Expocision de Tuneles
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DEDICATORIA
El presente trabajo lo dedicamos a nuestros
padres por su apoyo incondicional y
respaldo; así poder lograr nuestros objetivos
de ser profesionales y ser útil en la
sociedad.
Al ing. Cesar Guzmán por brindarnos sus
conocimientos y guía para formarnos como
profesionales.
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INTRODUCCION
as labores de e!tracci"n de material en obras subterráneas y túneles no es una
tarea sencilla. Al poco espacio de maniobra #ay $ue a%adir los problemas
derivados de la ventilaci"n de espacios cerrados y problemas de seguridad y salud
$ue afectan a los trabajadores.
El uso de los e!plosivos es de muc#a importancia ya $ue es indispensable para la
realizaci"n de un túnel& es por eso $ue es necesario recordar las propiedades& la
clasificaci"n de los e!plosivos y tambi'n los agentes $ue intervienen en la
voladura de rocas.
El uso de las tuneladoras es un gran paso en el uso de las ma$uinas sofisticadas
en la minería ya $ue con estos se pueden realizar túneles de mayor e!tensi"n y
a#orrando tiempo y costo $ue es lo $ue se $uiere minimizar en el campo de la
minería.
a velocidad de avance está en relaci"n con las características de oposici"n de
los e$uipos $ue se emplea& la destreza y e!periencia de los trabajadores y por
último las condiciones de seguridad o instalaciones $ue faciliten para el logro del
avance esperado.
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OBJETIVOS
(. )eleccionar el mejor m'todo de perforaci"n para el avance de una galería o
túnel.*. +btener los conocimientos prácticos para la realizaci"n de un túnel por los
diferentes m'todos $ue e!isten.,. Conocer los diferentes m'todos de avance para ponerlo en práctica en las
labores subterráneas.-. escribir los tipos de e!plosivos utilizados en la construcci"n de un túnel.
SECUENCIA DE SALIDA DE UN DISPARO
as voladuras en túneles y galerías se caracterizan por no e!istir& inicialmente&
ninguna superficie libre de salida salvo el propio frente de ata$ue. El principio de
ejecuci"n se basa en crear un #ueco libre con los barrenos los cueles #acia el cual
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se rompen las cargas restantes de la secci"n. ic#o #ueco tiene& generalmente
diámetros de perforaci"n grandes. En los cueles en abanico los barrenos del cuele
llegan a cubrir la mayor parte de la secci"n.
os barrenos de contorno son los $ue establecen la forma final del túnel& y se
disponen con un reducido espaciamiento y orientados #acia el interior del macizo
para dejar #ueco de avance /túnel0.
)ecuencia de salida de un frente.
ACOPLAMIENTO:
1adio del diámetro de carga al diámetro del taladro. El acoplamiento físico entre la
carga e!plosiva y la roca permite la transferencia de la onda de c#o$ue entre ellas&
teniendo un carácter muy significativo sobre el rompimiento.
El efecto de trituraci"n depende muc#o del contacto directo del e!plosivo con la
roca.
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2aladro acoplado
DESACOPLAMIENTO:
El desacoplamiento tiene enorme efecto sobre el grado de confinamiento y sobreel trabajo del e!plosivo& ya $ue la presi"n de taladro decrecerá con el aumento del
desacoplamiento. Esta condici"n puede incluso ocasionar $ue los gases liberados
por la e!plosi"n se aceleren más rápidamente $ue la onda de detonaci"n en la
columna de carga& acumulándola al descomponer al e!plosivo por el fen"meno
denominado 3efecto canal4 o presi"n de muerte /ead pressing0.
El desacoplamiento es recomendable s"lo para la voladura controlada o
amortiguada& donde forma un colc#"n de aire $ue amortigua el impacto& con lo
$ue disminuye la fragmentaci"n.
2aladro desacoplado
SISTEMA DE AVANCE CON PERFORACION YVOLADURA:
En toda obra de tunelería o e!cavaci"n subterránea& se emplea el sistema clásico
de perforaci"n voladura y limpieza de escombros& obteni'ndose con un trabajo
cíclico el avance del frente o front"n de ata$ue.
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a forma el cual se ataca la secci"n de los túneles y galerías depende de diversos
factores5
6 E$uipo de perforaci"n empleado.
6 2iempo disponible para la ejecuci"n.
6 7oladura empleada.
6 2ipo de roca.
6 2ipo de sostenimiento.
MÉTODOS DE AVANCE DE TUNELES:
CORONA Y BANQUEO:
Consiste en e!cavar primero la corona por todo el anc#o de la secci"n del túnel&
seguidamente se continua con la remoci"n de la zona inferior del túnel
perforando con taladros verticales u #orizontales según convenga.
