Apuntes de Perforación

Área Minería y Metalurgia

APUNTE ASPECTOS GENERALES DE LA PERFORACIÓN

TABLA DE CONTENIDOS 1.

GENERALIDADES DE LA PERFORACIÒN ...................................................................... 3 1.1

PROPIEDADES FISICAS DE LA ROCA QUE AFECTAN LA PERFORACION ........... 3

1.2

FUNDAMENTOS DE LA PERFORACION ..................................................................... 8

1.3

METODOS DE PERFORACION ................................................................................... 10 Perforación Rotopercutiva .............................................................................................. 10 Perforación con Martillo en Cabeza (OTH) .................................................................... 13 Perforación con Martillo en Fondo (DTH)...................................................................... 17 Perforación rotativa ......................................................................................................... 21

1.4

TRICONOS .................................................................................................................... 24 Elementos constitutivos y criterios de diseño ............................................................. 25 Metalurgia de los materiales del tricono ....................................................................... 29 Tipos de triconos ............................................................................................................. 31 Selección del tipo de tricono .......................................................................................... 33 Efectos de los parámetros de operación sobre los triconos ...................................... 33 Selección de toberas ....................................................................................................... 34 Evaluación de los triconos gastados ............................................................................ 34 Código IADC (international association of drilling contractors) ................................ 37

1.5

TIPOS DE MAQUINARIA DE PERFORACION ............................................................ 40 Perforación Manual .......................................................................................................... 40 Perforación Mecanizada .................................................................................................. 41

2.

PERFORACION EN MINERA A CIELO ABIERTO .......................................................... 51 2.1

DISEÑO DE MALLAS DE PERFORACION ................................................................. 51

2.2

PROCESO DE PERFORACÍON ................................................................................... 53

2.3

RIESGOS PRESENTES EN LA OPERACIÓN DE PERFORACION ........................... 55

2.4

EQUIPOS DE PERFORACION ..................................................................................... 57

2.5

PLANIFICACIÓN CORTO PLAZO ............................................................................... 59

2.6

REPORTES DE PERFORACION ................................................................................. 62

2.7

COSTOS DE PERFORACION ...................................................................................... 61

2.8

MANTENCIÓN MECÁNICA .......................................................................................... 67 Pauta de Mantención DM - 50 ......................................................................................... 69

3.

PERFORADORA PIT VIPER – 351 .................................................................................. 71 1


APUNTE ASPECTOS GENERALES DE LA PERFORACIÓN 3.1

DESCRIPCCION GENERAL ........................................................................................ 71

3.2

CARACTERISTICAS DE DISEÑO PV 351 .................................................................. 73

3.3

COMPONENTES MECANICOS PV-351 ................................. ................ ................................... ................................... ................... 75

4.

MINERÍA SUBTERRANEA ............................................................................................... 84 4.2

MÉTODOS DE EXPLOTACIÓN ................................................................................... 84

4.3

CUT AND FILL .............................................................................................................. 86

4.4

ROOM AND PILAR ....................................................................................................... 89

4.5

BLOCK CAVING ........................................................................................................... 92

4.6

SUBLEVEL CAVING..................................................................................................... 94

5.

JUMBO DE AVANCE ........................................................................................................ 63 5.1

CLASIFICACIÓN DE LA PERFORACIÒN SEGÙN EL TIPO DE TRABAJO ............. 64 Perforación de Banqueo ................................................................................................. 64 Perforación de Avances de Galerías y Túneles ................................ ............... ................................... ............................ .......... 64 Perforación de Producción ............................................................................................. 65 Perforación de Chimeneas y Piques................................. ................ ................................... ................................... ........................... .......... 67 Perforaciones con sostenimiento de Rocas ................................................................. 68 Funcionamiento ............................................................................................................... 69 Velocidad de perforación ................................................................................................ 71 Acero de perforación ....................................................................................................... 72

5.2

PARTES PRINCIPALES DE UN JUMBO..................................................................... 77

5.3

RENDIMIENTO DEL JUMBO DE AVANCE ................................................................. 79 Condiciones para obtener un buen rendimiento .......................................................... 80

5.4

MANTENIMIENTO DEL EQUIPO ................................... .................. ................................... ................................... ........................... .......... 82 Calendario de mantenimiento ........................................................................................ 82 Mantenimiento Periódico de la Perforadora Jumbo .................................................... 82 Ajuste de Mantenimiento en Casos Particulares ......................................................... 84

6.

CONCEPTOS BÁSICOS EN DESARROLLOS HORIZONTALES .................................. 86 6.1

NOMENCLATURA DE LOS TIROS ............................................................................. 86

6.2

INVERSIÓN Y COSTOS DE DESARROLLO ............................................................... 93

2


APUNTE ASPECTOS GENERALES DE LA PERFORACIÓN 3.1

DESCRIPCCION GENERAL ........................................................................................ 71

3.2

CARACTERISTICAS DE DISEÑO PV 351 .................................................................. 73

3.3

COMPONENTES MECANICOS PV-351 ................................. ................ ................................... ................................... ................... 75

4.

MINERÍA SUBTERRANEA ............................................................................................... 84 4.2

MÉTODOS DE EXPLOTACIÓN ................................................................................... 84

4.3

CUT AND FILL .............................................................................................................. 86

4.4

ROOM AND PILAR ....................................................................................................... 89

4.5

BLOCK CAVING ........................................................................................................... 92

4.6

SUBLEVEL CAVING..................................................................................................... 94

5.

JUMBO DE AVANCE ........................................................................................................ 63 5.1

CLASIFICACIÓN DE LA PERFORACIÒN SEGÙN EL TIPO DE TRABAJO ............. 64 Perforación de Banqueo ................................................................................................. 64 Perforación de Avances de Galerías y Túneles ................................ ............... ................................... ............................ .......... 64 Perforación de Producción ............................................................................................. 65 Perforación de Chimeneas y Piques................................. ................ ................................... ................................... ........................... .......... 67 Perforaciones con sostenimiento de Rocas ................................................................. 68 Funcionamiento ............................................................................................................... 69 Velocidad de perforación ................................................................................................ 71 Acero de perforación ....................................................................................................... 72

5.2

PARTES PRINCIPALES DE UN JUMBO..................................................................... 77

5.3

RENDIMIENTO DEL JUMBO DE AVANCE ................................................................. 79 Condiciones para obtener un buen rendimiento .......................................................... 80

5.4

MANTENIMIENTO DEL EQUIPO ................................... .................. ................................... ................................... ........................... .......... 82 Calendario de mantenimiento ........................................................................................ 82 Mantenimiento Periódico de la Perforadora Jumbo .................................................... 82 Ajuste de Mantenimiento en Casos Particulares ......................................................... 84

6.

CONCEPTOS BÁSICOS EN DESARROLLOS HORIZONTALES .................................. 86 6.1

NOMENCLATURA DE LOS TIROS ............................................................................. 86

6.2

INVERSIÓN Y COSTOS DE DESARROLLO ............................................................... 93

2



1. GENERALIDADES DE LA PERFORACIÒN

1.1 PROPIEDADES FISICAS DE LA ROCA QUE AFECTAN LA PERFORACION Para la realización de una buena perforación se requiere reconocer de la mejor manera el terreno al cual se tiene sometido el equipo de perforación, es de ahí que en este apartado

se referencian conceptos geológicos y geotécnicos que permiten la

caracterización de las zonas de trabajo en base a las propiedades físicas de las rocas. Las principales propiedades físicas de la roca influyen de forma directa en el método de perforación elegido para el desarrollo de las labores, además, Las propiedades de la roca también influyen directamente sobre las variables de perforación (empuje, velocidad de rotación y velocidad de perforación) limitando los metros perforados a una buena caracterización del terreno y una buena elección de accesorios que permitan superar estas limitantes. Las propiedades de la roca relacionados son: Dureza Es la resistencia de una capa superficial a la penetración en ella de otro cuerpo más duro, siendo la escala de Mohs el método de clasificación de la dureza. La composición de los granos de mineral, la porosidad y la humedad son algunos de los factores que influyen directamente sobre la dureza de la roca.

Clasificación de la roca según su resistencia y dureza

Clasificación

Dureza Mohs

Resistencia a la compresión (MPa)

Muy dura

+7

+ 200

3



Dura

6 – 7

120 – 200

Medio dura

4,5 – 6

60 – 120

Medio blanda

3 – 4,5

30 – 60

Blanda

2 – 3

10 – 30

Muy blanda

1- 2

-10

Resistencia Se llama resistencia mecánica de una roca a la propiedad de oponerse a su destrucción bajo una carga exterior, estática o dinámica. La resistencia depende fundamentalmente de su composición mineralógica. A continuación, se muestra una serie de características y factores externos que influyen en esta propiedad y que permite clasificarla:

Factores que influyen en la resistencia de la roca

Factores que influyen en la resistencia de la roca Factores

Geomecanica de la roca

Composición mineralógica

característica

Variante

Resistencia máxima a la compresión. Resistencia a la tracción.

Fragilidad de la roca. Defectos locales. Cohesión entre partículas.

Porcentajes de minerales dispuestos en

Cuarzo 500 Mpa. 4



la roca. A mayor cantidad de cuarzo mayor resistencia.

Ferromagnéticos y aluminisicato 200 > 500 Mpa. Calcita 10> 20 Mpa.

Porosidad

Reduce el número de contactos entre partículas.

A mayor porosidad menor resistencia

Tamaño de los cristales

A mayor tamaño del mineral menor resistencia.

Influencia del tamaño afecta cuando los cristales son menores a 0.5 mm.

Tipo de cementación

Compactación de la litología.

Resistencia mayor con cemento silicio y menor con cemento arcilloso.

Profundidad de la roca.

Cambia el grado de metamorfismo.

Variación en las Mpa de la roca.

Resistencia de la roca anisotropicas.

Sentido de acción de la fuerza.

Es mayor en sentido perpendicular que en paralelo a las estructuras que acompaña.

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. Según el carácter de deformación, en función de las tensiones provocadas para cargas estáticas, se consideran tres grupos de rocas:



Las elasto-frágiles o que obedecen a la Ley de Hooke.



Las plástico-frágiles, a cuya destrucción precede la deformación plástica.

5





Las altamente plásticas o muy porosas, cuya deformación elástica es insignificante.

Las propiedades elásticas de las rocas se caracterizan por el módulo de elasticidad "E" y el coeficiente de Poisson "y". El módulo de elasticidad es el factor de proporcionalidad entre la tensión normal en la roca y la deformación relativa correspondiente. Los valores de los módulos de elasticidad en la mayoría de las rocas sedimentarias son inferiores a los de los minerales correspondientes que los constituyen. Plasticidad Como se ha indicado anteriormente, en algunas rocas, a la destrucción le precede la deformación plástica. Esta comienza en cuanto las tensiones en la roca superan el límite de elasticidad. En el caso de un cuerpo idealmente plástico tal deformación se desarrolla con una tensión invariable. Las rocas reales se deforman consolidándose al mismo tiempo: para el aumento de la deformación plástica es necesario incrementar el esfuerzo. 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. La plasticidad de las rocas pétreas (granitos, esquistos cristalinos y areniscas) se manifiesta sobre todo a altas temperaturas

Abrasividad La abrasividad es la capacidad de las rocas para desgastar la superficie de contacto de otro cuerpo más duro, en el proceso de rozamiento durante el movimiento. Los factores que elevan la capacidad abrasiva de las rocas son las siguientes: 

La dureza de los granos constituyentes de la roca. Las rocas que contienen granos de cuarzo son sumamente abrasivas. 6





La forma y tamaño de los granos. Los más angulosos son más abrasivos que los redondeados.



La porosidad de la roca. Da lugar a superficies de contacto rugosas con concentraciones de tensiones locales.



La heterogeneidad. Las rocas poliminerales, aunque éstos tengan igual dureza, son más abrasivas, pues van dejando superficies ásperas con presencia de granos duros, por ejemplo, los granos de cuarzo en un granito.

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

Porcentaje de cuarzo en rocas

Tipo de roca

Contenido en cuarzo (%)

Tipo de roca

Contenido en cuarzo (%)

Anfibolita

0 – 5

Mica neis

0 – 30

Anortosita

0

Mica esquisto

15 – 35

Diabasa

0 – 5

Norita

0

Diorita

10 – 20

pegmatita

15 – 30

Gabro

0

Filita

10 – 25

Neis

15 – 50

cuarcita

60 – 100

20 – 35

arenisca

25 – 90

Granito

7



Grauvaca

10 – 25

Pizarra

10 – 35

Caliza

0 – 5

Pizarra grano fino

0 – 20

Mármol

0

taconita

0 – 10

Textura 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. Como los granos tienen forma lenticular, como en un esquisto, la perforación es más difícil que cuando son redondos, como en una arenisca. También influye de forma significativa el tipo de material que constituye la matriz de una roca y que une los granos de mineral. En cuanto a la porosidad, aquellas rocas que presentan una baja densidad y son consecuentemente más porosas tienen una menor resistencia a la trituración y son más fáciles de perforar. 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 pozos, a los rendimientos de perforación y a la estabilidad de las paredes de los taladros. 1.2 FUNDAMENTOS DE LA PERFORACION

8



Dentro de las operaciones unitarias existentes en mina (perforación, carguío, transporte y servicios mina), perforación es la primera etapa en ser aplicada para la explotación del yacimiento. Definiéndose como la acción que a través de medios mecánicos tiene como objetivo generar una cavidad, con la distribución y geometría adecuada dentro de los macizos y varían según su aplicación. La roca fragmentada es extraída de los pozos a través un accionamiento mecánico o hidráulico de la máquina de perforación. La estructura básica de la maquinaria que se caracteriza, es la siguiente: 

La Perforadora: Es la fuente de energía mecánica.



