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Productividad en Acción
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Jornada Técnica: Canteras de Áridos – CAM 2007
Enrique MotaDirector TécnicoDivisión Minería y ConstrucciónSandvik Española, S.A.
1995 Ingeniero de Minas. Universidad Politécnica de Madrid1996 DYNAMIT NOBEL / EPC Groupe1999 KOMATSU ESPAÑA2002 SANDVIK ESPAÑOLA, S.A. →
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Sandvik 2005
• Ventas aprox. SEK 63 billion (6,7 BILL€ )
• 39,000 empleados en 130 paises
• Productos con alto I+D y valor añadido
• Lider Mundial en areas seleccionadas
• Presidente del Consejo: Clas Åke Hedström
• Presidente y Director General: Lars Pettersson
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SandvikLíder Mundial en Áreas Seleccionadas
Tres Areas de Negocio
(SECO 61%)
Tooling Mining andConstruction
Materials Technology
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El Grupo Sandvik en Cifras
VENTAS RESULTADO EMPLEADOSOPERATIVO
SMC 2171,13 280,26 10.640
SMT 1795,52 182,05 8.368
TOOLING 2201,44 466,75 14.966
________ _______ ______
TOTAL 6691,87 1006,58 39.613
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Sandvik Mining and Construction
Sandvik RockProcessing
Sandvik MaterialsHandling Driltech Mission Voest-Alpine
Bergtechnik Sandvik Tamrock Sandvik MC Tools Sandvik Smith
SOLUCIONES, EQUIPAMIENTO, CONSUMIBLES Y SERVICIOS PARA EXCAVACIÓN Y TRATAMIENTO DE ROCAS
MUCHAS MARCAS – FUERTE ACTIVO DE LA COMPAÑÍA
NEGOCIOS Y MARCAS
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FábricasArbråHaparandaKöpingSandvikenSvedalaStockholmSweden Hollola
LahtiTampereTurkuFinland
BurlingtonCanada
BristolDallasAlachuaUS
Sao PauloBrazil
JohannesburgDelmasKrugersdorpSouth Africa
HarareZimbabwe
PuneIndia
MackayNewcastlePerthTomagoAustralia
Katowice, PolandSchöppenstedt, Germany
Zeltweg, AustriaGateshead, UK
Chauny, FranceLyon, France
ShanghaiChina
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4Líder en soluciones para perforación en minería de interior, ejecución de túneles y excavación en superficie
4Centrados en el rendimiento de nuestros clientes
4Entendimiento del negocio de nuestros clientes en cada segmento
Minería de Interior
Túneles Minería de Superfície
Canteras Construcción de Carreteras
Sandvik Mining and Construction
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Consideraciones Generales
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Consideraciones GeneralesMisión del Equipo: Optimizar las operaciones de producción de áridos
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Consideraciones GeneralesProductores de áridos para construcción (Tendencia Europea)
Canteras Pequeñas - Apertura periódica - típicamente en verano para suministro en construcción de carreteras locales y trazados ferroviarios.
Canteras medianas - Producción estable anual.
Super Canteras - Envíos masivos de áridos a áreas metropolitanas.
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Perforación
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Perforación
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
220
240
1910 a 1930 1940 1950 1955 1963 1973 1977 1990 1997 2000
m / Hombre h.
““MMéétodotodo SuecoSueco””
Martillos neumMartillos neumááticosticos
Martillos HidrMartillos Hidrááulicosulicos
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Consideraciones Geológicas en Laboreo de Canteras
Ensayos tradicionales de las propiedades de los macizos rocosos
• escala atómicaanálisis químico y XRF para determinación de contenidos y composición de elementos
• escala microscópicalámina delgada y XRD para contenido mineral
• escala macroscópicaensayo laboratorio de muestras intactas:
• fortaleza, perforabilidad, volabilidad,abrasividad, cubicidad tras machaqueo,
• escala macizo rocosorepresentabilidad de muestras seleccionadas de roca intacta para ensayo de laboratoriocroquización de discontinuidades en macizo:
• orientación familias de juntas y propiedades (cantidad, prof, frecuencia, apertura, … )
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Consideraciones Geológicas en Laboreo de Canteras
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Consideraciones Geológicas en Laboreo de Canteras
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Consideraciones Geológicas en Laboreo de Canteras
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Consideraciones Geológicas en Laboreo de Canteras
Análisis in situ de propiedades de macizo rocoso• control por video de interior barreno• muestras de detritus para análisis químico • medición durante perforación
(measurement-while-drilling, MWD)
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Consideraciones Geológicas en Laboreo de Canteras
Muestreo práctico para perforabilidad
Peso Muestra 10 -15 kgEspesor mínimo 120 mm
Nota Las muestras de roca deben ser represen-tativas en el lugar de perforación en lo referido a:
- color- textura- densidad
Infor. Adicional Situación, nivel en mina, ciudad más cercana, provincia, país(Resultados relevantes de la perforación)
San146
San182
San185
San216San222
E734200 E734400 E734600 E734800
N1291500
N1291700
N1291900
N1292100
N1292300
N1292500
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Consideraciones Geológicas en Laboreo de Canteras
ÍNDICE DE PERFORABILIDAD (Drilling Rate Index, DRI)Dureza superficie roca, SJ
Tenacidad roca, S20
Perforabilidad roca, DRI
10 20 30 5040 60 8070
Valor Fragilidad, S20
80
40
30
20
10
70
60
50
90
100 230 200
150130
1005020105210.70.5
Valo
r J-p
aso,
SJ
Índi
ce P
erfo
rabi
lidad
, DR
I
Adapt.
