Perforadoras Manuales Tume Ancajima Leslie Ivett

Universidad Nacional de Piura

UNIVERSIDAD NACIONAL DE PIURA “FACULTAD DE INGENIERIA DE MINAS” “DEPARTAMENTO DE INGENIERIA DE MINAS”

“AÑO DEL DIÁLOGO Y LA RECONCILIACIÓN NACIONAL”

PERFORADORAS PERFORADORAS MANUALES CURSO

: MAQUINARIA Y TRANSPORTE MINERO.

DOCENTE

: ING. TAYPE QUINTANILLA GLICERIO.

CICLO

: VIII

ESTUDIANTE : TUME ANCAJIMA LESLIE IVETT. FECHA

: 22 / 01 / 18

PIURA – PERU 2018

Maquinaria y transporte minero

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ÍNDICE INTRODUCCIÓN ………………………………………………………………………………..3 OBJETIVOS……………………………………………………………………………………...4 PERFORACIÓN………………………...………… ………...………………………………… ………………………………..5 ………..5 1. LA PERFORACIÓN……………… …..…………………………………………6 2. PERFORACIÓN EN EQUIPO MANUAL …..…………………………………………6

3. PERFORACIÓN ROTOPERCUSIVA……..…………………………………………12 CABEZA…………………………………………… …………………………………….… …………….…14 4. MARTILLO EN CABEZA…………………… FONDO……………….…………………………………… ………………………….……….23 5. MARTILLO EN FONDO……………….…………

6. PARTES PRINCIPALES DE UNA MAQUINA PERFORADORA…..……………..31 7. JACK LEG……………………………………………...……………………………...33 ……………………………………………………...………………………...36 8. STOPER ……………………………………………………...………………………...36 BIBLIOGRAFIA……………………………………… …………………………………………… ……………………………….37 …….37 9. BIBLIOGRAFIA……………………


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ÍNDICE INTRODUCCIÓN ………………………………………………………………………………..3 OBJETIVOS……………………………………………………………………………………...4 PERFORACIÓN………………………...………… ………...………………………………… ………………………………..5 ………..5 1. LA PERFORACIÓN……………… …..…………………………………………6 2. PERFORACIÓN EN EQUIPO MANUAL …..…………………………………………6

3. PERFORACIÓN ROTOPERCUSIVA……..…………………………………………12 CABEZA…………………………………………… …………………………………….… …………….…14 4. MARTILLO EN CABEZA…………………… FONDO……………….…………………………………… ………………………….……….23 5. MARTILLO EN FONDO……………….…………

6. PARTES PRINCIPALES DE UNA MAQUINA PERFORADORA…..……………..31 7. JACK LEG……………………………………………...……………………………...33 ……………………………………………………...………………………...36 8. STOPER ……………………………………………………...………………………...36 BIBLIOGRAFIA……………………………………… …………………………………………… ……………………………….37 …….37 9. BIBLIOGRAFIA……………………


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INTRODUCCIÓN

En medio de la oscuridad de una galería minera subterránea, los especialistas en perforación son los encargados de abrir la ruta para obtener el mineral. Su dura tarea no

está

exenta

de

peligros

mortales,

por

eso

es

indispensable

conocer

escrupulosamente los procedimientos y las máquinas que intervienen en la tarea. De esta manera, podrán reducirse los accidentes por desprendimiento de rocas, los cuales son de mayor ocurrencia en la minería peruana. La perforación es una de las operaciones más importantes dentro de la actividad minera. Sea cualquiera el método con que se lleve a cabo, la perforación se basa en el mismo principio. Es decir, en la percusión y el giro continuo de un barreno, de tal manera que cada giro produce un corte en la roca en diferente posición. Las perforadoras, son herramientas formadas por un mecanismo apropiado para producir los efectos de percusión o de rotación del barreno que normalmente va provista de una broca en su extremo de ataque. La perforadora se determina de acuerdo a: 

Tipo y tamaño de la obra.



La naturaleza del terreno



La profundidad y alcance de los barrenos



La roca o piedra que quiera producirse

El elemento básico en las perforadoras de percusión es un pistón que se mueve de forma reciprocante dentro del cilindro de la perforadora golpeando en cada ciclo completo la espiga de acero de barrenación, la energía es transmitida por el acero de barrenación hasta la broca, que a su ves golpea la roca. Los fragmentos de roca son desalojados por medio de un conductos coaxial interior en el acero de barrenación llamado conductos de circulación o de soplado.


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OBJETIVOS OBJETIVO GENERAL: Recopilar datos acerca de la perforación en minas subterráneas, con equipos manuales

OBJETIVOS ESPECÍFICOS: 

Señalar las principales características de una máquina perforadora.



Conocer las tipos de perforadoras



Conocer la evolución que ha tenido las perforadoras



Conocer el uso correcto de un perforista.



Conocer sus funciones de la Jack Leg, Jack Hammer y Stoper.


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LA PERFORACION

1. LA PERFORACIÓN: PRINCIPIO Y COMO SE REALIZA La perforación, sea cualquiera el método con que se lleve a cabo , se basa en el mismo principio, o sea en la percusión y el giro continuo de un barreno, de tal manera que cada giro produce un corte en la roca en diferente posición.

