quebradas principales como quebrada Antamina de
dirección NW y quebrada Uspallares de orientación aproximada N-S y que está
relacionada a intrusivos cuarzo-monzonìticos tabulares de pequeño tamaño que han
producido metamorfismo de contacto tipo skarn.
Finalmente las propiedades de la roca intacta se muestran en la Tabla 2-4 siguiente.
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Tabla 2-4 PROPIEDADES MECÁNICAS DE LA ROCA INTACTA, TÚNEL PROYECTO IPCCS.
Unidad Litología/ Alteración
ParámetroSeca
(t/m3)
Húmeda
(t/m3)n(%)
a(%)
UCS(MPa)
TS(MPa)
Ei
(GPa) mi
σci
(MPa)
CalizaCaliza /
----
N° 17 17 17 17 6 7 6 6 3 3
Max 2,77 2,78 3,90 1,46 67,65 7,99 11,63 0,31 9,03 69,08
Min 2,24 2,25 0,28 0,10 52,62 5,01 9,19 0,29 5,69 62,83
Prom 2,69 2,70 1,50 0,56 59,81 6,12 10,36 0,30 6,83 66,92
DEst 0,12 0,12 0,89 0,33 6,10 1,15 0,96 0,01 1,91 3,55
CV 0,04 0,05 0,59 0,59 0,10 0,19 0,09 0,03 0,28 0,05
VC 2,69 2,70 1,50 0,56 59,81 6,12 10,36 0,30 6,83 66,92
MármolMármol /
----
N° 28 28 28 28 8 9 8 8 3 3
Max 2,86 2,87 0,93 0,33 86,59 7,53 15,13 0,31 14,80 101,36
Min 2,73 2,73 0,11 0,04 52,31 3,71 10,41 0,29 14,25 92,68
Prom 2,77 2,78 0,36 0,13 71,99 5,31 12,21 0,30 14,60 96,90
DEst 0,03 0,03 0,21 0,08 12,68 1,15 1,57 0,01 0,30 4,35
CV 0,01 0,01 0,60 0,59 0,18 0,22 0,13 0,03 0,02 0,04
VC 2,77 2,78 0,36 0,13 71,99 5,31 12,21 0,30 14,60 96,90
EndorskarnEndorskarn /
----
N° 24 24 24 24 5 10 5 5 5 5
Max 3,22 3,24 15,72 5,83 57,87 6,40 9,55 0,32 25,68 59,27
Min 2,43 2,57 0,28 0,10 31,20 2,30 6,75 0,30 10,11 39,97
Prom 2,85 2,92 6,70 2,41 45,50 4,60 8,44 0,31 13,11 51,23
DEst 0,19 0,17 3,95 1,54 11,82 1,52 1,26 0,01 7,68 8,26
Página 12 de 32
CV 0,07 0,06 0,59 0,64 0,26 0,33 0,15 0,03 0,59 0,16
VC 2,85 2,92 6,70 2,41 45,50 4,60 8,44 0,31 13,11 51,23
ExoskarnExoskarn /
----
N° 15 15 15 15 4 2 4 4 3 3
Max 3,41 3,42 3,39 1,08 115,57 6,98 14,37 0,32 17,95 137,41
Min 2,63 2,63 0,31 0,11 60,60 6,50 8,23 0,28 10,82 121,32
Prom 3,03 3,04 1,20 0,40 86,72 6,74 10,91 0,31 13,20 131,71
DEst 0,19 0,19 0,95 0,31 23,36 0,34 2,98 0,02 4,11 9,01
CV 0,06 0,06 0,79 0,79 0,27 0,05 0,27 0,06 0,31 0,07
VC 3,03 3,04 1,20 0,40 86,72 6,74 10,91 0,31 13,20 131,71
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3 DISEÑO DE PERFORACIÓN Y VOLADURA DEL TÚNEL
3.1 Parámetros de diseño
Se consideran los siguientes parámetros de diseño:
Diámetro de perforación : 51 mm
Longitud de perforación : 4,5 m
Ancho : 8 m
Alto : 6 m
Sección del túnel : 44,39 m2
Avance por disparo : 92 %
Volumen por disparo : 183,5 m3
Explosivo a usar : Emulsión bombeable
Densidad del explosivo : 1,10 gr/cc
Contorno : Recorte
Diámetro de tiros vacíos : 102 mm
Rainura : Tiros paralelos con 3 tiros vacíos
3.2 Diseño de perforación y tronadura
La geometría de la sección transversal del túnel se encuentra en la figura 7 y su
respectivo diseño de perforación en la figuras 8.
