PERFORACIÓN MANUAL
INTRODUCCION La perforación es una acción de agujerear una roca. Ya sea que se realice a mano o con una máquina, se basa en el mismo principio, que consiste en el uso de un barreno con punta cortante que al ser golpeado en el otro extremo y girado en forma alternativa entre cada golpe, originaría cortes en la roca r oca en diferentes posiciones , el resultado será la perforación de un taladro con diámetro igual al diámetro máximo de la punta cortante.
INTRODUCCION La perforación es una acción de agujerear una roca. Ya sea que se realice a mano o con una máquina, se basa en el mismo principio, que consiste en el uso de un barreno con punta cortante que al ser golpeado en el otro extremo y girado en forma alternativa entre cada golpe, originaría cortes en la roca r oca en diferentes posiciones , el resultado será la perforación de un taladro con diámetro igual al diámetro máximo de la punta cortante.
Ev o lu c ión d e la té c n ic a de d e p er erfo fo r ac ión
Se empezó a perforar con herramientas muy primitivas
Se siguió después con la “perforación a pulso”.
Luego con aire comprimido
EQUIPO DE PERFOR A CIÓN A CTUA L Cuando se introdujo el uso de el aire comprimido, se desarrolló las máquinas perforadoras, con lo que se incrementó el rendimiento del perforista. Estas primeras máquinas eran demasiado pesadas y consumían mucho aire. Ahora las máquinas modernas son mas potentes y mas livianas.
Últimamente se ha dado un paso decisivo con el nuevo equipo de perforación
El equipo de perforación que disponemos hoy es eficiente. Para que la perforación se realice con rapidez y seguridad, es indispensable que el perforista sepa como conservarlo. Para poder obtener el máximo rendimiento en la perforación, con el mínimo de gastos de conservación y reparaciones del equipo, es necesario entrenar al perforista.
L A MA QUINA PERFORA DORA A CCESORIOS Y HERRAMIENTAS
L A MÁQUINA PERFORA DORA
Como sabemos, actualmente se usan en la mina sólo dos tipos de máquinas: la Jack-Leg y la Stoper. Para trabajos hacia abajo, verticalmente, o muy cerca de la vertical, se usa la misma máquina de la Jack - Leg a la que se le ha suprimido el empujador, y además la manija en “D” se la ha sustituido por una empuñadura en “T” para ambas manos; esta máquina 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, ya no se usa hoy, debido a su excesivo peso y alto consumo de aire.
JACK - LEG
STOPER
JACK - HAMER
PER FORA CIÓN PERC USIVA 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 de 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 obra pública a finales del siglo pasado.
El principio de perforación de estos equ ipos se basa en el im pacto de u na p ieza de acero (pistón) qu e go lpea a u n útil q u e a s u vez tran s m ite la ener gía al fo n d o d el barreno po r m edio de un elem ento final (bro ca).
Los equipos percusivos se clasifican en dos grandes grupos, según donde se encuentre colocado el martillo:
Martillo en cabeza. En estas perforadoras dos de las acciones básicas, rotación y percusión, se producen fuera del barreno, transmitiéndose a través de una espiga y del varillaje hasta la broca de perforación. Martillo en fondo. La percusión se realiza directamente sobre la broca de perforación, mientras que la rotación se efectúa en el exterior del barreno.
Según los campos de aplicación de estas perforadoras, cielo abierto o subterráneo, las gamas de diámetro más comunes son:
DIAMETRO DEPERFORACION (mm) TIPO DE PERFORADORA CIELO ABIERTO
SUBTERRANEO
Martillo en Cabeza
50 - 127
38 – 65
Martillo en Fondo
75 - 200
100 – 165
Las ventajas principales, que presenta la perforación Percusiva , son:
-Es aplicable a todos los tipos de roca, desde blandas a duras. - La gama de diámetros de perforación es amplia. -Los equipos son versátiles, pues se adaptan bien a diferentes trabajos y tienen una gran movilidad. -Necesitan un solo hombre para su manejo y operación. -El mantenimiento es fácil y rápido, y el precio de adquisición no es elevado.
FUNDA MENTOS DE L A PERFORA CIÓN PERCUSIVA . La perforación a percusión se basa en la combinación de las siguientes acciones: -Percusión. -Rotación. -Empuje. -Barrido.
Acciones básica en la perforación percusiva
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 el útil. 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 hasta la boca. 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)
PERFORACION DE ROCA POR PERCUSION Ya se ha establecido la alta cantidad de fuerza necesaria para triturar la roca. Esta alta fuerza puede ser crear por medio de gatos o de algún otro dispositivo, pero está bien claro que tal aparato puede ser muy grande e incómodo, tal como una maquina taladradora de túnel (TBM), por ejemplo. Sin embargo, usando la percusión, es posible obtener una fuerza momentánea muy alta, sin la necesidad de un martillo o de una herramienta excesivamente grande. Por ejemplo, se ha demostrado que incluso las máquinas pequeñas pueden dar la suficiente fuerza para perforar en roca agujeros de 100 milímetro de diámetro.
Esto significa que es probable que la perforadora de roca por percusión sea siempre utilizado en el futuro, excepto en los casos donde sea tan grande el proyecto, o que la roca sea tan fácil de perforar, que es práctico y económicamente viable utilizar la taladradora de túnel a pleno frente (full face túnel boeing machina). Pero aun en el último caso, pequeñas perforadoras de roca todavía se necesitan para perforar los agujeros para la inyección de lechada, empernado de rocas y propósitos de sondaje (exploración) de roca. Como las perforadoras y las herramientas de perforación llegan a ser más eficientes, la perforación percusiva se convertirá en un serio competidor de la perforación rotativa (que usa brocas ticónicas), aun para los agujeros de diámetro grande. Por esta razón, debemos continuar desarrollando nuestro entendimiento (y exploración) de los mecanismos que se ocultan detrás de perforación percusiva.
La fuerza es necesaria para conducir una broca de perforación en roca. El producto de la fuerza y la penetración es la energía que debe ser suministrado por la máquina y transmitido a la broca de perforación en el extremo de la columna de perforación, para realizar el trabajo de triturar la roca. La energía para la máquina es provista por un aire comprimido o un sistema hidráulico. La máquina entonces convierte esta energía a la energía cinética en el pistón de la maquina. Cuando el pistón golpea el extremo de la culata de la columna de perforación, la energía cinética se convierte a la energía percusiva, la cual es transmitida a través de la columna de perforación en la forma de una onda de choque.
Energía de entrada
Energía Cinética
Energía = Fuerza x Penetración
Onda de choque
Trituración
EL MECANISMO DE PERCUSIÓN En términos simples, el mecanismo de la percusión consiste de un pistón o un martillo que, con la ayuda del aire comprimido, el aceite hidráulico o algunos otros medios, se hace mover hacia adelante y hacia atrás. La máquina debe ser construida de modo que el pistón en su posición delantera impacte al adaptador de culata. Los parámetros importantes para un pistón de la perforadora de roca incluyen su masa, velocidad del impacto y frecuencia del impacto. La manera más eficaz de levantar la salida de una perforadora de roca es aumentar la velocidad del impacto, puesto que 10 % de aumento en velocidad del impacto dan 20 % de aumento de salida en energía.
