CURSO DE PERFORACION Y TRONADURA

1

PROFESOR: DANIEL ARIAS VIGORENA daniel.arias.vigorena@gmail.com

I UNIDAD:PERFORACION

2

OBJETIVOS Transmitir conocimientos que

permitan a los alumnos manejarconceptos y criterios para el diseo yestimacin de costos en laperforacin de rocas, y el diseo dela tronadura, que permitan unacorrecta planificacin y control de laoperacin en una mina, bajoconsideracin de aspectos deseguridad del personal que labora,como de la administracin de laslabores de desarrollo de una mina.

3

TOPICOS CURSO

Induccin e Introduccin a los mtodos de perforacinde rocas

Campos de aplicacin de los distintos mtodos.

Tipos de Perforacin: Perforacin rotopercutiva ;Perforacin con martillo en el fondo (DTH); Perforacincon martillo en cabeza; Perforacin con triconos.

Mtodos de perforacin; Tneles, Chimeneas y rampas.

Planificacin de la operacin de perforacin Factorescrticos; Criterios de diseo.

Estimacin de costos de perforacin Costos capitalesy operacionales.

Fuentes de energa del explosivo.

Mecanismos de fragmentacin de la roca - Uso de laenerga en la fragmentacin de la roca; Anlisis dedistintas teoras.

4

TOPICOS CURSO

Explosivos y dispositivos de retardo

Caractersticas de desempeo; Explosivos comerciales; Iniciadores y dispositivos de retardo.

Diseo de tronaduras: Minera a cielo abierto; Minera subterrnea.

Tronadura controlada en minera

Normas de vibracin y dao en tronaduras - Anlisis del concepto campo lejano y cercano; Descripcin de distintos criterios de dao en minera y obras civiles;

Aplicacin del anlisis de vibraciones y criterio de dao. Planificacin de la operacin de tronadura

Factores crticos de planificacin. Estimacin de costos de tronadura Costos

capitales y operacionales. Innovacin y tecnologa en la operacin

(Perforacin y Tronadura).

Estudio de casos reales (Perforacin y Tronadura).

5

BIBLIOGRAFIA General:

Lpez Jimeno C.: Manual de Perforacin y Voladura de Rocas - 1995.

Sernageomin: Reglamento de Seguridad Minera.

Complementaria:

C.K. Mc Kenzie: State of the Art on Blasting Techniques. 1995.

CALVIN Konya: Surface Blast Design. 1990.

TAMROCK: Surface Drilling and Blasting. 1988.

TAMROCK: Handbook of Underground Drilling. 1988.

6

Qu es la perforacin y tronadura? En el mbito Tcnico:

La transformacin del recurso (roca/mineral) - (se Fragmenta)

En el mbito Productivo: La primera operacin en el ciclo productivo

de una mina

Como Proceso la Perforacin: Cavidad donde sern alojadas las cargas

explosivas y accesorios de iniciacin

Como Proceso la Tronadura La liberacin de energa mediante una

reaccin qumica (explosivos) que permitefragmentar la roca y desplazarla

7

Por qu se hace la Perforacin y la Tronadura?

Necesidad de hacer la primera separacin del Mineral (desagregarlo)

Necesidad de Cargarlo y Transportarlo en contenedores mviles en forma adecuada

8

Teora General de la Perforacin

En general podemos considerar laperforacin de rocas como una combinacinde las siguientes acciones:

Percusin: Impactos producidos por losgolpes del pistn originan ondas de choqueque se transmiten a la broca a travs delvarillaje.

Rotacin: Con este movimiento se hacegirar la broca para que los impactos seproduzcan sobre la roca en distintasposiciones.

Empuje: Para mantener en contacto labroca con la roca.

Barrido: Fluido de barrido que permiteextraer el detrito del fondo de laperforacin

9

Por qu es importante la Perforacin?

La perforacin es la primera operacin en lapreparacin de una voladura.

Su propsito es abrir en la roca o mineralhuecos cilndricos llamados taladros, queestn destinados a alojar o colocar explosivoy sus accesorios de iniciacin en su interior.

