MAQUINARIA DE PERFORACION SIMBAS
El presente de trabajo recopila información general sobre los tubos de perforación para la realización de taladros largos. En primer lugar recopila algunos principios básicos de la aplicación de taladros largos en algunos métodos de explotación subterránea, posteriormente se describen ventajas del sistema de perforación roto percusivo para taladros largos que usa tubos de perforación; seguidamente se describen las características que deben poseer unos buenos tubos de perforación y finalmente se describen las características de los tubos de perforación del sistema coprod de atlascopco siendo esta empresa la principal distribuidora de maquinaria de perforación. 2.1 CONCEPTOS PREVIOS 2.1.1 UTILIZACIÓN DE TALADROS LARGOS EN METODOS DE EXPLOTACION SUBTERRANEA Como ejemplo del uso de taladros largos en explotación subterránea, acontinuación se describirá el uso de taladros largos en dos aplicaciones: Abertura-finalización. - Cráteres Verticales en Retirada. 2.1.2 TALADROS LARGOS EN EL METODO DE ABERTURA-FINALIZACION En esta variación del método de tajeos en subniveles la producción es algunas veces lograda por taladros paralelos de la parte superior a la parte mas baja del tajeo designado, usando un subnivel en la parte superior del tajeo que es del ancho del tajeo. Como en el método de voladura de taladros, rebanadas verticales del mineral son voladas dentro del tajeo. Este método generalmente permite taladros largos para ser usados y pueden ser más eficientes en términos de consumo de explosivos. 2.1.3 TALADROS LARGOS EN EL METODO DE CRATERES VERTICALES EN RETROCESO
La tercera variación de Tajeamiento en subniveles es un método patentado conocido como vertical crater retreat (VCR). El usa un patrón de taladros similar al del método abertura-finalización. Sin embargo, el mineral es volado en rebanadas horizontales usando carga y voladura del subnivel en la parte superior del tajeo. Esto requiere que los taladros primeramente sean sellados con tapones que pueden ser colocados encima. Los taladros son entonces cargados para una altura fija de carga y voladura. Típicamente, las rebanadas horizontales voladas son de alrededor de 15 ft (5m) en espesor hasta que la voladura horizontal se acerque a la parte superior del tajeo. La voladura final en la parte superior del tajeo es dimensionada para ser como mínimo dos veces el espesor normal de voladura para que el piso de labor deel subnivel no sea debilitado por voladura hasta que los trabajadores hayan salido fuera del subnivel para el tiempo posterior. El método VCR fue patentado por una firma de explosivos canadienses que desarrollo el método de probar cráteres que asegura que el procedimiento de voladura es adecuado para la masa de roca en el tajeo. 2.2 UTILIZACIÓN DE TALADROS LARGOS EN METODOS DE EXPLOTACION SUPERFICIAL Los taladros largos utilizados en explotación superficial según las demandas de longitud de perforación y las limitaciones de los equipos de perforación. 2.3 PERFORACIÓN DE TALADROS RECTOS 2.3.1 PERFORACIÓN DE PRECISIÓN Para los mejores resultados de voladura global, el taladro necesita permitir su diseño a lo largo de su longitud total. Taladros rectos son importantes, así desviación deberá ser evitada lo mas que sea posible con cada hueco de collar en la posición exacta, y perforando en la dirección correcta y la apropiada profundidad. Precisión en posicionamiento de collar y alineamiento de taladro pueden ser
logrados con apropiados cálculos y marcas de un indicador montado en el sustento, y un instrumento de profundidad de taladro. También es necesaria una buena visión del procedimiento de puesta de collar desde la cabina de operación. 2.3.2 CONSECUENCIAS DE LA DESVIACIÓN DE TALADROS Las principales consecuencias de la desviación de taladro son: - Fragmentación incontrolada de material roto. - Posibles tiros fallados debidos a la intersección entre los taladros se detonan en intervalos indeseables. - Excesiva presión y espacio entre taladrosadyacentes. - Voladura secundaria. - Conduce a costos más altos de cargado, transporte y molienda. 2.3.3 CARACTERÍSTICAS QUE DEBEN POSEER UNOS BUENOS TUBOS DE PERFORACIÓN - Conexiones hembra y macho de roscado resistentes, lo cual ayuda a prolongar la vida de servicio y con menor desgaste también se disminuye la desviación dentro del taladro. - Rigidez entre las conexiones para disminuir la desviación del taladro. - Tubos y varillas resistentes para evitar su rotura durante la perforación. 