guíaBoca carburo tungsteno
guía
200 rpm
8.5mm 110g
20 kg
Machacadora mandíbulas
Peso impacto 14kg
20x Altura caida 25cm
11.2mm 11.2mm
16.0mm
Peso muestra [g] = 500 · ρ / 2.65
S20 = % de muestra
Apertura a 13.6m para fracción 11.2-16mm
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Evaluación del resultado al ensayo para DRI• DRI versus Resistencia Compresión Simple• detectar muestras meteorizadas (SJ/diagrama VHNR)
Res
iste
ncia
a C
ompr
esió
n Si
mpl
e, U
CS
(MPa
)
Cuarcita
Arenisca
Conglomerados
20 30 40 50 60 70 80 90 100
300
200
100Filita Micaesquisto
Mica-gneis
Granito grano grueso
Ganito grano medio
Pizarra
300
200
100
20 30 40 50 60 70 80 90 100
Índice Perforabilidad, DRI Dureza Vickers Vickers Hardness Number Rock, VHNR
Roca no meteorizada
Roca meteorizada
Roca ”sin"aglomerante entre
granos
700500400300200100 1000 1500
Valo
r de
paso
J, S
J
100
2
1
5
3
4
6
879
10
20
30
405060
8070
90
200
300
400500600
800900
1000
700
Caliza
Marble
Pizarra calcarea
300
200
100
20 30 40 50 60 70 80 90 100
300
200
100Roca verde
Esquisto verde
20 30 40 50 60 70 80 90 100
Gabro
Consideraciones Geológicas en Laboreo de Canteras
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PerforaciónAspectos operativos y objetivos de la perforación
• esquemas de perforación según especificaciones del técnico• preforción del tajo y procedimientos para:
limpieza o perforación de sobre-perforación de voladura previamarcado de los puntos de emboquillealineado de los tirosminimización de las desviaciones de los barrenoscontrol de la profundidad real del barreno
• selección de la potencia de percusión y otros parámetros de la perforación
• selección del varillaje, intrucciones para el afilado de las bocasy seguimiento del consumo
• plan de mantenimiento y puesta a punto de los equipos• informes de producción y documentación de trabajo para
Garantizar la Calidad de las taréas informes por turno, semanales, …informes de desviación de la perforación
• para contratistas - rápido traslado de los equipos a nuevas obras
Retirada de zona de sobre-perforación del banco previo
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PerforaciónPreparativos en el tajo
Posicionamiento y alineación de los tiros
Perforación a través de la cobertera
Perforación retirando cobertera
Control del barreno y documentación
Tanque de agua para condiciones especiales
Afilado de bocas
Servicio de campo
Repostaje
Carro auxiliar
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PerforaciónParámetros
AVANCE
PERCUSIÓN
ROTACIÓN
BARRIDO
DETRITUS
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Perforación
fijense cilindros de oscilación, usar gato trasero (no elevar equipo), empujese firmemente la punta de ataque de la corredera contra el terreno, cierrese la mordaza mientras se perfora
si el lugar de emboquille es malo (desnivel, hundido, etc) - es mejor emboquillar junto a éste y ajustar la alineación de la corredera según el fondo de barreno que se pretende conseguir.
empleese máximo barrido, empleando tapones tras perforar para evitar caida de detritus
Buenas maneras I
Posicionamiento y emboquille
MAL
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Perforación
evítese trabajar con acoplamientos calientes -incrementese la presión de avance y RPM
cambiar las barras antes de que las roscas esten totalmente gastadas - usar indicadores
garantizar suficiente barrido - especialmente con bocas de diámetro grande
Buenas maneras II
Perforando I
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Perforación
compruebese que se perfora con las RPM óptimas según velocidad de desgaste de botones
si la sarta se dobla al perforar - alineese la corredera con la sarta para reducir los efectos negativos de este efecto sobre la desviación del barreno
se ha de evitar un “traqueteo” excesivo contra el fondo de barreno y el centralizador al aflojar las roscas (lo normal es de 10 a 20 segundos)
Buenas maneras II
Perforando II
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Perforación
seleccionese el tipo de boca según la roca a perforar p.e. retractil en roca rota, agujeros de barrido mayores en roca fracturada o plástica, botones esféricos en roca dura y abrasiva*,etc.