Hay un factor limitador, al menos: la velocidad del impacto no puede ser más alta que el punto en el cual la superficie del impacto se altera. Este punto se alcanza normalmente cuando las velocidades del impacto exceden 12 m/s. La forma geométrica del pistón desempeña un papel importante en cuan bien la energía es transmitida a través de la columna de perforación y a la roca. Esto significa que las máquinas con los mismos datos nominales pueden producir diferentes velocidades de penetración y vida de servicio del acero de perforación.
Perforación neumática
Perforación hidráulica
Para que la perforación de roca ocurra, la broca de perforación debe rotar entre cada impacto del pistón de la perforadora de roca. En perforadoras manuales de roca, la rotación está generalmente conectado al retorno después de cada golpe del pistón, lo que significa que el grado de la rotación entre cada golpe está más o menos establecido. Las perforadoras de rocas montadas en equipos, generalmente tienen un motor de rotación separado que entrega un momento constante de giro (o el esfuerzo de torsión). Esto significa que la columna de perforación comienza a rotar tan pronto como el esfuerzo de torsión del motor supere “el freno” del esfuerzo de torsión
causado por la fricción entre la broca y la roca, y el soportado en el acero de perforación.
El esfuerzo de torsión del motor es dependiente de la resistencia a la rotación causada por la fricción entre la roca y la broca de perforación. El nivel de presión del motor y la relación a su esfuerzo de torsión, se adapta al nivel necesitado para superar la resistencia a la rotación. En general, la velocidad de rotación del motor debe ser fijada, entre cada golpe del martillo, para que la broca de perforación sea movida una distancia como lo recomendado en el siguiente cuadro: En roca abrasiva = 8 - 9 mm. En roca normal = 10 – 12 mm. Movimiento periférico recomendado, por golpe:
De este ajuste base, es recomendable variar la velocidad de rotación hacia arriba y hacia abajo, mientras se observa la velocidad de penetración y el comportamiento general de la perforadora de roca. Un aumento en velocidad de rotación conduce a un índice más alto del desgaste diametral en la broca de perforación, pero esta desventaja puede ser aceptada si se aumenta apreciablemente la velocidad de penetración. La velocidad de rotación del adaptador de culata se puede medir con la ayuda de un tacómetro manual, pero como una regla general es fácil pegar un pedazo de la cinta coloreada en la barra de perforación y contar el número de revoluciones mientras se controla el tiempo. Es importante determinar la velocidad de rotación durante la perforación, puesto que la velocidad inútil es casi siempre más alta, debido a la ausencia de la fricción contra la roca.
Pistón
Rueda de trinquetes
Buje de rotación
Rotación por rueda de trinquetes
Tuerca rifle
Pistón Barra rifle
Buje de rotación
Rotación por barra rifle
Pistón
Buje de rotación
Rotación separada
ROTA CIÓN La rotación, que hace girar la broca entre impactos sucesivos, tiene como misión hacer que ésta actúe sobre puntos distintos de la roca en el fondo del taladro. En cada tipo de roca existe una velocidad óptima de rotación para la cual se producen los detritus de mayor tamaño al aprovechar la superficie libre del hueco que se crea en cada impacto.
AVANCE O EMPUJE En perforación por percusión, es muy importante que la broca de perforación esté en contacto con la roca cuando el adaptador de culata es golpeado por el pistón. Si no, la energía de la onda de choque no entrará en la roca, por lo que se reflejará de nuevo a la perforadora. no solamente esto dará una baja o ninguna penetración, sino que también causará fuerte desgaste a la columna de perforación y a la perforadora. Esto es porque sigue habiendo energía de la onda de choque en la columna de perforación, dando lugar a su recalentamiento y desgaste, que esta concentrado en las uniones.
Un avance o empuje demasiado alto es también negativo. El riesgo de atorar la columna de perforación aumenta, y así que también origina el riesgo para la desviación del taladro. La velocidad de penetración disminuida y la vida reducida de los accesorios, son también efectos probables de ocurrir al avanzar o empujar demasiado. Junto con el avance o empuje, el sistema de perforación también necesita una función de amortiguación para asegurar que siempre habrá por lo menos una pequeña fuerza de avance en el adaptador de culata en todas las condiciones.
El mecanismo de amortiguación puede ser un resorte mecánico o hidráulico, el cual está situado en el avance o empuje, o ubicado en la misma perforadora de roca. La función del mecanismo de amortiguación es reestablecer el contacto entre la broca y la roca lo más rápidamente posible después de cada impacto. Un buen mecanismo de amortiguación debe también evitar que la perforadora de roca comience "rebotar" o en otra forma llegar a ser inestable. El pistón también se puede disponer para absorber la energía reflejada y retornarlo al sistema hidráulico para usarlo en el próximo golpe del pistón.
Calor. Desgaste. Amortiguación. Absorber energía reflejada
Barrido.La última función importante en perforación es el barrido, lo que es necesario para transportar los detritus fuera del agujero. Esto permite que la broca de perforación siempre triture roca fresca. El medio de barrido puede ser aire o agua, al cual a veces se agrega un aditivo para aumentar la eficiencia del barrido. Generalmente el barrido con aire permite un fondo de taladro mas limpio, y por lo tanto mayor penetración. Sin embargo, el barrido con aire consume más energía y requiere la eficiente eliminación del polvo en la boca del taladro. Sin el eliminador del polvo, se amenaza la salud al dispersarse en el medio ambiente. Mas aun, la deficiente capacidad de enfriar el aire significa que las uniones o empalmes de la columna de perforación se calentaran mas que con el barrido con agua.
Cuando se usa alta presión para barrido con aire, hay un riesgo de erosión del acero, del cuerpo de la broca, por el efecto de “pulido por arena" de la
mezcla de detritus con aire a presión. En la perforación con martillo en la cabeza (tophammer) usando brocas con diámetro de 64 mm y menores, el efecto de “pulido por arena” puede ser el factor determinante para la vida
de servicio de la columna de perforación. En perforación con martillo en el fondo del taladro o down the hole (DTH), todo el aire de la máquina perforadora se utiliza a menudo para limpiar por barrido el fondo del taladro. El gran volumen resultante de aire y la alta velocidad del aire puede ser la causa de un comprensible daño por el efecto “pulido por arena”. Al diseñar las brocas de perforación, por lo tanto,
se tratara de diferentes maneras de dirigir la corriente de aire lejos del cuerpo de la broca, hacia la pared del taladro.
