IntroducciónIntroducción

Se introdujo a principios de los años 50 en la industria minera.

Raise Boring también llamado Raise drilling es el sistema de ejecución de un pozo o chimenea por medios mecánicos entre dos o mas niveles.

La primera vez que se utilizo una maquina de este tipo fue en 1962 en la mina Homer Wanseca (Michigan). Se trataba de un taladro piloto de 250 mm de diámetro, llegando mal final a un diámetro de 1016 mm.

IntroducciónIntroducción

Suele desarrollarse para una gama de diámetros entre 2000 y 3000 mm

El común de Profundidades es de 100 a 300 mt

Uno de los pozos más grandes realizado hasta ahora por el método de Raise Boring es el pozo de ventilación de Rustenberg Plate Mine en Sudáfrica con un diámetro de 6.022 mm y una profundidad de 1.099 mts.

Tipos de Raise BoringTipos de Raise Boring

1. Raise Boring Estándar

2. Raise Boring Reversible

3. Raise Boring para Huecos Ciegos

Tipos de Raise BoringTipos de Raise Boring

1. Raise Boring Estándar Perforar un tiro piloto hasta

un nivel inferior para instalar una cabeza escariadora.

Evacuación de detritus por gravedad

Ø 0.6 – 6 mt. Profundidad record 1100 mt Utilizado como chimeneas

de traspaso y de ventilacion.

Tipos de Raise BoringTipos de Raise Boring

2. Raise Boring Reversible:

Consiste en perforar el taladro piloto en sentido ascendente.

La principal ventaja que presenta este método es que no se necesita barrido de aire o agua

Detritus caen al nivel inferior donde se encuentran la maquina y el perforista, de esta forma hay que protegerlos, y esta protección hace que la operación se realice de manera intermitente.

Tipos de Raise BoringTipos de Raise Boring

3. Raise Boring para Huecos Ciegos:

Access to one rock faceØ 0,6 – 1,8 m Used for slot raises, ore passes, man waysDrill pipes under compressionNeeds drill pipe stabilisationReaming head needs special adapter to connect with the drill pipes

Preparación del emplazamiento y Preparación del emplazamiento y transporte de equipos:transporte de equipos:

Hay que realizar unas labores de ensanche en el caso de situar la maquina y el quitamiento bajo tierra.

Realizar una solera de hormigón de unos 20 cm de espesor que servirá para nivelar y anclar la maquina

Para el barrido con aire será necesario instalar un compresor; si, por el contrario, el barrido se realiza con agua habrá que instalar una balsa de decantación.

Una vez preparado el emplazamiento se transportara la maquina (mediante orugas, railes o ruedas)

Se posicionara mediante los cilindros de empuje con el ángulo de inclinación requerido.

Base de cemento 20 cm aprox.

Agua Barrido

Cilindro posicionamiento y empuje

Tiro PilotoTiro Piloto

El taladro piloto se realiza con un diámetro que es función del diámetro del varillaje y del escariado.

Es muy importante que el taladro se desvié lo menos posible (se aceptan desviaciones del 1%).

Empuje y rotación.

Herramienta para Perforar el Tiro PilotoHerramienta para Perforar el Tiro Piloto

Triconos universales para cualquier tipo de condición de roca.Asymmetric gauge button in DP carbide grade for optimum bit service life in abrasive conditionsHigh bearing capacity for improved penetrationEquipado con lubricantes especiales para altas cargas y temperaturas.

Parámetros Recomendados para la Parámetros Recomendados para la Perforación del Tiro PilotoPerforación del Tiro Piloto

Factores que producen la DesviaciónFactores que producen la Desviación

1. Inclinación del Taladro.

2. Empuje aplicado.

3. Buzamiento de la formación.

4. Dureza de la formación.

5. Diseño de la Sarta de Perforación.

Evacuación del DetritusEvacuación del Detritus

se utiliza aire o agua.

un flujo turbulento, cuya capacidad de sustentación de las partículas de los detritus se basa en la turbulencia y remolinos que se producen mas que en la resistencia originada por la viscosidad del fluido.

Cabeza del EscariadorCabeza del Escariador Una selección correcta de la cabeza del escariador es imprescindible para un buen

rendimiento de la maquina. Las configuraciones más típicas de la cabeza de corte son plana, escalonada, abovedada o doble abovedada.