El resultado final será la perforación de un taladro , cuyo diámetro será igual al diámetro máximo del filo cortante.

Su propósito es abrir en la roca o mineral huecos cilíndricos llamados taladros, que están destinados a alojar o colocar explosivo y sus accesorios en su interior.

2. OBJETIVO DE LA PERFORACIÓN. ¿PARA QUE SE PERFORA? La perforación se hace con el objetivo de arrancar o volar la máxima cantidad de roca o mineral situando el explosivo en el lugar apropiado (en este caso el taladro), a fin de lograr el objetivo con el mínimo de explosivos que se pueda.

En otras palabras, la perforación se hace con el objeto de volar cierta porción de roca o mineral, ya sea en un frente o en un stope o tajeo, para lo cual analizamos primero la roca y luego perforamos una serie de taladros, de modo que nos permita usar relativamente poco explosivo para poder volar un gran volumen.


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3.OPERACIONES ANTES DE PROSEGUIR TRABAJOS DE PERFORACION •

Como el frente debe estar disparado hay que Ventilar la labor, para eliminar los gases de la voladura;

•

Desatar las rocas sueltas para evitar accidentes;

•

Realizar trabajos de sostenimiento si es necesario;

•

Revisión del frente, para ver si hay tiros fallados, cortados o han quemado completamente;

•

De haber tiros fallados o cortados, recargar el taladro y disparar, nunca perforar al lado del taladro o en el mismo taladro;

•

De estar impedido hacer disparos secundarios, proceder a descargar a presión de agua el taladro con tiro cortado;

•

Limpieza del material disparado.

4. TIPOS DE PERFORACION 4.1. Manual 4.2. Perforación neumática 4.3. Perforación eléctrica 4.4. Perforación hidráulica

4.1. PERFORACION MANUAL: Se realiza mediante el empleo de un barreno usado con la finalidad de facilitar su extracción y rotación. El barreno es sostenido por el ayudante, mientras que el otro golpea con una comba, luego se hace girar un cierto ángulo para proseguir con el proceso de perforación. Este proceso también lo realiza una sola persona, dentro de la minería artesanal.


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4.2. PERFORACION NEUMATICA Se realiza mediante el empleo de una perforadora convencional; usando como energía el aire comprimido, para realizar huecos de diámetro pequeño con los barrenos integrales que poseen una punta de bisel (cincel); que se encarga de triturar la roca al interior del taladro.

En cada golpe que la perforadora da al barreno y mediante el giro automático hace que la roca sea rota en un circulo que corresponde a su diámetro; produciéndose así un taladro

4.3. PERFORACIÓN ELÉCTRICA Se realiza empleando energía eléctrica, que un generador lo provee y para ello se emplea una perforadora con un barreno helicoidal, que puede realizar taladros de hasta 90 cm de longitud, siendo el problema principal el sostenimiento de la perforadora para mantenerla fija en la posición de la perforación.

4.4. PERFORACIÓN HIDRÁULICA Se realiza mediante el empleo de equipos altamente sofisticados, robotizados, de gran capacidad de avance y performance. Utiliza la energía hidráulica para la trasmisión, perforación.

control de fuerzas y movimientos en la

Además, cuenta con un tablero de control computarizado,

equipado con un software de perforación donde se grafica el trazo de perforación requerido. La gran ventaja de estos equipos es su gran precisión y paralelismo en la perforación.

Por su gran rendimiento, es

requerido por la gran minería.


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5. TIPOS DE PERFORADORAS CONVENCIONALES NEUMATICAS a. Jack Leg.-

Perforadora con barra de avance que puede ser usada para realizartaladros horizontales e inclinados, se usa mayormente para la construcción de galerías, subniveles, Rampas; utiliza una barra de avance para sostener la perforadora y proporcionar comodidad de manipulación al perforista.

b. Jack

Hammer.-

Perforadoras usadas para la construcción de

piques, realizando la perforación vertical o inclinada hacia abajo;

el avance

se da mediante el peso propio de la perforadora.


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c. Stoper.-

Perforadora que se emplea para la

chimeneas y tajeado en labores

de

explotación

construcción de (perforación

vertical

hacia arriba). Está constituido por un equipo perforador adosado a la barra de avance que hace una unidad sólida y compacta.

6. FACTORES DELOS QUE DEPENDEN LA UBICACIÓN E INCLINACION DE LOS TALADROS 

Clase de terreno donde se va a perforar

Los

materiales

que

constituyen

los

macizos

rocosos

características físicas que son función de su origen

poseen

ciertas

y de los procesos

geológicos posteriores que sobre ellos han actuado. El conjunto de estos fenómenos conduce a un determinado entorno, a una litología particular con unas heterogeneidades debidas a los agregados minerales. y a una estructura geológica en un estado tensional característico, con un gran número de discontinuidades estructurales (planos de estratificación, fracturas, diaclasas, juntas, etc)


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

Número de caras libres de la labor

En una labor cualquiera se llama cara libre de la zona que se desea volar, a cada uno de los lados que se desea volar, a cada uno de los lado que están libres, ósea en contacto con el aire. Así por ejemplo el frente de una galería, chimenea o pique tendrá una cara libre;



Grado de fragmentación

Se refiere al tamaño que debe tener el material ya volado. En general cuando más cerca se sitúan los taladros unos de otros, habrá mayor fragmentación; en un tajeo, los taladros verticales producen mayor fragmentación que los horizontales.



