Capítulo 1

METODOS DE PERFORACION DE ROCAS

1. INTRODUCCION

La perforación de las rocas dentro del campo de lasvoladuras es la primera operación que se realiza y tienecomo finalidad abrir unos huecos, con la distribución ygeometría adecuada dentro de los macizos, donde alo-jar a las cargas de explosivo y sus accesorios inicia-dores.

Los sistemas de penetración de la roca que han sidodesarrollados y clasificados por orden de aplicación son:

A -Mecánicos. Percusión. Rotación. Rotopercusión

B -Térmicos . Soplete o lanza térmica. Plasma. Fluido caliente

. Congelación

C -Hidráulicos. Chorro de agua. Erosión

. Cavitación

D -Sónicos .Vibración de alta frecuencia

H -Nucleares . Fusión. Fisión

A pesar de la enorme variedad de sistemas posiblesde penetración de la roca, en minería y obra pública laperforación se realiza actualmente, de una forma casigeneral, utilizando la energía mecánica. Por este moti-vo, en el presente manual se tratarán exclusivamentelos métodos mecánicos, pasando revista a los funda-mentos, útiles y equipos de perforación de cada uno deellos.

Los componentes principales de un sistema de perfo-

ración de este tipo son: la perforadora que es la fuentede energía mecánica, el varillaje que es el medio detransmisión de esa energía, la boca que es el útil queejerce sobre la roca dicha energía y el fluido de barridoque efectúa la limpieza y evacuación del detrito produ-cido.

2. TIPOLOGIA DE LOS TRABAJOS DEPERFORACION EN EL ARRANQUE CONEXPLOSIVOS

Dentro de la amplia variedad de los trabajos de exca-vación con explosivos, se han desarrollado un gran nú-mero de máquinas que dan lugar a dos procedimientosde perforación:

A. Pertoración manual. Se lleva a cabo con equipos li-geros manejados a mano por los perforistas. Se utili-za en trabajos de pequeña envergadura donde porlas dimensiones no es posible utilizar otras máquinaso no está justificado económicamente su empleo.

B. Perforación mecanizada. Los equipos de perfora-ción van montados sobre unas estructuras, de tipomecano, con las que el operador consigue controlartodos los parámetros de la perforación desde unasposiciones cómodas. Estas estructuras o chasis pue-den ir montadas sobre neumáticos u orugas y ser au-tomotrices o remolcables.

Por otro lado, los tipos de trabajo, tanto en obras desuperficie como subterráneas, pueden clasificarse enlos siguientes grupos:

A. Perforación de banqueo. Es el mejor método paralavolad urad erocasyaq uesed ispo nedeu nfrente Iibrepara la salida y proyección del material y permite unasistematización de las labores.

Se utiliza tanto en proyectos de cielo abierto e interiorcon barrenos verticales, generalmente, y también hori-zontales, en algunos casos poco frecuentes.

B. Perforación de avance de galerías y túneles. Senecesita abrir un hueco inicial o cuele hacia el quesale el resto de la roca fragmentada por las demáscargas. La perforación de los barrenos se puede lle-var a cabo manualmente, pero la tendencia es haciala mecanización total con el empleo de jumbos deuno o varios brazos.

15

E -Químicos . Microvoladura.Disolución

F -Eléctricos .Arcoeléctrico.. Inducción magnética 4'

G-Sismicos . Rayo Láser

C. Perforación de producción. Este término se utilizaen las explotaciones mineras, fundamentalmentesubterráneas, para aquellas labores de extraccióndel mineral. Los equipos y los métodos varían segúnlos sistemas de explotación, siendo un factor comúnel reducido espacio disponible en las galerías paraefectuar los barrenos.

D. Perforación de chimeneas. En muchos proyectossubterráneos de minería y obra pública es precisoabrir chimeneas. Aunque existe una tendencia haciala aplicación del método Raise Boring, aún hoy seutilizael método de barrenos largos y otros sistemasespeciales de perforación combinados con las vola-duras.

