clases.pdf

Perforacin y voladura

VII semestre

Ingeniera de Minas

1.0 Mtodos de perforacin

Los mtodos de perforacin esta referidos al sistema como

logramos hacer un hoyo o taladro para colocar el

explosivo.

Estos mtodos tambin se refieren a la forma como

seleccionamos y diseamos el plan de produccin de

perforacin.

Msc. Carlos Retegui Ordoez

Perforacin

La perforacin en roca esta referida a realizar un hoyo o

taladro con el fin de arrancar material para construir

(carreteras, tneles, cmaras, pozos, etc.) o extraer

materiales y minerales econmicos (minera)

Existen muchos mtodos de perforacin que se han

desarrollado a lo largo de la historia, en el cuadro siguiente

se ven los mtodos usados actualmente


Visin General

Mtodos de perforacin

Mtodos convencionales

Rotativos

Escareo (perforacin continua)

Triconos

Brocas de corte

sondajes

Rotacin Percusin

Martillo en la cabeza (OTH)

Martillo en el fondo (DTH)

Mtodos no convencionales

Mtodos trmicos

Jet Pearcing

Perforacin laser

Perforacin con microondas

Mtodos Qumicos


1.1. Mtodo rotacin-percusin

La perforacin de rotacin y percusin se basa en principio

de golpear (percutir) un cincel (broca), empujando y

girando (rotar), para que se produzca la rotura de la roca

en pequeos fragmentos (detritus) que se van limpiando y

se forma el hoyo.


En la actualidad este trabajo se hace con maquinas que

aceleran el proceso de penetracin en la roca.


La transmisin de la energa cintica (Ec) en perforadoras

OTH se hace en forma de onda de choque atraves del

varillaje , cuando la onda de choque llega a la broca se

convierte en trabajo que penetra la roca.

En el caso de perforadoras DTH la transmisin de la

Energa cintica es directa, con lo cual se logra mayor

penetracin en rocas duras.


Esta energa cintica de una perforadora RP se puede

calcular con la siguiente frmula:

Ec= m* Ap * Ip

Donde;

m Presin de fluido dentro del cilindro (30% a 40% menor que la presin de trabajo nominal o del

compresor)

Ap rea de la cara del pistn

lp Carrera del pistn

ng frecuencia de impactos

La potencia CINETICA del martillo o perforadora es

Pc = Ec * ng Msc. Carlos Retegui Ordoez

La rotacin, que se produce despus de cada golpe o percusin, tiene la finalidad de girar la broca con el propsito de que esta acte en distintos puntos en el fondo del barreno.

La velocidad de rotacin esta en funcin al tipo de roca y al tipo de broca que se utiliza.

Ejemplo (brocas de 51mm a 89mm)

cuando la brocas son de tipo pastilla los rpm estn entre 80- 150 y se produce un giro de 10- 20

Cuando son brocas de botones los rpm estn entre 40-60 y se produce un giro de 5- 7


El empuje es necesario para que la broca siempre este en

contacto con la superficie de perforacin, la falta o exceso

de empuje produce los siguiente efectos.

Mayor

consumo

Barrenos.

Calentamiento

de barreno.

Mayor Gasto de

brocas

Vibracin

Desviacin de

taladros


El barrido o soplado de barrenos se hace con el fin de

evacuar los detritus y mantener siempre libre el fondo de

taladro. Este se puede hacer con aire o agua

Si el barrido es incorrecto :

Mayor consumo de energa Atascos de la barra Desgaste prematuro varillaje


Para hallar el caudal de barrido se usa las siguientes formulas:

= .

+ .

= +

.

Donde:

va = velocidad ascencional (m/s)

Q = caudal (m3/min)

D = dimetro broca (m)

d = dimetro barreno(m)

dr = densidad de la roca (gr/cm3)

dp= diametro de detrito (mm)


Velocidades de barrido con aire


Caso Practico 1

Calcular la Energa cintica (Ec) y Potencia (Pc) de un

perforadora hidrulica de que tiene las siguientes

caractersticas:

Presin de trabajo (m) = 200 bar

Carrera del pistn (Ip) = 80 mm

Dimetro del pistn (p) = 60 mm

Frecuencia de impacto(Ng)= 80 Hz

Solucion:

Ec= m* Ap * Ip

Para solucionar este problema debemos convertir m de bar a Kg-f/m, esto porque lp y p los expresamos en m.


