Métodos de Perforación Parte I Prueba 2

MTODOS DE PERFORACIN EN MINERA

Propiedades de las rocas que afectan la perforacin

Las principales propiedades fsicas de las rocas que influyen en los mecanismos de penetracin y consecuentemente en la eleccin del mtodo de perforacin son:

Dureza

Resistencia

Abrasividad

Textura

Estructuras

DUREZA

Se entiende por dureza la resistencia de una capa superficial a la penetracin en ella de otro cuerpo ms duro.

En una roca es funcin de la dureza y composicin de los granos minerales constituyentes, de la porosidad de la roca, del grado de humedad, etc.

La dureza de las rocas es el principal tipo de resistencia a superar durante la perforacin, pues cuando se logra la penetracin del til el resto de las acciones se desarrollan ms fcilmente.

Las rocas se clasifican en cuanto a su dureza por medio de la "escala de Mohs", en la que se valora la posibilidad de que un mineral pueda rayar a todos los que tienen un nmero inferior al suyo.

DUREZA

Existe una cierta correlacin entre la dureza y la resistencia a la compresin de las rocas.

RESISTENCIA Se llama resistencia mecnica de una roca a la

propiedad de oponerse a su destruccin bajo una carga exterior.

Las rocas oponen una resistencia mxima a la compresin; comnmente, la resistencia a la traccin no pasa de un 10 a un 15% de la resistencia a la compresin.

La resistencia de las rocas depende fundamentalmente de su composicin mineralgica. Entre los minerales integrantes de las rocas el cuarzo es el ms slido.

Conforme es mayor el contenido de cuarzo, por lo general, la resistencia aumenta.

RESISTENCIA

La porosidad en rocas con una misma litologa conforme aumenta hace disminuir la resistencia, puesto que simultneamente disminuye el nmero de contactos de las partculas minerales y las fuerzas de accin recprocas entre ellas.

Por otro lado, la resistencia de las rocas anisotrpicas depende del sentido de accin de la fuerza. La resistencia a compresin de las rocas en el sentido perpendicular a la estratificacin o esquistosidad es mayor que en un sentido paralelo a stas.

ABRASIVIDAD La abrasividad es la capacidad de las rocas para desgastar la superficie de contacto de otro cuerpo ms duro, en el proceso de rozamiento durante el movimiento.

Los factores que elevan la capacidad abrasiva de las rocas son las siguientes:

-La dureza de los granos constituyentes de la roca. Las rocas que contienen granos de cuarzo son sumamente abrasivas.

-La forma de los granos. Los ms angulosos son ms abrasivos que los redondeados.

-El tamao de los granos.

-La porosidad de la roca.

-La heterogeneidad. Las rocas poliminerales, aunque stos tengan igual dureza, son ms abrasivas, pues van dejando superficies speras con presencia de granos duros.

Esta propiedad influye mucho en la vida de los tiles de perforacin.

TEXTURA

La textura de una roca se refiere a la estructura de los granos de minerales constituyentes de sta. Se manifiesta a travs del tamao de los granos, la forma, la porosidad, etc. Todos estos aspectos tienen una influencia significativa en el rendimiento de la perforacin.

Cuando los granos tienen forma lenticular, como en un esquisto, la perforacin es ms difcil que cuando son redondos, como en una arenisca.

En cuanto a la porosidad, aquellas rocas que presentan una baja densidad y son consecuentemente ms porosas tienen una menor resistencia a la trituracin y son ms fciles de perforar.

ESTRUCTURA

Las propiedades estructurales de los macizos rocosos, tales como esquistosidad, planos de estratificacin, diaclasas y fallas, as como el rumbo y el buzamiento de stas afectan a la linealidad de los barrenos, a los rendimientos de perforacin y a la estabilidad de las paredes de los taladros.

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MTODOS DE EXPLOTACIN

OPEN PIT

UNDERGROUND MINING

Procesos productivos: extraccin

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Procesos Productivos: Extraccin Mina Rajo Abierto

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Procesos Productivos: Extraccin Mina Subterrnea

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EXPLOTACIN DE MINAS A CIELO ABIERTO

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Costos de operacin mina menores a los de subterrnea

Generalmente aplicado a yacimientos de baja ley y superficiales.

Moderadamente selectivo ya que posee la facilidad de vaciar el estril en botaderos

Perforacin de precorte con dimetros entre 5 a 6 .

Perforacin de produccin con dimetros de 9 7/8 y 12 (generalmente)

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Diagrama de Perforacin

T= Taco B= Burden H= Altura de banco J= Pasadura E= Espaciamiento Exp= Carga con explosivos

Precorte

La tronadura de precorte tiene por finalidad generar una lnea de debilidad tras la tronadura, esto debido a una serie de tiros en una sola fila de excavacin con el objeto de generar una discontinuidad o plano de fractura. Los tiros son generalmente del mismo dimetro y sin pasadura. Los beneficios de la tronadura de precorte son: Formacin de una pared de banco ms estable Generar el lmite de penetracin de la pala. Obtener las bermas programadas.

Tiros de Produccin

El objetivo de la voladura de produccin, como su nombre lo indica, es la separacin del mineral de inters del macizo rocoso, adems de disminuir el tamao de las rocas con el objetivo de hacer ms fcil su transporte al rea de produccin. Esta puede ser precedida por una voladura de pre corte que separa la roca del macizo, con esto disminuyen las vibraciones (y con esto riesgos) que produce la voladura de produccin.

