I. LA PERFORACION 1.1. LA PERFORACIN: PRINCIPIO Y COMO SE REALIZA La perforacin, sea cualquiera el mtodo con que se lleve a cabo, se basa en el mismo principio, o sea en la percusin y el giro continuo de un barreno, de tal manera que cada giro produce un corte en la roca en diferente posicin. El resultado final ser la perforacin de un taladro, cuyo dimetro ser igual al dimetro mximo del filo cortante.Su propsito es abrir en la roca o mineral huecos cilndricos llamados taladros, que estn destinados a alojar o colocar explosivo y sus accesorios en su interior.1.2. OPERACIONES ANTES DE PROSEGUIR TRABAJOS DE PERFORACION Como el frente debe estar disparado hay que Ventilar la labor, para eliminar los gases de la voladura; Desatar las rocas sueltas para evitar accidentes; Realizar trabajos de sostenimiento si es necesario; Revisin del frente, para ver si hay tiros fallados, cortados o han quemado completamente; De haber tiros fallados o cortados, recargar el taladro y disparar, nunca perforar al lado del taladro o en el mismo taladro; De estar impedido hacer disparos secundarios, proceder a descargar a presin de agua el taladro con tiro cortado; Limpieza del material disparado.1.3. TIPOS DE PERFORACION1.3.1. PERFORACION MANUAL: Se realiza mediante el empleo de un barreno usado con la finalidad de facilitar su extraccin y rotacin. El barreno es sostenido por el ayudante, mientras que el otro golpea con una comba, luego se hace girar un cierto ngulo para proseguir con el proceso de perforacin. Este proceso tambin lo realiza una sola persona, dentro de la minera artesanal. 1.3.2. PERFORACION NEUMATICA Se realiza mediante el empleo de una perforadora convencional; usando como energa el aire comprimido, para realizar huecos de dimetro pequeo con los barrenos integrales que poseen una punta de bisel (cincel); que se encarga de triturar la roca al interior del taladro. En cada golpe que la perforadora da al barreno y mediante el giro automtico hace que la roca sea rota en un crculo que corresponde a su dimetro; producindose as un taladro.1.3.3. PERFORACIN ELCTRICA Se realiza empleando energa elctrica, que un generador lo provee y para ello se emplea una perforadora con un barreno helicoidal, que puede realizar taladros de hasta 90 cm de 26longitud, siendo el problema principal el sostenimiento de la perforadora para mantenerla fija en la posicin de la perforacin. 1.3.4. PERFORACIN HIDRULICA Se realiza mediante el empleo de equipos altamente sofisticados, robotizados, de gran capacidad de avance y performance. Utiliza la energa hidrulica para la trasmisin, control de fuerzas y movimientos en la perforacin. Adems, cuenta con un tablero de control computarizado, equipado con un software de perforacin donde se grafica el trazo de perforacin requerido. La gran ventaja de estos equipos es su gran precisin y paralelismo en la perforacin. Por su gran rendimiento, es requerido por la gran minera.*TIPOS DE PERFORADORAS CONVENCIONALES NEUMATICAS A. Jack Leg.- Perforadora con barra de avance que puede ser usada para realizar taladros horizontales e inclinados, se usa mayormente para la construccin de galeras, subniveles, Rampas; utiliza una barra de avance para sostener la perforadora y proporcionar comodidad de manipulacin al perforista.B. Jack Hammer.- Perforadoras usadas para la construccin de piques, realizando la perforacin vertical o inclinada hacia abajo; el avance se da mediante el peso propio de la perforadora.C. Stoper.- Perforadora que se emplea para la construccin de chimeneas y tajeado en labores de explotacin (perforacin vertical hacia arriba).Est constituido por un equipo perforador adosado a la barra de avance que hace una unidad slida y compacta.