Volcap6

UNIVERSIDAD DE HUÁNUCO

PERFORACIONES Y VOLADURAS

Ing. Lili Tatiana Boyánovich Ordóñez

CAPVI

PERFORACION DE ROCAS

PERFORACION DE ROCAS

La perforación es la primera operación en la preparación deuna voladura. Su propósito es el de abrir en la roca huecos cilíndricos destinados a alojar al explosivo y sus accesoriosiniciadores, denominados taladros, barrenos, hoyos.

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 una profundidad dada por la longitud del barreno utilizado. La eficiencia en perforación consiste en lograr la máxima penetración al menor costo.

En perforación tienen gran importancia la resistencia al corte o dureza de la roca (que influye en la facilidad y velocidad de penetración) y la abrasividad. Esta última influye en el desgaste de la broca y por ende en el diámetro final de los taladros cuando ésta se adelgaza (brocas chupadas).

La perforación se efectúa por los siguientes medios:1. Percusión, con efecto de golpe y corte como el de un cincel y martillo. Ejemplo, el proporcionado por los martillos neumáticos pequeños y rompepavimentos.2. Percusión/rotación, con efecto de golpe, corte y giro, como el producido por las perforadoras neumáticas comunes,tracdrills, jumbos hidráulicos.

3. Rotación con efecto de corte por fricción y rayado con material muy duro (desgaste de la roca, sin golpe), como el producido por las perforadoras diamantinas para exploración.4. Fusión (jet piercing) mediante un dardo de llama que funde roca y mineral extremadamente duro como la taconita (hierro), método aplicado en algunos yacimientos de hierro de Norteamérica.

EQUIPOS DE PERFORACIÓNActualmente se emplean tres tipos de máquinas perforadoras:

1. ManualesDe percusión con aire comprimido, para huecos pequeños (25 a 50 mm de diámetro), para trabajo horizontal o al piso (pick hammer) o para huecos verticales al techo (stopers). Emplean barrenos de acero integrales terminados en una broca fija tipobisel, o barrenos con broca acoplable.

2. MecanizadasDe percusión y de rotopercusión, montadas en chasis sobre ruedas u orugas. Para huecos hasta 150 mm (6” de diámetro) y 20 m de profundidad. Ejemplo los track drill y jumbos neumáticos o hidráulicos, que emplean barrenos acoplables con brocas intercambiables.

3. Mecanizadas rotatoriasGeneralmente de grandes dimensiones para uso en tajos abiertos, montadas sobre camión o sobre orugas con traslación propia, con motor rotatorio independiente y perforación por presión (pull down o presión de barra) con brocas rotatorias tricónicas de 6” a 15” de diámetro, siendo las más comunes de 6”, 9 7/8” , 11¼” y 12 5/8”.

Un equipo normal de perforación está compuesto por:a. Perforadora o martillo.b. Soporte y carro portador.c. Compresora y bombas hidráulicas.d. Brocas y barrenos.e. Accesorios (mangueras, aceitadoras, etc.).

b. Los soportesTambién llamados castillos, pueden ser simples trípodes o patas tubulares de avance automático como las de los stoper y jack hammer. En los jumbos, trackdriles y demás carros perforadores se utilizan brazos articulados y pantógrafos.Las rotatorias tienen altas estructuras metálicas (castillos) para soportar el peso de la máquina y de la barra.

c. Las compresorasPueden ser estacionarias, portátiles (móviles) y carrozadas, estas últimas montadas en el mismo carro perforador. Su accionamiento puede ser eléctrico o con motor a explosión (mayormente diesel). De acuerdo al sistema mecánico de compresión pueden ser:- De pistones (simple y reciprocante), cuando el aire se comprime primero a baja presión y luego a alta en dos cilindros en tandem.- Rotatorias (de paletas corredizas o vanes, y de tornillo o helicoidales).

Pueden ser estacionarias, portátiles (móviles) y carrozadas, estas últimas montadas en el mismo carro perforador. Su accionamiento puede ser eléctrico o con motor a explosión (mayormente diesel). De acuerdo al sistema mecánico de compresión pueden ser:- De pistones (simple y reciprocante), cuando el aire se comprime primero a baja presión y luego a alta en dos cilindros en tandem.- Rotatorias (de paletas corredizas o vanes, y de tornillo o helicoidales).

d. Brocas y barrenosLas brocas son las herramientas cortantes, generalmente de acero altamente resistente al impacto, reforzadas en sus filos con insertos o botones de material muy duro resistente a la abrasión (carburo de tungsteno).Barras o barrenos son varillas o tubos de acero acoplables que transmiten el impacto del martillo a la broca, ubicada en uno de sus extremos.

