ES2207240T3 - Detonacion secuencial de cargas explosivas. - Google Patents
Detonacion secuencial de cargas explosivas.Info
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Abstract
Un sistema de control para controlar la iniciación de las detonaciones de una serie de cargas explosivas (13) separadas entre sí en barrenos (12) formados en un medio de roca (12) que va a ser volada. caracterizado porque la diferencia de tiempo en los intervalos de tiempo entre detonaciones sucesivas de, al menos, una fase de tres cargas sucesivas, está controlada para crear una interferencia destructiva entre detonaciones sucesivas y, de esta manera, reducir la estimulación consecutiva del medio de roca.
Description
Detonación secuencial de cargas explosivas.
Esta invención se refiere a un procedimiento y
aparato para iniciar detonaciones secuenciales de una serie de
cargas explosivas.
Es bien conocido que se puede conseguir la
voladura mejorada de una superficie de roca disponiendo las cargas
explosivas en filas de barrenos separados, e iniciando la detonación
secuencial de las cargas en cada fila, y también la detonación
secuencial de una fila respecto a otra. El propósito de esto es
crear una "cara libre" después de cada explosión, antes de que
se produzca una explosión sucesiva.
En los últimos años, se han utilizado los
denominados "detonadores electrónicos" con una utilización
siempre creciente, con vista a conseguir una mayor exactitud de
control en el intervalo de tiempo entre las detonaciones sucesivas.
Se proporciona un circuito de control eléctrico para controlar el
inicio de una secuencia de voladuras, y con el mismo se pretende
disparar las detonaciones de cada carga explosiva sucesiva en un
intervalo de tiempo predeterminado después de la detonación
precedente.
Se ha realizado un considerable trabajo de
investigación con el objeto de controlar el intervalo de tiempo
entre explosiones sucesivas. En primer lugar, se realizaron los
estudios teóricos para determinar el intervalo de tiempo más
favorable, que depende de (a) la naturaleza del medio de roca, y (b)
la separación de las cargas explosivas. A continuación, se han
desarrollado aparatos de control electrónico y programas lógicos
relacionados para alcanzar en la práctica las detonaciones en
intervalos sucesivos que se correspondan lo más ajustadamente
posible a los intervalos de tiempo deseados teóricamente.
El comportamiento de una vibración producida por
explosivos en un medio de roca particular es complejo,
particularmente cuando se aplica una secuencia de vibraciones
derivadas explosivamente en el mismo medio de roca, y que
interactúan entre ellas. Se han publicado muchos estudios sobre el
sujeto, y pueden conducir a asumir (erróneamente) que la tecnología
de las voladuras es ahora una ciencia exacta.
Por supuesto, es verdad que la utilización de
tecnología moderna puede proporcionar una fragmentación más
eficiente de rocas que las técnicas más primitivas utilizadas en el
pasado, por ejemplo, por medio de detonadores, pero, a pesar de que
hay disponible tecnología moderna (incluyendo el diseño de programas
lógicos sofisticados para controlar la operación de voladura) en la
práctica, los resultados pueden ser de calidad variable.
Una fragmentación deseada de un medio de roca
normalmente incluye la producción de una proporción principal de
material de roca fragmentada, reducido en tamaño por debajo de un
tamaño predeterminado, y sin la generación de (a) cantidades
sustanciales de fragmentos mayores y (b) generación de cantidades
excesivas de fragmentos pequeños no utilizables y de polvo.
Además, para aquellos no iniciados, se puede
pensar que sería una ventaja positiva generar vibraciones armónicas
en un medio de roca sólido, es decir, de manera que las vibraciones
sucesivas producidas explosivamente se refuercen entre sí para
aplicar una vibración armónica a la masa de roca completa. Sin
embargo, en la práctica, esto produce vibraciones de terreno
indeseables.
En particular, a pesar de la utilización de
técnicas de voladura sofisticadas, es decir, utilizando cálculos
teóricos además de equipos de control electrónico sofisticados para
implementar la teoría, de vez en cuando se producen vibraciones
armónicas en una masa de roca particular como resultado de una
secuencia controlada de explosiones.
Las vibraciones armónicas pueden producir una
fragmentación indeseable de la roca, y también pueden proporcionar
un aumento de problemas ambientales significativos, que pueden
generar la generación de niveles de ruido inaceptables, así como
vibraciones de terreno potencialmente dañinas. A menudo, los
emplazamientos de las canteras se encuentran situados cerca de
edificios, por ejemplo, casas o edificios de las factorías, y los
requisitos ambientales son que el ruido y los niveles de vibración
se deben mantener por debajo de límites establecidos.