2.4 SISTEMA PARA LA PERFORACIÓN DE TALADROS LARGOS COPROD Antes de entender el sistema de perforación coprod es necesario entender a los sistemas de perforación Tophammer y DTH. 2.4.1 SISTEMA TOPHAMMER Mas perforaciones para operaciones de tajeo que han sido ejecutadas con tophammers, usando varillas de extensión conectadas por mangas de acople roscadas, y una broca intercambiable en uno de sus extremos. Este equipo trabaja bien para diámetros de pequeño diámetro en roca sólida, pero no son efectivas en diámetros grandes de taladro, o en condiciones de terreno deterioradas. Allí ocurren problemas en transmitir suficiente energía para la broca, especialmente en
taladros profundos, y en obtener flujo satisfactorio. En la perforación tophammer, el golpe debe ser aplicado desde atrás para mantener la broca en contacto con el fondo del taladro. Esto puede causar flexión a la relativamente delgada serie de perforación, y que la dirección de la broca pierda su alineamiento. Progresivamente poderosa perforadora hidráulica envía mas energía percusiva a la serie deperforación, permitiendo grandes diámetros de taladro en tajeos, Sin embargo, debido a movimientos microscópicos entre las partes en el enroscado en la serie de perforación, energía es pérdida y calor desarrollado. La energía perdida puede ser considerable por el tiempo en el que la ola de shock mantiene la broca, y allí podrá ser desgastada la rosca y reducir la vida de los componentes de la serie de perforación. 2.4.2 SISTEMA DTH El sistema DHT fue desarrollado para vencer algunos de los problemas asociados con la rectitud de taladro sufrida por perforadoras tophammer. Tubos guía rígidos con gran diámetro externo, fueron desarrollados para mantener la serie de perforación en un curso de línea recta, y mejorar flujo. Con un DTH hammer una serie de tubos ofrecen mas grande rigidez, y corren cerrando las paredes del taladro, resultando en una considerable menor desviación que en serie de perforación tophammer. 2.4.3 COMBINACIÓN DE LOS DOS SISTEMAS EN COPROD El sistema Coprod fue introducido en 1992, fue ovacionado como un gran salto hacia arriba en la perforación de taladros. Coprod no es únicamente una combinación de características positivas, es también integrar dos tipos de series para perforación percusiva medio de un tophammer. Varillas de rotación internas transmiten poder y empujan a la broca y otros tubos transfieren rotación, adicionan rigidez a la serie y mejoran eficiencia de
flujo. Estos activos logran alta tasa de perforación tophammer y grandes diámetros de taladro. En términos simples, sistema de perforación percusiva regresa paragolpear una varilla de acero con una broca en uno de sus extremos y, como culatazo mantiene la varilla saltando hacia atrás, rotación es hecha en un ángulo pequeño entre soplido para asegurar que el taladro es rodeado. Las varillas en el sistema Coprod no tienen roscas y son simplemente puestas una encima de la otra. Lateralmente, ellas son centradas por el arbusto guía en los tubos rodeándolos, y longitudinalmente, contacto entre los extremos de varilla es mantenido por el empuje de atrás. Ellas se mueven longitudinalmente dentro de cada tubo, transmitiendo la energía de perforación de la broca a la roca, mientras los tubos proveen la rotación. Tirones en las varillas las previenen de resbalamientos durante manejo. Gracias a el único sistema de amortiguamiento de doble culatazo desarrollado para uso con Coprod, las varillas se mantienen en permanente contacto una con otra. Así ellas pierden casi nada de energía en sus uniones, y eficiencia de perforación es mantenida en virtualmente el mismo nivel del inicio al final de la profundidad del taladro. Flujo de aire introduce la broca vía canal central, la cual conecta a la superficie cilíndrica en la broca. Una pequeña cantidad de aire, conteniendo una pequeña cantidad de aceite, escapa vía los canales en el mandril y la broca y los lubrica. De esta manera el flujo de aire viaja entre los lisos fuera de los tubos y la pared del taladro, proveyendo una constante sección transversal, y condiciones ideales para los fines de perforación. Durante operaciones de perforación, si la broca entra a una cavidad yse hunden los canales del mandril de broca, el martillo siente esto y percusión es interrumpida. Rotación es mantenida, sin embargo percusión se reinicia
