Blind hole

ndice

Introduccin

La minera en Chile conlleva un gran beneficio econmico en el cual nos encontramos como pioneros debido a nuestra riqueza en concentraciones de minerales, como principal componente el cobre, hierro, molibdeno, etc. Por lo tanto continuamente se intenta avanzar tecnolgicamente en mejorar las condiciones y eficacia de la explotacin, como a continuacin explicaremos un avance en como realizamos la perforacin para crear labores (piques, chimeneas,etc) que son los mtodos de Blind hole y raiser borer.

Anterior a la introduccin de estas maquinas la realizacin de estas labores resultaban mas peligrosas y mas lentas repercutiendo en la eficacia y eficiencia de labores de desarrollo minero, por lo tanto es necesario implementar un nuevo sistema para la explotacin y excavacin minera.

Blind hole y raise borer trajo consigo beneficios tales como :

-disminucion la exposicin del obrero a los riesgos de perforacin y tronadura.

-AumentaR de la velocidad de desarrollo de la labor

La tecnologa Raise Borer llega a Chile en los aos 70 con la incorporacin de un equipo Raise Borer en Mina El Salvador el cual excava diversas chimeneas para esa Divisin de Codelco y presta servicios espordicos a faenas mineras en Copiap.

En la actualidad se puede utilizar maquinar las cuales poseen un dimetro 3,5 metros (raiser) y con longitud de 500 metros e inclinacin mxima de 40

Tecnologa anterior jaula trepadora

Resumen.

Blind Hole: Consiste en la utilizacin de una maquina electrohidrulicas en la cual se logra una perforacin dentro de la mina .Bsicamente la operacin consiste en perforar ascendiendo un tiro piloto desde una superficie interior a una superficie exterior, donde se instala el equipo en el nivel interior de la mina .

En pocas palabras, el Raise Borer consiste principalmente en la utilizacin de una maquina electrohidrulica en la cual la rotacin se logra a travs de un motorelctrico y el empuje del equipo se realiza a travs de bombas hidrulicas que accionan cilindros. Bsicamente la operacin consiste en perforar, descendiendo,un tiro piloto desde una superficie superior, donde se instala el equipo, hasta un nivel inferior. Posteriormente se conecta en el nivel inferior el escariador, el cual acta en ascenso, excavando por corte y cizalle, la chimenea al dimetro deseado. En este mtodo de excavacin de chimeneas se requieren dos superficies de trabajo: el inicio de la excavacin, el cual puede ser la superficie exterior o el interior de una galera; y el final de la excavacin en la parte inferior .Es decir, es aplicable entre dos galeras o desde superficie a una galera.

Descripcion del mtodo Blind Hole

Este mtodo consiste en el uso de mquinas electrohidrulicas (en la cual la rotacin se logra a travs de un motor elctrico y el empuje del equipo se realiza a travs de bombas hidrulicas que accionan cilindros hidrulicos), que se usan en la minera subterrnea para la excavacin de chimeneas mineras en forma ascendente. Lo que se hace para la realizacin de las chimeneas es perforar el tiro gua y se realiza el ensanchamiento de la chimenea al dimetro que se necesite.

En esta metodologa el equipo se instala en el nivel inferior y la operacin consiste en perforar el tiro gua 60 centmetros adelantado al escariador, que va excavando a seccin completa, posteriormente, en forma solidaria.

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

El empuje se obtiene de los sistemas hidrulicos de bombas de alta presin y la rotacin de un motor elctrico de 250 HP, para el caso del equipo Robbins 53-R, que va con la transmisin inmediatamente bajo el escariador.

Para alcanzar la altura de excavacin se adicionan en el cuerpo de la mquina, a nivel de piso barras especiales, estabilizadas, que permiten ir avanzando en altura con el desarrollo de la chimenea.

La autonoma del mtodo es de hasta 100 metros de altura.

Los equipos disponibles en Chile son para dimetros de 0,7 y 1,8 mts.

Aplicaciones del Mtodo

Chimeneas Pilotos ZanjasExcavadas en los diferentes proyectos en Mina El Teniente en 0,7 mts. dimetro.