El equipo de perforación

Aquí también hay que tener en cuenta la habilidad y destreza del perforista, pues hay ciertos tipos de trazos inclinados que resultan difíciles de perforar y a veces el uso de determinados equipos de perforación, sobre todo en la perforación de arranques y cueles donde tiene que dárseles

la inclinación

correcta.


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LA MAQUINA PERFORADORA

Como sabemos, actualmente se usan en la mina sólo dos tipos de áquinas: La Jack Leg y la Stoper: La Jack Leg tiene como objetivola perforación horizontal o sea la perforación e los frentes de las galerías; como el dispositivo de empuje, o sea la pata neumática, permite inclinar la perforadora hasta un ángulo bastante pronunciado, también se le usa para hacer taladros en los “stopers” (labores de producción). La stoper está diseñada para hacer perforaciones verticales o muy cerca a la vertical, así por ejemplo, en las chimeneas esta máquina es incostituible, su otro campo de aplicación son los “stopers” (labores de producción) de Shrinkage, corte y relleno, etc. Para trabajos hacia abajo, verticalmente, o muy cerca de la vertical, se usa la máquina Jack- Leg a la que se le ha suprimido el empujador, y además la manija en “d” se le ha sustituido por una empuñadora en “T” para ambas manos; esta máq uina recibe entonces el nombre de Jack Hammer. La antigua “Leyner” o “Drifter” que era una perforadora muy pesada que se usaba con una barra y una columna, y no se usa hoy, debido a su excesivo peso y alto consumo de aire.

- Jack leg-


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PERFORACIÓN ROTOPERCUSIVA La perforación a percusión es el sistema más clásico de perforación de taladros y su aparición en el tiempo coincide con el desarrollo industrial del siglo XIX. Las primeras máquinas prototipos: Singer (1838) y Couch

(1848) utilizaban vapor para su

accionamiento, pero fue con la aplicación posterior del aire comprimido como fuente de energía, en la ejecución del túnel de Mont Cenis en 1861, cuando este sistema evolucionó y pasó a usarse de forma extensiva. Este hecho unido a la aparición de la dinamita constituyeron los acontecimientos decisivos en el vertiginoso desarrollo del arranque de rocas en minería y obras públicas a finales del siglo pasado. El principio de perforación de estos equipos se basa en el impacto de una pieza de acero (pistón) que golpea a un útil que a su vez transmite la energía al fondo del barreno por medio de un elemento final (broca). Los equipos percusivos se clasifican en dos grandes grupos, según donde se encuentra colocado el martillo.

Martillo en cabeza: En estas perforadoras dos de las acciones básicas, rotación y percusión; se producen fuera del taladro, transmitiéndose a través de una espiga y del varillaje hasta la broca de perforación. Los martillos pueden ser de accionamiento neumático o hidráulico.


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Martillo en fondo: La percusión se realiza directamente sobre la broca de perforación, mientras que la rotación se efectúa en el exterior del barreno. El accionamiento del pistón se lleva a cabo neumáticamente, mientras que la r otación puede ser neumática o hidráulica.

En este sistema, el aire comprimido inyectado a través del varillaje acciona el martillo en el fondo del agujero y es utilizado a su vez como fluido de barrido de los detritus. Según los campos de aplicación de estas perforadoras, cielo abierto o subterráneo, las gamas de diámetro más comunes son:

Diámetro de perforación

Tipo de perforadora

Cielo abierto

Subterráneo

mm

pulgadas

mm

pulgadas

Martillo en cabeza

50-127

2” – 5”

38-65

1” – 2”

Martillo en fondo

75-200

3” – 8”

100-165

4” – 6”


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Las ventajas principales, que presenta la perforación rotopercusiva son: o

Es aplicable a todos los tipos de roca, desde blandas a duras.

o

La gama de diámetros de perforación es amplia.

o

Los equipos son versátiles, pues se adaptan bien a diferentes trabajos y tienen una gran movilidad.

o

Necesitan un solo hombre para su manejo y operación.

o

El precio de adquisición no es elevado.

En virtud de esas ventajas y características, los tipos de obras donde se utilizan son: o

En obras públicas subterráeas; túneles, cavernas de centrales hidráulicas, depósitos de residuos, etc, y de sperficie; carreteras, autopistas, excavaciones industriales, etc.

o

En minas subterráneas y en explotaciones a cielo abierto de tamaño medio y pequeño.

Fundamentos de la perforación rotopercusiva: La perforación a percusión se basa en la combinación de las siguientes acciones: 

Percusión: Los impactos producidos por el golpeo del pistón originan unas ondas de choque que se transmiten a la broca a través del varillaje (e el martillo en cabeza) o directamente sobre ella (en el martillo en fondo).



Rotación: Con este movimiento se hace girar la broca para que los impactos se produzcan sobre la roca en distintas posiciones.



Empuje: Para mantener en contacto la broca de perforación con la roca, se ejerce un empuje sobre la sarta de perforación.



