Mquinas perforacin minera subterrnea

ACCESORIOS, EQUIPOS Y MATERIALES PARA LA CONSTRUCCIN DE UN TNEL.

INTEGRANTES:ARCE RUMAY, ElasDELGADO ROJAS, DEYCER Figueroa Torres, KristellMedina carranza, AnthonyRamos daz, stephany SEGURA JICARO, FREISER

DOCENTE:

ING. BOONDISEO Y CONSTRUCCIN DE TUNELES

ACCESORIOS, EQUIPOS Y MATERIALES PARA LA CONSTRUCCIN DE UN TNEL.

Introduccin

3La perforacin de roca es un procedimiento fundamental para arrancar mineral en la minera subterrnea. La perforacin tiene una gama de aplicaciones grande y variable, por eso hoy se tiene distintos dispositivos diseados para tratar con distintas maneras de perforar roca.3CICLO DE MINADO4

LOS TIPOS DE PERFORADORAS COMUNES EXISTENTES EN EL MERCADO SON:

PERFORADORAS LIGERAS

PERFORADORAS DE AVANCE

PERFORADORAS PARA LA PERFORACIN DE BARRENOS LARGOS

PERFORADORA CON MARTILLO EN EL FONDO (DTH)55Perforadoras neumticas6Consta bsicamente de:

Elemento portabarrenas Dispositivo retenedor de las varillas de perforacin Pistn Vlvula reguladora del paso de aire Mecanismo de rotacin Sistema de barrido

PERFORADORAS NEUMTICAS O LIVIANAS

7JACK HAMMER8Utilizada para la perforacin vertical o inclinada hacia abajo.

AVANCE MEDIANTE EL PESO PROPIO DE LA PERFORADORA.

CONSUMO DE AIRE: 50 100 l/sDIAMETRO PERFORACION: 22 45 mmLONGITUDES: 400 6400 mmALGUNAS CARACTERSTICAS9Peso: 17kg a 23 kgPerforacin de 22-45 mm de dimetroFrecuencia: 2040 a 2100 golpes por minuto Rotacin: 130 a 170 rpmDESVIACION DE LOS BARRENOS10

JACK LEG11

Perforadora con barra de avance que puede ser usada para realizar taladros horizontales e inclinados, se usa mayormente para la construccin de galeras, subniveles, Rampas

perforadora convencional neumtica.

Basada en las acciones de rotacin y percusin12Ventajas: Fcil de usar til para perforacin de tiros cortos Rpida mantencin Bajo precio Adaptable a cualquier tipo de roca Se adopta a cualquier tipo de terreno

Desventajas: Peligro al no controlar bien la vlvula de circuito de aire No recomendable para tiros largos Crea un pobre ambiente para el operador (perforacin ruidosa, contacto directo con el polvo) Limitante con la altura de la seccin

13STOPER

JACK LEG V/S STOPER15ESPECIFICACIONESCarrera del pistnFrecuencia de impactoLongitud de la perforadoraPeso de la perforadoraPeso de la piernaCarrera de la pierna de avanceDimetro interior del cilindro de avanceConsumo de aire (620 kPa/90 psi)JACK LEGSTOPER73.25mm73.25mm2250.0g/m2250.0g/m686.0mm

1549.0mm

33.0kg

40.8kg

15.0kg

-------------1270.0mm

--------------67.0mm

69.8mm

4.9 m3

4.9 m3

16PERFORACION PARA MINERIA SUBTERRANEA

FRONTEOTALADROS LARGOS

EMPERNADORESBAJO PERFILTUNELERIA

JUMBO FRONTAL (BOOMER)17

DEPENDIENDO DE LA UTILIDAD HABLAREMOS DE JUMBOS DE AVANCE Y PRODUCCIN.

EXISTEN LOS ELCTRICOS Y CON MOTOR DIESEL.

PUEDEN SER MONTADOS SOBRE RIELES O SOBRE RUEDAS.

EXISTEN DE 1 BRAZO HASTA 4 BRAZOS DEPENDIENDO DE LAS CARACTERSTICAS DE LA LABOR.