Normalmente se requieren mediciones de vibración
antes de realizar las operaciones regulares de voladura, con el fin
de cumplir los requisitos de las autoridades locales o de otras
agencias que controlan las operaciones de las canteras. Sin embargo,
esto produce costos extras que muchos operadores de las plantas
eligen no sufrir, con los efectos adversos consecuentes de que
existan residentes viviendo o trabajando en las proximidades.
Por medio del documento US 4725991 (Shell), se
sabe que se pueden producir vibraciones dañinas en el terreno
durante un programa de voladuras de rocas, y que pueden tener
efecto adverso en (a) la calidad de las fragmentaciones, (b) la
eficiencia de la utilización de los explosivos y (c) los cimientos y
las estructuras de cualquier edificio cercano. La patente de Shell
también acepta que este sujeto ha sido tratado en muchos documentos
y publicaciones especializados, por ejemplo, por el Departamento de
Minas de los Estados Unidos, y todos ellos aceptan que en una masa
de roca se producen ondas de formas de onda muy complejas (con
diferentes frecuencias) como resultado de una serie de cargas
explosivas detonadas.
También se reconoce que las vibraciones de
frecuencia relativamente baja pueden tener un efecto adverso en las
paredes de los edificios y en las cimentaciones (a) desde el punto
de vista de la propagación de formas de onda horizontales (b) de la
propagación de formas de onda verticales y (c) el desplazamiento
lateral (temblores) de las paredes.
También hay intervalos de tiempo deseables desde
el punto de vista de la fragmentación requerida de una masa de rocas
y del uso eficiente de los explosivos.
En la referencia de patente de Shell, aunque hay
muchas referencias al deseo de alcanzar una temporización de
voladura óptima (es decir, para que se produzca una buena
fragmentación mientras que, simultáneamente, se eviten vibraciones
de terreno indeseables que afecten a los edificios), las actuales
enseñanzas de la patente de Shell son:
- (a)
- realizar una explosión de prueba en una masa de roca en un nuevo lugar;
- (b)
- medir los perfiles de vibración en lugares de medición seleccionados separados de la explosión de prueba;
- (c)
- usar cálculos matemáticos para derivar un mejor intervalo de tiempo singular entre las explosiones sucesivas de una serie de cargas separadas en barrenos en la masa de roca, derivado de los datos de duración del mejor disparo.
La referencia de Shell muestra un elegante modelo
matemático utilizado para alcanzar los cálculos de los intervalos de
tiempo deseados, pero, lo que es un aspecto esencial de esta
enseñanza, es que el intervalo de tiempo calculado se aplica al
programa de voladura completo, y que es un intervalo de tiempo
constante entre explosiones sucesivas en la fila.
En particular, las enseñanzas de la referencia de
Shell solamente tratan con una frecuencia en cada momento, mientras
que la invención no necesita un "orificio de pruebas". Además,
la referencia de Shell hace que la frecuencia dependa del peso de la
carga.
Por lo tanto, aunque la presente invención se
basa en el reconocimiento compartido del problema de alcanzar
simultáneamente (a) una fragmentación eficiente y (b) minimizar las
vibraciones indeseables de los cimientos de edificios, la solución
ofrecida por la referencia de Shell es diferente fundamentalmente de
la que proporciona esta invención.
De esta manera, la presente invención trata de
aliviar este problema proporcionando medios mejorados y diferentes
para controlar la temporización de un sistema de iniciación de
detonaciones, en vista a solucionar, o al menos mitigar, el riesgo
de que se generen vibraciones armónicas en un medio de roca como
resultado de la iniciación de una detonación secuencial de una serie
de cargas explosivas.
También se conoce por medio del documento
EP-0 601 831 la proporción de aparatos para activar
una pluralidad de grupos de cargas eléctricas después de unos
retrasos temporales predeterminados respectivos, y que comprende una
unidad de control principal para generar señales de control
principales que se corresponden con una instrucción de iniciación, a
una pluralidad de dispositivos retardados eléctricamente, asociados
a las cargas respectivas de cada grupo de cargas eléctricas, y una
pluralidad de unidades de control auxiliares que se pueden conectar
a la unidad de control principal, estando cada una de ellas adaptada
para controlar un grupo respectivo de dispositivos de retraso
eléctrico remotos, que están asociados a cargas eléctricas
correspondientes. Cada unidad de control auxiliar incluye medios de
control local para generar señales de control locales a partir de
las señales de control principales que están sincronizadas con
señales de control locales de otras unidades de control auxiliar,
para iniciar la operación de los dispositivos de retardo eléctricos
de los grupos respectivos de cargas eléctricas, y medios de
activación adaptados para suministrar energía eléctrica a los
dispositivos de retardo eléctricos y cargas eléctricas
correspondientes.
correspondientes.
