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UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA FACULTAD DE INGENIERÍA
Escuela Académico Profesional De Ingeniería Geológica
GEOLOGÍA DE CAMPO 1
RESUMEN
En el desarrollo de la presente unidad, se tocara puntos relacionados con las etapas
previas y el desarrollo en si para el trabajo de levantamientos de planos geológicos
subterráneo, es por ello que para realizar cualquier trabajo de explotación minera es
básico tener y contar con levantamiento de planos geológicos superficiales para iniciar
cualquier trabajo de explotación subterránea.
Se mencionara reglas a seguir para iniciar un levantamiento de planos geológicos
subterráneos, el apoyo que se debe tener de los métodos geofísicos en la etapa de
prospección, como iniciar un mapeo geológico horizontal y vertical en subterráneo así
como de instrumentos utilizados para correlacionar algunos eventos y comportamientos
de macizos rocosos a profundidad.
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ÍNDICE
N° Páginas
I.- INTRODUCCIÓN………………………………………………………………………..…….3
II.- OBJETIVOS……………………………………………………………………………………….4
III.- LEVANTAMIENTO DE PLANOS GEOLÓGICOS
SUBTERRÁNEOS
3.1 APLICACIONES EN EL CAMPO……………………………………..6
3.1.1 Continuidad litológica………..………………………………………………………..………..6
3.2 PROSPECCION MINERA …………………………………………..………10
Método geológico….…………………………………………………………………………………..........15
Método geoquímico………………………………..…………………………………………………………18
Método geofísico…………………………………………………………………………..………..………..19
Método magnético………………………………………………….................................................23
Método gravimétrico……………………………………………………………………………..………….28
Método sísmico…………………………………………………………………………………………...........29
3.3 MAPEO HORIZONTAL Y VERTICAL…………………………..32
3.4 PERFORACIÓN DIAMANTINA
Y AIRE REVERSO……………………………………………………………………..39
3.4.1 PERFORACIÓN DIMANTINA (DDH)………………….…………40
3.4.2 AIRE REVERSO (RC)………………………………………….…………............46
CONCLUSIONES………………………………………………………………..……………...74
BIBLIOGRAFÍA……………………………………………………………………………………….75
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I. - INTRODUCCIÓN
Un levantamiento comprende todas las operaciones que se realizan, aplicando métodos
y técnicas para efectuar mediciones que permitan definir las posiciones de puntos
característicos del terreno para representarlos en un mapa. Si el levantamiento tiene
por objeto representar el relieve de una región, se trata de un levantamiento
topográfico. En Cambio sí se obtienen las posiciones de puntos que sirven para
representar las características geológicas de una región, es un levantamiento geológico.
El levantamiento se realiza en el campo. El levantamiento geológico incluye las tareas
de toma de información geológica en cada uno de los puntos de referencia.
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II.- OBJETIVOS
Identificar los métodos y técnicas que permiten el cartografiado geológico a
profundidades.
Indagar sobre los procedimientos que se tienen que seguir para entrar a realizar
la geología de un socavón tanto de manera horizontal como vertical.
Determinar la importancia de identificación de estructuras en el desarrollo del
mapeo geológico.
Establecer la importancia de instrumentos y equipos de ayuda para una la
realización de la geología en un prospecto minero.
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III. LEVANTAMIENTOS DE
PLANOS GEOLÓGICOS
SUBTERRÁNEOS
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3.1 APLICACIÓN EN EL CAMPO
Es importante entender el punto de partida de un mapeo geológico subterráneo a
través de 2 principios los cuales son:
3.1.1 CONTINUIDAD LITOLOGICA
CAMBIO DE FACIES
Conjunto de rocas sedimentarias que se pueden clasificar y separar de otras por su
litología, geometría, estructuras sedimentarias o contenido fósil. En función de esto se
obtienen litofacies en cuanto su textura se pueden tener:
Areniscas de tamaño fino sería una facies1, Areniscas de tamaño grueso-medio sería
una facies 2).
También se pueden separar por fósiles (biofacies).Caliza wackestone con
foraminíferos (facies 1) y caliza packstone con lamelibranquios (facies 2).
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VARIABILIDAD DE MINERALES
Ahora para realizar un trabajo se tendrá en cuenta que no podemos realizar un mapeo
subterráneo sin haber realizado previamente un mapeo superficial a la zona de interés.
Es dificultoso a simple vista entender que puede suceder y/o tener en el interior de la
tierra, pero puede ser facilitado por condicionantes externos que afloran a superficie.
Durante el reconocimiento del yacimiento mediante labores mineras es necesario seguir
determinadas reglas:
REGLA 1:
El reconocimiento mediante labores profundas solo puede comenzarse luego de un
estudio minucioso de la superficie del yacimiento en base a un levantamiento geológico
detallado y al destape de los afloramientos de mineral útil.
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REGLA2:
En la etapa inicial del reconocimiento las labores se practican en las zonas con mayor
perspectiva del yacimiento.
REGLA 3:
Las labores deben atravesar totalmente el cuerpo del mineral útil o las rocas
beneficiales.
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REGLA 4:
Las galerías que serán utilizadas durante la explotación se excavan por las rocas de
ganga para que no se produzcan perdidas de materia prima de gran valor en los pilares
de protección, asimismo al elegir la sección de estas labores y la altura de los horizontes.
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3.2 PROSPECCIÓN MINERA
Comprende reconocer y explorar (cartografiar, muestrear), un determinado territorio de
la región del país, específicamente la provincia, departamento, conocer su geología,
recursos, estudios que están realizando, historia, proyección de sus recursos, impacto
en la economía regional, nacional e internacional.
Según el 'Dictionary of Geological Tems', (BATES & JACKSON, 1984)
exploración designa la búsqueda de depósitos de minerales útiles o de combustibles
fósiles. En este diccionario no se distingue entre exploración y prospección. El término
'minerales útiles' se refiere a minerales económicamente valiosos. Algunos autores como
HARTMAN (1987) diferencian exploración y prospección en lo que concierne su
objetivo y a partir de este el principio de trabajo aplicado: el objetivo de la prospección
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es el reconocimiento general de un yacimiento mineral, la exploración está enfocada en
un reconocimiento detallado del depósito mineral.
La Prospección y la Exploración Como Fases en la Vida de una Mina. Se puede
comparar las etapas de trabajo en una mina con las fases en la vida de una mina. Se
distingue cuatro fases:
1. Prospección
2. Exploración
3. Desarrollo
4. Explotación
La exploración y la prospección son fases estrechamente ligadas y a veces se las
combinan, a menudo los geólogos se ocupan de ellas. El desarrollo y la explotación son
las fases, que en general los ingenieros de minas realizan. Las fases están descritas en la
tabla siguiente.
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Tabla: Fases en la vida de una mina según HARTMAN (1987)
Fase Procedimiento Intervalo de
tiempo en
años
Costos por
tonelada
1.
Prospección
Búsqueda de menas
Métodos de prospección: Directo -
física, geología. Indirecto - geofísica,
geoquímica.
Localización de lugares favorables:
Mapas, publicaciones, minas antiguas y
presentes.
Aire: Fotos aéreas, imágenes de
satélite, métodos geofísicos.
Superficie: Métodos geofísicos y
geológicos.
Anomalía - Análisis - Evaluación.