seleccionar bocas, barras/tubo guía, en función de la vida prevista y la rectitud del tiro
Buenas maneras III
Selección de aceros
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Perforación Selección de herramientas de perforación
• diseño de cara y camisa de la boca• forma del botón, tamaño y grado de carburo• componentes de la sarta• equipo de perforación y su localización en el tajo
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Perforación Selección de herramientas de perforación para equipos Tamrock
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Perforación Relación óptima de diámetros boca / barra
Rosca Sección Transversal Sec. Transv. Tamañoacoplamiento boca óptimo
R32 ∅44 ∅32 ∅51T35 ∅48 ∅39 ∅57T38 ∅55 ∅39 ∅64T45 ∅63 ∅46 ∅76T51 ∅71 ∅52 ∅89Sandvik 60 ∅80 ∅60 ∅102
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PerforaciónGuía de selección de los grados de carburo cementadoevitar excesivo desgaste de los botones (rápido desarrollo del aplanamiento)
=> seleccionese un grado de carburo más resistente al desgasteevitar roturas de botones (debido a aparición piel de serpiente o formas demasiado agresivas)
=> seleccionese menos resistencia a desgaste o grado de carburo más duro o botones esféricos
Roturas en carburoexcesivo desgaste
PCD ?MP45 DP65
DP55
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Perforación Selección de formas de botón y grados de carburo cementado
B45
Baja perforabilidadAlta perforabilidad
Alta
abr
asiv
idad
Baj
a ab
rasi
vida
d
B65
B55S65
S55
S45
B65
Botones balísticosDP65
S45
Botones esféricos (Sferical)MP45
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Perforación
evítese perder demasiado diámetro de boca al afilar -especialmente con afiladora de mano
en rocas no abrasivas como caliza, dolomitas, etc., es preferible realizar afilados frecuentes de “una pasada” en el carro en lugar del afilado estándar para eliminar la piel de serpiente en los botones con desgaste plano y cantos planos
Buenas maneras IV
Afilado Bocas
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Perforación
la desviación excesiva del barreno reduce la vida de la sarta - se produce por desviación de la boca cuando se perfora en grietas y capas de arcillas
la rotura de barras se reduce cuando se emplea acoplamiento de manguito, en lugar de MF
un método sencillo de conocer desviaciones es mediante una linterna + cinta métrica
Buenas maneras V
Desviación Barrenos
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DESVIACIDESVIACIÓÓN DEL BARRENON DEL BARRENO
Diámetro del barreno
Profundidad a la que la luz ya no se ve
Profundidad del barreno
Desviación Horizontaldel barreno
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Perforación Perforando en condiciones difíciles I
estabilizar las paredes del barreno con agua inyectada en el aire de barrido
perforese en esta zona con menores presiones de percusión y avance. Ajustar el caudal de barrido al mínimo para reducir la erosión del aire de retorno en la zona de emboquille
si las paredes del barreno tieneden a colapsarse -estabilícese con aditivos como Quik-Trol, EZ-Mud, ..
Zona sobreperforada previa
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Perforación Perforando en condiciones difíciles II
use los consejos de selección de varillaje para minimizar desviaciones
use boca retráctil y percusión en retirada para facilitar la extracción de la sarta
use power extractor si es necesario para recuperar la sarta
ajustense frecuentemente los parámetros de perforación adaptándose a las geologías cambiantes
Roca muy fisurada
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Perforación Perforando en condiciones difíciles III
incrementese las RPMs de la boca o use bocas-X para incrementar la resistencia de la boca a la identación. Esto mejora la eficiencia de la trasnmisión de la energía de percusión, reduce la necesidad de mayor fuerza de avance y reduce el problema de aflojado de roscas
Roca blanda o fracturada
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Perforación Perforando en condiciones difíciles IV
use bocas con grandes canales frontales de barrido para reducir el atranque de las mismas y que el sistema anti-atranque se active demasiado frecuentemente
se recomienda automatismo de control de barrido -retrae la sarta cuando el caudal de barrido se aproxima a cero (punto de activación ajustable)
no retire la sarta muy rápido cuando se trabaje con lodo. Se evita así el hundimiento de los barenos debido a este efecto de “vacío”
evite velocidades de aire de retorno muy altas, reduciendo el caudal de barrido cuando se perfore en barrenos llenos de agua, además se evitará efecto de erosión del agua en paredes y punto de emoquille
Presencia de arcillas o grietas
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Perforación Perforando en condiciones difíciles V
use ZeroDust™ para evitar soltar polvo al aire cuando se vacíe el captador. ZeroDust™ también reduce la cantidad de polvo emitida tras la voladura.