Este m'todo es empleado comúnmente en terrenos de roca suelta o d'bil& donde
es necesario tener un buen sistema de sostenimiento.
TUNEL PILOTO:
)e perfora un pe$ue%o túnel a lo largo del eje del túnel propuesto& manteniendo un
frente avance a una distancia conveniente del frente del túnel principal; en túneles
cortos se perfora el piloto se perfora de portal a portal& para luego efectuar la
ampliaci"n.
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TUNEL EXPLORATORIO:8aralelamente a la perforaci"n del túnel propuesto& por uno de los lados y a una
distancia conveniente mínima de *9m& se avanza un túnel de pe$ue%a secci"n el
cual se va conectando a intervalos con secci"n principal.
MÉTODO DE SECCIONES LATERALES:
8or ambos estribos del túnel principal se perforan túneles paralelos con el fin de
aprovec#ar el efecto de arco en los #astíales. Este m'todo se suele emplear en
túneles de grandes secciones cuando se trabaja en terrenos poco co#esivos.
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MÉTODO DE AVANCE A SECCIÓN PLENA:
)e emplea una voladura por cada ciclo o vuelta& rompiendo la roca en cortostramos y por toda el área transversal del túnel. Este m'todo se emplea cuando la
roca no ofrece dificultades al desarrollo normal del avance. Es un m'todo
austriaco.
PERFORACIONES Y VOLADURA EN TUNELES:
El ciclo básico de una e!cavaci"n comprende la perforaci"n y voladura. a
)ecuencia es la siguiente5
• 8erforaci"n de taladros.
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• Cebado y carga de e!plosivo.• Amarre del sistema de iniciaci"n.• isparo.• Evacuaci"n de #umos& ventilaci"n& desatado& control de estabilidad para la
evaluaci"n del material volado.• Evacuaci"n del material volado.
LAS VOLADURAS EN TÚNELES:
)on diferentes a las voladuras en bancos debido a $ue se #acen #acia superficie
libre mientras $ue las voladuras en banco se #acen #acia dos o más caras libres.
En las voladuras de bancos #ay gran cantidad de alivio natural dentro de la
plantilla el cual resulta de las caras libres adicionales.
En los túneles& sin embargo& la roca está más confinada y una segunda cara libre
debe ser creada paralela al eje de los taladros.
a segunda cara libre se produce por un corte en la frente del túnel $ue puede ser
ya sea un taladro perforado paralelamente& un corte en 7 o un corte en abanico.
espu's de $ue se #ace el corte& los taladros au!iliares se pueden comparar en
algunos aspectos los utilizados en voladuras de bancos.
En general& las voladuras de túneles son de alguna manera sobrecargadas para
producir una fragmentaci"n más fina ya $ue los efectos desastrosos del
sobrecargado de los taladros son disminuidos por el confinamiento dado en el
túnel.
Como resultado del confinamiento adicional y la falta de caras libres desarrolladas&
el tiempo entre retardos debe ser mayor $ue los de las voladuras de superficie
para permitir el movimiento de la roca y la formaci"n de la cara libre adicional
antes de $ue disparen los taladros subsecuentes.
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)e deben discutir un número de diferentes tipos de taladros cuándo se #acen
voladuras en túneles. Esta figura provee una descripci"n visual de algunos de los
tipos de taladros $ue deben ser considerados. os taladros pueden ser divididos
en las siguientes categorías5
(. 2aladros de 8iso /arrastres0.*. 2aladros Cuadradores /flancos0.,. 2aladros de Contorno /alzas al tec#o0.-. 2aladros Au!iliares /#orizontales0.9. 2aladros Au!iliares /verticales0.
:. 2aladros de Corte o Arran$ue.
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El es$uema de tiro es la disposici"n en el frente del túnel de los taladros $ue se
van a perforar& la carga de e!plosivo $ue se va a introducir en cada uno y el orden
en $ue se va a #acer detonar cada barreno& dise%ándose al principio de la obra en
base a la e!periencia y a una serie de reglas empíricas recogidas en los manuales
sobre e!plosivos. 8osteriormente& a lo largo de la e!cavaci"n del túnel& se va
ajustando en funci"n de los resultados obtenidos en cada voladura.
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a voladura de la destroza con barrenos #orizontales& tiene la ventaja de $ue se
utiliza el mismo sistema de trabajo y ma$uinaria $ue la fase de avance& pudiendo
recortarse con la voladura la forma te"rica del túnel. 8or otro lado& la voladura en
banco es más rápida de llevarse a cabo& con un consumo menor de e!plosivo& y
no necesita ser retirado el escombro en cada voladura& pero re$uiere de un recorte
posterior para conseguir el perfil del túnel en los #astiales.
os taladros deben de tener una longitud de un 9 a ( < superior a la distancia
$ue se $uiera avanzar con la pega& llamada longitud de avance& ya $ue siempre se
producen p'rdidas $ue impiden aprovec#ar al má!imo la longitud de los taladros.
as longitudes de avance típicas están comprendidas entre ( y - metros y se fijan
en funci"n de la calidad de la roca& cuanto mejor es la calidad del terreno& mayoresserán los avances posibles. Con una roca de calidad media6adecuada es #abitual
perforar taladros de , a ,&9 metros para avanzar entre *&= y ,&* metros en
cada voladura.