El Varillaje: El medio de transmisión de la energía producida por la perforadora.



La Boca: Es el artefacto que mantienen el contacto directo con el macizo rocoso, trasmitiéndole toda la energía producida por la perforadora para generar el fracturamiento.



El Fluido de Barrido (Aire o Agua): Es el que efectúa la limpieza y evacuación del detrito producido por la perforación. Tabla 1. Perforación según su aplicación

Mecánicos

Percusión  Rotación  Rotopercusión 

Soplete  Plasma  Fluido caliente  Congelación 

Térmicos

Chorro de agua  Erosión  Cavitación 

Hidráulicos

Sónicos



Vibración de alta frecuencia 9



Químicos

Eléctricos

Sísmicos

Nucleares

Microvoladura  Disolución 



Arco eléctrico Inducción magnética



Rayo láser



Fusión  Fisión 

1.3 METODOS DE PERFORACION Perforación Rotopercutiva Es un método muy utilizado en minería subterránea y trabajos menores en minería a cielo abierto como el precorte. La energía requerida para fragmentar la roca, se basa en un principio básico donde a través de un pistón se golpe el adaptador de la culata, logrando que se produzca una onda de tensión que se traslada a lo largo del taladro hasta llegar al fondo (Bit). Teóricamente la onda tiene una forma rectangular. Su longitud es dos veces la del pistón (Figura 4), mientras que su altura depende de la velocidad del pistón al momento del impacto y también la relación entre el área del pistón y el acero de perforación. La perforación a rotopercutiva se basa en el funcionamiento de cuatro conceptos básicos, que en su accionamiento conjunto producen el proceso de perforación (Figura 5), definiéndose como:



Percusión

10



Los impactos producidos por el golpe o del pistón originan unas ondas de choque que se transmiten a la boca a través del varillaje en el martillo en cabeza) o directamente sobre ella (en el martillo en fondo). La energía liberada por el golpe del martillo de puede estimar a partir de la siguiente expresión:

 =

 

   o  =     

 = Masa del Piston  = Velocidad máxima del pistón  = presión del fluido de trabajo (aceite o aire) dentro del cilindro (30% a 40% menor que la presión de trabajo nominal o del compresor)  = Superficie de la cara del pistón

 = Carrera del pistón



Rotación

Con este movimiento se hace girar la boca para que los impactos se produzcan sobre la Roca en distintas posiciones. 



Cuando se perfora en bocas de pastillas las velocidades de rotación más usuales oscilan entre 80 y 150 r/min con unos ángulos entre indentaciones de 10° a 20°. En el caso de bocas en botones de 51 a 89 mm las velocidades deben ser más bajas, entre 40 y 60 r/min, que proporcionan ángulos de giro entre 5° y 7°.

11





Empuje

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

Empuje Insuficiente

Empuje Excesivo

Reduce velocidad de penetración

Disminuye la velocidad de perforación

Mayor desgaste de varillas y manguitos

Dificulta desenroscado del varillaje

Aumento la pérdida de apriete del varillaje y calentamiento del mismo

Aumenta desgaste de bocas y desviación de los pozos



Barrido

El fluido de barrido permite extraer el detrito del fondo del barreno, es totalmente relevante que se evacuen los detritos debido a que su excesiva acumulación afecta en el desgaste de identaciones del Bit y genera un mayor consumo de energía. La velocidad de barrido de puede estimar a partir de la siguiente expresión:

 = . 

 x +

.

 = Velocidad ascensional (m/s)

12



 = densidad de la roca (g/cm3)  = Diámetro de las partículas (mm)

Acciones básicas de la perforación rotopercutiva.

Dentro de la perforación rotopercutiva se encuentran dos variantes de perforación: Perforación con Martillo en Cabeza (OTH) Es el sistema de perforación más clásico aplicado, en el cual dos de las acciones básicas, Rotación y Percusión, se producen fuera del pozo.

13



Martillo en cabeza (OTH)

En la perforación con martillo en cabeza también se clasifica según su funcionamiento de perforación en neumática e hidráulica.



Perforadoras Neumáticas

Este tipo de perforadora dispone de unos engranajes cilíndricos que transmiten el movimiento de rotación El impacto realizado en el exterior de la perforación de un pistón de acero sobre el varillaje, que a su vez transmite la energía al fondo del taladro por medio del bit que fragmenta la roca. Para asegurar una sección circular en el pozo, a cada golpe el bit gira para generar un corte nuevo en la roca virgen en el fondo del barreno. Además, es preciso evacuar del barreno el detrito (barrido), lo que se consigue mediante la inyección de aire o agua al fondo del taladro. Parte de la energía del impacto se pierde en la 14



transmisión y en los cambios de sección del varillaje, por lo que la velocidad de penetración de la perforación disminuirá con la profundidad del barreno. Es un sistema que conceptualmente es similar a la perforación manual, donde un operario golpea con una maza la cabeza de una barra. Los equipos más comunes en este método son: 

Jack Hammer



Jack Leg

Stoper



Un martillo accionado por aire comprimido consta básicamente de: 

Un cilindro cerrado con una tapa delantera que dispone de una abertura axial donde va colocado el 28 elemento porta varillajes, así como un dispositivo retenedor de las varillas de perforación.



El pistón que con su movimiento alternativo golpea el vástago o culata a través de la cual se transmite la onda de choque a la varilla.



La válvula que regula el paso de aire comprimido en volumen fijado y de forma alternativa a la parte anterior y posterior del pistón.



Un mecanismo de rotación, bien de barra estriada o de rotación independiente.



El sistema de barrido que consiste en un tubo que permite el paso del aire hasta el interior del varillaje. Parámetros de funcionamiento de un martillo neumático

Relación diam.piston/diam.barreno

15 – 1,7

Carrera del pistón (mm)

35 - 95

Frecuencia de golpe (golpes/min)

1500 - 3400 40 - 400 15



Velocidad de rotación (r/min) Consumo relativo de aire (m^3/min.cm.diam)

2,1 – 2,8

Las longitudes de perforación alcanzada por este tipo de perforadoras no suele superar los 35 metros, debido a las importantes pérdidas de energía producidas en el recorrido de la onda de tensión en el varillaje.



Perforadoras Hidráulicas

Una perforadora hidráulica consta básicamente de los mismos elementos constructivos que una neumática. La diferencia más importante entre ambos sistemas es en que en lugar de utilizar aire comprimido, generado por un compresor accionado por un motor diesel o eléctrico, para el accionamiento del motor de rotación y para producir el movimiento alternativo del pistón, un motor actúa sobre un grupo de bombas que suministran un caudal de aceite que acciona aquellos componentes. Algunos equipos más comunes en este método son: 

Boomer E1 – Dh



Boomer L2 D



Simba 1354 Parámetros de funcionamiento de martillos hidráulicos (López Jim eno).

Presión de trabajo (Mpa)

15 – 1,7

Potencia de impacto (Kw)

35 - 95

Frecuencia de golpe (golpes/min)

1500 - 3400 16



Velocidad de rotación (r/min)

40 - 400

Consumo relativo de aire (m^3/min.cm.diam)

2,1 – 2,8

Par máximo (Nm)

100 - 1800

La perforación hidráulica presenta mejoras en comparación a la neumática, tal como se presenta en la tabla .

Ventajas y Desventajas de la perforación hidráulica (OTH)

Ventajas

Desventajas

Menor consumo de energía

Mayor inversión Inicial

Menor coste de accesorios de perforación

Mantenciones más costosas

Mayor capacidad de perforación Mayor elasticidad de operación Mayor facilidad para la automatización

Perforación con Martillo en Fondo (DTH) Son perforadoras en las que, a diferencia de los martillos en cabeza, el elemento que proporciona la percusión o martillo va situado en el interior del taladro e incorpora 17



únicamente el mecanismo de percusión (los elementos que proporcionan la rotación y el empuje son del todo independientes y están situados en superficie)

Martillo en Fondo (DTH)

Las restricciones que impone el martillo en fondo, en cuanto al diámetro de pistón, son mayores en los pequeños diámetros de perforación. Por ello puede afirmarse que los martillos en fondo de mayor diámetro son más efectivos que los de pequeño diámetro. Igualmente puede decirse que para diámetros de perforación inferiores a 80 mm no existen martillos en fondo con un rendimiento aceptable. Sin embargo, no todo son desventajas para el martillo de fondo. Este sistema tiene también importantes ventajas en comparación con el martillo de cabeza neumático, como son: 

Velocidad de perforación prácticamente constante e independiente de la profundidad. Sin embargo, con el martillo en cabeza se pierde aproximadamente entre un 5 y un 10% de la energía disponible en cada varilla, de forma que la velocidad de perforación va disminuyendo con la profundidad en igual proporción. 18





Mejor aprovechamiento de la energía neumática al aprovechar el escape del martillo como aire de barrido para la evacuación del detritus.



Menor nivel de ruido.



Menor fatiga en las varillas de la sarta de perforación.



Menores desviaciones.

Desviación en la perforación con OTH y DTH.

Las velocidades de rotación aconsejadas en función del tipo de roca son relevantes para generar un uso óptimo de los cuatro conceptos básicos que generar el funcionamiento.

19


APUNTE ASPECTOS GENERALES DE LA PERFORACIÓN Velocidad de rotación en función del tipo de roca existente. Tipo de Roca

Velocidad de Rotación (r/min)

Muy blanda

40 - 60

Blanda

30 - 50

Media Dura

20 - 40 10 - 30

El método de perforación DTH presenta mejoras en comparación a los métodos OTH.

Ventajas y Desventajas de la perforación DTH

Ventajas

Desventajas

La velocidad de penetración casi constante

Límite de diámetros ( 12 – 200 mm)

Menor desgaste de las Brocas

Riesgo de pérdida del martillo

Vida útil de las barras más prolongada

Compresores de elevado consumo energético.

Menores desviaciones de los barrenos Menor consumo de aire Menor decibel en el área de trabajo

20



Perforación rotativa Es el método de perforación en el cual su principio de funcionamiento se basa en hacer rotar una herramienta junto con una gran fuerza de empuje.

Perforación Rotativa

Bajo esta denominación se agrupan todas aquellas formas de perforación en las que la fragmentación de la roca se produce básicamente por compresión, corte o por la acción combinada de ambos. Un empuje sobre el bit de perforación que supere la resistencia a la compresión de la roca y un par de giro que origine su corte por cizalladura, son las dos acciones básicas que definen la perforación rotativa. Las perforadoras rotativas tienen un sistema de montaje sobre oruga o neumáticos, influyendo en su elección las condiciones del emplazamiento donde se quiera perforar y las pendientes a trabajar. Tipo de montaje por categoría minera

Montaje

Velocidad de Desplazamiento (km/hr)

21



Gran Minería Pequeña y Mediana minería

Oruga

2 -3

Neumático

20 -30

En la gran minería a cielo abierto la movilidad de los equipos es escasa, por lo mismo no es de gran relevancia la velocidad en la que se desplacen los equi pos para los frentes de carguío. No asi en la pequeña y mediana minería, donde los tiempos de permanencia de los equipos en frentes de carguío es menor debido a la menor producción. Las unidades de funcionamiento de esta máquina son los siguientes:



Unidad de Potencia

La fuente primaria de potencia de estos equipos puede ser eléctrica o motores diésel, los equipos que perforan diámetros superiores 8” generalmente son alimentada por energía eléctrica mediante corriente alterna de mediano voltaje (380 – 500 Volt) y hay perforadoras que son accionadas por un motor diésel que transmite energía eléctrica o con un motor independiente.



Mecanismo de rotación

El torque de rotación se transmite a la herramienta por intermedio de la columna de barras. El accionamiento del sistema lo provee un motor eléctrico o hidráulico montado sobre el cabezal deslizante. En los equipos de mayor tamaño, full-electric, se utiliza preferentemente un motor eléctrico de corriente continua con su eje en posición vertical, que permite una fácil regulación de la velocidad de rotación en un rango entre 0 a 150 rpm. Los equipos 22



montados sobre un camión, con unidad de potencia diesel, utilizan un motor hidráulico que opera en circuito cerrado con una bomba de presión constante y un convertidor de torque, que permite variar la velocidad de rotación. 

