Capítulo 1
METODOS DE PERFORACION
DE ROCAS
ración de este tipo son: la perforadora que es la fuente de energía mecánica, el varillaje que es el medio de
1. INTRODUCCION
cido.
geometría adecuada dentro de los macizos, donde alojar a las cargas de explosivo y sus accesorios inicia2. TIPOLOGIA DE LOS TRABAJOS DE dores. PERFORACION EN EL ARRANQUE CON Los sistemas de penetración de la roca que han sido desarrollados y clasificados por orden de aplicación son: EXPLOSIVOS Percusión
. Rotación
B -Térmicos . Congelación
C -Hidráulicos.
o no está justificado económicamente su empleo.
Chorro de agua . Cavitación
D -Sónicos E -Químicos
.F -Eléctricos
. Inducción magnética
G-Sismicos
. Rayo Láser
H -Nucleares
. Fusión . Fisión
4'
ellos. Los componentes principales de un sistema de perfo-
Iib re sistematización
de las labores.
3. CAMPOS DE APLlCACION DE LOS DIFERENTES METODOS DE PERFORACION
Los dos grandes métodos mecánicos de perforaci de rocas son los rotopercutivos y los rotativos.
efectuar los barrenos.
casi todos los tipos de roca, tanto si el martillose
duras.
das. voladuras submarinas.
EN
MARTillO 'O «Cl.
u::' 0c::w «.J
.JCl. ::.
500
CABEZA
..
400 300
U(J) zw
wc::
200
(J)U W 0::«
100
I-Cl.
(J)::' -o
-
FONDO
/
/
ROTACION CON TRICONO
ROTACION CON TREPANO I
DIAMETRO BARRENO
(PuIQ) (mm)
1" 22
1 1/2" 3338
2" 41
PERFORADO
51
64
3'"
3 1/2"
5"
6"
76
89
127
152
"
12"
15"
230
300
381
OAHCO'"""DES 4LTASPtOOOuce.-.
APLICACION 1(
9"
..
diámetros de los barrenos.
Del mismo modo, se reflejan en la Fig. 1.3 los equipos más frecuentes en los distintos métodos de minería subterránea y datos característicos de la perforación. Otros criterios que intervienen en la selección de los
METODOS
DE
PERFORACION
ROTOPERCUTIVA
MARTI llO EN CABEZA
MARTillO EN FONDO
PERFORACION
EN BANCO
~.)y,,¡
,~
,\\\~,~,
I
~j
76."6 138'
I
/
~
PERFORACION
y
CAMARAS
~
VOLADURA
-
~
-.
,.
-1
ALMACEN
CORTE
~-
1=:§m ~'
"..
PORGALER'AS
I
I
-~ --
EQUIPO
~
DE
PERFORACION APLICABLE
JUMBO PARA
VERTICAL
lli SOBRE
PERFORAC'ON ORUGAS DE GALER'AS I
VERTICAL
I
\1
..,,¡&::. VAGON
JUMBO
PERFORADOR
PERFORACI?N DE GALER'AS
I
,"RFORADORA
PARA
DE PERFORACION
*@I *@I§
- TI PO DE BOCA
.DIAMETRO
DE PERFORACION
Imm)
38- 48
.PROFUNDIDADDELBARRENO 3.0- 5.5 1m) 1
RENDIMIENTO DE
~
SUBNIVELES HUNDIMIENTOPOR BARRENOS EN SUBNIVELES
~~
I
HORIZONTAL
IJ
'w~ PERFORAClON
PERFORAClO.
EN ABANICO
O EN ABANICO
nl'W PERFORADORA
PERFORACION
.I*"~
El
64-76
33-
38
38-48
29-33
SISE REQU'ERA
3.0-
4.0
3.0- 4.0
2.0-
2.5
CON ABANICO
SUBNIVELES CON BARRENOS PARALELOS iVC_R
, LBH) --
./!{rr
CIRCULAR
BARRENOS
PARALELOS
~
*It
UN' DAD DE
UN'OAO CON
UN'DAO ESPE-
PERFORAClON
BARRA,BRAZO DE PERFORA-
ClAL PARA MARTILLO EN FONDO DE PERFORACION ¡ ALTA PRESION
C,RCULAR
. ==
@I
I
ORUGAS CON
EN ABANICO
~I* 51
VAGON SOBRE
~ @ 105
115
29-33
48-511641
48-
2.0- 3.5
12 -15
15-20
15-25
50-60
50-60
50-60
100 - 120
50
50
"'
no
B-1O
14-18
4B- 51164)
152-
165
DEL EQUIPO
PERFORACION
(m / h I
-CON MARTILLO NEUMAT.cO
/
mm
13'.-9'.,
CION
D4TDS
/
80-251
~=
MANUAL CON MANUAL CON COLUMNA'EMPUJADOR I
/
./
80-440 mm 13'" -17"'"
BANQUEO
CARRO
eomun)
~
Y RELLENO
-
.