8ara la perforaci"n y voladura& la secci"n te"rica del túnel se divide en zonas& en
las $ue las e!igencias& tanto de densidad de perforaci"n& como de carga
específica de e!plosivo y secuencia de encendido son distintas. Estas zonas son5
• Cuele
• Contracuele
• estroza
• >apateras
• Contorno
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CUELE. El cuele es la fase de la voladura $ue dispara en primer lugar. )u
finalidad es crear una primera abertura en la roca $ue ofrezca al resto de las fases
una superficie libre #acia la $ue puede escapar la roca con lo cual se posibilita y
facilita su arran$ue. El cuele es sin duda la más importante de todas las fases de
la voladura de un túnel en relaci"n con el avance de la voladura.
E!isten distintos tipos de cuele&
LOS CORTES EN V Y EN ABANICO: $ue facilitan la salida de la roca #acia el
e!terior& pero tienen el inconveniente de $ue los taladros forman un ángulo con
respecto al eje del túnel& por lo $ue su correcta perforaci"n tiene una mayor
dificultad y e!ige variar el es$uema de perforaci"n para cada longitud de avance.
En túneles de secciones de e!cavaci"n reducidas estos cueles no permiten
grandes avances por voladura.
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CORTE EN PARALELO. Consiste en un taladro vacío /barreno de e!pansi"n0&
sin e!plosivos& de mayor diámetro $ue el resto /de ?9 a (* mm0 y& a su alrededor&
tres o cuatro secciones de taladros cargados $ue e!plotan sucesivamente
siguiendo una secuencia preestablecida. a misi"n del barreno de e!pansi"n es la
de ofrecer una superficie libre $ue evite el confinamiento de la roca de modo $ue
facilite su arran$ue. )u diámetro varía entre ( y , milímetros. En ocasiones
puede sustituirse por dos taladros vacíos de diámetro menor /* ! ?9 mm0.
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DESTROZA. a destroza es la parte central y más amplia de la voladura& cuya
eficacia depende fundamentalmente del '!ito de la zona del cuele y contracuele&
$ue es la zona crítica de la voladura.
ZAPATERAS. a zapatera es la zona de la voladura situada en la base del
frente& a ras del suelo. os taladros e!tremos suelen ir un poco abiertos
3pinc#ados4 #acia fuera con objeto de dejar sitio suficiente para la perforaci"n del
siguiente avance. os barrenos de las zapateras son los $ue más carga e!plosiva
contienen ya $ue& aparte de romper la roca #an de levantar 'sta #acia arriba. 8ara
evitar repi's& van ligeramente 3pinc#ados4 #acia abajo y son disparados en último
lugar.
CONTORNO. os taladros perimetrales o de contorno son importantes pues de
ellos dependerá la forma perimetral de la e!cavaci"n resultante. o ideal es $ue la
forma real del perímetro del túnel sea lo más parecida posible a la te"rica& aun$ue
las irregularidades y discontinuidades de la roca dificultan dic#o objetivo.
E!isten dos t'cnicas de efectuar los tiros perimetrales5 el recorte y el precorte.
EL RECORTE: $ue es la t'cnica más empleada& consiste en perforar un número
importante de taladros paralelos al eje del túnel en el contorno& a la distancia
conveniente /entre -9 cm y ( cm0 y con una concentraci"n de e!plosivo
pe$ue%a o incluso nula. En la secuencia de encendido son los últimos barrenos en
detonar.
EL PRECORTE: se perfora un mayor número de taladros perimetrales y
paralelos entre sí unas distancias entre *9 cm y 9 cm& con una concentraci"n de
carga e!plosiva entre &( y &, @gm. Esta t'cnica e!ige una perforaci"n muy
precisa $ue asegure un buen paralelismo y una #omog'nea separaci"n entre los
taladros. En la secuencia de encendido& son los primeros en detonar& con lo $ue
se crea una fisura perimetral $ue aísla y protege la roca de las vibraciones del
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resto de la voladura. a t'cnica del precorte& por su esmerada ejecuci"n y costo
elevado& es de uso poco frecuente en túneles& e!cepto en casos muy especiales.
