Voladura Controlada Sobrexcavación (como se lleva a cabo una voladura)

CENTRO TECNOLÓGICO
DE VOLADURA EXSA
CTVE
LES DA LA
BIENVENIDA

FACTORES QUE
PROVOCAN SOBRE
EXCAVACIÓN Y
CAÍDA DE ROCAS EN
EXCAVACIÓN
SUBTERRÁNEA

MAL DIMENSIONADO DE
LAS ÁREAS A EXCAVAR
RESPECTO A ALTURA, ANCHO Y
LARGO DE LOS TAJEOS A
EXPLOTAR Y AL
DIMENSIONAMIENTO DE LOS
PILARES Y PUENTES DE SOPORTE.

VOLADURA
SOBREDIMENSIONADA
EL EXCESO DE CARGA Y SECUENCIA
DE SALIDAS MUY APRETADA
GENERAN DETERIORO DE LA ROCA
DEL CONTORNO DE LAS LABORES
DISPARADAS.

ORIENTACIÓN DESFAVORABLE DE
LAS LABORES MINERAS CON
RESPECTO AL RUMBO Y BUZAMIENTO
DE LAS ESTRUCTURAS GEOLÓGICAS
PRINCIPALES O PREDOMINANTES DE
LAS MINAS (FALLAS, DIACLASAS,
DISYUNCIÓN Y PLANOS DE
ESTRATIFICACIÓN).

DISEÑO DE MALLA
INAPROPIADA A LA
CONDICIÓN DE LA ROCA
TIPO DE ARRANQUE, DISTRIBUCIÓN
DE TALADROS Y DE LA CARGA
EXPLOSIVA, SECUENCIA DE SALIDAS
QUE NO MANTIENEN RELACIÓN CON
EL GRADO DE INTENSIDAD DEL
FISURAMIENTO (FISURAS
APRETADAS, MEDIANAMENTE
SEPARADAS Y AMPLIAMENTE
SEPARADAS).

INAPROPIADA SELECCIÓN
DEL EXPLOSIVO, SEGÚN EL
TIPO Y CONDICIÓN DE LA
ROCA
-DETONACIÓN
-DEFLAGRACIÓN VS. TENACIDAD
-FRIABILIDAD
-FACTOR DE CARGA
-FACTOR DE
ENERGÍA VS.
VOLABILIDAD
-EXCABILIDAD

CONSECUENCIAS
FRAGMENTACIÓN IRREGULAR : EXCABILIDAD Y ACARREO
LENTOS (CICLO DE CARGA
DEFICIENTE).
BOLONERÍA EXCESIVA : VOLADURA SECUNDARIA
(RIESGO Y COSTO
NEGATIVO).
DILUCIÓN DEL MINERAL : PÉRDIDA DE VALOR
ECONÓMICO.
SOBRE EXCAVACIÓN : SOSTENIMIENTO
ADICIONAL (ELEMENTOS E
INSTALACIÓN).
RECUPERACIÓN METALÚGICA : SOBRECOSTO DE
CONMINUCIÓN (CONSUMO
DE ENERGÍA E INSUMOS).

MEDIDAS DE SOLUCIÓN
REDUCCIÓN DEL FACTOR DE ACOPLAMIENTO
PERIMETRAL PARA LIMITAR LA
SOBREROTURA Y COSTOS DE
SOSTENIMIENTO POSTERIOR AL DISPARO.
(VOLADURA CONTROLADA Y AMORTIGUADA)
INCREMENTO DE ENERGÍA Y DEL FACTOR DE
ACOPLAMIENTO EN EL NÚCLEO DEL TÚNEL O
DEL TAJEO PARA REDUCIR LA
GRANULOMETRÍA DE FRAGMENTACIÓN.
(VOLADURA EFICIENTE)

Ejemplo de cálculo de voladura
controlada aplicando las ecuaciones de
Blasting Analysis Internacional Inc.
Pb = 1.69 x 10-3 x de x VOD2/(√c De/Dt)2.4
donde:
Pt : presión de taladro (psi).
de : densidad del explosivo (g/cc).
VOD : velocidad de detonación del explosivo (ft/seg).
c : porcentaje de explosivo en taladro (expresado
como decimal).
De : diámetro de explosivo.
Dt : diámetro de taladro.
Nota: para cambiar psi a bares multiplicar el resultado por
0.068947.

S = Dh x (Pb + T)/T
donde:
S : espaciamiento entre taladros (pulg).
Dh : diámetro de taladro (pulg).
Pb : presión dentro del taladro (pulg).
T : resistencia a la tracción dinámica de la roca
(psi).
En un tajo con taladros de 6”Ø, con roca con
resistencia compresiva de 50 000psi y a tensión de 5
000 psi material muy competente) que emplea
explosivo con VOD: 13 000 ft/seg y p.e.: 1.03 .
Requiere disparar una línea de precorte con el mismo
diámetro de producción.