1-3 2-50¢US
2.
Exploración
Dimensión y valor del depósito mineral
Muestreo: Excavación, roza, sondeo.
Assay test - cálculo de grado.
Evaluación: Hoskold formula, discount
method, estudio de factibilidad.
2-5 1¢-1¢US
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Valor actual = rendimiento - costos.
3.
Desarrollo
Depósito mineral abierto para la
producción
1. Derechos de minería
2. Estudio del impacto de minería al
medio ambiente
3. Infraestructura
4. Planta
5. Explotación
2-5 25¢-5$US
4.
Explotación
Producción de las menas
Factores, que influyen la selección del
método aplicado son geología,
geografía, economía, medio ambiente,
aspecto social, seguridad.
Métodos mineros son entre otros
explotación a cielo abierto, open pit,
open cast; explotación a grandes cortes,
a cortes con hundimiento.
Monitor costs y reserva económica para
3 a 10 años.
10-30 2-100$US
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En la primera fase, en la prospección se quiere lograr un reconocimiento general del
área de interés, localizar una anomalía con las propiedades de un depósito mineral y
reducir su tamaño. La prospección está enfocada en la búsqueda de las menas
ubicadas relativamente cerca con respecto a la superficie aplicando los métodos
directos e indirectos de prospección.
Los métodos indirectos abarcan los métodos geofísicos y los métodos ya mencionados
como el 'remote sensing', el muestreo y los métodos geoquímicas.
OBJETIVOS DE PROSPECCIÓN Y EXPLORACIÓN
El primero objetivo de la prospección es la localización de una anomalía geológica con
propiedades de un depósito mineral, un objetivo común de la prospección y de la
exploración es la reducción del área de investigación. Comúnmente las áreas en
consideración se disminuyen de 2500 - 250.000km2 en la primera fase a 2,5 - 125km2
en la segunda fase y la tercera fase a 0,25 - 50km2 en la última fase (BAILLY, 1966).
Un otro objetivo común consta en aumentar las ventajas del área prometedora con
respecto a su explotación rentable, como por ejemplo ocuparse de un camino de acceso
transitable y de un peritaje del medio ambiente. La exploración se finaliza con el estudio
de factibilidad.
Los principales métodos de prospección son geológicos, geoquímicos o geofísicos.
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Geológicos Implican el levantamiento o mapeo de la superficie, la identificación
de las rocas aflorantes, así como los fenómenos de alteración en las rocas.
Geoquímica Consiste en el análisis químico de las rocas para buscar evidencias
de los elementos buscados o de otros que sean indicadores (vectores) de la
mineralización.
Geofísica Busca caracterizar las condiciones físicas de las rocas, pues estas
pueden ser afectadas o cambiar por efectos de la alteración hidrotermal o la
mineralización.
MÉTODO GEOLÓGICO
El método geológico es un método directo de prospección o exploración
respectivamente (levantamiento geológico y estructural en el terreno) y la base para
todos los demás métodos. Se constituye del levantamiento geológico y estructural de la
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superficie, de los afloramientos y como posible del subsuelo (sondeos, minas) en el área
de interés.
El levantamiento geológico en el terreno está
apoyado por los análisis petrográficos,
mineralógicos y geoquímicas en el laboratorio y por
estudios estadísticos de los datos estructurales
obtenidos en terreno. Se distingue los depósitos
minerales primarios, generados directamente por el
magma, los depósitos minerales secundarios formados por procesos de alteración,
meteorización química y mecánica y los depósitos minerales metamórficos, que se deben
a un proceso de metamorfismo.
DEPÓSITOS MINERALES PRIMARIOS
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DEPÓSITOS MINERALES SECUNDARIOS
DEPÓSITOS METAMÓRFICOS.
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Los depósitos minerales singenéticos se forman simultáneamente con las rocas
encajantes, los depósitos minerales epigenéticos se forman después de la formación de
las rocas de caja.
MÉTODO GEOQUÍMICO
El método geoquímico es un método indirecto de prospección y se ocupa de la
determinación de la distribución y de la abundancia de ciertos elementos como los
elementos indicadores y los elementos exploradores relacionados con un depósito
mineral. Una anomalía geoquímica se refiere a una variación en la abundancia de un
elemento en comparación a su abundancia normal en un área definida. Una anomalía
geoquímica puede ser relacionada o no con un depósito mineral.
Para un reconocimiento geoquímico general se toman las muestras a través de una red
de muestreo irregular o de espaciamiento grande y analizan muestras de sedimentos de
ríos, de suelos y de rocas, en casos especiales se trabajan con muestras de vapor,
vegetación y agua. Según los objetivos (¿De qué muestras se trata? ¿Cuáles son los
minerales/elementos de interés?) se elige el método analítico adecuado como por
ejemplo la espectrometría de absorción atómica para analizar muestras de agua con
respecto a su contenido en Cu, Mo, Zn, Au, Ag, As, F, el análisis de fluorescencia de
rayos X para obtener el contenido en óxidos de elementos de la roca entera. Los
resultados se presentan en un mapa o un perfil geoquímico por medio de isolíneas o es
decir de líneas, que unen los puntos o lugares de la misma concentración de un elemento.
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En la prospección geobotánica, que usualmente se considera como una parte de la
prospección geoquímica se estudian la distribución y la asociación de plantas y
variaciones en el crecimiento vegetal.
También la geozoologia, que se ocupa de la observación y del análisis del muestreo de
mamíferos, aves, peces e insectos puede contribuir al reconocimiento de un área
mineralizada.
MÉTODOS GEOFÍSICOS
Los métodos geofísicos son métodos indirectos de prospección o exploración
respectivamente. Por medio de los métodos geofísicos se puede identificar una anomalía
geofísica. El término anomalía geofísica se refiere a una propiedad física de la tierra,
que en un volumen definido difiere apreciadamente con respecto a su valor común o
normal correspondiente a esta área. En un caso favorable una anomalía geofísica
corresponde a un depósito mineral. Una anomalía de gravedad puede ser causada por
ejemplo por un depósito mineral de cromita o por un cambio lateral en la litología de una
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arenisca a una dunita (Fig. en preparación). Si la anomalía geofísica detectada por un
método geofísico está relacionada con un depósito mineral o con un otro fenómeno
geológico o físico, se comprueba aplicando otros métodos de prospección como otros
métodos geofísicos, el método geológico y el método geoquímico. Un requisito para el
uso eficaz de los métodos geofísicos es la presencia de diferencias mensurables entre
las propiedades físicas del depósito mineral y las rocas encajantes.
La selección del método y de los métodos más convenientes para un área de interés,
donde se presumen la presencia de un depósito mineral, se funda en todos los datos ya
disponibles como los datos geológicos y físicos, en el consumo de tiempo y en los
costos y depende del avance del proyecto. En la primera fase del proyecto se prefiere
los métodos geofísicos, que contribuyen al reconocimiento general de un área de
interés, como los métodos aéroportados, en una fase más avanzada se aplica los
métodos a partir de la superficie y del subsuelo y aquellos, con que se puede delinear el
depósito mineral ya descubierto como por ejemplo el método gravimétrico.
Los resultados de las mediciones geofísicas o es decir las variaciones encontradas de
una cierta propiedad geofísica se ilustra por medio de mapas y perfiles. Estableciendo
una red de estaciones de observación o trazando varios perfiles paralelos se puede
lograr un modelo tridimensional del subsuelo.