Barrido: El fluido de barrido permite extraer el detrito del fondo del barreno.


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Acciones básica en la perforación rotopercusiva: El proceso de formación de las indentaciones, con el que se consigue el avance en este sistema de perforación, se divide en cinco instantes. a) Aplastamiento de las rugosidades de la roca por contacto con la broca. b) Aparición de grietas radiales, a partir de los puntos de concentración de tensiones y formación de una cuña en forma de V. c) Pulverización de la roca de la cuña, por aplastamiento. d) Desgajamiento de fragmentos mayores en las zonas adyacentes a la cuña. e) Evacuación del detrito por el fluido de barrido. Esta secuencia se repite con la misma cadencia de impactos del pistón sobre el sistema de transmisión de energía de la broca. El rendimiento de este proceso aumenta proporcionalmente con el tamaño de las esquirlas de roca que se liberan.

Fases de formación de una indentación (Hartman, 1959) Percusión: La energía cinética “Ec” del pistón se transmite desde el martillo hasta la broca de perforación; a través el varillje, en forma de onda de choue. El desplazamiento de esta onda se realiza a alta velocidad y su forma depende fundamentalmente del diseño del pistón. Cuando la onda de choque alcanza la broca de perforación, una parte de la energía se transforma en trabajo haciendo penetrar el útil y el resto se refleja y retrocede a través del varilaje. La eficiencia de esta transmisión es difícil de evaluar, pues depende de muchos factores como el tipo de roca, la forma.


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Partes principales de una máquina perforadora: Hemos visto que hay dos tipos de máquinas

usadas en la mina; sin que ellos

signifique que sean enteramente diferentes, sino que, por el contrario, el mecanismo de la perforadora es el mismo, diferenciándose si en el sistema de empuje, pues mientras la “Jack leg” utiliza una parte neumática separable de la perforadora, la “stoper” lleva el empujador formando parte de la perforadora y según un mismo eje.

LA PERFORADORA: Toda máquina perforadora se divide en tres partes principales: el frontal, el cilindro y la cabeza: estas tres partes van unidas entre sí por medio de dos pernos alargados, con sus tuercas, llamados “tirantes”, que están situados a lo largo de la máquina y a ambos lados de ella.

El frontal: lleva las siguientes partes: a) La bocina que tiene por objetivo recibir la espiga del barreno y girar. b) La grampa con sus resortes, que va al extremo del frontal y cuyo objeto es ajustar al barreno y sacarlo de los taladros. c) En la parte inferior del frontal es que el martillo el extremo o la culata del barreno. d) Las dos orejas donde se ajustan dos de las tuercas de los tirantes.

El cilindro: es la parte más alargada de la máquina y en ella podemos ver: a) Dos guías laterales donde se asientan los tirantes. b) Un hueco por donde sale el aire después que ha hecho moverse al martillo en el interior.


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La cabeza, comprende las siguientes partes: a)

Los conductos de entrada del aire y agua con sus conexiones y cedazos.

b) La válvula de mando se introduce en la máquina por el extremo libre de ña cabeza y va asegurando por un tapón con rosca, el agua recorre la aguja a lo largo de la máquina y por el centro de esta hasta llegar a la espiga del barreno. c) En la cabeza se hallan las cabezas de los tirantes, que en la stoper aseguran la pata o empujador con la perforadora, haciendo una sola pieza y en las Jack legs aseguran la manilla o empuñadora.

Los empujadores: En la Jack leg el pie de avance o pata neumática consiste en un cilindro o tubo con un pistón dentro, teniendo el extremo inferior del pie de una uña y una punta al centro, con el objeto de que se asientan en el piso. El pie de avance puede ir conectado directamente a la perforadora por el mismo lugar en que van unidos. El pie de avance puede ir conectado directamente a la perforadora por el mismo lugar en que van unidos. O mediante pequeñas mangueras; en el primer caso es manejado el pie desde la misma perforadora mediante una válvula, y n e segundo caso pueden tener el pie de avance su propia válvula. El pie de avance tiene su agarradera que facilita su manejo y transporte.


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En las stoper el pie de avance consiste también en un tubo con un pistón dentro, el que sobresale por la parte inferior el cilindro teniendo una punta en el extremo, para que apoye sobre el terreno. El mando del pistón se hace desde la misma perforadora con la misma válvula de aire, y, además la perforadora tiene un mango o manilla que sirve para sujetar la máquina durante la operación, llevando un botón que al presionarlo descarga el aire del cilindro de la pata bajando rápidamente el pistón con toda la máquina.


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Funcionamiento de la máquina: Cuando se acciona la llave de mando de la perforadora hacia adelante, el aire comprimido penetra a la máquina por la culata, poniendo en movimiento al martillo hacia adelante y atrás y golpeando al barreno. Asimismo, un mecanismo especial lo hace girar, de modo que cada golpe del martillo se produce en una posición distinta del barreno. El agua penetra por la aguja en el hueco del barreno y va hasta el fondo del taladro donde forma un barro con el polvo extrayéndolo hacia afuera. De vez en cuando es necesario ayudar con el aire la acción del agua, para lo cual se jala la llave de mando. Para un mismo diámetro del barreno, cuanto mayor sea la fuerza del golpe del martillo , tanto mayor será la velocidad de penetración del barreno, asimismo, cuanto mayor sea el número de golpes por minuto, tanto mayor será el avance.

