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FACULTAD DE INGENIERÍA, CARRERA DE INGENIERÍA CIVIL CAMINOS II

CÁLCULO DE VOLADURA EN TÚNELES “T2” AUTORES:  Ruiz Aranda, Rolando  Vásquez Vargas, Elsa

DOCENTE: ING. Sagastegui Vasquez, German

FECHA DE ENTREGA: 09-11-2018

TRUJILLO – PERÚ 2018

EJERCICIO N°1 DISEÑO Y CALCULO DE VOLADURA DE UNA GALERIA 1. Datos generales El proyecto contempla excavar una galería de inspección y drenaje en una roca con coeficiente de volatibilidad de c=0.040 mediante voladuras de barrenación paralela con los siguientes datos:

Ancho total de la cuneta

0.8m

Ancho galería

At= 3.2m

Altura del muro o hastial

H= 2m

Radio de la clave o corona

R= 1.6m

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Diámetro del barreno de carga

Dc= 1 7/8 m

Diámetro del barreno hueco

Dv= 3 m

Lateral cuneta

0.3m

Ancho cuneta

0.6m

No de barrenos vacíos

NBv= 5

Potencia relativa en peso del explosivo ref. al ANFO

PRPANFO= 1

Áng. de inclinación por equipo empleado

g= 3º

Desviación angular

a= 0.01m

Error de emboquillamiento

e'= 0.02m

Excavación a línea

A= 10.63 m2

El explosivo a utilizar tiene una potencia relativa en peso de ANFO de 1 y los cartuchos existentes tienen un diámetro de 1" y 11/2" con unas concentraciones lineales de carga para una densidad de 1.10 gr./cc de 0.56 KG/m y 1.27 Kg./m respectivamente. Partiendo de la condición de cálculo de cuatro secciones y una cuña formada por cinco barrenos huecos siendo para estos las opciones de 1 7/8" y 3" de diámetro. 2. Calculo de la galería Con las fórmulas que ya se conoce obtenemos los siguientes datos: Para barrenos de 1⅞” Ø A. Cuña o cuele 1. Secciones= 4 2. Separaciones o distancias = 0.11 m. Primera sección. 0.18 m. Segunda sección. 0.20 m. Tercera sección 0.22 m. Cuarta sección. 3. Diámetro de barrenos de carga = 0.0476 m. 1⅞”

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4. Cantidad de barrenos de carga = 16 5. Diámetro e barrenos vacíos = 0.0762 m. 1⅞” 6. Cantidad de barrenos vacíos = 5

B. Piso o Zapatera. 1. Cantidad de barrenos de carga = 5 2. Diámetro de barrenos de carga = 0.0476 m. 1⅞” 3. Separaciones o distancias = 1.03 m. 4. Distribución, ancho de galería = 0.87 m

C. Muro o Hastial y Clave. 1. Muro cantidad de barrenos de carga = 4 2. Clave cantidad de barrenos de carga = 9 3. Diámetro de barrenos de carga = 0.0476 m. 1⅞” 4. Separación o distancia de clave = 0.78 m. 5. Separación o distancias de muro = 0.72 m. 6. Distribución en clave = 0.72 m. 7. Distribución en muro = 0.67 m.

D. Auxiliares de Muro o Hastíales y Clave. 1. Muro cantidad de barrenos de carga = 4 2. Clave cantidad de barrenos de carga = 4 3. Diámetro de barrenos de carga = 0.0476 m. 1⅞” 4. Separación o distancia de clave = 0.79 m. 5. Separación o distancias de muro = 0.79 m.

E. Total, de barrenación. 1. Cantidad de barrenos de carga = 42 2. Cantidad de barrenos vacíos = 5

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Cantidad de barrenos

= 42

Total, de carga

= 61.10 Kg.

