1 Clase Introducción Perforación y Voladura
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CONTENIDO:
1.1.- ¿Qué es la Perforación y Voladura?
1.2.- ¿Qué es la Perforación?
1.3.- ¿Qué es un túnel?
1.4.- Tipos de túneles.
1.5.- Sistemas de Perforación.
1.6.- ¿Qué es la voladura?
1.7.- Historia de la tecnología de Perforación y
Voladura.
1.8.- Métodos de Perforación.
1.9.- Método de Perforación Cíclica o Perforación y
Voladura
1.10.- Método de Perforación Continua, Tunelera o Topo.
1.11.- Progresión de la Tasa de avance en Perforación.
1.12.- Excavación de Túneles con Perforación y
Voladura.
1.13.- Diseño geométrico del túnel o labor minero.
1.14.- Tiempo de Construcción.
1.15.- Costo de Operación.
La Ingeniería de Voladura, es una ciencia y arte de la rama de
la Ingeniería, que se dedica ampliamente a la extracción de los
recursos de minerales que nos ofrece la naturaleza.
La extracción se realiza por medio de técnicas, equipos y con
labores mineras (Perforación) y con el conocimiento y uso de
las técnicas de los explosivos (Voladura).
1.1.- ¿QUÉ ES LA PERFORACIÓN Y VOLADURA?
Es una etapa del minado que forman un conjunto de actividades para tener éxito en las excavaciones de túneles.
1.2.- ¿QUÉ ES LA PERFORACIÓN?
Es la primera operación en la preparación de una voladura, consiste en abrir huecos cilíndricos para alojar al explosivo con sus accesorios iniciadores. Estos huecos son llamados taladros, hoyos o blast holes.
1.- INTRODUCCIÓN DE PERFORACIÓN Y
VOLADURA
1.3.- ¿QUÉ ES UN TÚNEL?
Túnel es una obra subterránea de avance lineal, cuyo objeto es la comunicación de dos puntos.
1.4.- TIPOS DE TÚNELES
TUNELES DE VÍAS DE COMUNICACIÓN
TUNELES ACUEDUCTOS.
TUNELES TELECOMUNICACIONES.
TUNELES PARA VÍAS RAPIDAS.
TUNELES OBRAS CIVILES.
TUNELES OBRAS MINERAS.
1.5.- SISTEMAS DE
PERFORACIÓN
A.- MECÁNICOS: - PERCUSIÓN
- ROTACIÓN
- ROTOPERCUSIÓN.
B.- TÉRMICOS: - SOPLETE O LANZA TERMICA
- PLASMA.
- FLUIDO CALIENTE.
C.- HIDRAÚLICOS: - CHOROS DE AGUA
- EROSIÓN
- CAVITACIÓN
D.- SÓNICOS: - VIBRACIÓN DE ALTA FRECUENCIA
E.- QUÍMICOS: - MICROVOLADURA
F.- ELÉCTRICOS: - ARCO ELÉCTRICO
G.- SISMICOS: - RAYO LASER
H.- NUCLEARES: - FUSIÓN
- FISIÓN
1.6.- ¿QUÉ ES LA VOLADURA?
ES UN PROCESO TRIDIMENSIONAL, EN
EL CUAL LAS PRESIONES GENERADAS
POR EXPLOSIVOS CONFINADOS DENTRO
DEL TALADROS PERFORADOS EN LA
ROCA, ORIGINAN UNA ZONA DE ALTA
CONCENTRACIÓN DE ENERGÍA QUE
PRODUCE DOS EFECTOS DINÁMICOS:
FRAGMENTACIÓ Y DESPLAZAMIENTO.
1.7.- HISTORIA DE LA TECNOLOGÍA DE P Y V.
A.- PIEDRA, BRONCE, HERRAMIENTAS MANUALES DE
HIERRO Y FUEGO (3500 A.C. – 1679 D.C.)
EL ARTE DE LA EXCAVACIÓN EN SUBTERRÁNEO NACE CON LA
HISTORIA DE LA HUMANIDAD.
LOS ARQUEÓLOGOS REPORTAN QUE LA MINERÍA
SUBTERRÁNEA COMENZO EN LA EDAD DE PIEDRA, HACE UNOS
15,000 AÑOS.