En tabla 4 se encuentra un resumen con las necesidades de perforación por disparo y
en la tabla 5 el diseño de la voladura. Finalmente en la tabla 6 se hace una estimación
de los costos de perforación y voladura del túnel.
Figura 3-7 Sección transversal del túnel
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Figura 3-8 Diagrama de Perforación
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2 m
3 m
8 m
Tabla 3-5 Diseño y estimación del costo de perforación
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2 m
3 m8 m
FaenaAncho 8 mAlto 6 mSección 44,4 m2Avance / disparo 92 %
Sector de Diámetro Cantidad Longitud Total perforado Costo Gasto PerforaciónPerforación mm tiros m m USS/m US$Tiros de contorno 51 36 4,5 162 3,5 567Zapateras 51 9 4,5 40,5 3,5 141,75Auxiliares 51 30 4,5 135 3,5 472,5Rainura 51 8 4,5 36 3,5 126Vacíos 102 3 4,5 13,5 9 121,5
86 387 1428,8
Antamina
Características del túnel
Total
PERFORACIÓN
Tabla 3-6 Diseño de voladura
Explosivo a granelDensidad explosivo 1,1 gr/ccIniciadorDetonador Contorno
Sector de Cantidad Dinamita Detonador Longitud carga Emulsión Profiler (Orica)Perforación tiros UN UN m Kg UnTiros de contorno 36 1 1 0,00 1Zapateras 9 1 1 4 8,99Auxiliares 30 1 1 4 8,99Rainura 8 1 1 4 8,99Vacíos 3
Sector de Cantidad Dinamita Detonador Longitud carga Emulsión Profiler (Orica)Perforación tiros UN UN m Kg UnTiros de contorno 36 36 36 0,0 36Zapateras 9 9 9 80,9 0Auxiliares 30 30 30 269,7 0Rainura 8 8 8 71,9 0Vacíos 3 0 0 0,0 0
83 83 0 422,5 360,5 17 1,5 7
VOLADURA (carga / tiro)
Emulsión bombeable
Dinamita 1 1/4"x8"Electrónico
Profiler, 70 gr/m; 5 m
Voladura
VOLADURA (carga total)
TotalPrecio US$ / UN
Tabla 3-7 Resumen de costos de Perforación y Tronadura
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Factor de carga (Equivalente ANFO) 2261 gr/m3Perforación específica 2,11 m/m3
93 m/m túnelCosto de perforación / disparo 1429 US$Costo de voladura /disparo 2338,2 US$Costo Perforación y Voladura /disparo 3766,9 US$Costo P y V / metro de túnel 909,9 US$/m túnel
Perforación /m túnel
Resumen de costos
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4 PRESERVACIÓN DEL DAÑO CAUSADO POR LA EXPLOTACIÓN
DEL RAJO
4.1 Vibraciones y daños
A fin de definir los diseños de P y T se propone un modelo de vibraciones y definen
criterios de daño basados en las características del macizo rocoso. El modelo de
vibraciones usado es:
(1)
Donde:
PPV = Velocidad de partícula máxima
K = Parámetro del sitio. Depende de la distancia y del fracturamiento
C = Parámetro de la roca. Depende del fracturamiento.
Q = Carga explosiva Kg
D = Distancia m.
a= Exponente de la carga. Depende del tipo de explosivo y del diámetro de los
tiros.
b = Coeficiente de atenuación. Depende de la distancia, tipo de voladura y
dirección del fracturamiento
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Se usan los siguientes parámetros para el modelo indicado anteriormente.