Esta perforacin se realiza empleandobarrenos, que pueden ser accionados por lamano del hombre, cuando la perforacin serealiza mediante pulso (comba y barreno),por una perforadora (martillo) que puedeser accionado por energa elctrica(perforadoras Elctricas) o por AireComprimido (Neumtica) producido porequipos llamados Compresores.

10

Componentes Principales de un Sistema de Perforacin

Perforadora, fuente de energa mecnica.

Varillaje, medio de transmisin de dicha energa.

Broca o bit, til que ejerce sobre la roca laenerga.

Barrido, efecta la limpieza y evacuacin deldetrito producido.

11

Perforacin Neumtica La perforacin Neumtica se realizamediante el empleo de una perforadoraconvencional, usando como energa elaire comprimido, para realizar huecosde dimetro pequeo con los barrenosintegrales que poseen una punta debisel (cincel); que se encarga de triturarla roca al interior del taladro en cadagolpe que la perforadora da al barreno ymediante el giro automtico hace que laroca sea rota en un circulo quecorresponde a su dimetro;producindose as un taladro.

La expulsin del material roto delinterior del taladro se hace mediante elbarrido que lo da el aire comprimido yagua, para dejar libre del taladro, paraesto s sopletea durante la perforacin.

12

Perforacin Elctrica La perforacin Elctrica se realizaempleando energa elctrica, que ungenerador lo provee y para ello seemplea una perforadora con un barrenohelicoidal, que puede realizar taladrosde hasta 90 cm de longitud, siendo elproblema principal el sostenimiento dela perforadora para mantenerla fija enla posicin de la perforacin.

13

Perforacin Manual La perforacin Manual se realiza mediante el empleo de un barreno usado (barreno chupado), con la finalidad de facilitar su extraccin y rotacin.

El barreno es sostenido por el ayudante, mientras que el otro golpea con una comba, luego se hace girar un cierto Angulo para proseguir con el proceso de perforacin.

Este proceso tambin lo realiza una sola persona, dentro de la minera artesanal.

14

Tipos de Perforadoras Convencionales Neumticas

a) Jack Leg.

Perforadora con barra de avance que puedeser usada para realizar taladros horizontalese inclinados.

Se usa mayormente para la construccin degaleras, subniveles y Rampas.

Se utiliza una barra de avance para sostenerla perforadora y proporcionar comodidad demanipulacin al perforista.

15

Tipos de Perforadoras Convencionales Neumticas

b) Jack Hammer.

Perforadoras usadas para la construccin depiques, realizando la perforacin vertical oinclinada hacia abajo; el avance se damediante el peso propio de la perforadora.

16

Tipos de Perforadoras Convencionales Neumticas

c) Stoper

Perforadora que se emplea para laconstruccin de chimeneas y tajeado enlabores de explotacin (perforacin verticalhacia arriba).

Esta constituido por un equipo perforadoradosado a la barra de avance que hace unaunidad slida y compacta.

17

Perforadoras Mecanizadas

Perforacin mecanizada

Los equipos de perforacin van montadossobre unas estructuras (orugas), donde eloperador controla en forma cmoda todoslos parmetros de perforacin.

18

Perforaciones Segn el Tipo de Trabajo

Perforacin de banqueo: Perforacionesverticales o inclinadas utilizadaspreferentemente en proyectos a cieloabierto y minera subterrnea (L.B.H).

Perforacin de avance de galeras ytneles: Perforaciones preferentementehorizontales llevadas a cabo en formamanual o en forma mecanizada (jumbos).

19

Perforaciones Segn el Tipo de Trabajo

Perforacin de produccin: Trminoutilizado en las explotaciones mineras atrabajos de extraccin de mineral (estril).Los equipos y mtodos varan segn elsistema de explotacin.

Perforacin de chimeneas: Laboresverticales muy utilizadas en minerasubterrnea y obras civiles. Se utilizanmtodos de perforacin especiales, entrelos cuales destacan el mtodo Raise Boringy la jaula trepadora Alimak.

