Rock Excavation Handbook 2.6. Bench blasting operations.

EVALUACIÓN DE LA FRAGMENTACIÓN DE LA ROCA.

En la detonación, el banco es destrozado o demolido; entonces es lanzado hacia adelante sobre el suelo de la cantera.  La fragmentación de la roca volada no es uniforme a través de la pila, varía de acuerdo a dónde estaba colocado originalmente esa roca en el banco.

La fragmentación no solo es debida a la onda de choque (compresión y tensión posterior) producida por la detonación. Los fragmentos también se producen por colisiones entre otros fragmentos mayores, en el aire y en el suelo de la cantera. Esto es especialmente relevante en las fracciones más gruesas que provienen de la parte no cargada del banco.

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Rock Excavation Handbook 3. Principios de las tecnologías de excavación en roca.

3.1 MECÁNICA DE LA ROTURA DE LA ROCA.

Cuando una herramienta carga sobre la superficie de la roca, la presión aumenta bajo el área de contacto. La forma en que la roca responde a esa presión depende del tipo de roca y del tipo de carga aplicada, por ejemplo, la perforación.

La rotura de la roca por rotación-percusión se puede dividir en cuatro fases:

ZONA TRITURADA.

La punta de la herramienta comienza a “abollar” la superficie de la roca, la tensión crece con el incremento de carga y el material se deforma elásticamente, la zona III en la figura inferior.  En la superficie de contacto se forman irregularidades y una zona de roca triturada se desarrolla debajo del penetrador o indentador (el botón o inserto de widia de una broca). La zona triturada comprende numerosas microfracturas que pulverizan la roca en polvo o partículas muy pequeñas. Entre el 70% y el 85% del trabajo aplicado al penetrador se consume en la formación de la zona triturada. Además, la zona triturada transmite el componente de esa fuerza dentro de la masa rocosa.

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Rock Excavation Handbook: 2.5 Rock Mass Characterization.

2.5. CARACTERIZACIÓN DEL MACIZO ROCOSO.
2.5.1. Importancia.
Junto con las propiedades del espécimen aislado de roca o mineral, todas las irregularidades de la masa rocosa (o macizo en adelante) están caracterizadas. Las más importantes son las siguientes:
1. Estructura del macizo, que incluye:
– Tipo de roca.
– Variación de la misma o frecuencia.
– Miembros estructurales y sus límites.
2. Discontinuidades del macizo:
– Planos de estratificación.
– Planos de esquistosidad y escisiones.
– Fracturas y fisuras.
– Fallas.

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Rock Excavation Handbook: 2.4 Abrasividad de la roca. Vida de la herramienta.

CLASIFICACIÓN DEL DESGASTE.
El desgaste de la herramienta puede ser definido como la remoción de material micro o macroscópico fracturado de la superficie de la herramienta. En otras palabras, una degradación que reduce la vida útil de la misma. La clasificación del desgaste está basada en el movimiento relativo de los materiales en contacto, incluyendo deslizamiento, rodadura, oscilación, impacto y desgaste erosivo. Generalmente, la clase de desgaste encontrado en las herramientas de corte es una combinación de varios tipos. Algunos son predominantes sobre otros. Los tipos de desgaste están influidos por multitud de parámetros, muchos de los cuales son dependientes unos de otros, como la dureza y fractura del material de desgaste, tipo de contacto (deslizamiento, rodadura, impacto), temperatura y tensiones de contacto.

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Rock Excavation Handbook: 2.3 Clasificando la ripabilidad y perforabilidad.

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Mientras que la clasificación geológica de las rocas, que está basada en su origen, minerales y estructura, es útil para indicar ciertos parámetros de tenacidad y tendencias; da poca información al ingeniero responsable de una excavación. El ingeniero requiere una clasificación geomecánica funcional de las propiedades del macizo rocoso para usar en el diseño y como criterio de predicción.
Los siguientes métodos de ensayo para clasificar la ripabilidad y perforabilidad para predecir el rendimiento son válidos para la siguiente lista de herramientas de corte:
  1. Cortador de disco y cortadores tachonados de discos.
  2. Broca tricono (rotary tricone bits).
  3. Ripers (drag tools).
  4. Brocas de percusión (percussive drilling bits).

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Rock Excavation Handbook: 2.2 Propiedades mecánicas y comportamiento de la roca.

La tenacidad de la roca, o su resistencia al fallo bajo carga, es una propiedad mecánica de la roca principalmente dependiente de la naturaleza de la roca en sí misma. La cortabilidad (ripado), del otro lado,  depende no sólo de la roca sino también de las condiciones y el proceso de corte (profundidad de corte, forma de la herramienta, velocidad de corte, fuerza axial, presencia de humedad, etc.).
Por lo tanto, la clasificación de la cortabilidad/perforabilidad está cambiando continuamente así como mejoran los métodos de excavación.
Los sistemas para clasificar la cortabilidad (ripado) y perforabilidad de la roca para específicos métodos de corte y perforación (como perforación por percusión, por rotación, cuchilla y disco cortador, etc) han sido desarrollados resultando diferentes sistemas para cada método. Como la clasificación no está directamente relacionada, es difícil comparar diferentes métodos de corte y perforación. Adicionalmente tienden a ser anticuados, como el desarrollo  de tecnologías de corte/perforación.

Hay variedad de aparatos y procedimientos para medir las propiedades mecánicas de las rocas. Esto ha simplificado el estudio de los procesos de corte y perforación incluyendo varios efectos de esas propiedades y otros factores presentes sobre el rendimiento.

Las propiedades mecánicas se pueden agrupar como sigue:

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Rock Excavation Handbook: 2.1 Clasificación geológica de las rocas.

Las propiedades geologicas y mecánicas de las rocas están interrelacionadas; ambas deben ser tenidas en cuenta cuando planeamos hacer una excavación,  desde el diseño de cielos abiertos y canteras hasta la estimación del rendimiento de perforación y voladura. Las características de las rocas son determinadas primeramente por su origen, formación y composición mineral (Figura 2.1.-1).
Geologicamente hablando, la tierra está en un estado donde las rocas y minerales están contínuamente formándose y alterándose. Es conveniento dividir las rocas de la corteza terrestre en tres categorías basadas en su origen: ígneas, sedimentarias y metamórficas.
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