¿ Qué espaciamiento debe aplicarse entre
los taladros de precorte?
1. Cálculo de la presión de taladro (Pb)
Pb = 1.69 x 10-3 x p.e x VOD2 (totalmente acoplado)
= 1.69 x 10-3 x 1.03 x 13 0002
= 294 178 psi
Dado a que la presión de taladro resultante está muy en
exceso respecto a la resistencia compresiva de la roca,
resultaría trituración excesiva (radial) alrededor de los
taladros.
Por tanto es conveniente reducirla desacoplando el
explosivo al colocarlo en un tubo plástico, o de cartón,
o manga, de menor diámetro que el taladro.

Primero, probando con tubo de 4” (De) (minetras que
6”= Dt)
Pb = 1.69 x 10-3 x de x VOD2/(√c De/Dt)2.4
= 1.69 x 10-3 x 1.03 x 13 0002 x (4/2 / 6.2)2.4
= 111 171 psi
Presión que aún es elevada por lo que se recalcula
para tubo de 3” (Dc) resultando:
Pb = 55 736 psi
Ligeramente alta para roca muy competente donde no
existen planos de estratificación o fisura, por lo que se
puede emplear 2 1/2”Ø con el que se tendrá:
Pb = 55 736 psi

2. Cálculo del espaciamiento entre taladros:
S ≤ 2 Dh x (Pb + T)/T
≤ 2 x 3 (85 984 + 5 000)/5 000
≤ 49 pulgadas (aprox 4´)
Si se emplean tifos de 3” llenos, sería:
S ≤ 2 Dh x (Pb + T)/T
≤ 6 x (55 736 + 5 000)/5 000
≤ 73 pulgadas (con alguna rotura alrededor del
taladro)
Si la roca fuera altamente fisurada, la resistencia
compresiva sería menor por tanto se buscaría una
menor presión de taladro para evitar la rotura hacia
atrás de la línea de taladros (back break) y también
menor espaciamiento.

VOLADURA CONTROLADA
Reducción de costos en
sostenimiento y sobreexcavación

VOLADURA CONTROLADA
 El objetivo de la voladura controlada es evitar el
rompimiento de la roca fuera de límites previamente
establecidos, es decir evitar la sobrerotura (overbreak).
 Es un método especial que permite obtener superficies
de corte lisas y bien definidas, al mismo tiempo que
contribuye a mejorar su estabilidad, aspecto muy
importante en trabajos subterráneos de orden
permanente, para prevención de desplome de techos y
otros riesgos, y en superficie para la estabilidad de
taludes en corte de laderas.

VOLADURA CONTROLADA
 En términos generales, si el disparo para este corte es
anterior a la voladura principal, se le denomina “precorte
o presplitting”, y si es posterior se le conoce como
recorte, voladura de contorno o voladura suave (smooth
blasting); en el caso de túneles también suele
denominarse voladura periférica.
 Consiste en el empleo de cargas explosivas lineares de
baja energía colocadas en taladros muy cercanos entre
sí, que se disparan en forma simultánea para crear y
controlar la formación de una grieta o plano de rotura
continuo, que delimite la superficie final de un corte o
excavación.

TEORÍA DEL MÉTODO
 Una carga explosiva convencional acoplada, que llena
completamente un taladro, al detonar crea una zona
adyacente en la que la resistencia dinámica a
compresión de la roca es ampliamente superada,
triturándola y pulverizándola. Fuera de esa zona de
transición, los esfuerzos de tracción asociados a la
onda de compresión generan grietas radiales alrededor
de todo el taladro, lo que se denomina fisuramiento
radial.
 Cuando son dos las cargas que se disparan
simultáneamente, esas grietas radiales tienden a
propagarse por igual en todas direcciones, hasta que
por colisión de las dos ondas de choque en el punto
medio entre taladros, se producen esfuerzos de
tracción complementarios perpendiculares al plano
axial.

TEORÍA DEL MÉTODO
 Las tracciones generadas en ese plano superan la
resistencia dinámica a tracción de la roca, creando un
nuevo agrietamiento y favoreciendo la propagación de
las grietas radiales en la dirección de corte proyectado,
lográndose esto en especial cuando dos taladros son
cercanos.
 Posteriormente estas grietas se amplían y extienden
bajo la acción de cuña de los gases de explosión que
se infiltran en ellas. La propagación preferencial en el
plano axial junto con el efecto de aperturar por la
presión de gases permiten obtener un plano de fractura
definido.

TEORÍA DEL MÉTODO
 Según esto, el mecanismo de trabajo de una voladura
de contorno comprende a dos efectos diferentes: uno
derivado de la acción de la onda de choque y otro
derivado de la acción de los gases en expansión.
 La presión de gases es clave en la voladura controlada,
por lo que se debe tratar de mantenerla hasta que
complete la unión de las grietas que parten de los
taladros adyacentes. Esto se conseguirá adecuando la
longitud de retacado para evitar el escape prematuro de
los gases a la atmósfera.

