Perforacion y voladura

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BIENVENIDOS!

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Es la primera operación en la preparación de una voladura. Que consiste en horadar la roca huecos cilíndricos, denominados “taladros,” destinados a alojar al explosivo y sus accesorios.La perforación se basa en principios mecánicos de percusión y rotación, cuyos efectos de golpe y fricción produce el astillamiento y trituración de la roca en el área equivalente al diámetro de la broca y hasta una profundidad dada por la longitud del barreno utilizado.La eficiencia de la perforación consiste en lograr la máxima penetración al menor costo.El tipo de roca y la dureza de la misma determina la velocidad de penetración y la abrasividad de los accesorios de perforación.

introducción

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Núm. en la Fig.

Descripción Cant.

Par de apriete

Nm kgm

1 Tuerca del perno lateral 4 300 30

2 Tornillo del acumulador 2 220 22

3 Tornillo del cuerpo trasero 4 220 22

4 Tuerca del motor hidráulico 2 110 11

Pares de aPriete

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5Boquilla de entrada del mecanismo de percusión

1 180 18

6Boquilla de salida del mecanismo de percusión

1 180 18

7 Boquilla del motor hidráulico 2 180 18

8 Boquilla del aire de lubricación 1 120 12

9 Boquilla del barrido 1 300 30

10 Tapón regulador 1 50 5

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El proceso de perforación requiere de una fuente de energía, y de acuerdo con el tipo de energía que se utilice, se definen diferentes métodos de perforación de rocas: por ejemplo, mecánicos, térmicos, hidráulicos, etc.

a) Perforadora, fuente de energía mecánica.

b) Varillaje, medio de transmisión de dicha energía.

c) Broca o bit, útil que ejerce sobre la roca la energía.

d) Barrido, efectúa la limpieza y evacuación del detrito producido.

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eFectos de La rotacion en

Las Brocas o Bocas

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rotación: con el movimiento de rotación se hace girar la broca para que los impactos se produzcan sobre la roca en distintas posiciones.

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actuaLmente se emPLea eL tiPo de mecanisadas rotatoriasGeneralmente e grandes dimensiones para uso en tajos abiertos, montadas sobre cambion o sobre arugas con Traslacion propia ,con motor rotatorio independiente y perforacion por presion (pull down o presion de barra) con brocas rotatorias triconicas de 6¨ a 15¨ de diametros siendo las mas comunes de 6¨,97/8¨,11y 125/8¨.

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ABRASION CON EFECTO DE CORTE POR FRICCION Y RAYADO, con material muy duro, (desgaste de la roca, sin golpe), como el producido por las perforadoras diamantinas para exploración.

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PERCUSION / ROTACION CON EFECTO DE GOLPE, CORTE Y GIRO, como el producido por las perforadoras neumáticas comunes.

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ROTACION CON EFECTO DE CORTE POR FRICCION Y PRESION (PULLOWN) SIN GOLPE, como el producido por las perforadoras rotatorias para open pit

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EFECTOS DE LA PERCUSION EN LA BROCA O

BOCA

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PERCUSIÓN: corresponde a los impactos producidos por los golpes del pistón, los que a su vez originan ondas de choque que se transmiten a la broca a través del varillaje.

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PERCUSION / ROTACION CON EFECTO DE GOLPE, CORTE Y GIRO, como el producido por las perforadoras neumáticas comunes.

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POSICIÓN DE PERCUSIÓN: Cuando en su carrera de trabajo el pistón descubre el orificio del conducto de regulación (2), la presión del conducto (1) hace

cambiar de posición al pistón de la válvula (B). El aceite se aplica ahora, a través del conducto (5), a la cámara inferior del cilindro,

a la vez que se produce el impacto de percusión. Después del impacto, el pistón invierte el sentido de su movimiento y abre

el conducto de regulación (6), por lo que vuelve a cambiar de posición el pistón de la válvula.

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CARRERA DE PERCUSIÓN

Cuando el pistón abre el orificio del conducto de

regulación (2), la presión del conducto (1) invierte la

posición del pistón de la válvula (C). El aceite se

aplica ahora, a través del conducto (5), a la cámara

delantera del cilindro, a la vez que se produce el impacto de

percusión.