EL REA DE TRABAJO VA DESDE LOS 6 A 210 METROS CUADRADOS.18

19Deslizadera y perforadoraCarrete del cablecabinaarmarioMotor elctricocanastoAplicaciones en labores subterrneas20Avance de tneles y galeras

Bulonaje y perforacin transversal

Banqueo con barrenos horizontales

Minera por Cut and Fillcaractersticas1 brazo2 brazos3 brazosSeccin de excavacin6-31 m28-45 m2206 mLongitud largo /Ancho10 / 2 metros12/2 metros17/3Altura min/Max con techo de proteccin2/3 metros2/3 metrosPeso10-14 toneladas12-20 toneladas45 toneladasConsumo de aguaProm. 1.1 l/s140 l/min; max 260-380 l/min210 l/min; max: 390-570 l/minPotencia del motor diesel instalado 42 Kw55 Kw2122

DIAMETROS DE PERFORACION ACONSEJADOS EN FUNCION DE LA SECCION DEL TUNEL23

24

BOOMER XE4 CSECCIONES HASTA 206 M

25

Los Jumbos de perforacin dan mecanizacin a las operaciones de perforacin, y tienen la capacidad de posesionar perforadoras de avance para perforar barrenos segn las rdenes del operarioJumbo robotizado26Las ventajas de la tecnologa en los jumbos de perforacin son:

-Ahorro de mano de obra-Menor tiempo de perforacin-Menor sobreperforacin-Control de la operacin-Ahorro en varillaje y explosivos-Menores costos de excavacin y seguridad en el trabajo el control informtico permite medir todos los parmetros de perforacin y adaptarlos a las necesidades requeridas y adems con la utilizacin de sensores y servovlvulas permite situar los barrenos en su posicin exacta, evitando las imprecisiones que son provocadas por errores humanos.

26CARACTERISTICAS DE CONSUMO DE AGUA EN PERFORACION MANUAL Y JUMBO27

Fuente: www.cazalac.orgJUMBO PARA TUNELERIA28

AXERA 7-260 T

AXERA 8-29029

30BOLTEC SLLONGITUDES DE BULN DE 1,5 A 1,8 METROS Y ALTURAS DE TECHO DE HASTA 2,5 METROS.

SISTEMA DE PERFORACIONLub. air consump. (at 3 bar): 6 l/sWater consumption : 1.25 l/sWeight: 75 kg

EMPERNADORES

31

BOLTEC MDLONGITUDES DE BULN DE 1,5 A 3,5 METROS Y ALTURAS DE TECHO DE HASTA 9,5 METROS.SISTEMA DE PERFORACION Lub. air consump. (at 3 bar): 6 l/s Water consumption: 1.25 l/s Weight: 75 kg

BAJO PERFIL32

QUASAR 1F

PERFORACIN DE BARRENOS

33Jumbo Radial (Simba)

Utilizado principalmente en minera subterrnea.

Son equipos que funcionan con energa elctrica y aceite hidrulico.

Montados sobre ruedas.

Rendimiento en condiciones optimas es de 6000 a 8000 mts. mensuales barrenados.34

SIMBA 1252

DIMETROS DE PERFORACIN EN EL RANGO DE DIMETROS DE 51 A 89 MMCARRUSEL CON CAPACIDAD DE 17+1 BARRAS PARA PERFORACIN MECANIZADA DE HASTA 32 M.SISTEMA TOP-HAMMER

35MARTILLO HIDRAULICOLub. air consump. (at 3 bar):5 l/sWater consumption: 50 l/minWeight: 171 kg

36

SIMBA M3 C

RANGO DE DIMETROS DE PERFORACIN DE 51 A 89 MM

EQUIPADO CON UN MARTILLO EN CABEZA

CARRUSEL CON CAPACIDAD DE 17+1 BARRAS PARA PERFORACIN MECANIZADA DE HASTA 32 M O 27+1 BARRAS PARA PERFORACIN MECANIZADA DE HASTA 51 M.MARTILLO HIDRAULICOLub. air consump: (at 3 bar) 8 l/sWater consumption: 100250 l/minWeight: 171 kg37

