1. Servicio Nacional de Geología y Técnico de Minas SERGEOTECMINProyecto Capacitación de Mineros en Escuela Minera de ChiripujioMANUAL DE ENTRENAMIENTO MINEROSECCIÓN III PERFORACIÓN CHIMENEAS1. ASPECTOS GENERALESLa perforación es uno de los trabajos más importantes en la minería y esnecesario que todoslos mineros estén capacitados en el manejo de las perforadoras y poder realizartrabajossimples con ellas. Para este trabajo se requieren dos personas, el perforista ysu ayudante. Lamáquina perforadora stoper sirve para perforaciones verticales en los rajos,para laconstrucción de chimeneas, caminos e instalación de pernos de anclaje.2. EQUIPOS, HERRAMIENTAS Y MATERIALES2.1. EQUIPOSPara la perforación de chimeneas se usa la perforadora stoper (Fig. 1), la cualesaccionada por aire comprimido y requiere también suministro de agua.El agua tiene principalmente las siguientes funciones:-Evitar la formación de polvo-Mantener la broca fría-Eliminar partículas sólidas, resultantes de la perforación.Existen también otros equipos más modernos para la perforación de chimeneas comolas perforadoras de diámetro mayor TURMAG, DRESSER y otras (Fig. 2) y tambiénexisten las plataformas mecanizadas para la perforación en chimeneas de ALIMAK(Fig. 3).2.2. HERRAMIENTASLas herramientas que debe tener cada perforista son las siguientes:-Juego de barrenos-Manguera para aire comprimido de 1 de diámetro y 20 m de largo-Manguera para agua de ½ de diámetro y 20 m de largo-Lubricadora-Escalara metálica-Taqueador-Espadilla-Picota-Pala-Combo de 8 lb.Edgar B. Alcalá Cruz - Arturo Beltrán Alfonso - Alfredo Flores Corrales 2. Servicio Nacional de Geología y Técnico de Minas SERGEOTECMINProyecto Capacitación de Mineros en Escuela Minera de ChiripujioFig. 1 Perforadora StoperEdgar B. Alcalá Cruz - Arturo Beltrán Alfonso - Alfredo Flores Corrales 3. Servicio Nacional de Geología y Técnico de Minas SERGEOTECMINProyecto Capacitación de Mineros en Escuela Minera de ChiripujioFig. 2A Turmag Equipo de perforación de diámetro mayorEdgar B. Alcalá Cruz - Arturo Beltrán Alfonso - Alfredo Flores Corrales 4. Servicio Nacional de Geología y Técnico de Minas SERGEOTECMINProyecto Capacitación de Mineros en Escuela Minera de ChiripujioFig. 2B Dresser Equipo de perforación de diámetro mayorEdgar B. Alcalá Cruz - Arturo Beltrán Alfonso - Alfredo Flores Corrales 5. Servicio Nacional de Geología y Técnico de Minas SERGEOTECMINProyecto Capacitación de Mineros en Escuela Minera de ChiripujioFig. 3 Alimak equipo de perforación con plataforma-Llave Stilson de 12-Prensa para mangueras-Sacabarrenos-Extensión de pistón2.3 MATERIALES-Aceite-Tiza-Cabo de vida-Cinturón de seguridadEdgar B. Alcalá Cruz - Arturo Beltrán Alfonso - Alfredo Flores Corrales 6. Servicio Nacional de Geología y Técnico de Minas SERGEOTECMINProyecto Capacitación de Mineros en Escuela Minera de Chiripujio3. INSTALACIÓN DE SERVICIOSComo ya mencionamos anteriormente para operar las perforadoras se requiere airecomprimido y agua. Las cañerías para aire y agua deben estar a una distancia de18 m delfrente de perforación.4. PREPARACIÓN DEL LUGAR DE TRABAJOLas tareas que se deben realizar para tener listo el lugar de trabajo son:-Tojear todo el área de trabajo.-Lavar el área de trabajo con agua (Fig.4).-Inspeccionar la zona de trabajo y ver si hay tiros quedados o fallados,marcarloscon tiza y tomar las medidas necesarias para eliminar el peligro. Lavarcompletamente los taladros quedados o fallados, recargarlos y volarnuevamente.