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• La perforación se efectúa por los siguientes:

• PERFORACION CON EFECTO DE GOLPE Y CORTE; Como el de un Cincel y martillo

• Ejemplo: El proporcionado por los martillos neumáticos pequeños y rompe pavimentos

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Gira los conos alrededor del fondo del barreno para que los dientes hagan contacto con la roca

El movimiento angular de los dientes causa una acción de palanca además del empuje, rompimiento y desplazamiento de los recortes

El alineamiento de los conos agrega una acción de canal al girar los dientes

ROTACIÓN

cabeza

cono

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IMPORTANTE: Jamás debe intentarse desmontar la perforadora o intervenir en ella o en sus conexiones o mangueras cuando está aplicada la presión hidráulica. Al perforar, deben usarse siempre protecciones auriculares.

Trabajar con gran limpieza siempre que haya que atender la perforadora, sustituir el adaptador de culata o examinar o sustituir las piezas del cuerpo delantero, acumulador, pernos, conexiones o motor de rotación, en el lugar de trabajo. Otro tipo de reparaciones debe ser efectuado en un taller adecuado.

. PRUEBA DE FUNCIONAMIENTO DEL MECANISMO, DE PERCUSIÓN Y DE LA

ROTACIÓN

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Principales Características.-

Característica Unidades Presión de trabajo 7,5 - 25

MPa Potencia de impacto 6 - 20 kw Frecuencia de golpeo 2000 - 5000

golpes/min. Velocidad de rotación 1 - 500

RPM Consumo relativo de aire 0,6-0,9

(m3/min. cm.

diámetro)

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TIPOS DE BROCAS

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WORlD lEADIng ROCk DRIllIng COnSumABlES fOR

Rotary drilling Horizontal Directional Drilling

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lOS PRInCIPAlES TIPOS DE BOCAS SOn:

De botones: son las mas utilizadas y se aplican en cualquier tipo de roca, se subdividen en:

bocas con núcleo rompedor

bocas cóncavasbocas convexas.

De insertos:

De cara completa: con insertos en cruz y x, aplicación en rocas blandas y sueltas.

De núcleo rompedor: con 4 insertos cortos y uno o dos botones en el centro que sirven para romper el núcleo de la roca

Acero Integral y Roscado Barras de Golpeo Coples Barras de Extensión Brocas de Inserto Brocas de Botones

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BOCAS O BROCASLas bocas que se emplean en la perforación rotopercutiva son:

1.Bocas de pastillas o plaquitas

2.Bocas de botones

Características de diseño comunes para ambos tipos son:

Las varillas se atornillan hasta el fondo de la rosca de la boca para que la transmisión de energía de impacto sea lo más directo posible.

poseen una serie de orificios (centrales y laterales) por donde se inyecta el fluido de barrido para remover los detritus.

poseen de unas hendiduras por donde ascienden las partículas de rocas producidas.

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BROCAS TRICOnICAS

Brocas triconicas con inserto de carburo de tungsteno de diámetro de 6 ¾ tipo s 50 de marca Sandvik, para rocas suaves hasta muy duras siempre. SE UTILIZAN CON Barra de perforación 5 ½¨ X 30´ hilos Pin box beco.Estabilizador de cuatro aletas Ø 6¾ x 24¨

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BOCAS O BROCAS

BOCAS DE BOTONES: disponen de unos botones cilíndricos de carburo de tungsteno, distribuidos en la superficie de la misma. Son fabricados en diámetros de 50mm a 125mm.

se adaptan mejor a la perforación con rotación, obteniéndose velocidades mejores a los de bocas de pastillas.

Presenta una mayor resistencia al desgasto debido no solo a la forma de los botones sino a la sujeción mas efectiva del acero.

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BOCAS DE PASTIllAS: Se disponen de dos configuraciones deDISEñO:• BOCAS DE CRuZ.- Están constituidas por con 4 plaquitas de

carburo de tungsteno en un Angulo recto, su diámetro oscila entre 35mm a 57mm

• BOCAS En X.- las plaquitas están en ángulos de 75° y 105° unas con otras. Sus diámetro son a partir de los 64mm

BROCA DE CRuZ,atornillable, paramaterial suelto ysuelos blandos,min. 20 mm derecubrimiento decemento.Extensión conempalme y centrador

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BOCAS O BROCAS BOCAS ESPECIALES: son

Bocas Retractiles.- Se usan en formaciones rocosas donde las paredes de los barrenos tienden a deformarse. Disponen de estrías dientes por detrás del frente que permite realizar la perforación en retroceso

