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MECÁNICA DE ROTURA DE
LAS ROCAS
PROCESOS DE
FRAGMENTACIÓN
Y TEORÍAS

MECÁNICA DE ROTURA DE ROCAS
PROCESO DE FRACTURACIÓN
La fragmentación de rocas por voladura comprende a la
acción de un explosivo y a la consecuente respuesta de la masa
de roca circundante, involucrando factores de tiempo, energía
termodinámica, ondas de presión, mecánica de rocas y otros,
en un rápido y complejo mecanismo deinteracción.

PROCESO DE DETONACIÓN DE UNA CARGA
EXPLOSIVA
ONDA DE CHOQUE
O DE TENSIÓN
***

ROCA * ** ***************** ** *
*************
COMPRIMIDA
***************
*****************

ONDA DE
REFLEXIÓN
(*)

ROCA NO
ALTERADA

DIRECCIÓN DE
AVANCE DE LA
DETONACIÓN

*******************
*********************
***********************
**************************
****** *******************
***********CAÍDA DE
PRESIÓN INICIAL

ONDA DE
REFLEXIÓN
Y GASES EN
EXPANSIÓN
ENSANCHAMIENTO
DEL TALADRO

PCJ

*********
****** ***************
***************************
*************************
************************
*********************
*******************
*****************
***************
**************
************
**********
********
******
*****
***
*

EXPLOSIVO
SIN
REACCIONAR

FC
ZR
ROCA NO
ALTERADAPCJ: PLANO DE CJ
ZR : ZONA DE REACCIÓN
FC : FRENTE DE CHOQUE

MECÁNICA DE ROTURA DE ROCAS
Este mecanismo aún no está plenamente definido, existiendo
varias teorías que tratan de explicarlo entre las que
mencionamos a:

 Teoría de reflexión (ondas de tensión reflejadas en una cara
libre).

 Teoría de expansión de gases.
 Teoría de ruptura flexural (por expansión de gases).

MECÁNICA DE ROTURADE ROCAS
 Teoría de torque (torsión) o de cizallamiento.
 Teoría de craterización.
 Teoría de energía de los frentes de onda de compresión
y tensión.
 Teoría de liberación súbita de cargas.
 Teoría de nucleación de fracturas en fallas y
discontinuidades.

MECÁNICA DE ROTURA DE ROCAS
Una explicación sencilla, comúnmente aceptada, que
resume varios de los conceptos considerados en estasteorías, estima que el proceso ocurre en varias etapas o
fases que se desarrollan casi simultáneamente en un
tiempo extremadamente corto, de pocos milisegundos,
durante el cual ocurre la completa detonación de una
carga confinada, comprendiendo desde la fragmentación
hasta el total desplazamiento del material volado.

MECÁNICA DE ROTURA DE ROCAS
Estas etapas son:
1. Detonación del explosivo y generaciónde la onda de
choque.
2. Transferencia de la onda de choque a la masa de la
roca iniciando su agrietamiento.
3. Generación y expansión de gases a alta presión y
temperatura que provocan la fracturación y
movimiento de la roca.
4. Desplazamiento de la masa de roca triturada
para
formar la pila de escombros o detritos.
.........

MECÁNICA DE ROTURA DE ROCAS
La rotura de rocas requiere condicionesfundamentales
como:
1. Confinamiento del explosivo en el taladro.
2. Cara libre.
3. Relación entre diámetro del taladro a distancia óptima
a la cara libre (burden).
4. Relación burden-altura de banco y profundidad del
taladro.
5. Condiciones geológicas, parámetros del taladro y
explosivo para generar el fisuramiento cilíndrico
radial y la consecuente rotura flexural.

FASES DE LA MECÁNICA DEROTURA
DE UN TALADRO CON CARA LIBRE
1. COLUMNA EXPLOSIVA
TACO
INERTE

CARGA
EXPLOSIVA
CONFINADA
INICIADOR
SUFICIENTE

BURDEN

TALADRO

CARA
LIBRE

SOBREPERFORACIÓN

FASES DE LA MECÁNICA DE ROTURA
DE UN TALADRO CON CARA LIBRE
2. PROPAGACIÓN DE LA ONDA DE SHOCK

LAS ONDAS O
FUERZAS DE
COMPRESIÓN
GENERADAS EN
EL TALADRO
VIAJAN HACIA LA
CARA LIBRE

LAS ONDAS
QUE
ESCAPAN
PRODUCEN
CONCUSIÓN
Y ONDASSÍSMICAS

ONDAS
SISMICAS

FASES DE LA MECÁNICA DE ROTURA
DE UN TALADRO CON CARA LIBRE
3. AGRIETAMIENTO POR TENSIÓN
LAS ONDAS SE
REFLEJAN EN LA
CARA LIBRE Y
REGRESAN EN
FORMA DE FUERZAS
DE TENSIÓN QUE
AGRIETAN A LA
ROCA.
SE NOTA YA LA
EXPANSIÓN DE
LOS GASES

FASES DE LA MECÁNICA DE ROTURA
DE UN TALADRO CON CARA LIBRE
4. ROTURA DE EXPANSIÓN
LOS GASES A
ALTA PRESIÓN
SE EXPANDEN
RÁPIDAMENTE
PENETRANDO...