Pilotos de Drenaje o ServiciosExcavados en 0,7 mts de dimetro, en forma ascendente, y con la finalidad de traspasar servicios como aire o cables de energa elctrica.

Chimeneas de Traspaso Intermedio.Excavadas en 1,5 mt. de dimetro y que permiten el traspaso de mineral de un nivel a otro en distancias cortas.

Chimeneas para Cara Libre o Slot.

Excavadas en 1,5 mt. de dimetro y actan como cara libre para la excavacin del nivel de hundimiento. Construccin de Sistemas de Buzones

Construidos en Mina El Teniente y que consisten en dos chimeneas en Y, desarrolladas desde la base, que se utilizan como sistemas de traspaso y carga de material. Corresponden a los llamados Play-Feeder.

En general este mtodo ha sido aplicado con mucho xito en los diferentes proyectos en Mina El Teniente, por su alta productividad y seguridad en las operaciones.

Componentes de la maquinaria

El equipo perforador de la maquina contiene tres elementos principales:

Set de barras: est compuesto por tubos de perforacin y estabilizadores, ambos construidos con acero fundido. Las barras poseen centros huecos que permiten que un fluido (por lo general agua), sea encaminado desde la maquina a la broca piloto para remover la roca triturada durante la operacin. El estabilizador tiene como funcin disminuir al mnimo la desviacin del orificio piloto y as mantener el dimetro total del orificio piloto.

Cortador de rocas: est compuesto por las unidades de cortadoras y por triconos. Ambas tienen la funcin de cortar la roca mediante compresin la cual es ejercida desde el set de barras. El tricono est compuesto por un conjunto de tres cortadoras pequeas que estn unidos en una misma barra cuya funcin es realizar el orificio piloto de la perforacin.

Torre de taladrar: esta pieza del equipo perforador se encuentra ubicada en una caja, la cual tiene un motor hidrulico que es alimentado desde la unidad de potencia mediante mangueras hidrulicas de alta presin y otra caja de engranajes que permite el movimiento de una mesa giratoria y as lograr el movimiento del set de barras, adems contiene puntos para medir vibraciones. la torre de taladrar tiene solamente movimiento vertical, ya que la caja que la contiene posee dos grandes cilindros hidrulicos de doble efecto, estos cilindros pueden producir un movimiento de avance y retroceso. Contiene adems, un enfriador de aceite y bombas que alimentan un sistema de lubricacin de los engranajes y rodamiento en el sistema de rodamiento.

Otros elementos que tiene el equipo son:

Consola de control: mediante esta consola, se pueden dirigir todos los movimientos de avance y perforacin que realiza la torre de taladrar. Se une a las dems unidades del equipo mediante cableado elctrico.

Unidad de potencia: esta pieza contiene todos los implementos electro-hidrulicos que hacen posible el funcionamiento de la torre de taladrar como lo son los motores elctricos, las bombas, entre otras.

Equipo rd2000 (no estoy seguro busquen porfa)

Medidas y rendimiento de la maquinaria

Tipo de Maquinaria

Estacin de Trabajo (Se ubica en la galera base y sus dimensiones sern de acuerdo al tipo de equipo)

Rendimientos

Equipo RD 2000 para 0,7 mt de dimetro

Altura de Operacin: 4,2 mt.Base : 3 x 3 mt.**

6,0 mts por da*

Equipo Robbins 53-R para 1,8 mt

Altura de Operacin : 6,2 mts**Base : 3 x 3 mts

8,5 mts por dia*

* En ambos casos se ha considerado una operacin de 16 horas por da.

** La base de concreto ser en hormign simple, Para conseguir la perfecta adherencia a la roca del piso.

Ventajas del mtodo

Mtodo altamente seguro para el personal, ya que todo el comando de la excavacin se realiza a travs de un panel de control fuera de la lnea de cada del material.

El personal no est en contacto con el frente a excavar.

No hay riesgos por uso de explosivos.

Rapidez y productividad. Los rendimientos que se pueden alcanzar no tienen comparacin con lo de otros mtodos de excavaciones de chimeneas.

Mtodo no contaminante por gases de explosivos por lo que no se requiere grandes volmenes de aire fresco en el rea de trabajo.