El barrido con agua esta enlazado a matar el polvo eficazmente, pero dan una penetración más baja y cierta cantidad de re-molienda de la roca que ya ha sido triturado en el fondo del taladro. Se ha demostrado que, levantando la presión del agua, casi siempre se obtiene una alta velocidad de penetración. Sin embargo, la presión tiene que ser limitada a 10-15 bar, en parte por el mayor costo de las bombas de mayor presión y en parte porque los sellos que evitan que el agua penetre a la máquina perforadora no están dimensionadas para una presión más alta, el barrido por agua también introduce un mayor riesgo del daño de la corrosión en los agujeros de barrido de la columna de perforación. Las comprensivas medidas anticorrosivas tales como aplicar capas de fosfato y cera, son por lo tanto esenciales, para evitar inaceptable corta vida de servicio.
El barrido eficiente, está en gran parte, dependiente del diseño de los agujeros de barrido en la broca de perforación y el diseño de su cuerpo. Es importante que el diseño de la broca permita un buen patrón de f lujo cruzado del medio de barrido para remover los detritus lo más rápidamente posible del frente de la broca. Es igualmente importante conseguir afianzar una alta velocidad del medio para remover los detritus del taladro, la limpieza también debe ser realizado con un mínimo de turbulencia. Numerosas pruebas han confirmado que los diseños de brocas barrido frontal dan los mejores patrones de flujo cruzado y también aumenta la penetración y la vida de servicio. Solamente bajo condiciones específicas, por ejemplo al perforar en arcilla donde los agujeros frontales pueden ser obstruidos y la columna de perforación atascada, hay una necesidad de agujeros de barrido laterales.
Orificios para barrido frontal.
CAUDAL
112,9
183,6
229,5
32 Diámetro del manguito 45 Diámetro orificio de barrido(mm) 12
38 55 14
38 55 14
Diámetro varilla (mm)
229,5 38 55 17
328,4 45 61 17
328,4
328,4
51 72 21
328,4
87 61
100 76
68 34 19 16 -
69 34 21 15
DIAMETRO DEL TALADRO VELOCIDAD DEL AIRE DE BARRIDO (m/s) 51 mm (2´´) 64 mm (2´ 12´´) 76 mm (3´´) 89 mm (3´/2´) 102 mm (4´´) 115 mm (4´/2´) 127 mm (5´´) 140 mm (5´h´´) 152 mm (6´´)
43 22 15 -
42 24 17 -
52 32 21 15 -
37 24 17 12 -
50 27 22 17 13 -
36 24 18 15 -
Partes Pa rtes pr in cip ale aless d e un a m áq uin a perfo rado ra. Hemos visto que hay dos 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 solo 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.
La perforadora. Toda máquina perforadora se divide en tres partes principales: el frontal, el cilindro y la cabeza:
El frontal lleva las siguientes partes:
a) La bocina que tiene por objeto objeto recibir la espiga del barreno y girar. girar. b) La grampa con con sus resortes, resortes, que va al extremo del del frontal . c) En la parte interior del frontal es que el martillo martillo golpea el extremo extremo o la culata del barreno. d) Las dos orejas orejas donde se ajustan las tuercas de los tirantes.
El cilindro es la parte más alargada de la máquina y en ella podemos ver: a) Dos guías laterales laterales donde asientan los tirantes tirantes 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 mas grande y costosa de una máquina.
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 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 esta 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.
L o s em p u j ad o r es . En las 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 una uña y una punta al centro, con el objeto de que se asienten en el piso. En el primer caso es manejado el pie desde la misma perforadora mediante una válvula El segundo caso puede tener el pie de avance su propia válvula. El pie de avance tiene su agarradera que facilita su manejo y transporte.
El em pu jado r para un Jack L eg y Stoper
Fun ci o n am ient o d e la m áq u in a. 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 el 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. Para un mismo diámetro del barreno, cuando mayor sea la fuerza del golpe del martillo, tanto mayor será la velocidad de penetración del barreno; asimismo, cuando mayor sea el número de golpes por minuto, tanto mayor será el avance.
Perforación c on m artillo en c abeza Este sistema de perforación se puede calificar como el más clásico o convencional, su empleo por accionamiento neumático se vio limitado por los martillos en fondo y equipos rotativos. . Perforadoras neumáticas Un martillo accionado por aire comprimido consta básicamente de: -Un cilindro cerrado con una tapa delantera que dispone de una abertura axial . -El pistón que con su movimiento alternativo . -La válvula que regula el paso de aire comprimido . -Un mecanismo de rotación, ( barra estriada o de rotación independiente). -El sistema de barrido.
Estos elementos son comunes a todos los tipos de martillos existentes en el mercado, variando únicamente algunas características de diseño: diámetro del cilindro, longitud de la carrera del pistón, conjunto de válvulas de distribución, etc. A continuación se describe el principio de trabajo de un martillo neumático:
1. El pistón se encuentra al final de su carrera de retroceso y está listo para comenzar su carrera de trabajo. El aire, a la presión de alimentación, llena la culata (1) Y pasa a través de la lumbrera trasera de alimentación (2) al cilindro (3). El aire empuja el pistón hacia adelante, comenzando la carrera de trabajo. Mientras, la parte frontal del cilindro (5) se encuentra a la presión atmosférica, al estar abierta la lumbrera de escape (6).
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 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 esta 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 Jackleg aseguran la manilla o empuñadura.
2. El pistón (4) continúa acelerándose, empujado por la presión de alimentación, hasta que el borde frontal (7) de la cabeza de control del pistón cierra la entrada del aire comprimido. El aire confinado en la parte trasera del cilindro (3) comienza a expansionarse y continúa empujando hacia adelante al pistón. Obsérvese que la cabeza del pistón (4) cierra la lumbrera de escape (6) y el extremo frontal se encuentra todavía a la presión atmosférica.
3. El aire confinado en la parte trasera del pistón (3) continúa expansionándose hasta que el borde trasero de la cabeza del pistón comienza a descubrir la lumbrera de escape (6). Recuérdese que la cabeza de control del pistón (7) ha cerrado ya la entrada de aire comprimido, con lo cual no se malgasta el aire comprimido cuando se abre la lumbrera de escape. En la parte frontal de la cabeza del pistón ha quedado atrapado aire que estaba a la presión atmosférica (5) y que ahora es comprimido hasta una presión ligeramente superior a la atmosférica.
4. El pistón continúa moviéndose hacia adelante a causa de su inercia hasta que golpea al adaptador de culata. Entonces el borde trasero de la cabeza del pistón (8) ha descubierto la lumbrera de escape (6) y el aire de la parte trasera es expulsado a la atmósfera.
5. El pistón se acelera hacia atrás en su carrera de retroceso, hasta que la cabeza de control cubre la lumbrera de entrada de aire (10), entonces, el aire de la zona (5) se expansiona y continúa empujando al pistón hacia atrás.
6. El pistón continúa acelerándose hacia atrás mientras el aire de la parte frontal (5) se expansiona hasta que el borde frontal de la cabeza del pistón (11) descubre la lumbrera de escape, el aire entonces es atrapado en la parte posterior del cilindro (3) y se comprime hasta una presión ligeramente superior a la atmosférica. Obsérvese que el borde frontal de la cabeza de control (7)acaba de abrir la lumbrera trasera de alimentación de aire comprimido.
