PERFORACION Y VOLADURA I

ING. JOSÉ SIVERONI MORALES

UNIVERSIDAD PRIVADA DEL NORTE

FACULTAD DE INGENIERIA Y ARQUITECTURA

INGENIERIA DE MINAS

Cajamarca del 2014

LAS PERFORACIONES EN LA ACTIVIDADES MINERAS

Prospección    

Exploración    

Desarrollo    

Preparación    

Explotación    

Procesamiento    

Comercialización      

ACTIVIDAD  MINERA  

PERFORACIÓN

Perforación en Minería Subterránea

¿QUÉ ES LA PERFORACIÓN?

•  Se entiende como perforación en minería la acción o acto que, a través de medios

mecánicos, tiene como finalidad construir un agujero.

•  Para que esto se logre debe extraerse todo el material destruido dentro del

agujero mediante la utilización de aire comprimido o agua. En este punto es

donde se produce la diferencia entre lo que es la perforación de exploración y la

de producción.

¿PARA QUE SE PERFORA?

La perforación se hace con el objetivo de arrancar o volar la máxima cantidad de

roca o mineral situando el explosivo en el lugar apropiado (en este caso el taladro),

a fin de lograr el objetivo con el mínimo de explosivos que se pueda.

LOS SISTEMAS DE PENETRACIÓN DE LA ROCA QUE HAN SIDO DESARROLLADOS Y CLASIFICADOS POR ORDEN DE APLICACIÓN SON:

PERFORACIÓN

La perforación se basa en principios mecánicos de percusión y rotación ,

cuyos efectos de golpe y fricción trituran la roca

Por    Percusión  (Simple  

Cincelado)  

Por    Percusión  y  Rotación    (Corte  y  cincelado)  

Por    Rotación  y  trituración  

(giro  y  peso  de  la  barra)  

COMPONENTES PRINCIPALES DE UN SISTEMA DE PERFORACIÓN

perforadora  

barreno  

broca  

Fluido  de  barrido  

•  Varillaje o barreno Varillaje, medio de transmisión de dicha energía.

•  BROCA Broca o bit, útil que ejerce sobre la roca la energía.

Sección del taladro:

Espaciadores inertes Taco inerte

Cordón detonante

Cebo

PARTES DE UN TALADRO

ACCESORIOS DE PERFORACIÓN

-  Barrenos 2’, 4’ 6’ 8’

-  Barretilla

-  Saca barrenos

-  Cucharilla

-  Atacador de madera

-  Llave stilson

-  Aceite

-  Fósforo o chispero

EQUIPOS DE PERFORACIÓN

1.  Manuales

De percusión con aire comprimido, para huecos pequeños (25 a 50 mm de

diámetro), para trabajo horizontal o al piso (jack leg) o para huecos verticales al

techo (stopers).

2. Mecanizadas

De percusión y de roto percusión, montadas en chasis sobre ruedas u orugas. Para

huecos hasta 150 mm y 20 m de profundidad. Ejemplo los wagondrill, track drill y

jumbos neumáticos o hidráulicos, que emplean barrenos acoplables con brocas

intercambiables

DISEÑO DE UNA MALLA

Los trabajos perforación depende de un diseño de malla adecuado:

DENOMINACION DE LOS TALADROS

MALLA DE PERFORACION:

a.  Perforación de banqueo.

b.  Perforación de avance de galerías y túneles.

c.  Perforación de producción.

d.  Perforación de chimeneas.

e.  Perforación de rocas con recubrimiento.

f.  Sostenimiento de rocas.

Por otro lado, los tipos de trabajo, tanto en obras de superficie como

subterráneas, pueden clasificarse en los siguientes grupos

a.  PERFORACIÓN DE BANQUEO

Perforaciones verticales o inclinadas utilizadas preferentemente en proyectos a cielo abierto y minería

subterránea (L.B.H.) (long blast hole). Este tipo de perforación se emplea, en general, para la minería

a cielo abierto y para algunos métodos de explotación subterránea, como el hundimiento por

subniveles.

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.

b. PERFORACIÓN DE AVANCE DE GALERÍAS Y TÚNELES

C. PERFORACIÓN DE PRODUCCIÓN

Con este nombre se conoce al conjunto de trabajos de extracción del mineral que se realiza

en las explotaciones mineras. Una perforación de producción corresponde a la que se

ejecuta para cumplir los programas de producción que están previamente establecidos.

D. PERFORACIÓN DE CHIMENEAS

Raise Boring

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.

JAULA TREPADORA ALIMAK

e. SOSTENIMIENTO DE ROCAS

Utilizado para la colocación de pernos de anclaje en labores subterráneas

principalmente.

Desarrollo de la perforación en minería

Según el tipo de t r a b a j o q u e s e realice en minería u obra públ ica de s u p e r f i c i e l o s equipos que más se utilizan y diámetros más comunes para las voladuras en banco se recogen en la Fig. 1.2.

PROPIEDADES DE LAS ROCAS QUE AFECTAN A LA

PERFORACIÓN

Las principales propiedades físicas más importantes de las rocas que influyen en los

mecanismos de penetración y consecuentemente en la elección del método de perforación

son:

ü  Dureza

ü  Resistencia

ü  Elasticidad

ü  Plasticidad

ü  Abrasividad

ü  Textura

ü  Estructura

ü  Características de rotura

FACTORES DE INFLUENCIA

ü  DUREZA

Ø  Se entiende por dureza la resistencia de una capa superficial a la penetración en ella de

otro cuerpo más duro.

