PERFORACIÓN DE ROCAS

1. TERMINOLOGÍA:PERFORACIÓN: Es un método que tiene por objetivo penetrar la roca a través de la obtención de taladros. Se puede realizar por métodos manuales o mecánicos.

Primera operación para la voladura de rocas. Para penetrar la roca se hace uso de la percusión (golpe) o por la rotación (fricción).

TALADRO: Es el agujero que se obtiene en la roca por causa de la perforación.

Su diámetro varía desde los 7/8 ” hasta 15 ” o más pulgadas.

2. PROPÓSITO: El propósito de la perforación es CONSEGUIR UN TALADRO en la roca con

elementos definidos como: el diámetro , la longitudes, la alineación y estabilidad en las paredes del mismo, lo cual esta destinado a alojar el explosivo y sus accesorios.

3. EFICIENCIA: Se basa en principios mecánicos de PERCUSIÓN Y ROTACIÓN cuyos

efectos de golpe, fricción y giro o rotación producen el astillamiento y trituración de la roca.

4. PARÁMETROS A VENCER: Dureza: Resistencia de la roca al corte, influyen los factores de velocidad

de penetración. Abrasividad: Influye en el desgaste de las rocas y en el diámetro final del

taladro.

PERCUSIÓN• Los impactos

producidas por el golpe de pistón originando unas ondas de choque que se trasmiten a la boca a través del varillaje.

ROTACIÓN• Con este

movimiento se hace girar la boca para que los impactos se produzcan sobre la roca en distintas posiciones.

EMPUJE• Para mantener

en contacto el útil de perforación con la roca se ejerce un empuje sobre la sarta de perforación.

BARRIDO• El fluido del

barrido permite extraer el detrito de fondo del barreno.

5. FUNDAMENTOS DE LA PERFORACIÓN:

SEGÚN EL MÉTODO MECÁNICO: Métodos de Percusión: En la perforación por percusión, impacto o

fuerza de avance , la energía cinética se transmite desde un pistón a la culata del barreno e inserto en forma de onda de choque.

6. CLASIFICACIÓN DE LA PERFORACIÓN:

Métodos rotativos: Se subdividen en dos grupos, según si la penetración en la roca se realiza por trituración (triconos) o por corte (brocas especiales). El primer sistema se aplica en rocas de dureza media a alta y el segundo en rocas blandas. En este tipo de perforación no existe la percusión.

Triconos: Coronas de diamante:

Métodos rotopercutivos: Sistema más clásico de perforación de rocas. En este tipo de perforación se emplea la acción combinada de percusión, rotación, empuje y barrido, ya sea en equipos manuales para labores menores (pequeña minería y obras civiles de poca envergadura) o mecanizado (principalmente en minería subterránea de gran escala) y en obras civiles de gran envergadura, como la construcción de una caverna o túnel carretero.

Ventajas de la perforación rotopercutiva:o Aplicable para todo tipo de roca.o Se puede acceder a una gama de diámetros de perforación.o Se tiene mayor máquinas de este tipo.

SEGÚN EL MÉTODO TÉRMICO:o Sopletes o Lanza Térmicao Congelacióno Fluido calienteo Plasma

SEGÚN EL MÉTODO HIDRAÚLICO: Significa el uso de un fluido no comprimible (aceite mineral) para accionar los mecanismos de impacto, de rotación, de avance y de posicionamiento de las perforadoras que se desplazan a través de una viga que empalma a un brazo telescópico, entre ellas tenemos:

o Choro de aguao Erosióno Cavitación

SEGÚN EL MÉTODO SÓNICO:o Vibración de alta frecuencia

SEGÚN EL MÉTODO QUÍMICO:o Microvoladurao Disolución

SEGÚN MÉTODOS ELÉCTRICOS:• Arco eléctrico• Inducción eléctrico SEGÚN MÉTODOS ELÉCTRICOS:• Fusión• Fisión

SEGÚN EL TIPO DE MAQUINARIA: Perforación manual: En este tipo de perforación se usan equipos ligeros. Este

método se utiliza en trabajos de pequeña envergadura, donde, principalmente por dimensiones, no es posible usar otras máquinas o no se justifica económicamente su empleo.

Perforación mecanizada: En una perforación mecanizada, los equipos van montados sobre estructuras llamadas orugas, desde donde el operador controla en forma cómoda todos los parámetros de perforación.

SEGÚN EL TIPO DE TRABAJO: Perforación de banqueo: Perforaciones verticales o inclinadas utilizadas

preferentemente en proyectos a tajo abierto y minería subterránea, como el hundimiento por subniveles.

Perforación de chimeneas y piques: Se trata de las labores verticales, que son muy utilizadas en minería subterránea y en obras civiles. En ellas se emplean métodos de perforación especiales, entre los cuales destacan el Raise Boring y la jaula trepadora Alimak.

Perforación de avances de galerías y túneles: Perforaciones preferentemente horizontales llevadas a cabo en forma manual o mecanizada. Los equipos y métodos varían según el sistema de explotación, pero por lo general, para minería en gran escala subterránea se utilizan los equipos de perforación llamados "jumbos", que poseen desde uno a tres o más brazos de perforación y permiten realizar las labores de manera rápida y automatizada.