automáticamente cuando la broca encuentra resistencia nuevamente. Los resultados son un alto poder de impacto con mínimo desgaste. Aquí las otras pipas son suavizadas y fluyen a lo largo de la longitud entera de la serie de perforación, esto hace imposible que ocurra atascamiento. Experiencia práctica con Coprod ha sido excepcionalmente buena. El método da buena economía global, particularmente en producción a gran escala y cuando perforación es en fisura o otras maneras de demandas de condiciones de roca. Coprod ofrece únicas características para perforación de taladros rápidos y rectos. Y las más problemáticas llegadas de terreno, el mas incomparable sistema de perforación es nuestro. La experiencia desde 1992 con el sistema original Coprod conduce a una segunda generación lanzada el 2005 ofreciendo gran confiabilidad y larga vida. 3 Equipos de explotación para producción Atlas COPCO: SIMBAS Atlas Copco ofrece una línea completísima de equipos de perforación para producción Simba que han demostrado ser extremadamente productivos. Podemos ofrecer el equipo de perforación Simba adecuado para cada aplicación gracias a la disponibilidad de diferentes longitudes de deslizadera, perforadoras y un amplio programa de opciones. Las maquinas perforadoras SIMBA son perforadoras en cabeza. Utilizan motores COP los cuales son de la serie COPROD que combinan la precisión en la rectitud de lostaladros realizados por perforadoras rotatorias y la fuerza de avance que ejercen las perforadoras a percusión. Los motores COP utilizan un sistema de roto-percusión Coprod MARTILLO EN CABEZA (TH) VS. DE FONDO (ITH)
3.1 TIPOS DE SIMBAS Los equipos de perforación simba son elegidos de acuerdo a las diferentes características que estos presentan, ya sean por las distintos radios de giro que puede efectuar, los tamaños o dimensiones en que están y principalmente en el tipo de perforación que se desea realizar, en este caso perforación radial, en abanico y también son utilizadas en la colocación de sistemas de sostenimiento (pernos que dan estabilidad al macizo rocoso). 3.1.1 El Equipo de Perforación Atlas Copco Simba W6 C Antes de ahondarnos en el estudio de los diferentes tipos de simba es indispensable presentar la información acerca de lo ultimo en tecnología en lo que respecta a simbas, este equipo de perforación Simba W6C luego de estar en prueba en Suecia es finalmente lanzado al mercado. Este equipo está adaptado especialmente para el martillo en fondo Wassara, obteniéndose así unos barrenos largos y rectos, con una desviación inferior al 1%. Además de la perforación de barrenos largos, el Simba W6 C también se puede modificar para perforar barrenos escotados, un método que se utiliza en la mina Malmberget de LKAB (Suecia). Los Simba W6 C están equipados con un sistema de control que optimiza el rendimiento en las aplicaciones donde se emplea martillo en fondo. Además, permiten una perforación totalmente automática, con lo cual eloper ario puede supervisar varios equipos de perforación funcionando al mismo tiempo. Cuando se prefiere el funcionamiento manual, la cabina del equipo ofrece un buen entorno de trabajo, con aire acondicionado, amortiguación de las vibraciones y aislamiento acústico. Una importante característica es el sistema de la bomba de agua, que mejora la eficiencia, reduce los vertidos de agua y acorta los costes globales. Un sistema de purga de aire garantiza una mayor vida útil de la bomba y su control de presión optimiza el rendimiento y la vida útil del martillo.
3.1.2 SIMBA 157 ESPECIFICACIONES TECNICAS Equipo de perforación de producción adaptado para la minería estrecho vena. Producción de perforación con taladro martillo en cabeza de rock en el rango de agujero 51-76 (89) mm. Boom de perforación montado en la unidad para llegar optimizado y la flexibilidad en surcos pequeños. CARACTERISTICAS ESTANDAR • Rock Drill
Atlas Copco COP 1800-series. Sistema de amortiguación doble para la absorción de ondas de choque y de Contacto continuo de roca de alta penetración. Apareamiento engrasado y presión superficies dando largas los intervalos de servicio. Shank adaptadores adecuados para el rango dado agujero. • Sistema de control
Sistema de Control Directo (DCS). Rotación de alimentación Presión Controlada (RPCF). Sistema anti-atascos. • Sistema de perforación
Lavado niebla de agua, enfriador de aceite del agua, suministro de aire externo. Sistema de Vigilancia. Gran agujero de perforación • Kit de CP1638, CP 1838MEX.