Burden y Espaciamiento

Burden o Bordo: La dimensin del bordo se define como la distancia ms corta al punto de alivio al momento que el barreno detona. El alivio se considera normalmente como la cara original del banco o bien como una cara interna creada por una hilera de barrenos que han sido disparados previamente con un retardo anterior.

Espaciamiento: Es la distancia entre taladros de una misma fila que se disparan con un mismo retardo o con retardos diferentes.

Diseo de Perforacin

Diseo de Perforacin

El material ptimo para el taco es un rido graduado con un tamao medio aproximadamente igual a un dcimo o un quinceavo del dimetro del pozo. Luego, un pozo de 100 mm de dimetro debera utilizar un rido de 10 a 12 mm. Bajo estas condiciones, el largo del taco frecuentemente se puede reducir a casi 20 a 25 veces el dimetro del pozo

Mallas de Perforacin

Perforacin

a. Una vez que se han definido los puntos a perforar y se ha ingresado al sector de trabajo, el equipo toma posicin y se inicia la perforacin, segn las especificaciones tcnicas de operacin. b. El operador posiciona su equipo en los puntos especificados en el diagrama de perforacin, fija el equipo y comienza la operacin, la cual bsicamente consta del apoyo de la herramienta sobre el terreno y el inicio de la perforacin con las especificaciones de velocidad de rotacin, empuje y velocidad del aire de barrido (retiro del detritus) en funcin de las caractersticas de la roca a perforar. c. Una vez finalizada la perforacin se procede a retirar el set de aceros desde el agujero, y finalmente el equipo se retira del lugar hacia otro punto.

Equipos utilizados en la perforacin La operacin se realiza con equipos diseados para este fin como perforadoras y equipos auxiliares (compresores, captadores de polvo). Las caractersticas de la flota de perforadoras seleccionada tienen relacin directa con las caractersticas de la mina, tanto fsicas como geomtricas y operacionales (rendimientos exigidos, envergadura de las tronaduras, sectores especiales).

Para efectos de las caractersticas de la explotacin minera de cobre a cielo abierto en Chile, los sistemas utilizados, prcticamente en la totalidad de las faenas mineras, son los sistemas de perforacin rotativos. El principio utilizado por este sistema consiste en aplicar energa a la roca haciendo rotar una herramienta (trpano) conjuntamente con la accin de una gran fuerza de empuje.

Campo de aplicacin mtodos de perforacin

Sistemas de Montaje

Se utilizan dos sistemas de montaje: - Sobre orugas - Sobre neumticos (camin). Los factores que influyen en la eleccin, de uno u otro sistema, son las condiciones del terreno y principalmente el grado de movilidad requerido. Mientras estn perforando, estos equipos se apoyan sobre tres o cuatro patas hidrulicas, que adems de soportar su peso sirven para nivelar la mquina.

Sistemas de montaje

El montaje sobre orugas se utiliza preferentemente en las grandes minas a cielo abierto, donde los requerimientos de movilidad son escasos. Su limitacin en cuanto a menor velocidad de traslacin (2 a 3 km/h) es poco relevante cuando el equipo permanece durante largos perodos operando en un mismo banco o sector de la mina. En faenas de tamao mediano, donde se requiere un desplazamiento ms frecuente y gil del equipo (movilidad), se prefiere el montaje sobre neumticos. Su velocidad media de desplazamiento es del orden de diez veces mayor al sistema de perforacin montado sobre orugas (20 a 30 km/h).

Brocas Tricnicas

El barrido del detritus de la perforacin se realiza con aire comprimido, para lo cual el equipo est dotado de uno o dos compresores ubicados en la sala de mquinas. Mediante un tubo se inyecta el flujo de aire a travs del cabezal de rotacin, por el interior de la columna de barras hasta el fondo del pozo. Dependiendo de la longitud de los tiros, la presin requerida se ubica en un rango de 2 a 4 [Bar]. En las aplicaciones mineras con fines de fragmentacin de rocas, las herramientas de perforacin utilizadas son exclusivamente los trpanos triturantes, conocidos con el nombre de triconos.

Brocas Tricnicas

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Parmetros Tcnicos - Geomtricos

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Parmetros Tcnicos - Geomtricos

Banco: Tajada que forma un nivel de operacin. El mineral o estril se saca en capas sucesivas, cada una de las cuales constituye un banco. El espesor de estos horizontes es la altura de banco, la que generalmente mide de 13 a 18 m. Esta ultima depende de los equipos de carguo, equipos de perforacin y la selectividad.

Berma: es la franja de la cara horizontal de un banco, como un borde, que se deja especialmente para detener los derrames de material que se puedan producir al interior del rajo. Su ancho vara entre 8 y 12 m.

Angulo de talud: el talud o pared de la mina es el plano inclinado que se forma por la sucesin de las caras verticales de los bancos y las bermas respectivas. Este plano presenta una inclinacin de 45 a 58 con respecto a la horizontal, dependiendo de la calidad geotcnica (dureza, fracturamiento, presencia de agua, entre otros) de las rocas que conforman el talud.

Rampa: es el camino en pendiente que permite el trnsito de equipos desde la superficie a los diferentes bancos de extraccin. Tiene un ancho til de 25 m, de manera de permitir la circulacin segura de camiones de gran tonelaje en ambos sentidos.