-Chequear si las cañerías para aire y agua se encuentran a 18 m del frente deperforación. En caso de que estén más lejos, se las debe acercar.-Pedir al supervisor que controle la presión del aire. La presión del aireóptimarecomendada fluctúa entre 85 y 95 PSI (libras por pulgada cuadrada). Presionesmayores de 100 PSI pueden causar desgaste prematuro e incluso fracturas enalgunas partes de la máquina. Presiones inferiores a 80 PSI tienen un efectonegativo sobre la velocidad de penetración, y a presiones de 60 PSI o menos elrendimiento es casi nulo. También se debe tener en cuenta que el caudal de airedebe ser el adecuado.-La presión del aire debe medirse cuando el equipo está trabajando (Fig. 5).-El agua debe mantenerse con una presión máxima de 10 a 15 PSI (pies porpulgada cuadrada) menos que la presión de aire y no menor de 40 PSI.-El supervisor debe marcar el esquema de perforación en el tope con tiza.-Para iniciar la construcción de una chimenea se la hace directamente desde lagalería y los dos siguientes disparos sobre la carga de los primeros disparos.Cuando ya no se puede perforar de esta manera se tienen que colocar trancas dechajllas (callapos de 4 a 6de diámetro) en ambos lados de la chimenea,horizontales y paralelas al techo de la galería (Fig. 4).-A unos 2.20 m del tope de la chimenea se debe armar una plataforma sobre lastrancas cubriendo solamente 1/3 del área de la chimenea.-Desde esta chimenea se lavará el frente de trabajo, se realizará el tojeo, laperforación y el carguío de los taladros.EL SUPERVISOR SERÁ RESPONSABLE DEL CONTROL DE LA PRESIÓN DEAIRE Y AGUAEdgar B. Alcalá Cruz - Arturo Beltrán Alfonso - Alfredo Flores Corrales 7. Servicio Nacional de Geología y Técnico de Minas SERGEOTECMINProyecto Capacitación de Mineros en Escuela Minera de ChiripujioEdgar B. Alcalá Cruz - Arturo Beltrán Alfonso - Alfredo Flores Corrales7POR NINGUN MOTIVO PERFORE EN SECOFig. 4 Limpieza del tope con chorro de agua 8. Servicio Nacional de Geología y Técnico de Minas SERGEOTECMINProyecto Capacitación de Mineros en Escuela Minera de ChiripujioManómetroMangueraFig. 5 Control de la presión de aireEl aire comprimido debe ser en volumen y presión el adecuado, libre decondensados ypartículas sólidas.La red de distribución de aire y agua no deben tener escapes. La red de airecomprimido debetener trampas para retener los condensados y sólidos. El costo por pérdidas deairecomprimido por los escapes de la red es considerable (Fig. 6).5. PREPARACIÓN DEL EQUIPOPara la preparación del equipo de perforación se deben seguir los siguientespasos:-Trasladas la máquina perforadora al frente de trabajo y sobre la plataformaindicada anteriormente.(Fig. 7)-Conectar las mangueras de 1 y ½ a la red de distribución de aire comprimidoy agua.-Abrir las válvulas de aire y agua brevemente para limpiar las mangueras. Cerrarlas válvulas.-Llenar la lubricadora con aceite.-Revisar y limpiar los cedazos de ingreso de aire y agua de la perforadora.Edgar B. Alcalá Cruz - Arturo Beltrán Alfonso - Alfredo Flores Corrales 9. Servicio Nacional de Geología y Técnico de Minas SERGEOTECMINProyecto Capacitación de Mineros en Escuela Minera de ChiripujioFig. 