La tabla siguiente da una compilación de los métodos geofísicos principales de
prospección, de sus parámetros importantes, las propiedades físicas mensurables, las
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causas principales para las anomalías, la eficaz de los métodos, sus costos y los métodos
de interpretación correspondientes a cada método.
CAMPO DE APLICACIÓN
Desde su introducción en los años 1920 los métodos geofísicos y entre ellos los
métodos sísmicos jugaron un papel muy importante en la exploración del petróleo y de
gas. Con respecto a la minería la aplicación de los métodos geofísicos da resultados
exitosos en la localización de dos tipos de depósitos minerales: depósitos minerales de
sulfuros, sean macizos o diseminados y depósitos de hierro.
Además se exploran otros depósitos por los métodos geofísicos como depósitos de
oro y de cromita pero con menos éxito. Un depósito de sulfuros macizos de cinc, plomo
y cobre que se constituye principalmente de calcopirita, pirita, esfalerita y galenita
(según EVANS, 1992) está caracterizado por alta conductividad, alta densidad y
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frecuentemente por alta susceptibilidad magnética debido a la presencia de magnetita
como mineral huésped.
Los métodos electromagnéticos, de resistividad y de polarización inducida, el método
gravimétrico y el método magnético son los métodos geofísicos más aptos para detectar
y delinear este tipo de depósito. La polarización inducida es el método más potente
para descubrir los pórfidos cupríferos y de molibdeno con la asociación de minerales
metálicos de calcopirita, calcosina, bornita, molibdenita y pirita.
METODOS DE EXPLORACION ADECUADOS
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MÉTODO MAGNÉTICO
Se utiliza un magnetómetro para medir la intensidad del campo magnético de la tierra.
Las desviaciones de la intensidad magnética son causadas por cambios en las
concentraciones de minerales ferrosos naturales (por ejemplo: magnetita) o por la
presencia de metales ferrosos.
Las medidas magnéticas pueden utilizarse para la cartografía geológica para
proporcionar un aproximado del grosor de los sedimentos no magnéticos que cubren la
roca magnética y el alquiler de la estructura y los defectos en la roca magnética. Se
utilizan generalmente las medidas magnéticas para localizar y cartografiar los metales
ferrosos enterrados (por ejemplo: residuos metálicos, barriles o los tanques
subterráneos y utilidades).
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APLICACIONES:
• Cartografiar las estructuras geológicas y estratigrafía
• Identificar los objetos ferrosos naturales y aquéllos fabricados por el Hombre
• Cartografiar las características del “carst” en los suelos magnéticos y la roca
VENTAJAS:
• Las medidas son relativamente fáciles de hacer.
• No exige contactos intrusos al suelo.
• Transportado a mano o por vehículo.
• En método continuo y/o asistido por un GPS integrado.
• Ventajoso en los sectores donde el terreno es accidentado.
• Muy económico puesto que ningún corte de línea es necesario.
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PRESENTACIÓN DE LOS DATOS
• Después del tratamiento de los datos, se presentan los
resultados magnéticos como un mapa contorno color que
muestran la intensidad de desviación magnética; de las lecturas
más bajas (azul) al más alto (rosa).
• Las medidas pueden también presentarse como un mapa
perfile donde se incluyen las lecturas en su punto de localización.
• Cuando las medidas se adoptan con un sistema de gradiómetro, estos resultados
también se presentan como un mapa contorno color.
LOS MÉTODOS ELÉCTRICOS
Los métodos eléctricos se basan en tres fenómenos y propiedades asociadas con rocas
1. La resistividad o es decir el reciproco de la conductividad = determina la
'cantidad' de la corriente, que pasa por una roca al aplicar una diferencia
potencial específica.
2. La actividad electroquímica causada por los electrolitos, que circulan en el
subsuelo = la base para los métodos magnéticos, de potencial propio y de
polarización inducida.
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3. La constante dieléctrica indica la capacidad de material rocoso de guardar carga
eléctrica y determina parcialmente la repuesta de formaciones rocosas a las
corrientes alternas de alta frecuencia introducida en la tierra a través de los
métodos inductivos o conductivos.
La resistividad específica se define como la resistencia R de un cilindro conductivo con
una longitud unitaria l y una dimensión unitaria de su sección transversal S.
Los factores, que determinan la resistividad eléctrica de una roca, son los siguientes:
Porosidad
Composición química del agua, que llena los espacios porosos de la roca, como
su salinidad por ejemplo.
Conductividad de los granos minerales, aún en la mayoría de los casos es un
factor mucho menos importante en comparación a los dos factores anteriores.
APLICACIONES DE LOS MÉTODOS ELÉCTRICOS Y
ELECTROMAGNÉTICOS: Son los siguientes:
Los contrastes en la resistividad específica de las rocas, que construyen el subsuelo
permiten el levantamiento electromagnético en la superficie y relacionar sus resultados
con estructuras geoeléctricas situadas en la profundidad. Algunas rocas tienden tener
una resistividad específica anormalmente baja o es decir una conductividad
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anormalmente alta respecto con las rocas en sus alrededores. En estos casos se puede
ubicar tales rocas midiendo las anomalías de resistividad en la superficie.
Muchos sistemas geotermales están asociados con rocas altamente conductivas
situadas en la profundidad. Los métodos eléctricos y electromagnéticos no alcanzan las
resoluciones altas de las reflexiones sísmicas.
ACTIVIDAD ELECTROQUÍMICA:
La actividad electroquímica en las rocas depende de su composición química y de la
composición y de la concentración de los electrolitos disueltos en el agua subterránea,
que está en contacto con las rocas. La actividad electroquímica determina la magnitud y
el signo del voltaje desarrollado cuando la roca está en equilibrio con el electrolito.
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La actividad electroquímica en la profundidad es responsable para los potenciales
propios medidos en la superficie.
Dos electrodos se insertan en el subsuelo y se aplican un voltaje externo a ellos, un flujo
de corriente atravesará por la Tierra desde un electrodo al otro. Las líneas de flujo de
la corriente siempre son perpendiculares a los planos equipotenciales. A lo largo de los
planos o superficies equipotenciales el potencial es constante. La variación del
potencial o del voltaje respectivamente superpuesto a los electrodos A y B se
distribuye a lo largo del espacio ubicado entre ambos electrodos.
MÉTODO GRAVIMÉTRICO
La gravimetría es un método muy importante en la búsqueda de depósitos minerales.
Este método aproveche las diferencias de la gravedad en distintos sectores. La
gravitación es la aceleración (m/s2)de un objeto qué esta cayendo a la superficie. La
gravitación normal (promedia) en la tierra es 9,80665 m/s2 . Los cuerpos mineralizados
pueden aumentar la gravitación en una región determinada porque rocas de mayor
densidad aumentan la aceleración.
El gravímetro es un equipo que puede medir diferencias muy finas en la gravedad.
Principalmente cada balanza es un "gravímetro" porque una balanza mide el peso de un
objeto. Peso significa la potencia que aplica la aceleración a un objeto (el objeto quiere
bajar. La manzana tiene un peso porque quiere caer al piso, solo la mano no permite).