EFECTO
ZONAS TRITURADAS TALADROS
ONDAS DE CHOQUE
ESFUERZOS LATERALES
RESULTANTES DE LA COLISIÓN
DE LAS ONDAS DE CHOQUE
ZONA DE CORTE
ZONA DE TENSIÓN
MECÁNICA DE CORTE LINEAR
E
E/2
ONDAS DE
TENSIÓN
ONDAS DE
TENSIÓN

DIFERENCIAS ENTRE VOLADURA
CONVENCIONAL Y LA VOLADURA CONTROLADA
Voladura convencional
Los taladros de voladura normal destrozan
la roca por interacción entre sí, con
predominio de fracturamiento radial; para
lograr este efecto es necesario mantener
ciertas condiciones, como:
1. Relación de espaciamiento a burden: E =
1.3 a 1.5 B.
2. Relación de acoplamiento (diámetro de
taladro a diámetro de cartucho): máxima
de 1.2 a 1, buscando un adecuado
confinamiento y atacado del explosivo.
3. Distribución de la carga explosiva,
ocupando e promedio los 2/3 de la
longitud del taladro (66%) procurando la
mayor concentración de carga al fondo del
mismo.
Voladura controlada
A diferencia de los taladros de voladura
normal, los de voladura controlada deben
espaciarse de tal modo, que las fracturas
creadas se dirijan a los puntos de menor
resistencia, es decir de taladro a taladro,
alineándose para formar u plano de
corte, con lo que se disminuye o elimina
la formación de fracturas radiales. Entre
sus condiciones fundamentales tenemos:
1. Relación de espaciamiento a burden
inversa a la normal; es decir, menor
espaciamiento que burden, usualmente:
E = 0.5 a 0.8 B.
2. Explosivo de mucho menor diámetro que
el del taladro para que la relación de
desacoplamiento sea mayor que la
convencional de 2.1 a 1.
3. Carga explosiva linear distribuida a todo
lo largo del taladro preferentemente con
cartuchos acoplables como los de
Exsacorte, o en ciertos casos, carga
amortiguada con espaciadores.

DIFERENCIAS ENTRE VOLADURA
CONVENCIONAL Y LA VOLADURA CONTROLADA
Voladura convencional
4. Uso de taco inerte para retener la
explosión en el taladro el mayor tiempo
posible, y para mejorar el grado de
confinamiento.
5. Empleo de explosivo con el mayor
brisance y empuje dentro de la relación
energía/costo, para las características de
la roca.
6. Disparo de todos los taladros de la
voladura siguiendo un orden de salida,
espaciados en tiempo de acuerdo a un
esquema de secuencias (arranques,
ayudas, cuadradores, alzas, etc.).
Voladura controlada
4. Taco inerte solamente para mantener el
explosivo dentro de taladro, no para
confinarlo.
5. Empleo de explosivo de baja potencia ,
velocidad y brisance, como el Exsacorte
y Exsasplit.
6. Disparo simultáneo de todos los taladros
de la línea de corte, sin retardos entre sí,
y sólo después de la voladura principal.
(Es conveniente un intervalo mínimo de
60 a 100 ms entre el último taladro de la
voladura principal y los taladros de la
línea de corte periférica)
7. Mantener el alineamiento y paralelismo
de los taladros de acuerdo al diseño del
corte a realizar, de lo contrario no hay
buen resultado.

ESQUEMAS DE CARGA CONVENCIONAL PARA
DINAMITA
1. Cebo al fondo
del taladro (sin
taquear).
2. Similar cebo,
pero con
cartucho
“cama” al
fondo”.
3. Cebo en la boca
del taladro.
4. Cebado
intermedio.
5. Cartuchos con
espaciadores,
cebo en la boca.
6. Cartuchos
sueltos, con
cordón
detonante.

TALADROS DE SUBTERRÁNEO, ESQUEMAS PARA
VOLADURA CONTROLADA
Velocidad: 7 000m/s
NONEL
CORDÓN 3G
Velocidad: 3 000m/s (EXAMON) CEBO (DINAMITA) VELOCIDAD: 4 000m/s
CARGA DE COLUMNA CON EXAMON P DETONADOR ELÉCTRICO O DE TIPO NONEL,
CON VELOCIDAD ± 2 000 m/s

Ventajas de la voladura controlada
a. Produce superficies de roca lisas y estables.
b. Contribuye a reducir la vibración de la voladura principal
y la sobreexcavación, con lo que se reduce también la
proyección de fragmentos y los efectos de
agrietamiento en construcciones e instalaciones
cercanas a la voladura. También facilita el transporte
del detritus de voladura, por su menor tamaño.
c. Produce menor agrietamiento en la roca remanente. Es
importante tener en cuenta que la voladura
convencional, según la carga y el tipo de roca puede
afectar a las cajas hechos a profundidades de hasta
1.50 y 2.00 m debilitando la estructura en general,
mientras que la voladura controlada sólo la afecta entre
0.20 y 0.50 m, contribuyendo a mejorar el
autosostenimiento de las excavaciones.
d. En minería puede ser una alternativa para la explotación
de estructuras débiles e inestables.

Desventajas de la voladura controlada
a. Mayor costo que la voladura convencional por requerir
más perforación y empleo de explosivos especiales o
acondicionados a propósito.
b. Mayor demora en la obra por el incremento del trabajo
de perforación.
c. En algunos tipos de terreno no llega a dar los
resultados esperados, como por ejemplo en material
detrítico incompetente o deleznable. Mejores resultados
por lo general se obtienen en rocas homogéneas y
competentes.

Son varias las técnicas para voladura
controlada desarrolladas en los últimos años,
muchas veces específicamente para un
problema particular, pero las más aplicadas
son:
Voladuras de precorte
Voladura de recorte
Voladuras amortiguadas
Estas técnicas se efectúan tanto para trabajos
subterráneos como en superficie.

