2.2.2. DISMINUCIÓN DE VIBRACION

La problemática más importantes que hoy por hoy, enfrentan las operaciones de tronadura, es el tema de las “vibraciones”, las cuales, en algunos casos, generan colosales daños estructurales a los establecimientos mineros mismos y/o causan molestias a lugares poblados cercanos.

2.2.2.1. ¿QUÉ ES UNA VIBRACION?

 Una vibración se puede considerar como la oscilación o el movimiento

repetitivo de un objeto alrededor de una posición de equilibrio. 

Figura 2.2.2.1.: Señal que simula la vibración.

2.2.2.2. PROBLEMATICA DE VIBRACIONES INDUCIDOS POR TRONADURAS

En minería a cielo abierto, se tiende a ejecutar tronaduras de grandes dimensiones, lográndose en consecuencia aumentar la eficiencia del equipamiento disponible y, debido al menor número de tronaduras,disminuir el número de interrupciones operacionales que éstas originan. Sin embargo, debido a la mayor cantidad de explosivos que se requiere utilizar, se produce un incremento de la energía explosiva que trae consigo numerosos efectos, como:

El más importante, quiebre, fracturación y deformación del material, dentro del cual el explosivo es detonado.

Proyecciones de roca

Incremento de temperatura

Ondas aéreas

Formación de vibraciones sísmicas y de superficie.

Por lo tanto, a tronduras de mayor tamaño existe un correspondiente aumento en los efectos secundarios que acompañan a esta detonación, y en particular, un potencial incremento en los niveles de vibraciones sísmicas y de superficie.Se ha dado casos, en que debido al aumento de población y por ende la extensión de áreas urbanas, sumado al incremento en la actividad minera y al no predecirse debidamente el tamaño de la mina y el de la tronadura, se ha obtenido resultados muy negativos al presentarse considerables vibraciones con las consecuencias y perjuicios correspondientes. Sumado además al hecho de que tampoco se han obtenido los requerimientos de fragmentación mínimos programados para la etapa posterior a la tronadura. Estos efectos perjudiciales de la tronadura (producidos por vibraciones) se clasifican como efectos cercanos y lejanos.

Los efectos cercanos se refieren al resultado de la energía vibracional que fractura y daña la pared del banco cercano a la tronadura, produciendo condiciones inestables, lo cual es particularmente perjudicial cuando la pared del pit está siendo formada y/o cuando existe algún tipo de falla importante.Los efectos lejanos producen ondas aéreas, que pueden dañar centros habitacionales y/o a instalaciones y bienes de la mina, por ejemplo: medios de transporte (caminos, correas), chancadores,

2.2.2.3. GENERACION Y PROPAGACION DE LAS VIBRACIONES

Al detonar una carga explosiva el frente de la onda de choque generado se propaga en forma esférica al comienzo y cónica después, transfiriéndole una energía vibracional al macizo rocoso. En un buen diseño de tronadura la mayoría de la energía liberada se consume en fragmentar la roca y sólo una pequeña parte se convierte en vibraciones, produciendo movimiento en el terreno o sobre-presión de aire (airblast).

La vibración del terreno es la principal alteración producida por la tronadura, aunque el airblast toma una notoriedad mayor ya que está acompañado de un efecto sonoro mucho más perceptible.

2.2.2.4. COMO AFECTA AL MACIZO ROCOSO

El macizo a través del cual viajan las ondas es considerado como un medio elástico constituido por innumerables partículas individuales.

Las ondas sísmicas que perturban el macizo rocoso provocan un movimiento oscilatorio complejo en las partículas que lo constituyen, sacándolas de su estado de reposo y haciendo que cada una de ellas traspase energía a la próxima en forma sucesiva. En cada transmisión de energía se pierde un poco de la misma, por lo que la intensidad del movimiento disminuirá a medida que la onda se aleja de la fuente explosiva. Entonces, las partículas volverán gradualmente a su estado de reposo.

Las ondas vibracionales, dependiendo de la clase de movimiento que le confieren a las partículas, se clasifican en: ondas internas y ondas superficiales. A su vez, las ondas internas se dividen en ondas P y ondas S, mientras que las ondas superficiales se dividen en ondas R, ondas Q, ondas Canal y ondas Stonnelly.

El movimiento generado en el macizo nace de la combinación de todos estos tipos de ondas. Se describen a continuación sólo las ondas de cuerpo, de mayor relevancia en las tronaduras en desarrollo horizontal.