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MÉTODOS SÍSMICOS DE EXPLORACIÓN
Los métodos de exploración sísmicos se basan en la generación de ondas sísmicas por
ejemplo por medio de una explosión o por medio de un rompedor de caída. Las ondas
sísmicas son ondas mecánicas y elásticas, pues que las ondas sísmicas causan
deformaciones no permanentes en el medio, en que se propagan. La deformación se
constituye de una alternancia de compresión y de dilatación de tal manera que las
partículas del medio se acercan y se alejan respondiendo a las fuerzas asociadas con las
ondas, como por ejemplo en un elástico extendido. Su propagación se describe por la
ecuación de ondas.
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TIPOS DE ONDAS SÍSMICAS:
Existen ondas de compresión, ondas transversales y ondas superficiales como Love o
Rayleigh.
COMPORTAMIENTO:
Los parámetros característicos de las rocas, que se determina con los métodos sísmicos
son la velocidad de las ondas p y s, el coeficiente de reflexión, la densidad. Propiedades
de las rocas, que influyen estos parámetros son:
a) Petrografía, contenido en minerales.
b) Estado de compacidad.
c) Porosidad = porcentaje o proporción de espacio vacío (poros) en una roca.
d) Relleno del espacio vacío o es decir de los poros.
e) Textura y estructura de la roca.
f) Temperatura.
g) Presión.
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Una variación en una de estas propiedades de la roca puede ser relacionada por
ejemplo con un límite entre dos estratos litológicos, con una falla o una zona de fallas,
con un cambio en el relleno del espacio poroso de la roca.
Las velocidades de las ondas en diferentes medios:
Medio
Velocidad de la onda
primaria (vp) en m/
seg.
Velocidad de la onda
secundaria (vs) en
m/seg.
Granito 5200 3000
Basalto 6400 3200
Calizas 2400 1350
Areniscas 3500 2150
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3.3 MAPEO HORIZONTAL Y VERTICAL
LOS MAPAS
Si la planificación ha sido la adecuada, ahora todo o casi todo depende del
geólogo. La principal herramienta de trabajo de este son los mapas geológicos.
Un mapa es una representación gráfica y métrica de una porción de territorio
generalmente sobre una superficie bidimensional.
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ACCIONES PREVIAS AL LEVANTAMIENTO
Limpiar las paredes, frente y techo del tramo de túnel.
Materializar con puntos topográficos en el techo, el eje del túnel.
Se debe llevar un mapa del tramo del túnel a estudiar con la información
que se desea verificar o se espera encontrar, para obtener una mejor
correlación de estructuras, sin dejar de levantar los datos lito-
estructurales nuevos.
REQUERIMIENTOS DE EQUIPOS BÁSICOS PARA LA
REALIZACIÓN.
Base topográfica a escala 1:500 ó 1:200 actualizado y detallado.
Libreta de campo del respectivo túnel, lápices y colores.
Lámpara halógena.
Tabla con cubierta de plástico para proteger la libreta de la
humedad.
Brújula, martillo, navaja, lupa, ácido clorhídrico, bolsas de plástico,
marcador indeleble, etiquetas para muestras.
Equipo de protección personal.
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GEOLOGÍA DE CAMPO 34
PROCEDIMIENTO:
1. Ubicarse en el inicio del tramo a estudiar.
2. Se hace un recorrido rápido del tramo del túnel a mapear, tratando de
identificar litologías, mineralizaciones y principales estructuras, es decir
habituarse al ambiente.
3. Se realiza la descripción litológica, teniendo en cuenta las características
petrográficas y mineralógicas, texturales, estructurales de cada uno de las
rocas presentes, y representarlo posteriormente en un plano o mapa.
Lo primero que hay que definir es el nivel de cartografía, es decir, la altura
sobre el piso de la galería a la que se va a representar el mapa de planta.
Las observaciones se hacen en las paredes o hastíales a 1.5m del piso
(señalar estaciones)
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GEOLOGÍA DE CAMPO 35
En la mayoría de los casos se puede asegurar que las líneas naturales no
Son rectas... las fallas, más que cualquier otra línea, son las que más se
aproximan a serlo, pero examinándolas a fondo siempre revelan ligeras
oscilaciones curvas
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GEOLOGÍA DE CAMPO 36
Representación de la geología que se observa en la representación 3D
anterior al mapa de planta.
GRADIENTE
Se define como la relación del cambio Dv (elevación) con respecto
al variación Dh (recorrido) para una línea no Vertical.
Inclinación de un terreno natural o constructivo con respecto a la
horizontal.
Tang B= (Dv/ Dh)* 100 %
Y=Dv
100%
X=Dh
A
B
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GEOLOGÍA DE CAMPO 37
FINALIDAD DEL GRADIENTE.
Tendido de rieles con cierto grado de pendiente.
Que salga el drenaje (agua) del interior y no se acumulen.
Que se mantengan todos labores en Orden y Limpieza
Que el acarreo de mineral salga con mayor facilidad.
Para mantener una pendiente y dirección adecuado del túnel.
LEVANTAMIENTO DE PERFILES DE UNA LABOR
MINERA.
Levantamiento de labores inclinadas.
Se procede la misma operación igual que en las galerías, la diferencia esta en leer
ángulos verticales bastante pronunciados, y las chimeneas comunican
generalmente de galería a galería. Si la pendiente de la labor es constante, se
mide su inclinación con ayuda de un teodolito o de un eclímetro. Se mide con la
cinta la longitud siguiendo la pendiente y se calcula la altura vertical
correspondiente de acuerdo a las cotas y fórmulas existentes.
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3.4 PERFORACIÓN DIAMANTINA Y AIRE
REVERSO
No cabe duda de que la Historia de las Perforaciones Diamantinas, están
estrechamente relacionadas a la Historia de las Perforaciones Petroleras y sobre el
respecto según el SEED.
Hace mucho tiempo, la gente generalmente perforaba en busca de agua, no de
petróleo. En realidad, ¡se enfadaban cuando por accidente hallaban petróleo, pues
éste contaminaba el agua! Los primeros pozos se perforaron para extraer agua y usarla
luego para beber, lavar, regar y también para salmuera, utilizada como una fuente de sal.
No fue sino hasta el siglo XIX que la perforación en busca de petróleo, se convirtió en
una práctica generalizada, ya que la industrialización aumentó la necesidad de
productos derivados del petróleo.
La perforación rotativa ha reemplazado ampliamente a la de herramienta de cable. Con
esta técnica, la barrena de perforación se encuentra en el extremo de una tubería
rotativa. El proceso es similar al que se usa con una mecha manual eléctrica o taladro,
que se usa para perforar madera. Pero en vez de perforar unos pocos centímetros en la
madera, los pozos modernos pueden alcanzar miles de metros dentro de la tierra.
Cuando se perfora madera, los recortes salen del hoyo a través de ranuras en espiral a
lo largo de la mecha. Esto funciona para un hoyo poco profundo, pero no para un pozo
profundo. En ese caso, los recortes se llevan a la superficie junto con el lodo circulante.
La perforación diamantina en la actualidad, teniendo en cuenta que la tecnología en las
operaciones de perforación de pozos exploratorios cada día es más avanzada, es
obligación estar al tanto de estos avances.