Gran autonoma. Se pueden excavar chimeneas o piques de grandes longitudes.- Ej: Pique de Ventilacin en Minera Punta del Cobre con 381 mts de longitud, vertical y 3,0 metros de dimetro, finalizado en 112 das de operaciones. Este es el pique de mayor longitud excavado en Chile con este mtodo.

Desventajas.

Elevada Inversin

Alto costo por metro

Poca flexibilidad

Dificultades en rocas en malas condiciones

Limitaciones del mtodo

Para poder realizar cualquier perforacin con este equipo necesariamente se debe construir por lo menos una galera inferior.

Los equipos disponibles en Chile son para dimetros de entre 0,7 y 1,8 mts.

La mxima autonoma del mtodo est ntrelos 80 y los 100 mts. de altura.

Alto costo de los repuestos, en caso de alguna falla de la maquina

DesarrolloRaise Boringes una mquina utilizada en la minera subterrnea, para excavar un agujero circular entre dos niveles de una mina sin el uso de explosivos constituye un procedimiento constructivo para la ejecucin mecanizada de pozos o chimeneas entre dos niveles dentro de una mina o en un proyecto de ingeniera civil. Los niveles pueden ser subterrneos o, el superior, estar en la superficie. El procedimiento, desarrollado en la dcada de los 50 en Estados Unidos, consiste bsicamente en perforar unbarreno pilotoy luego ensanchar la perforacin hacia arriba mediante unacabeza escariadora.

Se han perforado con dimetros habituales entre 2 y 3 m, a unas profundidades de 100 a 200 m, aunque se han llegado a 6 m de dimetro y ms de 1000 m de profundidad.

Entrega a la industria minera

Los servicios de excavaciones de chimeneas y piques mineros y civiles utilizando la tecnologa Raise Borer.

El mtodo consiste en la perforacin de un tiro gua o piloto en descenso desde la superficie o alguna galera ubicada al interior de una mina subterrnea, hasta una galera inferior, y el posterior ensanche o escariado de este tiro gua al dimetro final deseado, en ascenso, a travs de sistemas de corte y cizalle.

Los diferentes servicios que se ofrece con esta tecnologa son:

Chimeneas de ventilacin, de servicios, de traspaso de minerales o estril de un nivel a otro, y chimeneas de acceso de personal.

Chimeneas de cara libre o slot, que participan directamente en la lnea de produccin en mtodos como el Sub Level Stoping.

Chimeneas de relleno de caserones mineros que intervienen en mtodos como el Cut and Fill.

Descripcin general del proceso

Fig. 1: Ciclo de ejecucin de Raise Bore.

Tal como se ilustra en la Fig. 1, el proceso de ejecucin del mtodo de Raise Bore,consta de dos etapas principales, a continuacin descritas en orden secuencial:

1. Perforacin del tiro piloto o sondaje piloto:

Se realiza descendente ,vertical o con inclinaciones de hasta 40, utilizando como herramienta de corte un tricono de rodamientos sellados .El avance de la perforacin se logra agregando barras extensoras y estabilizadoras a la columna de perforacin, dependiendo de la profundidad deseada y las condiciones geomecanicas.

Durante la perforacin, la extraccin del detritus se realiza mediante la inyeccin a presin de agua o sustancias acuosas con aditivos espesantes a fin de eyectarlas a la superficie. Usualmente, para conseguir esto, se recurre a bombas de 37 a 50kW de potencia. Sin embargo, si la calidad dela granulometra de la roca es muy disgregable, se utiliza aire a presin para la evacuacin de los residuos .La deflexin o desviacin del tiro piloto depender de la pericia de operacin y de la calidad del macizo rocoso a perforar. La presencia dediques, fallas o discontinuidades en general, tender a provocar mayores desviaciones, de las cuales se consideran dentro de los rangos esperados desviaciones no mayores al 1%

2.Escariado o ensanchamiento deltiro piloto:

En la imagen central de laFig. 1 se puede apreciar de manera general la segunda etapa del proceso ,que consiste en reemplazar el tricono por el cabezal escariador o reamerhead, una vez ste haya emergido en la superficie superior de la galera,donde finaliz la perforacin piloto .El escariador avanza en ascenso y rotando (imagen en la derecha, Fig. 1),siguiendo la direccin del tiro piloto, excavando la roca por corte y cizalle para lograr el dimetro deseado de la chimenea. Por este motivo, el cabezal consta de piones para triturar la roca a medida que sube .La presin de empuje es mayor en esta etapa que en su antecesora, y no es injustificado, pues el avance realizado es contra la gravedad y se requiere de un mayor esfuerzo para ascender entre el macizo .Durante el ascenso del escariador, se requiere de un scooptram en la lnea de cada de la roca, a fin de transportar la ganga a los botaderos y la mena a la seccin de tratamiento posterior

Para retirar el escariador al finalizar la excavacin existen dos alternativas:

A)Bajar la columna de barras extensoras y estabilizadoras por el fondo de la chimenea o pique, a travs de la galera inferior. En este caso,es necesario dejar un puente de roca no excavado en la parte superior de 2 a 3 metros de espesor, dependiendo del dimetro final de excavacin y de la calidad geomecnica de la roca.

b)Excavar la chimenea completa, retirando el reamer head por la parte superior de la excavacin

Aplicaciones

El mtodo Raise Borer es actualmente aplicable con xito a una amplia variedad de actividades mineras:

Chimeneas de ventilacin:

Por la calidad de paredes lisas, la prdida decarga y la resistencia a la circulacin disminuyen notablemente.

Chimeneas de traspaso de mineral:

Al tener paredes lisas aumenta el deslizamiento de material al pasar por la chimenea, aumentando la eficiencia y reduciendo los casos de atascamiento.

Chimeneas de servicio y acceso:

Por la terminacin y los dimetros pequeos que es posible obtener, el Raise Borer es una excelente opcin para el paso de aire comprimido, agua, drenajes y cables de energa elctrica. Adems, al ser ms estables las paredes de la chimenea, se hace ms seguro el acceso del personal.

Por otra parte, tambin es aplicable a labores civiles no mineras, como:

Compuertas y cmaras en proyectos hidroelctricos.

Ventilacin para obras viales y para tneles de ferrocarril.

Entradas y salidas de agua en granjas pisccolas.

Accesos de equipamiento en obras civiles de drenaje y electricidad.

Almacenamiento de petrleo, gas presurizado y residuos radiactivos

Ventajas y desventajas.

VENTAJAS

DESVENTAJAS O INCONVENIENTES

Alta seguridad y buenas condiciones de trabajo

Inversin elevada, costo de excavacin unitario elevado

Productividad ms elevada que con explosivos.(mtodo jaula jora)

Poca flexibilidad en dimensiones y cambios de direccin.

Perfil liso de las paredes

Dificultades en rocas en malas condiciones

Sobre excavacin inexistente

Necesidad de personal especializado

Posibilidad de realizar excavaciones inclinadas.

Figura 1.

Partes del equipo:

Motor elctrico:

Este motor da la rotacin a la columna en las 2 etapas, durante la etapa de sondaje, la velocidad es de 30 RPM, no as durante la etapa de escariado, donde disminuye a 8 RMP. La potencia del motor vara desde los 150 HP a los 500 HP, 750 RMP y 550 o 380 Volt, dependiendo del tipo de equipo requerido.

Estacin de trabajo:

La estacin de trabajo corresponde al conjunto depiezas y mecanismos donde el equipo se sostiene. Puede estar ubicada ensuperficie o dentro de una galera.

Sistema de sujecin de la columna de barras:

Con el nmero 3 en la figura 1, sujeta la columna mientras se realizan las operaciones.

Conjunto de reductores:

Estnindicados con el nmero 1 en la figura 1, seencuentra el conjunto de 3 o 4 transmisores hechos en base a engranajes ypiones planetarios controlan la velocidad de rotacin dependiendo de la situacin. Se utilizan ms engranes de transmisin en la columna de perforacin ya que dan mayor estabilidad y control de la direccin y son de utilidad para mantener la velocidad constante.