Técnicas para precorte y
voladura controlada
El objetivo en voladura controlada es reducir la
sobrerotura, minimizar daños a la roca remanente,
dejar paredes y techos lisos, reducir el consumo de
concreto y de elementos de sostenimiento.

 Los seis principales tipos de taladros para voladura
controlada actuales son:
1. Line Drilling *Perforación en Línea
(taladros sin carga).
2. Cushion Blasting *Voladura Amortiguada
(desacoplamiento ± 40%,
taco normal)(penúltima fila).
3. Smooth Wall Blasting *Recorte liso de paredes,
taludes y techos
(desacoplamiento 50%, taco
solo al collar).
4. Buffer Blasting *Voladura controlada con
taladros tipo cráter, carga
solo al fondo.
5. Presplitting or Preshearing *Precorte (antes de la
voladura principal).
6. Air Deck Presplitting *Precorte con columnas de
aire como carga.

VOLADURA DE PRECORTE
 Consiste en crear en el cuerpo de roca una
discontinuidad o plano de fractura (grieta continua)
antes de disparar la voladura principal o de producción,
mediante una fila de taladros generalmente de pequeño
diámetro, muy cercanos, con cargas explosivas
desacopladas y disparos instantáneos.
 El disparo de los taladros de precorte también puede
hacerse simultáneamente con los de producción, pero
adelantándose una fracción de tiempo de 90 a 120 ms,
el disparo ocurre pues en dos etapas.

 El factor de carga por pie de taladro que no cause
daño a la roca, pero que produzca suficiente presión
como para crear la acción de corte se puede estimar
por:
q = Ø2 / 28
donde:
q : carga de explosivo por pie de taladro
(lb/pie).
Ø : diámetro de los taladros vacíos, en
pulgadas.

 Si se aplica este factor de carga, el espaciamiento
entre los taladros de precorte será determinado por la
ecuación:
E = 10 x Ø
donde:
E : espaciamiento, en pulgadas.
Ø : diámetro de los taladros vacíos, en
pulgadas.
 La constante 10 se aplica para asegurar que la
distancia no sea excesiva y que el corte ocurra, pero
según experiencia puede llevarse a 12 ó 14.

Ejemplo de cálculo para la
aplicación de precorte
 Se requiere calcular el espaciado entre taladros para
precorte, con diámetro de 64 mm y con explosivo
especial entubado, de 19 mm de diámetro, 4000 m/s
de velocidad de detonación y 1.1 g/m3 de densidad.
 La roca tiene una resistencia in situ a la tracción de
17.2 y a la compresión de 275 MPa respectivamente
(valores obtenidos de tablas petrográficas, o
determinados por un laboratorio de mecánica de
rotura).

1. Presión de taladro (Pt):
Pt = 228 x 10-6 x ρ x (VOD)2/(1 + 0.8 x ρ) = 2 134 MPa
donde:
ρ : densidad del explosivo.
VOD : velocidad de detonación del explosivo.
2. Presión de taladro efectiva:
Pt = 2 134 x 190.42/ 64 = 2 134 x 0.054
Pt = 115.7 MPa
Valor menor a la resistencia a compresión de la roca
por lo que ésta configuración de cargas es válida.

3. Espaciamiento (E):
E = 64 x (115.7 + 17.2) / 17.2 =494.5 mm = 0.5 m
Luego el espaciamiento de partida será 0.5 m.
Para determinar el espaciamiento entre taladros
también suele aplicarse la siguiente ecuación:
E = 2 x R (Pb -Rt)
donde:
E : espaciamiento de los taladros, e pulgadas.
R : radio del taladro, en pulgadas.
Pb : presión en el taladro por la carga
explosiva, en psi.
Rt : resistencia a la tracción dinámica de la
roca, en psi.

VOLADURA DE RECORTE
 Consiste en la voladura de una final de taladros
cercanos, con cargas desacopladas, pero después de
la voladura “principal” o de producción.
 El factor de carga se determina de igual forma que
para los taladros de precorte, pero como esta técnica
implica el arranque de roca hacia un frente libre, el
espaciamiento normalmente es mayor que en el
precorte, pudiendo ser determinado por la ecuación:
E = 16 x Ø
donde:
E : espaciamiento.
Ø : diámetro del taladro vacío.
 El disparo es también en dos etapas, primero los
taladros de producción y después, con una diferencia
de unos 100 ms, los de recorte.

VOLADURA DE RECORTE
 El disparo es también en dos etapas, primero los
taladros de producción y después, con una diferencia
de unos 100 ms, los de recorte.
 Las condiciones de confinamiento de ambas son
diferentes, en el precorte mientras no sale la voladura
principal en burden es infinito, en tanto que en el
recorte el burden tiene una distancia definida y
razonable, después de haber salido la voladura
principal, de modo que puede ser estimado en el
diseño de la voladura.

VOLADURA DE RECORTE
 El burden debe ser mayor que el espaciado para
asegurar que las fracturas se “encadenen”
apropiadamente entre los taladros antes que el bloque
del burden se desplace, pudiendo estimarse con la
ecuación:
B = 1.3 x E
donde:
B : burden o línea de menor resistencia.
E : espaciado entre taladros.
 Cuando los taladros de recorte tienen el mismo
diámetro que los de producción la técnica se conoce
como Trim Blasting.