Esta referencia también muestra la provisión de
programas lógicos para ajustar los tiempos de retardo planeados,
para proporcionar la mejor efectividad de un parámetro elegido, por
ejemplo, mejor fragmentación de rocas, vibraciones de terreno
reducidas o niveles de explosión en el aire reducidos. Los criterios
relevantes de cada parámetro están incluidos en el programa
lógico.
De acuerdo con un aspecto de la invención, se
proporciona un sistema de control como se define en la
reivindicación 1.
Preferiblemente, el sistema incluye un
dispositivo de control operado eléctricamente, que es operativo para
iniciar la activación de detonadores, asociados cada uno de ellos
con una carga explosiva en un barreno respectivo, y medios de
control de intervalos de tiempos para controlar los intervalos entre
las activaciones sucesivas de, al menos, la citada una fase de las
series de cargas.
Los medios con los cuales el dispositivo de
control operado eléctricamente inicia la activación de los
detonadores sucesivos pueden tomar cualquier forma adecuada,
incluyendo líneas de conexión eléctricas, transmisiones de radio o
por medio de los sistemas de "tubería de choque" conocidos por
sí mismo.
Cada detonador puede tener una unidad de control
de intervalo de tiempo individual respectiva asociada con el mismo.
Alternativamente, se puede proporcionar una unidad de control remoto
común para aplicar intervalos de tiempo seleccionados entre las
activaciones sucesivas de los detonadores de, al menos, la citada
una fase de las series de cargas.
En una disposición adicionalmente preferente, el
sistema incluye un dispositivo de control operado eléctricamente
para iniciar la activación de los detonadores, estando asociado cada
uno de ellos con una carga explosiva en un barreno respectivo; un
generador secuencial conectado al dispositivo de control y que está
programado, o que es programable, para producir el funcionamiento
del dispositivo de control, de manera que este último pueda iniciar
detonaciones sucesivas de la citada una fase de la serie de cargas;
y medios de ajuste electrónico operativos para iniciar activaciones
sucesivas de los detonadores de, al menos, la citada una fase de la
serie de cargas en intervalos de tiempo seleccionados.
Los medios ajustadores electrónicos pueden estar
conectados al dispositivo de control y pueden estar dispuestos para
que sean operativos para aplicar ajustes predeterminados con
intervalos de tiempo programados establecidos por el generador
secuencial. Alternativamente, los medios ajustadores electrónicos
pueden estar conectados al generador secuencial y pueden ser
operativos para aplicar ajustes predeterminados a intervalos de
tiempo programados establecidos por el generador secuencial.
La selección de los intervalos de tiempo
requeridos dependerá de los factores del lugar, incluyendo (a) las
circunstancias de la masa de roca particular que va a ser volada, y
(b) la distancia que separan las cargas explosivas detonadas
sucesivamente.
Por lo tanto, en algunas circunstancias, la
selección de intervalos de tiempo será predeterminada, de manera que
los intervalos de tiempo sucesivos (diferentes) de, al menos, una
fase de la serie de detonaciones, sean diferentes entre sí, para
conseguir una secuencia de voladura deseada en la cual se evita, o
al menos, se minimiza, el riesgo de que se produzcan vibraciones
armónicas en la masa de roca.
Por lo tanto, la invención, por medios
electrónicos, puede introducir deliberadamente una porción de tiempo
variable en cada intervalo de tiempo sucesivo (al menos en una fase)
entre las detonaciones sucesivas, con lo cual se minimiza, al menos,
el riesgo de generar estimulaciones y amplificaciones consecutivas
de vibraciones armónicas y, por lo tanto, inducir interferencias
vibratorias por medio del cambio frecuente en el medio de roca
mientras que se sigue alcanzando la secuencia deseada de cargas
explosivas y de fragmentación del medio de roca.
En un sistema de acuerdo con la invención, los
intervalos de tiempo sucesivos en, al menos, una parte de la serie
de detonaciones, puede estar controlada para evitar (o al menos,
minimizar) el riesgo de que se produzcan vibraciones armónicas
(resonancia) en la masa de roca. Los intervalos de tiempo agrupados
sucesivos pueden ser los mismos que otros en algunas circunstancias
de una masa de roca particular. Alternativamente, pueden variar de
una detonación a otra en cantidades fijas o en cantidades variables,
siempre que el efecto acumulativo no produzca la generación de
vibraciones armónicas en la masa de roca.