K = 200C = 1Alfa = 0,5Beta = 1,1
Parámetros
De esta forma se tiene:
(1.1)
Por otro lado se consideran dos criterios de daño. El primero, asociado a la creación de
fracturas nuevas por esfuerzos de tracción producidos por la onda de choque producto
de voladuras en régimen supersónico. Según este criterio se tiene:
Donde:
PPVc = Velocidad de partícula crítica mm/seg
Rt = Resistencia a la tracción de la roca intacta Mpa
Vp = Velocidad de la onda p (Velocidad sónica de la roca) m/seg
E = Módulo de deformabilidad Gpa
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El segundo criterio, de daño está asociado a la deformación máxima admisible por la
roca antes de fallar por los esfuerzos generados por la onda P. Se asume que las rocas
fallarán ante una deformación de 4 * 10-4. Se sabe que la deformación se puede
estimar por:
(3)
Luego:
PPVc = 4*10-4*Vp (4)
Para fines de diseño, de ambos criterios se elegirá el más restrictivo, es decir aquella
PPVc menor.
Como criterio de daño se asume que se tendrá:
Fracturamiento intenso si : PPV > 4*PPVc
Creación de fracturas nuevas si : 4*PPVc > PPV > PPVc
Extensión de fracturas existentes si : PPVc > PPV > ¼ *PPVc
De acuerdo a las propiedades geomecánicas de las diferentes formaciones se tiene
las siguientes estimaciones de velocidad de partícula crítica:
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Tabla 4-8 Criterio de daño en caliza
CRITERIO DE DAÑORoca: CalizaCaracterísticas macizo rocosoVp (supuesto) m/seg 4000Resistencia a la tracción Mpa 6,12Módulo de Young Gpa 10,36Deformación máxima 0,0004
Velocidad de partícula crítica mm/seg 2363PPVc (criterio de desformación) mm/seg 1600
PPVc de diseño mm/seg 1600
Criterios de daño PPV mm/segPPV>4PPVc => Intenso fracturamiento 64004*PPVc > PPV > PPVc Creación de fracturas 1600PPVc>PPV > 1/4 * PPVc Extensión de fracturas 400
Tabla 4-9 Criterio de daño en marmol
Página 22 de 32
CRITERIO DE DAÑORoca: MarmolCaracterísticas macizo rocosoVp (supuesto) m/seg 4000Resistencia a la tracción Mpa 5,31Módulo de Young Gpa 12,21Deformación máxima 0,0004
Velocidad de partícula crítica mm/seg 1740PPVc (criterio de desformación) mm/seg 1600
PPVc de diseño mm/seg 1600
Criterios de daño PPV mm/segPPV>4PPVc => Intenso fracturamiento 64004*PPVc > PPV > PPVc Creación de fracturas 1600PPVc>PPV > 1/4 * PPVc Extensión de fracturas 400
Tabla 4-10 Criterio de daño en endoskarn
CRITERIO DE DAÑORoca: EndorskarnCaracterísticas macizo rocosoVp (supuesto) m/seg 4000Resistencia a la tracción Mpa 4,6Módulo de Young Gpa 8,44Deformación máxima 0,0004
Velocidad de partícula crítica mm/seg 2180PPVc (criterio de desformación) mm/seg 1600
PPVc de diseño mm/seg 1600
Criterios de daño PPV mm/segPPV>4PPVc => Intenso fracturamiento 64004*PPVc > PPV > PPVc Creación de fracturas 1600PPVc>PPV > 1/4 * PPVc Extensión de fracturas 400
Tabla 4-11 Criterio de daño en exoskarn
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CRITERIO DE DAÑORoca: ExoskarnCaracterísticas macizo rocosoVp (supuesto) m/seg 4000Resistencia a la tracción Mpa 6,74Módulo de Young Gpa 10,91Deformación máxima 0,0004
Velocidad de partícula crítica mm/seg 2471PPVc (criterio de desformación) mm/seg 1600
PPVc de diseño mm/seg 1600
Criterios de daño PPV mm/segPPV>4PPVc => Intenso fracturamiento 64004*PPVc > PPV > PPVc Creación de fracturas 1600PPVc>PPV > 1/4 * PPVc Extensión de fracturas 400
Según las últimas cuatro tablas, se considerará una PPV crítica de 1600 mm/seg para
todo el túnel, de tal forma que podemos esperar la extensión de fracturas preexistentes
en el macizo rocoso del túnel cuando la velocidad de partícula supere los 400 mm/seg.