Perforación con martillo en cabeza: La forma habitual de perforación de una roca a rotopercusión es la perforación con martillo en cabeza. El principio de corte se basa en el impacto realizado en el exterior de la perforación de un pistón de acero sobre una barrena o varillaje, que a su vez transmite la energía al fondo del taladro por medio del elemento final (boca) que fragmenta en esquirlas la roca. Para asegurar una sección circular en el barreno, a cada golpe gira el útil para presentar a su corte nueva roca virgen en el fondo del barreno. Además, es preciso evacuar del barreno los detritus (barrido), lo que se consigue mediante insuflado de aire al fondo del taladro. Parte de la energía del impacto se pierde en la 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 al barrenado manual, donde un operario golpea con una maza la cabeza de una barrena. Se pueden distinguir los martillos manuales de las perforadoras de martillo en cabeza propiamente dichas. Los primeros son equipos sencillos, actualmente en desuso salvo en demoliciones o perforaciones de pequeña sección no mecanizable. Los segundos son equipos pesados que, en consecuencia, precisan de su montaje en chasis especiales.


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Las perforadoras con martillo en cabeza pueden accionarse mediante martillos neumáticos y martillos hidráulicos. El desarrollo de los martillos hidráulicos en los años sesenta y comienzos de los setenta supuso un gran avance tecnológico en la perforación de rocas.

Tanto las perforadoras neumáticas como las hidráulicas constan de los siguientes elementos:



Un cilindro que con su movimiento alternativo golpea el extremo de una barrena



Un mecanismo de rotación incorporado al pistón (barra rifle o rueda trinquete) o independiente de éste (motor de rotación)



Un sistema que permite el barrido del barreno mediante una aguja de barrido que atraviesa el pistón o bien por medio de la inyección del fluido de barrido lateralmente en la cabeza frontal de la perforadora


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Perforadoras neumáticas El accionamiento de estas perforadoras es mediante aire comprimido, con una misma presión tanto para el mecanismo de impacto como para el aire de barrido. Son perforadoras que se han empleado de forma tradicional para barrenos de menos de 150 mm de diámetro. Su peso y tamaño son menores que el de las perforadoras hidráulicas. Presentan un consumo de aire de unos 2,1-2,8 m3/min por cada centímetro de diámetro, la velocidad de rotación es de 40-400 rpm y la carrera del pistón de 35-95 mm. La rotación del varillaje puede realizarse mediante: 

Barra estriada o rueda de trinquete: Muy generalizado en perforadoras ligeras



Motor independiente: Barrenos de gran diámetro

Las longitudes de perforación con este sistema no superan habitualmente los 30 m debido a las importantes pérdidas de energía debidas a las transmisión de la onda de choque y a las desviaciones de los barrenos. Lo normal es utilizar barrenos cortos, con longitudes entre 2 y 15 m y el empleo de diámetros pequeños, entre 38 y 100 mm. Además, a medida que aumenta la longitud del barreno, se precisa de una mayor presión de aire de barrido. Entre las ventajas de las perforadoras neumáticas cabe destacar las siguientes: 

Gran simplicidad



Fiabilidad y bajo mantenimiento



Facilidad de reparación



Precios de adquisición bajos


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Perforadoras hidráulicas Estos equipos se introdujeron al principio en los trabajos subterráneos, pero poco a poco, se están imponiendo en la perforación en superficie. Estructuralmente la perforadora hidráulica es similar a la neumática, aunque el accionamiento se realiza mediante un grupo de bombas que suministran un caudal de aceite que impulsa los componentes. Además, estas unidades van equipadas con un compresor cuya función es suministrar aire para el barrido del detritus, pudiéndose incrementar la presión del aire con la profundidad del barreno. La presión de trabajo de estos equipos ronda entre 7,5 y 25 MPa, la potencia de impacto entre 6 y 20 kW y la velocidad de rotación entre 0 y 500 rpm. Aquí el consumo relativo de aire comprimido es menor, entre 0,6 y 0,9 m3/min por cada centímetro de diámetro.

Respecto a las neumáticas, necesitan de una mayor inversión inicial, siendo las reparaciones más complejas y costosas, y requiriendo una mejor organización y formación del personal de mantenimiento. En cambio, las ventajas tecnológicas de las perforadoras hidráulicas son las siguientes: 

Menor consumo de energía: tres veces menos



Menor coste de accesorios de perforación: incremento del 20% de la vida útil del varillaje



Mayor capacidad de perforación: velocidades de penetración entre un 50 y un 100% mayores



Mejores condiciones ambientales: más limpios y silenciosos



Mayor elasticidad en la operación: posibilidad de variar la presión de accionamiento, la energía y la frecuencia de golpeo



Mayor facilidad para la automatización: cambio de varillaje, mecanismos antiatranque, etc.