E. Perforación de rocas con recubrimiento. La perfo-ración de macizos rocosos sobre los que yacen le-chos de materiales sin consolidar obligan a utilizarmétodos especiales de perforación con entubado.También se emplean en los trabajos de perforación yvoladuras submarinas.

F. Sostenimiento de rocas. En muchas obras subte-rráneas y algunas a cielo abierto es necesario reali-zar el sostenimiento de las rocas mediante el bulona-do o cementado de cables, siendo la perforación lafase previa en tales trabajos.

3. CAMPOS DE APLlCACION DE LOSDIFERENTES METODOS DEPERFORACION

Los dos grandes métodos mecánicos de perforaciónde rocas son los rotopercutivos y los rotativos.

- Métodos rotopercutivos. Son los más utilizados encasi todos los tipos de roca, tanto si el martillose si-túa en cabeza como en el fondo del barreno. .

- Métodos rotativos. Se subdividen a su vez en dosgrupos, según que la penetración se realice por tritu-ración, empleando triconos, o por corte utilizando bo-cas especiales. El primer sistema se aplica en rocasde dureza media a alta y el segundo en rocas blan-das.

Atendiendo a la Resistencia a Compresión de las ro-cas y al diámetro de perforación, se pueden delimitar loscampos de aplicación de los diferentes métodos talcomo se refleja en la Fig1.1.

Por otro lado, según el tipo de trabajo que se realiceen minería u obra pública de superficie los equipos quemás se utilizany diámetros más comunes para las vola-duras en banco se recogen en la Fig. 1.2.

Figura 1.1. Campos de aplicación de los métodos de perforación en función de la resistencia de las rocas ydiámetros de los barrenos.

Del mismo modo, se reflejan en la Fig. 1.3 los equiposmás frecuentes en los distintos métodos de minería

subterránea y datos característicos de la perfora-ción.

Otros criterios que intervienen en la selección de los

16

equipos de perforación son: económicos, de diseño me-cánico, mantenimiento y servicio, capacidad operativa,adaptabilidad a los equipos de las explotaciones y a lascondiciones del área de trabajo, (accesibilidad, tipo deroca, fuentes de energía, etc.)

MARTillO EN CABEZA

'O«Cl.

500 ..

u::'0-c::w«.J 400.JCl.::. MARTilLO ENW(f;Q 300 FONDO

U(J)zw 200 -wc::

/I-Cl. ROTACION CON TRICONO(J)::'-o/(J)U 100W

0::«

I

ROTACION CON TREPANO

DIAMETRO

(PuIQ) 1" 1 1/2" 2" 3'" 3 1/2" 5" 6" 9" 12" 15"BARRENO

(mm) 22 3338 41 51 64 76 89 127 152 230 300 381

<r

RANGO DE PERFORADO<I4S.""""-ES " OAHCO'"""DES 4LTASPtOOOuce.-.

APLICACION

IANeOSPEDUEIio... ....cos ... DIOS..1( ..

/

/

METOOO DE EXPLOTACION

TECNICA DE

PERFORACION

y VOLADURA

/

EQUIPO DE

PERFORACION

APLICABLE

/

D4TDS DE PERFORACION

- TI PO DE BOCA

./. DIAMETRO DE PERFORACION

1

38 - 48Imm)

. PROFUNDIDADDELBARRENO 3.0- 5.51m)

/RENDIMIENTO DEL EQUIPO

DE PERFORACION (m / h I

-CON MARTILLO NEUMAT.cO

- CON MARTILLO HIDRAULICO I ea - 110

PERFORACION +VOLADURA/

- RENDIMIENTO DE ARRANQUE1m' Iml)

./

./

METODOS DEPERFORACIONEN BANCO

~.)y,,¡,\\\~,~,

OBRAS DECONSTRUCCION

MINERIA ACIELO ABIERTO

Figura 1.2.