Mecanismo de Empuje

Para obtener un efecto de penetración eficiente es preciso aplicar una fuerza de empuje que depende de la resistencia de la roca y del diámetro de perforación. Prácticamente, casi sin excepciones, esta fuerza de empuje se obtiene a partir de un motor hidráulico. Por lo general el mecanismo de empuje está diseñado para aplicar una fuerza del orden de un 50 % del peso de la máquina, y los equipos de mayor tamaño que operan hoy en día alcanzan un peso de hasta 120 toneladas. El sistema, además, permite accionar el izamiento de la columna de barras, a velocidades de elevación del orden de 20 metros por minuto. 

Mecanismo de barrido

El barrido del detritus de la perforación se realiza con aire comprimido, para lo cual el equipo está dotado de uno o dos compresores ubicados en la sala de máquinas. Mediante un tubo flexible se inyecta el flujo de aire -a través del cabezal de rotación-por el interior de la columna de barras hasta el fondo del pozo. Dependiendo de la longitud de los tiros, la presión requerida se ubica en un rango de 2 a 4 [Bar].

El éxito de la perforación rotativa depende de una serie de factores, unos directamente relacionados con la máquina y otros que son factores externos a la misma. Cabe resaltar: 

La magnitud del empuje sobre la roca



La velocidad de rotación



El desgaste de la boca 23





El diámetro del barreno



El caudal de aire necesario para la evacuación del detritus.

Entre los factores que no dependen de la máquina se encuentran: 

Las características del macizo rocoso.



Los rendimientos dependientes del operario. Velocidad de rotación en función de la calidad de la roca

Tipo de roca

Resistencia a la compresión (Mpa)

Velocidad (rpm)

Muy blandas

<40

120-100

Blandas

40 - 80

100 – 80

Medianas

80 - 120

80 - 60

Duras

120 - 200

60 - 40

Muy duras

>200

40 - 30

1.4 TRICONOS Los triconos son las herramientas de corte localizado en el extremo inferior de las barras de perforación y se utiliza para triturar o cortar las estructuras rocosas y permitir la extracción del detritus durante el proceso de perforación de los pozos de producción. A continuación se muestra un esquema de un tricono.

24



Esquema y partes de un tricono

El tricono se basa en la combinación de dos acciones: Incrustación: Los dientes o insertos del tricono penetran en la roca debido al



empuje sobre la boca. Este mecanismo equivale a la trituración de la roca. Corte: Los fragmentos de roca se forman debido al movimiento lateral de



desgarre de los conos al girar sobre el fondo del pozo. La acción de corte sólo se produce en rocas blandas, en otras formaciones se da una combinación de trituración y cizalladura debido al movimiento del tricono.

Elementos constitutivos y criterios de diseño Los elementos constitutivos de un tricono y, consecuentemente de diseño son: 

los conos o estructura de corte.



los rodamientos o cojinetes.



Cuerpo del tricono.



Conos 25



Son tres conos que poseen los elementos de corte, posicionados de forma especial sobre los cojinetes, que rotan sobre pernos y constituyen una parte fundamental del cuerpo del tricono. Para generar el efecto de corte, estos conos se diseñan en base a unos parámetros especiales que se nombran a continuación: 

Angulo del eje del cono: es el ángulo que forman los ejes de los conos con la horizontal. Este ángulo determina el diámetro del cono dentado de acuerdo con el diámetro del barreno. Si aumenta el ángulo el diámetro del cono debe disminuir y recíprocamente. El avance del tricono en el fondo del barreno lo regula en gran parte el tamaño y forma de los conos, es decir el perfil del mismo.

Angulo asociado al eje del cono 

Descentramiento: En el caso de rocas duras, este descentramiento es prácticamente nulo, con lo que el arranque de la roca se efectúa por trituración al sufrir los conos un movimiento de rodadura perfecta. En rocas blandas se tiende a que el descentramiento sea mayor, obteniéndose así la rotura de la roca por desgarre o ripiado, ya que los conos experimentan un movimiento de deslizamiento junto con el de rotación. En rocas de tipo medio se combinan por 26



igual ambos efectos de rotación y deslizamiento, obteniendo el arranque de la roca por trituración y desgarre.

Descentramiento en rocas blandas y duras. 

Angulo del cono: El ángulo del cono es inversamente proporcional al ángulo del eje del cono, de forma que cuando éste aumenta el ángulo del cono debe disminuir para evitar las interferencias entre los conos.

Angulo del cono en rocas blandas y duras 

Longitud de los dientes: En un tricono de dientes la longitud de éstos está definida por la profundidad de la fresa en el cono. Si el tricono es de insertos, la longitud vendrá dada por la parte visible de los botones de metal duro. 27





Espesor del cono: Se debe disponer de un espesor mínimo para asegurar la resistencia estructural del cono. El espesor está determinado por el tamaño de los cojinetes, por la profundidad de la fresa en los triconos de dientes y por la profundidad de encastramiento en los de botones.



Cojinetes

Permite a los conos girar alrededor del cuerpo del tricono, Los tipos de rodamientos empleados en los triconos son los siguientes: 

Bolas y rodillos: la pista se posicionan de tal manera que puedan soportar grandes cargas radiales, la pista de bolas mantiene el cono en funcionamiento y soporta el empuje hacia el interior.

Cojinete de bolas y rodillo 

Rodamientos planos a fricción: es un perno solido unido a la superficie interna del cono que se convierte en el principal elemento del rodamiento que soporta la carga radial.

28



Rodamiento de fricción

En los triconos de perforación de barrenos un porcentaje elevado de aire se desvía a través de los cojinetes con objeto de refrigerar y limpiar los elementos del mismo. La adición de aceite a la tubería de aire comprimido contribuye a mejorar la vida de los cojinetes y, por tanto, disminuye el coste de perforación. 

Cuerpo del tricono

El cuerpo del tricono se compone de tres partes idénticas denominado cabezal. Cada cabeza contiene un cojinete integral sobre el que se inserta el cono y las toberas capaces de dirigir el fluido de barrido hacia donde la limpieza sea más efectiva. Los triconos actuales son de chorro (jet) que impulsan el aire entre los conos directamente al fondo del barreno, debiendo suministrar los compresores el suficiente caudal y presión para limpiar tanto el fondo del barreno como los conos. Mediante soldadura controlada por ordenador se unen las tres cabezas en una unidad y después se mecaniza la rosca donde se inserta la tubería. La rosca transmite al tricono los esfuerzos de torsión y los axiales producidos por la perforadora a través de las tuberías.

Metalurgia de los materiales del tricono

29



Uno de los éxitos conseguidos en la fabricación de los triconos ha sido el empleo de aleaciones especiales diferentes para cada uno de los elementos que lo constituyen. Aceros para triconos

ELEMENTOS DEL TRICONO

PROPIEDADES REQUERIDAS

TIPO DE ACERO

Cono

Resistencia al impacto y a la abrasión.

Carbono, manganeso, níquel y molibdeno.

cabezas

Resistencia a la fatiga. Alta resistencia al impacto.

Carbono, manganeso, cromo y molibdeno.

Cojinetes de rodillos y bolas

Alta resistencia al impacto.

Carbono, manganeso, níquel, cromo y molibdeno

Pasadores y buje guía

Resistencia al desgaste

Cromo, carbono, níquel, manganeso y silicio

Botón de empuje


Carbono, wolframio, cromo, molibdeno y vanadio.

Superficie de cojinetes


Cobalto, cromo, carbono, wolframio y níquel.

dientes

Resistencia a la abrasión elevada

Wolframio, carbono.

insertos

Resistencia a la abrasión elevada Resistencia al impacto.

Wolframio, carbono y cobalto.

30



Tipos de triconos Existen dos tipos de triconos: 

Dientes de acero: se fabrica a partir de piezas forjadas de aleación de acero con níquel, molibdeno y cromo. Los triconos con dientes de acero son los más económicos; cuando se usan apropiadamente pueden perforar por varias horas y se diseñan para trabajar en formaciones blandas, medias y duras.



Dientes con insertos de carburo de tungsteno: en estos triconos se introducen insertos duros de carburo de tungsteno aplicando presión en huecos perforados en el cono de la broca. Su tiempo de vida útil es mayor ya que esta aleación es más resistente al desgaste durante la perforación que el acero. Este tipo perfora desde formaciones blandas, medias, hasta duras. 

Triconos muy agresivas: Para rocas suaves con una resistencia a la compresión de hasta 100MPa.



Triconos agresivas: Para rocas suaves con una resistencia a la compresión de 75 – 125MPa.



Triconos medias: Para formaciones de roca media con resistencia a la compresión de 100 – 310 MPa.



Triconos duros: Para roca dura con resistencia a la compresión de 200MPa.

31



Tricono izquierdo con insertos, Tricono derecho con dientes de acero

Existen cuatro tipos de triconos, que se diferencian en el diseño y tamaño de los insertos, en el espaciamiento de los mismos y en la acción de corte.

A.

B.

C.

D.

A. Inserto de carburo de tungsteno de diente largo. B. Inserto de carburo de tungsteno en forma de diente. C. Inserto de carburo de tungsteno de forma cónica. D. Inserto de carburo de tungsteno de forma oval. 32



Selección del tipo de tricono En la selección del tipo de tricono influyen fundamentalmente la resistencia a compresión de la roca y su dureza. Normalmente, los usuarios envían muestras a las compañías fabricantes de triconos para que asesoren sobre el tipo de boca a utilizar, velocidades de penetración probables y duración en metros.

Efectos de los parámetros de operación sobre los triconos Las principales variables de operación en la perforación rotativa son, el empuje o peso sobre la boca y la velocidad de rotación. 

Efecto del peso sobre los cojinetes: La vida de un cojinete es inversamente proporcional al cubo del peso ejercido sobre el mismo. Pero, como en los triconos se emplean elementos de fricción que sufren desgastes y fatigas, esta relación no es válida y se acepta que la duración de un cojinete es inversamente proporcional al peso elevado a una potencia que varía entre 1,8 Y 2,8.



Efecto del peso sobre los elementos de corte: El peso excesivo produce la rotura de los insertos y el desgaste de la estructura de corte en rocas duras. En formaciones blandas y no abrasivas, la estructura de corte raramente limita la vida del tricono y un empuje alto no dá lugar a daños, siempre que exista sufíciente aire para limpiar el fondo del barreno.



Efecto de la velocidad de rotación sobre la vida de los cojinetes: cojinetes: La vida de los cojinetes es inversamente proporcional a la velocidad de rotación.



Efecto de la velocidad de rotación sobre los elementos de corte: En formaciones abrasivas el desgaste de los insertos aumenta con la velocidad de rotación. En formaciones duras, una alta velocidad de rotación produce roturas de los insertos por impacto.

33



Selección de toberas Los triconos se diseñan para que una parte del aire, que aproximadamente es un 20%, se aproveche para la refrigeración y limpieza de los cojinetes: El resto del aire pasa a través de unas toberas, con el fin de limpiar los conos dentados y producir la turbulencia necesaria para iniciar la elevación del detritus a través del espacio anular. Estas toberas disponen de unos diafragmas, los cuales pueden cambiarse de posición para obtener las condiciones adecuadas y conseguir una limpieza efectiva en el fondo del barreno. También, pueden utilizarse toberas recambiables para el mismo fin.

Evaluación de los triconos gastados Un trabajo importante en la utilización efectiva de los triconos lo constituye el análisis de las bocas gastadas, ya que la identificación de las posibles causas ayuda a corregir los errores de operación y mejorar la selección del tipo de tricono. Los fallos de las bocas se producen generalmente debido a tres causas: 

Fallos de los cojinetes.



Fallos de la estructura de corte



Fallos del faldón.

FALLAS EN LOS COJINETES CAUSAS POSIBLES

SOLUCIONES

Velocidad de rotación excesiva

Reducir la velocidad de rotación

Tipo de tricono adecuado

Cambiar a otro tipo 34



Aire insuficiente insuficiente para refrigerar cojinetes cojinetes y el varillaje,

Chequear el compresor

Bloqueo del paso del aire

Chequear el conducto de aire

Empuje excesivo sobre el tricono

Reducir el empuje

FALLAS DE LA ESTRUCTURA DE CORTE Aire insuficiente insuficiente para limpiar el centro centro del barreno.

Aumentar el el volumen de de aire o disminuir disminuir avance.

Elección inadecuada del tricono.

Cambiar al tipo siguiente.

Excesiva velocidad de rotación.

Reducir la rotación.

FALLAS DEL FALDON Aire insuficiente insuficiente para la velocidad velocidad de penetración

Aumentar el el volumen de de aire o disminuir disminuir avance.

Formaciones diaclasadas y abrasivas

Programa para recrecer faldones.

Pandeo de la barra.