BANQUEO HORIZONTAL
/
poco
1.2.
CAMARAS y PILARES
DE
eomun)
li i
MINERIA A CIELO ABIERTO
TECNICA
poco
I 76-216mm 13'-8"'1
/
DE EXPLOTACI N
180-2DOmm
"1
¡g¡
'9-127mm 13'"-S)
METOOO
mm
,.-, .....
Jll Figura
CORTE
d
Q
11
TRITURACION
ROTATIVA
.)
,
27.127 mm "'-S')
OBRAS DE CONSTRUCCION
PERFORACION
60-75
15 -25
20-40
60-70
8-12
10-15
200 - 240
125- 35)
n,
90-110
n,
n,
240 - 300
no
120 - IBD
3.0- 4.0
0.9-1.2
1.0-1.4
0.7 -0.9
0.7 -0.9
LB-2.3
1.5-2.5
1.5 -2.5
+VOLADURA
- RENDIMIENTO DE ARRANQUE 1m' Iml)
1.5- 2.0
./
./
17
4.
CLASIFICACIONDELASROCASY PROPIEDADESFISICAS PRINCIPALES
exista una gran variedad de rocas ígneas. Ellas están
básicas.
efectos de su perforación, son todas duras y compactas. 4.1.1.
Rocas ígneas
4.1.2. Rocas metamórficas
tantes transformaciones
@G~ l1li
, .
v../, °'"
4.1.3. Rocas sedimentarias
4.2.2.
Resistencia
terior, estática o dinámica. presión;
comúnmente, la resistencia
y
los
a la tracción
aluminosilicatos
va-
a la perforación
-
Dureza. Resistencia. Elasticidad. Plasticidad. Abrasividad. Textura. Estructura. Características de rotura.
100 MPa,
mientras
4.2.1. Dureza
duro.
ROCAS
ROCAS
~~~ ROCASSEDIMENTARIASMETAMORFICAS IGNEAS sarrollan más fácilmente.
60 100
'"
cn LU .....
~I~ cr o
cr < ::el~
cn
¡§ <5 ffi
lE i:5 ¡;:
I
150
"-
U)
~
U)
.....
TABLA
CLASIFICACION
Muy dura Dura Medio dura Medio blanda Blanda Muy blanda
1.1
DUREZA MOHS
+7 6-7 4,5 - 6 3 - 4,5 2-3 1-2
'"
200
cr o < => o-cn
U)
1
RESISTENCIAA LA COMPRESION(MPa)
+ 200 120 - 200 60 - 120 30 - 60 1O- 30 -10
260
<3 cr < =>
. , UJ
~ cn <
'"
<.:> 300
360
~
cr UJ <:> UJ
o..
U) UJ cn ü:i :z
U) 12 UJ .....
400
19
no
pendiendo fundamentalmente de la composición min ralógica, porosidad, tipo de deformación y magnitud la carga aplicada. Los valores de los módulos de elasticidad en la may
cas entre ellas.
la dirección perpendicular a ésta.
0,07. rocas.
4.2.4.
Plasticidad
4.2.3. Elasticidad u
mación plástica es necesario incrementar el esfuerzo.
mación elástica es insignificante.
4.2.5. Abrasividad (tj' 300 a.. z' 260
,.
Los factores que elevan la capacidad abrasiva de l rocas son las siguientes:
w g: 200
..J
()
1-
(/)
ü;
Las rocas que contienen granos de cuarzo son s mamente abrasivas.
C
O () 150
-
100
más abrasivos que los redondeados. Eltamañodelosgranos. La porosidad de la roca. Da lugar a superficies d contacto rugosas con concentraciones de tensio nes locales.
50
.
O
10
20
30
DEFORMACION,
40
50
mm
(x106)
Figura 1.6. Curvas de tensión-deformación tipos de rocas.
60
de diferentes
de perforación. de diferentes tipos de roca.
TABLA 1.2. CONTENIDO
TIPODEROCA EN CUARZO (%)
Anfibolita Anortosita Diabasa Diorita Gabro Neis Granito Grauvaca Caliza Mármol
0- 5 O 0- 5 1O- 20 O 15 - 50 20 - 35 10 - 25 0- 5 O
CONTENIDO TIPODEROCA EN CUARZO (%)
Mica neis 15 Mica esquisto Norita O 15 Pegmatita 10 Filita 60 Cuarcita Arenisca 25 Pizarra 10 Pizarra grano finoO OTaconita
35 30 25 100 90 35 20 10
4.2.6. Textura
granos de mineral.
más fáciles de perforar. ño de los granos.