Sistema de empuje electrohidrulico:

Es indicado con el nmero 2 en lafigura1 y est constituido de bombas hidrulicas y electrovlvulas depresin, cercanas a las 3000 PSI, que entregan la presin de trabajo en las dos etapas.En general, se manejan rangos de hasta 3 MPa durante elsondaje, y desde 4 a 20 MPa durante el escariado.

Base y cuerpo principal:

Resaltado con el nmero 4, consta decomponentes de fierro fundido donde se montan los componentesanteriormente mencionados.

Conjunto elctrico:

Componentes elctricos de partida, limitadores de torque y sistemas de seguridad, que evitan roturas o daos en la columna en cualquiera de las etapas de labor.

Columnas de perforacin:

Nmero 5 en la figura 1, est formado principalmente por barras de extensin, barras estabilizadoras de sondaje yde escariado y barras de partida. En algunos casos, tambin hay barras detransmisin.

Escariador o reamer head:

Se muestra con el 6 en figura 1, consta de una estructura metlica donde van ubicados los bits o cortadoresque definen en dimetro que se le dar al hueco. Trabaja por empuje y rotacinen forma ascendente, provocando la ruptura del macizo, debido a la presinaplicada por los bits ubicados en la parte superior del cabezal. De acuerdo con el dimetro del orificio va a depender la disposicin y cantidad de cortadores a utilizar. A continuacin, se presenta una tabla indicativaque relaciona la cantidad de cortadores y el dimetro objetivo.

Requisitos:

Se deben realizar algunas actividades para poder realizar operaciones con los equipos RaiseBorer, algunas de estas son:

Deteccin de fisuras en el material de perforacin mediante test de ultrasonido, lquidos penetrantes y partculas magnticas. Deteccin de fisuras en componentes de sujecin y sistemas de transmisin con los mismos mtodos indicados anteriormente. Chequeo de horizontalidad en superficie del escariador, para asegurar que todos los cortadores realicen el corte a la misma altura. Alineamiento de cortadores en el escariador. Revisin del estado de los rodamientos del tricono antes de iniciar la perforacin. Verificar que los sistemas de seguridad del equipo como el soft starter y el limitador de torque estn operando en ptimas condiciones. Confeccin de Procedimientos de Trabajo para cada una de las actividades operativas. Verificar que la base de apoyo del equipo est construida bajo estrictos estndares. Instruccin y Capacitacin permanente del personal de operaciones. Buena prctica operacional, estn entre las ms importantes.

En general todos los RaiseBoringRig (RBR) cumplen la misma funcin,hacer huecos de diferentes dimetros entre diferentes niveles

Modelo

Altura (metros)

rea (metros2)

Master Drilling RD-3-250

6,0

3

Robbins 73-R

7,5

3

Robbins 71-R

6,0

3

Robbins 61-R

5,0

3

Robbins 41-R

4,5

3

Especificaciones tcnicas de algunos equipos:

RBR600VF:

Reaming torque : 550 kNm

Max. Static torque : 750 kNm

Fuerza de empuje : 10.000 kN

Capacidad de inclinacin: 0-45

Altura (armado/desarmado): 6,65m/4,86m

Ancho : 2,39m

Profundidad : 2,305m

Voltaje de entrada : 690 V

Frecuencia : 50 / 60 Hz

Voltaje de salida: 400 / 690 V

RBR300VF:

Reaming torque : 300 kNm

Max. Static torque : 350 kNm

Fuerza de empuje : 4.500 kN

Capacidad de inclinacin: 0-45

Altura (armado/desarmado): 6,29m/4,12m

Ancho : 1,80m

Profundidad : 2,03m

Voltaje de entrada : 400 V

Frecuencia : 50 / 60 Hz

Para poder utilizar estos equipos se requiere de una gran inversin en infraestructura, mantencin y equipo, aproximadamente de 15.000 US$. Aparte tienen un alto costo lineal de excavacin, ascendente a los 600 US$/m. Todos estos costos se pueden ver incrementados si ocurren incidentes, se descomponen equipos o hay mala calidad de roca.

Mineros en san jose

lograr rescatar de manera exitosa a estos mineros que se encuentran a una distancia de 700 metros de profundidad.

