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MONITOREO Y ANÁLISIS DE VIBRACIONES PARA EL CONTROL DE TALUD ESTE - FASE 6A

Ing. Miguel Gonzalez Jara Asistencia Técnica - Tajo

Concepto de vibraciones Las vibraciones por voladuras inducidas en la roca, generalmente se considera que son producidas en el frente de detonación del explosivo, en la zona donde el explosivo sólido es convertido en gas, y la densidad del gas es aún igual a la densidad del explosivo sólido (zona de plasma). Esta zona de choque generalmente se considera que produce la mayor parte de la fragmentación primaria que ocurre en el macizo rocoso y la mayoría de las vibraciones. Después que el frente de detonación ha pasado, el gas se expande en las zonas detrás del frente de detonación, creando energía de gas, la cual es responsable del movimiento de la roca. Las vibraciones son capaces de inducir deformación en el macizo rocoso, a través de la siguiente relación:

VPP  Vp donde,

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 VPP Vp

: deformación inducida. : velocidad pico partícula. : Velocidad de propagación de onda

¿Qué pasa en el medio? • • •

Una carga explosiva actúa como una fuente sísmica. Propagación de ondas por el efecto del foco sísmico. Efectos de las ondas en la roca, estructuras y aire.

Ondas de Superficie

Ondas Internas

Carga Individual en una Tronadura

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Punto de Monitoreo

Tipos de ondas

Ondas P • Se transmiten por sucesivas compresiones y descompresiones del medio, con cambios de volumen. • Como los sólidos, líquidos y gases se pueden comprimir, se propagan por todos los medios. • El movimiento de vibración de las partículas es paralelo a la dirección de propagación, lo que implica mayor velocidad.

Ondas S • Se transmiten por una deformación que no hace variar el volumen. • Como los sólidos tienen propiedades elásticas y los líquidos y gases no, sólo se propagan en medio sólido. • El movimiento de vibración de las partículas es perpendicular a la dirección de propagación, lo cual supone un mayor recorrido (menor velocidad).

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Tipos de ondas

Ondas Rayleigh • También denominadas ground roll, producen un movimiento elíptico retrógrado del suelo. • Son ondas más lentas que las ondas de cuerpo y su velocidad de propagación es casi un 70%de la velocidad de las ondas S.

Ondas Love: • Producen un movimiento horizontal de corte en superficie. • La velocidad de las ondas Love es un 90%de la velocidad de lasondas S y es ligeramente superior a la velocidad de las ondas Rayleigh.

Ondas sísmicas y sus componentes Frecuencia Es el número de veces que una partícula se desplaza hacia delante y atrás se denomina oscilación o ciclo. El número de oscilaciones que sufre una partícula cuando es sometida a una onda de vibración es medida en ciclos por segundo o Hertz (Hz). Amplitud El máximo nivel de esfuerzo a la cual el medio es expuesto (relacionado al movimiento de partículas individuales sujetas a esfuerzos). Longitud de Onda Distancia que viaja la onda en un ciclo completo de compresión y tensión.

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Frecuencia

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•

La frecuencia de las vibraciones que se generan cercanas a un taladro de longitud de carga de 10 metros está probablemente en un rango de (1/0.008) a (1/0.014), es decir 125 Hz a 70 Hz, dependiendo del módulo de la roca.

•

De los mismos cálculos, la frecuencia de vibraciones muy cercanas a cargas de 2 metros de largo está probablemente en un rango de 250 a 500 Hz.

•

Se observará generalmente que las ondas de vibración registradas a grandes distancias tienden a tener bajas frecuencias en comparación a aquellas registradas a cortas distancias.

•

Una estructura residencial responderá menos a un movimiento de terreno de 12 mm/s a una frecuencia principal de 80 Hz que a una frecuencia principal de 10 Hz. Entonces, el movimiento a 80 Hz tiene menos probabilidad de fisurar la estructura que el movimiento a 10 Hz» (Dowding, 1985).

•

El problema con las bajas frecuencias es que la frecuencia principal del movimiento vibratorio puede ser de igual orden que la frecuencia natural (de resonancia) de la estructura, caso en el que el movimiento se amplificará y las deformaciones serán más importantes.

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¿Cómo se efectúan las mediciones?

