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PERFORACION

•SISTEMAS DE PENETRACION•PERFORACION MECANICA•PROPIEDADES DE LA ROCA•TABLAS DE RELACION ROCAS-DUREZA•TABLAS DE METODOS DE PERFORACION•VELOCIDAD DE PERFORACION•PERFORACION ROTOPERCUTIVA•PERFORACION ROTATIVA•TABLAS BROCAS TRICONICAS•PLANTILLAS DE PERFORACION•INFLUENCIA DE BARRENOS•CONDICIONES DE DISEÑO PLANTILLAS•PARAMETROS DISEÑO PLANTILLA

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PERFORACION.

FINALIDAD : ABRIR HUECOS EN MACIZO ROCOSO CON DISTRIBUCION Y GEOMETRIA ADECUADA PARA CONFINAR LAS CARGAS DE EXPLOSIVOS Y ACCESORIOS INICIADORES.

profundidad

Sub-perforación

Diámetro pulgadas

NIVEL DEL BANCO

roca

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SISTEMAS DE PENETRACION

A. MECANICOS• PERCUSION• ROTACION• ROTOPERCUSION

B. TERMICOS• SOPLETEO O LANZA TERMICA• PLASMA• FLUIDO CALIENTE• CONGELACION

C. HIDRAULICOS• CHORROS DE AGUA• EROSION• CAVITACION

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D. SONICOS• VIBRACION ALTA FRECUENCIA

E. QUIMICOS• MICROVOLADURA• DISOLUCION

F. ELECTRICOS• ARCO ELECTRICO• INDUCCION MAGNETICA

G. SISMICOS• RAYO LASER

H. NUCLEARES• FUSION• FISION

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PERFORACION MECANICA

-METODOS ROTOPERCUTIVOS•MARTILLO EN CABEZAL VARILLAJE•MARTILLO EN FONDO BARRENO

-METODO ROTATIVOS•PENETRACION POR TRITURACION---BROCAS TRICONICAS –ROCAS DUREZA MEDIAS-ALTA•PENETRACION POR CORTE—BROCAS TREPANOS ---ROCAS DUREZA BAJA.

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PROPIEDADES DE LAS ROCAS

•DUREZA•RESISTENCIA•ELASTICIDAD•PLASTICIDAD•ABRASIVIDAD•TEXTURA•CARACTERIZTICA DE ROTURA•RESISTENCIA COMPRESION

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RELACION ENTRE DUREZA Y RESISTENCIA PRESENCIA DE SILICEMAYOR AL 60 % ---ACIDAS----ABRASIVASMENOR AL 45 %----BASICAS---RESISTENTES

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ENFRIAMIENTO LENTO---CRISTALES GRANDES---PEGMATITASENFRIAMIENTO RAPIDO—CRISTALES CHICOS---APETITASINTERMEDIO---MATRIZ GRANDES/ PEQUEÑOS----PORFIDOS

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VELOCIDAD DE PERFORACION

1. PERCUSION. • VENCER LA RESISTENCIA DE LA ROCA. • EN CABEZAL / AL FONDO• CONSUME 80 % ENERGIA DE PERFORACION.

2. ROTACION.• GIRAR LA BROCA. QUE ACTUE EN PUNTOS DISTINTOS.• MAYOR DETRITUS,MAYOR RENDIMIENTO.• A MAYOR DIAMETRO BARRENO, MENOR ROTACION.

3. EMPUJE. • MANTENER EN CONTACTO BROCA CON FONDO BARRENO.

4. BARRIDO. • FONDO DEL BARRENO LIBRE DE DETRITUS.• AGUA / AIRE / ESPUMA.

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PERFORADORAS NEUMATICAS.•BARRENOS MENORES A 30 METROS.•DESVIACION DE BARRENOS.•ATASCAMIENTO DE VARILLAJE.•ALTO CONSUMO DE AIRE COMPRIMIDO•ALTO NIVEL DE RUIDO Y POLVO•FACIL OPERACIÓN/ TERRENO DIFICIL•BAJO COSTO MANTENIMIENTO.

PERFORADORAS HIDRAULICAS.•MENOR CONSUMO DE ENERGIA•MENOR COSTO OPERACIÓN•MAYOR CAPACIDAD DE PERFORACION•MENOR NIVEL DE RUIDO Y POLVO•MAYOR INVERSION INICIAL•ALTO COSTO MANTENIMIENTO.

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PERFORADORA ROTOPERCUTIVA

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VELOCIDAD DE PENETRACION (m / hora) = VELOCIDAD DE ROTACION ( r/ minuto) 1.66

PERFORACION ROTOPERCUTIVA con martillo en fondo

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PERFORACION ROTATIVA

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PERFORADORA ROTATIVA CON TRICONO

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TRABAJO DE INVESTIGACION

•TIPOS, MARCAS , CARACTERISTICAS DE BROCAS DE PEFORACION.•TIPOS, MARCAS, CARACTERISTICAS DE EQUIPOS DE PERFORACION.