En una disposición preferente, los intervalos de
tiempo sucesivos se pueden de manera que las formas de onda
vibratorias sucesivas interfieran entre sí, otra vez con la
finalidad de minimizar o evitar la generación de vibraciones
armónicas en la masa de roca. A título de ejemplo, para un primer
intervalo de x milisegundos, los intervalos de tiempo segundo y
tercero podrían ser 1/2 x o 1/4 x, respectivamente.
Por lo tanto, el primer intervalo de tiempo se
puede establecer en un periodo mínimo para evitar la denominada
"congestión" en la masa de roca y los intervalos de tiempo
posteriores pueden tener periodos de tiempo progresivamente
reducidos para crear interferencias y, por lo tanto, reducir los
riesgos de que se establezcan vibraciones resonantes.
De acuerdo con un aspecto adicional de la
invención, también se proporciona un procedimiento como se define en
la reivindicación 13.
A continuación se describirá en detalle una
realización preferente de la invención, solamente a título de
ejemplo, con referencia a los dibujos que se acompañan, en los
cuales:
La figura 1 es una ilustración esquemática de una
superficie de roca que tiene una serie de cargas explosivas
dispuestas en barrenos separados, y en la cual se puede aplicar un
sistema de acuerdo con la invención con el fin de iniciar la
detonación secuencial de una serie de cargas explosivas;
La figura 2 es una ilustración en diagrama del
sistema de acuerdo con la invención.
Haciendo referencia en primer lugar a la figura 1
de los dibujos, se muestra una superficie de roca 10 que tiene una o
más filas 11 de barrenos separados 12, teniendo cada uno de ellos
una carga explosiva 13 situada en el mismo, y teniendo un detonador
electrónico con la misma, el cual puede ser disparado para que
funcione por un dispositivo de control remoto operado
eléctricamente.
El aparato de acuerdo con la invención pretende
iniciar la detonación secuencial de una serie de cargas explosivas
13, separadas entre sí, en barrenos 12, y en intervalos de tiempo
sucesivos, de manera que se forme una "cara libre" por medio de
una explosión antes de que se produzca una explosión sucesiva.
En la fragmentación explosiva de un medio de
roca, es importante conseguir intervalos de tiempo sucesivos
controlados entre cada detonación para alcanzar un número de
criterios críticos distintos. En primer lugar, los intervalos de
tiempo no deben ser demasiado cortos para evitar el denominado
"amontonamiento", es decir, para conseguir la creación en cada
explosión de una "cara libre" de la roca, antes de que se
produzca la detonación de una carga explosiva adicional. En segundo
lugar, el intervalo de tiempo no debe de ser demasiado largo, para
que haya podido caer completamente una cortina completa de roca
formada por una carga explosiva. En tercer lugar, la cortina de roca
que está cayendo como resultado de una explosión todavía debe ser
adyacente a la superficie de roca de la cual se ha formado, de
manera que pueda actuar en alguna extensión como una pantalla contra
la cual el material de roca fragmentada pueda impactar después de
que se haya producido una carga explosiva posterior. En cuarto
lugar, se deben evitar el cizallamiento entre los barrenos y la
interrupción de cargas explosivas sucesivas.
También se debe considerar que es altamente
indeseable, (en cualquier masa de roca particular que vaya a ser
fragmentada por una serie de cargas explosivas sucesivas) permitir
que se establezcan vibraciones armónicas en la masa de roca. Esto
produce un incremento de peligros ambientales serios, posiblemente a
título de ruido excesivo, pero primariamente por las vibraciones de
terreno a los residentes que viven y/o trabajan cerca de la
superficie de roca, por ejemplo una típica instalación de cantera.
En relación con la situación de edificios cerca de una planta de
cantera, a menudo es muy importante evitar la generación de
frecuencias en el rango de 5 a 18 hercios, que pueden ser
responsables del establecimiento de vibraciones armónicas en la
estructura del edificio.
La realización de la invención que se muestra en
la figura 2 de los dibujos pretende introducir deliberadamente un
intervalo de tiempo variable entre detonaciones sucesivas (al menos
en una parte o fase de una serie de detonaciones), con el fin de
evitar los inconvenientes citados más arriba. En particular, la
invención busca solucionar, o al menos mitigar, el riesgo de
estimulaciones y amplificaciones consecutivas de vibraciones de
terreno que se generan como resultado del inicio de una detonación
secuencial de una serie de cargas explosivas.