Ø  La dureza de las rocas es el principal tipo de resistencia a superar durante la perforación,

pues cuando se logra la penetración del útil el resto de las acciones se desarrollan

fácilmente.

Escala  de  Mohs  

DUREZA

ü  RESISTENCIA

Ø  Es la propiedad de oponerse a su

destrucción bajo una carga exterior,

estática o dinámica.

Ø  Las rocas oponen una resistencia

máxima a la compresión.

Ø  La resistencia de las rocas

depende fundamentalmente de su

composición mineralógica.

Resistencia a la compresión simple

ü  ELASTICIDAD

La mayoría de los minerales constituyentes de las rocas tienen un comportamiento elástico-

frágil, que obedece a la Ley de Hooke, y se destruyen cuando las tensiones superan el límite

de elasticidad.

ü  PLASTICIDAD

Ø  En algunas rocas, a la destrucción le precede la deformación plástica.

Ø  Esta comienza en cuanto las tensiones en la roca superan el límite de elasticidad.

Ø  La plasticidad depende de la composición mineral de las rocas y disminuye con el

aumento del contenido de cuarzo, feldespato y otros minerales duros. Las arcillas

húmedas y algunas rocas homogéneas poseen altas propiedades plásticas.

ü  ABRASIVIDAD

Ø  Es la capacidad de las rocas para desgastarla superficie de contacto de otro cuerpo

más duro, en el proceso de rozamiento durante el movimiento.

Ø  Esta propiedad influye mucho en la vida de los útiles de perforación.

ABRASIVIDAD

ü  TEXTURA

Ø  La textura de una roca se refiere a la estructura de los granos de minerales

constituyentes de ésta. Se manifiesta a través del tamaño de los granos, la forma, la

porosidad, etc. Todos estos aspectos tienen una influencia significativa en el rendimiento

de la perforación.

Ø  Como los granos tienen forma lenticular, como en un esquisto, la perforación es más

difícil que cuando son redondos, como en una arenisca.

ü  ESTRUCTURA

Las propiedades estructurales de los macizos rocosos, tales como esquistosidad, planos

de estratificación, juntas, diaclasas y fallas, así como el rumbo y el buzamiento de éstas

afectan a la linealidad de los barrenos, a los rendimientos de perforación y a la estabilidad

de las paredes de los taladros.

ü  PARÁMETROS DE PERFORACIÓN

Ø  Velocidad de rotación (rpm)

Ø  Fuerza de empuje

Ø  Diámetro de perforación

Ø  Velocidad y caudal del aire de barrido

Ø  Desgaste de los trépanos

Ø  Dureza o resistencia de la roca

PARAMETROS DE RENDIMIENTOS

ü  VELOCIDAD DE ROTACIÓN

Es inversamente proporcional a la resistencia a compresión de la roca. Sin embargo, hay

que tener en cuenta que la velocidad de rotación también varía en función de la marcha en

la que se esté trabajando. Por eso, es mejor tener en cuenta el par motor, que para su

cálculo ya se introducen las variables de la presión de la bomba hidráulica, la marcha, y la

velocidad de rotación.

ü  FUERZA DE EMPUJE Y DIÁMETRO DE PERFORACIÓN

Ø  La fuerza de empuje que es necesario aplicar aumenta directamente con la dureza de la

roca, y debe alcanzar una magnitud suficiente para sobrepasar su resistencia a la

compresión.

Ø  Por otra parte, esta fuerza no puede exceder un determinado valor límite, para evitar

daños prematuros en la cabeza de perforación.

Ø  En formaciones rocosas duras o muy duras, una fuerza excesiva conduce a la

incrustación de la cabeza y consecuente destrucción, lo que significa el término de la vida

útil de la herramienta.

Ø  A su vez, a mayor diámetro de perforación, más grande es la cabeza de la barrena y por

consiguiente mayor la superficie a perforar por lo que ofrecerá mayor resistencia.

Ø  En suma, la fuerza de empuje es función de dos variables: la dureza de la roca y el

diámetro de perforación.

ü  VELOCIDAD Y CAUDAL DEL AIRE DE BARRIDO

VELOCIDAD DE ROTACIÓN Mientras el barrido es perfecto, la velocidad de avance (Va) es linealmente

proporcional a la velocidad de rotación.

En la práctica, a medida que Va aumenta, el barrido se torna ineficiente.

Velocidad de avance vs. Parámetros de perforación

Gráfico  de  la  velocidad  de  avance  en  función  de  las  revoluciones  por  minuto  

ü  FUERZA DE EMPUJE Mientras el barrido es perfecto, la velocidad de avance (Va) aumenta

exponencialmente con la fuerza de empuje.

En la práctica, a medida que Va aumenta, el barrido se torna deficiente.  

Gráfico   de   la   velocidad   de   avance   en  función  de  la  fuerza  de  empuje  

ü  DESGASTE DEL TRICONO

La velocidad de avance decrece exponencialmente con el desgate del tricono.

Gráfico  de  la  velocidad  de  avance  en  función  del  desgaste    

GRACIAS