Cambio de la barra.

35



Rotura de insertos

Ilustración 1. Rotura de inserto s.

Conos trabados, deslizamiento, desgaste del Ilustración 2. Conos trabados, cojinete deslizamiento, desgaste del cojinete.

Desgaste de faldón del tricono y desgaste de insertos

36



Código IADC (international association of drilling contractors) El código IADC es un sistema de designación de los triconos con el que se especifica el tipo de boca (de dientes o insertos), la formación rocosa para la que está previsto y algunos criterios de diseño del mismo.

37


APUNTE ASPECTOS GENERALES DE LA PERFORACIÓN Clasificaciones de triconos según código IADC.

38



La tabla permite seleccionar el tricono adecuado dependiendo las condiciones de trabajo, reduciendo de esta manera los desgastes prematuros en las herramientas de perforación. A continuación se muestra un ejemplo de Código IADC

39



1.5 TIPOS DE MAQUINARIA DE PERFORACION En la perforación podemos encontrar dos grandes clasificaciones según el tipo de trabajo empleado, destacando los siguientes: Perforación Manual Es utilizada en áreas de trabajo reducidas ya que por sus condiciones de infraestructura no es posible ingresar maquinaria de mayor tamaño o el empleo de esta no está justificado económicamente, esta es operada manualmente por el perforista a cargo.

40



Perforadora manual RH, Atlas Copco.

Perforación Mecanizada Los equipos de perforación van montados sobre estructuras de alto tonelada y resistencia, donde se emplaza una cabina controladora para el manejo y control de los parámetros de perforación. Las perforadoras pueden tener un desplazamiento a través de neumáticos y orugas.

41



Perforadora mecanizada Flexiroc L8, Atlas Copco.

Los tipos de trabajo ejercidos por las perforadoras son variados, aplicándose en el campo de minería a cielo abierto o subterráneo, para el desarrollo de diferentes tareas.

Perforación mecanizada según tipo de trabajo

Perforación de Banqueo

Es utilizado comúnmente en operaciones de minería a Cielo Abierto en la generación de barrenos verticales.

Perforación de Avance

Es utilizado comúnmente en operaciones de Minería Subterránea en la generación de Barrenos Horizontales, en el avance de galerías y túneles.

42



Perforación de Producción

Perforación de Chimeneas

Perforación de Rocas con Recubrimiento

Sostenimiento de rocas

Es utilizado en los frentes de explotación de la mena, para posteriormente el material fragmentado ser llevado al chancador 1. Es utilizado en Minería Subterránea u Obras Civiles, mediante la aplicación de métodos de perforación tales como:  Blind Hole  Raise Boring  Jaula Alimak  Entre otros. Es empleado en macizos rocoso cubiertos con materiales sin consolidar (Agua, Barro, Arena, etc…), aplicando recubrimiento de las barras para la perforación.

Es empleada en Minería Subterránea, Obras Civiles y Minería a Cielo Abierto, para la prevención de la caída de roca, diferentes métodos de sostenimiento de roca tales como:  Pernos Helicoidales  Split set  Swellex  cables

43



2. PERFORACION EN MINERA A CIELO ABIERTO 2.1 DISEÑO DE MALLAS DE PERFORACION El diseño de mallas de perforación es efectuada en base a ecuaciones matemáticas y criterios de experiencia en terreno sobre la voladura de rocas. Es necesario comprender conceptos claves aplicados en el diseño de perforación definidos a continuación : 

Burden: la distancia más corta al punto de alivio al momento que el barreno detona.



Espaciamiento: es la distancia entre taladros de una misma fila.



Taco: Distancia considerada para tapar el pozo.



Pasadura: Es una sobre perforación a la altura teórica del banco.



Los pozos de perforación pueden ser diseñados de acuerdo a su categoría dentro de la planificación de la malla de perforación, existiendo:



Precorte: Genera una línea de debilidad que protege el banco del golpe de las ondas de campo cercano producidos por la tronadura.



Buffer: Pozos de amortiguación previos a la línea de pozos de Precorte.



Producción: Pozos de primera línea que son los determinantes para fragmentar la roca mineralizada y obtener la granulometría óptima.

51



Diseño descriptivo de los parámetros en una malla de perforación

Se deben aplicar formulas básicas preliminares de acuerdo al lugar de trabajo para el diseño de la malla de perforación, definiendo las siguientes: 

Diámetro

 = /



Burden

 = (  )^



B: Burden D: Diámetro (pulg)

Espaciamiento

 = (  )^



D: Diámetro (pulg) H: Altura del Banco (m) K: 1,2 – 1,7

S: Espaciamiento B: Burden (pulg)

Taco

52



 = (  )^



T: Taco D: Diametro

Pasadura  = (,   ,)^

J: Pasadura B: Burden

Los diseños pueden ser aplicados a planes mensuales o semanales.

Plan mensual de perforación mina Los Bronces.

2.2 PROCESO DE PERFORACÍON El proceso de perforación es ejecutado por los operadores una vez entregada la planificación de las mallas de perforación (Figura).

53



Diagrama del proceso de planificación de perforación

En el proceso de la perforacion es relevante destacar l a clasificacion de los factores que influyen en su desarrollo para una operación optima. 54



Diagrama del proceso de ejecución de la perforación.

2.3 RIESGOS PRESENTES EN LA OPERACIÓN DE PERFORACION Los riesgos siempre están presentes en todo proceso productivo, estos riesgos se pueden clasificar y encontrar en cada operación, estos riesgos pueden ser prevenidos junto con un plan de desarrollo de operación seguro. Se desarrolla un plan de acción para cada riesgo probable en cada etapa del proceso previo, ejecución y posterior a la perforación.

55



Acciones preventivas a la perforación

Tarea en Perforación

Traslado a plataforma de perforación

Revisión plataforma

Revisión perforadora

Traslado perforadora entre pozos Traslado perforadora en interior rajo mina

Evento no deseado

Medidas de control

Colisión

Estar autorizado y poseer las competencias exigidas para conducir en el área mina rajo

Choque

Cumplir y respetar reglamento de tránsito interior mina rajo

Atropello

Realizar chequeo del vehículo antes de utilizarlo (AFRS)

Aplicar técnicas de Desbarrancamiento manejo a la defensiva en todo momento Golpeado por caídas de rocas por transitar cerca de pared de banco

Evaluar condición de pared de talud, 56



previo al inicio del trabajo

Perforación

Abastecimiento de agua, combustible y aceros de perforación

Cambio de aceros y accesorios de perforación

Caída mismo nivel por hielo o superficie de trabajo irregular

Mantener control de la superficie y estar atento a condiciones del entorno. Prohibición de correr y hablar por teléfono celular

Exposición a altura geográfica

Mantener 100% del personal de P&T con exámenes vigentes

Exposición a sílice

Dar a conocer los riesgos de sílice a personal de P&T

2.4 EQUIPOS DE PERFORACION Los equipos de perforación son supervisados por coordinadores y jefes de turno, junto con una empresa externa que presta servicios de perforación, disponiendo en la mina diferentes modelos de perforadoras de acuerdo al trabajo.

57



Equipos de perforación en mina Los Bronces

Flota

Motor

Marca

Modelo HR49

Eléctrico

Bucyrus – Caterpillar

HR59 HR49-R2

Anglo American

PV 271 Diésel

Pit Viper – Atlas Copco PV 351 DK32 Sandvik DK33

Servicio Externo

Diésel

ROC15 Atlas Copco

ROC16 ROC18

58



ROC19 ROC20

2.5 PLANIFICACIÓN CORTO PLAZO Con el propósito de validar la factibilidad del cumplimiento del programa de producción de Largo Plazo, se debe desarrollar un plan minero a nivel de corto plazo, el cual presenta las diferentes alternativas operacionales que permitan asegurar la producción para los próximos años. Para ello, se puede subdividir cada banco de las fases en macropolvorazos, lo que permite posicionar en forma coordinada cada unidad de carguío, otorgando además una mayor selectividad al manejo de los materiales, tanto en calidad como en cantidad. Dichos polvorazos se pueden clasifican en:

-

Polvorazo de Rampa (1);

59



-

Polvorazo de Producción (2, 3, 4);

-

Polvorazo de Extremos (5, 6), y

-

Polvorazo de Cierre o Control de Pared (7, 8).

En general, en las faenas mineras, el tonelaje de los polvorazos de producción fluctúa entre 300 y 600 kt. En tal perspectiva, de acuerdo al ejemplo expuesto, se definió para este análisis un tonelaje estimado de 470 kt, lo que implica aproximadamente una tronadura semanal para cada equipo de carguío. En cuanto a los polvorazos de cierre, su tonelaje depende en gran medida de la longitud a tronar, ya que el ancho ha sido definido en 35 m. Así, para una longitud de 200 metros, el tonelaje asociado alcanza aproximadamente 272 kt. En la Figura se ilustra la secuencia de explotación de un banco completo, en la cual se aprecian los conceptos expuestos anteriormente.

60



61



2.6 REPORTES DE PERFORACION Los reportes de perforación entregados a los supervisores y jefes de turno una vez finalizada la operación de la máquina de perforación, es de suma importancia que los datos sean fidedignos, este reporte informa al personal del área sobre la operación que se ejecutó mostrando sus parámetros de funcionamiento y la productividad lograda en el día. 62



Este reporte es manual escrito en cada fin de turno.

61



Perforadora Nº Fecha Plano de Perforación

: : : SI NO

Operador : Grupo : 1234 Turno Cavidades : SI NO

: AB

Tricono en uso Cambio Tricono Fase

: : :

Ejemplo de reporte de fin de turno.

Disparo 1 2 3 4 5 6 7 8 9

Nº Pozo

RPM

Presión

Metros

Inicio

Final

Diferencia

Traslado Mts entre Relleno pozos

Mts Observaciones Rotura



























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





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

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







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



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

















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

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



































































60





62



2.7 COSTOS DE PERFORACION En mina los Bronces la operación unitaria de perforación representa solo el 8% de los costos mina, para una perforadora diésel se considera un valor aproximado de 3521 US$, tienen una vida útil de 76000 Horas.

Costos 9% 17%

8%

9%



2.7 COSTOS DE PERFORACION En mina los Bronces la operación unitaria de perforación representa solo el 8% de los costos mina, para una perforadora diésel se considera un valor aproximado de 3521 US$, tienen una vida útil de 76000 Horas.

Costos 9%

8%

17%

9% 12%

45%

Perforación Transporte

Tronadura Carguio Servicios Mina Staff Mina

También existen gastos asociados a la perforación

61



Gastos 2% 2% 12% 2%

30%

13%

14%

Staff y Operadores Repuestos Mantencion Combustible Otros Materiales Otros

25%

Aceros Lubricante

Aceros



Acero Tricono Barra Patera Barra Seguidora Amortiguador Adaptador Superior Adaptador Inferior Anillo Guia Total



Costo [US$/m] 4,1 0,14 0,14 0,6 0,06 0,02 0,97 6,04

El costo de perforación total se determina en base a la siguiente ecuación:

 ó  Costo de la broca de perforacion     ℎ =       ℎ 62



Rendimiento Equipos A continuación se muestran los parámetros de perforación (Informe PDA 2006) de acuerdo a las características de las rocas y experiencia de la División Andina Codelco. Los valores considerados para efecto de cálculos de costos y consumos son los siguientes:

Las siguientes tablas muestran el rendimiento de equipos de perforación diésel y eléctrica de División Andina Codelco. Para sus cálculos se consideran índices operacionales de Disponibilidad, Utilización y Factores Operaciones .

63



Costos Horarios Los costos horarios considerados para cada tipo de equipos se presentan en las siguientes tablas, en estos costos no se incluye la mano de obra ni el costo fijo de mantención que son agregados como costos anuales para el caso División Andina (Informe PDA 2006).

Los precios considerados para los insumos relevantes fueron: • Petróleo: 0.280 US$/lt 64



• Energía: 0.036 US$ kw/h

65



Precio Equipos En la tabla que se presenta a continuación se incluyen los valores de adquisición de los equipos, en los casos que dice “ESTIM” corre sponde a valores que no han sido cotizados especialmente para División Andina Codelco (Informe PDA 2006).