EN EL MERCADO NACIONAL.

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PROBLEMA 1. Se le solicita asesoría para la selección del método de perforación , tipo de perforadora y broca mas adecuado para la preparación de bancos de explotación sobre Roca BASALTO no mayor de 6 metros de espesor . La maquina trabajara en laderas muy fisuradas de díficil acceso.

Perfil del terreno

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Información :

ROCA : BASALTO …Roca ignea extrusiva resistencia a compresion de 250 – 400 Mpa clasificada como ROCA MUY DURA.

PROFUNDIDAD : no mayor de 6 metros.TERRENO: no plano, agrietado, dificil acceso.

1. METODO DE PERFORACION. Se recomienda METODO ROTOPERCUTIVO CON MARTILLO EN CABEZAL.

2. TIPO DE PERFORADORA. NEUMATICA , EQUIPADA PARA BARRAS DE 3 METROS DE LARGO X 3 PULG., TRACCION POR ORUGAS.

3. BROCA. DE INSERTOS CARBURO DE TUNGSTENO DE 3 ½ PULG. DE DIAMETRO.

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PROBLEMA 2. Se esta iniciando la explotación de un mediano deposito de DOLOMITAS mineralizadas, en bancos de 10 metros de profundidad con sub-perforación del 10 %. Se requieren contar con maquina de alto rendimiento y fácil movilidad . Recomendar :

1. Método de perforación.2. Tipo de perforadora y broca.3. Capacidad de compresor en m3 por minuto.4. Barrenos perforados en turno de 6 horas efectivas.

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Información:Roca DOLOMITA. Sedimentaria de 150 Mpa clasificada como DURA.Profundidad : 10 metros mas 1 metro = 11 metros.Terreno : Varios Bancos de explotación formales.

1. Metodo : ROTOPERCUTIVO CON MARTILLO EN FONDO.2. Equipo: HIDRAULICO CON BARRAS Y BROCAS DE 5 PULG.3. Compresor : 0.75 x 12.7 cm (5 “) = 9.52 M3 / min. Promedio.4. Producción: velocidad penetración = 20 rot. por min / 1.66 = 12 metros por hora. metros totales = 12 x 6 horas = 72 metros. barrenos perforados = 72 / 11 = 6.5 por turno.

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PROBLEMA 3. SE LE SOLICITA SU ASESORIA PARA DECIDIR EL METODO DE PERFORACION , TIPO DE PERFORADORA Y RENDIMIENTO EN METROS , PARA LA EXPLOTACION A GRAN ESCALA EN BANCOS DE 15 METROS DE PROFUNDIDAD CON BARRENOS DE 12 PULGADAS DE DIAMETRO EN MINERAL DE COBRE DISEMINADO EN ROCAS ANDESITICAS.

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Información:ANDESITA ….IGNEA EXTRUSIVA 300-400 Mpa… MUY DURABARRENOS …15 X 12 PULG.

1. METODO : PERFORACION ROTATIVA CON TRICONO DE INSERTOS CARBURO DE TUNGSTENO TIPO IV , ATLAS COPCO-CH381

2. EQUIPO: PERFORADORA ROTARIA CON EMPUJE EFECTIVO DE 121,000 LIBRAS –FUERZA.

3. RENDIMIENTO.

VELOCIDAD DE PENETRACION VP = ( 63.9 x E x N ) / (Rc 2 x D )…..(63.9 x 55.000 x 52.5)/ ( 122,500 x 304.8)VP = 184,511,250 / 37,338,000 = 4.94 m / hora …. RENDIMIENTO ESTIMADO = 5 metros/ hora.

E= 121,000 libras = 121,000 lb / 2.2 kg/lb = 55,000 kg-fuerzaN= rotación promedio = 35-70 ….52.5 rot/ min.RC = Resistencia promedio ANDESITA …300-400 …350 Mpa.D= Diametro = 12 pulg x 25.4 mm/ pulg. = 304.8 mm.

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PLANTILLAS DE PERFORACION. Distribucion geometrica de los barrenos para lograr la mejor fragmentacion y produccion posible de roca volada.

Profundidad

Sub-perforación

NIVEL DEL BANCO

NIVEL DEL BANCO

B =BORDO

E= E

SPAC

IAM

IEN

TO

B =BORDO

Vista perfil

Vista planta

Altura del banco

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B =BORDO

E= E

SPAC

IAM

IEN

TO

PLANTILLA CUADRADA.B = E

3232

B =BORDO

E= E

SPAC

IAM

IEN

TO

PLANTILLA RECTANGULAR

B # EB menor E

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B =BORDO

E= E

SPAC

IAM

IEN

TO

PLANTILLA RECTANGULAREN TRESBOLILLO

3434

B =BORDO

E= E

SPAC

IAM

IEN

TO

AREA DE INFLUENCIA BARRENOA = B x E

VOLUMEN INFLUENCIA BARRENOV= B x E x H H = altura del BANCO.