HACE 3500 A.C. APROXIMADAMENTE COMENZÓ LA
CONSTRUCCIÓN DE TÚNELES CON UN SENTIDO TECNOLÓGICO,
DURANTE LA EDAD DE BRONCE, EN LA PENÍNSULA DEL SINAÍ,
CON UN PROMEDIO DE 50 METROS DE AVANCE.
MINAS DE ARABAH, POR EGIPCIOS, HACE 1800 A.C.
MINAS DEL REY SALOMÓN Y OTROS EN ISRAEL
MINA DE SAL, EN LOS ALPES AUSTRIACOS, HACE 2000 A.C. SE
NOTA CON INCLINACIONES ENTRE 25° Y 60°, PROMEDIO 400
MTS. DE AVANCE.
TÚNEL SAMO (GRECIA) ,AÑO 687 A.C.DE 1,800 MTS DE
AVANCE.
TÚNEL EN TURQUÍA, AÑO 400 A.C. SE DERIVO UN RÍO.
TÚNELES PELLINI, SOUCI Y PRATHI, AÑOS 90 Y 110 A.C.
TÚNEL FUCIHNO, ENTRE LOS AÑOS 41 Y 52 D.C. DE 5,700
MTS.
B.- TALADRO MANUAL Y PÓLVORA NEGRA (1679 – 1861)
MINA FREIBURG EN 1613, SE INICIO EL USO DE LA
POLVORANEGRA.
EN EL SIGLO XIX, SE CONSTRUYERON INNUNERABLES
TÚNELES, CON LA PRESENCIA DE LOS “PICAPEDREROS”
QUE USABAN LA BARRA Y EL MARTILLO, QUE AL COMIENZO
ERA DE HIERRO FORJADO, LUEGO DE ACERO COLADO Y
FINALMENTE DE ACERO DE ALTO GRADO DE DUREZA.
C.-PERFORADORAS CON PISTÓN MECÁNICO Y ALTOS
EXPLOSIVOS(1861–1907) SE CONSIDERA LA REVOLUCIÓN DE LA TUNELARÍA POR LA
PRESENCIA DE EXPLOSIVOS DE ALTO PODER ROMPEDOR
Y EL USO DE MÁQUINAS PERFORADORAS CON PISTÓN
MECÁNICO, OPERADOS CON AIRE COMPRIMIDO.
EN EL TÚNEL MONTE CENIS SE EMPLEO LA PRIMERA
PERFORADORA COMERCIAL, AÑO 1861, TUVO UN AVANCE
DE 12.8 KMS.
D.- PALAS CARGADORAS MECÁNICAS Y MARTILLOS
PERFORADORAS(1907–1929) CON UN AVANCE PROMEDIO DE 100 MTS. MENSUALES, ESTAS
MEJORAS SE OBTUVO POR LA INTRODUCCIÓN DEL MARTILLO DE
PERFORACIÓN Y LA PRESENCIA DE PALAS MECÁNICAS
CARGADORAS PARA LA LIMPIEZA DEL MATERIAL DE VOLADURA.
E.- EQUIPAMIENTO CON JUMBOS, CARROS MINEROS
DE ACARREO Y BROCAS CAMBIABLES. (1930 – 1949)
SE EMPIEZA PERFOR, VOLAR Y EXCAVAR A SECCIÓN
COMPLETA, VARIANDO LOS MÉTODOS TRADICIONALES.
AVANCES DE 150 MTS. POR MES, 50% MAS QUE EL PERIODO
ANTERIOR.
PRESENCIA DEL JUMBO QUE ES UN EQUIPO DE PERFORACIÓN
CONSTITUIDO POR UN SOPORTE MÓVIL, SOBRE EL CUAL SE
COLOCAN BRAZOS QUE ESTAN UBICADOS LA PERFORADORA,
CONTROLADA POR UN SOLO OPERADOR Y LA PRESENCIA DE
CARROS MINEROS VERSATILES, SE AUMENTO LOS AVANCES
HASTA 150 MTS. POR MES. SE EMPEZO A USAR DE BROCAS
CAMBIABLES, POR EL FRACCIONAMIENTO DE LA BARRA CON LA
BROCA SE PUEDE EMPLEAR INDISTINTAMENTE DIFERENTES
BROCAS, AL TIPO DE ROCA DE ROCA QUE SE PERFORA Y AL
DIÁMETRO DEL TALADRO QUE SE DESEA.