Área de sección

= 10.63 m2

Longitud de barrenación= 3.20 m Volumen excavado

=34.02 m3

Densidad de carga

= 2.38 Kg./m3

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Distribución gráfica:

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3. Cálculo por el método simplificado de la galería Cálculo simplificado para las voladuras en la Galerías con barrenación en paralelo y considerando cuatro secciones: Fórmulas para el cálculo de la Cuña o Cuele. Para barrenos de 1⅞” Ø

Para el cálculo de las demás zonas de la Galería, se parte de la distancia entre barrenos y la concentración lineal en el fondo “qf” para explosivo y diámetro utilizado de acuerdo a las siguientes formulas: 𝑞𝑟 = 7.85 ∗ 104 ∗ 𝐷𝑐𝑒 2 ∗ 𝑝 𝐾𝑔

𝑞𝑟 = 1.25 𝑐𝑚3 𝐾𝑔

𝑝 = 𝐷𝑒𝑛𝑠𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑑𝑒𝑙 𝑒𝑥𝑝𝑙𝑜𝑠𝑖𝑣𝑜 𝑚3 𝐷𝑐𝑒 = 𝐷𝑖𝑎𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜 𝑑𝑒𝑙 𝑐𝑎𝑟𝑡𝑢𝑐ℎ𝑜 𝑑𝑒𝑙 𝑒𝑥𝑝𝑙𝑜𝑠𝑖𝑣𝑜 𝑚𝑚 𝑑 = 0.88 ∗ 𝑞𝑓 0.35 𝑑 = 0.95𝑚

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Cantidad de barrenos = 44 Total, de carga = 68.27 Kg. Área de sección = 10.63 m2 Longitud de barrenación= 3.20 m Volumen excavado =34.02m3 Densidad de carga = 2.01 KG/m3

En la realización de esta galería se utilizó dos tipos de cálculo para el diseño de la plantilla de barrenación y la carga, siendo notable la diferencia entre el método sueco y el método simplificado. La responsabilidad queda al encargado de voladura, de juzgar adecuadamente cual será el utilizado en el frente o si se necesita de modificaciones.

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CONCLUSIONES: 

En el diseño de la voladura para una galería planteado existe diferencias en el número de barrenos y la carga entre el diseño sueco y el simplificado, ese son de los puntos a tomar en cuenta al momento de elegir que plantilla se utilizara, ya que los métodos empleados son empíricos, siendo el criterio del ingeniero el más importante, en el cual la experiencia será de vital importancia ya que cuando uno se enfrenta a la tarea de diseñar una obra subterránea, querrá contar con la experiencia de otros que ya pasaron por un aprendizaje similar, para tomar la decisión correcta; igualmente nos damos cuenta de la importancia de saber de los explosivos nos permiten tomar una mejor decisión al momento de realizar una excavación.



No hay que olvidar que la voladura de rocas no es un arte sino una técnica basada en principios lógicos y razonables



Debemos tener presente siempre que todos los explosivos son peligrosos si se hace mal uso de ellos, por eso deberán ser manejados por personas experimentadas y que conozcan las normas y medidas de seguridad establecidas.

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EJERCICIO N°2 Se desea excavar un desarrollo en roca con un constante c = 0,4, con barrenos paralelos y rainura de cuatro secciones, sabiendo que las dimensiones geométricas y datos de perforación son los siguientes: 

Ancho de la labor

4,5 m



Altura

4,0 m



Flecha del arco

0,5 m



Diámetro de perforación rainura (D2)

102 mm



Diámetro de perforación (D1)

45 mm



Ángulo barrenos de contorno (ɣ)

3°



Desviación angular (α)

10 mm/m



Error de emboquillado (e’)

20 mm

El explosivo a utilizar tiene una potencia relativa en peso de Anfo de 1,09 (109%) y los cartuchos disponibles tienen diámetros de 25, 32 y 38 mm, que dan lugar a unas concentraciones de carga, para una densidad de 1,2 g/cmm3, 0,59, 0,97 y 1,36 kg/m respectivamente. Se pide calcular: diagrama de disparo (rainura, zapateras, contorno techo y cajas, descargas), carga total de explosivos, área de túnel, avance, volumen arrancado, consumo específico de explosivo, N° total de tiros, longitud total de perforación y perforación específica.

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Esquema geométrico de la tronadura calculada.