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PERFORADORAS USADAS EN MINA CONVENCIONAL: De percusión con aire comprimido, para huecos pequeños (25 a 50 mm de diámetro), para trabajo horizontal la Jackleg, o sea la perforación de los frentes de los cruceros, galerías, los tajos o “stopes”, etc. Con el dispositivo de empuje o sea la pata neumática, permite inclinar el equipo

Jack hammer:

De la perforadora hasta un ángulo bastante pronunciado. La perforadora Stoper está diseñada para hacer perforaciones verticales o muy cerca a la vertical, caso de chimeneas, métodos de explotación de Shrinkage y Corte y Relleno. La perforadora Jack Hammer, para realizar perforaciones hacia abajo, es la misma máquina Jack leg, pero sin empujador y la manilla en “D”, ha sido reemplazada por la manilla en “T”. Emplean barrenos de acero integrales terminados en una broca fija tipo bisel, o barrenos con broca acoplable.


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Partes principales de una máquina: Hemos visto que hay tres tipos de máquinas usadas en la mina, sin que ello signifique que sean enteramente diferentes, sino que, por el contrario, el mecanismo de la perforadora es el mismo, diferenciándose sólo en el sistema de empuje, pues mientras la "Jack-leg" utiliza una pata neumática separable de la perforadora, la "Stoper" lleva el empujador formando parte de la perforadora y según un mismo eje. Toda máquina perforadora se divide en tres partes principales: el frontal, el cilindro y la cabeza; estas tres partes van unidas entre sí por medio de dos pernos alargados con sus tuercas llamados "tirantes" que están situados a lo largo de la máquina y a ambos lados de ella.


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a.- El frontal lleva las siguientes partes: a) La bocina que tiene por objeto recibir la espiga del barreno y hacerlo girar. b) La grampa con sus resortes, que va al extremo del frontal y cuyo objeto es sujetar al barreno y sacarlo de los taladros. c) En la parte interior del frontal es que el martillo golpea el extremo o la culata del barreno. d) Las dos orejas donde se ajustan las tuercas de los tirantes. b.- El cilindro es la parte más alargada de la máquina y en ella podemos ver: a) dos guías laterales donde asientan los tirantes; b) un hueco por donde sale el aire después que ha hecho moverse al martillo en el interior. En algunos modelos, además, hay un tapón con rosca por donde se puede echar el aceite para la lubricación, lo que no es necesario si se usa un lubricador especial. En el interior del cilindro se encuentran los mecanismos que producen el golpe y la rotación del barreno, siendo la pieza más grande y costosa de una máquina. c.- La cabeza comprende las siguientes partes: a) Los conductos de entrada del aire y agua con sus conexiones y pedazos. b) La válvula de mando para poner en funcionamiento la perforadora o simplemente para "soplar". c) La aguja de agua se introduce en la máquina por el extremo libre de la cabeza y va asegurada por un tapón con rosca, el agua recorre la aguja a lo largo de la máquina y por el centro de ésta hasta llegar a la espiga del barreno. d) En la cabeza se hallan las cabezas de los tirantes, que en las Stoper aseguran la pata o empujador con la perforadora, haciendo una sola pieza; y en las Jack-leg aseguran la manilla o empuñadura.


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COMO TRABAJA UNA JACK LEG: • Cuando se usa una Jack-leg lo que hacemos, en primer lugar, es situar bien el pie de avance y luego al abrir la válvula de aire del pie, el pistón se levantará sosteniendo la perforadora, mientras que el cilindro del pie de avance permanecerá fijo contra el terreno apoyándose mediante la uña y la punta. • Luego se empieza a perforar y a medida que taladro se va profundizando tenemos que ir desplazando hacia adelante la perforadora, para lo cual abriremos algo más la válvula del pie de avance con lo que el pistón hará avanzar a la perforadora, o como se dice corrientemente, lo "alimentará.

• Una vez introducido todo el barreno detendremos la acción de la perforadora y al cerrar la válvula del pie, podremos hacer retroceder la máquina con un ligero esfuerzo, hasta sacar todo el barreno. • Vemos pues que el pie de avance sirve no sólo para sostener la perforadora, sino que también para regular mejor la operación de la misma. Por eso mismo, para poder sacar la máxima ventaja con una Jack-leg tenemos que saber usar correctamente el pie.


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Ventajas del uso de la Jack leg: 1.- Reduce los esfuerzos del perforista para sostener la perforadora, limitándose aquél a mantener una ligera presión con las manos para que la máquina no se desvíe. 2.- El avance mecánico acelera las operaciones y simplifica el cambio de los barrenos. 3.- Se pueden hacer perforaciones con un ángulo bastante pronunciado con relación a la horizontal. 4.- Se pueden usar máquinas más pesadas y potentes. 5.- El pie de avance es simple, tiene pocas partes que se desgastan; bajo costo de mantenimiento.

COMO TRABAJA UNA STOPER: El manejo de una Stoper es más fácil que una Jack-leg ya que el pie de alimentación forma una sola pieza con la perforadora, de modo que los movimientos son más simples. Al abrirse la válvula de aire de la perforadora, también entra en acción el empujador o pistón, pero a diferencia del empujador de la Jack-leg, en la Stoper el pistón permanece fijo contra el suelo y el cilindro es el que se levanta junto con la perforadora. Este empuje hacia arriba es constante de modo que el barreno esté siempre en contacto con el fondo del taladro, a medida que la perforación progrese.