PERFORACION ROTOPERCUTIVA

MARTI llOEN CABEZA

MARTillOEN FONDO

TRITURACION

PERFORACION ROTATIVA

CORTE

180-2DOmm

poco eomun)

~¡g¡

180-200 mm

poco eomun)

j j80-440 mm13'" -17"'"

i80-251 mm

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~

Métodos de perforación en trabajos a cielo abierto (Atlas Copco).

CAMARAS y PILARES

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d

27.127 mm"'-S')

76."6 mm

138' "1

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CAMARAS ALMACEN CORTE Y RELLENO

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~ ,. BANQUEO

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PERFORACION ! PERFORACION IPERFORAClON IPERFORAClON~~~~~CD:LNTEI~~~~:~~~;~ VERTICAL HORIZONTAL

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I

CARRO SOBRE

I

VAGON

I

JUMBO PARA

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,"RFORADORA

I

PERFORADORA

PERFORAC'ON ORUGAS PERFORADOR PERFORACI?N MANUAL CON MANUAL CONDE GALER'AS DE GALER'AS COLUMNA'EMPUJADOR

*@I *@I§ .I*"~64-76 33- 38

SISE REQU'ERA 3.0- 4.0

60-75 15 -25 20-40

125- 35) n,

1.5- 2.0 3.0- 4.0 0.9-1.2

El ==

HUNDIMIENTOPORSUBNIVELES

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EN ABANICO

UN' DAD DE

PERFORAClON

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SUBNIVELES CONBARRENOS EN ABANICO

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O EN ABANICO

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SUBNIVELES CONBARRENOS PARALELOS

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¡

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BARRA,BRAZO ClAL PARA MARTILLO EN FONDO DEDE PERFORA- PERFORACION ALTA PRESION

CION EN ABANICO

@I ~I* ~48- 51 4B- 51164)

.38-48 29-33 29-33 48-511641

12 -15

200 - 240

240 - 300

LB-2.3

15-20 15-253.0- 4.0 2.0- 2.5 2.0 - 3.5

50-60 100 - 12060-70 8-12 10-15

no 120 - IBD90-110 n, n,

1.5-2.5 1.5 -2.51.0-1.4 0.7 -0.9 0.7 -0.9

Figura 1.3. Métodos de perforación en trabajos de explotación subterráneos (Atlas Copco).

@ AW

105 - 115 152- 165

50-60 50-60

50 50

"' no

B-1O 14-18

17

Jll'9-127mm I 76-216mm13'"-S) I 13'-8"'1

"¡I

g Id li

4. CLASIFICACIONDE LAS ROCASYPROPIEDADESFISICASPRINCIPALES

La perforación de barrenos se realiza, casi en la totali-dad de los casos, en masas rocosas, por lo que es inte-resante antes de iniciar una obra conocer los diferentestipos de materiales que se presentan y sus ~ropiedadesbásicas.

Estas características de las rocas dependen en granmedida de su origen, por lo que a continuación se des-criben los tres grandes grupos que existen.

4.1. Clasificación de las rocas por su origen

4.1.1. Rocas ígneas

Las rocas ígneas son las formadas por solidificaciónde una masa fundida, mezcla de materiales pétreos y degases disueltos, denominada magma. Si la roca se haenfriado en contacto con el aire o el agua de la superfi-cie terrestre, se la clasifica como roca ígnea "extrusiva"o volcánica. Cuando el magma se enfría por debajo dela superficie terrestre se forma una roca ígnea "intrusi-va" o plutónica.

La velocidad de enfriamiento del magma da lugar aque los minerales cristalizados tengan tamaños de gra-no grandes si es lenta y pequeños si es rápida. En el pri-mer caso se forma una roca denominada pegmatita y enel segundo una aplita. Un caso intermedio lo constituyeel pórfido,en el que se observan grandes cristales den-tro de una masa o matriz de grano fino. Los tres tipos seencuentran generalmente en forma de diques con po-tencias de uno a decenas de metros. El caso más nor-mal es el de una velocidad de enfriamiento moderada,que da lugar a una roca masiva con un tamaño de granomedio, de 1 a 5 mm.