7. La carrera de retroceso finaliza cuando la lumbrera trasera de suministro de aire se abre completamente, permitiendo la entrada del aire comprimido tras el pistón. Esto produce un efecto de amortiguación que produce la parada suave del pistón, y al mismo tiempo se prepara para una nueva carrera de trabajo.
Algunas características típicas de estos equipos se indican en siguiente tabla:
Relación diám. Pistón/diám. Taladro 15 - 1.7 Carrera del pistón (mm)
35 - 95
Frecuencia del golpeo (golpes/min)
1500 – 3400
Velocidad de rotación (r/min)
40 - 400
Consumo relativo de aire (m3/min.)
2,1 – 2,8
Como se ha indicado, la rotación del varillaje puede conseguirse por dos procedimientos diferentes:
a) Con barra estriada o rueda de trinquetes El primer grupo está muy generalizado en las perforadoras ligeras, mientras que el segundo se aplica a barrenos de gran diámetro donde es necesario un par mayor. En la rotación por barra estriada el pistón tiene forma tubular y rodea a ésta por medio de la tuerca de rotación. La barra va conectada a los componentes estáticos del martillo por medio de trinquetes. El extremo frontal del pistón tiene unas estrías planas que engranan con las del buje de rotación. Esto hace que durante la carrera de retroceso el pistón gire arrastrando en el mismo sentido al varillaje. En la rotación por rueda de trinquetes, el extremo frontal del pistón tiene estrías rectas y helicoidales. Las estrías rectas engranan con las de la tuerca del buje de rotación, la cual va unida interiormente a la rueda de trinquetes. También en este caso las varillas sólo giran durante la carrera de retroceso del pistón.
b) Con motor independiente. El segundo procedimiento, que es el más extendido utiliza un motor exterior al martillo neumático o hidráulico. Las ventajas que presenta son: -Con un pistón del mismo tamaño se posee más energía en el martillo, ya que al eliminar la barra estriada aumenta la superficie útil del pistón sobre la que actúa el aire a presión. -Se dispone de mayor par, por lo que se puede trabajar con diámetros y longitudes mayores. -Permite adecuar la percusión y la rotación a las características de la roca a penetrar. -Aumenta el rendimiento de la perforación.
No obstante, las perforadoras neumáticas presentan aún numerosas ventajas: -Gran simplicidad -Fiabilidad y bajo mantenimiento -Facilidad de reparación -Precios de adquisición bajos -Posibilidad de utilización de antiguas instalaciones de aire comprimido en explotaciones subterráneas.
2.5 Cóm o trabaja un a 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 el 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. El pie de avance sirve no sólo para sostener la perforadora sino que también para regular mejor la operación de la misma.
Ventajas en el uso de la Jack-leg 1. Reduce los esfuerzos del perforista para sostener la perforadora, 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.
2.7 Cóm o trabaja un Stop er? 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. 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.
Perforador a Telescop io Gardn er Denver
Con dic ion es necesarias para qu e una m áqu ina perfo rado ra trabaje eficientemente.
1.La máquina debe estar en perfectas condiciones mecánicas
2. Buen estado de los accesorios, 3. Buena presión de aire y agua 4. El uso adecuado de la máquina a. Antes de la perforación
b. Durante la perforación c. Después de la perforación .
2.8 A cc esorio s y Herram ientas Los accesorios de la máquina perforadora Entre los accesorios necesarios que se usan con la perforadora, tenemos: 1. Los barrenos y brocas, de los que trataremos en el próximo capítulo en vista de su importancia. 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.
Herramientas - Barretillas para desatar ( 5’ y 8’) - Llave Stillson de 14" - Llave sacabarrenos - Pico y lampa - Combo - Cuchara de Cobre de 6´ - Soplete con su válvula - Atacador de madera - Punzón de madera - Cuchilla - Fósforos - Cordel o pita - Cuñas de madera - Etc.
LOS BARRENOS
Tipo s d e barreno s.
Los barrenos pueden ser de diferentes tipos según: a) el acero usado y b) el tipo del dispositivo de corte.
Según el acero: Se usa acero del tipo hexagonal, hueco, de 7/8" de diámetro de cara a cara; el hueco está al centro. Según el dispositivo de corte: se usa el Barreno Integral y las barras cónicas con brocas descartables El que más se usa es el barreno integral que es una pastilla de metal duro soldada en una ranura en el extremo recalcado de una varilla de acero. Las Brocas descartables son brocas que entran a presión al extremo de la barra cónica.
3.2
Partes y carac teríst ic as de los barr eno s
1. La espig a
Es la parte del barreno que entra en la bocina de la máquina, cuyo extremo llamado “culatín” . El “culatín” es de forma circular, plana y a escuadra con el eje del acero; al
centro del culatin se halla el hueco de 11/32" de diámetro y además debe ser avellanado para facilitar la entrada de la aguja de agua de la máquina. En la espiga tenemos que controlar: a. La dureza, no debe ser más duro que el martillo b. Forma del culatín, c. Tamaño, el largo debe ser de 4 1/4";
2. El collarín, que es una prominencia o anillo y que sirve para mantener el barreno en una sola posición dentro de la bocina de la máquina, a fin de que el golpe o la carrera del martillo no varíe; esta posición firme del barreno se consigue, además, con la ayuda de la grampa de la máquina, quedando completamente sujetado el barreno dentro de la bocina. 3. El extremo con el dispositivo de corte, que ya vimos que puede ser con una pastilla fija al acero, o una broca, de los que hablaremos más adelante.
3.3 Cómo trabajan los barrenos
El barreno es el accesorio de la máquina que realmente hace la perforación en la siguiente forma: a. La espiga, dentro de la bocina de la máquina, recibe el golpe del martillo. b. Transmite el golpe al terreno por intermedio de la pastilla o broca. c. El filo de corte de la pastilla o de la broca, produce un corte en el fondo del taladro. d. La bocina de la máquina hace girar al barreno a una nueva posición durante el retroceso del martillo. e. Se produce un nuevo golpe y por consiguiente un nuevo corte; y, así, sucesivamente. f. Los sucesivos cortes producen un material fino de deshecho de la roca. g. El agua que circula continuamente desde la máquina a través del barreno llega al fondo del taladro,
3. 4 Ju ego de barreno s La perforación de un taladro de cierta longitud no se hace con un solo barreno, sino que es necesario usar varios barrenos, empezándose la perforación con el menos largo y de mayor diámetro de filo cortante, y siguiéndose después con los barrenos más largos y de menor diámetro cada vez. El objeto de este método es hacer frente a la reducción del diámetro, consecuencia del desgaste por el rozamiento, y conservar así la diferencia que debe haber siempre entre los barrenos de un juego. Un juego de barrenos integrales normalmente consta de las siguientes piezas: Nombre del Barreno Patero Seguidor Pasador
Longitud Pies 2 pies 5 pies 8 pies
metros (0.80 m.) (1.60 m.) (2.40 m.)