Una serie de detonaciones puede ser hasta de 200
(o más) detonaciones separadas, y es importante evitar que se
establezcan vibraciones armónicas en la masa de roca como resultado
de las detonaciones. Esto significa en la práctica que debe haber
diferentes intervalos de tiempo entre las detonaciones sucesivas en,
al menos, una fase de la serie, por ejemplo, una fase de, al menos,
tres detonaciones, y que dichas variaciones se puedan aplicar en
fases adicionales de la serie. Cada "fase" distinta de una
serie de detonaciones explosivas (por ejemplo, hasta de 200),
preferiblemente se selecciona para que sea, al menos, de tres
detonaciones, puesto que, en la práctica, la mayor parte de las
vibraciones residuales impartidas a la masa de roca por cualquier
porción de la secuencia de explosiones de la fase virtualmente se
habrá extinguido en el momento de que la secuencia se repita
posteriormente.
Indicándolo de otra manera, la invención
proporciona, como requisito mínimo, que el intervalo de tiempo
t_{1,2} entre la explosión 1 y la explosión 2, el intervalo de
tiempo t_{2,3} entre la explosión 2 y la explosión 3 (en una fase
de, al menos, tres explosiones de una serie de explosiones) se
controla cuidadosamente, y siendo t_{1,2} diferente de t_{2,3},
para evitar que se establezcan estimulaciones y amplificaciones
consecutivas de las vibraciones en la masa de roca.
Sujeto al análisis del lugar, se puede determinar
un periodo mínimo de, por ejemplo, 18 milisegundos y un máximo de,
por ejemplo, 140 milisegundos. A continuación, después de disparar
el primer disparo, el máximo determinado (140 ms) debe ser, por
ejemplo, divido por la mitad para el segundo disparo (70 ms) y, por
ejemplo, debe ser dividido por la mitad de nuevo para el tercer
disparo (35 ms). A continuación, la secuencia podría ser
repetida.
La introducción de datos de disparo adecuados se
puede realizar por entradas a un programa lógico apropiado, o la
disposición completa puede ser controlada por ordenador en lo que
respecta a las entradas y a las salidas.
La diferencia en intervalos de tiempo se puede
conseguir proporcionando (1) fusibles detonadores que tienen
iguales retardos de tiempo entre cuando son disparados y cuando
producen la detonación de la carga explosiva asociada, y (2)
variando el intervalo de tiempo entre los disparos sucesivos de los
fusibles detonadores. Alternativamente, los fusibles detonadores se
pueden seleccionar para tengan retardos de tiempo diferentes y para
proporcionar intervalos de tiempo iguales entre los disparos
sucesivos de los fusibles detonadores. Incluso más adicionalmente,
el intervalo del tiempo variable requerido entre explosiones
sucesivas se puede obtener por una selección cuidadosamente
controlada de (a) fusibles detonadores de retraso de tiempo variado
y (b) intervalos de tiempo controlados entre los disparos sucesivos
de los fusibles detonadores.
Dependiendo del intervalo de tiempo entre fases
sucesivas, por ejemplo, si están suficientemente retardados para que
el efecto de "campana" en la masa de roca se haya extinguido
(típicamente, de 1 a 4 ciclos), se pueden repetir las variaciones de
los intervalos de tiempo entre detonaciones en una o más fases
posteriores de la serie, es decir, pueden ser las mismas que los
intervalos de tiempo en la primera de las fases.
El aparato comprende un dispositivo de control 14
remoto operado eléctricamente, que se puede conectar a detonadores
de activación eléctrica, estando asociado cada uno de ellos con cada
carga explosiva 13 en los barrenos respectivos 12, siendo designado
uno de estos detonadores típicos por el número de referencia 15 en
la figura 2. Preferiblemente, el detonador 15 es un denominado
"detonador electrónico", que será bien conocido por aquellos de
conocimientos ordinarios en la técnica de la tecnología de las
voladuras y que no necesitan ser descritos en mayor detalle en la
presente memoria.
Un circuito generador secuencial 16 se conecta al
dispositivo de control 14 y está programado, o puede ser programado,
para que produzca la operación del dispositivo de control 14 de
manera que este último pueda iniciar detonaciones sucesivas de las
cargas explosivas 13 en cualquier serie en particular.
El aparato también incluye medios de circuito
electrónico 17 adecuados que son operativos para hacer que el
dispositivo de control 14 inicie la activación sucesiva de los
detonadores (al menos en una fase de una serie de detonaciones, por
ejemplo, una secuencia de tres detonaciones; y preferiblemente en
más de una fase de la serie) en intervalos de tiempo que son
diferentes entre sí, para evitar, o al menos minimizar, la
generación de vibraciones armónicas en el medio de roca.