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La perforación diamantina utiliza un cabezal o broca diamantada, que rota en el extremo
de las barras de perforación (o tubos) (Fig. 1). La abertura en el extremo de la broca
diamantada permite cortar un testigo sólido de roca que se desplaza hacia arriba en la
tubería de perforación y se recupera luego en la superficie. Los tamaños estándares
básicos son 7/8 pulgadas (EX), 13/16 pulgada (AX), 1 5/8 pulgadas (BX) y 21/8
pulgadas (NX). La mayoría de barras de perforación son de 10 pies de largo (3,048 m).
Después de los primeros 10 pies de perforación, se atornilla una nueva sección de tubo
en el extremo superior y así sucesivamente. El cabezal diamantado gira lentamente con
suave presión mientras se lubrica con agua para evitar el sobrecalentamiento. La
profundidad de perforación se estima manteniendo la cuenta del número de barras de
perforación que se han insertado en la perforación.
.Dentro de la tubería de perforación hay otro tubo interno, que tiene un mecanismo de
cierre conectado a un cable de acero. Al final de cada serie de 10 pies, el cable se
utiliza para izar el tubo que contiene el testigo de roca a la superficie donde se puede
recuperar. El testigo se almacena en cajas especialmente diseñadas que contienen
compartimentos para mantener secciones del testigo. Las cajas estándar son de 2,5
pies de largo (0,762 m) y contienen cuatro compartimentos, así que permiten almacenar
tres metros de testigo en cada caja, pero también hay cajas de 3,3 pies de largo (1,02 m)
con 3 compartimientos. El testigo de perforación primero se lava y se registra (“loguea”)
por un geólogo calificado, y luego se divide por la mitad para obtener una muestras para
los análisis geoquímicos. Para obtener un testigo de sondaje se requiere gastar mucho
tiempo, esfuerzo y dinero, por lo que su estudio y registro debe hacerse con mucho
cuidado. Se utiliza un formulario de “logueo” (registro) normalizado para mapear el
testigo. El formulario tiene columnas para cada uno de los tipos de información que se
3.4.1 Perforación Diamantina
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registra, con marcas de graduación indicando el metraje. La información generalmente
incluye el % de recuperación, litología, alteración, mineralización, los datos de calidad de
la roca (RQD), y detalles estructurales.
A pesar que el rumbo y manteo de estructuras planas, como estratos, foliación, fallas y
vetas respecto al eje del sondaje no se conocen, el ángulo de estas estructuras con
respecto al eje del sondaje se registra, ya que proporciona información valiosa acerca
de la geometría de las estructuras en sub-superficie. También se pueden realizar
pruebas de minerales, incluyendo prueba de fluorescencia (para scheelita), pruebas de
efervescencia con HCl diluido (carbonato de alteración), o tinción de minerales
(feldespatos o carbonatos). A menudo, el sondaje también se fotografía para un
registro gráfico. El % de recuperación es el cociente entre la longitud del testigo real
comparado con el intervalo de perforación indicado. Los huecos y zonas de fractura
pueden causar una pobre recuperación. Por ejemplo, si una perforación de 3 m obtiene
2,4 m de testigo, la recuperación es del 80%.
Perforación
Constituye la culminación del proceso de exploración de minerales.
La perforación proporciona la mayor parte de la información para la evaluación final de
un prospecto y en última instancia, determinará si el prospecto es explotable
económicamente. Los análisis químicos de las muestras de testigos de sondajes son la
base para determinar la ley media del depósito mineral.
El cuidadoso registro de las muestras de testigos de sondajes ayuda a delinear la
geometría y el cálculo del volumen de mineral y proporciona importantes datos
estructurales.
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La perforación diamantina utiliza un cabezal o broca diamantada, que rota en el extremo
de las barras de perforación (o tubos). La abertura en el extremo de la broca
diamantada permite cortar un testigo sólido de roca que se desplaza hacia arriba en la
tubería de perforación y se recupera luego en la superficie.
Broca diamantada
Los tamaños estándares básicos son 7/8 pulgadas (EX), 13/16 pulgada (AX), 1 5/8
pulgadas (BX) y 21/8 pulgadas (NX). La mayoría de barras de perforación son de 10
pies de largo (3,048 m).. La profundidad de perforación se estima manteniendo la
cuenta del número de barras de perforación que se han insertado en la perforación.
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La perforación mediante diamantina tiene por objeto obtener un testigo continuo de
roca para su caracterización y análisis químico y pruebas metalúrgicas.
Una maquinaria puede perforar en diámetro BQ hasta los 1030m, NQ hasta los
800m, HQ hasta los 535m y PQ hasta los 315m.
Perforación Diamantina con fines de prospección minera, sondeos de hasta 800m. en
diferentes direcciones, con medidas de inclinación y azimut. Mina Pachapaqui – Ancash
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Perforación Diamantina con fines de prospección minera, sondeos en diferentes
direcciones, con medidas de inclinación y azimut. Mina La Quinta- Arequipa
El perforador escucha la máquina de sondaje con mucho cuidado para evaluar la
condición de la perforación abajo. Ajustará la velocidad de rotación, la presión y la
circulación del Cabezal de perforación de diamantina.
Máquina de perforación
* Sistema rotación hidráulico
* Sistema lubricación (Aditivos perforación)
* Tubería perforación.
* Broca de corte ( PQ, HQ, NQ, BQ )
* Reaming shell.
* Core barel
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* Tubo interior
BROCA DE PERFORACION
• Fabricado a base de Tungsteno y Diamantes.
• Tiene huecos en la zona diamantada para permitir la salida del agua.
• Cavidad en el centro para que ingrese la muestra que va cortando.
• Encabezando la tubería
REAMING SHELL
• Llamado escariador.
• Va conectado inmediatamente después de la broca.
• Su función es ensanchar el pozo y limpiar todo el sedimento que queda
después del corte que realiza la broca.
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TUBO INTERIOR:
• Va inmediatamente a continuación de la broca.
• En su interior contiene la muestra recuperada .
• Existe varios tipos de tubo interior los mas usados son el tubo interior partido
y el tubo interior cromado.
CORE BAREL:
• Es el portador del tubo interior,
• Constituye la unión entre el reaming shell y la tubería de perforación y tiene
una longitud de 2.65 mts. Aproximadamente.
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¿Qué es un Fluido de Perforación?
Es una mezcla de un solvente (base) con aditivos ó productos, que cumplen funciones
físico-químicas específicas, de acuerdo a las necesidades operativas de una formación a
perforar.
En el lenguaje de campo, también es llamado Barro o Lodo de Perforación, según la
terminología más común en el lugar
Agua para diferentes tipos de roca y las condiciones de perforación con el fin de evitar
problemas, tales como que quede la broca atascada o recalentamiento del cabezal
diamantado. Las rocas muy fracturadas (a menudo encontradas cerca de la superficie),
además del riesgo que las barras se atasquen, pueden dejar escapar el agua, con el
consiguiente recalentamiento de la broca. El problema se reduce al mínimo mediante la
inyección de "lodo de perforación" (o aserrín u otros materiales) en la perforación para
"tapar" las fracturas y evitar la fuga de los fluidos.
Funciones del fluido:
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• Sostener la pared Del pozo evitando su desmoronamiento.
• Cargar los cascajos perforados por la broca.
• Mantener los sólidos en suspensión durante la ausencia del bombeo.