*MARTILLOS HIDRAULICOS MONTADOS SOBRE JUMBO*El Rocket Boomer es una mquina perforadora que permite operar con mayor velocidad, ya que posee tres brazos hidrulicos de perforacin automatizada. Es totalmente computarizada, permitiendo un control de todas sus funciones, lo que redunda en una notable reduccin de costos de operacin.El aparato integra una longitud de perforacin considerable, una gran velocidad en su ejecucin y una aplicacin informtica que permite el control y la optimizacin de distintas variables, entre otras ventajas."Como equipo propiamente tal, hay que destacar la versatilidad de uso de los tres brazos automticos con que cuenta esta mquina, lo cual es una ventaja al momento de requerir mayor rapidez en la ejecucin de la obra",Adems de la rapidez ofrecida por esta mquina, el ingeniero destaca la precisin que posee al momento de ejecutar la perforacin. "Las perforaciones tienen una precisin geomtrica mucho mejor a las mquinas que utilizbamos con anterioridad en esta obra. La posicin de los tiros puede ser controlada, adems del operador, por un programa que maneja el computador, lo cual permite que los brazos se posicionen de manera autnoma", "estas caractersticas del equipo logran ahorrar tiempo en la etapa de perforacin de la frente de un tnel, lo que permite reducir el tiempo del ciclo de excavacin de ste, que es en definitiva, la variable a optimizar en este tipo de obras".Adems hay beneficios de equipo en trminos de comodidad para el operador y seguridad. El Rocket Boomer, cuenta con una cabina cerrada hermticamente desde la cual se puede manejar gran parte de las funciones del equipo. Esta cabina, al ser completamente cerrada, protege al operador del ruido ambiental (reduce el nivel de ruido bajo los 80 dB) y le proporciona aire limpio y fresco para poder desempear sus funciones de la manera ms cmoda posible. FACTORES DELOS QUE DEPENDEN LA UBICACIN E INCLINACION DE LOS TALADROS Clase de terreno donde se va a perforar: Los materiales que constituyen los macizos rocosos poseen ciertas caractersticas fsicas que son funcin de su origen y de los procesos geolgicos posteriores que sobre ellos han actuado. El conjunto de estos fenmenos conduce a un determinado entorno, a una litologa particular con unas heterogeneidades debidas a los agregados minerales. y a una estructura geolgica en un estado tensional caracterstico, con un gran nmero de discontinuidades estructurales (planos de estratificacin, fracturas, diaclasas, juntas, etc) Nmero de caras libres de la labor :En una labor cualquiera se llama cara libre de la zona que se desea volar, a cada uno de los lados que se desea volar, a cada uno de los lado que estn libres, sea en contacto con el aire. Aspor ejemplo el frente de una galera, chimenea o pique tendr una cara libre; Grado de fragmentacin :Se refiere al tamao que debe tener el material ya volado. En general cuando ms cerca se sitan los taladros unos de otros, habr mayor fragmentacin; en un tajeo, los taladros verticales producen mayor fragmentacin que los horizontales. El equipo de perforacin: Aqu tambin hay que tener en cuenta la habilidad y destreza del perforista, pues hay ciertos tipos de trazos inclinados que resultan 29difciles de perforar y a veces el uso de determinados equipos deperforacin, sobre todo en la perforacin de arranques y cueles donde tiene que drseles la inclinacin correcta.CORTES O ARRANQUESLa funcin del arranque es formar laprimera cavidad en el frente cerrado de una rampa, creando as una segunda cara libre para la salida de los dems taladros, transformandose en un banco anular.El arranque requiere en promedio 1.3 veces mas de carga por taladro para desplazar el material triturado.CARA LIBRE: Es el lugar hacia el cual se desplaza el material cuando es disparado, por accin del explosivo. La cara libre en un frente es una sola por ello la funcin del corte o cuele es abrir otra cara libre, o sea el hueco que forma el corte luego del disparo es otra cara libre.