MAQUINARIA DE PERFORACIÓN:
JUMBOS.
a má$uina #abitual de perforaci"n es el jumbo& Consta de una carrocería de
autom"vil dotada de dos o tres brazos articulados& según los modelos. En cada
brazo puede montarse un martillo de perforaci"n /perforadora0 o una cesta donde
pueden alojarse uno o dos operarios y $ue permite el acceso a cual$uier parte del
frente. El funcionamiento de los jumbos es el'ctrico cuando están estacionados en
situaci"n de trabajo y pueden disponer tambi'n de un motor i'sel para eldesplazamiento. os martillos funcionan a roto percusi"n& es decir& la barrena gira
continuamente ejerciendo simultáneamente un impacto sobre el fondo del taladro.
os rendimientos de perforaci"n $ue se consiguen en los jumbos #idráulicos
modernos& pueden superar los ,&9 mmin de velocidad instantánea de perforaci"n.
os jumbos actuales tienen sistemas electr"nicos para controlar la direcci"n de los
taladros& el impacto y la velocidad de rotaci"n de los martillos e incluso pueden
memorizar el es$uema de tiro y perforar todos los taladros automáticamente. En
este caso un único ma$uinista puede perforar una pega completa en unas pocas
#oras.
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EXPLOSIVOS Y DETONADORES:
os tipos de e!plosivo $ue deben utilizarse en túneles dependen de las
características de la roca& principalmente de su densidad& resistencia a
compresi"n y velocidad de propagaci"n s"nica de la roca.
El tipo de e!plosivo tambi'n depende del grado de #umedad e!istente en la roca.
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El e!plosivo más utilizado para el cuele y contracuele& destroza y zapateras& es la
G+BA6* E6C o 1+BED E*-. El diámetro de los cartuc#os deberá ser lo más
pr"!imo al diámetro de perforaci"n de los taladros& compatible con su introducci"n
dentro del barreno. a iniciaci"n de la e!plosi"n en cada barreno se realiza en el
cartuc#o cebo instalado en el fondo del barreno y $ue contiene un detonador.
a activaci"n de los detonadores puede ser el'ctrica o por impacto; en el primer
caso se utilizan detonadores el'ctricos. 8or razones de seguridad& contra
corrientes parásitas& se utilizan e!clusivamente detonadores de alta insensibilidad
/Al0. na mayor seguridad ofrecen los detonadores de iniciaci"n no el'ctrica& tipo
Fonel& cuyo uso sería especialmente aconsejable. Atendiendo a los tiempos de
retardo& los detonadores pueden ser5 instantáneos& de microretardo /retardo de *9" , mseg0& o de retardo /retardo de &9 seg0.
El resto de los elementos $ue se utilizan para la voladura son los siguientes5
Cañas. )on tubos de 87C /tubos omega0 abiertos longitudinalmente en cuyo
interior se colocan los e!plosivos& cord"n detonante& etc. 8ermiten introducir
fácilmente todos los elementos en su disposici"n correcta dentro del taladro.
R!a"a#$%. El retacador es el material $ue cierra o tapona el taladro y de este
modo impide $ue la energía debida a la e!plosi"n se escape por la boca del
mismo. Formalmente se usan unos cartuc#os de arcilla muy plástica.
E&'($s$%. Es el mecanismo $ue produce la corriente el'ctrica $ue da lugar a la
e!plosi"n. )uelen estar basados en un condensador $ue se va cargando con una
manivela o una batería y $ue cierra el circuito manual o automáticamente.
Ca)(s. os cables el'ctricos $ue transmiten la corriente desde el e!plosor #asta
los detonadores son los usados #abitualmente en trabajos el'ctricos.
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CONTROL DE LAS VIBRACIONES:
as vibraciones producidas por las voladuras se transmiten por el terreno y
pueden llegar a producir da%os en edificios y estructuras pr"!imas al túnel así
como a la roca circundante y al revestimiento. 8or este motivo tiene inter's el
estudio de la ley $ue rige la propagaci"n de las ondas sísmicas y los valores
má!imos de vibraci"n admisibles en cada proyecto.
El factor principal $ue provoca los da%os es la 7elocidad 8ico de 8artícula& $ue se
define como la velocidad má!ima $ue alcanzan las partículas del terreno al vibrar
por acci"n de la onda sísmica.
EXPLOSIVOS:
)on compuestos $ue al detonar& generan un gran volumen de gases $ue llegan a
alcanzar altas temperaturas y muy altas presiones& $ue al e!pandirse provocan el
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rompimiento de materiales p'treos macizo rocoso& lo $ue constituye la t'cnica de
voladura de rocas.
El e!plosivo es una mezcla de productos& unos combustibles y otros o!idantes&
$ue debidamente iniciados dan lugar a una reacci"n muy rápida y producenmuc#o calor /reacci"n e!plosiva0.