Ap = 2 = 3.1416 (60

2)= 2827 mm

1 bar = 10 197.16 kg-f/m entonces 200 bares = 2 039 432.5 kg-f/m

Remplazamos en Ec.

Ec = (2 039432.5 kg-f/m * 0.65) * 0.002827 m * 0.80 m= 2298.50 kgf- m

Hallamos la energa o potencia de impacto (Pi) en KW Si, 1 kgf-m = 0.009806 KW

Ec = Pi = 29,43 KW.

Potencia cintica

Pc = Ec*ng = 2298.5 *80 = 183 880 kgf-m

Si 1 kgf-m = 0.00000272 KW/hr.

Pc= 0.50 KW/hr.


1.2 Mtodo rotativo de perforacin

Este mtodo utiliza solo la rotacin para romper la roca, para logar esto se necesita que el empuje sea muy considerable.

Empuje

El empuje mnimo (lb.) esta en funcin a la resistencia a la compresin de la roca (RC en Mpa.) y al dimetro de la broca (D en pulg.).

Em = 28,5 * RC* D

Este gran empuje se puede obtener del peso de la perforadora o un sistema hidrulico capaz de presionar la broca lo suficiente para que escarie la roca.


Sin embargo el empuje no puede ser ilimitado ya que

podemos enterrar la Broca y no permitir que esta gire.

El empuje mximo (lb.) es dos veces el empuje mnimo

Emax = 2 * Em

El empuje limite esta en funcin al dimetro de la broca

(tricono) y se calcula:

EL= 810 * D


Empuje lmite de dimetros mas usados


Velocidad de rotacin

La velocidad de penetracin aumenta con la velocidad de

rotacin en una proporcin algo menor que la unidad hasta

un lmite impuesto por la evacuacin de los detritus. Es

decir que esta en funcin a la roca as tenemos que:


Caudal de aire

Los detritus de roca formados por la perforacin en los

taladros, deben ser evacuados para evitar que sean

triturados por los elementos cortadores de la broca, para

ello se suministra una circulacin de aire adecuada para

evacuar dichos detritus. Tambin se debe suministra agua

para controlar el polvo.


Brocas para perforacin rotativa

La perforacin se realiza con brocas diseadas para cada

aplicacin. En minera se usa los triconos, que son un

sistema de tres brocas cnicas que actan (rotan)

independientemente generando mejor penetracin en la

roca.

Brocas para

perforacin

rotativa


Caso practico 2

Se quiere determinar el empuje mnimo necesario para

perforar una roca de 210 Mpa de resistencia a la

compresin con una perforadora rotativa con broca de 4

pulgadas.

solucin:

Em = 28,5 * RC* D

Em = 28,5 * 200* 4

Em = 22, 800 Lb.


Seleccin del mtodo de perforacin

El criterio mas usado para definir el mtodo de perforacin

se basa en:

La Resistencia a la compresin de las rocas

Dimetro del taladro.

Una aproximacin prctica para la seleccin se ve en el

cuadro siguiente.


Sin embargo la seleccin tambin debe considerar las variables:

Mtodos de explotacin

Capacidad de mecanizacin de las operaciones.

Tcnicas de perforacin y voladura

Costos

Capacidad de automatizacin

Mantenimiento, etc.


Mtodo de explotacin vs. mtodo de

perforacin


2 Velocidad de penetracin

La velocidad de penetracin en roca depende de muchos

factores externos como:

Caractersticas de perforacin

Mecanizacin de la perforacin

Potencia de la perforadora

Longitud y Dimetro del taladro

Habilidad del perforista

Propiedades fsicas de las rocas

Distribucin de tensiones

Estructura interna de la roca.

Caractersticas geolgicas


Estos factores hacen que el calculo de la velocidad de

perforacin sea complicado.

Todos los fabricantes de perforadora elaboran bacos para

poder tener una aproximacin a la velocidad de

penetracin con ciertos supuestos geolgicos.

Tambin se han planteado formulas empricas, estas

generalmente se usan para el diseo y requerimiento de

perforadoras.


Velocidad de perforacin para perforadoras

Rotacin Percusin

Propiedades geolgicas

Propiedades de la perforadora

30 KW

40 KW


La formula emprica para hallar la velocidad de penetracin

en perforadoras R-P es:

VP = (

.)