2.2.2.4.1. Onda de compresión (P):

Consisten en una serie de movimientos de compresión y tensión, con oscilaciones de las partículas en la misma dirección de propagación. Son las ondas que alcanzan mayor velocidad de propagación y producen cambios de volumen, pero no de forma, en el material a través del cual se propagan. Su velocidad, para suelo, varía entre 150 y 1200 m/s, mientras que para la mayoría de las rocas varía entre 1.500 y 6.000 [m/s] (Dowding, 1985).

Figura 2.2.2.4.1.: Resultado de ondas P sobre el macizo rocoso

2.2.2.4.2. Ondas transversales o de cizalle (S):

Consisten en oscilaciones de partícula en sentido transversal a la dirección de propagación de la onda. En este caso, el material afectado por la onda sufre un cambio en la forma pero no en su volumen.

Su velocidad es menor que la de las ondas P, aproximadamente un 58%, dependiendo de la razón de Poisson.

Figura 2.2.2.4.2.: Resultado de ondas S sobre el macizo rocoso

2.2.2.5. ANALISIS DE LA ONDA DE VIBRACION

Las señales de las vibraciones producidas por una tronadura, consisten en un número discreto de paquetes de ondas, que corresponden a cargas, o grupos de cargas, detonando en un determinado tiempo. El primer paso para analizar esta señal, es determinar la carga que representa a cada paquete de vibración. Del resultado de este análisis, depende poder determinar la diferencia entre los parámetros de la detonación real y los de la secuencia diseñada, evento que puede aportar un valioso antecedente respecto a la eficiencia del diseño de latronadura.

La forma y amplitud de un paquete de vibraciones otorga efectividad a la detonación de las cargas en una tronadura. La amplitud de una vibración equivalen a medir la energía transferida por el explosivo al macizo rocoso por lo que para un determinado tipo de carga y geometría de monitoreo, la amplitud relativa puede ser usada como una medición de la eficiencia de cada carga.

Mediante los softwares de análisis de registros de vibraciones, se puededeterminar y calcular lo siguiente:

Tiempo real de detonación de una o más cargas.

Velocidad de partícula de cada paquete de ondas.

Detonación de cargas de baja eficiencia o no detonadas.

Detonación instantánea de cargas.

Detonación de cargas por simpatía.

Cálculo del registro de aceleración de partículas.

Cálculo del desplazamiento de las partículas de roca.

2.2.2.5.1. Las principales componentes de las vibraciones del terreno son:

Desplazamiento: Máximo desplazamiento desde la posición de equilibrio, medida en pulgadas o en milímetros.

Velocidad: Es la razón de cambio de la amplitud, comúnmente se mide en pulgadas por segundos (pl./seg.) o milímetros por segundo (mm/seg.). Esta es la velocidad o excitación de las partículas de tierra ante el paso de un frente de onda por el macizo rocoso.

Frecuencia: Número completo de oscilaciones.

Figura 2.2.2.5.1: La imagen representa las ondas elementales producidas por explosivo blendex 945.

2.2.2.6. INFLUENCIA DE LAS VIBRACIONES EN EL CAMPO CERCANO

La velocidad vibracional de partículas se relaciona frecuentemente con la habilidad para inducir fracturas frescas, a través de la relación entre velocidad y deformación de partículas, y está también relacionada con la masa rocosa en la vecindad inmediata de los pozos, donde el impacto de la tronadura es más pronunciado. Debido a dicha relación, el análisis de la velocidad de partícula tiene la habilidad de tratar métodos para controlar el grado y extensión de estas fracturas inducidas por tronadura, sugiriendo un método de prevención más que correctivo.

Granito 850 mm/sAndesita 600 mm/sArenisca 450 mm/sPizarra 350 mm/sConcreto 250 mm/s

Tabla 2.2.2.6.: Indica las velocidades criticas de las rocas.

2.2.2.7. INFLUENCIA DE LAS VIBRACIONES EN EL CAMPO LEJANO

En el campo lejano la señal de vibración se verá fuertemente influenciada por las características del macizo rocoso, y principalmente por el grado de fracturamiento. Un caso particular, donde se producen rápidas atenuaciones, son las zonas muy fracturadas o alteradas (tipo suelo).

Además de reducir el tamaño y mover la roca, la energía de una tronadura genera ondas sísmicas que pueden causar unos daños a las rocas en otras áreas, como también a instalaciones industriales y habitacionales. Las ondas de vibración pueden ocasionar un daño potencial mayor cuando su frecuencia dominante coincida con la frecuencia resonante de las estructuras, produciéndose altos factores de amplificación entre la vibración del terreno y la respuesta resultante de la estructura.