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Secuencia de explotacin

Se denomina secuencia de explotacin o estrategia de consumo de reservas, a la forma en que se extraen los materiales desde el rajo, durante el perodo comprendido entre el inicio de la explotacin hasta el final de ella (pit final). La extraccin del material se realiza en sucesivos rajos intermedios, los que reciben el nombre de Fases o Expansiones.

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Secuencia de explotacin

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Fase 1

Fase 2

Fase 3

PIT FINAL

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EXPLOTACIN MINERA SUBTERRNEA

Minera Subterrnea

Utilizado para yacimientos de mediana y alta ley.

Ms selectivo que el mtodo de cielo abierto excepto por los mtodos por hundimiento.

Se pueden clasificar en 3 tipos:

Soportados por pilares (recuperacin minera reducida) Artificialmente soportados o relleno (alto costo) Sin soporte o hundimiento: natural e inducido

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Labores Subterrneas

TUNEL Un tnel es una excavacin de tipo minero o civil preferentemente horizontal, caracterizada por su alto, ancho y seccin. Se excava en forma continua y consta de una o dos salidas al exterior.

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Labores Subterrneas

GALERA

Tiene las mismas caractersticas del tnel, pero no tiene salida al exterior, sino que conecta sectores dentro de la mina

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Labores Subterrneas

DESQUINCHE

Es una sobreexcavacin de una de las paredes o techo de una seccin.

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Labores Subterrneas

ESTOCADA

Es una galera horizontal corta, que se construye a partir de otra galera mayor.

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Labores Subterrneas

Estocadas de Carguo

Esta excavacin es una estocada construida desde una galera base, para acceder en forma segura al punto de carguo, donde se encuentra el mineral tronado. Su diseo y construccin dependen de la produccin que se requiera y de los equipos disponibles para el carguo.

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Labores Subterrneas

RAMPA Las rampas son las galeras de acceso de la mina. Se construyen en pendiente con el objetivo de unir los diferentes niveles. Su geometra puede ser elptica, circular o el ocho. Sus caractersticas principales estn dadas por su forma, pendiente, radio de giro y seccin.

Pendiente dada por equipos: 10-12% camiones 15% correas

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Chuquicamata Subterrnea

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Labores Subterrneas

Pique: galera vertical o sub vertical de secciones variables, construida desde arriba hacia abajo.

Chimenea: Es una galera vertical o sub vertical de secciones variables construida desde abajo hacia arriba.

Tolva o Silo: En la explotacin, lo ptimo es independizar la extraccin del transporte principal, para evitar atrasos en ambas operaciones si una tiene problemas, lo que puede realizarse a travs del almacenamiento de mineral. Una chimenea puede utilizarse para esto, pero tiene poca capacidad de almacenaje. Para aumentar la capacidad, se construye un silo o tolva, que consiste en ampliar la seccin de la chimenea por desquinche, aumentando as su capacidad de almacenaje.

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BLOCK Y PANEL CAVING

En el sistema de explotacin mediante hundimiento por bloques o Block Caving se ponen explosivos en la base de un cubo imaginario el que se debilita y por efecto de la gravedad cae como grandes rocas por los embudos construidos cuya roca mineralizada es cargada en los puntos de extraccin. En general, los bloques tienen dimensiones entre 100 y 200 m. de altura y un rea basal de 60m x 90m, lo que implica entre 1y 2.5 millones de toneladas por cada bloques. Cuando el hundimiento se produce en forma secuencial, por tajadas menores de bloques, se habla de mtodo de hundimiento por paneles o Panel Caving.

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BLOCK CAVING PANEL CAVING

Block Caving v/s Panel Caving

Block Caving

- Roca secundaria.

- Sin pre-acondicionamiento

- Traspaso manual

- Construccin de embudos.

- Mallas de extraccin mas pequeas que PC.

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Panel Caving

- Roca primaria.

- Pre-acondicionamiento

- Traspaso mecanizado

- Construccin de zanjas o bateas.

- Mallas de extraccin mas grandes que BC.

Labores Subterrneas

ZANJA o BATEA

Es una excavacin con forma de V, que cumple las mismas funciones del embudo (Block Caving), es decir la recepcin de material quebrado proveniente del nivel de hundimiento.

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Labores Subterrneas

Secuencia de construccin de una zanja receptora de mineral.

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Labores Subterrneas

1. Construir una galera a partir de la cual se realizar la zanja.

2. Construir una cara libre para iniciar la tronadura de la primera tajada, lo que se realiza construyendo una chimenea slot (ranura) que podr estar a un costado o al medio de la zanja.

3. Luego, se realiza desde la galera una perforacin en abanico, para darle forma a la zanja. Se truena la primera tajada hacia la cara libre antes construida (chimenea slot), tronando sucesivamente hacia las caras libres que van quedando de las tajadas anteriores.

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Malla de Extraccin 17x20 m

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Estocadas

de Carguo

Proyeccin de la Zanja

Punto de extraccin

Chimeneas de traspaso

Calles

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Zanjas

Calles

Punto de descarga

a chimenea

Estocadas

de Carguo


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Conceptos

Nivel de hundimiento: corresponde al nivel en que se produce la socavacin de la columna de mineral, que se logra realizando perforaciones hacia arriba en forma de abanico. Estas se cargan con explosivos, cuya tronadura produce la fragmentacin de la base del bloque hasta una cierta altura.