BOCAS DE MARTILLO EN FONDO: en el fondo llevan incorporadas culatas las que golpean directamente los pistones. Los diámetros usuales útiles van desde 85mm a 250mm, aunque existe bocas de mayor calibre

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Para estimar los accesorios de perforación que se precisan en un proyecto dado puede aplicarse las siguientes expresiones:

NUMERO DE BOCAS: NB = VR x PS VB NUMERO DE VARILLAS NV = VR x PS x L + LV VV 2LV NUMERO DE ADAPTADORES NA = NV / 3NUMERO DE MANGUITOS NM = 1.5 x NVDonde:

VR = volumen de roca a volar (m3).PS = perforación especifica (ml / m3).L = profundidad de los barrenos (m).

CAlCulO DE nECESIDADES DE ACCESORIOS DE PERfORACIÓn

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•Rotura de Insertos

•Desgaste de Insertos

•Desgaste de Faldones

•Fallas de Cojinetes

•Rotura de Cono

•Otros.

PRInCIPAlES fAllAS DE

lAS BROCAS

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Perdida de insertos y rotura de insertos

Causas:

•Deficiente velocidad de barrido.•Peso sobre broca excesivo.•Inyección excesiva de agua.•Agua de formación.•Flat de extensión de los insertos.•Formaciones abrasivas / pegajosas.•Presión excesiva de aire.•Excesivo caudal de aire.

Posibles Soluciones:

•Incremente el tamaño de las

boquillas.

•Disminuya la inyección de

agua.

•Cambie el peso sobre la

broca .

•Revise el compresor.

•Cambie al tipo apropiado de

broca.

•Evalúe los componentes de la

sarta de

perforación. No debe existir

fugas.

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Posible soluciones: Aumentar la velocidad de

barrido aumentando el

diametro de boquillas.

•Disminuir la inyección de

agua.

•Evaluar los componentes

de la linea de perforación.

•Modificar diámetro de

broca o barras

Causas:•Ineficiente velocidad de barrido.

•Barras dobladas / Cabezal

desalineado.

•Formación Pegajosa y Abrasiva

desgaste de Faldón

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tiPos de rocas

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Cuando se quiere conocer cómo se comportará la masa rocosa, ésta debe serclasificada en forma conjunta tomando en cuenta todas sus características. Así, sijuntamos las guías de clasificación antes indicadas, considerando la resistencia dela roca, las características del fracturamiento y las condiciones de las paredes de lasdiscontinuidades, la masa rocosa puede clasificarse en cinco categorías:

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MASA ROCOSA MUY BUENA: Condiciones geomecánicas muy favorables para el minado.MASA ROCOSA BUENA :Condiciones geomecánicas favorables para el minado.MASA ROCOSA REGULAR: Condiciones geomecánicas regulares para el minado.

MASA ROCOSA MALA: Condiciones geomecánicas desfavorables para el minado.MASA ROCOSA MUY MALA :Condiciones geomecánicas muy desfavorables para el minado.

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criterios según las condiciones delas Paredes de las discontinuidadesSi tomamos en cuenta algunas propiedades de las paredes de las discontinuidadescomo la apertura, rugosidad, relleno y meteorización o alteración, la guía declasificación de la masa rocosa es la siguiente:Condición Mala:Condición Muy Mala:CONDISION MUY BUENA:Si las discontinuidades están cerradas, muy rugosas y están frescas.CONDISION BUENA:Si están ligeramente abiertas, moderadamente rugosas y tienenmanchas de oxidación.CONDISION REGULAR:Si están moderadamente abiertas, ligeramente rugosas a lisas ypresentan oxidación.CONDISION MALA:Si están abiertas, lisas y presentan relleno blando (por ejemplolimo o panizo).CONDISION MUY MALA:Si están muy abiertas, estriadas y tienen relleno de panizo.

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La perforación para la voladura debe ser lo mas exacta posible en términos de espaciamiento, burden y profundidad.

La exactitud de esta operación, mas un adecuado diseño de voladura nos dará como resultado: fragmentación homogénea, buenos pisos y taludes estables.

La anisotropia de la roca, nos obliga a pensar de tener estándares de perforación y voladura, a realizar ajustes continuos, para llagar a un diseño optimo.

CONCLUSION

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