66



2.8 MANTENCIÓN MECÁNICA

Existen distintas clases de mantenimiento, sin embargo la terminología que se utiliza para describir los distintos procedimientos de mantenimiento ha resultado un poco confusa por la ambigüedad de los términos. Las definiciones más utilizadas, describiendo al mismo tiempo las distintas clases y los partes de control más habituales en el mantenimiento minero más frecuentes e importantes. A) Mantenimiento por corrección de avería o correctivo. La máquina está en servicio hasta que no pueda desempeñar su trabajo normal. Una vez corregida la avería que produjo su parada no se la volverá a prestar atención hasta que no se produzca otro fallo. Existen algunos casos en los que este procedimiento puede estar justificado, justificado, como es el caso de las pequeñas canteras y obras públicas de corta duración, pero en general resulta caro y comprometido por no poder garantizarse, a medio plazo, ni las producciones ni los costos horarios por tonelada de una mina mediana o grande. B) Mantenimiento programado. Consiste en la vigilancia e inspección de los puntos más débiles en unos períodos de tiempo predefinidos y que si no se realizan pueden dar 67



lugar a una avería. Entre los diferentes tipos de mantenimientos programados destacan el preventivo y el predictivo. C) Mantenimiento preventivo. Por medio de unas inspecciones periódicas se conoce el estado de la máquina y se programan las correcciones necesarias para ser realizadas en los momentos más oportunos y antes de que se lleguen a producir las averías. D) Mantenimiento predictivo Es esencialmente un refinamiento del mantenimiento preventivo. Está basado en unas técnicas de inspección o de reconocimiento no destructivo que miden el progreso de los desgastes a lo largo del tiempo y, a través de extrapolaciones realizadas automáticamente por los ordenadores, predice el punto y momento del fallo de una forma más precisa y correcta que una fijación estadística del momento de sustitución, como ocurre en los programas normales de mantenimiento preventivo. Básicamente se realizan por el control con grandes programas de ordenador que no solo prevén los momentos y los elementos necesarios, sino que también coordinan con los almacenes y suministradores de piezas para lograr una perfecta coincidencia en tiempo de las operaciones de sustitución de conjuntos. E) Mantenimiento con proyecto o ingeniería preventiva. También llamado D.O.M. (Designing Out Maintenance). Consiste en trabajar y estudiar sobre aquellos puntos o zonas de las máquinas o sistemas que originan las anomalías más frecuentes con objeto de diseñarlos de una nueva forma o con un material que reducen éstas y por tanto el tiempo y volumen del mantenimiento y su costo. Es el proceso más ingenieril y empieza por el croquizado de todas las piezas del equipo y su posible nacionalzación o construcción de las partes en el país de la operación minera o en el propio taller. En general en las minas es siempre necesario reforzar el diseño de algunas de las partes de las máquinas con mayor uso o desgaste, de acuerdo con las especiales características características de la roca que tiene cada mina. F) Mantenimiento de reacondicionamiento sistemático. Se ocupa de remozar o recomponer aquellas máquinas o componentes que por su elevada utilización u horas 68



de trabajo están en tales condiciones que hacen muy difícil poder conseguir un adecuado funcionamiento correcto de los mismos. Es también denominado Mantenimiento General, Recostrucción Hiperanual o "Rebumping" para volver a reacondicionar las máquinas de muy larga vida, como en el caso de las grandes perforadoras, excavadoras o Dragalinas. Es muy utilizado en el mantenimiento de la aviación comercial y en los barcos de guerra. Pauta de Mantención DM - 50 A continuación continuación se muestra m uestra un Check List de una mantención mantención mecánica en terreno de una perforadora DM-50.

69



PAUTA DE MANTENCION DM 50 INSPECCION DE TERRENO

PRE MANTENCION MEC NICA CHECK-LIST.

EQUIPO :

Horometro :

FECHA : DESCRIPCIÓN DEL TRABAJO

Inspeccionar estructura del equipo en general por fisuras, evaluar, chequear niveles visualmente y programar en transcurso del día si requiere atención el equipo o en la mantención de 50Hrs. si requiere atencion de inmediato comunicar al jefe de Operaciones.

NOTA DE SEGURIDAD:"PRECAUCIÓN ": NO INICIE EL CHECK-LIST HASTA ASEGURARSE DE QUE LA MAQUINA SE ENCUENTRA SIN ENERGIA Y TOTALMENTE AISLADA. USE SIEMPRE SU CANDADO LOCK-OUT EN EL PUNTO DE BLOQUEO. AVISE SU SALIDA E INGRESO AL EQUIPO AL LIDER MINA. EN LO POSIBLE INVOLUCRE AL OPERADOR EN SU INSPECCION

ITEM 1 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21

INSPECCION A MOTOR DIESEL

SISTEMA

Ok

Estado Regular Malo

Corregido

INSPECCIONAR ESTADO DE ESCALERAS DE ACCESO INSPECCIONAR ESTADO DE PLATAFORMA INSPECCIONAR ESTADO DE RADIADOR INSPECCIONAR ESTADO DE PROTECCIONES DE RADIADOR INSPECCIONAR ESTADO DE SOPORTES DE RADIADOR INSPECCIONAR ESTADO DE BOMBA DE AGUA INSPECCIONAR ESTADO DE ENFRIADORES DE ACEITE INSPECCIONAR ESTADO DE BASTIDORES INSPECCIONAR ESTADO DE MOTORES DE TRASLACION-ROTACION INSPECCIONAR ESTADO DE ESTRUCTURA DE TORRE POR SOLDADURA. INSPECCIONAR ESTADO DE CABLES DE TORRE INSPECCIONAR ESTADO DE SOPORTE DE ESTANQUE DE ACEITE HIDRAULICO INSPECCIONAR ESTADO DE SEPARADOR DEL COMPRESOR INSPECCIONAR ESTADO DE PASADORES DE CILINDROS DE LEVANTE DE LA TOR INSPECCIONAR ESTADO DE POLEAS DE CABLES INSPECCIONAR ESTADO DE PORTA FILTROS DE AIRE INSPECCIONAR ESTADO DE BARANDAS (PASAMANOS) INSPECCIONAR ESTADO DE CADENAS DE RODADO INSPECCIONAR DUCTO, FILTROS Y ABRAZADERAS DE COMPRESOR INSPECCIONAR NIVEL DE GRASA EN DEPOSITO (PETROPLATE GRADO 1) INSPECCIONAR ESTADO DE RODILLOS DE RODADO

ITEM 2 INDIQUE OTROS ELEM ENTOS QUE NO EST AN CONSIDERADOS EN EST A PRE INSPECCION 1 INSPECCIONAR EJE PIVOTE DEL BASTIDOR " SOLDADURA. " 2 CHEQUEAR NIVELES DE HIDRAULICO,COMPRESOR,PTO,MANDOS. 3 CHEQUEAR POSIBLES FUGAS DE LUBRICANTE, PROGRAMAR O CREAR BACKLOGS. 4 DRENAR AGUA DE ESTANQUE DE COMPRESOR VERIFICAR NIVELES. 5 Describir los trabajos pendientes o por ejecutar e identificar la ejecución de un Backlogs por los trabajos NO ejecutados en la PM ITEM EJECUTADO PENDIENTE SE GENERA BACKLOG OBSERVACIONES Y/O COMENTARIOS SI NO SI NO SI NO

NOMBRE Y FIRMA RESPONZABLE

NOMBRE Y FIRMA JEFE DE TURNO 01/06/2003.

70



3. PERFORADORA PIT VIPER – 351 3.1 DESCRIPCCION GENERAL Nomenclatura: PV 351 – 35 cm diámetro, 1 pasada La perforadora diesel Pit Viper 351 de Atlas Copco Drilling Solutions es un perforadora de pozos de voladura de dirección de cabeza superior, instalado en una oruga, que está diseñado para una perforación giratoria de agujeros de 10 5/8” a 16” (270 mm a 406.4 mm) de diámetro con profundidades de 65 pies (19.8 m) en paso simple. Un carrusel estándar, que sostiene dos varillas adicionales de 35 pies (10.66 m), incrementa la capacidad de profundidad a bordo a 135 pies (41.15 m). El sistema de alimentación de cable impulsado hidráulicamente tiene capacidad para 125,000 libras (38,100 kg) de carga de punta. El peso total de la máquina es de aproximadamente 380,000 libras (115,824 kg).

Perforadora Pit Viper – 351

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Las funciones de perforación reciben alimentación hidráulica. El aire comprimido se utiliza para limpiar el agujero. Un motor diesel impulsa las bombas hidráulicas y el compresor. Los sistemas que soportan las funciones de perforación y propulsión del perforador están controlados por componentes: Neumáticos Hidráulicos Eléctricos.

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Descripción técnica general de la perforadora Pit Viper - 351

Series de productos

Large-range drilling rigs

Método de perforación

Rotativa – Single Pass

Diámetro del barreno

270 - 406 mm

Empuje hidráulico

534 kN

Tracción hidráulica

267 kN

Peso sobre la broca

56700 kg

Profundidad en una pasada

19.8 m

Profundidad máxima de barreno

41.1 m

Peso estimado Diámetro del barreno

175 - 188 t 270 - 406 mm 72



3.2 CARACTERISTICAS DE DISEÑO PV 351 El perforador Diesel PV351 utiliza una carrocería tipo excavadora dirigida directamente por un sistema de engranaje del planetario y dos motores hidráulicos. Una horquilla de oscilación de “viga en movimiento” permite que el perforador se propulse sobre un terreno disparejo con menos tensión de torsión en el marco principal. El perforador PV351 utiliza un motor diesel conectado directamente a una caja de engranajes de dirección de bomba hidráulica en un extremo y el compresor de aire conectado directamente al otro extremo. La caja de cambios de dirección de la bomba, el motor diesel y el compresor de aire están montados sobre un “generador flotante”. Éste es un marco independiente que fortalece el marco principal y “flota” para mantener la alineación adecuada del sistema de transmisión. Las funciones de perforación reciben alimentación hidráulica. El aire comprimido se utiliza para limpiar el agujero. Un motor diesel impulsa las bombas hidráulicas y el compresor. Los componentes hidráulicos y eléctricos controlan los sistemas que soportan las funciones de perforación del perforador. El perforador diesel PV351 incorpora: 

cuatro (4) gatos de nivelación para mantener el perforador a nivel y estable mientras se está perforando. La torre está construida con tubería de acero soldado.



Un cambiador de varilla perforadora tipo carrusel se encuentra instalado en la torre y sostiene dos (2) piezas de 35 pies (10.67 m) de largo. Dos cilindros hidráulicos bajan y suben la torre. Parámetros medioambientales de funcionamiento

Altitud 73



1. Alta - Sobre 6000 pies (1828.8 metros) 1.

Nominal - Nivel del mar a 6000 pies

(1828.8 metros)

1. Resistente - Roca dura Rendimiento

2. Normal - Roca suave 2.

Ligero - Arena y grava

1. Caliente- Sobre 125° F (52° C) 2. Nominal - Entre los límites de 125° F (52° C) máximo y 15° F (-9° C) mínimo. Temperatura ambiente

3. Frío- Entre los límites de 15° F (-9° C) y -30° F (-35° C). 3.

Extremadamente frío - Debajo de -

30° F (-35° C)

1. Excelente - Bancos bien preparados, Programa de mantenimiento programado, Entrenamiento avanzado para operadores y mecánicos. Servicio

2. Nominal - Buenas condiciones de funcionamiento, Mantenimiento normal, Entrenamiento básico para operadores y mecánicos. 3. Deficiente - Malas condiciones de funcionamiento, Mantenimiento limitado, Entrenamiento limitado para operadores y mecánicos.

Tipo de aplicación

1. Construcción - Aplicación nominal 2. Agregados - Aplicación liviana 74



3. Oro, cobre y hierro - Aplicación resistente 4. Carbón - Aplicación nominal 5. Pozos de agua - Aplicación liviana 6. Aceite y gas - Aplicación nominal

Layout de perforadora Pit Viper – 351

3.3 COMPONENTES MECANICOS PV-351 

Marco principal

75



El perforador diesel Blasthole PV351 utiliza un marco principal fabricado con soldaduras, que está diseñado por Drilling Solutions y construido de una viga en I de brida amplia de 30 pulg (762 mm), que pesa aproximadamente 326 lb/pies (47.8 kg/m). El peso de la soldadura es de 49,700 lb (22,543.9 kg).

Marco principal



Sistema de propulsión y carrocería

El perforador diesel PV351 utiliza una carrocería tipo excavadora dirigida directamente por un sistema de engranaje del planetario y dos motores hidráulicos. Una horquilla de oscilación de “viga en movimiento” permite que el perforador se propulse sobre un terreno disparejo con menos tensión de torsión en el marco principal.

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Sistema de propulsión y carrocería



Accesorios y herramientas de la tubería de la perforación giratoria

1. Cabeza giratoria 2. Rueda auxiliar (también llamado elemento separador secundario), que se utiliza con o sin el amortiguador secundario 3. Amortiguador secundario 4. Varilla perforadora 5. Varilla o estabilizador de arranque (opción) 6. Cable y montacargas auxiliar 7. Gancho de elevación 8. Llave de interrupción 9. Llave de horquilla deslizante (tabla) 10. Buje de rodillo (se encuentra dentro del buje centralizador de la tabla) 11. Buje centralizador de la tabla (sobre la tabla) 12. Broca auxiliar 13. Punta Tricónica 14. Canasta de puntas (se encuentra dentro del buje centralizador de la tabla, después de mover el buje de rodillo, cuando instala o retira la broca tricónica). 77



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APUNTE ASPECTOS GENERALES DE LA PERFORACIÓN Accesorios de tubería de perforación



Torre, Carrusel y Varilla

Un grupo de poleas en la parte superior e inferior de la torre sostienen los cables de alimentación. El ensamble de la torre cuenta con una cabeza giratoria conducida por hidrostática y sistemas de alimentación de perforación hidráulica. El sistema de alimentación consiste de la cabeza giratoria, dos cilindros de alimentación hidráulica y un cable de alimentación conectado a las placas de montaje que están conectadas al envolvente de la cabeza giratoria. La torre está diseñada para sostener la cabeza giratoria mientras sube y baja la tubería de perforación. Ésta está construida para soportar el torque que ejerce la cabeza giratoria durante la operación de perforación.

