“DESVIACIÓN DE TALADROS”

RESUMEN El presente trabajo de investigación, para calcular cual es la desviación de las perforación en minería, en especial me enfocare en la perforación de barrenos para la voladura de macizos rocosos. El trabajo consistirá en hallar una ecuación para determinar cuál es la desviación de la perforación a cierta profundidad, utilizando diferentes herramientas en la perforación como:

Perforación con barra Perforación con estabilizador Perforación con D.T.H

Para cada herramienta encontraremos su ecuación de desviación y podremos determinar cuál de todas estas herramientas tiene menor y mayor desviación en la perforación.

Para realizar el análisis de desviaciones en la perforación se utilizara datos de perforaciones a distintas profundidades y utilizando el método numérico de interpolación se encontrara la ecuación que relacione todos estos puntos y nos permita poder determinar cualquier desviación en la perforación a cualquier profundidad.

ÍNDICE

I. INTRODUCCIÓN ………………………………………………………..1 II. DESARROLLO …………………………………………………………2

III. APLICACIÓNE …………………...……………………………………9 IV. CONCLUSIONES ……………………………………………………….16 V. BIBLIOGRAFÍA …………………………………………………………17

1. INTRODUCION

La perforación es una acción de agujerear una roca. Ya sea que se realice a mano o con una máquina, se basa en el principio, que consiste en el uso de un barreno con punta cortante que al ser golpeado en el otro extremo y girado en forma alternativa entre cada golpe, originaría cortes en la roca en diferentes posiciones, el resultado será la perforación de un taladro con diámetro igual al diámetro máximo de la punta cortante. Allí se alojaran las cargas explosivas que se detonaran para seguir una fragmentación óptima con mínimas proyecciones y vibraciones. Estas cargas explosivas se dispondrán en la roca siguiendo una malla de perforación; que es un diseño inicial para perforación, con la finalidad de lograr una distribución uniforme de la energía, un confinamiento y nivel de energía adecuado.

Las desviaciones de perforación afectan mucho en el diseño de mallas de perforación, porque varían el burden de diseño dentro de la perforación y afectan mucho en la fragmentación y en el avance del disparo, porque la eficiencia de voladura está relacionada con la desviación porque a mayor desviación menor será la eficiencia de la voladura o viceversa.

La correcta ejecución de los barrenos, sea cual sea el sistema de perforación empleado, se caracteriza fundamentalmente por los siguientes factores:

El diámetro del barreno La longitud o profundidad del barreno La desviación de la perforación La estabilidad del barreno

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2. DESARROLLO1.- DEFINICIÓN DE TÉRMINOS.

Para la mejor comprensión de este trabajo es necesario tener conocimiento de los siguientes términos que se utilizaran en el desarrollo de este informe, que son:

MALLA DE PERFORACIÓN Diseño inicial para perforación, con la finalidad de lograr una distribución uniforme de la energía, un confinamiento y nivel de energía adecuado.

JUMBO/SIMBA Maquina de perforación electro hidráulico especialmente diseñado para perforar taladros verticales ascendentes y descendentes.

ACEROS DE PERFORACIÓN Son elementos que sirven para trasmitir la energía mecánica a la roca

BROCA RETRÁCTIL Elemento con diseño del faldón estriado para minimizar la desviación del taladro

TALADRO DE ROTURA Orificios perforado con la finalidad de colocar una con carga explosiva.

PARALELISMO Técnica que sirve para asegurar la simetría y mantener el burden entre filas de perforación.

ANGULO DE INCLINACIÓN Inclinación de los taladros que sirve para asegurar el espaciamiento entre taladros a perforar en el eje de perforación (fila)

DESVIACIÓN DE TALADRO Taladro ejecutado que esta fuera del punto inicial planificado, la desviación es vista desde un punto de vista tridimensional pudiendo distorsionar el burden y el espaciamiento del diseño original.

SLC Método de explotación sub level en cuerpos.

SLV Método de explotación sub level en vetas.

EXPLOSIVO Compuesto químico, mezcla de materiales cuyo propósito es funcionar por explosión

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CEBO Combinación de una carga explosiva y un detonador que constituye una unidad.

CARGA DE COLUMNA Carga larga y continúa de un explosivo o agente de voladura dentro de un taladro.