6 Relación de diámetro de agujero -fuga de aireEdgar B. Alcalá Cruz - Arturo Beltrán Alfonso - Alfredo Flores Corrales 10. Servicio Nacional de Geología y Técnico de Minas SERGEOTECMINProyecto Capacitación de Mineros en Escuela Minera de ChiripujioFig. 7 Disposición de equipos y materiales de perforación-Colocar una pequeña cantidad de aceite en el nifle de la máquina perforadoraque se conecta con la manguera de 1.-Colocar el juego de barrenos al lado de la perforadora con la broca en laplataforma (Fig. 7)-El supervisor marcará el esquema de taladros en el frente de perforación.Edgar B. Alcalá Cruz - Arturo Beltrán Alfonso - Alfredo Flores Corrales 11. Servicio Nacional de Geología y Técnico de Minas SERGEOTECMINProyecto Capacitación de Mineros en Escuela Minera de Chiripujio6. PRUEBA DEL EQUIPO DE PERFORACIÓN-Revise que la válvula de control de avance y la palanca de control múltipleestén completamente cerrados, girados completamente en dirección contraria alas agujas del reloj.-Abrir las válvulas de aire y agua.-Abra la palanca de mando múltiple unas dos o tres etapas.-Revise el flujo de aire y agua.-Cierre las válvulas completamente.7. ACOPLE DE LOS BARRENOS-Mantener la perforadora en posición vertical con la mano derecha apoyadosobre el pistón.-Con la mano izquierda, levante el barreno 0.60 m del lado de la perforadora.-Insertar el barreno en el porta barrenos y asegurar el barreno con la bigotera(Fig. 8).SIEMPRE SUJETE LA PERFORADORA CON LA MANO DERECHA YCONTROLE LA ESTABILIDAD DE LA MÁQUINA8. MANEJO DE LA PERFORADORA-Mover la válvula de avance lentamente hacia la derecha. Esto permitirá que elpistón se extienda y lleve a la broca del barreno justo sobre la marca deltaladroque se desea perforar en el tope de la chimenea.-Abrir el control múltiple unas dos o tres ranuras y perforar el collar deltaladro.-Cuando la profundidad del collar alcanzó unos 4cm ya se puede perforar a todamarcha abriendo los controles de avance y rotación y percusión completamente.-Cuando el barreno de 60cm ya está completamente perdido en el taladro, cerrarambos controles y el pistón baja a su posición inicial.-Cambiar el barreno de 60cm por uno de 120cm e iniciar el trabajo nuevamentehasta que el barreno de 120cm se pierda y se continúa de la forma indicadahasta llegar a la profundidad deseada.-El perforista debe mantenerse siempre alerta, pues puede haber cambios dedureza en la roca y puede ser necesario disminuir el flujo de aire comprimido.-Aproximadamente cada 10 a 15 taladros se debe aumentar aceite a lalubricadora.-Durante todo el tiempo de perforación controle el techo y las paredes. Tojeecuantas veces crea conveniente.Edgar B. Alcalá Cruz - Arturo Beltrán Alfonso - Alfredo Flores Corrales 12. Servicio Nacional de Geología y Técnico de Minas SERGEOTECMINProyecto Capacitación de Mineros en Escuela Minera de ChiripujioFig. 8 Posición de equipo para perforaciónEdgar B. Alcalá Cruz - Arturo Beltrán Alfonso - Alfredo Flores Corrales 13. Servicio Nacional de Geología y Técnico de Minas SERGEOTECMINProyecto Capacitación de Mineros en Escuela Minera de Chiripujio9. VELOCIDAD DE PENETRACIÓNLa velocidad de penetración depende de:-Calidad de los barrenos (nuevos, afilados, gastados, etc.)