Donde :

Pi potencia impacto en KW

D dimetro de taladro en mm


Ejercicio

Calcular la velocidad de penetracin en roca dura y suave de un martillo hidrulico que tiene las siguientes caractersticas (considerar que la potencia efectiva de impacto es el 65%):

Presin de trabajo alcanzada (m)= 180 bar para roca suave Presin de trabajo alcanzada (m) = 150 bar para roca dura Carrera del pistn (Ip) = 450 mm

Dimetro del pistn (p) = 60 mm

Frecuencia de impacto(Ng) = 102 Hz

Dimetros de la broca = 45 mm a 64 mm

Solucion:

Ec=Pi= m* Ap * Ip


Roca suave

Convertimos presin a kgf/m

= 180 bar * 10 197.16 = 1 835 489.2 kgf/m

Ap = = 2 = 2827 mm = 0.002827 m

Remplazamos en Ec.

Ec = (1 835 489.2 kgf/m * 0.65) * 0.002827m * 0.450 m

= 1518 kgf.m

Convertimos esta energa cintica por segundo a KW

si, 1 kgf.m = 0.009806 KN.m1518*0.00980 6 = 14.88 KN.m = 14880 N.m *1/s = 14.88 KW

Ec = Pi = 15 KW.


Roca Dura

Convertimos presin a kg-f/m= 150 bar * 10 197.16

= 1 529 574 kg-f/m

Ap = = 2 = 2827 mm = 0.002827 m

Remplazamos en Ec.

Ec = (1 529 574 kg-f/m * 0.65) * 0.002827m * 0.450 m

= 1264 kg-f .m

Convertimos esta energa cintica por segundo a Kw

1 Kkgf-m = 0.009806 KN.m 1264 * 0.009806 =11.41 KN.m = 11415 N.m * 1/s = 11.42 KW

Ec = Pi = 12 KW


Remplazamos los valores en la formula y construimos la

grfica para cada dimetro de broca:

VP = (

.)

Roca suave Roca Dura

m/min m/min

45 2.25 1.80

48 2.06 1.65

51 1.89 1.51

54 1.75 1.40

57 1.62 1.30

60 1.51 1.21

63 1.41 1.13

66 1.32 1.05

Velocidad perforacindimetro

de la broca

1.00

1.20

1.40

1.60

1.80

2.00

2.20

2.40

45 48 51 54 57 60 63 66

ve

loci

da

d p

erf

ora

ci

n e

n m

/m

in.

diametro en mm


Velocidad de penetracin en perforadoras

rotativas con trconos

La formula emprica para hallar la velocidad de perforacin

con perforadoras rotativas es

VP =(.

.)

Donde:

E = Empuje en kg

N = la velocidad de rotacin en rpm

RC= resistencia a la compresin de la roca en Mpa

D dimetro de la broca en mm


El empuje E se calcula en base a:

=( + )

Donde

Em = 28,5*RC* D

EMax = 2 *Em

E en lb. D en pulg. y RC en Mpa.

Una regla practica cuando las perforadoras utilizan su peso bruto (PB) para

aplicar el empuje ( o pull down):

E = 0.65 PB


Ejercicio

Determinar la velocidad de penetracin de una perforadora rotativa que usa una broca triconica de 100

mm para las siguientes rocas:

Tipo de roca Resistencia a la

compresin (Mpa)

Velocidad de

rotacin (RPM)

Suave 140 100

Media 180 60

Dura 210 40


Solucin

DATOS

diametro 228.6 mm

diametro 9.00 pulgadas

tipo de roca Mpa RPM

suave 140 100

medio 180 60

dura 210 40

determinamos E

tipo de roca Em Emax. E (lb.) E (kg.)

suave 35910 71820 53865 24433

medio 46170 92340 69255 31414

dura 53865 107730 80798 36650

Determinamos Velocidad de Perforacin

suave 60.0 m/hr.

medio 28.0 m/hr.

dura 16.0 m/hr.


Sin embargo esta VP es cuando no existe tiempos muertos

y la disponibilidad de la perforadora es 100%, en la

realidad esto no es as, entonces si la disponibilidad es

80% tenemos la velocidad media de perforacin:

= .