CONCEPTO DE TRAZO Por trazo se entiende a un conjunto de taladros que se perforan en un frente y que tienen una ubicacin, direccin, inclinacin y profundidad determinados. El trazo se hace con el objeto de: 1. reducir los gastos de perforacin y cantidad de explosivos 2. obtener un buen avance 3. mantener el tamao o seccin de la labor uniforme. 4. Determinar el orden y salida de los taladros PARTES DE UNA MALLA DE PERFORACION CORTE O CUELE AYUDAS CUADRADORES ALZAS ARRASTRES

TIPOS DE CORTE O CUELE

a. CORTES ANGULARES, se llama as a los taladros que hacen un ngulo con el frente donde se perfora, con el objeto de que al momento de la explosin formen un cono de base (cara libre) amplia y de profundidad moderada que depende del tipo de terreno; entre los cortes angulares tenemos: a.1. Corte en cua o corte en V b.2. Corte pirmide a.1. Corte en Cua o Corte en V Est formado por 2 ms taladros que forman una V, debe ser perforada en forma simtrica a ambos lados del eje del tnel, separados por una distancia considerable, tendiendo a encontrarse en la parte central. El ngulo que forman los taladros con el frente vara de 60 a 70. Es preciso que la profundidad del cuele sea por lo menos 1/12 mas largo que la perforacin del resto de taladros. Ventajas: Menor consumo de explosivos. Perforacin relativamente fcil. Trabaja bien en terrenos suaves y semiduros. Aplicable a secciones de hasta 6x7 . Desventajas: El avance mximo que se puede alcanzar es el ancho de la galera. Cuanto ms largo sea el avance se cae en desviaciones en la perforacin. b.2.CORTE EN PIRAMIDE Esta formado por 3 4 taladros que se perforan y tienden a encontrarse en el fondo. La voladura formar una abertura parecida a un cono o pirmide DESVETAJA: Dificultad en la perforacin pues es difcil encontrar el ngulo agudo al fondo de laperforacin. b. CORTES PARALELOS Este corte consiste en perforar tres o ms taladros horizontales, que son paralelos entre si y paralelos al eje de la galera; cuanto ms duro es el terreno, estos taladros debern estar ms cerca uno del otro. De los taladros que forman el corte o cuele, uno o ms se dejan sin cargar con el objeto de que dejen un espacio libre (cara libre)que facilite la salida de los otros taladros que estn cargados. El cuele de este tipo ms usado es el corte quemado. b.1. CORTE QUEMADO En estos cueles todos los barrenos se perforan paralelos y con el mismo dimetro. Algunos se cargan con gran cantidad de explosivo mientras que otros se dejan vacos. Se requiere dejar suficientes taladros sin cargar con el fin de asegurar la expansin de la roca. Todos los taladros del cuele debern ser 6 pulg. ms profundas que el resto de los taladros del trazo.

Lastuneladoras EPB(en ingls,Earth Preasure Balance), son escudos de presin de tierras que se utilizan normalmente en la excavacin de terrenos cohesivos. Pertenecen al grupo de tuneladoras que denominamos escudos, y que se diferencian de los topos por la carcasa metlica exterior que sostiene provisionalmente el frente de avance hasta que se coloca el sostenimiento definitivo. Los escudos EPB han sido utilizados con xito en la construccin de tneles, aunque tambin puede utilizarse con la tcnica de hinca de tubos. Como ventajas se encuentran sus elevados rendimientos, trabajando incluso bajo elnivel fretico, su versatilidad y respeto medioambiental, aunque requieren de una elevada inversin econmica.

El sostenimiento del frentede excavacin se realizacon la propia tierra excavada, que se aloja en una cmara de extraccin para mantener la presin sobre el frente y minimizar asientos en superficie. Esta funcin se puede reforzar aadiendo espumas al material extrado, lo cual ampla la aplicabilidad de la mquina, al aumentar la plasticidad de los terrenos.

El material se extrae mediante untornillo de Arqumedes, que en funcin de su velocidad de extraccin y bajo el control de la fuerza de avance proporcionada por los cilindros de propulsin, permite controlar la presin de balance de las tieras. El material excavado se deposita en una cinta transportadora a travs de un tornillo sinfn. El transporte del material al exterior se realiza mediante vehculos sobre rales o camiones.El sostenimiento definitivo del tnel se consigue mediante un revestimiento de dovelas prefabricadas, formadas normalmente por unas siete piezas. En elsiguiente link, se muestra un esquema con los componentes principales de nuestra tuneladora EPB para la colocacin de dovelas.

1. Rueda de Corte.2. Accionamiento.3. Cmara de excavacin.4. Sensor de presin.5. Esclusa de aire comprimido.6. Erector de dovelas.7. Dovelas.8. Cilindros de propulsin.9. Cinta transportadoras10. Sinfn de extraccin.

Esta mquina puede dividirse en tres partes principales: el escudo y rueda de corte, el back up y el tren de avance. El escudo es la parte principal, donde se encuentra la rueda de corte, los cilindros de empuje y los de gua; tambin se aloja en esta parte el tornillo sinfn y el erector de dovelas, entre otros. El back up, que normalmente tiene ms de 80 m de longitud, aloja la cabina de mando, los motores principales, la cinta de extraccin de tierras, la ventilacin, el transformador elctrico, el equipo inyector de espuma y mortero as como las vas del tren. Por ltimo, el tren dispone de vagones para el escombro, un vagn para el mortero de relleno y algn vagn para el transporte de material o personal

El escudo MixshieldEs un escudo muy polivalente. La idea bsica consiste en perforar en diferentes tipos de geologa con una misma mquina, pero con diferentes modos operativos. Funciona como hidroescudo, escudo con control de presin de tierra EPB, aire comprimido o escudo abierto. Hoy por hoy, es el tipo de escudo ms utilizado en la construccin de tneles en ciudades para lneas de metro, ferrocarril, carreteras, etc.El sostenimiento del frente mediante fludos es el mtodo de operacin ms frecuente. Como medio de soporte y de transporte se utiliza una suspensin de bentonita. La mezcla agua/tierra/bentonita se trata en una planta separadora y La suspensin recuperada, se vuelve a introducir en el circuito.