-Calidad del aire comprimido (buena o mala presión)-Calidad del suministro de agua.El supervisor debe controlar si los barrenos están o no afilados. Debe contarcon laplantilla para controlar el estado de la broca de bisel (Fig. 9).El supervisor debe contar con un manómetro que le permita medir la presión delairecomprimido.Fig. 9 Plantilla de control para broca10. ESQUEMAS DE PERFORACIÓNEn la industria minera se usan muchos esquemas de perforación, cuyo empleodepende de:-Sección de la labor minera.-Calidad de la roca.-Calidad del explosivo.-Calidad requerida del material a dispararse.El esquema de perforación tiene normalmente 3 elementos. El arranque, las ayudasy losdesquinches. En las chimeneas tenemos solamente una cara libre y el arranquetienejustamente la misión de crear una nueva cara libre para facilitar el arranque dela roca sólida.Edgar B. Alcalá Cruz - Arturo Beltrán Alfonso - Alfredo Flores Corrales 14. Servicio Nacional de Geología y Técnico de Minas SERGEOTECMIN 14Proyecto Capacitación de Mineros en Escuela Minera de ChiripujioLas ayudas, como su nombre indica, ayudan a ampliar la cara libre y finalmentelosdesquinches ayudan a lograr la sección definitiva de la labor minera.10.1 TIPOS DE ARRANQUEFundamentalmente se conocen dos tipos de arranque:-Arranque inclinado-Arranque paraleloEl arranque inclinado consiste en perforar taladros inclinados para lograr unapequeñacavidad. Los arranques inclinados más conocidos son:-Arranque cónico (Fig. 10).-Arranque cuña (Fig.11).TIPOS DE ARRANQUESFig. 10 Fig. 11Edgar B. Alcalá Cruz - Arturo Beltrán Alfonso - Alfredo Flores Corrales 15. Servicio Nacional de Geología y Técnico de Minas SERGEOTECMINProyecto Capacitación de Mineros en Escuela Minera de ChiripujioEste tipo de arranques son de fácil comprensión para el perforista, pero son dedifícilejecución. Debido al poco espacio del que se dispone en el trabajo de unachimenea,generalmente este tipo de arranque no se usa en la construcción de chimeneas.El arranque paralelo consiste en la perforación de taladros paralelos entre sí yparalelosa las paredes de la chimenea. En la figura 12 podemos ver los arranque paralelosmásconocidos.Las chimeneas en general son labores mineras verticales o inclinadas, quecomunican niveles,son acceso a los cuerpos mineralizados, son parte de la preparación de rajos.Son tambiénusadas para pasos de mineral (ore passes), para pasos de caja (waste passes),para ventilación,etc. La mayor parte de las chimeneas en la minería nacional son de secciónreducida conavances de 1.20 m a 1.80 m de largo y con arranques similares a las que se usaen laconstrucción de galerías de sección pequeña.Existen muchas dificultades en la construcción de chimeneas, la perforación y elcarguío se lasrealiza en áreas muy estrechas. El peligro de la existencia de tojos después dela voladura yque podrían sorprender a en áreas tan pequeñas constituye un riesgo. Laventilación no esnatural y se la debe realizar con ayuda de ventiladores o aire comprimido paralimpiar losgases de la voladura y proveer a los mineros de aire adecuado. 1En la figura 12 podemos apreciar un esquema de perforación de taladrosparalelos, con unarranque de 5 taladros, de los cuales un taladro puede ser dejado vacío.1 Blasters Handbook 175th Anniversary Edition -ETIEdgar B. Alcalá Cruz - Arturo Beltrán Alfonso - Alfredo Flores Corrales 16. Servicio Nacional de Geología y Técnico de Minas SERGEOTECMINProyecto Capacitación de Mineros en Escuela Minera de ChiripujioFig. 12 Esquema de perforación de chimenea con taladros paralelosEdgar B. Alcalá Cruz - Arturo Beltrán Alfonso - Alfredo Flores Corrales