VP VM

suave 60.0 m/hr. 28.63 m/hr

medio 28.0 m/hr. 17.44 m/hr

dura 16.0 m/hr. 12.12 m/hr


2.1 Ciclo de perforacin

En perforacin subterrnea se puede distinguir dos tipos

de tiempos o ciclos:

1. Ciclo especifico de perforacin: este es el tiempo

que se demora la perforadora en realizar los taladros

en el frente y se puede definir como:

Ce = T posicionar +T penetrar + T cambio de barras+ T penetrar

Este tiempo de ciclo se usa en produccin cuando la perforacin

es independiente a las otras labores unitarias.


Ciclo especifico Perforacin

Posicionar

Penetrar

Cambiar barra

Penetar


Video


2. Tiempo de ciclo en labores con un frente: En este tipo

de labor la perforacin debe esperar que todas las

operaciones unitarias siguientes sean realizadas para

volver a perforar.

Las labores de este tipo son:

Tneles

Galeras

Rampas

Cruceros

Sub niveles


Ciclo de perforacin en frentes

Perforacin Carga de taladros

Voladura

Ventilacin

Acarreo y transporte desatado de roca

sostenimiento

Marcar puntos


Ciclo de perforacin en Open Pit

Se debe conocer el ciclo de perforacin que puede ser

medido en campo u obtenido de datos histricos.

Este incluye el tiempo de traslado/ ubicacin, cambio de

barras y penetracin /barrido


TIEMPO EFECTIVO DE PERFORACIN DURANTE LA

JORNADA DE TRABAJO

n

Tef = (toa + tnp ) x Li

i=1

n Nmero de taladros perforados durante el turno.

Li Longitud de taladro de los distintos pozos (i)

Toa Tiempo en operaciones auxiliares requeridos en 1 metro de taladro

Tnp tiempo neto de perforacin en 1 metro de taladro.


3. Perforacin en Minera Subterrnea

En minera subterrnea se usa todos los tipos de

perforadoras que existen, sin embargo estn son mas

livianas que en minera superficial.

Tambin se utilizan sistemas constructivos basados en

perforacin- voladura y perforacin continua.


Perforacin

mecanizada para

minera subterrnea

FRONTEO

TALADROS

LARGOS

EMPERNADO

RES

BAJO PERFIL

TUNELERIA Msc. Carlos Retegui Ordoez

Perforadoras Ligeras

Son aquellas maquinas que tienen un peso tal, que

puede ser operadas por una sola persona,

generalmente usan aire comprimido para funcionar, es

decir son neumticas.

Son de fcil operacin y mantenimiento, permiten

perforar en zonas estrechas o de difcil acceso.

Debido a su bajo requerimiento de energa permiten

una buena relacin de costo por metro perforado.


Partes principales de una perforadora

Neumtica

Porta barreno

grapa

Vlvula reguladora paso de aire mango


Barreno integral


Perforadoras de avance o desarrollo

La necesidad operativa de incrementar las secciones,

velocidad de produccin e incremento de dimetros

llevaron a que se mecanice la perforacin, es decir, a que

se introduzcan perforadoras montadas sobre vehculos o

sistemas de perforacin.

Los sistemas constructivos de perforacin involucran

perforadoras diseadas para construir labores verticales

como piques y chimeneas, y tiene un alto grado de

mecanizacin.


Perforadoras hidrulicas

La diferencia principal con las neumticas es que usan una

serie de bombas para introducir un caudal de aceite lograr

el movimiento del pistn y la rotacin del varillaje, esto

permite mayor potencia de trabajo.

Existen muchos modelos y estn fabricadas de acuerdo al

uso, las partes principales se ven en la siguiente

diapositiva


Partes principales de perforadora hidrulica

Pistn

bo

cin

a

Vlvula de fluidos

Sistema de

transmisin

potencia

Sellos

Culata

Motor

hidrulico


La perforacin hidrulica supone un avance tecnolgico

con respecto a la neumtica porque:

o Se logra mayor presin con menor perdida de potencia

en el trabajo, con esto se reduce el consumo de energa

a 1/3 en comparacin de los sistemas neumticos.

o Menor costo de accesorios de perforacin (aceros),

debido a que se usan pistones mas largos y de menor

seccin, se estima que la vida til de los aceros se puede

elevar hasta en 20%


o Se incrementa la velocidad de penetracin entre 50%

a 100% con respecto a las perforadoras neumticas

o Mejores condiciones ambientales y de seguridad, se

genera menor ruido debido a que no existe escape

de aire.

o Mayor versatilidad en la perforacin debido a que se

puede regular la presin y velocidad de la maquina.

o Mayor facilidad de mecanizacin de las operaciones

de perforacin (cambio automtico de varillaje,

perforacin con mltiples martillo y un solo operador,

operaciones remotas, etc.)