SIMBA W6 C-ITH

PARA GALERAS MEDIANAS A GRANDES EN EL RANGO DE DIMETROS DE PERFORACIN DE 89 A 165 MM

ADAPTADO PARA EQUIPAR MARTILLOS EN FONDO

CARRUSEL CON CAPACIDAD DE 35+1 BARRAS PARA PERFORACIN MECANIZADA DE HASTA 63 M.38

DOWN THE HOLE (DTH)39Minera subterrnea en el rea de produccin.Dimetro de perforacin entre 50 y 210 mm. Montado sobre orugas.Velocidad de traslado entre 1 y 3.8 km/hrCapacidad de trabajar en zonas irregulares y vencer pendientes.Barrido del barreno(agua o aire)Poseen martillo en fondo.Este mtodo de perforacin est indicado para rocas duras y dimetros superiores a los 150 mm.

CONSIDERACIONES40La perforadora hidrulica es un producto probado, superior a la perforadora neumtica en trminos de rendimiento, fiabilidad, consumo de energa, ambiente y costos operacionales.

Las perforadoras con rendimientos mas altos son mas pesadas y deben ser montadas en alguna forma de estructura, equipo de perforacin, o Jumbo de perforacin.La perforadora DTH permite la perforacin de barrenos mucho ms largos que las perforadoras con martillo en cabeza.EQUIPOS DE SERVICIO

Empernadores (necesitan de la perforacin).Jumbos para shotcrete.Acuadores.

JUMBO PARA SHOTCRETE:

JUMBO CABLES DE ACERO:

Minera contina construccin de tnelessin perforacin y tronadura (TBM)Equipos de perforacin segn rea de seccin

TUNEL BORING MACHINE (TBM):Areas mximas: 70-300 m2 aprox.Profundidad: mayores a 25 km.Dimetro: 1 - 19.5 mts.Cabezal cortador, un sistema de empuje y un equipo de apoyo.Trabajo en menor tiempo y de mayor calidad a Fin de cuentas sale ms barato que hacerlo por Perforacin y voladura Producen una pared de los tneles lisa.

EN CONCRETO Y COMO TODAS LAS COSAS DEPENDE:

Econmicas: La hidrulica tiene en general menor costo/metro que la neumtica.Operacionales: La hidrulica tiene mayor rendimiento y sepuedeautomatizar mejor que la neumtica.Seguridad Ambientales: La hidrulica es ms segura ya queen general se puede operar a distancia y con comandos, emitemenos ruido.Inversin y Mantencin: La hidrulica es ms costosa y demantencin ms compleja.

EXPLOSIVOS Y DETONADORESALMACENAMIENTO:

Deben efectuarse solo en polvorines autorizados segn normas oficiales, Cumpliendo con las siguientes recomendaciones:

Deben ser inaccesibles a personas extraas y vigiladas.Deben estar a distancias prudenciales de otras instalaciones para evitar explosiones o daos por simpata.Estando prohibido almacenar juntos explosivos y accesorios deben haber polvorines para ambos.

Est prohibido almacenar explosivos o accesorios con otros materiales o insumos ajenos a ellos.Durante el transporte de explosivos y accesorios de voladura de Polvorines o Bodegas de Mina a los frentes de trabajo:

Detonacin fortuita por maltrato.Abandono de explosivos - Robos.Manipulacin por personas inexpertas.