PESO
TAMAÑO
RESISTENCIA FACTOR ALA DE ESPONJAMIENTO COMPRES10M (MPa)
ESPECIFICO
DE GRANO
2,65-2,85 2,85-3,2 2,7
1,5-3 2 0,1-2
1,5 1,6 1,6
170-300 260-350 200-350
2,7 2,8 2,7 2,7
0,1 0,1 0,1 0,1
1,6 1,5 1,5 1,5
300-400 250-400 120 330
Conglomerado Sedimentaria Arenisca Pizarra de grano fino Caliza Dolomita
2,6 2,5 2,7 2,6 2,7
2 0,1-1 1 1-2 1-2
1,5 1,5 1,35 1,55 1,6
140 160-255 70 120 150
Neis Mármol Metamórfica Cuarcita Esquisto Serpentina Pizarra
2,7 2,7 2,7 2,7 2,6 2,7
2 0,1-2 0,1-2 0,1-1 0,1
1,5 1,6 1,55 1,6 1,4 1,5
140-300 100-200 160-220 60-400 30-150 150
TIPODE ROCA
Diorita Intrusiva Gabro Granito Ignea
Andesita Basalto Extrusiva Riolita Traquita
(Vm')
(mm)
4.2.7. Estructura las paredes de los taladros.
miento de éstas afectan a la linealidad de los barrenos, tir del espaciamiento material a los rendimientos de perforación y a la estabilidad de rocoso.
entre juntas y la resistencia
21
rv rv
TABLA
1.3. CLASIFICACION DE LOS TIPOS DE ROCAS
SEDIMENTARIAS
Grupo genétic
METAMORFICAS
Estratificada Estructura
Tamaño de grano (mm)
Detritica
Granos de cuarzo, feIdespato y minerales arcillosos
Textura
Granular muy gruesa 60 Granular
"'" 'C " cr: U)
gruesa 2
'"
U) U)
50% de granos son de carbonatos
o
c:
Q)
-<
'"
.!:j Arcosa: 75% de cuarzo, hasta el 23% fel--¡¡; () despato, poros vacíos o cementados.
'" " ;e U)
'" "
Calcarenita
Granular
'" U) g .
Limolita: 50% de partículasde granofino.
muy fina
Vítrea
Argilita: fino.
Intermedia
Basica
Granito
Diorita
Gabro
salinas:
Halita, anhldrita. yeso, caliza, dolomia y turba,
>
lignito,
hulla
Gneis:
Bandas alternas de minerales granuiares
Microgranito
Microdiorita
Dolerita
o laminares
Riolita
Andesita
Basalto
Cuarcita,
mármol, granulitas, corneanas, anfibolita
Tabas volcánicas
Fangolita
Pizarra:Fangolitafisible.
U)
Rocas
'1: .", " 'O N '1: Q) ()
15% matriz detr;-
:2 o
0,002
Acida
U)
caso
fina
Minerales ligeramente coloreados: Cuarzo, feldespato, mica y minerales feldespáticos
Pegmatita
volcánica
Areniscacuarcitica:95%de cuarzo,poros
73% de cuarzo,
Depende de ia roca matriz
angulosos: Brecha
Granos angulosos: Brecha.
Grauvaca:
Cuarzo, feldespatos micas y minerales oscuros aciculares
Granos
Calcirudita
Granos redondos: Conglomerados.
o cementados.
Rocas organoquímicas
Granos redondeados
0,06
Granular
50% de granos finos son de rocas ígneas
Los granos son fragmentos de rocas.
vacíos
Masiva-diaclasada Cristalina o vitrea (criptocristalina
Arenisca: Los granos son fundamentalmente fragmentos de minerales.
Granular media
Foliada
IGNEAS
Calcilutita
50% de partículas de grano muy
Pedernal
Cristales volcánicos: Obsidiana, resinita, taquilita
BIBlIOGRAFIA
GRANDE MUYGRANDE GRANDE
-+ A
-
fluyen en la Selección de Equipos de Arranque en Minería y Obras Públicas». ITGE. 1986.
D
MEDIA
-
BAJA 1000
100
1984. HEINZ, W. F.: «Oiamond Orilling Handbook». Sigma Press (Pty) Limited. 1989.
SANOVIK-COROMANT: «Manual de Perforación de Rocas.
10 t 0,1 ESPACIAMIENTO DE JUNTAS(cm)
BROCAt.lEDIA CROCABLANDA DROCAt.lUYBLÁNDA A ROCA RESISTENTE
/
/
23