Las barras pueden ser tubulares, hexagonales, rígidas, etc. ysus acoplamientos de rosca, rosca corrida, soga, cono roscado, cono de embone liso, etc.Cuando la rosca forma parte del barreno se denomina “integral”, pero por lo general son independientes o intercambiables ya que su desgaste es mayor que el de la barra. Según la forma de su cara cortante y de la disposición o distribución de los insertos pueden ser del tipo bisel, cruz, equis, botones, expansoras o rimadoras, etc.En síntesis, las brocas se clasifican en tres grupos:

- De corteGeneralmente empleadas en perforación de producción con máquinas chicas, entre 1” y 4” de diámetro, (integrales, cruz, etc.) donde el inserto es el elemento que trabaja y se gasta.

-RotatoriasTambién llamadas “tricónicas” por estar formadas portres conos dentados acoplados a un cuerpo fijo ocarcasa. Estos conos giran libremente alrededor del ejede la broca cuando ésta entra en movimiento triturando a la roca.

- DiamantinasEmpleadas en prospección geológica y en voladura con taladros largos (long holes), generalmente huecas para permitir la extracción de una varilla de la roca o mineral que va siendo perforado (testigo), tienen insertos muy finos de diamante embebidos en una masa o matriz fundida, dura, que conforme se gasta deja aparecer•nuevos diamantes.

SELECCIÓN DE EQUIPOS DE PERFORACIÓNExisten diversos tipos y marcas de equipos de perforación para diferentes condiciones de trabajo. Su selección se basa en criterios económicos. De diseño mecánico, mantenimiento y servicio, capacidad operativa, adaptabilidad a los demás equipos de la mina, y de condiciones generales del lugar de trabajo (acceso, roca, topografía, fuentes de energía, etc.).

Uno de los criterios más importantes en perforación es la velocidad de penetración. La introducción de la perforación hidráulica que usa aceite a presión en lugar de aire comprimido para activar el martillo y el resto del equipo de perforación ha logrado aumentar esta velocidad y, por lo tanto, la eficiencia de la perforación, especialmente en rocas duras.

La penetración neumática ha llegado al tope de su desarrollo por la limitada presión de aire comprimido. Con el sistema hidráulico se pueden aplicar presiones de trabajo muchosmayores sobre la broca. Otra ventaja es que una perforadora hidráulica requiere una tercera parte de la energía que consume una perforadora neumática.

CONDICIONES DE PERFORACIÓNPara conseguir una voladura eficiente la perforación es tan importante como la selección del explosivo, por lo que este trabajo debe efectuarse con buen criterio y cuidado.Lamentablemente, la supervisión de la correcta operación de perforación aún no es adecuadamente realizada en muchas minas, lo que permite que ocurran deficiencias en la calidad del trabajo (taladros desviados, más espaciados, de longitud irregular, etc.) que determinan pérdidas de eficiencia de la energía explosiva disponible.

Normalmente la calidad de los taladros a ser perforados estádeterminada por cuatro condiciones: diámetro, longitud,rectitud y estabilidad.

a. DiámetroDepende del tipo de aplicación en que el taladro será utilizado.Como regla general, el de “menor diámetro factible” será elmás adecuado y económico de realizar.

b. LongitudInfluye mucho en la elección de la capacidad del equipo perforador y naturalmente en el avance del disparo(profundidad del taladro).

c. RectitudVaría con el tipo de roca, método de perforación y características del equipo perforador. Deben tener la mayor rectitud y alineamiento para que el explosivo sea apropiadamente distribuido.En la mayoría de trazos de perforación el paralelismo entre taladros es de vital importancia para la interacción de las cargas explosivas en toda la voladura.

d. EstabilidadLos taladros deben mantenerse abiertos hasta el momento de su empleo. En terrenos sueltos tienden a desmoronarse por lo que puede ser necesario revestirlos interiormente con tubos especiales para poderlos cargar (casing) o hacer otro taladro adyacente al obturado.

Casos particularesAlgunos trabajos de voladura requieren taladros de gran longitud, paralelos o distribuidos en forma radial. Los paralelos se emplean máquinas perforadoras especiales como las simbas, pack-sac, diamondrill y otras.Es fundamental que los operadores perforistas conozcan a fondo el manejo de su máquina, sus posibilidades y limitaciones, su mantenimiento básico y capten claramente los diseños del trazo o plan de perforación, entendiendo claramente el propósito o finalidad de la voladura a realizar.

CONTROL DE LECTURA:• VELOCIDAD DE LA PENETRACIÓN Y

BARRIDO• FALLAS DE PERFORACIÓN EN TALADROS

DE MAYOR DIÁMETRO• FALLAS DE PERFORACIÓN EN TALADROS

DE PEQUEÑO DIÁMETRO EN SUBSUELO• DENOMINACION DE LOS TALADROS• TIPOS DE PERFORACION

GRACIAS