DENSIDAD DEL EXPLOSIVO Peso de un explosivo en un volumen determinado.

VELOCIDAD DE Velocidad a la cual progresa la detonación a través de unDETONACIÓN explosivo.

FACTOR DE CARGA de explosivo usado por unidad de roca para volarlo.}

TACO Material inerte introducido en el taladro detrás de la carga de columna, su propósito es retener los gases y la energía del explosivo dentro del taladro.

RETARDOS Pausa de tiempo determinado entre detonaciones e impulsos de detonación para permitir la iniciación de cargas explosivas separadamente.

FRENTE Superficie libre en una voladura

BURDEN Distancia entre el barreno y la cara libre más próxima. La dureza de la roca, fracturas, explosivos utilizados y la fragmentación requerida determina la selección del burden.

ESPACIAMIENTO Distancia entre barrenos de una misma fila. Distancia entre lo barrenos, perpendicular al burden, normalmente fluctúa entre 1 y 1.8 por la distancia del burden, se obtiene de resultados óptimos de distribución de energía cuando el espaciamiento es equivalente a la dimensión del burden por 1.15 y el patrón es distribuido en una configuración inclinada, el agrietamiento primario paralelo a la cara libre puede permitir un espaciamiento mayor.

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PERFORACION DE TALADROS

La perforación de taladros largos es la principal actividad en el minado por subniveles, Esta operación requiere de bastante control y precisión antes de iniciar la perforación, El control y precisión son un factor determinante para lograr una voladura óptima y Eficiente. El uso de diámetros menores y longitud de taladros mayores básicamenteGeneran la Desviación del taladro es un problema común pero controlable.

PRINCIPIOS DE PERFORACION

El principio de perforación de estos equipos se basa en el impacto de una pieza de acero

(Pistón) que golpea a un útil que a su vez transmite la energía al fondo del barreno por Medio de un elemento final (broca).

Martillo en cabeza. En estas perforadoras dos de las acciones básicas, rotación y percusión, se producen fuera del barreno, transmitiéndose a través de una espiga y del varillaje hasta la broca de perforación.

Martillo en fondo. La percusión se realiza directamente sobre la broca de perforación, mientras que la rotación se efectúa en el exterior del barreno.

Fundamentos de la perforación percusiva. La perforación a percusión se basa en la combinación de las siguientes acciones:

Percusión, Rotación, Empuje, Barrido.

Desviación de Perforación “Dp”

Las desviaciones de perforación afectan mucho en el diseño de mallas de perforación,Porque varían el burden de diseño dentro de la perforación y afectan mucho en la Fragmentación como y el avance del disparo, porque la eficiencia de voladura esta Relacionada con la desviación porque a mayor desviación menor será la eficiencia de Voladura o viceversa.

Fuente: Simposioun de taladros largos; Atlas Copco 2005

Fig. N° 14 | P á g i n a

Desviación de taladros de lo proyectado a lo ejecutado

Fuente: Simposioun de taladros largos; Atlas Copco 2005

Fig. N° 2

Factores Que Influyen En La Desviación De TaladrosFactores originados fuera del taladro:

Error de posicionamiento del equipo. Error en la selección y lectura de ángulos. Error en la fijación de viga de avance.

B. Factores relacionados durante la perforación: Fuerza de avance. Rotación. Barrido de detritus. Percusión.

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C. Factores dentro del taladro: Tipo de roca. Tamaño de grano. Fracturamiento. Plegamiento.

D. Factores relacionados con el equipo: Condición mecánica de la perforadora. Regulación de la perforadora. Selección adecuada del varillaje de perforación. Afilador correcto y oportuno de las brocas.

Desviación de taladros según herramientas de perforación

Fuente: Simposioun de taladros largos; Atlas Copco 2005

Fig. N°3

En el grafico se muestra cómo afecta el tipo de herramienta a utilizar en la desviación de perforación, donde a una profundidad de 30m. Para realizar un análisis de desviaciones en la perforación se utilizara este mismo grafico para calcularlas desviaciones a distintas profundidades de perforación, haciendo uso de los datos que muestra el grafico.

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Este diagrama muestra como los aceros de perforación son afectados por la dirección de la estatificación de la roca, produciendo una sustancial desviación del taladro.