Los medios de circuito electrónico 17 pueden
estar dispuestos para introducir elementos variables calculados en
los intervalos de tiempo entre la iniciación sucesiva de las
detonaciones de las cargas explosivas, y esto se establecerá para
evitar los inconvenientes que han sido citados con anterioridad. En
una situación típica, que solamente se proporciona a titulo de
ejemplo, puede haber un intervalo de tiempo de 25 ms entre la
detonación 1 y la detonación 2, un intervalo de tiempo de 50 ms
entre la detonación de la carga explosiva 2 y de la carga explosiva
3, y un intervalo de tiempo de 30 ms entre la detonación de la carga
explosiva 3 y la de la carga explosiva 4. La diferencia en el
intervalo de tiempo es una variable calculada, y esta variable será
determinada empíricamente de acuerdo con cualquier material de roca
en particular o condición del lugar.
La invención se puede aplicar para controlar los
intervalos de tiempo de barreno a barreno en una fila, para
proporcionar retrasos "entre barrenos". Alternativamente, o
además, la invención se puede aplicar para controlar intervalos de
retraso entre las filas. Además, la invención se puede aplicar para
controlar los intervalos de retraso en las detonaciones "de
disparo en anillo", por ejemplo como se utilizan en las
tunelizaciones.
Los retrasos de tiempo se pueden introducir
manualmente o pueden ser calculados automáticamente para que sean
variables en las cantidades requeridas, y/o pueden ser generados
aleatoriamente. Se contempla que se puede desarrollar un programa
de ordenador en el cual se puedan introducir distintos parámetros
del lugar, y utilizando modelos matemáticos adecuados, se puedan
desarrollar programas lógicos adecuados para alcanzar las
diferencias requeridas en los intervalos de tiempo entre las
detonaciones sucesivas de, al menos, una fase de una serie de
detonaciones.
Por lo tanto, en un sistema de acuerdo con la
invención, los intervalos de tiempo sucesivos, en al menos una parte
de la serie de detonaciones, están controlados para evitar, o al
menos minimizar, el riesgo de vibraciones armónicas (resonancia) que
se establecen en la masa de roca. Las repeticiones del patrono
pueden ser las mismas entre sí en algunas circunstancias de una masa
de roca particular. Alternativamente, pueden variar de un patrón a
otro en unas cantidades fijas o en unas cantidades variables,
siempre que el efecto acumulativo no produzca la generación de
vibraciones armónicas en la masa de roca.
En una disposición preferente, los medios de
circuito electrónico 17 se programan para recibir entradas adecuadas
de manera que se puedan seleccionar intervalos de tiempo sucesivos
para que las formas de onda de vibración sucesivas interfieran entre
sí, otra vez con el fin de minimizar, o evitar, la generación de
vibraciones armónicas en la masa de roca. A titulo de ejemplo, desde
un primer intervalo de tiempo de x ms, los intervalos de tiempo
segundo y tercero podrían ser 1/2 x y 1/4 x, respectivamente.
Por lo tanto, el primer intervalo de tiempo se
puede establecer con un periodo máximo para evitar la denominada
"congestión" en las vibraciones sucesivas aplicadas a la masa
de roca (y también para mantener el denominado efecto "de
cortina") y los intervalos de tiempo posteriores pueden ser
periodos de tiempo reducidos progresivamente para crear
interferencias y, por lo tanto, para reducir los riesgos de que se
establezcan vibraciones resonantes.
Se debe entender que el ejemplo que se muestra en
la figura 2 es solamente una ilustración esquemática, y que se
pueden proporcionar muchas variaciones al sistema ilustrado que se
encuentran en la amplitud de la invención reivindicada.
En particular, el dispositivo de control operado
eléctricamente se puede disponer para que inicie la activación de
detonadores sucesivos a través de líneas de conexión eléctrica,
transmisión de radio o por el sistema de "tubería de choque"
conocido por sí mismo.
La realización ilustrada es una unidad de control
remoto común que aplica intervalos de tiempo seleccionados entre las
activaciones sucesivas de los detonadores. Sin embargo, en una
disposición alternativa, no mostrada, cada detonador puede tener una
unidad de control de intervalo de tiempo individual respectiva,
asociada al mismo.
La figura 2 ilustra esquemáticamente la provisión
de un generador secuencial 16 y de unos medios de circuito
electrónico 17. Estos componentes comprenden efectivamente, en
conjunto, los medios de control de intervalo de tiempo para
controlar los intervalos entre las activaciones sucesivas de, al
menos, parte de la serie de cargas explosivas.