F.- INSERTOS DE CARBURO DE TUNGSTENO EN LAS BROCAS. (1949 – 1967).
SE TUVO EL MAYOR SALTO TECNOLÓGICO EL USO DE LOS INSERTOS DE CARBURO DE TUNGSTENO, SE OBTUVO UNA MAYOR VELOCIDAD DE PENETRACIÓN EN LA ROCA, PRESENCIA DEL MÉTODO “CORTE QUEMADO”, PARA EL ARRANQUE DE LAS VOLADURAS, EN 1960 SE INTRODUCE EL ANFO EXPLOSIVO DE GRAN PODER Y LOS FULMINANTES ELÉCTRICOS CON RETARDOS AL MILI- SEGUNDOS.
G.- SITUACIÓN ACTUAL
SE TIENE 2 MÉTODOS:
- MÉTODO CÍCLICO O PERFORACIÓN Y VOLADURA.- HA EVOLUCIONADO Y ES MÁS EMPLEADO, USA EXPLOSIVOS, MUY VERSATIL AL INTEGRAR LA EXCAVACIÓN Y EL SOPORTE.
- MÉTODO DE EXCAVACIÓN CONTINUA O TUNELERA.- ESTA EN DESARROLLO, SU POTENCIAL SE ASIENTA EN LA OBTENCIÓN DE EQUIPOS Y HERRAMIENTAS DISEÑADAS PARA CADA OCASIÓN, NO USA EXPLOSIVOS.
1.8.- MÉTODOS DE PERFORACIÓN
Son 2 los métodos de Perforación y son:
Método Cíclico ó Perforación y
Voladura.
Método de Perforación Continua,
llamada también Tunelera o Topos.
1.9.- MÉTODO CÍCLICO O
PERFORACIÓN Y VOLADURA.
1.9.- MÉTODO CÍCLICO O
PERFORACIÓN Y VOLADURA
1.9.- MÉTODO CÍCLICO O
PERFORACIÓN Y VOLADURA
1.10.- MÉTODO DE EXCAVACIÓN CONTINUA,
TUNELERA O TOPOS
1.10.- MÉTODO DE PERFORACIÓN
CONTINUA O TOPOS
TUNELERA
1.11.- PROGRESIÓN DE LA TASA DE AVANCE ( ATLAS
COPCO, 2005) EN PERFORACIÓN.
No. AÑO
APROX.
EQUIPO AVANCE MTS/HORA
1 1907 CYCLOP 50 3 – 5
2 1928 RWT 80 8 – 10
3 1952 RH 656 15
4 1962 ZAX 202 2 X PERFORADORAS
BBC 22
35
5 1973 BOOMER 131 2 X
PERFORADORAS COP 125
65
6 1973 BOOMER 131 2 X
PERFORADORAS COP 1038
110
7 1983 BOOMER H 178 3 X
PERFORADORAS COP 1238
180
8 1992 ROCKET BOOMER H353 3 X
PERFORADORAS COP 1838
250
9 2000 ROCKET BOOMER XL3 C - 2000 275
10 2005 ROCKET BOOMER XL4 450
1.12.- EXCAVACIÓN DE TÚNELES CON PERFORACIÓN
Y VOLADURA
INTRODUCCIÓN.
SE BASA EN PRINCIPIOS MECÁNICOS DE PERCUSIÓN Y
ROTACIÓN, CUYOS EFECTOS DE GOLPE Y FRICCIÓN
PRODUCEN EL ASTILLAMIENTO Y TRITURACIÓN DE LA
ROCA EN UN ÁREA EQUIVALENTE AL DIÁMETRO DE LA
BROCA Y HASTA LA PROFUNDIDAD DEL BARRENO
UTILIZADO.
LUEGO ES FAVORABLE DESIGNA EL MODELO Y TAMAÑO
DEL EQUIPO DE PERFORACIÓN TENIENDO EN CUENTA LA
NECESIDAD EFECTIVA DE LA OPERACIÓN MINERA.
1.12.- EXCAVACIÓN DE TÚNELES CON
PERFORACIÓN Y VOLADURA
Perforación en roca
1.13.- DISEÑO GEOMÉTRICO DEL TÚNEL
O LA LABOR MINERA
1.- SECCIÓN TRANSVERSAL DEL TÚNEL O LABOR MINERA.