VOLADURA AMORTIGUADA
 Es precisamente una voladura convencional pero en la
que se ha modificado el diseño de la ultima o
penúltima fila, tanto en su esquema geométrico que es
más reducido, como en las cargas de explosivo que
deben ser menores y desacopladas. El disparo es
normalmente en una sola etapa.
 La voladura amortiguada también denominada suave o
cushion blasting, recientemente ha incrementado sus
posibilidades con el desarrollo de nuevas técnicas
como la de ADP (Air Deck Presplitting) y la de cargas
especiales de baja densidad tipo Examon R-20 o
ANFO combinado con prills de polietileno, aunque en
este caso se presentan problemas de segregación en
el carguío neumático por diferencias de densidad.

VOLADURA AMORTIGUADA
 También se considera dentro de esta técnica a la
“perforación en línea” (line drilling) o control de
fractura límite, en la que una fila de taladros de
pequeño diámetro, estrechamente espaciados (máximo
3 diámetros) y sin carga explosiva crean un plano de
debilidad que producirá el corte como efecto de la
voladura principal. El plano actuará como una cortina
que limita el paso de las ondas explosivas hacia atrás.

VOLADURA CONTROLADA EN
TRABAJOS SUBTERRÁNEOS
 La voladura convencional en túneles y otros trabajos de
subsuelo, además de dejar perfiles irregulares según el
sistema de diaclasamiento de la roca, normalmente
afecta a la estructura remanente a profundidades que
pueden llegar hasta 2 m, maltratándola y debilitándola
según su tipo y condición, lo que puede tener
consecuencias de inestabilidad o desprendimiento con
el tiempo.
 Este maltrato es mayor cuando se dispara con cargas
excesivas, o cuando no se mantiene un adecuada
secuencia de encendidos y todos los taladros salen
casi simultáneamente.

VOLADURA CONTROLADA EN
TRABAJOS SUBTERRÁNEOS
 En obras de ingeniería de cierta consideración, como
los túneles de irrigación o de hidroeléctricas, que
deben ser estables y que usualmente se cementan, el
perfil periférico irregular es inconveniente, debiéndose
ejecutarse adecuadamente para obtener una pared
final de superficie lisa.
 Para evitar este maltrato y obtener paredes de corte
liso se emplean métodos de voladura periférica
controlada.

EFECTOS DE DIACLASAMIENTO DE LA ROCA EN
LA VOLADURA CONVENCIONAL DE TÚNELES Y
GALERÍAS DE MINAS
RESULTADOS:
• Corte
irregular, con
presión lateral.
• La
fracturación
tiende a
formar
pedrones,
corte estable.
• Pérdida de
energía por las
fisuras,
desprendimien
to de cuñas de
roca.
• Desprendimie
nto de
planchones.

VOLADURA CONTROLADA EN SUBSUELO
CON VOLADURA
CONTROLADA
± 0,20 a 0,50 m
CON VOLADURA
CONVENCIONAL
DAÑOS
± 1,5 m Daños por suma de impacto y vibración de todos los taladros
PERFIL LÍMITE
LÍMITE

ESQUEMA DE VOLADURA DE RECORTE EN TÚNEL
– DESACOPLAMIENTO PERIMETRAL -
 CEBO
 EXSACORTE
 TACO
CONDICIONES BÁSICAS:
 CARGA LINEAR TOTAL
DESACOPLADA
 EXPLOSIVO DE BAJA
ENERGÍA
 ESPACIAMIENTO
REDUCIDO
 SALIDA SIMULTÁNEA
DE TODA LA PERIFERIA

RELACIÓN ENTRE BURDEN Y ESPACIAMIENTO
VOLADURA CONTROLADA
0,60
0,85
0,70
0,90
1,20
1,40
0,45
0,70
0,60
0,70
0,90
1,10
BURDEN (m) ESPACIO (m)
DIÁMETRO
(mm) “
16 5/8
22 7/8
32/38
1 1/4
1 1/2
51 2
64 2 1/2
76 3
VOLADURA CONVENCIONAL
0,62
0,87
1,25
1,80
2,25
2,5
0,80
1,13
1,50
2,30
2,80
3,10
BURDEN (m) ESPACIO (m)
VOLADURA CONVENCIONAL : E = 1,3 a 1,5 B
VOLADURA CONTROLADA : E = 0,5 a 0,8 B

DIÁMETRO
(mm)
EXPLOSIVO
CONCENTRACIÓN
LINEAR DE CARGA
POR METRO
PRESIÓN DE
TALADRO
EN BARES
ZONA DE
FISURA
CREADA
45 (tal.)
22 (cart.)
ANFO
EXSACORTE
aprox 1,8 kg/m
aprox 0,8 kg/m
30 000
900
1,50 m
0,25 m
RANGOS DE ENERGÍA Y DAÑO A LA ROCA
EN TECHO Y CAJAS

Condiciones necesarias para la
voladura controlada en subsuelo
 Aplicables al acabado de túneles, cámaras y
excavaciones para cimientos de máquinas y obras
civiles.
a.Perforación
 El diámetro de los taladros de contorno normalmente
es igual a los de producción.
 La precisión de la perforación es fundamental, debe
mantenerse el alineamiento y paralelismo de los
taladros de acuerdo al diseño del corte a realizar, para
mantener un burden constante en toda la longitud del
avance, de otro modo no se formará el plano de corte.