• Prevenir la hidratación de formaciones reactivas.
• Prevenir daños a la formación productora.
• Lubricar la columna de perforación.
• Resfrescar la broca.
Equipo de Seguridad
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COORDINACIONES
Iniciamos el trabajo con la aprobación del Dpto. de Geología, el cual después de
revisar y verificar la ubicación y área de trabajo, autoriza y coordina los preparativos de
personal idóneo, equipos y material correspondientes para dar inicio a la perforación.
Coordinación con el Jefe de Operaciones y gestionar los permisos respectivos para
habilitación de accesos con apoyo del personal asignado a su cargo y dar facilidad al
movimiento de tierras y equipos de perforación
Chequeo de la ubicación del punto con el personal de la contratista Diamantina y con
el Ing. Supervisor de la perforación
Traslado de la maquina diamantina, el personal de la contratista toma las medidas de
seguridad para proceder a la movilización de sus equipos asegurados, posteriormente
se comunica al Jefe de Operaciones el movimiento de los equipos para que tenga
conocimiento de los lugares donde se está movilizando la maquinaria pesada y no haya
ningún tipo de colisión o accidentes
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Instalación de la maquina en el punto; el personal de la contratista adecua la maquinaria
a comodidad para un buen trabajo con responsabilidad y seguridad manteniendo la
perforadora horizontalmente con ayudas de gatas hidráulicas y tacos de madera.
Pozo para almacenamiento de lodo de la perforación, evitando algún tipo de posible
contaminación del medio ambiente.
Operación de perforación
• Se observa a un operador operando la maquinaria de perforación.
• Seguidamente viene la conexión de los tubos de perforación
MANIPULACION DE TESTIGOS
Desde su obtención, el testigo debe ser cuidadosamente tratado
Obtenido el testigo del tubo de muestra o portatestigo (core barrel) éste será
depositado en una canaleta para efectuar el lavado; medición de la longitud para
calcular la recuperación, lineal, medida del RQD, etc.
Luego será cuidadosamente trasladado a las cajas portatestigo y
acomodado sucesivamente de acuerdo a su profundidad.
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El orden de izquierda a derecha, colocando los tacos de madera
(donde se debe anotar el número de taladro y su profundidad en
pies), para separar una corrida de otra.
En el campo se recibe los testigos en cajas (las que Perforación Diamantina las
proporciona lavadas, enumeradas y metradas), para luego ser trasladadas al área de
Muestrería – Geología
En cuanto al material de la caja es de madera, con su respectivo diseño y
acondicionado para llevar las muestras de Core, que están distribuidas en un separador
de 5 canales de 61 centímetros cada una. En el caso de los separadores se cambian
estos dependiendo de las líneas de perforación HQ y NQ.
Es el seccionamiento en forma longitudinal del core por la mitad, una parte es enviada a
concentradora mientras que otra parte es almacenada para estudios posteriores
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Se trata la muestra fina para su análisis, por diferentes procesos químicos de acuerdo a
los elementos que se requiera y así obtener resultados de ensayos para diferentes
elementos. Luego del proceso de análisis de la muestra se envía los resultados a
Geología.
OBTENCION DE RQD, % RECUPERACION Y GRAVEDAD
ESPECÍFICA
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EJEMPLO DEL CÁLCULO DE R.Q.D
PROCESAMIENTO DE LAS MUESTRAS DIAMANTINAS :
1) EN EL CAMPO
Lavado e instalación de la muestra: Es necesario lavar el testigo y con una brocha
desprender de ella el lodo de perforación o cualquier otra sustancia extraña, tratando
de que el material triturado no se pierda, luego se le reconstruye colocándolas piezas
extraidas del testigo unas a otras y tratando de coincidir las fracturas para calcular el
porcentaje de recuperación lineal del testigo. Después se coloca en una caja de madera
con divisiones especiales de tal manera que pueda condicionarse 10 pies al final de cada
carrera se le coloca un taco de madera donde se anota el numero de taladro y la
profundidad en pies.
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2) REPORTE DE LA MUESTRA
Este reporte es obligatorio y debe ser preparado de acuerdo con el perforista,
constituyendo la única fuente de información para conseguir lo que se quiere en el
laboratorio
3) EN LA SALA DE MUESTRAS
La gravedad especifica se realiza la conversión de pies a metros de los datos que vienen
en los tacos o tarjetas luego se determina el intervalo en el que la roca uniformemente
sacada y que mide de 2 a 3 metros. Se relaciona la muestra representativa de cada
intervalo para la determinación de la gravedad específica para lo cual se usa una balanza
apropiada con aproximación de decimas de gramos, 1ro se muestra el peso de la
muestra en el aire, luego en agua, la diferencia será el volumen, la división que se calcula
entre el peso del aire y el volumen nos dará la gravedad específica para cada intervalo.
Registro geológico (logeo): se anota los intervalos, las características de alteración,
estructura, lixiviación, mineralización, tipo de roca y cualquier otra observación que se
estime por conveniente.
4) PESO Y PARTICIÓN DE LA MUESTRA
Se ejecutan simultáneamente, se pesa en una balanza adecuada la caja conteniendo el
testigo, luego se procede a su partición mediante un seccionador de muestra (core
Spliter) hasta partir toda la muestra contenida del intervalo en la caja en dos, una mitad
es utilizada para el archivo y la otra enviada al laboratorio.
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5) ENVIÓ AL LABORATORIO
La muestra que se envía al laboratorio se envasa en bolsas debidamente identificadas y
con sus debidas tarjetas la muestra, chancada, cuartea analizada generalmente por Cu
total y molibdeno.
6) CÁLCULO EN OFICINA
Porcentaje de recuperación de la muestra: Necesitamos encontrar el peso teórico del
intervalo de la muestra para lo cual se multiplica la longitud de dicho intervalo en metros
por la gravedad especifica y por un factor previamente calculado, luego ese peso lo
comparamos con el peso real del testigo, obtendremos en porcentaje de recuperación
del testigo .El factor varía de acuerdo al diámetro del testigo por ejemplo: Del tamaño
NC el factor es 2.92NX el factor es 1.50 etc. Cada mes se obtiene el promedio de los
porcentajes de recuperación total de la muestra del taladro perforado.-
Compositos por bancos (15 m) Se calcula partiendo de la elevación del collar del
taladro y se va restando paulatinamente cada taladro hasta llegar a la altura del próximo
banco para queen el laboratorio químico puedan analizar las leyes por compositos se
asigna a cada metro 20 gr de muestra, o sea un banco completo debe estar
representado por 300 gr de la misma. Se aprovecha para efectuar análisis por
compositos deSiO2, Al I O2, CO3Ca u Oca3 intervalos Regulares: para facilitar
las observaciones y chequeos posteriores es necesario calcular las leyes de Cu por
intervalos de cada 2 m.
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Historia: La perforación aire reverso, circulación inversa o circulación reversa fue
desarrollada a comienzos de la década del 1970 ante la dificultad para perforar
barrenos en algunos tipos de mineral de hierro blando y arenas minerales.
Los primeros tubos para perforación aire reverso fueron fabricados en Kalgoorlie en el
Oeste de Australia, por Bruce Metzke y John Humphries, que sacaron la idea de una
configuración de tubos usada a veces en la industria petrolera de Estados Unidos.