Torre, Carrusel y Varilla

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

Cabezal Giratorio

La cabeza giratoria (también llamada cabeza de poder o cabeza superior) se utiliza para girar la broca y agregar y retirar la varilla perforadora de la tubería de perforación. La tubería de perforación está conectada directamente a la cabeza giratoria y toda la presión de rotación y alimentación se ejerce a través de la cabeza giratoria. Dos motores hidráulicos activan la rotación de la cabeza giratoria. La pantalla de perforación, ubicada en la pantalla de la computadora central en la cabina del operador, mostrará la cantidad de presión hidráulica que se aplica a los motores de la cabeza giratoria en forma de velocidad de rotación. Las velocidades de rotación que varían de 0 a 160 rpm se pueden obtener utilizando esta cabeza giratoria.

Cabeza Giratoria, Pit Viper -351



Sistema de Transmisión

Consta de un motor diesel directamente conectado a un compresor de aire en un extremo y a la dirección de la bomba hidráulica en el otro extremo. Este ensamble completo del generador está instalado en su propia base secundaria, la cual a su vez está instalada sobre 80



el marco del equipo. La configuración del tren de dirección en línea maximiza la eficiencia mecánica. La base secundaria “flotante” separad a aísla los componentes de las cargas por Impacto de propulsión y de perforación y ayuda a mantener la alineación entre éstos.

Generador diésel



Compresor de aire

Todos los compresores de aire que se utilizan en los perforadores PV351 son de diseño de tornillo giratorio asimétrico sumergido en aceite. Los bujes de rodillo cónico se utilizan para manejar cargas radiales y axiales. El equipo estándar para el compresor de aire incluye depuradores de aire separados en tres etapas e instrumentación y controles completos. El sistema de lubricación incluye un enfriador de aceite, válvula de desviación, filtro de aceite, bomba de aceite y receptor de aire de combinación y tanque separador de aceite. Se proporciona un sistema de apagado de seguridad para una descarga alta de la temperatura del aire.

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Compresor y Depuradores de aire



Sistema hidráulico

Todas las funciones de perforación y propulsión se activan hidráulicamente. El sistema hidráulico consiste de un depósito hidráulico de 360 galones (1360.8 litros), bombas hidráulicas instaladas en una caja de engranajes de dirección de la bomba y varias válvulas, cilindros, tubos, mangueras y filtros. Un enfriador de aceite hidráulico asegura temperaturas bajas del aceite para maximizar la eficiencia del sistema y la vida del componente. Las dos bombas principales suministran potencia hidráulica a cualquiera de las funciones de perforación (rotación y alimentación del perforador) o funciones de tramo (propulsión). La bomba de dirección del ventilador suministra aceite a los motores del ventilador. Las bombas dobles de circuitos auxiliares suministran aceite a todas las otras funciones a través de las válvulas de 7 y 9 carretes.

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Sistema hidráulico

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4. MINERÍA SUBTERRANEA

4.2 MÉTODOS DE EXPLOTACIÓN Cuando la razón estéril mineral resultante para realizar la explotación del cuerpo mineralizado es demasiado alta para los intereses económicos, es necesario utilizar métodos de extracción subterráneos, cuyos sistemas de explotación variarán dependiendo del tipo de roca, mineralización, parámetros económicos, etc. Los métodos de explotación subterráneos pueden clasificarse en tres grandes grupos: 1. Auto-soportados: también conocidos como métodos de caserones abiertos o soportado por pilares, comúnmente aplicado para minería no tan selectiva (ya que deja pilares para mantener la estabilidad del caserón). Ejemplos de este tipo son: Room and Pillar, Stope and Pillar, Shrinkage Stopping, Sublevel Stoping, etc. 2. Soportados artificialmente: en este caso los caserones necesitan ser rellenados para generar el soporte. Estos métodos son de alto costo y generalmente están asociados a yacimientos en que se necesita ser muy selectivo, por ejemplo en la minería de vetas de oro. Dentro de este grupo se encuentran los métodos de Cut and Fill, Bench and Fill, Shrinkage, Vertical Crater Retreat, etc. 3. De hundimiento: estos métodos son utilizados en minería poco selectiva, no tienen soporte como en los casos anteriores. Se basa en la socavación del material del cuerpo mineralizado mediante la creación de un corte en la base de la zona a minar, el mineral cae rellenando la cavidad generada cada vez que esté es en el ciclo productivo. El hundimiento puede ser natural o inducido dependiendo de la calidad de la roca en que se encuentra el cuerpo mineralizado. Algunos métodos de hundimientos son: Block/Panel Caving, Sublevel Caving, Longwall Mining, etc.

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Los criterios de selección para utilizar algún método en particular dependen de muchos factores, sin embargo la mineralización presente en el yacimiento es uno de los más fundamentales. La forma que tiene el cuerpo mineralizado y la distribución de leyes determinará si se tratará de un método masivo o alguno más selectivo, además se debe hacer un balance en cuanto a costos y la dilución esperada, sin dejar de lado característic as del macizo rocoso tales como estructuras de debilidad, continuidad de la mineralización, hundibilidad y dureza de la roca. La selección del método también debe tener en cuenta objetivos productivos y restricciones inherentes para la realización de la construcción de la mina (por ejemplo explotar en lugares donde no está permitido deformar la superficie del terreno mediante hundimiento o construcción de un rajo).

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La tabla siguiente muestra los costos relativos y producción de los métodos de explotación más utilizados.

4.3 CUT AND FILL Es un método ascendente (realce). El mineral es arrancado por franjas horizontales y/o verticales empezando por la parte inferior de un tajo y avanzando verticalmente. Cuando se ha extraído la franja completa, se rellena el volumen correspondiente con material estéril (relleno), que sirve de piso de trabajo a los obreros y al mismo tiempo permite sostener las paredes, y en algunos casos especiales el techo.

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Cut & Fill, 1 ventilador; 2 relleno; 3 rampa

Características: La explotación de corte y relleno puede utilizarse en yacimientos que presenten las siguientes características (ver tablas de resumen 7, 8 y 9): -

Fuerte buzamiento, superior a los 50º de inclinación. Características fisico-mecanicas del mineral y roca de caja relativamente mala (roca incompetente). Potencia moderada. Límites regulares del yacimiento. 87



Ventajas: -

Recuperación cercana al 100%. Altamente selectivo, por lo que se puede trabajar en secciones de alta ley y dejar aquella zonas de baja ley sin explotar. - Se puede lograr un alto grado de mecanización. - Se adecua a yacimientos con propiedades físicos-mecánicas incompetentes. Desventajas: -

Costo de explotación elevado. Bajo rendimiento por la paralización de la producción como consecuencia del relleno. Consumo elevado de materiales de fortificación. Resumen de Método, Geometría

Geometría del Yacimiento

Aceptable

Optimo

Forma

Cualquiera

Tabular

Potencia

Cualquiera

>3m

Buzamiento

> 30°

>60°

Tamaño

Cualquiera

Cualquiera

Regularidad

Cualquiera

Irregular

Resumen de Método, Geotécnico Aspectos Geotecnico

Aceptable

Optimo

Resistencia (Techo)

>30MPa

>50MPa

Resistencia (Mena)

Sin profundidad

>50Mpa

Fracturación (Techo)

Alta-media

Media-baja

Fracturación (Mena)

Media-baja

Baja

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APUNTE ASPECTOS GENERALES DE LA PERFORACIÓN Campo tensional In- situ

Cualquiera

<1000m

Elástico

Elástico

(Profundidad) Comportamiento deformacional

Tenso-

Resumen de Método, Económico Aspectos económicos

Aceptable

Optimo

Valor unitario de la Mena

Media-alto

Alto

Media-baja

Ninguna

Productividad explotación

y

ritmo

de

4.4 ROOM AND PILAR Room and pilar, también es conocido como cámaras y pilares, consiste en la explotación de caserones separados por pilares de sostenimiento del techo. La recuperación de los pilares puede ser parcial o total, en este último caso, la recuperación va acompañada del hundimiento controlado del techo que puede realizarse junto con la explotación o al final de la vida del yacimiento, lógicamente el hundimiento del techo en este caso es totalmente controlado.

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Características -

Bajo costo de explotación. Explotación moderadamente selectiva. Room and pilar se presenta mejor en ángulos de bajo manteo, pero también puede ser usado en yacimiento con ángulos de 30° y 40°. - Con un ángulo de manteo muy elevado, el mineral no puede escurrir (ver tabla4). Ventajas -

El método hasta cierta forma es selectivo, ya que en zonas más pobres pueden ni explotarse sin afectar mayormente la aplicabilidad del método. - En yacimientos importantes puede llegar a tener una mecanización bien completa lo que reduce ampliamente los costos de explotación. - En yacimiento que afloran a la superficie puede hacerse todo el desarrollo y preparación por mineral, o en caso contrario los desarrollos por estéril pueden ser muy insignificantes. - Permite la explotación sin problemas, de cuerpos mineralizados ubicados paralelamente y separados por zonas de estéril. - La recuperación del yacimiento aun no siendo del 100%, puede llegar a recuperaciones satisfactorias del orden del 80% a 90% Desventajas -

Si el yacimiento presenta una mineralización muy irregular, tanto en corrida como en potencia podría llegar a afectar la explotación, limitando mucho la planificación 90



-

-

del método, como así mismo la perforación y provocar problemas de carguío sobre todo para posibles mecanizaciones. Problema de manteo del yacimiento, cuando el manteo está muy cerca del manteo crítico (45°), se producen problemas para el movimiento del mineral en los caserones y aún este problema es más grave, si se trata de mantos angostos. En el caso de mantos potentes hay problemas en la mecanización de la perforación lo que se traduce en dificultades de movilidad al usar el equipo pesado de perforación. Dilución de la ley: es un problema que es muy importante y que en casos de techos débiles puede ser causa que llegue a limitar la aplicación del método. Resumen de Método, Geometría

Geometría del Yacimiento

Aceptable

Optimo

Potencia

>1m

>3m

Buzamiento

<30°

Horizontal

Tamaño

Cualquiera

Cualquiera

Resumen de Método, Geotécnico Aspectos Geotécnico

Aceptable

Optimo

Resistencia (Techo)

>300k/cm2

>500k/cm²

Resistencia (Mena)

Sin profundidad

>500k/cm²

Fracturación (techo)

Baja

Muy baja

Campo tensional (Profundidad)

In-situ

<1000m

<600m

Comportamiento Deformacional

Tenso-

Elástico

Elástico

Resumen de Método, Económico Aspecto Geotécnico

Aceptable

Optimo

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APUNTE ASPECTOS GENERALES DE LA PERFORACIÓN Valor unitario de la mena Productividad explotación

y

ritmo

de

Bajo

Ninguna

Alto

Ninguna

4.5 BLOCK CAVING Se aplica en yacimientos masivos de grandes dimensiones, como por ejemplo, los depósitos minerales diseminados conocidos con el nombre de pórfidos cupríferos, de gran ocurrencia e importancia económica en nuestro país. También es posible en cuerpos de forma tabular de gran espesor. Sus mejores condiciones de aplicación se dan en rocas mineralizadas relativamente incompetentes, con un alto índice de fracturas, que se hunden con facilidad quebrándose en fragmentos de tamaño reducido. Sin embrago, la tecnología disponible hoy en día permite también su aplicación en macizos rocosos que presentan alta resistencia a fragmentarse. Es muy deseable o casi imprescindible que los límites del depósito sean regulares y que la distribución de leyes sea uniforme. Este método no permite la explotación selectiva o marginal de cuerpos pequeños, como a la inversa, tampoco es posible separar sectores de baja ley incluidos dentro del macizo mineralizado.