Caractersticas principales Perforadoras.

hidrulicas

Especificaciones

Presin de Trabajo 75 a 250 bares

Frecuencia de impacto 2000 a 6000 golpes/min

Potencia de impacto 6 a 80 KW

Frecuencia 60 a 180 Hz.


Varillaje de para perforadoras hidrulicas


Sistemas de montaje de perforadoras

Los sistemas de montaje de perforadoras en minera

subterrnea estn directamente relacionados con los usos

y necesidades de perforacin.

Se utilizan vehculos de ruedas, de orugas y sobre reles,

plataformas, skys y otros montajes especiales.

Se puede clasificar el montaje de la siguiente manera:


Sistema de Montaje de Perforadoras

Mviles

Sobre Ruedas

Neumticos

Rieles

Sobre Orugas

Fijos

Sobre Plataformas

Montajes Especiales


3.1 Mtodos de perforacin en minera subterrnea

Perforacin Subterrnea

ENERGIA MECANICA

Rotativos

Escareo (perforacin continua)

Raise BORING

BIND HOLE

TBM

Triconos

Taladros largos

Rotacin Percusin

Martillo en la cabeza (OTH)

Perf. Neumticas

Perf. Hdraulicas

Martillo en el fondo (DTH)

Perforadoras hidrulicas


Perforacin horizontal o inclinada Perforacin vertical hacia arriba Perforacin vertical hacia abajo

Perforadoras ligeras

Perforacin de frontones y tneles Sistemas de perforacin de piques y chimeneas (Raise Boring,

Blind hole, Alimak) Perforadoras de avance o desarrollo

Perforacin de tajos horizontales Perforadoras de tajos verticales Perforadoras radiales Perforadoras taladros largos (DTH)

Perforadoras de produccin

Empernadoras Perforadoras continuas de tneles Perforadoras diamantinas

Perforadoras para trabajos especficos

Clasificacin de equipos


JACK HAMMER

JACK LEG

STOPER

Tipos de perforadoras livianas


Jack Hammer

Utilizada para la perforacin vertical o inclinada hacia abajo.

Avance mediante el peso propio de la perforadora.

CONSUMO DE AIRE: 50 100 l/s

DIAMETRO PERFORACION: 22 45 mm

LONGITUDES: 400 640 mm


Caractersticas principales

Peso: 17kg a 23 kg

Frecuencia: 2040 a 2100 golpes por minuto

Rotacin: 130 a 170 rpm

VENTAJAS:

Para rocas duras no muy permeables


Desventajas

Alto nivel sonoro

Desvi de la perforacin por la flexibilidad del varillaje


Jackleg

Perforadora con pata de avance que puede ser usada para realizar taladros horizontales e inclinados, se usa

mayormente para la construccin de galeras,

subniveles, rampas



Especificaciones

Longitud de la perforadora 686.00 mm

Peso de la perforadora 33.00 kg

Carrera del pistn 73.25 mm

Carrera til del pistn 66.70 mm

Frecuencia de impacto 2250.00 golpes/min

Peso de la Pata 15.00 kg

Carrera de la pata de avance 270.00 mm

interior del cilindro de avance 67.00 mm

Consumo de aire (620 kPa/90 psi) 4.90 m3


Fcil de usar til para perforacin de tiros cortos

Rpida mantencin Bajo precio Adaptable a cualquier tipo de roca Se adopta a cualquier tipo de terreno

Ventajas:

Peligro al no controlar bien la vlvula de circuito de aire No recomendable para tiros largos

perforacin ruidosa, contacto directo con el polvo y agua Limitante con la altura de la seccin

Desventajas:


Stopper

Perforadora que se emplea para la construccin de chimeneas y tajeo en labores de explotacin

(perforacin vertical hacia arriba).