Los pioneros de la perforación aire reverso usaron brocas cilíndricas tricónicas con
zapatas, obteniendo muestras con una precisión nunca vista. Pronto se desarrollaron
colectores y adaptadores. Esta nueva técnica permitió el uso de martillos
convencionales lo que significó que la perforación aire reverso pudo ser empleada en
cualquier condición de suelo.
3.4.2 PERFORACION POR AIRE REVERSO
Brocas cilíndricas tricónicas
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GEOLOGÍA DE CAMPO 57
Mejores tasas de penetración y costos ventajosos provocaron el éxito de dicha
perforación. A fines de la década de 1980, se perforaron más de dos millones de
metros anuales sólo en el Oeste de Australia, donde la perforación aire reverso es
actualmente el método más usado en perforación de exploración.
Con un martillo convencional, hay riesgo de contaminación cuando las muestras son
transportadas entre los tubos de perforación, el martillo y las paredes del barreno al
sub colector. A comienzos de la década de 1990 comienzan las demandas de muestras
más limpias y se desarrolló el primer martillo verdaderamente de circulación reversa con
recolección de muestras en el frente de la broca y la extracción del detritus por el centro
del martillo al tubo de perforación de paredes dobles.
Tubo de perforación de doble pared
evitando la contaminación de la muestra
centro del ma
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En los últimos 10 años la perforación aire reverso ha sido muy efectiva en proveer
muestras geológicas, en cerca de 1/3 del costo de los métodos convencionales.
Ahora es, sin duda, el método más común y usado en las perforaciones de exploración
minera.
Definición: Los sondeos por aire reverso son muy populares, y están en uso desde los
años 70. El sistema permite la recuperación de cuttings (detritus) por inyección de aire
o agua a través de un sistema de pared doble, que evita los problemas de contaminación
que se producen en el sistema percusión-rotación. Son de gran velocidad y en algunos
casos pueden ser implementados como sistemas duales.
Perforadora AK-201
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Agentes en la perforación por aire reverso: Se emplean los siguientes agentes:
Aire: Se usa para lubricar, enfriar y retornar la muestra triturada desde el fondo del
taladro hacia fuera a través de barras de doble pared permitiendo recuperar los ripios u
detritus producidos en el fondo con un mínimo de contacto con las paredes del pozo.
Es el fluido principal para el barrido de detritus.
Lodo: Es una mezcla de diferentes aditivos y compuestos para la perforación.
Esto sirve para lubricar, refrigerar la broca y la columna de perforación,
contribuye a la limpieza de los cuttings para evitar obstrucciones en la
perforación, reduce la filtración de agua, fortalece la pared del pozo para evitar
derrumbes y ayuda a la velocidad de corte.
Agua: Se usa en minería subterránea y su propósito es disminuir la polución que
genera el sondaje, pero el hecho de generar un cutting líquido baja la calidad de
éste, por lo cual no es recomendable utilizarlo.
Partes de una perforadora por aire reverso: Las partes principales constan de:
Máquinas hidráulicas.
Compresor de aire.
Tubería doble pared.
Tricono o martillo de fondo.
Aditivos de perforación
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Compresor de aire: La perforación con aire reverso requiere de un equipo mucho más
grande, incluyendo un compresor de aire de alta capacidad, usualmente montado en un
camión.
Tubos de perforación: Actualmente existen cinco tamaños de tuberías de perforación
de pared doble. Los tres primeros tamaños se usan comúnmente en el muestreo de
minerales. Los otros tamaños se usan primordialmente en pozos de agua y en
perforaciones de uso ambiental.
La tubería de perforación de pared doble está diseñada de tal forma que todo el torque
y el peso instantáneo, asociados con la perforación rotatoria, son transmitidos a la
pared externa. La tubería interna es cambiable y se hace debido al gasto o daños
anormales. En la mayoría de los casos, la duración de la tubería pasa de los 35,000 m de
Compresor de aire montado en un camión
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perforación, aún cuando muchos contratistas y compañías mineras han conseguido un
mejor rendimiento.
Debido a que la tubería de perforación sostiene la pared del pozo tal como lo hacen los
estabilizadores, la circulación se hace internamente y se elimina entonces la necesidad
de revestimiento. Este proceso es el responsable de la capacidad del método a
circulación inversa para perforar formaciones que se derrumban, están fracturadas, o
son poco consolidadas, lo mismo que en cavernas, fracturas y minas abandonadas.
Tricono: Herramienta de tres conos con diamante de tungsteno expuesto, que tritura
la roca mediante la rotación y con la cual se recuperan las muestras en forma de polvo,
cutting o recortes.
Tubos de perforación de doble pared
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Martillo: Herramienta neumática que se caracteriza por tener una broca en su parte
inferior. Esta tiene botones con diamante de tungsteno expuesto y rompe la roca por
percusión.
En la mayoría de los casos, como en el caso de formaciones duras, se usa un martillo de
aire para incrementar la velocidad de perforación y reducir los costos en el uso de
brocas. La tendencia actual, es la de perforar lo máximo posible con el martillo y luego
cambiar a una broca tricónica para terminar el pozo. La profundidad de perforación del
martillo está dictada por la cantidad de agua dentro del pozo. Para adaptar el martillo de
aire convencional a la tubería de doble pared de perforación, se usa un intercambiador
(Interchange). El intercambiador tiene un ángulo que sirve para enviar el aire
comprimido al martillo. Este aire opera el martillo y empuja las muestras hacia arriba
entre el martillo y la pared del pozo y de allí al intercambiador, desde donde es enviada al
Martillo con tricono Tricono
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centro de la tubería de perforación. Un número limitado de condiciones requiere brocas
tricónicas solamente.
En este caso, el tamaño de la broca es normalmente un tamaño ligeramente más grande
que el diámetro externo de la tubería y por esto el pozo se perfora con una tolerancia
muy reducida. Por ejemplo, cuando se usa una tubería de 4-½” de diámetro externo
(114.30 mm), si es necesario el pozo se comienza a perforar con una broca de 5-¼ (135
mm), luego si es necesario, se reduce a una broca de 5-1/8” (130 mm) y finalmente a 5’
(127 mm).
Ahora existe una broca con el centro abierto para usar en formaciones blandas o
medianas tales como carbón, lignito, fosfatos, areniscas y formaciones cuaternarias.
Estas brocas han tenido éxito en conseguir muestras grandes, astilladas y enteras a
profundidades de hasta 820 m.
Martillo con broca en su parte inferior
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El martillo puede ser de dos tipos:
Martillo en cabeza: La percusión se realiza directamente sobre la broca de perforación,
mientras que la rotación se efectúa en el exterior del barreno.
Martillo en fondo: En estas perforadoras dos de las acciones básicas, rotación y
percusión, se producen fuera del barreno transmitiéndose a través de una espiga y
varillas hasta la broca de perforación. Los martillos pueden ser adicionalmente
neumáticos o hidráulicos.
Martillo de fondo
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GEOLOGÍA DE CAMPO 65
Obtención de la muestra
Se inyecta aire y/o lodo de perforación a presiones entre 100 – 300 PSI hacia una
cámara exterior de un tubo o barra de perforación de doble pared es decir entre el
espacio del tubo interior y el tubo exterior al cuál se le denomina espacio anular. Este
tubo de perforación de doble pared evita la contaminación que suele producirse en el
sistema percusión – rotación.