El perfil plano esta equipado con un menor numero de cortadores que las demás configuraciones. Este perfil resulta más fácil de desplazarse bajo tierra.

El perfil escalonado proporciona una ventaja esencial, es que el diámetro del hueco puede variarse con la adicción o eliminación de escalones, pero tiene el inconveniente en calibres de corte demasiado grandes.

Los perfiles abovedados proporcionan buena estabilidad en el hueco y un perfil redondo.

En unas pruebas realizadas en Noruega comparando una cabeza escariadora con el perfil abovedado y una de perfil plano, se observo que era posible cargar la cabeza plana hasta con 190 t contra las 90 t en una cabeza abovedada. Con la cabeza plana se finalizo la chimenea tres días antes que con la cabeza en forma de bóveda, incluso siendo la cabeza plana de 2.1 m contra los 1.8 m de la abovedada.

Raise Boring StandardRaise Boring StandardØ 5,9 mØ 5,9 m

Raise Boring Huecos CiegosRaise Boring Huecos Ciegos

Ø 660 mm Ø 1060 mm Ø 1829 Ø 660 mm Ø 1060 mm Ø 1829

mmmm

CortadoresCortadores

Los tres tipos principales de cortadores son:

• cortadores de disco

• cortadores de entalladura

• cortadores de rodillo de insertos de carburo.

Discos CortadoresDiscos Cortadores

• El disco cortador es capaz de cortar una amplia gama de rocas, variando desde una resistencia a compresión de 7MPa a 300MPa, esto es posible por el ángulo de filo del disco. Un disco cortador utiliza un alto empuje y un área pequeña de contacto de corte con la roca, lo que favorece una penetración profunda y una producción con alto porcentaje de grandes trozos de rocas.

• El punto límite de utilización del disco está en una roca cuya resistencia a compresión a lo largo de toda la chimenea sea de 225 a 275 MPa.

Cortadores de EntalladuraCortadores de Entalladura

• El cortador de entalladura es un tipo de disco, pero con varias estructuras de corte montadas en una sola serie de cojinetes. El cortador de entalladura se usa principalmente para rocas blandas, un cortador de entalladura no es tan económico como un disco cortador, ya que no puede cortar una roca tan dura como puede un disco cortador.

Cortadores de rodillo con inserto de Cortadores de rodillo con inserto de carburocarburo

• Este cortador utiliza insertos de carburo de tungsteno, y se utiliza en formaciones rocosas muy duras. Los cortadores se suministran con varios tamaños, formas y espaciamientos de los insertos. Los cortadores de rodillo de insertos de carburo producen un porcentaje alto de finos que pueden originar problemas de evacuación de los detritus

Sarta de Perforación y EstabilizadotesSarta de Perforación y Estabilizadotes

• Cada maquina Raise Boring se diseña en conjunto con una configuración propia de la sarta de perforación. La sarta de perforación se diseña para transmitir el máximo par y empuje sin que se produzcan fallos. Aunque estos fallos sean inusuales y casi siempre atribuidos a defectos de fabricación, algunos de ellos se deben en su mayor parte al momento de flexión aplicados a los componentes de la sarta; así si la relación entre el diámetro de la cabeza y el tamaño de la sarta aumenta, los momentos de flexión llegan a ser mayores, y la frecuencia de fallos aumenta.

Para prevenir los fallos habrá que tomar una serie de Para prevenir los fallos habrá que tomar una serie de precaucionesprecauciones::

• inspeccionar periódicamente las zonas críticas para observar las posibles grietas por fatiga.

• verificar que el punto de emboquille del escariador sea aproximadamente de la misma forma que el escariador.

• comprobar que los estabilizadores no estén gastados.

• Realizar una minuciosa inspección y mantenimiento de la sarta de perforación después de aproximadamente 2500hr de trabajo del escariador.