E!isten varios tipos de e!plosivos $ue son utilizados en canteras& en minería
superficial y subterránea entre ellos están5
D*+a,*!as- En esta catalogaci"n entran todas las mezclas de nitroglicerina&
diatomita y otros componentes; e!isten varios tipos como5 nitroglicerina dinamita&
inamita amoniacal de alta densidad /dinamita e!tra0& dinamita amoniacal de baja
densidad.
(s- Entre estos se encuentran los geles e!plosivos& $ue son fabricados a
partir de nitrocelulosa y nitroglicerina; el straig#t gel& fabricado a partir de los geles
e!plosivos y combustibles gelatinizados. Este e!plosivo generalmente tiene una
consistencia plástica y es de alta densidad; otro es el gel amoniacal /gel e!tra0 y
los semi6geles.
A/+!s &'($s*0$s- )on mezclas de combustibles y o!idantes& entre ellos
tenemos los agentes e!plosivos secos como el AF+.
PROPIEDADES DE LOS EXPLOSIVOS:
ependiendo del tipo de e!plosivo su composici"n será diferente y& por tanto& sus
propiedades finales tambi'n. 8ara cada aplicaci"n se debe elegir el tipo de
e!plosivo.
as características básicas de un e!plosivo son5
1.2 Es!a)*(*#a# 345,*"a. Aptitud $ue posee para mantenerse $uímicamente
inalterado durante un corto tiempo. as p'rdidas de estas aptitudes se suelen
dar por largos almacenamientos en lugares con poca ventilaci"n.
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6.2 S+s*)*(*#a#. Es el mayor o menor grado de energía $ue se necesita
comunicar al e!plosivo para $ue se produzca la e!plosi"n. entro de la
sensibilidad #ay diferentes tipos& $ue son5
a7 S+s*)*(*#a# a( #!$+a#$%. 2odos los e!plosivos industrialesnecesitan para su iniciaci"n de la detonaci"n de un e!plosivo de superior
potencia; este e!plosivo ira colocado en un detonador& o en un multiplicador.
)7 S+s*)*(*#a# a (a $+#a &'($s*0a. Es la má!ima distancia a la
$ue un cartuc#o cebo transmite la detonaci"n a otro cartuc#o receptor.
"7 S+s*)*(*#a# a( "8$34. Hay e!plosivos $ue son muy sensibles al
c#o$ue y otros no tanto y necesitan un detonador para su e!plosi"n.
9.2 V($"*#a# # #!$+a"*+. Es una de las principales características a
tener en cuenta a la #ora de elegir un tipo de e!plosivo. Es la velocidad a la
$ue la onda de detonaci"n se propaga a trav's del e!plosivo y& por lo tanto& es
el parámetro $ue define el ritmo de liberaci"n de energía.
;.2 P%s*+ # D!$+a"*+. Es la presi"n producida en la zona de reacci"n
y es funci"n de la densidad y de la onda de detonaci"n cuando se propaga atrav's de la columna de e!plosivo. os e!plosivos comerciales varían de 9 a
(9 Bpa.
<.2 P$!+"*a &'($s*0a. Es la capacidad de un e!plosivo para $uebrantar y
proyectar la roca o el mineral $ue se $uiera romper.
=.2 D+s*#a# # +"a%!4"8a#$. Es el peso del e!plosivo por unidad de
volumen& se e!presa en gramos por centímetro cúbico /gcc0. El AF+ tiene
densidad Apro!. de &=9 gCC.
>.2 Rs*s!+"*a a( a/4a. Es la característica por la cual un e!plosivo& sin
necesidad de una envuelta especial& mantiene sus propiedades de uso
inalterables en contacto con el agua. Hay $ue diferenciar en este sentido tres
conceptos $ue son5
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a0 1esistencia al contacto al agua.
b0 1esistencia a la #umedad
c0 1esistencia al agua bajo presi"n de la misma.
?.2 @4,$s. )e denomina #umos a los productos resultantes de la e!plosi"n&
entre los $ue se encuentran gases& vapor de agua y polvo en suspensi"n.