 Un mal emboquillado o desviaciones resultarán en
sobrerotura o salientes de roca, así, desviaciones
mayores de 0.10 a0.15 m. al fondo pueden deformar el
corte o dar lugar a tacos quedados (bootlegs).
 El espaciamiento entre taladros debe ser menor que el
de voladura convencional, la relación espacio/burden
baja de E = 1.3 B normal a E = (0.5 ó 0.8) B.
 En la práctica, para voladura amortiguada, esta
distancia se estima entre 15 a 16 veces el diámetro y el
burden de 1.2 a 1.5 veces el espaciamiento, mientras
que para precorte el espaciamiento será de 8 a 12
veces el diámetro, considerándose el burden infinito.
Así en la práctica son esenciales espaciamientos entre
0.3 y 0.6 m.

b.Carga
Se requiere baja densidad de carga explosiva, lo que se
obtiene con:
 Explosivos especiales de baja energía y velocidad,
usualmente en cartuchos de pequeño diámetro, como el
Exsacorte de 22 mm, que produce unos 1000 bar de
presión, mientras que uno convencional puede llegar a
30000 bar.

 La carga de columna debe ser desacoplada (no
atacada), normalmente de sólo 0.5 veces el diámetro
del taladro (relación 2:1) para poder formar un anillo de
aire alrededor del explosivo que amortigüe el efecto de
impacto al absorber parte de la energía de la explosión
y debe distribuirse a todo lo largo del taladro (esto se
facilita por ejemplo con los cartuchos largos de
Exsacorte que cuentan con plumas centradoras
plásticas).
 La densidad de carga normalmente fluctúa entre 0.18 y
0.37 kg/m, para este caso, según el tipo de roca varía
entre 0.08 y 0.22 kg/m.
 Si es necesario para amortiguar la onda y facilitar la
formación del plano de corte, se puede intercalar
taladros vacíos de guía entre los taladros cargados.

c.Carga de fondo
 Todo método de carguío requiere una carga de fondo
de alta velocidad con factor de acoplamiento cercano
al 100% (ejemplo uno o dos de cartuchos
convencionales de dinamita), para asegurar el arranque
de la carga reducida de columna y evitar la formación
de tacos quedados al fondo.
 Es también necesario sellar los taladros con taco inerte
(steming) para contener los gases y para evitar que la
columna desacoplada sea eyectada del taladro al
detonar el cebo (o succionada por la descompresión
subsiguiente a la voladura previa del disparo principal).

d. Disparo
 El disparo de todos los taladros del corte periférico
debe ser simultáneo, o máximo en dos o tres etapas
de retardo muy cercanas (si el perímetro a cortar es
grande), de lo contrario el plano de corte puede no
formarse completamente. Esto puede asegurarse con
una línea troncal de encendido independiente.

 Debe tomarse en cuenta que la velocidad pico de
partícula generada por el disparo puede llegar a causar
excesivo daño a la roca remanente, efecto que se
puede reducir manteniéndola por debajo de los 700 a
1000 mm/s. Esta velocidad se puede estimar con la
siguiente fórmula empírica:
VPP = Ce / d x b
donde:
VPP : velocidad pico de partícula, en m/s.
Ce : carga explosiva, en kg.
d : distancia radial desde el punto de
detonación, en m.
b : constante que depende de las
propiedades estructurales y elásticas
de la roca, y que varía de lugar
a lugar.

Los medios usuales disponibles para carga controlada
en pequeño diámetro son:
1. Tubos plásticos rígidos con carga interior de dinamita
de baja velocidad y presión, acoplables para formar
columnas de longitud requerida, con plumas
centradoras para desacoplar la carga; ejemplo:
Exsacorte de 22 mm de diámetro por 710 mm de
longitud acoplable y Exsasplit de 22 mm de diámetro
por 3.50 m de longitud, o más, contínuo.
2. Cartuchos convencionales de dinamita espaciados
entre sí a una distancia equivalente a la longitud de un
cartucho (0.20 m), iniciados axialmente con cordón
detonante de bajo gramaje (3 g/m).

3. Agentes de voladura de baja densidad, normalmente
granulares con componentes diluyentes reducidores de
energía como polietileno expandido, aserrín, ceniza y
otros. Tienen como inconveniente que pueden
segregarse gravimétricamente y generan gases tóxicos.
4. Sistema de carga air deck con sólo carga de fondo y
taco inerte, requiere adecuado control para asegurar
resultados y la roca debe ser compatible con el
método.
5. Cordón detonante de alto gramaje (60, 80, 120 g/m).
Este elemento reduce la densidad de carga linear, pero
es costoso, muy rápido y de alto impacto.