Fuente: Simposioun de taladros largos; Atlas Copco 2005

Fig.N°3

ERRORES DE PERFORACIÓN

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Fig.N°4 Fig.N°5

Desviaciones por el perímetro de la sección

Fuente: Simposioun de taladros largos; Atlas Copco 2005

Fig. N°8

Causas en las desviaciones de perforación

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Fig.N°6 Fig.N°7

Fuente: Simposioun de taladros largos; Atlas Copco 2005

Fig. N°9

3. HALLAR LA DESVIACION DE LA PERFORACION .A continuacion ,tratare de encontrar una ecuacion que nos permita conocer cual es la desviacion de la los perforacion a cualquier profundidad ,para las tres herramientas de perforacion ; y hallaremos cual de las tres es la que tiene mayor y menor error .utilizando la interpolacion de lagrange .

Desviación de Perforación con Barra

Para aproximar la desviación, cuando se perfora con barra se interpolara, y se determinara la ecuación para calcular la desviación a una distinta profundidad.

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Tabla N°1Fig. N°10

Curva de desviación con barrenos integrales o cónicos de perforación

Fuente: Simposioun deTaladros largos; Atlas Copco

2005

perf(m.)

Desv-barra(m.)

0.003.757.5011.2515.0018.7522.5026.2530.00

0.000.080.210.450.801.251.702.303.00

hallando la ecuación Para encontrar la ecuación con el método de interpolación polinomial de Lagrange, solo utilizaremos ciertos datos de la tabla N°1; como se observa en la Fig. N°10 la disposición de los puntos tiende a formar una curva, entonces solo bastara tomar 4 datos y obtendremos una ecuación de 3°grago que se ajusta perfectamente a la disposición de los demás puntos.

Realizando la interpolación:

L0(X) =(X−11.25 )∗(X−22.5 )∗(X−30.00)

(0−11.25 )∗(0−22.5 )∗(0−30.00) =X

3−93.75 X2+1175.625 X−7593.75−7593.750

L1(X) =( X−0 )∗(X−22.5 )∗(X−30.00)

(11.25−0 )∗(11.25−22.5 )∗(11.25−30.00) = X

3−52.5 X2+675 X2373.047

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0 5 10 15 20 25 30 350

0.51

1.52

2.53

3.5PERFORACION CON BARRA (m.)

longitud de la perforacion

desv

iaci

on

perf(m.)

Desv-barra(m.)

0.0011.2522.530.00

0.000.451.703.00

n perf Desv-barra0 0.00 0.00

1 11.25 0.45

2 22.5 1.70

3 30.00 3.00

L2(X) =( X−0 )∗(X−11.25)∗(X−30.00)

(22.5−0 )∗(22.5−11.25)∗(22.5−30.00) = X

3−41.25 X2+337.5 X−1898.438

L3(X) =( X−0 )∗(X−11.25)∗(X−22.5)

(30.00−0 )∗(30.00−11.25)∗(30.00−22.5) = X

3−33.75 X2+253.125 X4218.75

Remplazando:

F(X) = L0(X)*0 + L1(X)*0.45 + L2(X)*1.70 + L3(X)*3.00

F(X) = 0.45 *X3−52.5 X2+675 X

2373.047 -1.70 *X

3−41.25 X2+337.5 X1898.438

+3.00 *

X3−33.75 X2+253.125 X4218.75

F(X) = 5.2677 * 10-6 * X3 + 2.9825 * 10-3 * X2 + 5.7778 * 10-3 * X

En conclusión la ecuación que se muestra, se representara de la siguiente forma:

}

DESVbarra = 5.2677 * 10-6 *LONGperf 3 +2.9825 * 10-3 *LONGperf 2 +5.7778 * 10-3 *LONGperf

Donde:

DESVbarra = desviación de perforación con barra

LONGperf = longitud de perforación

Desviación de Perforación con estabilizador

Para aproximar la desviación, cuando se perfora con estabilizador se interpolara los datos en la siguiente tabla, y se determinara la ecuación.