20

Perforaciones Segn el Tipo de Trabajo

Perforacin con recubrimiento: Utilizado enmateriales poco consolidados, enperforacin de pozos de captacin de aguasy perforaciones submarinas.

Sostenimiento de rocas: Utilizado para lacolocacin de pernos de anclaje en laboressubterrneas principalmente.

21

Perforaciones segn el Mtodo Mecnico de Accin

Rotopercutivos: Muy utilizados en laboressubterrneas y trabajos menores en mineraa cielo abierto (precorte), tanto si el martillose sita en cabeza como en el fondo delbarreno.

Rotativos: Se subdividen en dos grupos,segn la penetracin se realice portrituracin (triconos) o por corte (brocasespeciales). El primer sistema se aplica enrocas de dureza media a alta y el segundoen rocas blandas.

22

Perforaciones segn el Mtodo Mecnico de Accin

Perforadoras con martillo en fondo (D.T.H):Los martillos que poseen estos equiposfueron desarrollados por Stenuick en 1951, ydesde entonces se han venido utilizandotanto en minas a cielo abierto como enminas subterrneas asociadas al uso demtodos de explotacin de tiros largos(L.B.H.) y V.C.R.

Actualmente, en el caso de obras desuperficie, este mtodo de perforacin estindicado para rocas duras y dimetrossuperiores a los 150 mm.

23

Perforaciones segn el Mtodo Mecnico de Accin

Equipo de sondaje tipo WagonDrill

El Wagon-Drill hidrulico es una unidad deperforacin montada sobre una estructuramvil equipada de ruedas u orugas en gomapara su utilizacin sobre reas de trabajohorizontales.

El Wagon-Drill hidrulico est predispuestopara la utilizacin de martillo de fondo de 2"a 5" y est equipado de una caja de mandoshidrulicos, accionada por un motorelctrico o de explosin. Sobre el carro,equipado de avance de cilindro hidrulico,est alojada la cabeza de rotacin hidrulicaque desarrolla un par hasta los 2950 Nm(300 kgm.) a 20 revoluciones /min.

24

Accesorios para la Perforacin

a. Barrenas integrales: es el conjuntode barras que unen la fuente de energamecnica (pistn) con la roca medianteel bit.

Las barras integrales estn constituidaspor un culatn que est en contactodirecto con el pistn de la perforadora yuna barra que va unida a la broca o bit,que es el elemento que est en contactocon la roca. Este dispositivo es el queejerce el mecanismo de fractura yavance sobre el macizo rocoso

Barreno (juego) 3 pies (patero), 5 pies(seguidor).

25

Accesorios para la Perforacin

b. Saca barrenos.- construido de un barreno roto, que encaja perfectamente en el hexagonal del barreno, para hacer la funcin de una llave, a fin de mover el barreno plantado.

c. Cucharilla.- Sirve para limpiar del taladro las partculas de roca o mineral, que se encuentran dentro.

d. Atacador de madera o colige.- Sirve para cebar el taladro y aumentar la densidad del explosivo.

e. Botella de aceite (para la lubricadora de la perforadora).

f. Llave Stilson

g. Tanque de agua o Botella de Perforacin, sirve para realizar el barrido del taladro, as como el enfriamiento del barreno y evitar el polvo durante la perforacin.

h. Mangueras para agua y Aire (1/2 y 3/4)

26

Accesorios para la Perforacin

i. Trpanos Trconos de Perforacin: Rosca cnica para mejor fijacin al portamechas.

Tienen boquillas o jets para el fluido deperforacin.

Diferente forma y diseo del cono segn laformacin a perforar.

Acero aleado; o con insertos de Carburo deTungsteno

Perforacin por percusin:Trpano con forma decincel sometido a movimientos ascendentes ydescendentes

Perforacin por rotacin: Rotacin del trpanopor medio de una columna de tubos

27

Desarrollo de la Perforacin en Minera

28

RESUMEN

Porqu se perfora?

Confinamiento al explosivo

Salida (botada) a la energa del explosivo

Una vez que se perfora, se coloca el explosivo(s) y se hace la tronadura a travs de una secuencia.

29

30

31

32

Tneles con TBM

33