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Para poder bajar la máquina a fin de sacar el barreno del taladro, se cierra la válvula o llave de mando, y además, se presiona el botón en la manilla, con lo que se acelera la bajada de la máquina, ya que el aire del interior del empujador es expulsado rápidamente por el botón. La remoción o limpieza del polvo y el material fragmentado de los taladros, es más fácil cuando se perfora con una Stoper que con una Jack-leg, ya que todo este material fragmentado cae por su propio peso hacia abajo, ayudado por el agua. Por eso mismo, procurar no perforar taladros verticales a fin de que el material fragmentado y el agua de la perforación no caigan sobre el perforista.

CONDICIONES

NECESARIAS

PARA

QUE

UNA

MÁQUINA

TRABAJE

EFICIENTEMENTE: 1.- La máquina debe estar en perfectas condiciones mecánicas, o sea, con todas sus piezas completas, con un buen ajuste, y bien lubricada. 2.- Buen estado de los accesorios, como los barrenos y sus dispositivos de corte (brocas o filos cortantes), mangueras y conexiones, lubricadores, etc. 3.- Buena presión de aire y agua, debiendo ser la presión mínima del aire 70 libras por pulgada cuadrada. 4.- El uso adecuado de la máquina por parte del perforista, siendo este punto tal vez el más importante. Un buen perforista sabrá como usar la máquina y sus demás accesorios y herramientas durante todo el proceso de la perforación, o sea que debe estar bien entrenado con relación a los siguientes puntos: a.- Antes de la perforación - Las precauciones necesarias. - Chequeo de todas las herramientas y accesorios. - La manera corrector de instalar la máquina. b.- Durante la perforación - La posición correcta del perforista. - Iniciación y desarrollo de la perforación. - Cuidados durante la perforación. c.- Después de la perforación - Limpieza, soplado y chequeo de los taladros – Cuidados con el equipo de perforación. - Todos estos puntos serán estudiados detalladamente en los próximos capítulos.


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Entre los accesorios necesarios que se usan con la perforadora, tenemos: 1.

Los barrenos y las pastillas o brocas, de los que trataremos en el próximo capítulo.

2.

Las mangueras de aire y agua de 1" y 3/4" respectivamente con sus respectivas conexiones.

3.

Lubricador y la botella para la conducción del aceite.

4.

Además usamos a veces una plantilla de madera para apoyar la punta de la Stoper; tapón para proteger la entrada de aire a la máquina, etc.

ACCESORIOS Y HERRAMIENTAS: Son útiles necesarias que nos facilitan enormemente el trabajo y que es obligatorio llevarlas siempre a la labor. Un buen perforista no debe olvidarse de llevar siempre las siguientes herramientas: •

Barretillas para desatar (5' y 8')

•

Llave Stillson de 18"

•

Llave sacabarrenos

•

Pico, lampa y combo.

•

Cuchara de fierro de 6'

•

Soplete con su válvula

•

Atacador, punzón y cuñas de madera

Cuchilla

•

Fósforos

•

•

Cordel o pita, etc.


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EL TRAZO DE LA MALLA DE PERFORACIÓN DISPARO SIMULTANEO Y ROTATIVO Cuando se disparan los taladros juntos, se dice que el disparo es simultáneo pero si se disparan

sucesivamente, de acuerdo a un orden de encendido

previamente establecido el disparo será rotativo. El objeto del disparo rotativo es la formación y ampliación de las caras libres, razón por la cual se usa este sistema en los trabajos de la mina, ya que los frentes sólo presentan uno o dos caras libres.

CARA LIBRE,

Es el lugar hacia el cual se desplaza el material cuando es

disparado, por acción del explosivo. La cara libre en un frente es una sola por ello la función del corte o cuele es abrir otra cara libre, o sea el hueco que forma el corte luego del disparo es otra cara libre.

CONCEPTO DE TRAZO Por trazo se entiende a un conjunto de taladros que se perforan en un frente y que tienen una ubicación, dirección, inclinación y profundidad determinados. El trazo se hace con el objeto de : 1. reducir los gastos de perforación y cantidad de explosivos

•

2. obtener un buen avance

•

3. mantener el tamaño o sección de la labor

•

uniforme.

4. Determinar el orden y salida de los taladros

•

2.1.PARTES DE UNA MALLA DE PERFORACION CORTE O CUELE

•

AYUDAS

•

CUADRADORES

•

ALZAS

•

ARRASTRES

•


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CORTE O CUELE Es la abertura que se forma primero en un frente, mediante algunos taladros que ocupan generalmente la parte central del trazo, que tienen una disposición especial y son los que hacen explosión primero, el objeto de hacerse en primer lugar el corte, es formar una cara libre, a fin de que la acción del resto de los taladros del trazo sea sobre más de una cara libre, con lo que se conseguirá una gran economía en el numero de taladros perforados y en la cantidad de explosivos.