TIPOS DE EXPLOSIVOS:
E&'($s*0$s *+#4s!%*a(s. En la industria la gama de e!plosivos está cubierta
por una serie de productos $ue son5
a. E&'($s*0$s /(a!*+$s$s /$,a 6 ECO7. Estos e!plosivos
llevan en su constituci"n& como agente desencadenante&
nitroglicerina. Esta sustancia le da una consistencia gelatinosa.b. E&'($s*0$s '4(0%4(+!$s. )on los e!plosivos $ue además de
nitroglicerina en su composici"n como desencadenante llevan otros
productos como la trilita& caso de la ligamita.c. Na/$(*!as $ a+$s. E!plosivos de tipo pulverulento pero en su
composici"n no entra la nitroglicerina. ebido a esto son más
insensibles y en ocasiones necesitan de un multiplicador para su
iniciaci"n.d. @*#%$/(s $ s(4%%*s. )on compuestos $ue en su constituci"n
no llevan ningún producto $ue por sí mismo sea e!plosivo& sino $ue
reaccionan de forma e!plosiva en el momento $ue se $ue se inician
con el detonador. El conjunto del e!plosivo va en una masa acuosa
$ue le da estas características.e. @a0 a+$. )on la familia de e!plosivos $ue podemos considerar
como las más modernas; están formadas en distintas proporciones
de mezcla de emulsi"n matriz con nagolita.f. P(0$%as # ,*+a. Fo son propiamente e!plosivos ya $ue su
acci"n no es detonante sino deflagrante. a acci"n no es rompedora
sino de empuje. 8ara iniciarlas es suficiente la mec#a de seguridad.
os #umos producidos por este e!plosivo son t"!icos por lo $ue en
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la minería de interior #ay $ue prestar muc#a atenci"n a la
ventilaci"n.
E&'($s*0$s # s/4%*#a#: Este tipo de e!plosivos se usa en casos
en el $ue el gas o el polvo del carb"n #acen $ue los demás tipos de
e!plosivos sean muy peligrosos. Estos e!plosivos llevan en la composici"n
una sustancia $ue atenúa los efectos de la detonaci"n evitando el riesgo de
$ue se produzcan e!plosiones en la atm"sfera peligrosa.
os e!plosivos de seguridad más usados son5
a. Explosivo de seguridad nº 3 SR! 2ienen una mala resistencia al agua y
suelen usarse para voladuras en rocas blandas.b. Explosivo de seguridad nº " SR! )u resistencia al agua es mala y se
usan fundamentalmente para voladuras en carb"n.c. Explosivo de seguridad nº #"! )u resistencia al agua es tambi'n mala& se
usan para voladuras en rocas blandas y en carb"n.d. Explosivo de seguridad nº $! Es el e!plosivo más usado en la minería
asturiana& su resistencia al agua es e!celente y se usa para voladuras en
rocas duras y en carb"n. )e puede usar en barrenos con agua.
ACCESORIOS PARA LA VOLADURA:os accesorios más usados para las voladuras son5
D!$+a#$%s:a. De%onadores de &e'(a! Está constituido por un cas$uillo de aluminio&
en cuyo interior va una determinada cantidad de e!plosivo.b. De%onadores el)'%ri'os! )e activan& como su nombre indica& por
medio de energía el'ctrica. )on los más usados en la actualidad. )e
compone de tres partes colocadas dentro de un cas$uillo metálico de
aluminio o cobre /$ue es el usado en las minas de carb"n0. Estas tres
partes son5 la parte el'ctrica& la retardadora y la e!plosiva.c. De%onadores ins%an%*neos! Fo llevan retardo y la e!plosi"n de la
carga primaria es instantánea. n #ilo es blanco y el otro depende de la
sensibilidad.
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d. De%onadores de re%ardo de + &ilisegundos! Estos detonadores
e!plosionan con secuencias de medio en medio segundo. los colores
de los #ilos son el azul y el otro color depende de la sensibilidad.e. ,e'(a len%a! Es un cord"n fle!ible $ue contiene p"lvora y por el cual
se transmite el fuego a una velocidad uniforme #asta el detonador.f. Cord-n de%onan%e! Es un cord"n fle!ible dentro del cual #ay pentrita.
)e usa para transmitir a los e!plosivos la detonaci"n iniciada por el
detonador.g. Explosores! )on los aparatos $ue generan la corriente el'ctrica
necesaria para activar el detonador.
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MÉTODOS DE EXCAVACIÓN DE TUNELES
1.2 FACTORES QUE DETERMINAN LA EXCAVACIÓN DE
TUNELES:
Al perforar un túnel se puede encontrar tres tipos de Condiciones Faturales $ue
dan lugar a la p'rdida de resistencia del macizo y& por tanto& a problemas de
estabilidad5
• +rientaci"n desfavorable de discontinuidades.
• +rientaci"n desfavorable de las tensiones con respecto al eje del túnel.
• lujo de agua #acia el interior de la e!cavaci"n a favor de fracturas&
acuíferos o rocas carstificadas.
Estas condiciones están directamente relacionadas con los siguientes factores
geol"gicos5 estructura& discontinuidades& resistencia de la roca matriz&
condiciones #idrogeol"gicas y estado tensional.