Durante el proceso de enfriamiento de un magma sucomposición varía, pues se produce una cristalizaciónfraccionada, de acuerdo con la presión y temperatura de

@G~ ,.

l1li v../,°'"

Figura 1.4. Ciclo geológico de las rocas.

18

cada momento. También, el líquido residual puede reac-cionar con los minerales ya solidificados y cambiar sucontenido químico. Además, la composición química ori-ginal de los magmas puede haber sido muy distinta.

Las diferentes condiciones físicas y químicas que sedan durante la solidificación de un magma hacen queexista una gran variedad de rocas ígneas. Ellas estánformadas por diferentes minerales, de diversos tamañosy agrupados de distintas formas, dando por resultadoque sus características físicas y químicas sean muy he-terogéneas. Por lo tanto, su comportamiento ante lafragmentación, corte, desgaste y meteorización puedeser variado; aunque las rocas ígneas sin meteorizar, aefectos de su perforación, son todas duras y compactas.

Si la roca tiene un contenido en SiO2superior al 62%,geoquímicamente se la denomina ácida, entre ese valory el 52% intermedia, entre 45 y 52% básica, y finalmentecon valores menores del 45% es ultrabásica. En el mis-mo sentido que las rocas ígneas son más pobres en síli-ce, a la vez son más ricas en silicatos ferromagnesia-nos. Las ácidas son más abrasivas y duras que las bási-cas; pero éstas últimas son más densas y resistentes alimpacto que las primeras.

4.1.2. Rocas metamórficas

Las rocas metamórficas son las originadas por impor-tantes transformaciones de los componentes mineraló-gicos de otras rocas preexistentes, endógenas o exóge-nas. Estos grandes cambios se producen por la necesi-dad de estabílizarse sus minerales en unas nuevas con-

diciones de temperatura, presión y quimismo.Estas rocas son intermedias en sus características fí-

sicas y químicas, entre las ígneas y las sedimentarias,pues presentan asociaciones de minerales que pertene-cen a los dos tipos. Así se encuentran en ellas minera-les, como el cuarzo, los feldespatos, las micas, los anfí-boles, los piroxenos y los olivinos, esenciales en las ro-cas ígneas, pero no tienen feldespatoides. Como en lasrocas sedimentarias, pueden tener calcita, dolomita, síli-ce y hematites; pero no tienen minerales evaporíticos.También, aparecen en ellas minerales comunes a los

dos tipos, como son: la turmalina, el zircón, la magneti-ta, el topacio y el corindón; todos ellos son minerales

. muy estables en cualquier medio exógeno o endógeno.Existe una serie de minerales, que son muy específi-

cos de las rocas metamórficas, pudiendo formar partede los granos de las rocas detríticas, debido a su estabi-

" lidad en los ambientes exógenos y otros son a la vezproductos de alteración meteórica de minerales de ro-

cas endógenas. Realmente la meteorización es un pro-ceso de transformación mineralógica con carácter físicoy químico, pero a temperatura y presión bajas.

4.1.3. Rocas sedimentarias

Las rocas sedimentarias se forman por la acumula-ción de restos o detritus de otras rocas preexistentes,por la precipitación química de minerales solubilizados opor la acumulación de restos de animales o vegetales.

En el primer caso se producen los sedimentos detríti-cos como son las gravas, conglomerados y arenas encuya precipitación interviene la gravedad. En el segundo

se encuentran, por ejemplo, las evaporitas o rocas sali-nas precipitadas por la sobresaturación de una salmue-ra sometida a una intensa evaporación. Las tercerasson las acumulaéiones de conchas, esqueleto¡; de ani-males o restos de plantas, como son las calizas conchí-feras, los corales y el carbón. Este último grupo se sub-divide en bioquímicas organógenas y bioquímicas mine-rales, según que sus componentes sean de la químicaorgánica o de la inorgánica. En el primer caso están loscarbones y el petróleo, y en el segundo las calizas, dolo-mías y rocas fosfáticas.