Diámetros mínimos a usarse 40mm 30 mm 39 mm 29 mm 38 mm 28 mm
3.5 Lo s B arren os integrales Son los más usados La pastilla es de un metal muy duro y resistente al desgaste, siendo una aleación de carburos de tungsteno y cobalto. Estos barrenos son de precio muy elevado y por lo mismo exigen un apropiado mantenimiento y además las dimensiones de la pastilla deben mantenerse dentro de un límite que se pueda comprobar con un “gauge” especial. Cuando el desgaste es mayor del permitido se debe afilar el barreno con la máquina afiladora especial, y si este afilado no se hace a tiempo y se continúa usando el barreno, se reduce grandemente la vida de éste, pues se producen roturas de la pastilla al gastarse la parte inferior del soporte de la misma, o se alcanza el diámetro mínimo de la pastilla prematuramente.
3.6 Control del desgaste de la pastilla (con el “gauge”) 1. Una pastilla en uso con el filo muy aplanado, o sea con más de 3mm, debe afilarse; cuando se afile el filo no debe ser muy pronunciado, porque podría romperse, sino que ha de ser algo redondeado en 0.5 mm. 2. Las esquinas de la pastilla en uso se redondean y cuando este desgaste es más de 8 mm., hay que afilar el barreno. 3. Hay que chequear el diámetro de la pastilla, y también el radio del filo que debe ser 80mm.; en cuanto al ángulo del filo, es de 110°.
El filo demasiado plano es causa de muchos esfuerzos en el barreno y máquina Las equinas redondeadas 8 mm. es excesivo, afilar la pastilla
El radio de curv atura de la pastilla debe ser 130 mm . para rocas mu y du ras y 80 m m para rocas d e dureza media.
3.7 A filado de barreno s. A f i l ad o L o n g u i t u d i n a l
El afilado en sentido longitudinal se debe efectuar cuando la anchura de la broca, a una distancia de 5 mm. de la periferia de la broca, sea de 3 mm.. Compruébese la anchura de la boca con ayuda de una plantilla.
El afilado se debe efectuar de modo que la parte desgastada de la boca quede otra vez convertida en un filo eficaz. El ángulo del filo debe ser de 110° y el radio de corte de 80 mm:
Amense los dos lados de la broca hasta que se haya obtenido un filo agudo aproximadamente en las 3/5 partes de la broca.
Compruébese con una plantilla que el afilado haya dado el ángulo correcto de filo. Compruébese además que el filo esté en el centro de la broca y que la broca no haya sido afilada diagonalmente. Al afilar a mano se debe comprobar también durante el afilado el ángulo del filo y el radio del filo. a fin de no rebajar inútilmente mucho metal duro.
Termínese el afilado suavizando la broca de modo que el filo tenga un grosor de 0,5 mm. aproximadamente. Los cantos agudos del metal duro se rompen pues con facilidad. Para el suavizado se puede usar convenientemente una piedra suavizadora de carburo de silicio o una muela desgastada.
A filado diam etral. Reafílese la barrena en sentido diametral cuando la altura del contracono llega a 8 mm. El contracono se debe medir desde el filo hasta el punto donde comienza el ángulo de incidencia. Compruébese el desgaste con ayuda de una plantilla
Redúzcanse las superficies de extremo de la barrena con ayuda de una muela plana hasta que el contracono haya sido reducido a 6 mm.
Hay minerales que desgastan fuertemente el diámetro de las barrenas, pero que lo desgastan muy poco en la misma broca de corte. En tales casos se debe reducir en cierto grado el contracono mediante un afilado Iongitudinal de la broca.
Quitese mediante afilado, parte del acero que está debajo de la boca de metal duro, de modo que el ángulo de incidencia obtenido de la mejor salida posible al polvo del mineral.
Hágase medir el diámetro reducido de la boca con ayuda de un calibre de pie de rey. Colóquese luego la barrena en la serie adecuada de barrenas.
A filado de esm eriles para afilado de barrenos Las placas de metal duro de carburo de tungsteno insertadas en las barrenas de perforación, solamente se las puede afilar con piedras esmeriles muy especiales de material de carburo de silicio. (Las de carburo de silicio se las reconoce por su color casi siempre verde; no sirven para esmerilar fierros y aceros comunes, se desgastan muy rápidamente desintegrándose en tierra). Otro esmeril que no sea de carburo de silicio no afila adecuadamente las placas de barrenos; se demora mucho más y malogra el inserto dejando rayas profundas en sus caras, que facilitan las fracturas.
3. Afiladora de Pedestal Se usan piedras esmeril de diámetros mayores (12" - 14" - 16"), generalmente con una rueda en los extremos de su eje, tienen cubiertas metálicas y bateón para circuito de agua. Tienen apoyo para fijar barrenas, para operación manual y accionamiento de rotación con motor eléctrico. Estas afiladoras, dan mejores resultados, por ser prácticas y económicas en el costo del equipo y piedras. En las fábricas de barrenas, utilizan este sistema. Velocidades (también se miden en pies de superficie por minuto SFPM)
Diámetro RP.M. Potencia Motor 10" 1500 - 3000 1.5 - 2 - 3 HP 1100 - 3000 2 - 2.5 - 3.5 HP 14”
3 .8 O c h o m a n e r a s d e c u i d a r e l b a r r e n o .
No dejar a la intemperie para que no se oxiden o destiemplen
No tratarlos duramente
No usarlos sin afilar
Siga las instrucciones para el afilado
No presione todo lo que pueda con la perforadora para no doblarlos y romperlos
No use una máquina con el sistema de rotación malogrado para que el barreno no se malogre.
No presione todo lo que pueda con la perforadora para no plantarlo.
No use los barrenos para desatar
CUIDADOS Y MANTENIMIENTO DEL EQUIPO DE PERFORACIÓN
Mantenim ien to Gen eral. Razon es d el cuidado y m antenim iento del equip o
El mantenimiento del equipo de perforación es de vital importancia, ya que se trata de máquinas delicadas, de precio elevado, y que efectúan un trabajo en condiciones muy difíciles dentro de la mina. El principio fundamental del mantenimiento es el hacerlo constantemente y a intervalos regulares, de nada serviría hacerle un buen servicio al equipo ocasionalmente..
Po r q u éd ebe h acers e el m ant enim ient o De lo dicho anteriormente, el cuidado y el mantenimiento del equipo de perforación debe hacerse por las siguientes razones: 1. Porque prolonga la vida de la perforadora y demás equipo. 2. Porque se disminuyen los gastos de frecuentes reparaciones. 3. Porque cada vez que utilicemos el equipo, obtendremos un servicio eficiente que nos ahorrará mucho tiempo, dificultades y accidentes. 4. Porque se evita la pérdida de tiempo y de dinero en el transporte al taller de reparaciones.