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VPP y criterio de daño La Velocidad peak de partícula (PPV) se refiere a la velocidad de movimiento de partículas individuales dentro de la masa rocosa como una vibración u onda de choque que se propaga por la roca. Estas partículas se pueden mover sólo en cantidades pequeñas en 3 dimensiones, de manera que se pueden medir velocidades peak de partícula en 3 direcciones ortogonales. El VPP medido en cualquiera ubicación es una función de la energía en la fuente de vibración, la distancia desde la fuente, y las características de la atenuación de la roca.

VPPC 

 t VP E

Intenso Fracturamiento Nuevas Fracturas Extender Fracturas 6

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VPPc: Vp: 𝜎𝑡 : E:

  

Velocidad pico partícula crítica Velocidad de Onda P. Resistencia a la tracción Modulo de Young

4* VPPc 1*VPPc ¼*VPPc

Control y Análisis de deslizamiento del talud Este RESUMEN: •

El 23 de agosto, se produjo el deslizamiento del talud este de fase 6A, producto de las vibraciones producidas por los disparos realizados en dicha fase y los de fase 5 y 6B2. Como estándar, se empleaba tiempos de 6ms para mineral y 11ms para desmonte.

•

Se tuvo la visita de un consultor sénior, que después de realizar un estudio concluyó con que los tiempos empleados no eran los adecuados y que los disparos efectuados a grandes distancias (+200m) tenían algún efecto sobre el talud.

•

Ambos elementos en conjunto generaban frecuencias muy bajas que producían daño y desplazamiento de bloques en las paredes de los taludes en la fase 6A.

CONSIDERACIONES: •

Se tenía conocimiento de la existencia de la falla en el talud Este de la Fase 6A.

•

Los monitoreos de vibraciones se realizaban a 50m. del proyecto y en dirección al talud del mismo nivel que el disparo (Campo cercano).

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Estado del talud Este antes y post-deslizamiento

Zona de Falla

Zona de Falla

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Zona de Falla

Zona de Falla

Mediciones del Geo-radar

1.74 cm/día

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2.39 cm/día

Monitoreo de vibraciones para estimación de tiempos

Se realizaron diversos monitoreos para determinar distinto tiempos con los que se pueda reducir las vibraciones

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Tiempos óptimos de retardos

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Análisis de desplazamiento de partícula

VPP Dp  2  F

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Dp: Desplazamiento de partícula VPP: Velocidad pico partícula F: Frecuencia dominante

Análisis de desplazamiento – Proyecto 3295-669

Pto. De monitoreo

Distancia 1500 m.

9.1 10.5

Taco, 6.0

Proyecto: 3295-669 Drill: 14_16 # Tal: 95 Fecha de disparo: 21-10-2017

aire 1.0

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Esp, 0.7

carga de fondo 8.3

PROD 1

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Kg/Tal: 861 F.p.: 0.22 kg/Ton Densidad: 1.15 gr/cc

Diseño de secuencia de salida

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Cálculo de Velocidad Pico Partícula

Tiempo: 671 ms

Vpp: 0.55 mm/s

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Análisis de amplitud y frecuencia de vibraciones

Tenemos una Frecuencia dominante baja de 4.31 Hz

Desplazamiento de Partícula: 0.02 mm, el cual nos indica que no hay daño al punto de monitoreo. 16

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Análisis de amplitud y frecuencia de vibraciones

Punto de monitoreo

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Consideraciones para análisis con TimeHex

Vp: 3000 m/s

Time window: 24 ms

Se trabaja con 24 ms de tiempo de ventana ya que es un buen lapso de tiempo en el que podrían interactuar los taladros, superior a éste no se generan mas interacciones. 17

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Determinación de carga dinámica Tiempo de arribo de onda al geófono: 500 ms

#Hole: 29 y 30

El tiempo de VPP es 671 ms (según registro del sismógrafo) y en el TimeHex nos da un tiempo de 3176.2 – 500: 2676.2 ms donde interactúan 2 taladros; los cuales son los que generan el pico en el registro de vibración 18

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Conclusiones

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•

Tiempo de ventana de análisis:

24ms

•

Carga Dinámica:

2 taladros.

•

Frecuencia dominante:

4.31 Hz

•

Vpp:

0.55 mm/s

•

Desplazamiento de partícula:

0.02 mm / 0.12 mm

•

Distancia horizontal al monitoreo:

1500 m

•

Tiempos – taladros:

17 ms

•

El desplazamiento de partícula hallado no genera daño.

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«NO HAY GRANDEZA DONDE NO HAY SENCILLEZ, BONDAD Y VERDAD» León Tolstói