8or otro lado& la e!cavaci"n del túnel tambi'n genera una serie de acciones
inducidas $ue se suman a las citadas condiciones naturales& como son5
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a. 8'rdida de resistencia del macizo $ue rodea a la e!cavaci"n como
consecuencia de la descompresi"n creada5 apertura de discontinuidades&
fisuraci"n por voladuras& alteraciones& flujos de agua #acia el interior del
túnel etc.
b. 1eorientaci"n de los campos tensionales& dando lugar a cambios de
tensiones.c. 8'rdida de resistencia del macizo $ue rodea a la e!cavaci"n como
consecuencia de la descompresi"n creada5 apertura de discontinuidades&
fisuraci"n por voladuras& alteraciones& flujos de agua #acia el interior del
túnel etc. 1eorientaci"n de los campos tensionales& dando lugar a cambios
de tensiones. +tros efectos como subsidencias en superficie& movimientos
de ladera& cambio en los acuíferos& etc.
1.1. LA ESTRUCTURA EOLÓICA: es uno de los factores $ue más influye
en la estabilidad de una e!cavaci"n subterránea. En rocas plegadas y
estratificadas la orientaci"n de los estratos condiciona diferentes modos de
comportamiento frente a la estabilidad en un túnel& influyendo los siguientes
factores5
• Iuzamiento de la estructura con respecto a la secci"n del túnel.
•
irecci"n de la estratificaci"n con respecto al eje del túnel.• 2ipo de pliegues.
1.6. DISCONTINUIDADES: a mayoría de los problemas de estabilidad se
deben a la intersecci"n de la secci"n del túnel con planos de iscontinuidad. )e
distinguen las siguientes discontinuidades5
• iscontinuidades de tipo sistemático /están presentes en casi todas las
rocas05 iaclasas& 8lanos de estratificaci"n& y Es$uistosidad
• iscontinuidades de tipo singular5 allas
1.9. RESISTENCIA DE LA MATRIZ ROCOSA: a resistencia de la matriz
rocosa influye de forma decisiva en el m'todo de e!cavaci"n& y es un factor
importante en la estabilidad de la misma.
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1.;. CONDICIONES @IDROEOLOICAS: a e!cavaci"n de un túnel
puede interceptar con el agua de los acuíferos interceptados& dando lugar a las
siguientes consecuencias5
a0 isminuci"n de la resistencia del macizo.b0 Aumento de las presiones sobre el sostenimiento y el revestimiento.c0 Hinc#amientos y reblandecimientos en materiales arcillosos.d. Graves problemas de avance en la e!cavaci"n!
as filtraciones en los macizos rocosos provienen principalmente de5
• allas y fracturas.
• 1ocas de brec#a& de falla& zonas alteradas.
• Contactos litol"gicos entre rocas de permeabilidad muy diferente.
•
Conductos cársticos& tubos en rocas volcánicas& etc.• as cavidades cársticas pueden suponer un gran riesgo de filtraciones&
además de ser difíciles de localizar.
A7 SOSTENIMIENTO )on los elementos estructurales de sujeci"n del terreno&
aplicados inmediatamente despu's de la e!cavaci"n del túnel& con el fin de
asegurar su estabilidad durante la construcci"n y despu's de ella& así como
garantizar las condiciones de seguridad.
B7 REVESTIMIENTO se coloca con posterioridad al sostenimiento y consiste en
aplicar sobre dic#o sostenimiento una capa de #ormig"n& u otros elementos
estructurales& con el fin de proporcionar resistencia a largo plazo al túnel y dar un
acabado regular& mejorando su funcionalidad y propiciar la est'tica de la obra.
CICLO DE EXCAVACION DE TUNELES:
El procedimiento típico empleado en el avance de túneles por perforaci"n y
voladura tiene una secuencia cíclica& $ue consta de las siguientes operaciones5
(. 2razado del diagrama de tiros*. nstalaci"n del e$uipo de perforaci"n,. 8erforaci"n-. Carga de e!plosivos9. isparo y ventilaci"n:. Avance del e$uipo de limpieza al frente y eliminaci"n de escombros?. 8erfilado de la secci"n y sostenimiento opcional
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=. Colocaci"n de líneas gradientes y alineamientoJ. 2razado del diagrama de tiros para un nuevo disparo
In/luen'ia de la se''i-n del %0nel en la dura'i-n del 'i'lo de ex'ava'i-n1
Fota5
(. 8or los datos computados para los tiempos de duraci"n de los ciclos en la
e!cavaci"n de les& se deduce $ue las dimensiones del túnel afectan
sensiblemente a estos y por consiguiente el avance del túnel.
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2ama%o de la
secci"n /anc#o por
altura0
,.* ! ,.* 9. ! 9. :.?9 ! =.?9
)in
refuerzo
Con
refuerzo
)in
refuerzo
Con
refuerzo
)in
refuerzo
Con
refuerzoFumero de
perforaciones
-( -( 9* 9* =( ??
8rofundidad /m0 ,. (.= ,.- ,. ,.: ,.