Evaluación de resultados del
precorte
 Esta evaluación un tanto empírica puede hacerse de
forma cuantitativa y cualitativa.
 La evaluación cuantitativa se basa en el cálculo del
factor de cañas visibles, que es el cociente entre la
longitud de las medias cañas visibles después de la
voladura y la longitud total que fue perforada.
 El análisis conjunto de la superficie creada, en roca que
permite observar detalles, facilitará la observación de
daños o fallas que puedan corregirse ajustando
factores de carga y espaciado entre taladros como se
muestra en el cuadro siguiente:

EVALUACIÓN DE RESULTADOS DEL PRECORTE
PERFIL DE EXCAVACIÓN
NINGUNA
SOBRE-
EXCAVACIÓN
GENERAL
•SOBRECARGA
FILA ANTERIOR
DE TALADROS
•SOBRECARGADOS
• DISMINUIR CARGA
• AUMENTAR EL
ESPACIAMIENTO
• DISTANCIAR FILA
ANTERIOR
• AUMENTAR
TIEMPO DE
RETARDO ENTRE
FILAS DE
VOLADURA
PRIMARIA
FALLA MOTIVO SOLUCIÓN

SOBRE-
EXCAVACIÓN
ALREDEDOR
DE LOS
TALADROS
LA PRESIÓN DE
TALADROS ES SU-
PERIOR A LA
RESISTENCIA
DINÁMICA A COM-
PRESIÓN DE LA
ROCA
DISMINUIR LA
DENSIDAD LINEAL
DE CARGA Y
AUMENTAR EL
DESACOPLA-
MIENTO
SOBRE-
EXCAVACIÓN
ENTRE LOS
TALADROS
ESPACIAMIENTO
ENTRE TALADROS
DEMASIADO
PEQUEÑO
AUMENTAR EL
ESPACIADO
ENTRE
TALADROS

ROCA
SOBRESA-
LIENTE
ENTRE
LOS
TALADROS
ESPACIAMIENTO
EXCESIVO ENTRE
LOS TALADROS
REDUDIR EL
ESPACIADO
ENTRE TALADROS
Y AUMENTAR
LIGERAMENTE
LA CARGA

Voladuras controladas en taladros
largos en cámaras subterráneas
 Aquellas operaciones mineras de producción donde por
su método de minado se abren profundas cámaras; por
ejemplo en el método de extracción Sublevel Stope, el
uso de voladuras controladas en el techo y paredes es
fundamental para disminuir los riesgos de inestabilidad.
a) Preparando previamente una cámara superior, cuyas
dimensiones de base son las del tajeo, empleando
perforadoras manuales tipo jack leg, posteriormente
se explota mediante taladros largos todo el mineral
entre el piso de la cámara y la base del tajeo.
 En cámaras abiertas profundas donde se perforan
taladros largos con barras de perforación extensible,
generalmente se controla el techo de dos formas:

b) Cortando el techo, empleando cargas ligeras de
explosivos a través de taladros perforados
paralelamente, siguiendo un diseño de perforación
de voladura controlada para formar el plano de límite
de techo; posteriormente se explota el mineral entre
el piso del tajeo y el techo cortado, de modo que el
personal y equipos puedan trabajar en condiciones
seguras.
c) Para mejorar el efecto de corte se perforan taladros
intermedios de alivio, generándose de esta forma
mayor área libre a los taladros a disparar y que
asimismo sirven de guía para orientar el corte que
limitará el techo. Carguío de cartuchos de dinamita
espaciada para cortar el techo en tajeos abiertos,
con perforaciones de taladros de alivio sin carga
para mejorar el resultado del corte.

ERRORES PERFORACIÓN
• HUECO DE ALIVIO DE DIÁMETRO MUY PEQUEÑO
• DESVIACIONES EN EL PARALELISMO
AVANCE

• ESPACIAMIENTOS IRREGULARES ENTRE TALADROS
• IRREGULAR LONGITUD DE LOS TALADROS
AVANCE

• INTERSECCIÓN ENTRE TALADROS
AVANCE
SOBRECARGA
SIN CARGA
• SOBRECARGA (EXCESIVA DENSIDAD DE CARGA)
SOBRECARGA

Parámetros importantes para
voladuras controladas
1.Presión del taladro
Es la presión ejercida por la expansión de gases de
detonación en las paredes del taladro. Cuanto menor
sea esta presión menor será el daño producido, es
aproximadamente el 50% de la presión de detonación
del explosivo. Para lograr el efecto de corte en las
voladuras controladas es necesario reducir la presión
dentro del taladro desacoplándolo y/o espaciando las
cargas explosivas dentro del mismo.

La siguiente fórmula se puede usar para calcular la
presión del taladro:
Pt = de x (VOD)2/8
donde:
Pt : presión de taladro.
de : densidad del explosivo.
VOD : velocidad de detonación del explosivo.

Para reducir la presión dentro del taladro, se debe
desacoplar espaciar las cargas explosivas. El grado de
acople de una carga explosiva esta dado por:
Cr = (C)1/2 x (Øe/Øt)
donde:
Cr: relación de acoplamiento.
Øe : diámetro de explosivo.
Øt: diámetro de taladro.
C : porcentaje del taladro cargado con explosivo.

La presión dentro del taladro de cargas explosivas
desacopladas y espaciadas, será la siguiente:
Pdt = Pt x (Cr)2.4
donde:
Pt : presión de taladro.
Pdt : presión dentro del taladro desacoplado.