En la figura 9 se observa la expresión gráfica de la expresión (1.1) en un ábaco de
diseño de las voladuras del rajo, que permite limitar la carga explosiva en función de la
distancia y del PPV crítico.
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Figura 4-9 Abaco de diseño de Voladura del Rajo
0,0
100,0
200,0
300,0
400,0
500,0
600,0
700,0
800,0
900,0
1000,0
0 5 10 15 20 25 30
Carg
a m
áxim
a p
or r
etar
do
(kg)
Distancia (m)
ABACO DE DISEÑO
100 mm/seg
200 mm/seg
400 mm/seg
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Criterio de daño en Hormigón
La resistencia de los hormigones y su capacidad para soportar vibraciones depende
fuertemente de la edad del hormigón. Entre las 0 y 4 horas el hormigón todavía no se
endurecido y los niveles de vibración admisible son relativamente altos. Entre las 4 y
las 24 horas el hormigón comienza a endurecerse lentamente y su capacidad para
soportar vibraciones baja fuertemente. Ver Figura 4-10.
Figura 4-10 Velocidades máximas de partícula en función del tiempo de fraguado
Por otro lado Isaac y Bubb (1981) resume en un gráfico la velocidad de partícula
máxima que soporta un hormigón en función de la resistencia adquirida por éste. Ver
Figura 4-11.
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Figura 4-11 Niveles de vibración admisibles según la resistencia del hormigón
De acuerdo a estos dos últimos criterios, se asume que el hormigón se dañará cuando
la velocidad de partícula a que es sometido supere los 100 mm/seg. De esta forma el
daño a las obras civiles del túnel es más restrictivo que el daño al macizo rocoso, luego
es éste valor el que debe limitar las voladuras del rajo una vez que éstas se acerquen
al túnel (curva azul del ábaco de diseño de la Figura 4-9).
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5 RESILIENCIA DEL SISTEMA
El diseño del túnel debe tener la capacidad de ajustar su funcionamiento previo o a
continuación de cambios y perturbaciones, de tal modo que pueda sostener su
operación aún después de un acontecimiento grave o en presencia de un elevado nivel
de esfuerzo. Para esto se requiere que:
Responda rápida y eficientemente a perturbaciones dinámicas (ondas de
esfuerzo) y ambientales (aumento del flujo de agua subterránea). En este
aspecto es importante considerar que las voladuras de banqueo pueden
reaccionar en consecuencia:
Disminuyendo el diámetro de perforación.
Usar táco intermedio y desacoplar las cargas. Método no preferido
por la posibilidad de insensibilizar algunas de las cargas por
presión dinámica, que puede afectar al explosivo o al detonador.
Dividir el banco en dos bancos más pequeños y explotar en dos
pasadas, con lo que aumenta levemente el costo de Perforación y
Voladura y disminuye la eficiencia de las palas.
En las voladuras cercanas al túnel, usar necesariamente
detonadores electrónicos a fin de disminuir el acoplamiento de
ondas.
Monitorear continuamente las perturbaciones y amenazas a que será sometido
el túnel y su fortificación mediante instrumentación adecuada, instalada durante
su construcción. Para esto se recomienda:
o Construir a lo menos tres estaciones de monitoreo en el interior del túnel
equipadas con geófono triaxial de campo cercano y perforaciones de
inspección ascendentes que permitan ser revisadas periódicamente
mediante bore hole camera.
o Instalar extensómetros de convergencia.
o Medir sistemáticamente el caudal de agua drenada por el túnel.
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Anticipar los futuros cambios en las solicitaciones que puedan afectar su
estabilidad estructural y operacional, mediante modelamiento y simulación de
estos cambios ambientales. En base a la información capturada por el monitoreo
descrito en el punto anterior es desarrollar y calibrar modelos de:
o Vibraciones en amplitud y en frecuencia.
o Modelo de drenaje de agua.
o Modelo de daño por voladura.