Eliminación de polvo
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PerforaciónPredicción de velocidad de perforación (m/min)• perforabilidad del macizo rocoso, DRI• nivel potencia de percusión en barra(s)• diámetro de la boca
confinamiento en paredes barreno de botones perféricos
DRI
Pene
trac
ión
Net
a (m
/min
)
30 40 50 60 7020
0.6
0.8
1.0
1.2
1.4
1.6
1.8
2.0HL 500 51 mm (2”)HL 600 64 mm (2 1/2”)HL 700 76 mm (3”)
HL 500 51 mm 2”HL 600 64 mm 2 1/2”HL 700 76 mm 3”
HL 500 64 mm (2 1/2”)HL 600 76 mm (3”)HL 700 89 mm (3 1/2”)HL 1000 89 mm (3 1/2”)
HL 500 64 mm 2 1/2”HL 600 76 mm 3”HL 700 89 mm 3 1/2”HL 1000 89 mm 3 1/2”
HL 300 51 mm (2”)HL 500 76 mm (3”)HL 600 89 mm (3 1/2”)HL 700 102 mm (4”)HL 1000 102 mm (4”)
HL 300 51 mm 2”HL 500 76 mm 3”HL 600 89 mm 3 1/2”HL 700 102 mm 4”HL 1000/1500 102 mm 4”
HL 300 64 mm (2 1/2”)HL 500 89 mm (3 1/2”)HL 600 102 mm (4”)HL 1000 115 mm (4 1/2”)
HL 300 64 mm 2 1/2”HL 500 89 mm 3 1/2”HL 600 102 mm 4”HL 1000/1500 115 mm 4 1/2”
HL 700 115 mm (4 1/2”)HL 1000 127 mm (5”)HL 700 115 mm 4 1/2”HL 1000/1500 127 mm 5”
Ejemplo
Martillo HL500Tipo de roca GranitoÍndice Perforabilidad 50Diámetro barreno Ø76 mmPenetració neta 2ª barra 1.10 m/min
• facilidad astillamiento del fondo de barrenodiseño cara de boca y tipos de botonesajuste parámetros perforación (RPM, avance)
• barrido medio y velocidad de caudal de retorno
Sandvik Mining and ConstructionE. Mota 43 de 77
PerforaciónCapacidad perforación bruta (mperf /h)
• tiempo para posicionado del equipo y alineación por barreno perforado
• tiempo emboquille a través de cobertera o zona de sobreperforación previa
• tiempo estabilizado de pared de barreno (si se requiere)• tiempo manipulación barras (tiempo unit., total barras)• pérdida velocidad penetración neta (porcentaje)
barras y manguitos 6.1 % por barrabarras MF 3.6 % por barratubos 2.6 % por tubo
• efecto de niveles de potencia de percusión en:periodos de mantenimiento de los acerosdesviación del barreno perforado
• desplazamientos entre bancos, repostaje, etc.• efecto del entorno de trabajo del operador en las
horas efectivas de trabajo por turno• DISPONIBILIDAD del equipo, intervalos de servicio y
mantenimiento
Capacidad de perforación neta pobre por:roca muy fracturadaterrenos sin banquear - cabrestantebancos muy altos/bajos
Net penetration rate, NPR2 (m/min)
Net
dril
ling
capa
city
(drm
/hou
r)
0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8
10
20
30
40
50
60
70
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PerforaciónSelección del tamaño del equipo
CMD 100
∅22 - ∅45 mm
250 - 450 m3/8h
CMD 120
CMD 300
∅38 - ∅64 mm
500 - 950 m3/8h
CMD 300
DINO 500
∅41 - ∅89 mm
600 - 1600 m3/8h
DINO 500CHA 550
∅51 - ∅89 mm
800 - 1850 m3/8h
CHA 550
Ranger 500
∅51 - ∅89 mm
900 - 2000 m3/8h
Ranger / Scout 500
Ranger 600
∅64 - ∅102 mm
1000 - 2200 m3/8h
Ranger / Scout 600Ranger 700
∅76 - ∅115 mm
1200 - 2500 m3/8h
Ranger / Scout 700
DRILLING RIGS for QUARRYING & MININGEQUIPOS DE PERFORACIÓN PARA CANTERAS Y MINERÍA
CHA 550
∅51 - ∅76 mm
0,5 Mt/año
CHA 550Ranger 600
∅64 - ∅89 mm
0,8 Mt/año
Ranger 600CHA 660
∅76 - ∅102 mm
1,2 Mt/año
Ranger 700∅76 - ∅115 mm
1,3 Mt/año
Pantera 800∅89 - ∅127 mm
1,5 Mt/año
Pantera 900∅89 - ∅140 mm
> 1,5 Mt/año
Pantera 1100∅89 - ∅152 mm
2 Mt/año
Pantera 1500
DRILLING RIGS for QUARRYING & MININGEQUIPOS DE PERFORACIÓN PARA CONTRATISTAS
Sandvik Mining and ConstructionE. Mota 45 de 77
PerforaciónHerramientas de Simulación / Programas de Estudio
PROGRAMA DE ESTUDIO PARA SUPERFICIE• definición de tareas/ información del lugar• equipo perforación / selección de aceros• capacidades de perforación• esquemas de perforaciónn y voladura vs.fragmentación y número de bolos
• rendimiento de equipos y número unidadesnecesarias (cáculo de flota)
• costes de perforación• costes de voladura• escenarios (optimización)• desviación de barrenos perforados
Sandvik Mining and ConstructionE. Mota 46 de 77
PerforaciónEficiencias de la transferencia de energía y requerimientos de fuerza de avance
Diámetro barra menor, dPiston más corto, L
k1-optimo
cequipo = pavan / pperc.