AMPLIO RANGO DE SECCIONES DE ACUERDO AL REQUERIMIENTO DE LA PLANIFICACIÓN, TIPO DE YACIMIENTO, MÉTODO DE EXPLOTACIÓN, VENTILACIÓN, DRENAJE, ACCESOS, CARACTERISTICAS DE LAS VETAS, TAJOS, SOSTENIMENTO, ETC.
2.- RADIO DE CURVATURA.
NO SE TIENE NINGUNA LIMITACIÓN PRÁCTICA.
3.- PENDIENTE DE LA LABOR MINERA.
EN LAS LABORES MINERAS LA PENDIENTE NO DEBE SER MAYOR DE 12 %, EN MINERÍA A CIELO ABIERTO Y 5 % EN MINERÍA SUBTERRÁNEA.
4.- INFRAESTRUCTURA DE SEGURIDAD
LOS REFUGIOS DEBEN ESTAR UBICADOS CADA 50 MTS. DE LAS VÍAS DE LAS LABORES MINERAS. EN LOS CRUCEROS DE EQUIPOS MOTORIZADOS DEBEN TENER SUS RESPECTIVAS SEÑALIZACIONES Y/O SEMÁFORO. LAS SEÑALIZACIÓN CON MATERIAL DE ALTA REFLEXIVIDAD
1.14.- TIEMPOS DE CONSTRUCCIÓN
ESTÁN CONSTITUIDOS POR LA SUMA DE LOS TIEMPOS DE EXCAVACIÓN Y SOSTENIMIENTO, MÁS LOS TIEMPOS DESTINADOS AL MONTAJE Y DESMONTAJE DE LOS EQUIPOS EMPLEADOS.
- TIEMPO DE EXCAVACIÓN.- ESTA EN FUNCIÓN DE LA RESISTENCIA DE LA ROCA, FUERZA DE EMPUJE, NÚMERO DE TALADROS, ETC. COMO PROMEDIO SE TIENE UN AVANCE DE 200 MTS SEMANALES CON SECCIONES DE 20 MTS 2. TIEMPO ESTIMADO DE 2 A 3 HORAS.
- EL TIEMPO DE SOSTENIMIENTO.- ESTA EN FUNCIÓN DE LA CALIDAD DE LA ROCA, FRACTURAS, FALLAS GEOLÓGICAS, PRESENCIA DE AGUA, PANIZO, MATERIALES DE SOSTENIMIENTO, ÁREA DE SOSTENIMIENTO, ETC. TIEMPO ESTIMADO ES DE ½ GUARDÍA
- TIEMPOS DE MONTAJE Y DESMONTAJE O TIEMPO DE INSTALACIÓN Y DE ACONDICIONAMIENTO.- TIEMPOS DE SUMINISTROS SON MUY CORTOS, YA QUE SON MÁQUINAS ESTÁNDAR Y LOS FABRICANTES SUELEN TENERLAS EN STOCK. TIEMPO PROMEDIO DE 10 A 15 MINUTOS.
1.15.- COSTOS DE PERFORACIÓN
SON MUCHOS LAS PARTIDAS QUE INTERVIENEN EN EL COSTO FINAL DE UNA PERFORACIÓN, LOS PRINCIPALES SON: COSTO DE TRASLADO Y MONTAJE.- LOS JUMBOS SE TRASLADAN
COMPLETOS HASTA LA OBRA Y FRENTE DE OPERACIÓN. APROXIMADAMENTE ES UN 5% AL 10% DEL COSTO TOTAL.
• COSTO DE EXCAVACIÓN.- DEPENDEN DEL NÚMERO DE BARRENOS QUE SE VAN EMPLEAR DE ACUERDO A LA SECCIÓN, CONSUMO DE EXPLOSIVOS Y DEL DESGASTE DEL MATERIAL FUNGIBLE (BROCAS, BARRAS, ETC.). APROXIMADAMENTE 55 % DEL COSTO TOTAL.
COSTO DE SOSTENIMENTO.- SIENDO EL DESPRENDIMIENTO DE ROCA LA PRINCIPAL CAUSA DE ACCIDENTES EN LAS MINAS, SE DEBE INSTALAR Y MANTENER UN SOSTENIMIENTO DE CUERDO AL DISEÑO ESTABLECIDO EN EL PLAN DE MINADO. APROXIMADAMENTE 35 A 40 % DEL COSTO TOTAL.
GRACIAS!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
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