R eg l a s p ar a en b u en m an t e n i m i en t o d e l a perfor ado ra, accesor ios y h erram ientas. Antes de la operación 1. Cuando tenga que transportar la máquina, sosténgala firmemente . 2. Depositar la máquina y sus accesorios y herramientas en un lugar apropiado, limpio y seco. 3. Las máquinas deben colocarse paradas sobre el empujador y con las entradas de aire y agua tapadas con sus tapones
Transportar las perforadoras con cuidado
Cuidar las mangueras
Du ran te la Op erac ión
Colocar la máquina, accesorios y herramientas en lugar adecuado
No hay que forzar la perforadora
No golpear el barreno con la máquina puesta
Alinear bien el barreno dentro del taladro.
Usar las herramientas apropiadas
Des p u é s d e la o p er ac ión 1. Desconectar cuidadosamente la máquina de sus accesorios, usando las herramientas apropiadas. 2. Lavar la máquina y sus accesorios; colocar el tapón de rosca en la entrada de aire y el tapón de madera en la bocina. 3. Transportar y guardar el equipo en un lugar seguro, limpio, y lejos de la acción del disparo. 4. Cualquier falla que se haya observado en el equipo durante la operación por pequeña que sea, debe reportarse al capataz a la salida de la guardia.
Mantenim ien to Periód ico Aparte de los cuidados y el mantenimiento que tenemos que dar al equipo de perforación cada vez que lo usamos, es necesario enviar al taller la máquina con su lubricador para que le hagan una revisión y limpieza Esta revisión y limpieza se acostumbra hacer cada 15 días y permite mantener el equipo siempre en óptimas condiciones. En cuanto a los barrenos, el mejor sistema es el de sacarlos todos los días y entregados a la bodega, donde un mecánico chequeará diariamente el desgaste de la pastilla. Los otros accesorios, como mangueras, no es necesario sacarlos diariamente.
Lubricación ¿Qu ées lu b ric ac ión ?
Para comprender mejor lo que es la lubricación veamos antes que es el rozamiento o la fricción. Fricción o rozamiento es la resistencia que un cuerpo opone a que otro cuerpo se deslice sobre su superficie
Papel del lub ricante
Lubricación.
Es pues, la acción de colocar un líquido (aceite) entre las superficies en contacto a fin de reducir la fricción entre las mismas; el líquido será el lubricante.
Efecto s d e la fricc ión :
Cuando dos o más superficies están en contacto y en movimiento, por ejemplo, las piezas interiores de una máquina, se producen tres hechos de mucha importancia: 1. La fricción produce desgaste de las superficies. 2. Se produce calor o calentamiento de las superficies. 3. Gran parte de la fuerza de la máquina se pierde en vencer la fricción.
Lo s lub ricantes. Cualquier líquido no es un buen lubricante sino que tiene que reunir ciertas condiciones, a saber: 1. Deben ser emulsificables, o sea que se mezclen con el agua formando una emulsión resistente al lavado por el agua. 2. Resistentes a altas presiones 3. Resistentes a los ácidos y a los óxidos. 4. elevado índice de viscosidad, es decir, que mantengan su consistencia como aceites aún en las más duras condiciones de trabajo.
Lo s lubricado res. La lubricación de la perforadora se hace mediante unos dispositivos llamados lubricadores, que son unos depósitos pequeños que se intercalan en la manguera de aire y que una vez llenos de aceite, aseguran una alimentación constante de aceite a la máquina. Algunos de estos lubricadores son automáticos, o sea que cuando se termina su contenido de aceite, se corta el paso del aire.
C o m o l u b r i c a r l a p e r f o r ad o r a. 1. Limpiar las tapas del lubricador y de la botella de aceite antes de destaparlos, para evitar que entre la suciedad y malogre la máquina. 2. Llenar el lubricador de aceite y asegurar el tapón. 3. Probar la lubricación correcta poniendo la palma de la mano delante del escape. Al sacar un barreno de la máquina observé que el culatín o espiga tenga una película de aceite. Chequear una y otra vez durante el trabajo. 4. Llenar el lubricador cada 2 horas de perforación, teniendo cuidado antes, de cerrar la válvula de la manguera de aire. An tes de destapar el lubric ador cerrar el aire.
Cons ecuencias de una lubric ación d eficiente
1. Desgaste excesivo de la máquina. 2. La máquina puede no funcionar, lo hace defectuosamente. 3. La máquina puede calentar. 4. En los períodos de descanso la máquina está expuesta a la corrosión. 5. Trabajará despacio, sin su velocidad normal. Cons ecuencias de un a lub ricación co n aceite su cio
1. Las piezas interiores de la máquina pueden pegarse dificultando el funcionamiento normal de la misma. 2. Rápido desgaste de las piezas interiores de la máquina, al actuar el aceite como un abrasivo.
TÉCNICA DE L A PERFORA CIÓN
Introducción La perforación de las rocas dentro del campo de las voladuras es la primera operación que se realiza y tiene como finalidad abrir unos huecos, con la distribución y geometría adecuada dentro de los macizos, donde alojar a las cargas de explosivo y sus accesorios iniciadores. Los sistemas de penetración de la roca que han sido desarrollados y clasificados por orden de aplicación son: a. Perforación manual. b. Perforación de banqueo. c. Perforación de avance de galerías y túneles. d. Perforación de producción. e. Perforación de chimeneas. f.
Perforación de rocas con recubrimiento.
g. Sostenimiento de rocas.
¿Para q u és e p erfo ra? La perforación se hace con el objeto de situarse el explosivo en lugares apropiados a fin de que, con el mínimo de explosivos se pueda arrancar o volar la máxima cantidad de roca o mineral. 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, para lo cual estudiamos primero y luego, perforamos una serie de taladros. de modo que nos permita usar relativamente poco explosivo para poder volar un gran volumen.
A cción del explos ivo: 1) en un a sup erficie libre; 2) dentro de un taladro.
El explosivo actúa de diferente manera según que se le coloque en una superficie libre o dentro de un taladro; vamos a examinar en seguida ambos casos: 1. Si colocamos cierta cantidad de explosivos en forma de plasta en una superficie cualquiera 2. Si en una superficie perforamos un taladro de cierta profundidad y dentro del taladro colocamos una carga explosiva adecuada, al estallar éste, tendrá un efecto rompedor que se ejercerá hacia la superficie libre produciéndose un cráter en forma de un cono; la acción del explosivo hacia el interior de la roca será anulada por la resistencia de éste.
Acc ió ión n del explo e xplo sivo en u n a cara libre
A c c i ón ó n d e l ex e x p lo s i v o dentro del tala ta ladro dro .
CL A SES DE TERRE T ERRENO NO Para los efectos prácticos de nuestro curso, dividiremos los terrenos en los siguientes tipos: 1. Terreno masivo, es aquel que presenta una estructura uniforme Este tipo de terreno es el más favorable para la perforación, pues la resistencia que ofrece a la penetración del barreno es uniforme, permitiendo hacerse una perforación rápida y fácil. 2. Terreno fracturado. cuando hay una serie de fracturas o planos de separación, los que pueden estar paralelos en diferentes direcciones y a pequeños pequeños intervalos o a cierta distancia de otros.