En una primera clasificación de las rocas sedimenta-rias se tiene en cuenta su proceso de formación, des-pués se consideran los tamaños de los granos, las ca-racterísticas de la unión de los mismos, además de lostipos y cantidades de sus minerales componentes.

4.2. Propiedades de las rocas que afectana la perforación

Las principales propiedades físicas de las rocas queinfluyen en los mecanismos de penetración y consecuen-temente en la elección del método de perforación son:

- Dureza.- Resistencia.- Elasticidad.- Plasticidad.- Abrasividad.- Textura.- Estructura.- Características de rotura.

4.2.1. Dureza

Se entiende por dureza la resistencia de una capa ~u-perficial a la penetración en ella de otro cuerpo másduro.

En una roca es función de la dureza y composición delos granos minerales constituyentes, de la porosidad dela roca, del grado de humedad, etc.

La dureza de las rocas es el principal tipo de resisten-cia a superar durante la perforación, pues cuando se lo-gra la penetración del útil el resto de las acciones se de-sarrollan más fácilmente.

Las rocas se clasifican en cuanto a su dureza por me-dio de la "escala de Mohs", en la que se valora la posibiclidp.d de que un mineral pueda rayar a todos los que tie-nen un número inferior al suyo. Tal como se refleja en laTabla 1.1 existe una cierta correlación entre'la dureza yla resistencia a la compresión de las rocas.

TABLA 1.1

4.2.2. Resistencia

Se llama resistencia mecánica de una roca a la pro-piedad de oponerse a su destrucción bajo una carga ex-terior, estática o dinámica.

Las rocas oponen una resistencia máxima a la com-presión; comúnmente, la resistencia a la tracción nopasa de un 10 a un 15% de la resistencia a la compre-sión. Eso se debe a la fragilidad de las rocas, a la grancantidad de defectos locales e irregularidades que pre-sentan y a la pequeña cohesión entre las partículasconstituyentes,

La resistencia de las rocas depende fundamentalmen-te de su composición mineralógica. Entre los mineralesintegrantes de las rocas el cuarzo es el más sólido, suresistencia supera los 500 MPa, mientras que la de sili-catos ferromagnésicos y los aluminosilicatos va-rían de 200 a 500 MPa, y la de la calcita de 10 a20 MPa. Por eso, conforme es mayor el contenido decuarzo, por lo general, la resistencia aumenta.

La resistencia de los minerales depende~del tamañode los cristales y disminuye con el aumento de éstos.Esta influencia es significativa cuando el tamaño de loscristales es inferior a 0,5 mm.

En las rocas la influencia del factor tamaño en la re-

sistencia es menor, debido a que también intervienenlas fuerzas de cohesión intercristalinas. Por ejemplo, laresistencia a la compresión de una arenisca arcosa degrano fino es casi el doble que la de granos gruesos; ladel mármol constituido por granos de 1 mm es igual a100 MPa, mientras que una caliza de granos finos - 3 a

4 IJ.m- tiene una resistencia de 200 a 250 MPa.Entre las rocas sedimentarias las más resistentes son

las que tienen cemento silíceo. En presencia de cemen-to arcilloso la resistencia de las rocas disminuye de ma-nera brusca.