• Taladro de Roca
Adaptador de Shank R32, T38, T45
Diámetro del agujero 51-76 (89) mm El poder de impacto 18 kW Índice de impacto 54 Hz De presión hidráulica, máx. 230 bar Motores de rotación Separa la rotación Velocidad de rotación 0-210 rpm Lub. consumo de aire. (a 3 bar) 6 l / s El consumo de agua 50 l / min Peso 171 kg.
• Longitud de las Varillas
CANAL Longitud total Longitud de la varilla de perforación Longitud total con extractor BMH 2812 3.205 mm 1.220 mm 3.410 mm BMH 2815 3.529 mm 1.525 mm 3.730 mm BMH 2818 3.756 mm 1.830 mm 3.960 mm
• Medidas
Vista Lateral
Área de Cobertura
RADIO DE GIRO
Dependiendo de la superficie Ultraterrestre 4.400 mm. Interior 2.485 mm. DIMENSIONES (mm) Anchura 1.220 Altura tramming 1.990 Altura hasta el techo 2.875 Longitud tramming 9.460 Distancia Mínima al suelo 270
Peso bruto (kg) Total 9600 3.1.3 Simba 250 (Series) ESPECIFICACIONES TECNICAS Todo hidráulico, el método de alta capacidad de concordancia de arriba, martillo los equipos de perforación de producción. Rango de 51-89 mm de diámetro del agujero, la profundidad de agujero de hasta 33m. CARACTERISTICAS De perforación de alta capacidad con la CP 1238 probada o CP 1838 taladro de roca en combinación con EDS 12 / 18 Sistema de perforación que incluye semiautomática control de la secuencia de ejercicios, automático anti-atascos el sistema minimiza el riesgo de acero para perforación de conseguir pegado durante la perforación, y controla tambiéntodos los parámetros de perforación del tiempo.
Las plataformas se pueden construir por anillos de perforación de banco, de perforación en paralelo de 1,5 m-agujero capacidad de (Simba 252/253) o de capacidad de 3,0 m (Simba 254). Los controles del operador están carrito montado y se puede establecer a una distancia conveniente de la plataforma. De fácil acceso a la plataforma de seguimiento de parámetros como la presión y la inclinación / ángulos de rotación y da buena visión de conjunto de la barra manipulación, etc. RHS sistema de barras de la manipulación, (opcional) se puede agregar para penetración rápida, así como la eliminación de pesados del trabajo manual. PRINCIPALES COMPONENTES Rock Drill COP 1238ME, HE (250), COP 1838ME, SE Feed BMH 250-series. Acero para perforación de 55, con el apoyo de BSH incluido BSC 55 deflector de corte Slide tabla BHT 15 (Simba 253 y 254). Péndulo brazo BHP 10 (Simba 252 y 254). Rotación de actuador PER 30. Bomba Booster CR4-80 1,5 kW a 50 Hz o CR4-60 2,2 kW a 60 Hz. De perforación sistema EDS 12/EDS 18 con un motor principal de 45 kW o 55 kW a 50Hz (+20% a 60 Hz). Compresor le22 con la CP 1238 y LE55 con la CP 1838 Stinger (cilindro de apoyo) BSJ8-115E montado en el titular de alimentación hacia atrás. Luces de trabajo 2 x 200 W 24 o 2 x 500 W 230 V montados en bastidores de trípode. CARACTERISTICAS ESTANDAR • Sistema Eléctrico
Potencia total instalada 51kW (EDS12), 64kW (EDS 18) Motores principales: 1 x 45 kW (EDS12), 1 x 55 kW (EDS18),
Tensión (según especificación del cliente)380-690 V Frecuencia (según especificación del cliente) 50-60 Hz A partir método - estrella / triángulo (380 - 690 V), 1000 V directo sobre el inicio de la línea. Protección de sobrecarga electrónica para motores eléctricos Contadores de percusión en un panel de Digital voltios / metro amperaje en el gabinete eléctrico. Indicador de secuencia de fases. Indicador de falla de la Tierra. Cargador de baterías. Transformador de 1,5 kVA Carrete Cabel, 1100 mm de diámetro Æ. • Sistema Hidr áulico
Bombas hidráulicas: EDS / ECS 12 A-2 x A10V 71cc; EDS / Â ECS18-1 x A10V 100cc y 1x A10V 71cc. Bombas de descarga en el arranque. La presión del sistema, max 240 bar. Tanque de aceite hidráulico, máximo volumen de 124 l Indicador de aceite bajo la palanca (incl.shut abajo cuando está conectada la alimentación de energía) Termómetro de aceite en el tanque de aceite. De filtración, de 20 mm absoluta. Indicador de filtro de aceite. Enfriador de aceite refrigerado por agua, de acero inoxidable (refrigerado por aire, refrigerador de aceite hidráulico opcional). De aceite hidráulico mineral.