1. Rueda de Corte.2. Accionamiento.3. Suspensin de bentonita.4. Sensor de presin.5. Esclusa de aire comprimido.6. Erector de dovelas.7. Dovelas.8. Cilindros de propulsin.9. Burbuja de aire comprimido.10. Mamparo sumergible.11. Machacadora.12. Tubera de extraccin.

El doble escudoLos dobles escudos son tuneladoras con caractersitcas mixtas entre el topo y el escudo. La caracterstica principal es que est dotado de dos sistemas de propulsin independientes donde el primero de stos corresponde al sistema de propulsin del escudo y el segundo con el del topo.El doble escudo es un escudo telescpico articulado en dos piezas que proporciona un sostenimiento continuo del terreno durante el avance del tnel.Las distintas posibilidades de trabajo que ofrecen los dobles escudos permiten conseguir unos rendimientos prximos a los de los topos, que los escudos para roca dura no podran conseguir. Al igual que los escudos para roca dura los dobles escudos permiten realizar tneles a travs de terrenos con geologa cambiante e inestable que los topos no podran realizar.

El escudo delantero:Sirve como estructura soporte de la cabeza de corte, contiene el rodamiento principal, la corona de accionamiento y los sellos interno y externo.El escudo trasero:o escudo de anclaje, incorpora las zapatas de los grippers operables a travs de ventanas. En su parte posterior incorpora el erector de dovelas y los cilindros de empuje para la propulsin en modo escudo normal.Escudo para roca duraTambin denominados topos escudados ya que son utilizados en las mismas condiciones geolgicas que los topos. Estos escudos se diferencian muy poco en la rueda de corte y en el sistema de extraccin del escombro de los topos estndar. Sin embargo, son totalmente diferentes en el sistema de propulsin y en el escudo de proteccin.La seguridad es la ventaja fundamental que ofrece el topo escudado con relacin al topo estndar y es que la excavacin y el sostenimiento del tnel tienen lugar dentro del escudo protector, eliminndose el riesgo continuo que se corre en las instalaciones libres de sostenimiento.Otra ventaja importante que ofrece el escudo para rocas duras en contraste con el topo es, que el escudo permite colocar el revestimiento definitivo del tnel. De este modo con la colocacin de las dovelas prefabricadas de hormign armado el tnel queda totalmente finalizado con el paso de la tuneladora.

1. Rueda de Corte.2. Accionamiento.3. Erector de dovelas.4. Cinta transportadora.5. Cilindros de empuje.6. Dovelas.7. Cuadros de distribucin.

Revestimiento por dovelasLas dovelas son elementos prefabricados de hormign armado que se atornillan entre si formando un anillo troncocnico. La construccin del tnel con revestimiento por anillos prefabricados permite el trazado de curvas, tanto en planta como en alzado. Esto es debido a que los anillos son troncos de conos, y colocando las caras convergentes contiguas se consigue obtener una alineacin curva.

El erector de dovelas:Es un elemento de la tuneladora que se encarga de situar hasta su posicin las dovelas. Un erector ha de ser rpido, preciso, sencillo de maniobrar, robusto y seguro. Un buen erector proporcionar mayor rendimiento a la tuneladora, puesto que la mitad del tiempo en la construccin de un tnel se invierte en la colocacin del revestimiento.Dovela superior en clave o pieza llave:En todos los diseos de anillos (anillo universal, anillo convencional) se disea una dovela de menor tamao, denominada clave o llave, que es la ltima pieza a colocar durante la construccin del anillo con el erector.Relleno del trasds:El trasds es el espacio de sobrecorte que realiza la tuneladora con relacin al dimetro exterior del anillo. Para evitar desplazamientos, roturas de las dovelas y asentamientos, este espacio es rellenado con mortero inyectado.Escudo abierto con RozadoraEl campo de utilizacin de los escudos rozadores va desde suelos no cohesivos hasta rocas con resistencia a la compresin inferior a 70 Mpa.Por lo general la mayora de los escudos abiertos dotados con brazo rozador permiten el intercambio con el brazo excavador. Gracias a esto, la mayora de los elementos que componen los equipos son idnticos en ambos casos.La extraccin del escombro resultante de la excavacin se suele dividir en dos partes:1.Retirada del material del frente de excavacin, que puede realizarse, bien mediante una cinta transportadora o bien mediante un tornillo sinfn.2.Transporte del escombro hasta el pozo de ataque, pudindose utilizar un sistema mediante vagoneta o con cinta transportadora.Esquema de una Rozadora

1. Rozadora.2. Escudo.3. Cilindros de mando.4. Cinta transportadora.5. Tubo de la mquina.6. Grupo hidrulico.

VENTAJAS DE LA SECCION CIRCULAR. Mejor comportamiento de la seccin por un estado de esfuerzo radiales bastantes uniformes. La calidad del acabado del revestimiento con hormign de alta resistencia aproximadamente 550kg/cm2 ya que hay que desencofrar las dovelas poco despus de su vaciado. La rapidez y avance disminuyendo los efectos de la descomposicin del terreno. La seguridad de los operarios.