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Block Caving

Características Dependiendo de su extensión vertical, el cuerpo mineralizado puede ser explotado a partir de uno o varios niveles de producción que se hunden sucesivamente en una secuencia descendente. Las alturas de los bloques pueden variar de 25 a 500 metros. En la práctica, se distinguen dos modalidades de aplicación de este método que calzan con la descripción anterior, pero que no se deben confundir. Por un lado está Block Caving propiamente tal, en que cada nivel se subdivide en bloques virtuales de área basal entre 3.600m² (60x60m) y 10.000m² (100x100m), que se hunden sucesivamente en una secuencia discreta. Y por otro lado esta Panel Caving, que consiste en un hundimiento continuo de áreas o módulos de explotación de dimensiones menores, permitiendo mayor flexibilidad en la producción de la mina. Ventajas -

Método de bajo costo y muy económico. Es altamente productivo. Producción centralizada y permite supervisión eficiente. Esto conlleva a altos índices de productividad por trabajador y buen control de seguridad. El control de la ventilación es simple en comparación con otros métodos. Es aplicable a yacimiento de baja ley. 93



Desventajas -

La preparación de los bloques requiere de mayor tiempo y dinero que otros métodos. Mantener las galerías en el área de extracción puede ser costoso y puede interferir con la producción. Aumentar la producción puede tomar mucho tiempo por el largo tiempo que se demora la preparación de nuevos bloques.

Resumen de Método, Block Caving Altura de bloques óptimo

Diseño Mallas de extracción óptimo

240-250m

12x24m – 15x30m

4.6 SUBLEVEL CAVING En el Sublevel Caving todo el mineral se hunde por lo que la fragmentación de la roca es controlada. Al mismo tiempo, SLC depende de una pared colgante que es fácilmente para llenar los vacíos de forma continua a medida que se retira la roca volada.

Sublevel Caving

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95



5. JUMBO DE AVANCE Un jumbo es un conjunto de mecanismos que operan a la vez para crear un sistema rotativo y de percusión que permita perforar, mediante una barra y un bit de perforación, la función principal de esta máquina es la perforación de frentes de trabajo para posteriormente realizar las tronadoras correspondientes. Este equipo es muy eficaz y confiable el cual su tiempo de trabajo es muy inferior a como se realizaba antiguamente por lo cual es de gran ayuda para una mayor y segura productividad, también hay diferentes modelos de Jumbos de Avance, pero todos cumplen con la finalidad de hacer perforaciones. Podemos encontrar distintos tipos de jumbos por ejemplo: - Sobre rieles: Rail Drill - Sobre neumáticos: Cavo Drill - Sobre orugas: Track Drill El Jumbo de Avance es un equipo de bajo perfil diseñado por sobre todo realizar perforaciones en frentes o en minas de subsuelo, su longitud de perforación será variable. Es por su bajo perfil que son principalmente necesarios en labores de faenas subterráneas, debido al tamaño limitado de estas labores. El trabajo de perforación de minas subterráneas implica y condiciona a que la maquina sea de bajo perfil para que pueda ingresar a las rampas y así realizar una labor de producción más factible para la industria minera y aprovechar al máximo la utilidad de esta máquina.

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5.1 CLASIFICACIÓN DE LA PERFORACIÒN SEGÙN EL TIPO DE TRABAJO Sin embargo, la perforación mediante jumbo de avance no es el único tipo de perforación existente en minería subterránea. La perforación se puede clasificar según el tipo de trabajo a realizar.

Perforación de Banqueo Son perforaciones verticales o inclinadas utilizadas preferentemente a cielo abierto y mayoritariamente en subterránea (L.B.H). Este tipo de perforación se emplea, en general, para la minería subterránea se utiliza para explotaciones y métodos de hundimiento. Perforación de Avances de Galerías y Túneles

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Son perforaciones preferentemente horizontales llevadas a cabo en forma manual o mecanizada. Los equipos y métodos varían según el método de explotación, pero por lo general, para la industria minera se usa a gran escala en faenas subterráneas.

Perforación de Producción Con este nombre se conoce al conjunto de trabajos de extracción mineral que se realiza en los yacimientos mineros. Una perforación de producción corresponde a la que se ejecuta para cumplir con los programas de producción que están previamente establecidos.

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Perforación de Chimeneas y Piques Se trata de labores verticales que son muy usadas en la industria de la minería sobre todo subterránea y también se usa en obras civiles. En ellas se emplean métodos de perforación especiales, entre los cuales destaca el Raise Boring.

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Perforaciones con sostenimiento de Rocas Este tipo de perforación se utiliza principalmente en labores subterráneas cuando se requiere colocar pernos de anclaje, y se realiza como método de fortificación para dar así estabilidad al macizo rocoso.

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Funcionamiento Generalmente estas máquinas cuentan con un foco de iluminación para iluminar el área de trabajo, antes de comenzar a operar usan un sistemas de anclajes (gatos de apoyo) para estabilizar el equipo, estas son cuatro bases hidráulicas que salen desde abajo del equipo levantándolo y estabilizándolo, además hay modelos que cuentan con una cabina ajustable en altura para mejorar la visibilidad del operador. Cuenta con brazos mecánicos con mechas o brocas de perforación lubricada con líquido para evitar el recalentamiento de la roca, además cuenta con otro brazo hidráulico que permite al operador estar sobre él y para realizar marcas en el frente de la operación. 69



La ubicación de los puntos a perforar es guiada con un láser el cual representa coordenadas anteriormente calculadas por el operador según la determinación de la carga de explosivos, la dureza de la roca y el volumen a extraer.

A continuación se muestra un diagrama de disparo con su respectiva rainura. Los números indican una secuencia de disparo típica con retardos de 100 a 500 milisegundos por cada perforación. Los tipos de explosivos más utilizados son: Encartuchados, Anfo y Emulsiones.

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Velocidad de perforación La velocidad de perforación va a depender de los ajustes de los parámetr os de operación y un buen barrido, siempre se s e tiene que estar atento a la lectura de los manómetros manómetr os cuya función es indicar cómo está trabajando el equipo. También se tiene que controlar que el barrido sea lo más óptimo mientras dure la perforación

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Acero de perforación Los aceros de perforación son la unión final para el desarrollo de la perforación en galerías. La sarta de aceros en general para perforaciones de avance en minería subterránea de nuestro país consiste en diferentes partes: Adaptador de culata, Copla, Barra y Bit. A continuación continuación se describen describen algunas algunas descripciones descripciones y recomendaciones recomendaciones Adaptador Adaptador de Culata o Culatín. Culatín. El culatín es la transmisión de energía de impacto y rotación de la perforadora, esta endurecido con carbono. El uso de carbono aumenta su resistencia, la fatiga de material y su rigidez. Esto es de especial importancia por el impacto de la superficie de hilo y mango con el pistón de la perforadora. El diseño es con hilo macho, tiene cuello adelgazado antes del hilo, con esto tiene una mayor resistencia al doblado que se produce por la alta velocidad de perforación. El esfuerzo es más severo cuando existe desviación desviació n considerable de la perforación. El poco 72



collarín también puede causar su ruptura, o sí el collarín viene defectuoso, o se cambia la dirección inicial de perforación. El Culatín está hecho con una separación central para el barrido, además las perforadoras hidráulicas traen la separación interna para el barrido, esto para que la presión del barrido pueda ser aumentada gradualmente, sin el riesgo de que el agua entre a la perforadora y dañe su sistema de lubricación.

Copla o manguito. Se usan perforadoras con culatines culat ines de hilo macho T y una barra de avance con el mismo mis mo tipo de hilo se requiere una copla para unir el Culatín a la barra, asegurándose de que los extremos se toquen para conseguir una eficiente transmisión de energía. También se usan coplas de la misma manera para conectar varias barras entre sí. Las coplas tienen un tope intermedio para evitar el trasroscado en la barra perforadora.

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Barra de Avance, Hexagonal. La barra está diseñada para que pueda resistir los altos impact os, las fuerzas de rotación y a la flexión. Las barras de sección hexagonal contienen más material lo que significa que son más fuertes que las barras de su mismo tamaño con otro diseño. En minería se busca minimizar su costo el máximo posible, aprovechando la máxima potencia de las perforadoras hidráulicas.

Hilo Existen dos hilos comerciales con una superficie de unión redondeada ocupado para perforación de avance y el hilo T para extensión de barras con una superficie de unión más recta o cuadrada que es de fácil desacoplado. Bit de Botones

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Son superiores en términos de penetración y resistencia al uso. Permiten mayor eficiencia y productividad de perforación y mayor velocidad de penetración.

Equipo escariador Utilizado para realizar los tiros huecos (que servirán como cara libre) y que son de mayor diantre. La operación del escareado involucra una perforación piloto con un bit (de 3545 mm). Esta perforación piloto luego es ensanchada al diámetro requerido (67- 127 mm).

Guía para seleccionar Bit de Perforación

75



76



5.2 PARTES PRINCIPALES DE UN JUMBO Componentes principales Perforadora Su función es perforar la roca con un sistema hidráulico y está integrada en unos brazos mecánicos que también puede moverse en diversa direcciones para poder perforar y rellenar los tiros según la profundidad y volumen de roca que se quiere extraer. Dispositivo de avance Es la parte del brazo que cumple con la función de empujar la broca hacia la roca y así poder perforar (estos brazos utilizan aceite hidráulico para moverse). Brazo Es el brazo hidráulico del jumbo que permite movilizarse para poder rellenar cada tiro en que las coordenadas indicaron mediante láser y así efectuar una perforación precisa y sin problemas. 77



Gatos de apoyo delantero Es el sistema de anclaje que se encuentra en la parte delantera del Jumbo para poder levantarla y estabilizarla y así no se moverá mientras perfora. Gatos de apoyo trasero Es el sistema de anclaje que se encuentra en la parte trasera del Jumbo para poder levantarla y estabilizarla y así no se moverá mientras perfora. Carrete de cable Su función es proporcionar la cantidad de cable necesaria para el alcance de conectarla y así que el Jumbo funcione. Carrete de manguera (opcional) Este carrete facilita la manguera de agua para así usarla en los brazos y en las brocas para evitar el recalentamiento de estas mientras se perfora. Techo de protección Evita algún accidente sobre el operador de eventuales accidentes de caída de rocas.

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Sistemas del Jumbo Sistema hidráulico: Para percusión, rotación, avance y posicionamiento del boom Sistema de agua: Para el barrido de la broca y el enfriamiento del aceite hidráulico Sistema de aire: Para la lubricación y presurización del cabezal (front head) de la perforadora Sistema eléctrico: Para la operación y control de los motores eléctricos

5.3 RENDIMIENTO DEL JUMBO DE AVANCE

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Condiciones para obtener un buen rendimiento En el procedimiento de perforación es necesario considerar diferentes parámetros con el fin de realizar una operación óptima. Las variables internas que intervienen en la perforación son: Empuje: El empuje aplicado sobre la broca o bit debe ser suficiente para sobre pasar la resistencia a la compresión que opone la roca, pero no debe ser excesivo, puesto que puede causar fallas en todo el sistema de perforación, como el “atascamiento” de las barras. En el caso de la perforación de rocas duras, el empuje elevado sobre la roca puede producir roturas en los insertos (botones) y disminuir la vida útil de los triconos, pero no necesariamente aumentará la longitud de perforación. Revoluciones por minuto: La velocidad con que se va penetrando la roca es directamente proporcional a las revoluciones por minuto, en una proporción algo menor que la unidad. Hasta el límite impuesto por la evacuación de detritos. Velocidad de Penetración: La velocidad con que se penetra la roca (perforación) depende de muchos factores externos (factores geológicos), tales como las propiedades físicas de la roca y la resistencia a la compresión. Si bien es difícil de determinar la velocidad de penetración, esta define un conjunto de parámetros de rendimiento de la operación minera. Existen dos procesos para determinar la velocidad de penetración: Realizar ensayos reales con rocas representativas y perforarlas. En función de los resultados obtenidos, se determina un conjunto de parámetros de diseño, como el tipo de bit recomendado, el empuje requerido y la duración de los aceros de perforación. Calcular la velocidad de penetración a partir de la resistencia a la compresión de la roca, utilizando fórmulas empíricas que relacionan el avance del bit por cada revolución.

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Una vez determinada la velocidad de penetración (m/h), es posible calcular la velocidad media de perforación, cuyo se incluyen los tiempos que el equipo no está trabajando y la disponibilidad mecánica.

Metraje y rendimiento Con el propósito de poder registrar el desempeño de los componentes y determinar posibles fallas, es conveniente llevar el control del metraje y del rendimiento de los componentes. Considerando las recomendaciones anteriores, es importante cuidar los siguientes aspectos, especialmente cuando se trata de una perforación manual: -

Buen apriete de las conexiones:

Todas las conexiones deben estar siempre bien apretadas, puesto que con esto se evitan desplazamientos que originan desgastes prematuros y dificultades en la transmisión de energía. Buena alineación de la perforadora respecto de la perforación (el tiro): Esta medida evita el desgaste por roce contra las paredes, las flexiones innecesarias que disminuyen la vida útil de las barras, la desviación en las perforaciones, etcétera. -

Cuidado en la empatadura:

Se debe iniciar la perforación con poca presión y avance. Una vez efectuada la empatadura, ejercer el empuje necesario para perforar. Calentamientos por baja presión de avance Es recomendable evitar calentamientos por baja presión de avance y las flexiones por exceso de avance. -

Barrido contínuo:

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El barrido debe ser continuo e intenso en caso de presencia de rocas fracturadas, las que pueden "atascar" las barras. -

Uso de herramientas correctas:

Se requiere el uso de las herramientas adecuadas para los desacoplamientos, evitando daños innecesarios, como el “hincamiento” de los dientes de una llave inglesa, lo que puede fracturar la barra.