Especificaciones

Dimetro del cilindro 79.40 mm

Carrera del pistn 73.25 mm

Carrera til del pistn 66.70 mm

Frecuencia de impacto 2250.00 gol/min

Longitud de la perforadora 1549.00 mm

Peso incluyendo la pata de avance 40.80 kg

Dimetro interior del cilindro avance 69.80 mm

Consumo de aire (620 kPa/90 psi) 4.90 m3


JUMBO

RAISE BORING

ALIMAK

BLIND HOLE

Tipos de perforadora avance y desarrollo


JUMBOS

Son vehculos donde se colocan 1 o mas perforadoras hidrulicas que pueden ser operadas por una sola

persona en la cabina o a control remoto.

Estos estn diseados para perforar horizontalmente tanto en frontones como en tajeo.

El accionamiento de las bombas hidrulicas de las perforadoras puede ser mediante energa elctrica o

generada por un motor diesel.


Pueden estar montados sobre rieles o sobre ruedas.

La seccin de trabajo va desde los 6 a 210 metros cuadrados dependiendo de la cantidad de perforadoras

instaladas sobre la unidad mvl.


Jumbos para trabajos especficos

Jumbos de avance y tajeo horizontal:

Estas maquinas se usan en:

o Desarrollo de galeras, cruceros, rampas.

o Tajos donde se perfora horizontalmente

Se deben disear las labores de acuerdo a las

dimensiones y rea de cobertura de la mquina


altura

Longitud del Jumbo

Largo del brazo

Longitud del

barreno


Jumbos para tneles:

Son mquinas de mayores dimensiones que estn equipadas con

varias perforadoras hidrulicas, adems suelen ser articuladas,

con los que se logra mayor movilidad dentro del tnel


Jumbos de bajo perfil

Estas maquinas son de menor altura que los

convencionales y se usan en labores donde no se pueden

excavar secciones mayores a 20 m2


4. Perforadoras de Produccin

La perforacin de produccin esta ligada al mtodo de

explotacin del yacimiento. Los equipos y el grado de

mecanizacin de estos estn en funcin directa al diseo

geomtrico de las labores de extraccin de los minerales.

En los yacimientos estrechos (vetas), se usan perforadoras

manuales, en los tajos donde el banqueo se hace

perforando horizontalmente se usan Jumbos, en otros

mtodos donde las dimensiones del yacimiento lo permiten

se usan perforadoras radiales, rock drill o perforadoras tipo

DTH.


Jumbos radiales

Son perforadoras que pueden realizar taladros largos desde un galera en forma radial o paralela, algunas

caractersticas bsicas

Para galeras pequeas a medianas dimetros de perforacin en el

rango de 48 a 127 mm. Carruseles con capacidad de 17+1 barras

para perforacin mecanizada de hasta 32 m.

Para galeras medianas a grandes en el rango de dimetros de

perforacin de 89 a 165 mm, adaptado para equipar martillos en fondo

y carrusel con capacidad de 35+1 barras para perforacin mecanizada

de hasta 63 m.


Perforadoras para taladros largos

Son perforadoras montadas sobre orugas generalmente tipo rock drill (con martillos hidrulicos) o track drill

(martillos neumticos).

Estas estn diseadas para perforar horizontal o con una leve inclinacin (menor a 30) en bancos hacia abajo.

Se usan en produccin y pueden tener sistema DTH o OTH


Sistema de perforacin


Capacidad de excavacin con mltiples

perforadoras


Sistemas constructivos con perforacin


Raise Boring

Es un procedimiento constructivo para la ejecucin

mecanizada de piques o chimeneas entre dos niveles

dentro de una mina o en un proyecto de ingeniera civil.

El procedimiento, desarrollado en la dcada de los 50 en

Estados Unidos, consiste bsicamente en perforar un

barreno piloto y luego ensanchar la perforacin hacia

arriba mediante una cabeza escariadora.


Se perfora con dimetros habituales entre 2 y 3 m, a unas

profundidades de 100 a 200 m, aunque se han llegado a 6

m de dimetro y ms de 1000 m de profundidad.

Caractersticas de

operacin

Rendimientos

Dimetro piloto desde 121/4 a 15.

Dimetro chimenea desde 1.5 a 6.0 m.

Empuje escariado 1920 kN.

Nominal 12 20 m/da.

Operacional 4 -6 m/turno (depende de la roca)


Entre las ventajas de este sistema

o Alta seguridad y buenas condiciones de trabajo

o Productividad mayor que con con explosivos (por

ejemplo, mtodo VCR o Alimak),

o El perfil liso de las paredes, la sobre excavacin

inexistente

o Posibilidad de realizar excavaciones inclinadas.