TIPOS DE CORTE O CUELE Hay varios tipos de corte, que reciben diferentes nombres, según su forma, pero todos los tipos de corte podemos agruparlos en tres:

a. CORTES ANGULARES b. CORTES PARALELOS c. CORTES COMBINADOS

a. CORTES ANGULARES, con el frente explosión

se llama así a los taladros que hacen un ángulo

donde se perfora, con el objeto de que al momento de la

formen un cono de base (cara libre) amplia

y de profundidad

moderada que depende del tipo de terreno; entre los cortes angulares tenemos:

a.1.

Corte en cuña o corte en V

b.2.

Corte pirámide


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a.1. Corte en Cuña o Corte en V Está formado por 2 ó más taladros que forman una “V”, debe ser perforada en forma simétrica a ambos lados del eje del túnel, separados por una distancia considerable, tendiendo a encontrarse en la parte central. El ángulo que forman los taladros con el frente varía de 60 a 70°. Es preciso que la profundidad del cuele sea por lo menos 1/12 mas largo que la perforación del resto de taladros.

Ventajas: • Menor consumo de explosivos. • Perforación relativamente fácil. • Trabaja bien en terrenos suaves y semiduros. • Aplicable a secciones de hasta 6’x7’ .

Desventajas: • El avance máximo que se puede alcanzar es el ancho de la galería. • Cuanto más largo sea el avance se cae en desviaciones en la perforación. • En terrenos duros se requiere mas perforaciones en “V”

60-70°


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b.2.CORTE EN PIRAMIDE Esta formado por 3 ó 4 taladros que se perforan y tienden a encontrarse en el fondo. La voladura formará una abertura parecida a un cono o pirámide

DESVETAJA: Dificultad en la perforación pues es difícil encontrar el ángulo

agudo al fondo

de la perforación.

b. CORTES PARALELOS Este corte consiste en perforar tres o más taladros horizontales, que son paralelos entre si y paralelos al eje de la galería; cuanto más duro es el terreno, estos taladros deberán estar más cerca uno del otro. De los taladros que forman el corte o cuele, uno o más se dejan sin cargar con el objeto de que dejen un espacio libre (cara libre)que facilite la salida de los otros taladros que están cargados. El cuele de este tipo más usado es el corte quemado.

b.1. CORTE QUEMADO En estos cueles todos los barrenos se perforan paralelos y con el mismo diámetro. Algunos se cargan con gran cantidad de explosivo mientras que otros se dejan vacíos. Se requiere dejar suficientes taladros sin cargar con el fin de asegurar la expansión de la roca. Todos los taladros del cuele deberán ser 6 pulg. más profundas que el resto de los taladros del trazo.

CORTE QUEMADO


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Ventajas : •

Es ideal para terrenos muy duros.

Permite un buen avance.

•

Desventajas: •

Tiene el inconveniente de que es difícil perforar los taladros tan cerca uno de

otros y paralelos. •

Requiere más explosivos que un cuele en “V” .

c. OTROS CORTES DE PERFORACIÓN

CUELE CILINDRICO EN ESPIRAL


CUELE COROMANT

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EL NUMERO DE TALADROS

Para Terreno suave, se puede usar 3 cortes en “V” horizontales, 3 alzas, 4 cuadradores y tres arrastres, con un total de 16 taladros, para una galería de 8’x7’, si la galería es de 7’x6’ se podrá usar sólo dos cortes en “V” con lo que tendríamos 14 taladros.

Para terreno duro,

en una labor de 8’x7’ se puede hacer 3 cortes en “V”

con 5 ayudas, que con los otros taladros puede hacer un total de 21 a 23 taladros, para un frente menor de 7’x6’ se pueden emplear 20 taladros, suprimiendo la ayuda anterior.

Para terreno muy duro,

se usará el corte quemado, formado por

taladros paralelos. Para una galería de 8’x7’ tendríamos: un corte quemado de 6 taladros en 2 filas, de los cuales 3 se cargan y 3 no se cargan , o, si es demasiado duro 4 se cargan y 2 no se cargan; luego 4 primeras ayudas y después otras 6 ayudas, que con los demás taladros harán un total de 26.


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CONCLUSIONES

Para perforar tenemos que tener en cuenta: 1.- La máquina debe estar en perfectas condiciones mecánicas, o sea, con todas sus piezas completas, con un buen ajuste, y bien lubricada. 2.- Buen estado de los accesorios, como los barrenos y sus dispositivos de corte (brocas o filos cortantes), mangueras y conexiones, lubricadores, etc. 3.- Buena presión de aire y agua, debiendo ser la presión mínima del aire 70 libras por pulgada cuadrada. 4.- El uso adecuado de la máquina por parte del perforista, siendo este punto tal vez el más importante. Un buen perforista sabrá como usar la máquina y sus demás accesorios y herramientas durante todo el proceso de la perforación, o sea que debe estar bien entrenado con relación a los siguientes puntos: a.- Antes de la perforación - Las precauciones necesarias. - Chequeo de todas las herramientas y accesorios. - La manera corrector de instalar la máquina. b.- Durante la perforación - La posición correcta del perforista. - Iniciación y desarrollo de la perforación. - Cuidados durante la perforación. c.- Después de la perforación - Limpieza, soplado y chequeo de los taladros – Cuidados con el equipo de perforación. - Todos estos puntos serán estudiados detalladamente en los próximos capítulos.


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Perforadoras Manuales Tume Ancajima Leslie Ivett

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