Los tipos de explosivo que deben utilizarse en tneles dependen de las caractersticas de la roca, principalmente de su densidad, resistencia a compresin y velocidad de propagacin snica de la roca. Adems los explosivos, durante la detonacin, deben generar gases no txicos, lo que limita el tipo de explosivos en interior. El tipo de explosivo tambin depende del grado de humedad existente en la roca.El explosivo ms utilizado para el cuele y contracuele, destroza y zapateras, es la GOMA-2 E-C o RIOMEX E20/40. El dimetro de los cartuchos deber ser lo ms prximo al dimetro de perforacin de los taladros, compatible con su introduccin dentro del barreno. La iniciacin de la explosin en cada barreno se realiza en el cartucho cebo instalado en el fondo del barreno y que contiene un detonador.La activacin de los detonadores puede ser elctrica o por impacto; en el primer caso se utilizan detonadores elctricos. Por razones de seguridad, contra corrientes parsitas, se utilizan exclusivamente detonadores de alta insensibilidad (Al). Una mayor seguridad ofrecen los detonadores de iniciacin no elctrica, tipo Nonel, cuyo uso sera especialmente aconsejable. Atendiendo a los tiempos de retardo, los detonadores pueden ser: instantneos, de microretardo (retardo de 25 30 mseg), o de retardo (retardo de 0,5 seg).El resto de los elementos que se utilizan para la voladura son los siguientes: Caas:

Son tubos de PVC (tubos omega) abiertos longitudinalmente en cuyo interior se colocan los explosivos, cordn detonante, etc. Permiten introducir fcilmente todos los elementos en su disposicin correcta dentro del taladro.

Retacador:El Retacador es el material que cierra o tapona el taladro y de este modo impide que la energa debida a la explosin se escape por la boca del mismo. Normalmente se usan unos cartuchos de arcilla muy plstica. Explosor:Es el mecanismo que produce la corriente elctrica que da lugar a la explosin. Suelen estar basados en un condensador que se va cargando con una manivela o una batera y que cierra el circuito manual o automticamente. Cables:Los cables elctricos que transmiten la corriente desde el explosor hasta los detonadores son los usados habitualmente en trabajos elctricos.

Control de las vibraciones:Las vibraciones producidas por las voladuras se transmiten por el terreno y pueden llegar a producir daos en edificios y estructuras prximas al tnel as como a la roca circundante y al revestimiento. Por este motivo tiene inters el estudio de la ley que rige la propagacin de las ondas ssmicas y los valores mximos de vibracin admisibles en cada proyecto.El factor principal que provoca los daos es la Velocidad Pico de Partcula, que se define como la velocidad mxima que alcanzan las partculas del terreno al vibrar por accin de la onda ssmica.VOLADURA CONTROLADA MINIMIZA EL DAO AL MACIZO ROCOSO

DESCRIPCIN GENERAL DE LOS MTODOS DE VENTILACIN DE MINAS:

El sistema escogido ser probablemente una combinacin de los mtodos que presentamos a continuacin:Ventilacin Natural: La energa ms barata y abundante en la naturaleza es el aire natural, que se utiliza en la ventilacin para minas subterrneas. Este aire se introduce por la bocamina principal de ingreso, recorriendo el flujo del aire por la totalidad del circuito de ventilacin, hasta la salida del aire por la otra bocamina. Para que funcione la ventilacin natural tiene que existir una diferencia de alturas entre las bocaminas de entrada y salida. En realidad, ms importante que la profundidad de la mina es el intercambio termodinmico que se produce entre la superficie y el interior.

Ventilacin Auxiliar: Como ventilacin auxiliar o secundaria, definimos aquellos sistemas que, haciendo uso de ductos y ventiladores auxiliares, ventilan reas restringidas de las minas subterrneas, empleando para ello circuitos de alimentacin de aire fresco y de evacuacin del aire viciado que les proporciona el sistema de ventilacin general. Por extensin, esta definicin la aplicamos al laboreo de tneles desde la superficie, aun cuando en estos casos no exista un sistema de ventilacin general. Los sistemas de ventilacin auxiliar que pueden emplearse en el desarrollo de galeras horizontales, utilizando ductos y ventiladores auxiliares son: Sistema impelente: El aire es impulsado dentro del ducto y sale por la galera en desarrollo ya viciado. USO DE AIRE COMPRIMIDO: Por su alto costo, en relacin a la ventilacin mecanizada, el uso del aire comprimido para atender la aireacin de desarrollos debe limitarse exclusivamente a aquellas aplicaciones donde no es posible por razones prcticas el utilizar sistemas auxiliares de ventilacin como es el caso particular del desarrollo manual de chimeneas o piques inclinados.