El terreno fracturado presenta los siguientes inconvenientes: a. Dificulta la perforación, ya que el barreno en su avance al encontrar un plano de fractura Inclinado con respecto al eje del taladro. tiende a desviarse, lo que puede originar el amarre del barreno (“barreno plantado”).
b. No se pueden usar trazo Standard para la perforación ya que cada trazo tendrá que hacerse según como se presenten las fracturas en el frente. c. Los vacíos de las fracturas pueden originar escapes de los gases de la explosión y hacer que se soplen los tiros. d. Las alzas ofrecen un mayor peligro por los posibles desprendimientos.
Com o debe perforarse en terrenos fracturados.
3. Terreno empanizado, es aquel que presenta zonas de panizo entre dos capas de terreno consistentes. Los cuidados a tenerse en este terreno durante la perforación son: a. Perforar sólo en la parte de roca consistente b. No se deben usar trazos Standard. c. Cuando la zona de panizo es demasiado grande y la perforación es inevitable. Terreno p anizado
Como debe perforarse en terrenos empanizado. panizo
panizo
Correcto
Incorrecto.
4. Terreno suelto, es el tipo de terreno que no presenta, consistencia alguna, teniéndose que enmaderar las labores inmediatamente que se abren, para impedir derrumbes. Los cuidados en el terreno son: a.
Situar los taladros algo adentro de los bordes de la sección para que al explosionar los tiros no se agrande demasiado la sección del frente.
b.
Usar pocos taladros y de poca profundidad para que no se forme un bovedón en la galería o cualquier labor.
c.
Usar poca carga de explosivo.
d.
Antes de iniciar la perforación, se debe colocar el enmaderado necesario.
Núm ero d e c aras libr es d e la labo r . En una labor cualquiera se llama “cara libre” de la zona que se desea
volar, a cada uno de los taladros que estan libres, o sea en contacto con las personas.
Núm ero d e caras libres d e un a labo r
2 caras
3 caras
4 caras
5 caras
Desde ahora y sin esperar a llegar a estudiar los trazos perforación podemos sacar en conclusión: a. El éxito del disparo dependerá del éxito de los arranques. b. La primera ayuda y el primer cuadrador deben ser cargados suficientemente, pues son estos taladros los que abren una cara libre más. c. Existe un orden de encendido o de salida de los taladros, que debe respetarse rigurosamente, si se quiere obtener pleno éxito en el disparo.
Otros factores: La ubicación y dirección de los taladros dependen también de otros factores como:
El grado de fragmentación deseado, o sea el tamaño que debe tener el material ya volado.
El tipo de explosivos usados, hacen que para un grado de fragmentación dado, se puedan espaciar algo más los taladros en un disparo. El equipo de perforación y aún el mismo perforista. influyen también, pues hay ciertos tipos de trazos, como el corte quemado, que son difíciles de hacer y que requieren gran habilidad por parte del perforista y a veces el uso de determinado equipo de perforación, para conseguir dar a los taladros, sobre todo a los arranques, la dirección correcta..
Cómo se forman las caras libres
El co rte actúa sob re un a cara libre
fr en te d es p u é s d e haber salido el corte la pr im era actúa s o b r e d o s c a r as libres
Las otras ayu das actúan sob re tres caras libres
frente después de haber salido las ayudas el primer cuadrador actúa sobre dos caras libres
el segundo cuadrador actúa sobre tres caras libres.
frente después de haber salido todos los tiros.
F ac a c t o r e s d e lo l o s q u e d ep ep e n d e l a p r o f u n d i d a d de los taladro tala dro s
- La sección del frente. - Clase o tipo de terreno. - Dureza de la roca. - Número de caras libres de la l a labor. - Tipo y cantidad de explosivos a utilizarse.
L a secc ió ión n d el frente Las dimensiones del frente de avance incluyen en la profundidad de los taladros, pues pues a medida que que se va profundizando el taladro. La profundidad a la cual la l a voladura será efectiva depende entonces del tamaño que ofrezca la “cara libre. Sin embargo hay otras formas de voladura que nos permiten hacer una excepción de esta regla, como veremos v eremos más adelante.
frente
perfil
av an c e m áxi m o
Clase de terreno Todo cuanto se ha dicho anteriormente sobre la ubicación y dirección de los taladros en en relación con con el tipo de terreno por volar, se aplica aplica igualmente a la profundidad de los taladros.
Dur ez eza a de la ro ca Si la roca es muy dura la profundidad de los taladros será limitada, ya que de otro modo habrá que usar explosivos muy poderosos y en demasiada cantidad.
Núm Nú m ero de c ara arass libr es Cuanto mayor sea el número de caras libres que presente la zona por volarse, tanto más profundos podrán hacerse los taladros, estando limitados sólo por el tamaño de las caras libres.
Fracturas La presencia de fracturas en el terreno, influye influye también, pueden haber haber escapes de gases. Lo correcto es situar las cargas antes ó después de las fracturas, por lo que se tendrá cuidado de medir bien la profundidad de los taladros.
Tipo y cantid ad de exp e xp losiv os a utiliza utilizarse: rse: Cuanto mayor sea la potencia potencia del explosivo explosivo a utilizarse utilizarse mayor será también la profundidad que se podrá dar a los taladros.
Otros fa factores: ctores: El tiempo disponible para poder terminarse la perforación completa, influye también en la profundidad de los taladros. El equipo de perforación y el mismo perforista, también influyen, pues en determinados tipos de terrenos es muy difícil hacer taladros profundos sino se dispone de los barrenos necesarios o si el perforista no tiene suficiente habilidad.
PRÁCTICA DE LA PERFORACIÓN
6.1 Instalación de la perforadora Precauc iones d e seguridad antes de cu alqu ier trabajo.
Antes de hacer cualquier trabajo o preparativo para la perforación, es necesario, cumplir estrictamente con las siguientes reglas “obligatorias de seguridad”.
1. Com pro bar la ventilación. 2. Regar el techo , el frente y los lados . 3. Desatar el tech o, el frente y los lado s. 4. Recoger restos de los explo sivo s 5. Disparar los tiros co rtados 6. Lim piar y p reparar el piso
Com prob ar la ventilación
Regar techo, frente y los lado s
Recog er los restos de explosivo s Desatar el frente, techo s y lado s
O t r as m e d i d a q u e d e b e n a d o p t ar s e a n t es d e la perfor ación 1. Verifique el abastecim iento de aire y agua
2. Chequee los pu ntos de dirección y gradiente
3. Márq u ese el c ent ro d el fr ent e.
4 . Determ inar la form a de la perfo ración.
Chequeo d el equ ipo de perforación y las herram ientas Debemos ahora proceder a verificar que tenemos todo lo necesario para la perforación debemos entonces tener:
La máquina en buen estado y sus accesorios -
Juego de bárrenos necesarios Conexiones de las manguera Botella con aceite
-
Mangueras de aire y agua Lubricador
-
Llave Stilson de 14”
Herramientas -
Barretillas para desatar de ’ y 8’
Llave sacabarrenos Combo Soplete con su válvula Cuchilla Fósforos Cuñas de madera, plantillas Etc.