Nivel de Produccin: Corresponde al nivel de galeras desde las cuales es captado el mineral quebrado y traspasado hacia el nivel siguiente. Se sita entre 8 y 18 m. por debajo del nivel anterior, con el cual esta comunicado mediante zanjas o bateas.

Nivel de traspaso: corresponde a una serie de galeras y piques que permiten controlar el paso del mineral desde el nivel de produccin hasta el nivel de transporte.

Subnivel de ventilacin: red de galeras y chimeneas que permiten la extraccin e inyeccin de aire.

Nivel de transporte: nivel por el cual el mineral es transportado hacia la planta ubicada en la superficie.

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FORTIFICACIN

El objetivo de la fortificacin es ayudar a la roca a recuperar en parte la capacidad de soporte perdida en la perforacin y tronadura.

Las fortificaciones en los tneles de uso frecuente y prolongado, donde deben transitar personas y equipos, deben contar con una factor de seguridad mayor. En cambio, las fortificaciones de tneles de uso espordico o donde no transita personal, tienen exigencias menores.

La presin que se genera alrededor de una labor subterrnea es mayor cuanto ms profunda se ubique, ya que debe soportar una altura mayor de roca. Debido a esto, los tneles que se encuentran a mayores profundidades requerirn de fortificaciones con mayor resistencia.

El macizo rocoso puede ser diferente en distintos sectores en cuanto a su dureza y resistencia a los esfuerzos, lo que depende del tipo de roca, estructura o alteracin.

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FORTIFICACIN

Los materiales comnmente usados para reforzar los tneles, piques o rampas son:

- Pernos de anclaje

- Mallas de acero

- Cables

- Marcos de acero

- Hormign armado

- Vigas de madera

- Shotcrete

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FORTIFICACIN

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Proceso de perforacin

Percusin: los impactos producidos por el golpeo del pistn originan unas ondas de choque que se transmiten a la boca a travs del varillaje (en el martillo en cabeza) o directamente sobre ella (en el martillo en fondo)

Rotacin: con este movimiento se hace girar la boca para que los impactos se produzcan sobre la roca en distintas posiciones

Empuje: para mantener en contacto el til de perforacin con la roca se ejerce un empuje sobre la sarta de perforacin.

Barrido: el fluido de barrido permite extraer el detrito del fondo del barreno.

Usos de la perforacin

Prospeccin minera: se realizan con el fin de establecer la presencia o ausencia en una regin de uno u otro mineral.

Evaluacin geolgico-minera: su propsito es delimitar el yacimiento y evaluar las reservas que alberga el mismo.

Produccin: destinados a alojar las cargas de explosivo que se utilizan en la operacin de arranque, tanto en las obras civiles como en minera.

Fortificacin: El objetivo de la fortificacin es ayudar a la roca a recuperar en parte la capacidad de soporte perdida en la perforacin y tronadura.

Pozos de agua: se perfora para el abastecimiento de dicho recurso a ciudades, complejos industriales, campos agrcolas, etc.

Pozos petrolferos: se utilizan para la explotacin de hidrocarburos

Prospeccin y Evaluacin geolgica - minera

DIAMANTINA: se realiza la perforacin y se extrae un testigo de roca.

CIRCULACIN REVERSA: donde se destruye absolutamente la roca y se saca un detrito.

Ocasionalmente se combinan ambos mtodos en yacimientos que tienen una sobrecarga de estril donde no es necesario muestrear la primera parte del pozo, por tanto se recurre primero a la perforacin con circulacin reversa, que es mas rpida y econmica, para posteriormente continuar con la diamantina.

Evaluacin geolgica - minera

Perforacin de produccin

La perforacin es la primera operacin en el ciclo de operacin de una mina.

Su propsito es abrir en la roca huecos cilndricos donde

alojaran las cargas explosivas y sus accesorios iniciadores.

Ciclo de operacin mina subterrnea

Diagrama de Disparo

Ciclo de operacin mina cielo abierto

Perforacin de fortificacin

RESUMEN

Desarrollo de la perforacin Proceso de perforacin - Percusin - Rotacin - Empuje - Barrido Usos de la perforacin - Prospeccin - Evaluacin geolgica minera - Produccin - Fortificacin - Pozos de agua - Pozos petrolferos

PERFORACIN ROTOPERCUTIVA

PERFORACION ROTOPERCUTIVA

El principio de estos equipos se basa en el impacto de una pieza de acero (pistn) que golpea a un til que se a su vez transmite la energa al fondo del barreno por medio de un elemento final (boca). Los equipos rotopercutivos se dividen en dos grandes grupos:

Martillo en cabeza: en estas perforadoras la rotacin y la percusin se producen fuera del barreno, transmitindose a travs del varillaje hasta la boca de perforacin, pueden ser de accionamiento neumtico o hidrulico.

Martillo en fondo: la percusin se realiza directamente sobre la boca de perforacin, mientras que la rotacin se efecta en el exterior del barreno. El accionamiento del pistn se lleva a cabo neumticamente mientras que la rotacin puede ser neumtica o hidrulica.