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Tabla N°2 Fig. N°11Curva de desviación con estabilizadores de perforación

0 5 10 15 20 25 30 350

0.20.40.60.8

11.21.41.6

perforacion con estabilizador (m.)

longuitud de la perforacion

desv

iaci

on

hallando la ecuación Para encontrar la ecuación con el método de interpolación polinomial de Lagrange, solo utilizaremos ciertos datos de la tabla N°2; como se observa en la Fig. N°11 la disposición de los puntos tiende a formar una curva, entonces solo bastara tomar 4 datos y obtendremos una ecuación de 3°grago que se ajusta perfectamente a la disposición de los demás puntos.

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Fuente: Simposioun deTaladros largos; Atlas Copco

2005

L perf(m.)

Desv-estabiliz

a(m.)0.003.757.5011.2515.0018.7522.5026.2530.00

0.000.050.140.250.400.600.851.101.40

Realizando la interpolación:

L perf(m.)

Desv-Estabilizador

(m.)

0.0011.2522.5030.00

0.000.250.851.40

n perf Desv-Estabilizador

0 0.00 0.00

1 11.25 0.25

2 22.5 0.85

3 30.00 1.40

L0(X) =(X−11.25 )∗(X−22.5 )∗(X−30.00)

(0−11.25 )∗(0−22.5 )∗(0−30.00) =X

3−93.75 X2+1175.625 X−7593.75−7593.750

L1(X) =( X−0 )∗(X−22.5 )∗(X−30.00)

(11.25−0 )∗(11.25−22.5 )∗(11.25−30.00) = X

3−52.5 X2+675 X2373.047

L2(X) =( X−0 )∗(X−11.25)∗(X−30.00)

(22.5−0 )∗(22.5−11.25)∗(22.5−30.00) = X

3−41.25 X2+337.5 X−1898.438

13 | P á g i n a

L3(X) =( X−0 )∗(X−11.25)∗(X−22.5)

(30.00−0 )∗(30.00−11.25)∗(30.00−22.5) = X

3−33.75 X2+253.125 X4218.75

Remplazando:

F(X) = L0(X)*0 + L1(X)*0.25 + L2(X)*0.85 + L3(X)*1.40

F(X) = 0.25 *X3−52.5 X2+675 X

2373.047 -0.85 *X

3−41.25 X2+337.5 X1898.438

+1.40*

X3−33.75 X2+253.125 X4218.75

F(X) = -0.10535* 10-5 * X3 + 1.7383* 10-3 * X2 + 4.0000 * 10-3 * X

En conclusión la ecuación que se muestra, se representara de la siguiente forma:

DESVestabilizador= -1.0535* 10-5 *LONGperf 3 +1.7383* 10-3 *LONGperf 2 +4.00* 10-3 *LONGperf

Donde:

DESVestabilizador = desviación de perforación con estabilizador

LONGperf = longitud de perforación

Desviación de Perforación con D.T.H.

Para aproximar la desviación, cuando se perfora con equipos D.T.H. se interpolara el grafico anterior, y se determinara la ecuación.

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Tabla N°3

Fig. N°12Curva de desviación con martillos de fondo de perforación

L perf(m.)

Desv-DTH (m.)

0.003.757.5011.2515.0018.7522.5026.2530.00

0.000.020.040.070.110.160.220.300.40

hallando la ecuaciónPara encontrar la ecuación con el método de interpolación polinomial de Lagrange, solo utilizaremos ciertos datos de la tabla N°3; como se observa en la Fig. N°12 la disposición de los puntos tiende a formar una curva, entonces solo bastara tomar 4 datos y obtendremos una ecuación de 3°grago que se ajusta perfectamente a la disposición de los demás puntos.

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Fuente: Simposioun deTaladros largos; Atlas Copco

2005

0 5 10 15 20 25 30 350

0.050.1

0.150.2

0.250.3

0.350.4

0.45

perforacion con DTH (m.)

longuitud de la perforacion de

svia

cion

Realizando la interpolación:

L0(X) =(X−11.25 )∗(X−22.5 )∗(X−30.00)

(0−11.25 )∗(0−22.5 )∗(0−30.00) =X

3−93.75 X2+1175.625 X−7593.75−7593.750

L1(X) =( X−0 )∗(X−22.5 )∗(X−30.00)

(11.25−0 )∗(11.25−22.5 )∗(11.25−30.00) = X

3−52.5 X2+675 X2373.047

L2(X) =( X−0 )∗(X−11.25)∗(X−30.00)