DESATADO DE ROCAS SUELTAS Y LABRES DE SOSTENIMIENTO

Despus de la voladura, generalmente quedan rocas sueltas que estn a punto de caer. Es necesario desquincharlas o hacer que estas caigan. Si el caso lo requiere se coloca sostenimiento preventivo con el empleo de pernos de anclaje, shotcrete, etc.

ACAREO DE MINERAL:

Equipo de evacuacin teniendo en consideracin: Longitud VS La seccin del tnel

LIMPIEZA DE ESCOMBROS:

El material producto de la excavacin del tnel fue retirado del frente de trabajo hasta los botaderos en superficie en dos etapas:El material de la voladura es transportado con un cargador (scooptram de 1yd3) hasta la cmara de transferencia ms prxima.El material contenido en las cmaras de transferencia es retirado por el cargador (scooptram de 1yd3) hasta superficie en donde se carga al volquete de 15m3 quien lo llevar hasta el lugar de botadero

SISTEMA DE SOSTENIMIENTO:

MAPA FUNCIONAL DEL PERFIL OCUPACIONAL DE OPERACIONES DE CARGA Y TRANSPORTE CON EQUIPOS DE BAJO PERFIL

MECANIZADO MECANIZADO:

CONVENCIONAL:

TRANSPORTE Y ACARREO:

Se define en tres grupos:

A pulso.Convencional.Mecanizado.Pulso a pulso.71

WAGON DRILLDISEADA PARA PERFORAR CON MARTILLO DE FONDO DE 2, 3 Y 4, EN DIAMETRO DE 2 (70 MM) HASTA 5 (127 MM).72

DIAMETRO PERFORACION: 64-102 MM

MAXIMA INCLINACION DE TRABAJO: 30

TRACK DRILL HIDRAULICO

Mtodos de Construccin de chimeneas73

DIAMETROS: 2 7 MDIAMETROS: 2 3 M

ALIMAK74

BLIND HOLE

75Blind Hole

76

Caractersticas Equipos77Rendimientos78Raise Boring

Nominal 12 20 m/da.

Operacional 4 m/turno.

Blind Hole

Nominal 7 m/da.

Operacional 0,49 m/hora (9 m/da).VentajasDesventajas79Aplicaciones80Raise Boring

Chimeneas de ventilacin.

Piques de traspaso.

Chimeneas de servicio y acceso.Blind Hole

Chimeneas piloto para zanjas.

Drenaje o servicio.

Chimeneas para Slot.81

DIMETROS DE 1,5 A 3,1 METROS.

ROBBINS 73RH/AC/VFPERFORADORAS DE CHIMENEASPERFORADORAS DE CHIMENEAS82

Robbins 97RDCDIMETROS RECOMENDADO ES DE 2,4 A 5,0 M.

Chimeneas de ventilacin.

Piques de traspaso.

Chimeneas de servicio y acceso.

Sondaje

83En la perforacin de sondaje se puede definir dos grandes rubros:

a) Diamantina, en la que al producirse la perforacin lo que se extrae es un testigo de roca.

b) Circulacin Reversa, donde se destruye absolutamente la roca y se saca un detrito.Ocasionalmente se combinan ambos mtodos en yacimientos que tienen una sobrecarga estril donde no es necesario muestrear la primera parte del pozo, por tanto se recurre primero a la perforacin con circulacin reversa, que es ms rpida y econmica, para posteriormente continuar con la diamantina. 84DiamantinaCirculacin reversaSegunda etapaPrimera etapaRecupera un trozo de roca (testigo)Recupera detritosCosto de 2 a 3 veces superior

Se utiliza tanto en superficie como en interior minaRendimiento 3 veces mayor (Rpida y econmica)

Ha sido principalmente de superficie, por los malos resultados desde el punto de vista de la calidad de la informacin de la muestra cuando se ha utilizado en minas subterrneasCARACTERSTICAS DE TIPOS DE SONDAJES85La abertura en elextremo de la broca diamantada permite cortar un testigo slido de roca que se desplaza hacia arriba en latubera deperforacin y serecupera luego en la superficie.Estndares bsicos de barras de perforacin7/8 pulgadas (EX) (Dimetro)13/16 pulgada (AX)1 5/8pulgadas (BX)21/8 pulgadas (NX). La mayora debarras de perforacin sonde10 pies de largo (3,048 m).