En cuanto a los inconvenientes,

o Inversin elevada

o El costo de excavacin unitario es alto

o Poca flexibilidad en dimensiones y cambios de

direccin.

o Dificultades en rocas en malas condiciones y la

necesidad de personal especializado.


Sistema ALIMAK

Se emplea, desde 1957, en la perforacin de chimeneas

donde no es posible el acceso superior necesitando un

nivel de trabajo en el subsuelo.

Es un mtodo flexible y econmico. Consta de los

siguientes elementos:

jaula

plataforma de trabajo

motores de accionamiento

carril gua y elementos auxiliares.


La elevacin de la plataforma se realiza a travs, de un carril gua curvado empleando motores de aire comprimido, elctricos o diesel.

La fijacin del carril a la roca se lleva a cabo con pernos de anclaje, y tanto las tuberas de aire como de agua necesarias para la

perforacin, ventilacin y el riego se sitan en el lado interno del

carril gua para su proteccin.


Las fases en la construccin de la chimenea son las

siguientes:

1. perforacin y carga de los barrenos (operacin realizada

con perforadora neumtica)

2. descenso de la plataforma y voladura (cada vez que hay

una voladura, hay que retirar la plataforma)

3. ventilacin y riego

4. elevacin de la plataforma y desatar el techo


Blind Hole

Este mtodo consiste en el uso de mquinas electrohidrulicas para la excavacin de chimeneas

mineras en forma ascendente.

Lo que se hace para la realizacin de las chimeneas es perforar el tiro gua y se realiza el ensanchamiento de la

chimenea al dimetro que se necesite.

El material excavado cae por gravedad al nivel de la mquina y ser guiado por un colector para prevenir

riesgos.


El empuje se obtiene de los sistemas hidrulicos de bombas de alta presin y la rotacin de un motor

elctrico de unos 250 HP que va con la transmisin

inmediatamente bajo el escariador.

Para alcanzar la altura de excavacin se adicionan en el cuerpo de la mquina, a nivel de piso barras especiales,

estabilizadas, que permiten ir avanzando en altura con

el desarrollo de la chimenea.


El equipo perforador de la maquina contiene

tres elementos principales:

Set de barras:

Est compuesto por tubos de perforacin y estabilizadores, ambos

construidos con acero fundido. Las barras poseen centros huecos que

permiten que un fluido (por lo general agua), sea encaminado desde la

maquina a la broca piloto para remover la roca triturada durante la

operacin.

El estabilizador tiene como funcin disminuir al mnimo la desviacin

del orificio piloto y as mantener el dimetro total del orificio piloto.

Cortador de rocas:

Est compuesto por las unidades de brocas tricnicas. que tienen la

funcin de cortar la roca mediante compresin la cual es ejercida

desde el set de barras.


El tricono gua.

Est compuesto por un conjunto de tres brocas pequeas que estn unidos en una misma barra cuya funcin es realizar el

orificio piloto de la perforacin

Tricono gua

Cortador de Rocas

Set de barras


La excavacin de chimeneas con equipos Blind Hole se realiza siguiendo rigurosos procedimientos de trabajo y

como la operacin de los equipos se realiza a distancia,

desde un panel de control, lo transforma en un mtodo

altamente seguro, ya que el personal siempre estar

fuera de la lnea de excavacin.


Con este mtodo se perfora chimeneas desde 0,5 m hasta 1.5 m.

Caractersticas de

operacin

Rendimientos

Dimetro piloto desde 9 a 97/8 .

Dimetro chimenea desde 0.6 a 1,5 m.

Empuje escariado 1285 kN.

Nominal 7 m/da.

Operacional 0,49 m/hora (9 m/da).


Perforadoras Horizontales

Perforadoras Radiales

Perforadoras Taladros Largos.

Tipos de perforadora Produccin


Perforadoras Horizontales

En produccin los jumbos permiten la mecanizacin de las

operaciones de perforacin y tienen la capacidad de

posesionar perforadoras de avance para perforar barrenos

segn las rdenes del operario


Perforadoras radiales

Jumbo Radial

o Pueden tener Perforadoras Neumticas o Hidrulicas tipo

martillo en la cabeza (OTH) o perforadoras tipo Down the

Hole (DTH)

o Estn montadas sobre vehculos o son estacionarios,

tienen carruseles que permiten el cambio de barrenos.

o Rendimiento en condiciones optimas es de 6000 a 8000

mts. mensuales barrenados.