Costos de perforación con Raise BoringCostos de perforación con Raise Boring

COMPONENTE PORCENTAJE DEL COSTE TOTAL DEL PROYECTO

Movilización 2-10

Preparación del lugar 5-20

Planificación Subterránea 2-8

Producción

Coste del sondeo pilotoCoste de la cabeza escariadora

Coste de mano de obraAbastecimiento/mantenimiento

2-820-705-105-10

Nuevas AplicacionesNuevas Aplicaciones• Horizontal Boring (ángulo

bajo): Se trata de un Raise Boring convencional con unas pequeñas modificaciones en la maquina y en la cabeza escariadora. Primero se perfora el taladro piloto, teniendo especialmente en cuenta la precisión por medio de un sistema de control de la dirección; El giro de los cortadores puede adecuarse dependiendo del tipo de proyecto. La cabeza escariadora se diseña de manera especial para facilitar la evacuación de los detritus cuando ésta gira.

Down BoringDown Boring• Se usa como un pre-perforador

del taladro piloto para perforación ciega de chimeneas. El pre-perforador del taladro piloto también, en circunstancias especiales, se utiliza para evacuar los detritus, pero en la mayoría de las aplicaciones se suele usar la circulación inversa (agua/aire) o sistema en vacío. Se necesita una plataforma de dimensiones reducidas en frente del escariador para el pre-perforador del taladro piloto y los estabilizadores fijos montados sobre la sarta para la estabilización. El numero de estabilizadores de la sarta de perforación se determina en función de la longitud e inclinación del barreno.

Raise Boring de perfil bajoRaise Boring de perfil bajo

• Estos modelos están diseñados para lugares en que sea difícil el acceso tanto por problemas de altura como de transporte, así la maquina se puede desmontar en piezas para facilitar el movimiento por zonas estrechas. Estas maquinas emplean un sistema de conducción compensado con motores de eje hueco, cambio telescópico, y cilindros de alimentación telescópicos. El problema de estas maquinas radica en la necesidad de un mayor espacio en el plano lateral.

Down ReamerDown Reamer• Es básicamente un Raise Boring

convencional, excepto que en lugar de la sarta de perforación lleva unos pesos en forma de roscas para facilitar el empuje necesario en la perforación y para permitir que suba la máquina. Los componentes que hacen diferentes a este modelo son la s estructuras en forma de araña y encima de la cabeza cortante se sitúan los estabilizadores. El Down Reamer esta diseñado de tal forma que el cambio de los cortadores puede efectuarse en el interior del hueco, permitiendo perforar el pozo sin la necesidad de subir los cortadores para su cambio

BorparkBorpark• Es un tipo de maquina

Raise Boring utilizada para la realización de chimeneas ciegas, la perforación se realiza desde un nivel inferior en el que también se encuentra el control de la maquina. Se trata de maquina, similar a una mini TBM , capaz de perforar, verticalmente hasta con un ángulo de 30°.

BorparkBorpark

• Como la perforación se realiza en sentido ascendente, la maquina está expuesta a la caída de detritus por la propia gravedad, de ahí que lleve unos pequeños transportadores que evacuan los detritus hacia lugares más adecuados. Para prevenir las desviaciones, la maquina lleva un sistema de láser que controla la dirección de la maquina. El Borpark se transporta mediante orugas o mediante un transportador especial de avance lento.

Parámetros de OperaciónParámetros de Operación

Velocidad de rotación

• Está limitada por la velocidad de los cortadores periféricos, y teniendo en cuenta que la velocidad máxima de rotación recomendad para la cabeza de escariado varia en función inversa al diámetro, entonces:

Wm = 38/D• Siendo:

Wm = velocidad máxima de rotación (r/min)

D = diámetro de la cabeza de corte (m)

EmpujeEmpuje

• El empuje debe ser tan alto como la resistencia de varillaje y la capacidad de la maquina lo permitan. El empuje total se calcula restando de la capacidad de tiro de la maquina el peso del tren de varillaje y el de la propia cabeza.

• Un empuje elevado implica una alta velocidad de perforación y larga vida de los cortadores; sin embargo, en rocas fracturadas hay que tener cuidado para evitar esfuerzos excesivos en los cortadores y varillaje.

ParPar• El par necesario para hacer girar la cabeza del escariado puede

estimarse mediante las siguientes formulas empíricas.