Debe existir la voluntad de prepararse contra estos cambios aún si los
resultados son inciertos.
o Considerar en los planes de producción las posibilidades de reacción de
la voladura, ya sea disminuyendo el diámetro de perforación, tronando en
medio banco o tronar con taco intermedio.
o Sobrefortificar las zonas del túnel que estarán más expuestas a
vibraciones producto de la explotación futura del rajo.
o Construir un sistema de drenaje de las aguas superficiales.
Generar un archivo técnico de la mejor calidad durante la construcción del túnel
que contenga a lo menos: información geológica estructural, drenaje de agua,
inestabilidades y mecanismos de falla detectados.
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6 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
La excavación del túnel debe considerar:
o Voladura de contorno (recorte)
o Usar emulsión bombeable a fin de mecanizar el desarrollo y además,
tiene la ventaja de emitir menos gases que el ANFO.
o Usar detonadores electrónicos para minimizar el daño, pero tienen la
desventaja del costo +- 17 US$/UN
o La opción de usar ANFO queda descartada por la presencia de agua
subterránea en la zona de excavación.
Interacción túnel - rajo
o Se espera extender fracturas pre-existentes en el macizo rocoso que
rodea el túnel si la velocidad de partícula supera los 400 mm/seg.
o Desde el punto de vista estructural, el análisis realizado no contempla el
o los mecanismos de daño que se pueden esperar en el túnel.
o De acuerdo a las instalaciones y obras civiles realizadas en los túneles
antes del banqueo, los criterios de daño se deben ajustar a estas
condiciones. Se estima inicio de daño al hormigón si la velocidad de
partícula supera los 100 mm/seg.
o Se recomienda perforar tiros de inspección mediante bore hole camera
desde los túneles hacia arriba a fin de evaluar la formación o extensión de
fracturas en la roca, comportamiento del shotcrete y su adherencia a la
roca.
o Se recomienda usar detonadores electrónicos a fin de evitar el
acoplamiento de ondas producidas por el error de los detonadores
pirotécnicos.
o La zona de mayor cercanía debe sobre-fortificarse en especial si el
mecanismo de falla que se encuentre sea por caída de bloques de
tamaño medio.
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o Puede ser muy útil definir y construir estaciones de drenaje dentro del
túnel perforando abanicos de tiros largos a fin de drenar las aguas del
talud y mejorar sus condiciones de estabilidad. Probablemente si este
tema resulta y es relevante en el control del agua, se podría aumentar en
un par de grados el ángulo interrampa de esa zona del rajo.
o Durante la construcción se debe dejar instalada al menos 3 estaciones de
monitoreo de vibraciones (geófonos triaxiales) y de daño (perforaciones
para inspección con bore hole camera). Con la información recogida en
estas estaciones es posible, en la medida que se acerque la voladura de
los bancos, ajustar modelo de vibraciones en amplitud y frecuencia,
evaluar el daño y calibrar la voladura del rajo. En cada estación de
monitoreo se deberán instalar geófonos de campo cercano, que tiene la
capacidad de medir en un mayor rango de frecuencia.
o En el diseño de las voladuras del rajo, en las condiciones más críticas, se
pueden considerar las siguientes posibilidades de solución en forma
individual o un conjunto de ellas:
Disminuir el diámetro de perforación.
Usar táco intermedio y desacoplar las cargas. Método no preferido
por la posibilidad de insensibilizar algunas de las cargas por
presión dinámica, que puede afectar al explosivo o al detonador.
Dividir el banco en dos bancos más pequeños y explotar en dos
pasadas, con lo que aumenta levemente el costo de Perforación y
Voladura y disminuye la eficiencia de las palas.
En las voladuras cercanas al túnel, usar necesariamente
detonadores electrónicos a fin de disminuir el acoplamiento de
ondas.
o Otros:
Durante la construcción del túnel es muy necesario generar un
archivo técnico del mejor nivel con toda la información de
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caracterización geomecánica y problemas de estabilidad y de agua
presentados.
Es absolutamente necesario construir un sistema de drenaje de las aguas superficiales
(canales de hormigón, tuberías, etc.) en toda el área involucrada y no solo en los
portales. De esta forma controlamos en alguna medida la fuente de agua que afectará
al túnel y al talud.
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