PERFORACION ROTOPERCUTIVA

Fundamentos de la perforacin rotopercutiva:

Percusin

Rotacin

Avance

Barrido

PERCUSIN

La energa cintica Ec del pistn se transmite desde el martillo hasta la boca de perforacin, a travs del varillaje, en forma de onda de choque. Cuando la onda de choque alcanza la boca de perforacin, una parte de la energa se transforma haciendo penetrar el til y el resto se refleja y retrocede a travs del varillaje.

La eficiencia de esta transmisin es difcil de evaluar ya que depende de muchos factores tales como: tipo de roca, diseo de la boca o bit, caractersticas del varillaje, etc. Adems en los puntos de unin de las varillas por medio de manguitos existen prdidas de energa por rozamientos que se transforman en calor y desgastes en las roscas. En los martillos de fondo la energa del pistn se transmite directamente sobre la boca, por lo que el rendimiento es mayor.

En estos sistemas de perforacin la potencia de percusin es el parmetro que ms influye en la velocidad de perforacin.

PERCUSIN

La energa liberada por el golpe en un martillo puede estimarse a partir de cualquiera de las expresiones siguientes:

= 1

2 2 o =

Siendo: = Masa del Piston = Velocidad mxima del pistn = presin del fluido de trabajo (aire) dentro del cilindro (30% a 40% menor que la presin de trabajo nominal o del compresor) = Superficie de la cara del pistn = Carrera del pistn

PERCUSIN

La potencia de un martillo es pues la energa por golpe multiplicada por la frecuencia de impactos

El mecanismo de percusin consume de un 80 a un 85% de la potencia total del equipo

=

Ejercicio

Calcular la Energa cintica (Ec) y Potencia (Pc) de una perforadora hidrulica que tiene las siguientes caractersticas:

(presin del fluido de trabajo) = 200 bar (Dimetro del pistn) = 60 mm (Carrera del pistn) = 80 mm (frecuencia de impacto) = 80 hz Solucin: Convertir de bar a kgf/m2, luego utilizando la ecuacin

=

Ejercicio

= 2 = 3.1416* (60

2)2

= 2827 mm2

1 bar = 10197.16 kgf/m2 entonces 200 bares = 2039432.5 kgf/m2

Ahora reemplazamos: Ec = (2039432.5 kgf/m2 * 0.65) * 0.002827 m2*0.08 m = 299.8 kgf-m Potencia cintica: Pc = Ec*ng = 299.8*80 = 23984.4 kgf-m/s Si 101.97162 kgf.m/s = 1 kw Entonces, Pc = 235.2 kw

ROTACIN

La rotacin, que hace girar la boca entre impactos sucesivos, tiene como misin hacer que sta acte sobre puntos distintos de la roca en el fondo del barreno. En cada tipo de roca existe una velocidad ptima de rotacin para la cual se producen los detritus de mayor tamao al aprovechar la superficie libre del hueco que se crea en cada impacto.

ROTACIN

Cuando se perfora en bocas de pastillas las velocidades de rotacin ms usuales oscilan entre 80 y 150 r/min con unos ngulos entre indentaciones de 10 a 20.

ROTACIN

En el caso de bocas en botones de 51 a 89 mm las velocidades deben ser ms bajas, entre 40 y 60 r/min, que proporcionan ngulos de giro entre 5 y 7.

EMPUJE

La energa generada por el mecanismo de impactos del martillo debe transmitirse a la roca, por lo que es necesario que la boca se encuentre en contacto permanente con el fondo del barreno.

EMPUJE INSUFICIENTE EMPUJE EXCESIVO

Reduce velocidad de penetracin Disminuye la velocidad de perforacin

Mayor desgaste de varillas y manguitos Dificulta desenroscado del varillaje

Aumento la prdida de apriete del varillaje y calentamiento del mismo

Aumenta desgaste de bocas y desviacin de los barrenos.

EMPUJE V

elo

cid

ad d

e P

en

etra

ci

n

Empuje

*Al igual que sucede con la rotacin, esta variable no influye de forma decisiva sobre las velocidades de penetracin

BARRIDO

Para que la perforacin resulte eficaz, es necesario que el fondo de los barrenos se mantenga constantemente limpio evacuando el detrito justo despus de su formacin. Si esto no se realiza, se consumir una gran cantidad de energa en la trituracin de esas partcula traducindose en desgastes y prdidas de rendimientos. Adems de riesgos de atascos.

El barrido de los barrenos se realiza con un fluido aire o agua que se inyecta presin hacia el fondo a travs de un orificio central del varillaje y de unas aberturas practicadas en las bocas de perforacin.

BARRIDO

Las partculas se evacan por el hueco anular comprendido entre el varillaje y la pared de los barrenos.

BARRIDO

El barrido con aire se utiliza en trabajos a cielo abierto, donde el polvo producido puede eliminarse por medio de captadores.

El barrido con agua es el sistema ms utilizado en perforacin subterrnea que sirve adems para suprimir el polvo, aunque supone generalmente una prdida de rendimiento del orden del 10 al 20%.

.