• Medidas
Radio de Giro
Vista Lateral
Área de Cobertura
3.1.4 Simba 1250 (Series) ESPECIFICACIONES TECNICAS Equipo de perforación de producción adaptados a las pequeñas y medianas deriva. Producción de perforación con taladro martillo en cabeza de rock en el rango de agujero 51-89 (102) mm. Configuraciones diferentes posiciones para que coincida con el método utilizado. CARACTERISTICAS ESTANDAR • Rock Dr ill
Atlas Copco COP1800-series. Sistema de amortiguación de doble para la absorción de ondas de choque. Contacto continuo con la roca, de alta penetración. Apareamiento engrasado y presión larga. • Unidad de Posicionamiento
Disponible en tres configuraciones: Simba 1252 con la inclinación, la rotación y el brazo del péndulo. Simba 1253 con la inclinación, la rotación y la mesa de diapositivas. Simba 1254 con la inclinación, la rotación, el brazo del péndulo y de diapositivas – mesa que precisa movimientos suaves.
• Taladro de Roca
Adaptador de Shank R32, T38, T45. Diámetro del agujero 51-89 mm. El poder de impacto 18 kW. Índice de impacto 54 Hz. De presión hidráulica, máx. 230 bar. Motores de rotación Separa la rotación. Velocidad de rotación 0-210/0-140 rpm. Lub. consumo de aire. (a 3 bar) 5 l / s. El consumo de agua 50 l / min. Peso 171 kg. • Power Pack
Bomba hidráulica para percusión. Bomba hidráulica para la rotación, posicionamiento, alimentación. Bombas de descarga en inicio. La presión del sistema, Max ...... 230 bar Tanque de aceite hidráulico, el volumen ... 124 l Indicador de temperatura de aceite en el tanque de aceite, supervisados electrónicamente. Bomba eléctrica de llenado de la bomba. Filtración absoluta ....16 micras Indicador de filtro de aceite. • Sistema Eléctrico
Potencia total instalada ........ 65 kW El motor principal a 50 Hz .......... 55 kW Tensión ......... 380-1,000 V Frecuencia .............. 50-60 Hz Indicador de secuencia de fase
Indicador de falla a tierra Cargadorde batería Transformador ........... 4 kVA Luces de trabajo sobre trípode....................... 2x200 W, 24 V Carrete de cable, interior / exterior de diámetro .......... ∅ 660 / 1.195 mm. • Sistema de Aire
Compresor ... Atlas Copco LE7 Capacidad a 5.400 rpm y 7 bar ....... 12 l / s Medidor de presión de aire. Kit de Hoyo de soplado con aire exterior. • Sistema de Agua
De refuerzo eléctrica - bomba de agua. Aumenta la capacidad a 10 bar ......... máximo 100 l / min Min. de entrada de agua a presión ................. 2 bar Medidor de presión de agua. • Medidas
Vista Lateral
Perforación producción (Simba 1254) Densidad roca 2.79 [ton/m3] Largo promedio tiros 20 [u] turnos día 3 [ton/m3] Tiros por abanico 30 [u] Metros por abanico 600 [m] Burden 2 [m] Espaciamiento 2.5 [m]
Sección caserón 800.0 [m2] Ton por round 4464 [ton] Velocidad de avance 1 [m barrenados/min] Tiempo perforación abanico 10.0 [hr] Tciclo tron, ventilación 4.0 [hr] Rendimiento perforación 318.9 [ton/hr] Área de Cobertura
RADIO DE GIRO Dependiendo de la superficie Ultraterrestre 5.100 mm. Interior 2,500-2,700 mm. DIMENSIONES (mm) Anchura 2.060 Altura tramming 2.660 / 2.770 / 2.810 Altura hasta el techo 2.900 Longitud (con BHM 214/215/216) 6.580 / 6.880 / 7.180 Distancia Mínima al suelo 260
Peso bruto (kg) Total 12.500 3.1.5 Simba 1257
ESPECIFICACIONES TECNICAS Equipo de perforación de producción adaptados a las pequeñas y medianas deriva. De Producción de perforación contaladro martillo en cabeza de rock en el rango de 51-89 mm agujero. Boom de perforación montado en la unidad para llegar optimizado y la flexibilidad. CARACTERISTICAS ESTANDAR • Rock Drill
Sistema de amortiguación de doble para la absorción de ondas de choque y de contacto continuo de roca de alta penetración Apareamiento engrasado.