TONELADAS INFLUENCIA BARRENOTON = B x E x H x G.EG.E = Gravedad especifica roca IN-SITU ( T.M / m3 )

INFLUENCIA DEL BARRENO

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ESTRUCTURAS GEOLOGICAS•Diaclasado• Fisurado•Fallamiento•Alteraciones

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GRADO DE FRAGMENTACION•Cargado• Acarreo•Trituración•Costos

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CONDICIONES DE LA ROCA•Resistencia•Porosidad•Plasticidad•Presencia de agua

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D = DIAMETRO BARRENO EN MILIMETROS (mm).

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PROBLEMA 1. Dimensione la plantilla de perforación piloto para la explotación en bancos de 10 metros de altura y barrenos de 6 pulgadas de diámetro en ROCA CALIZA . Estime las toneladas tumbadas por barreno considerando Gravedad especifica In Situ de 2.5 t.m/m3.

Sub-perforación

B =BORDO E= E

SPAC

IAM

IEN

TOAltura = 10 m

D = 6”

caliza

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B =BORDO E= E

SPAC

IAM

IEN

TO

Alturabanco = 10 m

D = 6” x 25.4 mm = 152.4 mm

ROCA CALIZA …120 Mpa….DURA

J--SP

CC—Columna de carga explosivos

T--TACO

DISEÑOB = 35 x D = 5.30 metrosE = 43 x D =6.50 metros

J = 12 x D = 1.80T = 32 x D = 4.80 PB = 10 + 1.80 = 11.80 metrosCC = 11.80 – 4.80 = 7.00 metros

PB=Profundidad barreno

Volumen tumbado = B x E x H = 5.30 x 6.50 x 10 = 344.5 m3TONS= 344.5 m3 x 2.5 tm/m3 = 861.25 TM.

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PROBLEMA 2. Dimensione la plantilla de perforación piloto ,el taco y la sub-perforación recomendada para la explotación en bancos de 6 metros de altura y barrenos de 2 pulgadas de diámetro en ROCA PIZARRA . Estime las toneladas tumbadas por barreno considerando Gravedad especifica In Situ de 2.7 t.m/m3. y las toneladas totales de la voladura si se perforan 30 barrenos.

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TAREA . DEFINIR EN FORMA BREVE LOS SIGUIENTES TERMINOS Y CONCEPTO:

•PERFORACION DE PRODUCCION•PERFORACION MECANICA•METODO PERFORACION ROTOPERCUTIVA•METODO PERFORACION ROTATIVA•MARTILLO DE PERCUSION EN CABEZAL•MARTILLO DE PERCUSION EN FONDO•RESISTENCIA DE LA ROCA•DUREZA DE LA ROCA•ABRASIVIDAD DE LA ROCA•PLASTICIDAD DE LA ROCA•VELOCIDAD DE PERFORACION•BROCA TRICONICA•PLANTILLA DE PERFORACION•INFLUENCIA DEL BARRENO•TONELADAS TUMBADAS POR BARRENO•VARIABLES DE DISEÑO

ENTREGAR POR FAVOR

LUNES 22 abril.

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CASOS DE ESTUDIO PARA EXAMEN..

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CASO 1. Un deposito rico en mineral de ORO se localiza en rocas sedimentarias de DOLOMITAS. El proyecto para su explotación contempla hacerlo en bancos de 10 metros de profundidad con sub-perforación de 1.40 metros con perforadora rotópercutiva con martillo en fondo. Se le ha contratado a usted para que determine lo siguiente:

1. Diámetro en pulgadas de la broca de mayor tamaño que pueda emplearse.2. Producción promedio de barrenos por turno de 10 horas efectivas.3. Plantilla de perforación piloto ( Bordo x Espaciamiento ).

Justifique sus propuestas con memoria de calculo.

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CASO 2. Se ha iniciado la explotación en tajo abierto de un deposito de mineral de cobre diseminado en RIOLITAS, se realizara a gran escala con perforadora rotaria tricónica en bancos de 12 metros de altura con sub-perforación del 10 % con barrenos de 9 pulgadas de diámetro. Se le solicita estimar lo siguiente:

1. Seleccionar tipo de broca de insertos y modelo en la marca Smith- Tool.2. Producción promedio de barrenos por 20 horas efectivas de operación.

CASO 3. Considerando los datos del CASO 2, estime usted lo siguiente :

1. Plantilla de perforación piloto. ( Bordo x Espaciamiento)2. Toneladas tumbadas por barreno considerando P.E de la Riolita en 2.7 tm / m3

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CASO 4. Se proyecta iniciar la explotación de yacimiento mineral en bancos de 6 metros de altura y barrenos de 3 pulgadas de diámetro en PIZARRA METAMORFICA con P.E de 2.7 t.m/m3. IN SITU. Se le solicita lo siguiente :

1. Dimensionar la plantilla de perforación piloto.2. Estimar las toneladas tumbadas por barreno.3. Dimensionar la columna de carga de explosivos recomendada.

LUNES 22 ABRIL