En comparacin con equipos TBM (Topos) tienen las siguientes ventajas. Precios mas razonables Mayor flexibilidad para adaptarse a cualquier cambio de terreno . Se puede utilizar en una amplia gama de secciones tanto en relacin con su forma como en sus dimensiones . Su instalacin es mucho mas fcil y econmica. El porcentaje de mano de obra especializada es menos. En rocas de mala calidad permite un mejor acceso al frente para efectuar los trabajos de sostenimiento. Permite efectuar la excavacin en fases , lo que es decisivo en terreno de mala calidad. El mayor rendimiento de avance del TBM es neutralizado por la incidencia en tiempo de los trabajos de sostenimiento.Mtodos de excavacin mecnica

En la excavacin mecnica, la energa utilizada se concentra en la punta del til o tiles de la mquina en contacto con la roca, de modo que supera la resistencia de la roca a su penetracin o indentacin y la resistencia a traccin y cizallamiento. Generalmente, la energa inicial es suministrada por motores elctricos que, mediante un circuito hidrulico, la transmiten a las herramientas de corte en contacto con la roca. Los sistemas de excavacin mecnica son fundamentalmente tres: rozadoras, tuneladoras y martillos hidrulicos.En la excavacin mecnica se utilizan distintas herramientas o tiles de corte, que son los elementos que impactan sobre la roca y arrancan de ella pequeos fragmentos. Algunos de estos tiles de corte son: Picas de friccin (o de desgaste). Cortadoras de disco. Cortadoras de ruedas dentadas. Cortadora de botones. Impactadores. Cortadores vibrantes.

Las picas de friccin son el elemento de corte utilizado por las rozadoras y por algunas tuneladoras de terrenos blandos. Bsicamente constan de un inserto de metal duro (Widia) dentro de una matriz de acero de alta dureza y tenacidad. El campo ptimo de utilizacin de las picas est dentro de las rocas que no superen los 800 Kp/cm2 de resistencia a compresin, o menor si es muy abrasiva.Para rocas de mayores resistencias, entre los 800 y los 2200 Kp/cm, el elemento de corte adecuado es el cortador de disco, que es el que habitualmente utilizan las tuneladoras o topos. Para resistencias an mayores se emplean los cortadores de botones, pero no es frecuente utilizarlo en excavaciones mecnica en tales casos. El cortador de disco consiste en una base de metal duro en forma de disco con uno o varios filos recambiables de acero endurecido y montado sobre un soporte de rodamientos.Existen dos sistemas distintos de corte en las rozadoras actuales: el ripping de cabezal frontal y el milling de cabezal radial.

En el ripping la cabeza gira en torno a un eje que es perpendicular al eje del tnel, tratndose en realidad de dos cabezas simtricas. Las picas golpean frontalmente a la roca. En el milling la cabeza gira en torno a un eje longitudinal, paralelo al eje del tnel. Las picas van dispuestas en forma helicoidal y golpean a la roca de forma lateral.

Ambos sistemas proporcionan resultados similares, por lo que no se puede considerar que uno sea mejor que el otro, si bien a igualdad de potencia de la cabeza de corte y para una roca de dureza determinada, el rendimiento de excavacin de las rozadoras de cabezal frontal es un 30% superior al de las rozadoras con cabezal radial. Por otra parte, tambin existen varios sistemas de carga del escombro: mediante brazos recolectores, mediante mesa recolectora, paletas, cinta transportadora acoplada al brazo, etctera.

VENTAJASMILLING: Desde el punto de vista mecnico la transmisin del motor a la cabeza es ms simple . Se adapta mejor a los contornos irregulares, producindose menos sobre excavacin. En rocas duras estratificadas o heterogneas, la cabeza de corte se introduce en las zonas ms blandas del frente que facilita la excavacin lateral.RIPPIN: La mquina es ms estable porque el esfuerzo es simtrico sobre el eje. La rozadora se adapta mejor para contorno del frente regulares . El empuje sobre el frente resulta ms fcil de conseguir (la igualdad de pesos de la maquina) debido a la giro de las cabezas de corte