ηmax-single pass
Presión de percusión (bar)
Pres
ión
de a
vanc
e (b
ar)
120 130 140 150 160 170 180
70
80
90
100
110
120
130
RPMs Boca
RPMs Boca
Ranger 700
Los parámetros básicos( L, d ) + masa boca determinan la curva de eficiencia característica y el valor k1-optimo para un sistema percusivo dado
Sandvik Mining and ConstructionE. Mota 47 de 77
Perforación
( Sboton perif ) RPMs Bocappercusión ( uboca )( 1 / uboca ) Dureza Roca
Tipo y tamaño botón( o tamaño boca )
k1-sitio
cequipo = pavance / pperc.
ηsingle pass
En un caso ideal
k1-sitio = k1-optimo
Normalmente:* se emplearán bocas con baja resistencia de identación en rocas “duras”
* se emplearán bocas con alta resistenacia de identación en rocas “blandas”El aplanamiento de la boca es general-mente un signo de que la resistencia de identación de la boca en el sitio es demasiado baja.
Perforar con bocas de diferentes diseños frontales afectará a la velocidad de penetración. Aunque, diferentes modelos de boca influirán en la eficiencia de transferencia de energía al sitio, hasta una mayor area.Esto puede comprobarse parcialmente controlando las temperaturas de las roscas.
Ajustando perforación en el tajo a la curva de eficiencia característica
300 350250200150
Sandvik Mining and ConstructionE. Mota 48 de 77
PerforaciónPerforando a través de macizos rocosos cambiantes
ηmax-single passk1-hueco
k1-roca
k1-junta < k1-roca
k1-roca
k1-capa dura > k1-roca
k 1-r
oca
k 1-c
apa
dura
k 1-ju
nta
k 1-h
ueco
total OF
OK
Exceso avance
OK (ajuste equipo)
Poco avance
Condiciones avance actual
Situación =>
Cequ = pavan / pperc
}}
Sandvik Mining and ConstructionE. Mota 49 de 77
PerforaciónPerforando a través de macizos rocosos cambiantes ROCK PILOT SYSTEM
Rock
Pilot
NPR=Feed Speed ( m/min )
Percussion Pressure ( Feed )
1 2 3 4
200 bar
80 barHalf Percussion limit
a
Over hammering
=> loose couplings
Presión Percusión (Avance)
Límite Media Percusión
Exceso Martilleo
Aflojado roscas
NPR=Velocidad avance (m/min)
Sandvik Mining and ConstructionE. Mota 50 de 77
PerforaciónRanger 700 y 800 / Pantera 1500
R7002 / Poclain / Ø76 mm / MF-T45 / Otawa
R700 / Ø76 mm / MF-T45 / Toijala
R700 / Ø70-89 mm / MF-T45 / Croacia
R8002 / HL800T / Ø76 mm / MF-T45 / Savonlinna
P1500 / Ø152 mm / MF-GT65 / Myllypuro
P1500 / Ø127 mm / MF-GT60 / Baxter-Calif.
Vbot periferico (m/s)
Tem
pera
tura
2ªr
osca
, °C
0,31 0,37 0,42 0,47 0,52 0,58 0,63
40
60
80
100
120
140
UF
Perforando con botones estabilzadores rotos
Linea base para martillos estabilizados = ?