En otra realización, el generador secuencial 16
se retiene y está conectado al dispositivo de control 14 que está
programado o puede ser programable, para producir la operación del
dispositivo de control 14, de manera que este último pueda iniciar
detonaciones sucesivas de la serie de cargas explosivas. Además,
aunque no se muestra en detalle, los medios del circuito de control
17 puede comprender medios ajustadores electrónicos, los cuales
pueden estar conectados al dispositivo de control 14, como se
muestra en la figura 2, y pueden ser operativos para aplicar ajustes
predeterminados a los intervalos de tiempo programados establecidos
por el generador secuencial 16.
Alternativamente, los medios ajustadores
electrónicos pueden estar conectados al generados secuencial 16, y
pueden ser operativos para aplicar ajustes predeterminados a los
intervalos de tiempo programados establecidos por el generador
secuencial 16.
La selección de los intervalos de tiempo
requeridos que se introducen como entrada a los medios electrónicos
17, dependerá de factores del lugar, incluyendo (a) las
circunstancias de la masa de roca en particular que va a ser volada
y (b) la distancia que separan las cargas explosivas detonadas
sucesivamente.
La selección de intervalos de tiempo puede ser
predeterminada, de manera que los intervalos de tiempo sucesivos de,
al menos, una parte de la serie de cargas difieran entre sí, para
conseguir una secuencia de voladura deseada por la cual se evite el
riesgo de que se establezcan vibraciones armónicas, o al menos se
minimice el mismo.
Los medios ajustadores electrónicos 17 se pueden
programar para introducir deliberadamente una porción de tiempo
variable en cada intervalo de tiempo sucesivo. Alternativamente, se
pueden programar para que se inicien activaciones sucesivas a
intervalos de tiempo sucesivos que difieren entre si en una cantidad
tal que las formas de onda de vibración sucesivas impartidas a la
masa de roca, interfieran entre sí.
Para concluir, las características esenciales de
la invención son alcanzar diferencias de tiempo entre detonaciones
sucesivas de, al menos, una fase (por ejemplo, una secuencia de tres
detonaciones) de una serie de detonaciones (por ejemplo, hasta 200
detonaciones) para obtener eficientemente fragmentaciones deseadas
de una masa de roca, al mismo tiempo que se minimiza la generación
de vibraciones de baja frecuencia que pueden producir un efecto
adverso en los edificios cercanos. Como se ha indicado más arriba,
los intervalos de tiempo no deberían ser demasiado cortos para
evitar el denominado "amontonamiento", pero no deberían ser
demasiado largos para que la cortina completa de roca formada por
una carga explosiva pueda haber caído completamente. Finalmente, la
cortina de roca que cae como resultado de una explosión todavía
debería ser adyacente a la superficie de roca de la cual se ha
formado, para que pueda actuar, en alguna extensión, como una
pantalla contra la cual pueda chocar el material de roca fragmentada
después de que haya explotado una carga explosiva posterior.
Aquí, la diferencia de tiempo requerida entre
detonaciones sucesivas se puede alcanzar: (a) utilizar fusibles
detonadores que tienen retardos de tiempo constantes entre
activación y detonación, además de intervalos de tiempo distintos
entre activaciones sucesivas; (b) detonadores de retardo de tiempo
variado y retardo de tiempo constante entre activaciones sucesivas,
o bien, activaciones uniformes de, al menos, cada fase; y (c)
intervalos de tiempo variados entre activaciones sucesivas de cada
fase, además de retardos de tiempo de fusibles detonadores
variados.
Con independencia de los medios que se adopten,
la invención requiere diferencias de tiempo entre detonaciones
sucesivas de, al menos, una fase de una serie de detonaciones.
Claims (13)
1. Un sistema de control para controlar la
iniciación de las detonaciones de una serie de cargas explosivas
(13) separadas entre sí en barrenos (12) formados en un medio de
roca (12) que va a ser volada,
caracterizado porque la diferencia de
tiempo en los intervalos de tiempo entre detonaciones sucesivas de,
al menos, una fase de tres cargas sucesivas, está controlada para
crear una interferencia destructiva entre detonaciones sucesivas y,
de esta manera, reducir la estimulación consecutiva del medio de
roca.
2. Un sistema de acuerdo con la reivindicación
1, caracterizado por:
un dispositivo de control (14) operado
eléctricamente, que es operativo para iniciar la activación de
detonadores (15), estando cada uno de ellos asociado con cada carga
explosiva (13) en un barreno respectivo (12); y
medios de control de intervalo de tiempo para
controlar los intervalos entre las activaciones sucesivas de, al
menos, la citada fase de la serie de cargas.
