Fixed-Free Cases

El taco debe evaluarse por una serie de aspectos, dentro de los que se encuentran:

1) Confinamiento. Se tiene que asegurar confinamiento de forma que existan menores pérdidas de energía asociadas al proceso y se entregue la máxima cantidad del explosivo en forma de energía útil al macizo rocoso. Según la teoría de Chiapetta, con un taco usual de 20-30 metros para preacondicionamiento, resultarían en un SD variable entre 6.77-10 𝑚_{⁄𝑘𝑔1/3} lo cual indica que la tronadura es ampliamente confinada (ya que con 2.4 𝑚_{⁄𝑘𝑔1/3} se considera confinado)

2) Interferencia con parada socavación: Luego del preacondicionamiento, se realizarán paradas de socavación y no se quiere que estos tiros se puedan cortar por fracturas producidas por el preacondicionamiento, porque podría generar fugas al momento de cargar emulsión y la pérdida de la eficiencia del método. Generalmente una para de socavación en hundimiento convencional va de 15-20 metros (desde piso UCL) en mina El Teniente, dependiendo del sector donde se aplique. A este largo se debe sumar la extensión de las fracturas de la tronadura desde la parte baja del pozo de DDE.

3) Resistencia del peso de la columna: El taco debe ser capaz de soportar el peso de la columna de hormigón más la guirnalda. Aun así, esta variable no es restrictiva y es superada ampliamente, incluso por un hormigón pobre

4) Daño: Se debe realizar un taco que garantice que ocurra el menor daño posible en las galerías UCL cercanas

5) Eyección de taco: Esto debe manejarse con un taco que tenga buena adherencia a la paredes, pero a su vez una densidad suficiente para no salir eyectado

6) Confinamiento de los gases: El rol principal del taco es de mantener los gases a alta presión por el mayor período de tiempo posible y reducir las pérdidas de energía a través del collar durante la detonación (Zhang, 2008). Brinkmann (1990) indicó que sin taco, los gases se escaparían a través de la perforación del collar, y que los gases de alta velocidad podrían significar más del 50% de la

energía proporcionada por el explosivo. Experimentos realizados por Brinkmann (1990) con barrenos con taco de aluminio, acero y sin taco demostraron que la fragmentación obtenida por no ocupar taco fue de un 10% la producida por los barrenos con taco. Dally et al (1975) realizaron un experimento en el cual consideraban dos modelos: uno con taco, y otro sin. Los resultados mostraron beneficios del taco en términos de 1) Cantidad de energía contenida en la onda de dilatación 2) Cantidad de grietas radiales 3) Velocidad de agrietamiento 4) Longitud de las grietas generadas.

De acuerdo a la teoría de esfuerzos de onda, la energía perdida debida al taco depende de las propiedades del material del cual está hecho y del largo del taco. En el caso A, en que el detonador está cerca del collar, el largo del taco 𝐿_𝑛𝑜 debe ser:

𝐿_𝑛𝑜 ≥𝑐𝑠𝑡𝐿𝑐ℎ

2𝐷

Dónde 𝑐𝑠𝑡 es la velocidad de onda P del material del taco, 𝐿𝑐ℎ el largo cargado con explosivo, y D la velocidad de detonación del explosivo. Para los casos B y C, y los casos en que un detonador se ubique entre B y C, cuando la detonación de todo el explosivo del tiro se ha realizado, el frente de onda de choque llega a A, lo cual significa que no hay pérdidas de energía durante el proceso de detonación por el taco. Sin embargo, una vez terminado este proceso de detonación, la alta presión de los gases seguirá actuando contra las paredes del barreno. Por lo cual, deben mantenerse los gases dentro del barreno por un tiempo mayor al del término de la detonación. Por lo cual se recomienda una variación en la determinación de B, C y una distancia entre B y C. Por consiguiente, una determinación del material y longitud modificadas, considerando también la onda de choque y la onda de tensión (stress wave).

Figura 53: Parámetros de definición del taco (Dally et al., 1975)

De lo anterior se entiende que el taco es un aspecto fundamental en disminuir las pérdidas de energía asociadas a la detonación. Aun así, operacionalmente no se le da la importancia que tiene y se utiliza el material disponible para su realización; greda, detritus, o en el mejor de los casos hormigón. Aun así, para los diseños de pre- acondicionamiento, la fabricación del taco es compleja. Debe realizarse un pre-taco, esperar días de fraguado, y luego el taco para posterior inyección del explosivo. En este sentido, debiese pensarse en un material de fraguado rápido, de forma de no interrumpir el ciclo de realización del pre-taco, taco y carguío y con una mayor resistencia a la tracción y adherencia a las paredes de la perforación. Dentro de esta categoría, los productos del mercado que cumplen con dichas especificaciones y que se han utilizado en minería, pero no aún a la fecha en pruebas de pre-acondicionamiento son las resinas.

Empresas como Orica o Normet proponen para la construcción del taco una tecnología más avanzada a través de resinas. Las que tienen una alta resistencia a la compresión e incluso le permite asumir movimientos de flexo tracción que pueda producir el terreno contra el sistema de taco.

Además gracias a su fluidez y a que reacciona independientemente de la presencia de agua permite su reacción, consolidación y excelente adherencia a pesar de un flujo de agua, en cambio la lechada de cemento y/o hormigón la presencia de agua dificulta mucho su uso.

Este tipo de resina se está utilizando de forma exitosa en grandes obras de todas partes del mundo tanto para la compactación del terreno como para el anclaje de pernos helicoidales, pernos cable, autoperforantes y de fibra de vidrio. Además de contar con ventajas significativas respecto a tiempo de fraguado y ciclo del procesos.

Figura 54: Prueba UCS en resina GEOFLEX (información interna Orica Chile)