Utilizado principalmente en minera subterrnea para

realizar taladros largos en forma radial, generalmente

desde una galera o labor inferior


5 Perforadoras de taladros largos

Este tipo de perforadoras se usan para realizar taladros

verticales hacia abajo y pueden ser del Martillo en la

cabeza OTH o DTH.

La perforadora DTH permite la perforacin de barrenos

mucho ms largos que las perforadoras con martillo en

cabeza.

Existen perforadoras nematicas tipo track drill e

hidrulicas tipo rock drill


Perforadoras con Martillo en Cabeza (OTH)

Perforadora DTH.

Tipos de perforador taladros largos


Perforadoras OTH

Estn montados sobre vehculos de orugas

Pueden tener martillos neumticos o hidrulicos

Perforan dimetros entre 64-102 mm.

Contienen carruseles para barrenos y logran perforar hasta 50 m

Mxima inclinacin de trabajo: 30


Perforadoras DTH

Se usan en minera subterrnea en el rea de produccin.

Dimetro de perforacin entre 50 y 210 mm.

Montado sobre orugas , tienen una velocidad de traslado entre 1 y 3.8 km/hr

Capacidad de trabajar en zonas irregulares y vencer pendientes.

Barrido del barreno (agua o aire).

Poseen martillo en fondo . Este mtodo de perforacin est indicado para rocas duras y dimetros superiores a

los 150 mm.


Wagon drill

Diseada para perforar con martillo de

fondo de 2, 3 y 4, en diametro de 2 (70 mm) hasta 5 (127 mm).


Perforadoras para trabajos especficos

Son perforadoras altamente especializadas que sirven para para realizar tareas especificas en construccin.

Veremos 2 tipos:

I. Empernadoras (bulonadoras), que son aquellas que sirven para sostenimiento mediante pernos de anclaje

II. Tuneleras continuas, son maquinas de construccin continua de tneles


Longitudes de buln de 1,5 a 1,8 metros y

alturas de techo de hasta 2,5 metros.

SISTEMA DE PERFORACION

Lub. air consumo. (at 3 bar): 6 l/s

Water consumption : 1.25 l/s

Weight: 75 kg

Empernadoras


Longitudes de buln de 1,5 a 3,5 metros y

alturas de techo de hasta 9,5 metros.

SISTEMA DE PERFORACION

Lub. air consump. (at 3 bar): 6 l/s Water consumption: 1.25 l/s

Weight: 75 kg


Minera continua construccin de tneles

sin perforacin y tronadura (TBM)


Tunel Boring Machine (Tbm)

Areas mximas : 70-300 m2 aprox.

Profundidad :mayores a 25 km

Dimetro : 1 - 19.5 mts

trabajo en menor tiempo y de mayor calidad a fin de cuentas sale mas barato que hacerlo por perforacin y voladura

Producen una pared de los tneles Lisa

-


3 minera superficial y construccin

El tamao de las perforadoras en minera superficial esta

relacionado al rango del dimetro de taladro que se

pueden perforar, al yacimiento y el sistema de perforacin

usado.

Las perforadoras pueden ser:

rotativas

rotativas o DTH

DTH

OTH o martillo en cabeza


Criterios de seleccin de equipos

Produccin Requerida.

Parmetros geomtricos del diseo del tajo.

Informacin geolgica y geotcnica


Costo de equipo (incluido costo financiero y de seguros)

Costo de mantenimiento (repuestos, grasas)

Costos de los aceros de perforacin (brocas, barras,

acoples, etc.).


En el tipo de energa que usa el martillo de la perforadora

(neumticas o hidrulica).

Tecnologa (adecuacin a los sistemas de control en

mina)

Diseo, ergonoma y versatilidad


Criterios Mecnicos : potencia de motor, capacidad de

compresor, tren portante (orugas, ruedas).

Caractersticas del martillo y ubicacin : rotacin,

percusin o ambos, Encima del barreno (drifters) o en el

fondo (down the hole),

Caractersticas de las barras y brocas (aceros de

perforacin)


Hidrulicas

Neumticas


Perforadora rotativa


Documents

clases.pdf