79 92 105 118 132 145 1586667 79 90 101 112 125 13556
RPM para Ø76mm
47 55 63 71 79 87 953939 46 53 59 66 72 7933
RPM para Ø89mm
RPM para Ø127mmRPM para Ø152mm
0,26
HL700 + OMR50 HL700 +
Poclain
59 69 78 88 98 108 11849 RPM para Ø102mm
Vbot perifer = π d · RPM / ( 60 · 1000 )
Sandvik Mining and ConstructionE. Mota 51 de 77
PerforaciónAspectos sobre I + D en perforación percusiva
Caracterización del macizo rocoso y mecanismos de rotura perforabilidad de la roca in situ y del macizo rocosoindentación de la boca y lajado por multi-pasoabrasivdad de la roca intacta y del macizo rocoso
Generación de la potencia de percusión y su transmisiónmodelos de desgaste y resistencia al fallo de los insertos de carburomodelos simulación para rendimientos de boca, varillaje y roscasmodelos simulación para rendimiento de martillo y sistema de avancefluidos hidráulicos, aceites minerales, aceites biodegradables agua, airesistemas de control de la perforación
Diseño e igeniería de los equipos de perforaciónmodelos para simulación de estabilidad en carro y brazos sistemas de supresión de polvo y ruido aspectos sobre seguridad y calidad del entorno de trabajo monitorización de instrumentación y condicionantescontrol remoto y automatizaciónfiabilidad
Aplicaciones modelos predictivos globales de rendimiento de equipos y costes modelos predictivos y simulaciones en procesos de excavación de rocas
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Perforación Niveles de ruido durante la perforación
Frontera de 85 dB(A) para CHA 660
5 x 5 m2
Estándar ISO 4872Presión LWA dB(A)
Commando 100 125.7Commando 300 123.8CHA 660 124.2Ranger 700 126Pantera 1500 127
El encapsulado de la corredera reduce el nivel de ruido en aproximadamente 9 dB(A)
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PerforaciónUna perforación precisa genera una voladura eficiente
Fuentes de error 1. Error de marcado y emboquille2. Error de inclinación y dirección 3. Error de desviación4. Error de profundidad5. Mala medición, ignorado o perdido
4
4
2
5
3
1
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PerforaciónEjemplos desviación barrenos
Desviación con y sin tubo guía para boca retráctil DC Ø89 mm
/ T51 en micaesquisto
Error de DirecciónØ89 mm boca retractil
/ T45 en granito
Desviación por fuerza gravedad doblado de sarta en barrenos
inclinados de feldespatos
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PerforaciónProyecto Mars Hill Highway, Carolina del Norte
Volumen excavación con P & V 13.7 mill. m3
Contratista para precorte Gilbert Southern Corp.Equipo para precorte 3 ud x Ranger 700Altura banco 7.6 m con paredes a 40°Varillaje Ø76mm retrac / T45Precisión prevista en fondo barreno 152 mm a 10.0 m o 15.2 mm/mTipo de roca biotita-gneis granitico
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PerforaciónTrabajos en Lafarge Bath, Ontario
Programa actual - Pantera 1500Altura banco 32 mBoca Ø115 mm boca guiadaVarillaje Sandvik 60 + tubo guía
Desviación fondo barreno < 1.5 %Capacidad perf. bruta 67 mperf / h
Esquema perforación 4.5 x 4.8 m2 (tresolillo)Sobre-perforación 0 m (voladura hasta linea de falla)Espaciado 2.8 m
Nº de bancos 3Separación entre bancos 1.8 mRetardo por banco 25 mseg
Carga por barreno 236 kgExplosivos ANFO (0.95 & 0.85 g/cm3)Factor de carga 0.34 kg/bm3
Producción annual 1.6 mill. tonTipo roca caliza
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PerforaciónControl de errores por marcado y posición de emboquille
Marcando posiciones de emboquille
1a. Use cinta, niveles ópticos o láser para medir las orientaciones de los emboquilles.1b. Use GPS o teodolitos para determinar posiciones de emboquille - ventajosos en terrenos ondulantes.2. Utilícese pintura - no objetos móviles como rocas, bolsas, etc. 3. Use dispositivo de posicionamiento para guiado de corredera por GPS.
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PerforaciónControl de errores de profundidad
Nivel láser
Nivel plaza canteraNivel sobre-perforación
Nivel superior banco
inclinación Valores de referencia para
TIM 2300
b
a
c
c - a
Longitud sarta que queda = c - a(en 1ª lectura del láser)
Longitud total barreno = c - a + b
Altura del láser
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Perforación
Nivel plaza canteraNivel sobre-perforación
Nivel superior banco
inclinaciónValores de ajuste para TIM 2300
• inclinación• dirección proyección escombro• dirección punto distante en mira
(es necesaria una nueva lectura en la miracuando se mueven las orugas)
Dirección voladura
Control del error de inclinación y dirección
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Perforación Control de error por desviación del barreno
seleccionense bocas menos influenciadas por las discontinuidades del macizo rocosoreducir desviación de sarta usando tubos guía, etc. reducir doblado de sarta usando menor fuerza de avancereducir desplazamiento del pié de avance al perforar puescausará un desalinemiento de la corredera provocandodoblado de la sarta (ocurre normalmete al perforar a través de zonas de sobreperforación de bacos anteriores)evitar efectos gravitacionales que provocan doblado dela sarta al perforar barrenos inclinados ( > 15° )evitar laboreo con excesivas alturas de banco
Des
viac
ión
barr
eno,
∆L
Longitud barreno, L
∆L = ƒ ( L3 ) para δ ≠ 0
∆L = ƒ ( L2 ) para δ = 0
δ
Patinado boca y desplazamiento pié avance (δ)ocurre qquí
∆L
Sobreperf. previa
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Perforación Cómo el diseño de la cara de la boca mejora la rectitud de los barrenos
Cuando la boca empieza a perforar a través del plano de
fractura en el fonde de barreno -los botones periféricos tienden a despegarse de ese plano con
el consiguiente desvío de la trayectoria de la boca.
