Utilización de la medida de vibraciones en voladuras para el conocimiento de los daños al macizo de roca ornamental

Resumen

Resumen de la tesis: Las capas de roca ornamental tienen como característica fundamental su elevada compacidad, existiendo pocas fracturas en comparación con otras capas de rocas duras, puesto que de no ser así no serían comercializables. Los efectos de los explosivos en la roca ornamental no han sido tratados de forma específica en las revistas especializadas, a pesar del interés que en la actualidad existe por utilizar este método de arranque en los casos en los que hay recubrimientos, zonas de baja calidad o escaso aprovechamiento que interesa eliminar con rapidez. Las vibraciones provocadas por las voladuras en excavaciones mineras o civiles se estudian fundamentalmente para conocer la posibilidad de que las estructuras cercanas a los frentes se vean dañadas por las ondas que provocan su movimiento, con el objetivo de encontrar las máximas cargas que pueden ser utilizadas sin riesgo. Esta tesis avanza en el conocimiento sobre el efecto de las explosiones en la roca ornamental y, más concretamente, en la extensión del daño del explosivo utilizado en las voladuras que se utilizan para eliminar recubrimientos o zonas no aprovechables. La principal diferencia en relación con las estructuras radica en que los daños, en este caso, se producen en las proximidades de la fuente, en las primeras decenas de metros. El objetivo fundamental es intentar conocer para cada capa la distancia máxima que podemos avanzar con voladuras y sin necesidad de preparar planos de corte para preservar la roca, lo que retrasa el resto de las operaciones. Para el desarrollo de este documento, que sintetiza los trabajos realizados y sus resultados, se incluye un capítulo de introducción en el que se justifica el interés de mejorar todos los aspectos del proceso de explotación y comercialización del Sector de la Piedra, y por supuesto, dentro de estos, las labores de extracción entre las que se encuentran la de arranque mediante voladuras. Seguidamente se desarrolla el capítulo de estado actual de la cuestión, las teorías básicas de propagación de ondas y transmisión de vibraciones, los factores que pueden afectar la mayor o menor energía de transmisión. Se repasan los modelos de predicción de las vibraciones y su medida, así como las normas de prevención de daños en estructuras, para terminar, estableciendo las tensiones que los frentes de presión ocasionan en la roca y revisando los casos de estudio de las sobre excavaciones, como antecedente de gran interés. La secuencia metodológica utilizada se explica paso a paso, mostrando la necesidad de realizar los registros de campo, ensayos mecánicos de laboratorio y prospección de las ondas sísmicas y, sobre todo explicando la integración de los datos y variables para conseguir los resultados de observación intermedios y de cálculo finales. Se ha cubierto una intensa labor de revisión de los métodos de ajuste, incorporando nuevos procedimientos poco utilizados, como la estimación lineal múltiple o la estimación parcial de coeficientes de las leyes de amortiguación. El siguiente paso ha consistido en aplicar la metodología sobre cada uno de los 4 casos que se exponen, correspondientes a calizas marmóreas o areniscas, siendo el de la cantera Alpi, en el Monte Coto de Pinoso, el que constituye el eje central del trabajo y sus conclusiones, estableciendo con éste la base de los resultados y contrastando la metodología con el resto que casos. Un análisis más profundo se desarrolla a lo largo del capítulo 6, depurando los datos de los registros de vibraciones, y probando otras leyes de transmisión basadas en las características geomecánicas o en datos teóricos de vibraciones obtenidos en la zona de plastificación. Se puede comprobar finalmente, no solo por los cálculos sino también por los resultados en cantera, que las distancias de daño que se pronosticaron en el primer estudio del año 2016 pueden reducirse ahora, pudiendo afirmar que la ley de trasmisión más extendida, la de la USBM, es bastante conservadora. Las principales conclusiones con respecto a la metodología y resultados en relación con el daño a las rocas ornamentales provocados por las voladuras, así como las líneas de investigación en las que seguir avanzando se incluyen en el capítulo 7. Parte de los contenidos de esta Tesis han sido ya publicados en una revista situada en Q1 de minería (Trigueros et al., 2017) con una cita externa y en un congreso de minería en Chile (Cánovas et al., 2017). doi: 10.31428/10317/7809 https://repositorio.upct.es/handle/10317/7809