3. Un sistema de acuerdo con la reivindicación
2, caracterizado porque cada detonador tiene una unidad de
control de intervalo de tiempo individual respectiva asociada con el
mismo.
4. Un sistema de acuerdo con la reivindicación
2, caracterizado porque se proporciona una unidad de control
remoto común para suministrar intervalos de tiempo selectivos entre
activaciones sucesivas de los detonadores de, al menos, la citada
fase de la serie de cargas.
5. Un sistema de acuerdo con la reivindicación 1,
y que se caracteriza por:
un dispositivo de control (14) operado
eléctricamente, que es operativo para iniciar la activación de
detonadores (15), estando cada uno de ellos asociado con cada carga
explosiva (13) en un barreno respectivo (12);
un generador secuencial (16) conectado al citado
dispositivo de control (14) y que está programado, o es programable,
para producir la operación del dispositivo de control de manera que
este último pueda iniciar detonaciones sucesivas de las series de
cargas explosivas;
medios ajustadores electrónicos (17) que son
operativos para iniciar activaciones sucesivas de los detonadores
(15) de, al menos, la citada una fase de la serie de cargas a
intervalos de tiempo diferentes seleccionados, lo cual tiene el
efecto de evitar, o al menos minimizar, la generación de vibraciones
armónicas indeseables en el medio de roca (10).
6. Un sistema de acuerdo con la reivindicación
5, caracterizado porque los medios ajustadores electrónicos
(17) están conectados al dispositivo de control (14) y son
operativos para aplicar ajustes predeterminados a intervalos de
tiempo programados establecidos por el generador secuencial
(16).
7. Un sistema de acuerdo con la reivindicación 5,
caracterizado porque los medios ajustadores electrónicos (17)
están conectados al generador secuencial (16) y son operativos para
aplicar ajustes predeterminados a los intervalos de tiempo
programados establecidos por el generador secuencial (16).
8. Un sistema de acuerdo con una cualquiera de
las reivindicaciones 5 a 7, caracterizado porque la selección
de los intervalos de tiempo requeridos que se introducen como
entrada a los medios electrónicos (17) depende de factores del
lugar, incluyendo (a) las circunstancias de la masa de roca
particular (10) que va a ser volada y (b) la distancia que separa
las cargas explosivas (13) detonadas sucesivamente.
9. Un sistema de acuerdo con la reivindicación
8, caracterizado porque la selección de intervalos de tiempo
diferentes está predeterminada, de manera que los intervalos de
tiempo sucesivos de, al menos, la citada una fase de la serie de
cargas son diferentes entre si, para alcanzar una secuencia de
voladura deseada en la cual se evita, o al menos se minimiza, el
riesgo de que se produzcan vibraciones armónicas en la masa de
roca.
10. Un sistema de acuerdo con la reivindicación
8 ó 9, caracterizado porque los medios ajustadores
electrónicos (17) están programados para introducir deliberadamente
una porción de tiempo variable en cada intervalo de tiempo sucesivo
entre las detonaciones sucesivas de, al menos, la citada una fase de
la serie de cargas.
11. Un sistema de acuerdo con una cualquiera de
las reivindicaciones 5 a 7, caracterizado porque los medios
ajustadores electrónicos (17) están programados para iniciar
activaciones sucesivas de los detonadores (15) de la citada al menos
una fase de la serie de cargas, en intervalos de tiempo sucesivos
que difieren entre si en cantidades tales que las formas de onda de
vibración sucesivas impartidas a la masa de roca interfieran entre
si, con lo cual, al menos, se minimiza la generación de vibraciones
armónicas indeseables en la masa de roca (10).
12. Un sistema de acuerdo con una cualquiera de
las reivindicaciones 2 a 11, caracterizado porque el
dispositivo de control (14) operado eléctricamente es operativo para
iniciar la activación de detonadores sucesivos (15) a través de
líneas de conexión eléctricas, transmisión de radio o por medio de
un "sistema de tubería de choque".
13. Un procedimiento para controlar el inicio de
detonaciones de una serie de cargas explosivas (13) separadas entre
si, en barrenos (12) formados en un medio de roca (10) que va a ser
volada, caracterizado porque la diferencia de tiempo en los
intervalos de tiempo entre las detonaciones sucesivas de, al menos,
una fase de tres cargas sucesivas está controlada para crear una
interferencia destructiva entre las detonaciones sucesivas, con lo
cual se reduce la estimulación consecutiva del medio de roca.
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