• Sistema de Control
Direct Control System (DCS). Rotación Controles de presión de alimentación (RPCF). Sistema Anti-interferencias. Instrumento de lectura de ángulo, ARI 1257.
• Rock Drill
COP 1838ME Adaptador de Shank R32, T38, (T45 *) Diámetro del agujero 51-89 mm El poder de impacto 18 kW Índice de impacto 54 Hz De presión hidráulica, máx. 230 bar Motores de rotación Separa la rotación Velocidad de rotación 0-210 rpm Lub. consumo de aire. (a 3 bar) 6 l / s
El consumo de agua 50 l / min Peso 171 kg.
• Sistema eléctrico
Potencia total instalada ........ 65 kW Motor principal ...................... 55 kW Tensión ……….380-1,000 V Frecuencia ……..50-60 Hz
Protección de sobrecarga electrónica para motores eléctricos. Digital voltios / metro en el amperaje. Indicador de secuencia de fase. Indicador de falla a tierra. Cargador de batería. Transformador ..................... 4 kVA Luces de trabajo, montado en el techo ............. 2x500 W, 230 V Cable Reel. • Sistema de Aire
Aire lubricado para el taladro de roca. Compresor ....... Atlas Copco LE7 Capacidad a 5.400 rpm y 7 bar ...................... 12 l / s Medidor de presión de aire. Flujo regulable/ presión. Kit de Hoyo de soplado con aire externo.
• Sistema de Agua
De propulsión hidráulica de refuerzo Bomba de agua capacidad a 7 bar para impulsar ........... max 80 l / min Min. de entrada de agua a presión .... 2 bar
Accionamiento hidráulico, motor de pistones axiales. Medidor de presión de agua. Guardia del flujo de agua.
• Medidas
Vista Lateral
Área de Cobertura
RADIO DE GIRO Dependiendo de la superficie Ultraterrestre 4.900 mm. Interior 2.700 mm. DIMENSIONES (mm) Anchura 2.000 Altura tramming 2.100 Altura hasta el techo 2.800 Longitud (con BHM 214/215/216) 8805 / 9112 / 9417 Distancia Mínima al suelo 335
Peso bruto (kg) Total del peso 11.800
Peso del Brazo Lateral 7.800 Motor 4.000 4 CONCLUSIONES - Como una ayuda y documento de referencia, este trabajo ha intentado explicar todo lo que concierne a la maquinaria de perforación conocida como SIMBA. - En este trabajo se han especificado los diferentes sistemas que utilizan estas maquinas, las áreas en las que pueden ser utilizadas, así como los pesos y diferentes dimensiones. - Estas maquinas van a seguir siendo innovadas a lo largo del tiempo con el gran avance tecnológico que hoy en día vivimos y con la gran cantidad de compañías que se encargan de fabricarlas. 5 ANEXOS A continuación se presentan imágenes en las cuales podemos observar a las simba dentro de su campo de aplicación y los diferentes tipos de herramientas que se le pueden adicionar así como tablas donde podemos observar el avance de estas maquinas.