Pico y lampa Cuchara de cobre de 6' Atacador de madera Cordel
Cóm o ins talar la perforado ra. 1. Conecte la manguera de aire 2. Conecte la manguera de agua 3. Llene de aceite el lubricador 4. Pruebe la perforadora 5.Chequee las conexiones y mangueras 6. Coloque los barrenos y herramientas ordenadamente
Al soplar no lo haga contra el piso o las paredes.
Sujete bien el extremo de las mangueras para que no chicoteen
A nt es de ab rir la v álv u la d e aire d e la tu b ería aseg úres e d e q ue l as v álv u las d e la per fo rad o ra y d el av an c e est é n c err ad as
Prueba de la perforadora y c h e q u e o d e l g o l p e d e l m a r t i ll o .
Prueba de la perforadora, chequ eo de la lub ricación.
Chequ ee las c onexion es y m angueras.
La Perforación Posición corr ecta del perforista
Hay una posición definida del perforista con relación a la máquina, sus accesorios y herramientas, para hacer su trabajo con más comodidad y sin mucho forcejeo; esta posición esta indicada por estos puntos: 1.
Párese so br e un pis o fir m e, lim pio y niv elado .
2.
Ap óyese bien so bre am bos pies.
3.
Co lo q ue d etrás o un c o s tad o d e la máq u in a.
4.
Las m angu eras deben ir p or la derecha d e la máqu ina.
5.
Dispon ga bien sus barrenos y herramientas.
6.
Tom ar la m áqu in a apro pi adam ente.
P o s i c i ón c o r r ec t a c o n l a J a c k L eg
largo d el patero
Largo de la maquina
Posición co rrecta de la Stoper
Nunca se coloq ue debajo d e la Stop er
D i s p o n g a b i en las mangu eras para qu e no se enriede.
Pos ición c or recta de la perforado ra También es necesario saber colocar correctamente, la perforadora en el lugar de trabajo de acuerdo a las siguientes instrucciones: 1.A lin ear co rrec tam ente la m áqu ina
2. Usar adecuadamente el pie de avance
3. A s egu rar b ien l as u ñ as y l a púa del pi e de avan c e.
Posición co rrecta del pie de avance.
A seg u rar b ien las u ñ as d el pie de avance.
Iniciación de la perforación (“empate” de los taladros) Cuando iniciamos o empezamos los taladros con una “Jack leg”, operación que también se llama “empate”, observaremos las siguientes
reglas: 1. Ubiq ue la po sic ión del taladro. 2. Co lo q u e la m áq u in a. 3. Sujete b ien la m áqu ina y co loq ue el barr eno 4. Graduar el pie de avance 5. Hacer el emp ate 6. Continu ar con la perforación manual.
Colo qu e la máqu ina c orr ectam ente.
Su jete b ien la m áq ui na , grad úe el p i e d e a v a n c e y h a g a e l em p a t e.
Para co loc ar un taladro b ajo.
Perforación del “trazo” Para perforar en un frente (galería. chimenea o stope), es necesario seguir una cierta disposición de los taladros, llamado trazo; como el problema es más difícil en una galería, daremos Ios pasos necesarios para hacer este trabajo. 1. Marque el cent ro del frente. 2. Marq ue el trazo 3. Determ ine la direcc ión del trazo 4. Determin e la direc ción de los taladro s. 5. Perfo re el trazo
Cuidado s q ue se deben o bs ervar du rante la perforación 1. Empezar a perforar siempre con el “Patero” 2. Manteng a alineados la m áqu ina y el barreno co n el taladro . 3. Use el atac ado r c óm o g uía 4. Mantener u na p resión m od erada sob re la m áqu ina. 5. Camb iar la pos ición de la m áqu ina lo m eno s p os ible. 6. Al camb iar de barreno evite las dem oras 7. Verifiq u e al oído el bu en fu nc io nam ient o d e la m áqu in a. 8. Com pruebe la salida de agua. 9. So plar periódicam ente 10. Verifique con stantemente la cantidad de aire y agua.
11. Verifique el filo de los b arrenos con stantemente. 12.No f uerce la m áqu ina c on barreno s p lantado s 13. No perfore en taladros anteriores ( “Tacos”). 14. Usar solo equipo de perforación q ue se halle en b uen estado 15. Chequear co nstantem ente la lubricación.
Mantener una presión m o d e r ad a s o b r e l a m áq u in a, g u íal a, n o forzarla.
Cambiar la posición de la m áqu ina lo m eno s p os ible.
Al cambiar de barreno evite las demoras no se esfuerce demasiado, deje que lo haga el empujador
Verifiqu e el filo de los barrenos co ns tantemente.
Barrenos “plantados” Los barrenos plantados causan grandes pérdidas de tiempo en la perforación por la demora en sacarlos o recuperarlos. Las causas por la que los barrenos se “plantan”, son las siguientes:
1. Muy poca agua usada durante la perforación 2. Atravesar terrenos difíciles, como fracturas, vacíos, etc. 3. Desalineamiento entre la máquina y el taladro. 4. Barrenos con el hueco para el agua obstruido. 5. Barrenos con la pastilla muy gastada o “chupado”. 6. No saber usar el botón de escape, del pie de avance para conseguir la libre rotación del barreno. 7. Querer continuar un taladro con otro barreno cuyo diámetro es ligeramente mayor que el diámetro del ultimo barreno usado.
Entre las medidas que podemos adoptar con el fin de sacar los barrenos plantados, tenemos: 1. Si el barreno esta plantado pero puede girar todavía, se puede intentar sacarlo con la máquina, pero sin forzarla. 2. Aumentar la cantidad de agua al taladro para ayudar a que se afloje, soplar. 3. Si esta muy plantado y no gira, retirar la máquina y luego con el sacabarrenos girar y jalar simultáneamente, hasta sacarlo. 4. Una vez sacado el barreno, limpiar bien el taladro antes de reiniciarse la perforación. 5. Si el barreno extraído .esta entero, limpiar bien el hueco para el agua. 6. Si el barreno esta demasiado plantado, es preferible perforar un nuevo taladro; si disponemos de una máquina saca barrenos, probar antes con ésta.
6.3 Des p u é s d e la p er fo r ac ión Limpieza, soplado y chequeo de los taladros Después de haberse concluido con la perforación, hay que proceder primeramente a limpiar los taladros. El soplado se hace con el soplete, conectándolo a la manguera de aire e introduciéndolo hasta el fondo del taladro; al abrir la llave apartarse del taladro, sosteniendo el soplete con los brazos extendidos, pues las partículas salen con gran velocidad del taladro por la fuerza del aire comprimido.
El equipo de perforación Es necesario retirar todo el equipo y las herramientas del lugar de trabajo y colocarlo lejos de la acción del disparo, pero antes debemos limpiar el equipo, para lo cual se debe lavar y soplar la máquina y con las precauciones que ya se indicaron anteriormente, recoger y transportar todo el equipo al lugar de almacenamiento.
