Dentro del ciclo de perforación y voladura para la construcción de túneles o la explotación minera subterránea, el shotcrete ha adquirido un protagonismo indiscutible en los últimos años.
La técnica de perforación y voladura, consiste en el taladro de perforaciones en la roca, la colocación de explosivos y su detonación para fragmentar la sección a excavar.
El método alternativo de excavación es el uso de tuneladoras Tunnel Boring Machine (TBM). Extendido en obra civil, poco a poco está ganando mayor presencia en minería, aunque su empleo está determinado por la homogeneidad del terreno, la longitud del túnel y su viabilidad financiera.
Después de la voladura, la aplicación de hormigón proyectado o shotcrete puede en muchos casos sustituir el más costoso y laborioso sistema de sostenimiento final con mallazo.
Inicialmente utilizado como sostenimiento temporal, el shotcrete ahora se utiliza a menudo como sostenimiento final dependiendo de las condiciones del terreno a estabilizar. El uso de shotcrete reforzado con fibras ha sumado incluso más adeptos a este sistema, ya que le confieren mayor ductilidad y tenacidad.
A continuación veremos cómo funciona el proceso de perforación y voladura paso a paso:
1. Perforación de la roca
Este primer paso se lleva a cabo con perforadoras o jumbos, creando los agujeros donde se cargarán los explosivos posteriormente.
El terreno y la calidad del estrato a explotar determinan el número de taladros a realizar y la longitud del pase a volar.
2. Carga de explosivos
Los barrenos o taladros son cargados de explosivo tanto encartuchado como a granel, aunque este último es más eficiente, ya que permite un mayor aprovechamiento de la energía del explosivo.
Los compuestos más utilizados son dinamitas, hidrogeles, emulsiones sensibles y ANFO (Ammonium Nitrate Fuel Oil).
La carga de explosivos en forma de emulsión se hace mediante bombeo por manguera, introduciéndolo hasta el fondo del barreno.
Los equipos utilizados para ello están automatizados para mayor seguridad tanto en carga horizontal como vertical, y aseguran la correcta introducción del material hasta la profundidad requerida en base a una célula que reconoce el llenado completo del barreno.
3. Voladura
La voladura normalmente se organiza de una manera secuencial para obtener los mejores resultados de fragmentación del macizo rocoso y un nivel de vibraciones que no dañe la integridad de las estructuras colindantes.
4. Ventilación
Todas las detonaciones crean gases tóxicos, por lo cual la ventilación adecuada es vital.
La ventilación se puede llevar a cabo mediante la inyección de aire a presión.
5. Desescombro & Saneo
Consiste en tres fases: carga del escombro, retirada de material del frente y transporte definitivo al vertedero. Para estas labores, se utilizan palas cargadoras y dumpers diseñados para obras subterráneas, así como máquinas de scaling o saneo para desprender la roca suelta del estrato.
6. Sostenimiento: Shotcrete & Empernados
Dependiendo de las características del terreno, el sostenimiento puede ser ligero o pesado, y combina el shocrete con el uso de pernos y mallazo.
Un sostenimiento ligero puede incluir capas de shotcrete de menor espesor (entre 5-10 cm) y el uso de pernos con menor frecuencia, mientras que un sostenimiento pesado para terreno de mala calidad puede incluir capas de shotcrete de mayor espesor (entre 30-40 cm), uso de mayor número de pernos y uso de cerchas metálicas.
El hormigón proyectado por vía húmeda es el estándar actual de trabajo, dada su aplicación más fácil y homogénea, el ahorro de tiempo y de mano de obra, y las mejores condiciones de trabajo que crea.
Se aplica con equipos robotizados de shotcrete diseñados específicamente para trabajar en obra subterránea, y que se integran perfectamente con plantas de hormigón para uso bajo tierra y camiones mixers.
El uso de pernos y mallazo es normalmente dictado por el comportamiento geomecánico del terreno. A menudo, se combina con shotcrete para proporcionar mayor protección contra la corrosión.
Si desea más información sobre las ventajas que ofrece el shotcrete y su aplicación en minería y túneles con equipos robotizados, puede encontrar más información aquí.
Fuentes:
- José Bernaola, Jorge Castilla & Juan Herrera Herbert, “Perforación, y Voladura de Rocas en Minería”, Departamento De Explotación De Recursos Minerales Y Obras Subterráneas, Laboratorio De Tecnologías Mineras , Universidad Politécnica De Madrid, 2013, Last Accessed 15/06/16
http://oa.upm.es/21848/1/20131007_PERFORACION_Y_VOLADURA.pdf
- Dr Markus Dammers, “Underground Horizontal Development: Drilling & Blasting Cycle”, Institute of Mineral Resources Engineering, RWTH Aachen University, Last accessed 15/06/16
http://www.mre.rwth-aachen.de/en/sprengzyklus
- Dr Erik Eberhardt, “Tunnelling & Underground Design: Hard Rock Tunnelling Methods”, 2012, last accessed 15/06/16
https://www.eoas.ubc.ca/courses/eosc547/lecture-material/Topic4-HardRockTunnellingMethods.pdf
- Prof Evert Hoek & David F. Wood, “Support in Underground Rock Mines”, Published in Underground Support Systems. Canadian Institute of Mining and Metallurgy, 1987, last acceessed 15/06/16
https://rocscience.com/documents/hoek/references/H1987a.pdf