BARRIDO

La velocidad del barrido pueden estimarse a partir de la siguiente expresin:

Donde:

= Velocidad ascensional (m/s)

= densidad de la roca (g/cm3)

= Dimetro de las partculas (mm)

= 9.55

+1 x 0.6

BARRIDO

As, el caudal que debe suministrar el compresor ser:

= (2 2 )

1.27

Siendo:

= Caudal (m3/min) = Dimetro del barreno (m) = Dimetro de las varillas (m)

Ejercicio

Determine la velocidad de barrido y el caudal de aire necesario del compresor para el barrido de partculas de 3.6 mm, para un dimetro del barreno de 6 y varillaje de dimetro 4. Densidad roca 2.7 t/m3

Reemplazando en la formula de velocidad ascensional:

= 9.55 2.7

2.7 +1 x 3.60.6

= 15.03 m/s

Ejercicio

= 6 = 152.4 mm = 0.152 m

= 4 = 101.6 mm = 0.101 m

= 15.03

(0. 152

2 0.1012 )

1.27 60 /

= 9.16 3/

PERFORACIN MARTILLO EN CABEZA (OTH)

Perforacin neumtica e hidrulica

PERFORACIN NEUMTICA O MANUAL

Perforacin neumtica: equipos cuyo funcionamiento del martillo es accionado por aire comprimido

Es el sistema ms convencional de perforacin, utilizado por lo general para labores puntuales y obras de pequea escala debido principalmente a la facilidad en la instalacin de la perforadora y los requerimientos mnimos de energa para funcionar (compresor porttil)

Perforadoras neumticas o manual

Jack Hammer Utilizada para la perforacin vertical o inclinada hacia abajo Avance mediante el peso propio de la perforadora Dimetro de perforacin: 22 a 45 mm. Longitudes: 400 a 6400 mm.

Jack Leg

Perforadora con barra de avance que puede ser usada para realizar taladros horizontales e inclinados.

Se usa principalmente para la construccin de galeras y rampas.

Perforadoras neumticas o livianas

Perforadoras neumticas o livianas

Stoper

Perforadora que se emplea para la construccin de chimeneas (perforacin vertical hacia arriba)

PERFORACIN HIDRALICA

A finales de los aos sesenta y comienzo de los setenta, tuvo lugar un gran avance tecnolgico en la perforacin de rocas con el desarrollo de los martillos hidrulicos.

Una perforadora hidrulica consta bsicamente de los mismos elementos constructivos que una neumtica.

La diferencia ms importante entre ambos sistemas estriba en que en lugar de utilizar aire comprimido, generado por un compresor accionado por un motor diesel o elctrico, para el gobierno del motor de rotacin y para producir el movimiento alternativo del pistn, un motor acta sobre un grupo de bombas que suministran caudal de aceite que acciona aquellos componentes.


Razones por las que la perforacin hidrulica supone una mejora tecnolgica sobre la neumtica:

Menor consumo de Energa. Necesita 1/3 de la energa por metro perforado, de la que se consume con los equipos neumticos.

Menor coste de accesorios de perforacin. Se ha comprobado que la vida til del varillaje se incrementa para las perforadoras hidrulicas aproximadamente un 20%.


Mayor capacidad de perforacin. Velocidades de penetracin 50% a un 100% mayores que las que los equipos neumticos.

Mejores condiciones ambientales. Menores niveles de ruido. Condiciones de trabajo y de seguridad ms favorables.

INCONVENIENTES: Mayor inversin inicial Reparaciones ms complejas y costosas que las perforadoras

neumticas. Mano de obra calificada para su operacin.

EQUIPO PERFORACIN FRONTAL ATLAS COPCO

El Boomer E1 C-DH es uno de los equipos hidrulicos de perforacin frontal propulsados por motor disel, adecuado para galeras de tamao mediano a grande y tneles con secciones de hasta 95 m2.. La unidad de potencia hidrulica disel proporciona una extraordinaria flexibilidad, emplendose el motor disel tanto para desplazamiento como para perforacin.

EQUIPO PERFORACIN FRONTAL ATLAS COPCO

El Boomer L2 D es un moderno equipo hidrulico de perforacin frontal con dos brazos para tneles de tamao mediano y produccin minera con secciones de hasta 104 m2.. El Boomer L2 D tiene dos robustos brazos.

Equipo de perforacin de barrenos largos

El Simba 1354 es un equipo de perforacin de barrenos largos para galeras de tamao pequeo a mediano en el rango de dimetros de perforacin de 51 a 89 mm. Proporciona una gran rea de cobertura y puede perforar barrenos paralelos ascendentes y descendentes en las paredes laterales. Est equipado con un martillo en cabeza de alto rendimiento que proporciona una solucin sostenible para la perforacin de barrenos largos de hasta 32 metros.

MINERA FLORIDA LTDA. ALHUE

YAMANA GOLD

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L 120

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H-12

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METODO DE EXPLOTACION

V OL VO BM

L 120

Dimensiones Block Alto : 100 m.

Largo: 70 m.

Ancho : 4.0 m.

Distancia entre Subniveles : 20 m.

Reservas Minables Block : 80.000 ton.

Galeras de Preparacin : 1.100 m.

Diagrama de Perforacin : Abanicos

Burden : 1.8 m.

Espaciamiento : 1.8 m.

ndice de perforacin : 4.0 ton/m perf.


SLS Veta Angosta


Dimensiones Block Alto : 140 m.

Largo: 125 m.

Ancho : 25.0 m.

Distancia entre Subniveles : 20 m.

Reservas Minables Block : 900.000 ton

Galeras de Preparacin : 3.800 m.

Diagrama de Perforacin : Abanicos

Burden : 2.0 m.

Espaciamiento : 2.0 m.

ndice de perforacin : 6.5 ton/m perf.