Insertos periféricos más de diseño más agresivo (balístico /
punta) y perfiles de frente de boca (centro rebajado) reducen este deslizamiento permitiendo
a los botones periféricos “cortar” a través de la superficie
de fractura - así se porducirámenor desvío de boca y sarta.
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PerforaciónCómo el diseño de la camisa de la boca mejora la rectitud de los barrenos
Cuando la boca estáatravesando la superficie de
fractura - aparecen condiciones de carga desiguales en la boca;
originando desviaciones en boca y sarta - que son
proporcionales a la fuerza de impacto de la boca.
Un apoyo trasero en la camisa de la boca (boca retráctil) reduce el desvío de la boca causado por la aparición de condicionantes
de carga en el frente de boca por “centralizado” gracias a este
apoyo trasero.
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PerforaciónVideo en barreno de Ø64mm
Fisura Junta abierta
Punto duro
Junta
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15° - 20
°15
° - 20°
Fisuras a lo largo de esquistosidad o
planos lecho
Dirección perforación
relativamente estable siguiendo
direcciones paralelas a
esquistosidad
Dirección perforación estable perpendicular a fisuras a lo
largo de esquistosidad o planos lecho
PerforaciónTendencia a la desviación en roca esquistosa
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Perforación
• relación óptima diámtero boca / barra• tipo inserto / cara y camisa de boca
inserto esférico / balístico / puntaboca normal boca retráctil boca centro rebajadoboca guía
• componentes adicionales en sarta tubo guía / barras piloto
Selección herramientas para barrenos rectos
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PerforaciónDocumentación de perforación y carga antes de voladura
• distribución actual de los explosivos en macizo rocoso-indicando variaciones locales del factor de carga
• riesgo de proyecciones desde frente del banco y berma• riesgo de iniciación por simpatía entre barrenos• riesgo de sobrepresión de explosivos
Vista Isométrica
Lineas de frente desde perfilómetro
Trayectorias de barrenos
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Perforación Esquema de perforación a nivel de plaza de cantera
1 2
37
3
4 56
39 36 35 3433 32
31
7 8 9 1011
12
30 29
28
2726
1314 15
25 24
16 17 18
23
20
2221
19
1 2
38
3 4 5 6
39 36 3534
3332 31
78
9
3710 11 12 13 14 15 16
30 29 28 27 26 25 24 23 2221
20
17 18 19
Pie banco
Cresta banco H = 33 m
Posiciones de emboquille
Pie de barreno en plaza cantera
Areas agrupamiento barrenos / Riesgo sobrepresión
Areas sin perforar / Riesgo de repiés
Areas de piedra pequeña / Resgo de proyecciones
Altura banco 33 mInclinación barreno 14°Varillaje Ø76 mm retrac / T45Malla perforación 2.5 x 2.75 m2
Tipo roca Gneis granítico
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Perforación Proyección vertical de Fila 1
34m
32m
28m
24m
20m
16m
12m
8m
4m
0m
- 3m
2019181716151413121110987654321 2.75 2.752.792.722.902.852.772.752.783.032.752.782.902.72
2.773.182.842.882.21
3.491.755.972.203.742.992.423.542.683.742.721.674.146.083.41
1.1 1.1
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PerforaciónResumen de errores por desviación de barrenos en banco de H = 33m
Altura Longitud Errores de Inclin. Errores Error desviación Desviaciónbanco, H barreno, L y dirección, ∆ LI + D desviac., ∆ Ldef total, ∆ Ltotal ∆ Ltotal / L
( m ) ( m ) ( mm ) ( mm ) ( mm ) ( % )
9 9.3 440 ( 140 ) 120 420 4.513 13.4 640 ( 210 ) 240 650 4.917 17.6 840 ( 275 ) 400 900 5.121 21.7 1040 ( 340 ) 610 1190 5.533 34.1 1630 ( 530 ) 1470 2270 6.7
( … ) valores donde el error de azimut sistemático ha sido excluído
Inclination objetivo 14.0°Inclinación media 14.4°Desviación media 1.4°
Azimut objetivo 0.0°Azimut medio -7.6°Desviación estándar 7.7°
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PerforaciónResumen de predicción de desviación de barrenos
Predicción de orden de magnitud de la desviación total del barreno• errores de emboquille ∆LC ~ d• errores de inclinación + dirección ∆LI + D = kI + D · L
kI + D = 20 - 60 (mm/m) o 1.1° - 3.5°• errores de desviación ∆Ldef = kdef · L2
• errores totales ∆Ltotal = ( ∆LI + D2 + ∆Ldef