La porosidad en rocas con una misma litología confor-me aumenta hace disminuir la resistencia, puesto quesimultáneamente disminuye el número de contactos de

~~~ ROCAS SEDIMENTARIAS

60

ROCASMETAMORFICAS

ROCASIGNEAS

100

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~ ~cr o cn¡§ <5 ffi"- 9 ~U)

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360~crUJ<:>UJo..

400

NOTA: RCS = Resistencia a la Compresión Simple

Figura 1.5. Resistencias a la compresión más Trecuente delos diferentes tipos de rocas.

19

CLASIFICACION DUREZA MOHS RESISTENCIAA LACOMPRESION(MPa)

Muy dura +7 + 200Dura 6-7 120 - 200Medio dura 4,5 - 6 60 - 120Medio blanda 3 - 4,5 30 - 60Blanda 2-3 1O- 30

Muy blanda 1 - 2 -10

las partículas minerales y las fuerzas de acción recípro-cas entre ellas.

En la resistencia de las rocas influye la profundidad ala que se formaron y el grado de metamorfismo. Así; laresistencia de las arcillas yacentes cerca de la superfi-cie terrestre puede ser de 2 a 10 MPa, mientras que lasrocas arcillosas, que fueron sometidas a un cierto meta-morfismo pueden alcanzar los 50 - 100 MPa.

Por otro lado, la resistencia de las rocas anisotrópicasdepende del sentido de acción de la fuerza. La resi$ten-cia a compresión de las rocas en el sentido perpendicu-lar a la estratificación o esquistosidad es mayor que enun sentido paralelo a éstas. El cociente que suele obte-nerse entre ambos valores de resistencia varía entre 0,3y 0,8, Y sólo para rocas isotrópicas es igual a 1.

En la Fig. 1.5, se indican los intervalos frecuentes deresistencia a la compresión de los diversos tipos derocas.

4.2.3. Elasticidadu

La mayoría de los minerales constituyentes de las ro-cas tienen un comportamiento elástico-frágil, que obe-dece a la Ley de Hooke, y se destruyen cuando las ten-siones superan el límite de elasticidad.

Según el carácter de deformación, en función de lastensiones provocadas para cargas estáticas, se consi-deran tres grupos de rocas 1) Las elasto-frágiles o queobedecen a la Ley de Hooke, 2) Las plástico-frágiles, acuya destrucción precede la deformación plástica;3) Las altamente plásticas o muy porosas, cuya defor-mación elástica es insignificante.

Las propiedades elásticas de las rocas se caracteri-zan por el módulo de elasticidad "E" y el coeficiente dePoisson "y". El módulo de elasticidad es el factor de pro-porcionalidad entre la tensión normal en la roca y la de-formación relativa correspondiente, su valor en la mayo-ría de las rocas varía entre 0,03 . 104Y 1,7' 105MPa, de-

C<l'

10 20 30 40 50 60

DEFORMACION, mm (x106)

Figura 1.6. Curvas de tensión-deformación de diferentestipos de rocas.

20

pendiendo fundamentalmente de la composición mine-ralógica, porosidad, tipo de deformación y magnitud dela carga aplicada.

Los valores de los módulos de elasticidad en la mayo-ría de las rocas sedimentarias son inferiores a los de losminerales correspondientes que los constituyen. Tam-bién influyeen dicho parámetro la textura de la roca, yaque el módulode elasticidad en la dirección de la estrati-ficación o esquistosidad es generalmente mayor que enla dirección perpendicular a ésta.

Elcoeficiente de Poisson es el factor de proporcionali-dad entre las deformaciones longitudinales relativas ylas deformaciones transversales. Para la mayoría de lasrocas y minerales está comprendido entre 0,2 y 0,4, Ysólo el cuarzo lo tiene anormalmente bajo, alrededor de0,07.

4.2.4. Plasticidad