(22.5−0 )∗(22.5−11.25 )∗(22.5−30.00) = X

3−41.25 X2+337.5 X−1898.438

L3(X) =( X−0 )∗(X−11.25)∗(X−22.5)

(30.00−0 )∗(30.00−11.25)∗(30.00−22.5) = X

3−33.75 X2+253.125 X4218.75

Remplazando:

F(X) = L0(X)*0 + L1(X)*0.07 + L2(X)*0.22 + L3(X)*0.40

F(X) = 0.07 *X3−52.5 X2+675 X

2373.047 -0.22 *X

3−41.25 X2+337.5 X1898.438

+0.40* X3−33.75 X2+253.125 X

4218.75

F(X) = 8.4280* 10-6 * X3 + 3.1604* 10-5 * X2 + 4.8000 * 10-3 * X

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L perf(m.)

Desv-DTH (m.)

0.0011.2522.5030.00

0.000.070.220.40

n perf Desv-DTH

0 0.00 0.00

1 11.25 0.07

2 22.5 0.22

3 30.00 0.40

En conclusión la ecuación que se muestra, se representara de la siguiente forma:

DESVDTH= 8.4280*10-6 *LONGperf3 +3.1604*10-5*LONGperf

2 +4.800* 10-3 *LONGperf

Donde:

DESVDTH = desviación de perforación con D.T.H

LONGperf = longitud de perforación

Fig. N° 13Curvas de desviación de perforación

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4. CONCLUSIONES

Las ecuaciones para la desviación de taladros utilizando las tres herramientas son :

Desviación con barra:

DESVbarra = 5.2677 * 10-6 *LONGperf 3 +2.9825 * 10-3 *LONGperf 2 +5.7778 * 10-3 *LONGperf

Desviación con estabilizador:

DESVestabilizador= -1.0535* 10-5 *LONGperf 3 +1.7383* 10-3 * LONGperf 2 +4.00* 10-3 * LONGperf

Desviación con D.T.H :

DESVDTH= 8.4280*10-6 *LONGperf3 +3.1604*10-5*LONGperf

2 +4.800* 10-3 *LONGperf

Teniendo estas ecuaciones para cada herramienta de perforación podremos calcular cuál es la desviación para cualquier profundidad, por ejemplo:Para una perforación a una profundidad de 100 metros utilizando las tres herramientas tendremos desviaciones de:

o Desviación con barra: 35.67048mo Desviación con estabilizador: 16.7295mo Desviación con D.T.H : 9.22404 m

La perforación con barra es la que presenta mayor desviación y la perforación con D.T.H es la que tiene una menor desviación.

La perforación de taladros es una etapa muy importante en la explotación de una mina, porque de ello depende el volumen de mineral explotado .Por ello se debe realizar con la máxima precisión, utilizando herramienta que no presenten mucha desviación a la hora de perforar, una buena opción sería hacer la perforación con D.T.H, que es la que presenta una menor desviación. ya que por lo antes expuesto una desviación en la perforación ocasionaría fallas a la hora de hacer la voladura.

5. BIBLIOGRAFIA

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ASP BLASTRONIES S.A.:”Diseño Y Evaluación De Voladura”. Chile 1997. ALFREDO CAMAC TORRES: “Tecnología de Explosivos”, 190 Pág. E. HOEK / E.T. BROWM, “Excavaciones subterráneas en roca”, 634 Pág. EXSA: “Manual Práctico de Voladura”,3º edición, Lima 2000, 358 pag. UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA: “IV Simposio Nacional de Perforación y Voladura

De Rocas”, 200 Pág.

LINKOGRAFIA

http://akn-john.blogspot.pe/2011/11/paralelismo-de-los-taladros-y-la.html https://es.scribd.com/doc/92105402/Manual-de-Perf-Vol-Taladros-Largos-Yauliyacu-

Ultimo http://es.slideshare.net/BraulioCastilloAnyos/sublevel-stoping-48585372 http://es.slideshare.net/arturoamerico/disenomallasperforacionyvoladurasubterranea http://www.convencionminera.com/perumin31/encuentros/tecnologia/

miercoles18/1100-Frank-Cipriani.pdf

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