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Cálculo Simplificado: Para un cálculo más rápido de las tronaduras de túnel con rainuras de barrenos paralelos de cuatro secciones, se puede aplicar las fórmulas que se indican en las tablas siguientes: a) Rainura

b) Para calcular el resto de la tronadura, se parte de la dimensión del Burden “B” y concentración lineal de carga en el fondo qf para el explosivo y diámetro utilizado. Las fórmulas que se usan son: 𝑞𝑓 = 7.85 ∗ 10−4 ∗ 𝐷2 ∗ 𝑝 𝑑 = 0.88 ∗ 𝑞𝑓 0.35 Donde: 𝐾𝑔

𝑝 = 𝐷𝑒𝑛𝑠𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑑𝑒𝑙 𝑒𝑥𝑝𝑙𝑜𝑠𝑖𝑣𝑜 𝑚3 𝐷 = 𝐷𝑖𝑎𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜 𝑑𝑒𝑙 𝑐𝑎𝑟𝑡𝑢𝑐ℎ𝑜 𝑑𝑒𝑙 𝑒𝑥𝑝𝑙𝑜𝑠𝑖𝑣𝑜 𝑚𝑚

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EJERCICIO N°3 Altura de banco= 8 mts. Tipo de roca= Pizarra Densidad de la roca= 3.3 g/cm3 PERFORACION Diámetro de perforación= 3 pulgadas= 7.62 cm= 76.2 mm EXPLOSIVO Tovex= 1.6 g/cm3 Anfo= 0.88 g/cm3 Diametro de explosivo= 3 pulgadas= 7.62 cm= 76.2 mm DETERMINACION DE BORDO =B

B= 0.012(( 2DEX )+1.5) DE DRO B= Mts. DEX= Densidad del explosivo g/cm3 DRO= Densidad de la roca g/cm3 DE= Diámetro del explosivo (mm)

B= 0.012(( 2 * .88 )+1.5) 76.2 4.3

B= 0.012*2.26*76.2 B= 3.931 mts

DETERMINACIÓN DE ESPACIAMIENTO =S S= 1.4 x B S= mts S= 1.4 X 3.931 S= 5.503 mts B= bordo CAMINOS II

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DETERMINACION DESOBRE-BARRENACION =U U= 0.25 X B U= mts B= bordo

U=0.25 X 3.931 U= .98275 mts

DETERMINACION DE LA LONGITUD DEL TACO TACO= 0.8 x B B= bordo

TACO= 0.8 X 3.931 TACO= 3.1448 DETERMINACION DE MATERIAL DEL TACO FORMULA MT= DE (mm) 20 MT= material del taco DE= diámetro del explosivo

MT= 76.2 20 MT= 3.81

DETERMINACION DE CONCENTRACION LINEAL DE CARGA =QBK FORMULA QBK= O.078539 X D X DE^2 QBK= (kg/m)

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D= Densidad del explosivo (gr/cm3) DE= Diámetro del explosivo (cm)

QBK= 0.078539 X .88 X 7.62^2 QBK= 0.078539 X .88 X33.71 QBK= 2.3298 kg/m

DETERMINACION DE CARGA DE FONDO =CF FORMULA CF=1.5 X B CF= mts B= bordo CF= 1.3 X 3.931 CF= 5.8965 mts

DETERMINACIÓN DE CARGA DE COLUMNAS =CC FORMULA CC= L- LR- CF CC (carga columna)= mts L= U + H LR= taco

CC= (0.62+7) - 1.44- 2.69 CC= 7.62- 1.44- 2.69 CC= 3.49 mts CF = carga de fondo

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DETERMINACIÓN DE RETARDO DE BARRENA A BARRENO =TH Formula TH= CR X S TH= retardo de barreno a barreno (ms) CR= constante de retardo (ms/m) S= Espaciamiento (mts) TH= 5.2 x 2.82 TH= 14.664 ms

DETERMINACION DE RETARDO ENTRE LINEAS =TR FORMULA TR= FT X B

TR= retardo entre líneas (ms) FT= factor de tiempo entre líneas (ms/m) B= bordo (mts) TR= 7.90 X 2.071 TR=16.3609 ms

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