2 ) 1/2
Factores para perforación de barrenos rectos• perforista - precisión de marcado, posición de emboquille,
desplazamiento corredera y control del avance• equipo - control de inclinación y dirección, sistema control
profundidad perforación, procedimientos de emboquille• varillaje - patinaje de boca en emboquille, control de afilado y desviación• gestión - calidad y coste de la roca producida,
seguridad en la voladura y documentación
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PerforaciónPredicción errores de desviación• la dirección de la desviación no puede “predecirse”• la magnitud de la desviación puede predecirse
Factor Macizo rocoso, kroca• masividad macizo rocoso 0.33• fracturación moderada 1.0• fracturada 2.0• condición estratos mezclados 3.0
Factor diseño boca y botón, kboca• boca normal y botón esférico 1.0• boca normal y botón balístico 0.70• boca-X normal 0.70• boca retráctil y botón esférico 0.88• boca retráctil y botón balístico 0.62• boca-X retráctil 0.62• boca guiada 0.38
Predicción Desviación BarrenopredH=33.xls/A. Lislerud
Situación Banco H = 33mTipo Roca Gneis GraníticoTipo Boca Boca Retráctil
Diámetro Boca (mm) dbit 76Diámetro Barra (mm) dstring 45Diámetro Tubo Guía (mm) dguide / No No
Factor Desviación Total kdef 1,34macizo rocoso kroca 1,30rigidez sarta krigidez 0,138bamboleo boca kbamboleo 0,592tubos guía para barras kguía 1,000factor diseño boca y botón kboca 0,88constante kbarra 0,096
Factor error inclinación y dirección k I + D 47,8
Predicción desviación barrenoLongitud Inc + Dir Desviaci. Desviaci. Desviac.Barreno Barreno Barreno Barreno Barreno
L ∆L I + D ∆Ldef ∆Ltotal ∆Ltotal / L(m) (mm) (mm) (mm) (%)9,3 444 116 459 4,9
13,4 640 241 684 5,117,6 840 415 937 5,321,7 1036 631 1213 5,634,1 1628 1559 2254 6,6
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PerforaciónAfección de errores de perforación a operaciones posteriores
Perforación • reduce vida de varillaje
Voladura • peligro de rendimiento pobre de explosivos en barrenos contiguos debido a deflagración osobrepresión
• peligro de proyecciones debido a mal control de piedra en 1ª fila
Carga y Transpte. • situación desfavorable de carga en “suelos nuevos” debido a repiés, baches y voladuras contiguas
Buenas prácticas • max. desviaciones de barreno hasta 2-3 %
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Gestión de FlotasNiveles de respuesta en Manteniento de Flotas
Cos
tes
de P
rodu
cció
n
Reactivo Planificado Preventivo Predictivo Evasión
Matenimiento e inversiónen tiempo actividad
Mantenimiento según horas de trabajo
Análisis de la causaorigen del fallo
Maitenimiento según condicionantes
Mantenimiento cuando surge el fallo
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Gestión de FlotasCoste Operativo Máquina durante Vida Operativa(Machine Lifecycle Operating Costs, MLOC)
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Gestión de FlotasCoste Operativo Máquina durante Vida Operativa(Machine Lifecycle Operating Costs, MLOC)MLOC proporciona una herramienta que guiará a una persona sin conocimiento profundo de las condiciones y procedimientos de mantenimiento a generar estimaciones realistas de los costes operativos de los equipos en condiciones específicas
Distribución COSTES PANTERA 1500
MANO OBRA / horas mantenimiento25 %
MARTILLOS13 %
VARILLAJE8 %
S. HIDRAULICOS2 %
CARRIER5 %
BOOM4 %
CAMBIADOR 3 %
CORREDERA5 %
COMPONENTES OPCIONALES1 %
VARIOS0 %
CONSUMIBLES (aceite, Combustible, lubricantes)
28 %
REPUESTOS SVCIO3 %
S. ELECTRICOS1 %
CIRCUITO AIRE / AGUA1 %
CAPTADOR POLVO1 %
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Gestión de FlotasContratos de Rendimiento
RENDIMIENTO
COSTE TOTALUNIDAD
FIABILIDAD
DISPONIBILIDAD
COSTE PROVEEDORPOR UNIDAD
PRECIO FIJO MH YREPUESTOS
PRECIO FIJO MH YREPUESTOS
PRECIOS FIJOS EN REPUESTOS
Contrato de rendimiento en Producción
Contratos formación
Contratos mantenimiento preventivo
Contratos Coste y productividad
PARCIAL INTERMITENTE INTEGRADO
IMPLICACIÓN PROVEEDOR
Contratos intercambio componentes
Contratos suministro repuestos
Contratos Coste y disponibilidad
COMPETENCIA
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