Para esto se utilizar una tecnologa denominadaRaise Borer, con la que en la actualidad se construyen chimeneas y piques mineros con mayor seguridad y a mayor profundidad.

Una de las ventajas que ofrece esta tecnologa es que permite realizar excavaciones con un dimetro de hasta 3,5 metros (dependiendo de la mquina que se utilice) y con inclinaciones de hasta 40. En el caso de la mquina que se utilizar en el rescate de los mineros atrapados, se utilizar una que deja un agujero con un dimetro de 66 centmetros.

El proceso de armado de esta mquina requiere contar con un tiro piloto (se utilizarn algunos de los sondajes que actualmente se encuentran operando o uno nuevo por determinar). A travs de este sondaje se enviarn las distintas partes que conforman el cabezal conocido como escariador- utilizado en la construccin de la chimenea y que, a la larga, ser utilizada para rescatar a los mineros.

Sern los propios mineros que se encuentran atrapados quienes debern armar el escariador, el que acta de manera ascendente excavando la chimenea.

El escariador o cabezal es una estructura metlica (asimtrica), donde se ubican los cortadores que realizan la excavacin. En general estn construidos con aceros especiales y van conectados a una barra sterm.

El escariador trabaja por empuje y rotacin en forma ascendente, provocando la ruptura del terreno por corte cizalle.

La opcin de utilizar esta tecnologa en el rescate de los mineros se debi a que es el mtodo ms rpido con el que se puede acceder a ellos. Sumado a lo anterior en Chile existe una gran experiencia con el uso de esta tecnologa y por ltimo, la necesaria participacin de los rescatados permitir que estos se mantengan ocupados (deben extraer el material que cae producto de la perforacin).

Actualizacin

La mquina que se utilizar en el rescate de los mineros operar en sentido contrario a las que se muestran en los videos.

En primer lugar se generar en tiro de un dimetro superior a los utilizados en los actuales sondajes, posteriormente se utiliza este agujero como gua para que elescariador aumente su dimetro dejando una chimenea de 66 centmetros.

Esta ltima tecnologa, que tambin se denomina como Raise Borer, viene desde Australia y arrib al pas el ao pasado.

Segn Andr Sougarret, a cargo de las operaciones de rescate, an se estn evaluando otras opciones que permitan rescatar a los mineros de manera exitosa.

Maquinaria .

ROBBINS 73RH/AC/VF

DIMETROS DE 1,5 A 3,1 METROS.

Robbins 97RDC

DIMETROS RECOMENDADO ES DE 2,4 A 5,0 M

En Chile.

Raiser 53R

Dimetro mximo 1,8metros

Costos

Los costos en este tipo de equipos son bastante elevados, superan el milln de dlares cada uno, y en caso de falla cada una de sus piezas tiene un gran costo; adems los precios son variables, dependen de diferentes factores, tales como el tipo de roca que se quiere perforar, el largo de la chimenea, el dimetro de la chimenea que se va a hacer, entre otros.

Los siguientes valores son del ao 2005 asociados a dos tipos de perforadoras que se encontraban operando para Codelco Chile en la divisin el teniente.

Blind Hole 53-Rh

Produccin programada

526 mts.

Produccin Real

371 mts.

Presupuesto US$ (G)

1.631.000

Total Gastado US$ (T)

3.545.270

Diferencia US$ (G-T)

- 1.914.270

Historia en Chile.

La tecnologa Raise Borer llega a Chile en los aos 70 con la incorporacin de un equipo Raise Borer en Mina El Salvador el cual excava diversas chimeneas para esa Divisin de Codelco y presta servicios espordicos a faenas mineras en Copiap.Posteriormente en los aos 80 Mina El Teniente, incorpora otro equipo a sus operaciones realizando excavaciones de chimeneas en 1,80 mts. de dimetro.

Empresas importantes.-

Kala S.A. inicio sus actividades en Chile el ao 1993, introduciendolos mtodos Raise Borery Blind Hole, en la minera chilena. Kala S.A. opera en la actualidad 7 equipos Blind Hole y 4

equipos Raise Borer propios en diferentes proyectos en Chile y Argentina.

Atlas

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