Perforación de producción: Término utilizado en las explotaciones mineras a trabajos de extracción de mineral. Los equipos y métodos varían según el sistema de explotación.

Perforación por recubrimiento: Se utiliza por ejemplo, en perforación de pozos de captación de aguas y perforaciones submarinas.

Perforación con sostenimientos de rocas: Se emplea principalmente en labore subterráneas cuando se requiere colocar pernos de anclaje, y se realiza como método de fortificación para dar estabilidad al techo rocoso.

PERFORADORA (DRILL)• Fuente de energía mecánica.

BARRENO o VARILLAJE(Rod)• Medio de transmisión de esa energía

BROCA(Bit)Es el que ejerce o aplica dicha energía sobre la

roca.

FLUIDO DE BARRIDO• Efectúa la limpieza y evacuación de detritus

producido.

7. COMPONENTES DEL SISTEMA DE PERFORACIÓN:

1.PERFORADORA

2.BARRENO 3.BROCA

4.CIRCULACION DE FLUIDO

5.DIMENSION DEL TALADRO

6.MASA ROCOSA

8. FACTORES QUE INFLUENCIAN EN LA PERFORACIÓN

PARTES DE UNA MÁQUINA PERFORADORA:9. MÁQUINAS PERFORADORAS

FRONTAL

• BOCINA ( CHUCK)• GRAMPA• MARTILLO• DOS OREJAS

CILINDRO

• DOS GUÍAS LATERALES

• VÁLVULAS DE ESCAPE• MECANISMOS DE GOLPE Y ROTACIÓN

CABEZA

• CONDUCTORES DE AIRE Y AGUA

• VÁLVULA DE MANDO• AGUJA DE AGUA• CABEZAS DE LOS TIRANTES

CLASIFICACIÓN DE LAS MAQUINAS PERFORADORAS: Perforadoras manuales, livianas o neumáticas: Se basa en el empuje

y giro ( utiliza la barra de punzón), y las utilizan los perforistas.

JACK LEG

Perforaciones horizontales e inclinadas.

BARRA DE AVANCE

PISTON DE AVANCE

UNION

SUJETADOR DEBARRENO

CABEZA FRONTAL

CILINDRO

TIRANTE

MANIJA REGULADORADE VELOCIDAD

CABEZA TRASERA

CONTROL DE AVANCE

BOCINA

Partes:

JACKHAMMER

Perforación vertical hacía abajo, elabora piques, pozos y echaderos

Perforadora que se emplea para la construcción de chimeneas y tajeado en labores de explotación (perforación vertical hacia arriba).

STOPER

PICK HAMER

Son picadoras que se utiliza para hacer patillas , para romper pavimentos ,etc.

Comparación entre Jack Leg y Stopper.

JACK LEG STOPER73.25mm 73.25mm2250.0g/m 2250.0g/m686.0mm 1549.0mm

33.0kg 40.8kg15.0kg -------------

1270.0mm --------------67.0mm 69.8mm4.9 m3 4.9 m3

ESPECIFICACIONESCarrera del pistón

Frecuencia de impactoLongitud de la perforadora

Peso de la perforadoraPeso de la pierna

Carrera de la pierna de avanceDiámetro interior del cilindro de

avanceConsumo de aire (620 kPa/90 psi)

Perforadoras mecánicas: Minería subterránea:

ELECTROHIDRAÚLICO

NEUMÁTICOS

HIDRAÚLICOS

JUMBOS DE PERFORACIÓN (1,3,5 BRAZOS)

NEUMÁTICOS

JUMBO FRONTAL (BOOMER)

HIDRAÚLICOS

DATOS COMPARATIVOS DE JUMBOS:

NEUMATICO HIDRAULICO

Marca Jarvis Clrk Atlas Copco

Tipo MJM 20B Boomer H 127

Tracción 4 ruedas 4 ruedas

Brazos 2 2

Consumo aire/perforadora 400 cfm

Presión de aire/perforadora 100 psi

Longitud del taladro

Diámetro de la broca

Costo de adquisición $ 500 000 $ 580 000

Vida útil 15 000 horas 15 000 horas

ELECTROHIDRAÚLICOS

JUMBO ROBOTIZADO

58

BOLTEC SL LONGITUDES DE BULÓN DE 1,5 A 1,8 METROS Y ALTURAS DE TECHO DE HASTA 2,5 METROS.

SISTEMA DE PERFORACIONLub. air consump. (at 3 bar): 6

l/sWater consumption : 1.25 l/s

Weight: 75 kg

EMPERNADORES

BOLTEC MD LONGITUDES DE BULÓN DE 1,5 A 3,5 METROS Y ALTURAS DE TECHO DE HASTA 9,5 METROS.

SISTEMA DE PERFORACION• Lub. air consump. (at 3 bar):

6 l/s• Water consumption: 1.25 l/s

• Weight: 75 kg

SIMBA 1252

PERFORACIÓN DE BARRENOS LARGOS

SIMBA M3 C

62

SIMBA W6 C-ITH

63

DOWN THE HOLE (DTH)

WAGON DRILL

UPPER DRILL

66

TRACK DRILL