Avance por disparo
/m0
*.= (.? ,.* *.= ,.- *.=
8erforaci"n /minutos0 J : (* J (9 (*
Carguío y disparo
/minutos0
: : : : : :
7entilaci"n /min.0 , , , , , ,
impieza /min.0 J ?9 (* J (- ((
1eforzamiento /min.0 J (* (9
+tros trabajos /min.0 , , , , , ,
uraci"n del ciclo
/min.0
, ,- ,: -* -( 9
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*. A pesar de $ue el ciclo promedio permite suponer $ue se puede #acer&
apro!imadamente& (.9 ciclos por turno de oc#o #oras& no se debe
programar la obra con estor rendimientos y estas secuencias en forma
rigida.En rocas suaves es practico regular la profundidad de los taladros por
condiciones de soporte& consecuentemente& se pueden alcanzar mayor
número de ciclos por turno de trabajo.
n nuevo concepto en la e!cavaci"n de túneles& por el cual se deben controlar
al má!imo las deformaciones& plantea condiciones para $ue en el ciclo de
trabajo se considere la actividad del sostenimiento como parte integrante de
primer orden.
nmediatamente despu's del desatado de escombros en el tec#o y #astiales
del túnel& tiene lugar el sostenimiento por medio de un empernado
sistematizado y la aplicaci"n de una capa de concreto lanzado.
MEJORAMIENTO DEL CICLO DE EXCAVACION:
Algunos de los factores $ue contribuyen al mejoramiento del ciclo de
e!cavaci"n son descritos a continuaci"n5
(. Au&en%o de la e/i'ien'ia del e2uipo! esto se consigue con un rígidosistema de mantenimiento& planificado detalladamente para la buena
performance de los e$uipos.*. Op%i&i4a'i-n del %a&a5o del e2uipo! antiguamente entre los
contratistas e!istía la tendencia al uso de los e$uipos $ue se tenían
disponibles aun$ue no fueran los "ptimos para el desarrollo de los
trabajos. Actualmente& por las necesidades contractuales& al e!istir una
serie de e$uipos en el mercado se recomienda escoger los más
apropiados en tama%o y rendimiento; algunas veces se ordena el dise%o
y fabricaci"n de e$uipos para obras específicas.,. ,e6ora&ien%o de las %)'ni'as de voladura! la interrelaci"n entre
perforaci"n y voladura debe ser de manera $ue a una correcta
perforaci"n siga una cuidadosa carga de e!plosivos y secuencias en el
disparo. )e estima $ue el empleo de diagramas de corte con taladros en
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paralelo le a#orran de un (9 a *< del tiempo de perforaciones relaci"n
con el empleo de diagramas de corte en cu%a.-. 7ersonal experi&en%ado! con efectivos y continuos programas de
adiestramiento de las cuadrillas y supervisores& se consigue tener en el
mercado de trabajo mano de obra abundante y calificada.9. In'en%ivos! el factor $ue más contribuye en mejorar la velocidad de
avance en los túneles es el pago de incentivos $ue debe
complementarse con la organizaci"n de un sistema de informaci"n de
los avances en el frente& de manera $ue se origine la competencia entre
las diferentes cuadrillas.
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CONCLUSIONES
(. El uso de los e!plosivos en e!cavaciones de túneles es muy importante
depende al m'todo a usar.*. a velocidad de e!cavaci"n con 32IB4 es * a , veces más rápido $ue con
la 38erforaci"n y 7oladura4& es decir& la apertura de túneles de gran longitud
se ejecuta en menor tiempo; lo cual posibilita la recuperaci"n de la inversi"n
en menor tiempo y permite tener mayor rentabilidad del proyecto de
e!cavaci"n.,. El uso de los e!plosivos vemos $ue es muy importante ya $ue sin ellos no
se podrían realizar las voladuras.-. E!isten muc#os m'todos de avance y cada uno de ellos son importantes
para los diferentes tipos del macizo rocoso.
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BIBLIORAFIA
(. FE1+ 1+IE) .E!cavaci"n y )ostenimiento de 2úneles en 1oca5
8racticas de Construcci"n.C+FC2EC.??6=-.*. Curso de Capacitaci"n5 )ostenimiento en E!cavaciones Bineras.,. #ttp5KKK.fierasdelaingenieria.commetodos6de6e!cavacion6de6tuneles6
mediante6perforacion6y6voladura-. #ttp5procedimientosconstruccion.blogs.upv.escategorye!cavaciones6
y6voladurasmetodos6y6e$uipos6de6e!cavacion6en6tuneles
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ANEXO
S
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Ciclo de e!cavaci"n de túneles
)e observa la inestabilidad de la roca& altos niveles de tensi"n y caídas de roca.
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Accesorios de voladura
Ciclo de perforaci"n