Desde la dcada de los aos 50, se han desarrollado diversas teoras para explicar el comportamiento de las rocas bajo los efectos de una explosin, siendo an hoy uno de los problemas a resolver y definir en la tecnologa de aplicacin de los explosivos al arranque.

Prescindiendo de un anlisis detallado de cada una de esas teoras, se describen seguidamente los distintos mecanismos de rotura de la roca identificados en las voladuras en el estado actual de conocimiento.Introduccin

Hay 4 etapas en que el rompimiento y el desplazamiento del material ocurren durante y despus de una detonacin completa de una carga confinada.

Las etapas se definen:T1.Detonacin.T2.Propagacin de las ondas de choque y/o de esfuerzo.T3.Expansin del gas a presin.T4.Movimiento del material.

Aunque estas etapas se describen aisladamente, se debe recalcar que en la tronadura de un hoyo slo o de varios pozos la fase de un evento ocurre simultneamente con otro a intervalos especficos.

Mecanismos de Fragmentacin

T1.Detonacin.

La detonacin es la fase inicial del proceso de fragmentacin. Los ingredientes bsicos de combustibles y comburentes de un explosivo en una detonacin, se convierten inmediatamente a gases de altas presiones y altas temperaturas. Cercana a una reaccin nuclear, una detonacin es la reaccin qumica ms rpida que se conoce. Para explosivos comerciales, las presiones detrs del frente de detonacin son del orden de 2000 MPa (20 Kbares) a 27500 MPa (275 Kbares).

Esta presin, conocida como la presin de detonacin, es dependiente principalmente de la densidad y de la VOD del explosivo. El marco de tiempo necesario para completar la detonacin, ocurre desde pocos microsegundos para una carga pequea esfrica a unos pocos milisegundos para una carga cilndrica larga. Otros factores que afectan al tiempo de detonacin son las formas geomtricas, dimensiones y la VOD de la carga.Mecanismos de Fragmentacin

T1.Detonacin.

Mecanismos de FragmentacinEstado de explosin

El fenmeno de la detonacin:

Cuando se detona una carga explosiva su masa se transforma en gases a alta presin y temperatura. El efecto dinmico de la explosin genera una onda de choque (y no el hecho que se generen grandes presiones).La onda viajar a travs del entorno, con forma cilndrica al principio y esfrica despus.Mecanismos de Fragmentacin

Mecanismos de Fragmentacin

T2.Propagacin de las ondas de choque y/o de esfuerzo.

La segunda fase que sigue a la detonacin es la de propagacin de las ondas de choque y de esfuerzo a travs del macizo rocoso . Esta alteracin u onda de presin transmitida a travs del macizo rocoso es resultado, en parte, del gas que se expande rpidamente a altas presiones que impacta a las paredes del pozo, y a la presin de detonacin.

Por lo general, fallamiento por compresin, tensin y cizalle ocurre como una zona de material pulverizado cerca de la carga, ya que es donde la energa de la onda es mxima. A medida que el frente de onda viaja hacia afuera, tiene una tendencia a comprimir el material en el frente de onda. En ngulos rectos a este frente de compresin, existe otra componente que se conoce como el esfuerzo tangencial. Mecanismos de Fragmentacin

Mecanismos de FragmentacinSi este esfuerzo es de suficiente magnitud, puede causar fallamiento por tensin en ngulos rectos a la direccin de propagacin. Los fallamientos mayores de tensin en la roca se espera que ocurran cerca del pozo, en discontinuidades o donde hay un cambio dramtico en la disparidad de la impedancia.

Los componentes de compresin, tensin, cizalle y los componentes combinados de cualquier frente de onda, siempre decaern con la distancia a la carga. La interaccin de ondas de esfuerzo en un medio complicado, discontinuo como es el macizo rocoso, es un rea de intensa investigacin y se considera muy importante en algunas de las nuevas teoras de tronadura.

Mecanismos de Fragmentacin

Onda de compresin

Fractura radialZona de trituracin

Onda de tensin

T3.Expansin de gas a presin.

Mecanismos de FragmentacinDurante y/o despus de la propagacin de la onda de esfuerzo, los gases a alta temperatura y presin, imparten un campo de esfuerzo alrededor del pozo que puede expandir el pozo original, extendiendo grietas radiales, y penetrando en cualquier discontinuidad. Durante esta fase es donde existen controversias sobre el principal mecanismo de fragmentacin. Algunos creen que la red de fracturas a travs del macizo rocoso est completa, mientras que otros creen que el proceso principal de fracturamiento recin est comenzando. En cualquier caso, son los gases contenidos en la nueva cavidad formada alrededor del pozo, gases que penetran en las discontinuidades y el impulso impartido al material por la detonacin principalmente responsables del desplazamiento del material quebrado. No est claro la trayectoria exacta de los gases dentro de la masa rocosa aunque se est de acuerdo que siempre toman la trayectoria de menor resistencia.

Mecanismos de FragmentacinTacoPozo originalZona de trituracin

T4.Movimiento del material.

Mecanismos de FragmentacinEl movimiento del material es la ltima etapa en el proceso de tronadura. La mayora de la fragmentacin ya se ha completado a travs de las ondas compresionales y de tensin, de la presurizacin del gas o una combinacin de ambos. Sin embargo, algn grado de fragmentacin, aunque ligero, ocurre a travs de colisiones en el aire y cuando el material impacta al suelo.

Generalmente, mientras ms alto es el banco mayor es la fragmentacin debido al aumento de la velocidad de impacto de los fragmentos individuales cuando caen al piso del banco. Similarmente, el material eyectado de las filas opuestas de un amarre en V y que colisionan en el aire puede resultar en una fragmentacin aumentada. Este fenmeno fue documentado con el uso de la cmara de alta velocidad en tronaduras en banco.

T4.Movimiento del material.

Mecanismos de Fragmentacin

Resumen mecanismos de Fragmentacin