Luego de la inyección con la presión adecuada, la muestra que ha sido triturada o los
fragmentos de roca (cuttings) ya sean por la rotación y/o la percusión de la broca de
fondo ingresa por los orificios con los que cuenta el tricono y/o martillo levantándolos y
transportándolos por el tubo interior hacia el exterior donde se recuperan.
Tubos de perforación de pared doble
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La muestra (astillas o fragmentos de roca) es expulsada por una manguera de 3” de
diámetro (aprox.); esta muestra viaja a una velocidad tan alta que es preciso disminuirlas
utilizando un ciclón, el cual sirve como amortiguador. La tubería de retorno dirige el flujo
de fragmentos de roca a deslizarse por la pared interior de la cámara del ciclón y luego
hacia abajo en espiral hasta la parte inferior del ciclón, perdiendo velocidad en el
proceso.
Sondaje de aire reverso con cabezal de tricono, mostrando el
flujo de aire comprimido a través de las barras de doble cámara
Ciclón
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GEOLOGÍA DE CAMPO 67
Luego la muestra (cuttings) cae a un cuarteador donde se recoge continuamente a
medida que avanza la perforación y constituyen la muestra del subsuelo. Es acá donde
el muestrero y el geólogo harán la toma y el análisis respectivo de ésta.
El método de recolección de muestras es de suma importancia. Dependiendo del
tamaño del comprensor de aire utilizado y la profundidad del pozo, la muestra se
descarga por medio de una tubería de 4 1/2” (114.30 mm) a velocidades entre 1,500 y
4,300 m por minuto.
Como se dijo antes, el ciclón de descarga sirve para disminuir la velocidad con que viene
la muestra y también para recuperar las muestras. En la mayoría de los casos el geólogo
no necesita toda la muestra y una técnica aceptable es la de partir la muestra en el
mismo pozo.
Ciclón y cuarteador
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GEOLOGÍA DE CAMPO 68
Un repartidor de muestras triple se puede usar debajo del ciclón cuando se perforan
formaciones pegajosas o húmedas. La unidad de partes de 1 en 2, 1 en 4, o 1 en 8,
depende del uso de un sistema sencillo, doble o triple.
Un vibrador activado por aire se usa en la unidad para asegurar el paso de la muestra
por las ranuras.
La extracción y cuarteo de muestras en perforación por aire reverso presenta dos
condiciones:
A) En condiciones secas: Por lo general, se recoge 1/8 del total recogido. El cuarteador
se compone de niveles, cada uno de los que divide la muestra a la mitad. Después de la
división tercer nivel 1/8 de la muestra total original permanece, que se recoge en un
recipiente o un cubo.
Cuarteador cuando la muestra está seca
secas
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B) Con agua: Cuando la perforación llega a la profundidad del nivel freático, se puede
utilizar un cuarteador rotativo "húmedo". El separador húmedo gira y divide la muestra
utilizando una serie de aletas, de forma similar a las aletas de una turbina. Estas dirigen
los materiales a una tubería que los canaliza hacia un balde. La repartición de la muestra
puede alterarse en forma variable, cerrando o abriendo una o más de las secciones
(cónicas) localizadas dentro de la circunferencia del repartidor.
Cuarteador cuando la muestra está con agua
secas
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Las barras de perforación para aire reverso son por lo general ya sea de 6" (15,2 cm) y
8" (20,3 cm) de diámetro y 20 pies de largo (6,096 m). Cada barra es muy pesada y
requiere el uso de una grúa o "winche" para levantarla y colocarla sobre el agujero de
perforación.
Aplicaciones de la perforación por aire reverso:
En exploraciones mineras se usa este tipo de perforación para:
Sondaje y muestreo de suelos mediante aire reverso (RC)
Perforación en zonas de rellenos (pilas de lixiviación) y suelos inestables.
Exploración de recursos.
Pozos para desagüe minero.
Construcción de pozos para geoenergía.
Obtención de la muestra mediante un sistema de perforación por aire reverso
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"En el interior de una mina está muy restringido por la contaminación que pueda
provocar, por los malos resultados desde el punto de vista de la calidad de la
información de la muestra”
Fuera de la exploración minera, la circulación inversa se usa en todo el mundo para
muchas actividades de perforación tales como:
Perforación para búsqueda de agua.
Investigación de suelos.
Perforación para construcciones.
Desarrollo de minas.
Sondaje y muestreo de suelos mediante aire reverso
secas
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Más recientemente, el método de circulación reversa ha obtenido un éxito substancial
en las perforaciones de pozos y en el estudio de deshechos dañinos y ambientales.
Características del sondaje por circulación reversa:
Es la primera etapa antes de realizar una perforación diamantina.
Recupera detritus.
Rendimiento 3 veces mayor (rápida y económica).
Ha sido utilizado principalmente para trabajos en superficie por los malos
resultados desde el punto de vista de la calidad de la información de la muestra
cuando se ha utilizado en minas subterráneas.
Ventajas
Tiene la capacidad de penetrar en formaciones aluviales, fracturadas o cavernosas.
Perforación por aire reverso en lugares fracturas
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Requiere cantidades mínimas de agua en el proceso de perforación.
Tiene la capacidad de usar un martillo en el fondo del pozo en condiciones especiales.
Proporciona muestras representativas, muestras trituradas continuas y muestras
virtualmente puras.
Mejores tasas de recuperación y costos de perforación reducidos hasta cerca de la
mitad de los métodos convencionales.
Desventajas:
En mina subterránea al utilizar este sistema de perforación con agua genera un cutting
líquido lo cual baja la calidad de la muestra, por lo tanto no es recomendable utilizarlo.
Diferencias entre la perforación aire reverso y la perforación diamantina:
La perforación con aire reverso es fundamentalmente diferente de la de
diamantina, tanto en términos de equipo y toma de muestras.
La principal diferencia es que la perforación de aire reverso crea pequeñas
astillas de roca en lugar de un testigo sólido.
Otras diferencias importantes son en la tasa de penetración y el costo por
metro perforado.
El aire reverso es mucho más rápido que la perforación diamantina, y también
mucho menos costosa.
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CONCLUSIONES
Para realizar un trabajo a mayor detalle se tendrá en cuenta que no podemos
realizar un mapeo subterráneo sin haber realizado previamente un mapeo
superficial a la zona de interés.
El primero objetivo de la prospección es la localización de una anomalía
geológica con propiedades de un depósito mineral, un objetivo común de la
prospección y de la exploración es la reducción del área de investigación.
Conformen avanzan las excavaciones durante la construcción de la galeria para
la apertura y desarrollo minero, se deben llevar a cabo levantamientos geológicos
y registros geotécnicos que permitan obtener información acerca de la litología,
mineralizaciones, estructuras geológicas y características geomecánicas del
macizo rocoso para refinar los diseños (orientación, inclinación, dimensiones,
etc),
La toma de las distancias de las discontinuidades en las paredes del túnel
(derecha e izquierda), se realizan a la altura del plano de referencia, lo cual define
el rumbo, por ser dos puntos contenidos en el plano de referencia.
La base para un levantamiento subterráneo en un plano es que estén señalados
las estaciones tomadas y el trazado de galerías y traviesas.
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