Como se ha indicado anteriormente, en algunas ro-cas, a la destrucción le precede la deformación plástica.Esta comienza en cuanto las tensiones en la roca supe-'ran el límitede elasticidad. En el caso de un cuerpo ideal-mente plástico tal deformación se desarrolla con unatensión invariable. Las rocas reales se deforman conso-lidándose al mismo tiempo: para el aumento de la defor-mación plástica es necesario incrementar el esfuerzo.

La plasticidad depende de la composición mineral delas rocas y disminuye con el aumento del contenido decuarzo, feldespato y otros minerales duros. Las arcillashúmedas y algunas rocas homogéneas poseen altaspropiedades plásticas.

La plasticidad de las rocas pétreas (granitos, esquis-tos cristalinos y areniscas) se manifiesta sobre todo a al-tas temperaturas.

4.2.5. Abrasividad

La abrasividad es la capacidad de las rocas para des-gastar la superficie de contacto de otro cuerpo másduro, en el proceso de rozamiento durante el movimien-to.

Los factores que elevan la capacidad abrasiva de lasrocas son las siguientes:

- La dureza de los granos constituyentes de la roca.Las rocas que contienen granos de cuarzo son su-mamente abrasivas.

- La forma de los granos. Los más angulosos sonmás abrasivos que los redondeados.

- El tamaño de los granos.- La porosidad de la roca. Da lugar a superficies de

contacto rugosas con concentraciones de tensio-nes locales.

- La heterogeneidad. Las rocas poliminerales, aun-que éstos tengan igual dureza, son más abrasivas,pues van dejando superficies ásperas con presen-cia de granos duros, por ejemplo, los granos decuarzo en un granito.

Esta propiedad influye mucho en la vida de los útilesde perforación.

En la Tabla 1.2 se indican algunos contenidos mediosde diferentes tipos de roca.

(tj' 300a..

z' 260Oü;wg: 200

,.O()

150..J

100()ZW1-(/) 50

ü;wa: .

O

TABLA 1.2.

4.2.6. Textura

La textura de una roca se refiere a la estructura de los

granos de minerales constituyentes de ésta. Se mani-

fiesta a través del tamaño de los granos, la forma, la po-rosidad, etc. Todos estos aspectos tienen una influenciasignificativa en el rendimiento de la perforación.

Como los granos tienen forma lenticular, como en unesquisto, la perforación es más difícil que cuando sonredondos, como en una arenisca.

También influye de forma significativa el tipo de mate-rial que constituye la matriz de una roca y que une losgranos de mineral.

En cuanto a la porosidad, aquellas rocas que presen-tan una baja densidad y son consecuentemente más po-rosas tienen una menor resistencia a la trituración y sonmás fáciles de perforar.

En la Tabla 1.3 se muestra la clasificación de algunos

tipos de rocas atendiendo al contenido en sílice y tama-ño de los granos.

En la Tabla 1.4 se recogen algunas de las propieda-des características de diferentes tipos de rocas, segúnorigen.

TABLA1.4. PROPIEDADES DE LOS DIFERENTES TIPOS DE ROCA SEGUN SU ORIGEN

4.2.7. Estructura

Las propiedades estructurales de los macizos roco-sos, tales como esquistosidad, planos de estratificación,juntas, diaclasas y fallas, así como el rumbo y el buza-miento de éstas afectan a la linealidad de los barrenos,a los rendimientos de perforación y a la estabilidad de

las paredes de los taladros.

En la Fig. 1.7 se clasifican los macizos rocosos a par-tir del espaciamiento entre juntas y la resistencia delmaterial rocoso.

21

CONTENIDO CONTENIDOTIPODEROCA EN CUARZO TIPODEROCA ENCUARZO

(%) (%)