-

Almacenamiento de barras:

Es imprescindible guardar las barras en lugares adecuados, para poder evitar la corrosión, que acorta la vida útil

5.4 MANTENIMIENTO DEL EQUIPO Calendario de mantenimiento Un mantenimiento periódico realizado correctamente y a su debido tiempo garantiza la fiabilidad de equipo. El objetivo del mantenimiento periódico es hacer que el equipo de perforación se revise regularmente y, por lo tanto, asegure un alto nivel de servicio. Esto evitará y paradas costosas, que reducen la productividad. Un mantenimiento negligente significa costes adicionales por lo que en esta industria hay que asegurarse de no gastar más de lo debido. Es importante realizar con cuidado las rutinas diarias de servicio. Cualquier posible avería se tiene que reparar inmediatamente o se debe comunicar al encargado. Las rutinas diarias incluyen la lubricación, comprobación y ajuste. También todo nuevo operario debe estar en condiciones de realizar las rutinas de mantenimiento diarias. Mantenimiento Periódico de la Perforadora Jumbo 1. Después del primer cambio de uso del nuevo o renovado cambio: ajustar todos los tornillos y las uniones como lo requiera el par de torsión. 82



2. Cada Cambio o Cada Día (1) Comprueba si hay aire o fugas de aceite. La comprobación de las posiciones: 1. las piezas de conexión entre la barra perforadora y el casquillo guía frontal, 2. El frente del agujero final, 3. El agujero debajo de la cabeza de la máquina. (2) Las posiciones necesitan lubricación por aceite: 1. Cada superficie de la máquina de perforación de piedra, 2. No se olvide de la superficie del acumulador de energía. (3) Revisar la tubería de combustible hidráulica. Si se mueve, revisar el acumulador de energía. (4) revisar si hay alguna fuga de agua. Sustituir el sello de la cabeza de la máquina sí el agua de aclarado tiene fuga de agua desde el frente del agujero final. (5) Llenar la caja de velocidades con grasa de alta resistencia a la temperatura. Nota: la grasa debe de ser Shell EP2 o COP GREASE por Sheel o por grasa de base de litio bisulfuro de molibdeno. (6) Revisar la válvula de prueba del acumulador de energía par a ver si hay gas nitrógeno. (7) Revisar la cabeza de la máquina perforadora de piedras. Asegurar las piezas como el par de torsión lo requiera en el manual. (8) Verificar el casquillo guía en la cabeza de la máquina. Sí la distancia entre la broca de perforación y el casquillo guía más allá es de 1mm, sustituirlo.

3. Mantenimiento Cada 40 horas de Impacto de la Perforadora Jumbo (sobre unasemana) (1) Asegurar todos los pernos. (2) Revisar el acumulador de energía de retorno de aceite.

83



(3) Llenar el gas nitrógeno es un deber. La presión alta es alrededor de 100 barras, la baja presión es de 25 barras.

4. Cada 400 horas de Impacto (1) Revisar la máquina en una planta limpia y libre de suciedad. Nota: Sí es necesario, la revisión puede ser como cada 200 horas de impacto.

Ajuste de Mantenimiento en Casos Particulares A veces tenemos qué ajustar el período de mantenimiento y las frecuencias en las diferentes condiciones como la temperatura, humedad y la carga, etc., para proteger mejor la máquina.

1. Desplazamiento de 50 horas para un nuevo motor o un cambio de motor (1) Revisar si existe alguna fuga de aceite. (2) Revisar todos los pernos del motor. Usar el correcto par de torsión para revisar si hay pérdidas. (3) Revisar la tensión de la cinta. (4) Revisar el núcleo del filtro de combustible Diesel. (5) Sustituir el núcleo del filtro de combustible de la máquina. (6) Sustituir el aceite de la máquina.

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2. Rendimiento realizado como por el impacto por hora de la máquina de perforación y las horas de desplazamiento por hora del motor (1) Cada 10-horas de Impacto a. Revisar si hay algunas piezas sueltas para todos los tornillos de la viga de propulsión. b. Revisar todas las tuberías de aceite alrededor de la viga de propulsión: 1. si hay alguna fuga, 2. si todo ellos están en posición. c. Limpiar la viga de propulsión y enseñar sus verdaderos colores. d. Revisar todas las tuberías de aceite de su brazo largo para fugas y todos los pernos de su brazo largo sí están sueltas. e. Revisar el nivel de combustible y la presión del tanque de aceite hidráulico. f. Revisar si el núcleo del filtro de aceite de retorno es obstruido. g. Revisar la respiración. h. Revisar el daño de las tuberías de aceite hidráulico. i. Revisar el nivel de aceite del compresor de aire. j. Verifique el núcleo del filtro interno de agua sí fuera necesario. k. Revisar el tambor del cable eléctrico. Girar por lo menos una vez un cambio para prevenirlo que se oxide.

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6. CONCEPTOS BÁSICOS EN DESARROLLOS HORIZONTALES

6.1 NOMENCLATURA DE LOS TIROS Las tronaduras en desarrollos horizontales en minería subterránea se caracterizan por tener sólo una cara libre, a diferencia de las tronaduras de producción en minería a cielo abierto que pueden poseer dos o más caras libres. Es necesario crear más caras libres con el fin de asemejarla a una tronadura a cielo abierto. Para crear una segunda cara libre es necesario incorporar en el diagrama de perforación un conjunto de tiros destinados a esta función. A este conjunto de tiros se les denomina tiros de “rainura”. Luego los restantes tiros del diagrama actúan contra dos caras libres, similar a una tronadura a cielo abierto. El resto de los tiros tendrán el nombre de acuerdo a la ubicación en el diagrama de disparos:

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Tipos de rainura Se define como rainura al conjunto de tiros destinados a crear el hueco o cavidad inicial para que los demás tiros del disparo actúen contra dos caras libres. Sólo se analizarán las rainuras del tipo large-hole-cut puesto que son las más utilizadas actualmente. En este tipo de rainuras todos los tiros son paralelos y perpendiculares al frente de la galería. Uno o dos tiros centrales de mayor diámetro se dejarán vacíos, sin carga, los cuales son rodeados por tiros cargados de menor diámetro. Los tiros cargados se ubican en los vértices de cuadrados sucesivos que circunscriben al anterior. La finalidad del tiro vacío es actuar como una cara libre para los tiros que detonaran primero, como también para absorver el aumento de volumen de la roca triturada.

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Diseño rainura Large- Hole-Cut La metodología de diseño de la geometría y cargas de este tipo de rainura se basa en formulas empíricas obtenidas a partir de investigaciones y experiencias realizadas en Suecia por Langefors, actualizadas en 1982 por Holmberg y simplificadas por Oloffsson en 1990. Para obtener un diseño adecuado que permita obtener el máximo avance en la trona dura ([m/disparo]) es necesario considerar los siguientes parámetros: - -

Diámetro del tiro vacío. Burden. Concentración de carga.

Sea “a” la distancia entre el tiro vacío y el primero en detonar del resto de los tiros cargados. Se tendrán entonces escenarios diferentes para distintos diámetros del tiro vacío, como se puede visualizar en el gráfico:

88





Para B1 > 2.1 Φ

Sólo se producirá una deformación plástica de la roca, sin resultados en cuanto a su fragmentación, afectando el avance del disparo. 

Para 2.1 Φ > B1 > 1.5 Φ

Se producirá una rotura incompleta, lo que afectará el resultado final de la tronadura (tronadura incompleta). 

Para 1.5 Φ > B1 > (d + Φ) / 2

Se producirá una rotura completa de la roca, con la salvedad que en el límite cuando “B1” tienda a “(d + Φ) / 2”, los tiros se juntarán provocando una tronadura deficiente, con malos resultados en el rendimiento final. Se definirá como óptima posición, para lograr una tronadura limpia o completa, con buen resultado de avance y con el menor riesgo que los tiros se junten, cuando:

1 = 1.5 [] En la figura se observa el avance porcentual con respecto a la profundidad de los tiros, para diferentes diámetros del tiro vacío.

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Luego, mientras mayor sea el diámetro del tiro vacio, mayor será el porcentaje de avance para un largo de perforación dado. En algunos casos, será posible realizar dos tiros vacios, para lo cual se deberá calcular un diámetro efectivo (un diámetro único para ambas perforaciones), para efecto de futuros cálculos. Según la siguiente formula empírica:

 = ∅√  Donde, D = Diámetro ficticio [mm]. Φ = Diámetro de un tiro vacío. n = Números de tiros vacíos. Diseño de Primer Cuadrante Para calcular el burden del primer cuadrado o sección se usará la ecuación “B1 = 1.5 Φ [mm]” y el diámetro del tiro vacío (si es que es uno solo) o el diámetro efectivo (si es que son más de uno). Para determinar las dimensiones de lado del primer cuadrante se considera:

 1 =  1√ 2

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Es importante cuantificar la concentración de carga con que los tiros del primer cuadrante serán cargados, pues, una concentración de carga deficiente puede no provocar el fracturamiento de la roca. En el siguiente gráfico se muestra la concentración de carga mínima y la distancia máxima del tiro vacío al primero cargado (“B1”) en función del diá metro del tiro vacío (o diámetro efectivo). Se puede observar que un aumento en la relación B1 = 1.5 Φ causa un aumento en la concentración de carga.

Diseño de los siguientes Cuadrantes Se calculan de manera similar a los del primer cuadrante, con la salvedad que la rotura seguirá un arreglo rectangular en lugar de circular. Una vez estimada la dimensión del primer cuadrante se puede calcular el burden del segundo cuadrante (B2). Según la relación empírica.

 =∝×  Donde: B = Burden [m]. W = Lado del cuadrado [m]. 91



α =constante que toma valores entre 0,5 y 1,5. Al igual que en el caso anterior, a continuación se muestra un gráfico que ilustra la concentración de carga mínima y el burden máximo para diferentes anchos de abertura (W). El número de cuadrados de la rainura estará limitado al hecho que el burden del último cuadrante no puede exceder el burden de los tiros de descarga para una concentración de carga dada. Las fórmulas que se emplean para la ubicación del resto de los tiros son:

 = 7.85 × 10−4 ×   ×   = 0.88 ×  .3 Donde, dc = Diámetro del cartucho del explosivo [mm] ρ = Densidad del explosivo [gr/cm3] Una vez determinado el burden (B), La longitud de los tiros (L) y la concentración lineal de carga (qf), se puede encontrar una buena aproximación inicial de la geometría del diagrama de disparos y la carga de explosivos.

Nomenclatura de los tiros

Burden

Espaciamiento

Longitud carga de fondo.

Concentración de carga Fondo

Columna

Taco

m

M

M

Kg/m

Kg/m

m

Piso.

1.0xB

1.1xB

1/3xL

qf

1.0x qf

0.2xB

Contorno o cajas.

0.9xB

1.1xB

1/6xL

qf

0.4x qf

0.5xB

Coronas.

0.9xB

1.1xB

1/6xL

qf

0.3x qf

0.5xB

Descargas superior.

1.0xB

1.1xB

1/3xL

qf

0.5x qf

0.5xB

Descarga inferior.

1.0xB

1.2xB

1/3xL

qf

0.5x qf

0.5xB

92



En cuanto a los explosivos a continuación se muestra un ejemplo donde se utilizaron cuatro diferentes explosivos, para los diferentes tiros del diagrama de disparo, además se aprecia las cantidades y/o kilos cargados. Ubicación de los tiros Zapatera

Corona

Cajas

Auxiliares (de cajas, superior, de corona y relleno de cajas)

Anfo Premium (Kg/Tronada)

0

0

0

46

89.6

Tronex plus 2 (Cart/Tronada)

105

16

6

26

32

Softron (Cart/Tronada)

0

48

18

30

0

Tipo de explosivo.

Cuadrantes

6.2 INVERSIÓN Y COSTOS DE DESARROLLO En las siguientes tablas se aprecian los costos de desarrollo de galerías horizontales de acuerdo a una empresa para el año 2014 Excavación y Fortificación según tipos de rocas

Desarrollo horizontal sección 7,0m x 6,0m

Sección

según roca y fortificación

libre

Unidad

COSTO ($) ML

Excavación y fortificación con Roca Tipo1

7,0 X 6,0

ml

2,061,864


7,0 X 6,0

ml

2,321,956


7,0 X 6,0

ml

4,273,576


7,0 X 6,0

ml

5,023,577


7,0 X 6,0

ml

11,749,260

Excavación y Fortificación

93

Apuntes de Perforación

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