• Si el avance por revolución es menor a 1mm/r. M= C*f*E*D/2

• si el avance por revolución es mayor a 1mm/r. M= (P) 1/2 *C*f*E*D/2

• Siendo: M= Par (kN*m)C= Factor de resistencia a la rodadura del cortador (0.05-0.06)F= Factor de fricción de la cabeza de escariado (0.67)P= Avance (mm/r)E= Empuje total (kN)D= Diámetro de la cabeza

Ventajas más importantes que presenta la Ventajas más importantes que presenta la perforación Raise Boringperforación Raise Boring

• Alta seguridad del personal y buenas condiciones de trabajo

• Productividad mas elevada que con los métodos convencionales de arranque con explosivos

• Perfil liso de las paredes, con pérdidas por fricción del aire mínimas en los circuitos de ventilación.

• Sobre excavación inexistente.• Rendimiento del avance elevado.• Posibilidad de realizar excavaciones inclinadas ,

aunque es mas adecuado para chimeneas verticales.

Desventajas más importantesDesventajas más importantes

• Inversión muy elevada.

• Costo de excavación por metro lineal alto.

• Poca flexibilidad al ser las dimensiones y formas de las chimeneas fijas y no ser posible cambiar de dirección.

• Dificultad en rocas en malas condiciones.

• Requiere personal especializado y una preparación previa del lugar de trabajo.

Presupuesto Real de Chimenas Presupuesto Real de Chimenas Raise Boring para Mina CarolaRaise Boring para Mina Carola

• ANTECEDENTES GENERALES.Skanska Raise Boring especialistas a nivel mundial en el

desarrollo de chimeneas a sección completa, filial de Skanska Sweden que ha desarrollado proyectos de construcción de labores mineras y de obras públicas por más de 40 años en variados proyectos de ingeniería en distintos lugares del mundo. La opción de ingresar al mercado chileno es una materia de gran interés para los propósitos de Skanska Raise Boring por el creciente desarrollo minero y comercial alcanzado durante los últimos años por nuestro país. Actualmente Skanska Raise Boring cuenta con un equipo que ha concluido un proyecto en la Provincia de San Juan en la República de Argentina, con lo cual a ellos se les facilita condiciones de traslado y de movimiento de personal especializado.

Alcance del ServicioAlcance del Servicio

El servicio ofertado considera los siguientes trabajos específicos:

a.- Perforación de dos (2) chimeneas Raise Bore de 250 metros cada una, con un diámetro de 2,74 metros.

b.- Habilitación de todas las condiciones necesarias para la operación del equipo, manejo de materiales e instalaciones anexas.

Aportes de SkanskaAportes de Skanska

Equipamiento completo para el desarrollo de todas las excavaciones.

Bombas de inyección de agua.

Sistema de manejo de barras.

Todo el material de perforación, barras, estabilizadores, triconos, etc.

Personal sueco especializado en la perforación del equipo RHINO Tamrock 1000 AC, con asistencia parcial de un ingeniero de terreno.

Personal calificado para el desarrollo del proyecto.

Aportes de SkanskaAportes de Skanska

Aire con caudal y presión requerida para el barrido.

Construcción de bases de instalación del equipo.

Alojamiento, alimentación y traslado del personal en faena.

Construcción de depósitos de agua para la perforación.

Comunicaciones.

Autorización y licencia para los trabajadores de Skanska Raise Boring.

Unidad Cantidad Valor Unit. Total

US$ US$1.- Instalación de Faenas GL 01 23.575 23.5752.- Desmovilización GL 01 16.000 16.0003.- Servicios de apoyo GL 01 19.300 19.3004.- Tiro piloto en 12.1/4” Mts. 500 256 128.0005.- Escareado a 2,74 mts. Mts. 500 970 485.0006.- Stand-By (Solo equipo)US$/Día 01 1.250 1.2507.- Stand-By (Período largo)US$/Día 01 2.500 2.5008.- Stand-By (Período corto) US$/Hora 01 150 1509.- Sellado pozos y reperforaciónUS$/Mt. 01 100 100

PRESUPUESTO EXCAVACION CHIMENEAS RAISE BORING

Comparación PreciosComparación Precios

Precio Perforación Chimenea Raise Boring: U$1300 aprox.

Precio Perforación Chimenea método tradicional: U$300

Costo por metro perforado de chimenea.