Anfibolita 0- 5 Mica neis O - 30Anortosita O Mica esquisto 15 - 35Diabasa 0- 5 Norita ODiorita 1O- 20 Pegmatita 15 - 30Gabro O Filita 10 - 25Neis 15 - 50 Cuarcita 60 - 100Granito 20 - 35 Arenisca 25 - 90Grauvaca 10 - 25 Pizarra 10 - 35Caliza 0- 5 Pizarra grano fino O - 20Mármol O Taconita O - 10

PESO TAMAÑO FACTOR RESISTENCIA

TIPODEROCA ESPECIFICO DE GRANO DE ALA(Vm') (mm) ESPONJAMIENTO COMPRES10M

(MPa)

Diorita 2,65-2,85 1,5-3 1,5 170-300Intrusiva Gabro 2,85-3,2 2 1,6 260-350

Granito 2,7 0,1-2 1,6 200-350Ignea

Andesita 2,7 0,1 1,6 300-400Basalto 2,8 0,1 1,5 250-400

Extrusiva Riolita 2,7 0,1 1,5 120Traquita 2,7 0,1 1,5 330

Conglomerado 2,6 2 1,5 140Sedimentaria Arenisca 2,5 0,1-1 1,5 160-255

Pizarra de grano fino 2,7 1 1,35 70Caliza 2,6 1-2 1,55 120Dolomita 2,7 1-2 1,6 150

Neis 2,7 2 1,5 140-300Mármol 2,7 0,1-2 1,6 100-200

Metamórfica Cuarcita 2,7 0,1-2 1,55 160-220Esquisto 2,7 0,1-1 1,6 60-400Serpentina 2,6 - 1,4 30-150Pizarra 2,7 0,1 1,5 150

rvrv

TABLA 1.3. CLASIFICACION DE LOS TIPOS DE ROCAS

Fuente: DEARMAN, 1974; íSRM, 1981.

Grupo genético SEDIMENTARIAS METAMORFICAS IGNEAS

Estratificada Foliada Masiva-diaclasadaEstructura

Detritica Cristalina o vitrea (criptocristalina

Tamaño Cuarzo, feldespatos Depende Minerales ligeramente coloreados:Granos de cuarzo, feIdespato 50% de granos 50% de granos finos Rocas Cuarzo, feldespato, mica y minerales feldespáticosde grano Textura

y minerales arcillosos son de carbonatos son de rocas ígneas organoquímicas micas y minerales de ia roca

(mm) oscuros aciculares matriz Acida Intermedia Basica

Granular Granosmuy

Los granos son fragmentos de rocas.redondeados Pegmatita

gruesa U)'" Granos"Granos redondos: Conglomerados. Calcirudita60 'C angulosos:"

Granularcr:

Granos angulosos: Brecha.Brecha

volcánica Granito Diorita Gabrogruesa

2Arenisca: Los granos son fundamentalmen-

te fragmentos de minerales. U)'"Areniscacuarcitica:95%decuarzo,poros " Rocas salinas: Gneis: Cuarcita,U) '1:'" vacíos o cementados. '" .", Halita, anhldrita. Bandas alternas mármol,Granular U) "o Arcosa: 75% de cuarzo, hasta el 23% fel- .!:j Calcarenita 'O yeso, caliza, de minerales granulitas, Microgranito Microdiorita Dolerita

media c: -¡¡; >Q)despato, poros vacíos o cementados. () dolomia y turba, granuiares-< corneanas,

Grauvaca: 73% de cuarzo, 15% matriz detr;-N

lignito, hulla o laminares anfibolita'1:tica fina, fragmentos de feldespato y ro-

Q)()

casoTabas

0,06 volcánicas

GranularU) Fangolita'"

fina ";e Pizarra:Fangolitafisible.:20,002

o Calcilutita Riolita Andesita BasaltoU) Limolita: 50%de partículasde granofino.'"Granular U)

gmuy

. Argilita: 50% de partículas de grano muyfina <! fino.

Vítrea Pedernal Cristales volcánicos: Obsidiana, resinita, taquilita

MUYGRANDE

GRANDE

MEDIA

BAJA

A ROCA RESISTENTE

1000 100 10 t 0,1

ESPACIAMIENTODEJUNTAS(cm)

C ROCABLANDA D ROCAt.lUYBLÁNDABROCAt.lEDIA

Figura 1.7. Clasificación de los macizos rocosos

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BIBlIOGRAFIA

- ATLAS COPCO: «Manual Atlas Copco». Cuarta edición,1984.

- HEINZ, W. F.: «Oiamond Orilling Handbook». Sigma Press(Pty) Limited. 1989.

- LOPEZ JIMENO, C. et al.: «Factores Geomecánicos que in-fluyen en la Selección de Equipos de Arranque en Minería yObras Públicas». ITGE. 1986.

- LOPEZ JIMENO, C. et al.: «Manual de Tecnología de Perfo-ración y Aplicaciones de los Sondeos». ITGE. 1994 (En im-prenta).

- SANOVIK-COROMANT: «Manual de Perforación de Rocas.Teoría y Técnica». 1983.

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GRANDE I MUYPEQUEÑO

A

-+B

D