2.Relación de espaciamiento y burden
El espaciamiento entre taladros en una voladura
controlada depende del tipo de roca y diámetro de
perforación. En estas voladuras por lo general se
recomienda una relación burden/espaciamiento (B/E)
de 1.5 a 1.
Podemos partir de la siguiente relación para calcular el
espaciamiento de taladros perimetrales:
E = Øt x (Pdt + Rt)/Rt
donde:
E : espaciamiento entre taladros.
Øt : diámetro de taladro.
Pdt : presión dentro del taladro.
Rt : resistencia a la tracción de la roca.

3.Precisión en la perforación
La precisión en la perforación
es uno de los factores más
importantes para el éxito de
esta técnica, los taladros según
diseño, deben perforarse
paralelos y encontrarse en un
mismo plano de corte.

4.Carga lineal
Para taladros de contorno con diámetros de perforación
entre 32 y 51 mm se recomienda la siguiente tabla
práctica:
Diámetro
taladro
Diámetro
explosivo
Carga
lineal
Espaciamiento Burden
mm mm kg/m m m
32 17 0.22 0.40 a 0.60 0.55 a 0.75
51 25 0.5 0.65 a 0.90 0.80 a 1.20

5.Explosivos para voladura controlada
 Exsacorte: en tubos plásticos acoplables.
 Exsasplit: en tubos plástico entero, de longitud
especificada.
 Exadit: dinamita en cartuchos espaciados, con cordón
detonante y de bajo gramaje a lo largo del taladro y
con espaciadores de madera o de caña.
 Examon: con el método llamado Trim Blasting (cordón
detonante axial de bajo gramaje a lo largo del taladro
hasta el cebo. Tiene su detonador con línea
independiente).

PERFORACIÓN
EJEMPLO DE APLICACIÓN DE VOLADURA
CONTROLADA EN TAJEOS CON TALADROS
LARGOS PARA PROTEGER LOS TECHOS
VOLADURA
TAJEO CON CÁMARA SUPERIOR

PERFORACIÓN VOLADURA
TAJEO SIN CÁMARA SUPERIOR
CON PRECORTE

CORTE LONGITUDINAL DE UN TAJEO

PRECORTE APLICADO PARA
FORMACIÓN DE TECHO EN TAJEO
CARGUÍO DE TALADROS EN
PRECORTE DE TECHO

EJEMPLO DE DAÑO EN TALADRO DE CONTORNO
(VOLADURA CONTROLADA) POR EXCESO DE CARGA
Vista panorámica que muestra el daño de la voladura en el fondo
del taladro por la concentración de la masa explosiva en dicha
zona.

Otra vista panorámica que muestra claramente dos tramos
definidos del taladro, el tramo con mayor daño está en el fondo
del taladro y en el otro tramo, de mayor longitud, se aprecia
menor daño.

Vista panorámica del daño que sufre la pared del taladro y el
efecto de perturbaciones en su entorno.

En esta vista se aprecia el tramo de mayor daño en la pared de la
labor.

Otra vista que enfoca el tramo de mayor daño.

Seguidamente veremos cómo está distribuida la carga
explosiva en dichos taladros que origina los daños que
se mostraron en las fotos anteriores (labores de
producción):
Gráficamente, la distribución de la carga explosiva en
el taladro:

Alternativa para controlar los daños en el contorno de
las labores y mejorar la estabilidad del área de trabajo.
En la grafica se muestra cómo debería distribuirse, en
un taladro de 11 pies de longitud, los cartuchos de
explosivo y los espaciadores:

Esta vista muestra el acabado que se logró con una voladura
controlada en la pared del tajo 680 Acceso 842 en la mina
Andaychagua

Debemos entender que la voladura controlada comprende
dos efectos diferentes: uno derivado de la acción de la
onda de choque y otro derivado de la acción de los gases
en expansión dentro del taladro.
La presión de gases es clave por 10 que se debe tratar
de mantenerla hasta que complete la unión de las
grietas que parten de los taladros adyacentes. Esto se
conseguirá adecuando la longitud de retacado de
material inerte ( aproximadamente 2 pies de longitud)
para evitar el escape prematuro de los gases producto
de la detonación de los explosivos.
Se requiere de una carga de fondo de alta velocidad y
con un diámetro muy cercano al diámetro del taladro
para asegurar el arranque de la carga explosiva y evitar
la formación de tacos en el fondo del taladro después
del disparo.

Se requiere como carga de columna un explosivo de
baja potencia, baja velocidad de detonación y bajo
brisance; estas características son muy importantes de
tomarlas en cuenta ya que contamos con terrenos que
están pre-fracturado por 10 que necesitamos
entonces, un explosivo que no triture demasiado el
mineral pero que si empuje hacia la cara libre. Esta
carga de columna debe ser distribuida a 10 largo del
taladro con la ayuda de espaciadores o con cartuchos
de explosivo de menor diámetro que el diámetro del
taladro, cargados continuamente ( con un suave
atacado) y obtener con ello, una fragmentación de
mineral similar tanto en la zona del fondo del taladro
como en el cuello de este y evitar con ello la presencia
de material triturado y la presencia de bancos.

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