SLS Veta Ancha


Cut And Fill Veta Angosta

Dimensin Block Alto : 100 m

Largo : 75 m

Ancho : 1.0 m

Altura Levante : 3.5 m

Reservas Mineras Block : 20,000 ton

Galera de Preparacin :

Diagrama de Perforacin: Paralelo

Burden : 1.0 m

Espaciamiento : 1.0 m

1100 m

Dim. Perf. : 45 mm

Long Perf. : 3.5 m

Rend Prom. : 3.1 m/disp

OPERACIONES UNITARIAS


Dim. Perf. : 70 mm

Long Tiros : 20 m

Rend Turno : 70 m/turno

Dim. Perf. = 64 mm

Long Tiros = 15 m

Rend Turno = 55 m/turno


Rend. Prom. Marinas = 40 ton/hr

Rend. Prom. Prod. = 70 ton/hr


Carguo de abanicos de produccin.



Acuadura de frentes de avance y caras libres.

Perforacin martillo en fondo (DTH)

PERFORACIN EN FONDO

El funcionamiento de un martillo en fondo se basa en que el pistn golpea directamente a la boca de perforacin.

El accionamiento del pistn se lleva a cabo neumticamente mientras que la rotacin puede ser neumtica o hidrulica

La limpieza del detrito se efecta por el escape del aire del martillo a travs de los orificios de la boca.

BROCA DTH MARTILLOS

TUBOS ADAPTADORES

Trabajo grupal (Nota N 3 40%)

Proyectos: 1. Jumbo Radial o de produccin 2. Raise Borer - Blind Hole 3. TBM 4. Perforacin produccin rajo abierto 5. Perforacin precorte 6. Exploracin por sondaje con diamantina y aire

reverso 7. Jumbo de avance 8. Jumbos de fortificacin, empernador y acuador

(Sistemas de fortificacin)

Requisitos

(1) Equipos - Proveedores - Funcionamiento - Procedimientos de trabajo - Partes principales - Aplicaciones - Rendimientos - inversin y costos de operacin. - Aceros de perforacin

(2) Ejemplo de aplicacin en faena minera o proyecto minero *Puede mostrar un video para mostrar el funcionamiento del equipo

Requisitos

3 personas

Formal

Fecha: Desde el Mircoles 08 de Octubre (3 grupos por clase)

Presentacin de 20 min (digital enviada hasta las 24 hrs del da anterior) correo Inacap asunto: perfo_2014. (Presentacin 40 % nota). Envo Domingo 19 de Octubre

-Manejo del tema

-Elocuencia y manejo de estrs cognitivo

-Capacidad de respuesta

Informe tcnico 7 a 10 pginas impresas y digital. (10%)

Maqueta equipo de perforacin (10%)

Perforacin segn el tipo de trabajo

Perforacin de banqueo. Perforaciones verticales o inclinadas utilizadas preferentemente en proyectos a cielo abierto y minera subterrnea (L.B.H.). Este tipo de perforacin se emplea, en general, para la minera a cielo abierto y algunos mtodos de explotacin subterrnea, como la variante del hundimiento por subniveles.

Perforacin de avance de galeras o tneles: se necesita

abrir un hueco inicial o cuele hacia el que sale el resto de la roca fragmentada por las dems cargas. La perforacin de los barrenos se puede llevar a cabo manualmente, pero la tendencia es hacia la mecanizacin total con el empleo de jumbos de uno o varios brazos

Segn el tipo de trabajo Perforacin de produccin: este trmino se utiliza en las

explotaciones mineras, fundamentalmente subterrneas, para aquellas labores de extraccin del mineral.

Perforacin de chimeneas: en muchos proyectos subterrneos de minera y obras publicas es preciso abrir chimeneas. Aunque existe una tendencia hacia la aplicacin del mtodo Raise Boring, an hoy se utiliza el mtodo de barrenos largos y otros sistemas especiales de perforacin combinados con las voladuras.

Sostenimiento de rocas: en muchas obras subterrneas y algunas de cielo abierto es necesario realizar el sostenimiento de las rocas mediante el cementado de cables, siendo la fase previa en tales trabajos.

Sublevel Stoping

En la versin convencional se perforan tiros radiales (abanicos) a partir de los subniveles dispuestos para esos fines. Se trata de tiros largos (hasta unos 30 m) de 2 a 3 pulgadas de dimetro, perforados de preferencia con jumbos radiales electro-hidrulicos y barras de extensin.

Long Blast Hole

En la versin LBH (long blast hole) se perforan tiros de gran dimetro (4 a 6 pulgadas), en lo posible paralelos y de hasta unos 80 m de longitud. Se utiliza equipo DTH.

Equipos DTH Minera Subterrnea

Jumbo de Avance

JUMBO

Se inyecta agua para el enfriamiento de broca y el arrastre de detritus

El accionamiento es hidrulico. Potencias mucho ms elevadas que con el sistema neumtico.

1 Brazos seccin de excavacin 6-31 m2, 2 Brazos seccin de excavacin 8-45 m2 y 3 Brazos seccin de excavacin 206 m2.

27-04-2015 132

Jumbo Radial o de Produccin Atlas Copco

Equipos

Imagen Sistema de Manejo de

Barras

Dimetro del

Barreno

Mtodo de Perforacin

Barras/Tubos Tubos de

Perforacin Perforacin

Mecanizada

Frecuencia de Percusin

Potencia de Impacto

Simba E7 C

17+1 98 a

178mm Martillo en

cabeza 4', 5', 6'

TDS 76,

TDS 87 Hasta 51 m 47-55 Hz 30 KW

Simba 1354

17+1 51 a 89

mm Martillo en

cabeza 4', 5', 6'

TDS 56,

TDS 65 Hasta 32 m 54 Hz 18 kW

Simba 364

27+1 90 a

165mm Martillo en

fondo 5', 6'

TDS 56, TDS 64

Hasta 51 m 50-60 Hz 35 KW

Mtodos de construccin de chimeneas

Chimeneas por Jaula Alimak

Jaula Alimak Consta de los siguientes elementos: jaula, plataforma de trabajo, motores

de accionamiento, carril gua y elementos auxiliares. La elevacin de la plataforma se realiza a travs, de un carril gua curvado empleando motores de aire comprimido, elctricos o disel. La fijacin del carril a la roca se lleva a cabo con pernos de anclaje, y tanto las tuberas de aire como de agua necesarias para la perforacin, ventilacin y el riego se sitan en el lado interno del carril gua para su proteccin

Entre las ventajas de estos equipos se encuentran las siguientes: se pueden usar en chimeneas de pequea o gran longitud y en cualquier inclinacin (la chimenea ms larga efectuada hasta ahora tiene 1.040 m y una inclinacin de 45; es posible cambiar la seccin y geometra de la chimenea; se pueden excavar secciones desde 3 a 30 m2; es posible cambiar la direccin e inclinacin de las chimeneas mediante el uso de carriles curvos y, adems, es fcil extraer los detritus.

Blind Hole

Raise Boring

Raise Boring

Dimetro piloto desde 12 a 15

Dimetro chimenea desde 1.5 a 6.0 m.

Empuje escariado 1920 KN.

Nominal 12 20 m/da.

Utilizado para chimeneas de ventilacin, piques de traspaso, chimeneas de servicio y acceso.

Blind Hole

Dimetro chimenea desde 0.6 a 1.5 m.

Empuje escariado 1285 kN.

Nominal 7 m/da

Utilizado en chimeneas piloto para zanjas, drenaje o servicio.

Empernadores

Desviacin de los barrenos

Desviacin de las perforaciones

Las desviaciones de perforacin afectan en el diseo de mallas de perforacin, ya que vara el burden de diseo de la perforacin lo que a su vez perjudica la fragmentacin de la voladura y el avance del disparo.

Perforacin rotativa

Sondajes

Caractersticas de tipos de sondajes

Sondaje con diamantina (DDH)

Sondaje con diamantina Los tamaos estndares bsicos son 7/8, 13/16, 1

5/8 y 21/8 pulgadas. La mayora de barras de perforacin son de 10

pies de largo (3.04 m). Despus de los primeros 10 pies de perforacin, se atornilla una nueva seccin de tubo en el extremo superior y as sucesivamente.

La profundidad de perforacin se estima manteniendo la cuenta del nmero de barras de perforacin que se han insertado en la perforacin.

Sondaje con aire reverso (RC)

El aire comprimido es inyectado hacia una cmara exterior de un tubo o barra de perforacin de doble pared. El aire comprimido regresa por el interior del conducto central de las barras de doble pared y arrastra hasta la superficie los fragmentos de roca (cuttings) donde se recuperan, lo que constituye la muestra de subsuelo.

Sondaje con aire reverso La principal diferencia es que la perforacin de aire reverso crea

pequeas astillas de roca en lugar de un testigo slido. Otras diferencias importantes son en la tasa de penetracin y el

costo por metro perforado. El aire reverso es mucho ms rpido que la perforacin diamantina, y tambin mucho menos costosa.

La perforacin con aire reverso requiere de un equipo mucho ms grande, incluyendo un compresor de aire de alta capacidad, usualmente montado en un camin

Los cabezales de perforacin de aire reverso tambin son totalmente diferentes a las brocas diamantadas

Las barras de perforacin para aire reverso son por lo general de 6" (15,2 cm) y 8" (20,3 cm) de dimetro y 20 pies de largo (6.09 m).

Ejercicio aplicacin

Una mina a cielo abierto debe mover diariamente un total de 400000 t de material (mineral y estril) desde el rajo. Se pide dimensionar los equipos de perforacin necesarios considerando los siguientes parmetros:

Burden 10m, Espaciamiento 9.5m, altura de banco 15m, velocidad de perforacin 60m/h, disponibilidad 85%. 9h/turno. 2turnos/d. Pasadura 2 m. Densidad de la roca 2.7 t/m3

Solucin

Cada pozo de tronadura remueve un total de 10*9.5*15*2.7 = 3848t. Se perforan 17 metros por pozo (pasadura) => 226t/m perforado.

400000tpd. 30d/mes => 12000000t/mes (requerimiento de tonelaje mensual).

226t/m. 12000000t/mes =>12000000/226 = 53097 m/mes (necesidad de perforacin).

60m/h. 9h/turno. 2turnos/d. Disponibilidad 85%. 30d/mes => 27540 m/mes (rendimiento de perforacin).

53097m/mes. 27540 m/mes (cada perforadora) => 53097/27540 = 1.9 ~ 2 perforadoras.

PRUEBA 2-20%

Métodos de Perforación Parte I Prueba 2

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