Despus de los primeros 10 pies de perforacin, se atornilla una nueva seccin de tubo en el extremo superior y as sucesivamente.

Cabezal de perforacin de diamantina86 SONDAJE CON DIAMANTINASONDAS SUBTERRANEAS con diamantina

87

Especificaciones tcnicasCapacidad de profundidad960 mTamao barra de perforacinA-NPar mx.700 NmVelocidad mx.1800 rpmAltura1470 mmLongitud4150 mmPeso1500 kgLongitud de avance850 mAnchura950 cm88

8889

DIAMEC U8

sonda subterrnea ms potente

avance con un cilindro hidrulico telescpico permite una perforacin fiable de sondeos rectosDIAMEC U6 V/S DIAMEC U890

DIAMEC U82000 m1200 rpm1488 mm5050 mm2500 kg1800 m1162 cm

DIAMEC U6Capacidad de profundidad960 mVelocidad mx.1800 rpmAltura1470 mmLongitud4150 mmPeso1500 kgLongitud de avance850 mAnchura950 cm

91

Sonda subterrnea con una gran movilidadAltura:2926.00 mmVelocidad mx.:1800.00 rpmLongitud de avance:850.00 mAnchura:1740.00 cmCapacidad de profundidad:1000.00 mLongitud:8691.00 mmPeso:12500.00 kg

92

Christensen CT 2 0SONDAS SUPERFICIE con diamantina

CS-4002Capacidad maxima:2450 m ha marcado nuevos rcords de profundidad en la perforacin de pozos diamantinos al perforar el pozo RD 8001 de 2.052,95 m de profundidad, en el rea de Pampa Escondida de Minera Escondida.(1800 mts antiguo record)

93La roca molida (cuttings) se recoge continuamente a medida que avanza la perforacin y constituyen la muestra del subsuelo.Estndares bsicos de barras de perforacinDimetro:6" (15,2 cm) 8" (20,3 cm)

20 pies de largo (6,096 m).

Cada barra es muy pesada y requiere el uso de una gra o winche para levantarla y colocarla sobre el agujero de perforacin

94 SONDAJE CON AIRE REVERSOSchramm T685WS Taladro Montado en Camin

95

GRANRESISTENCIA

MONTADO SOBRE CAMIN MOTOR EN CUBIERTA DE 760 HP (567 KW)

Drilltech D40KEQUIPADAS CON MOTORES DIESEL DE 600 HP

PROFUNDIDADES DE 600 MTS9697EQUIPOS DE SERVICIOJUMBO PARA SHOTCRETE98

JUMBO CABLES DE ACERO

Minera continua construccin de tnelessin perforacin y tronadura (TBM)100

TUNEL BORING MACHINE (TBM)Areas mximas : 70-300 m2 aprox.Profundidad :mayores a 25 km Dimetro : 1 - 19.5 mts Cabezal cortador , un sistema de empuje y un equipo de apoyo

-Trabajo en menor tiempo y de mayor calidad a Fin de cuentas sale mas barato que hacerlo porPerforacin y voladuraProducen una pared de los tneles lisa

EN CONCRETO Y COMO TODAS LAS COSAS DEPENDE102Consideraciones Econmicas: La hidrulica tiene en general menorcosto/metro que la neumtica Operacionales: La hidrulica tiene mayor rendimiento y sepuede automatizar mejor que la neumtica Seguridad Ambientales: La hidrulica es ms segura ya queen general se puede operar a distancia y con comandos, emitemenos ruido. Inversin y Mantencin: La hidrulica es mas costosa y demantencin mas complejaLo importante: Considerar el tipo de trabajo, la seguridad.BIBLIOGRAFIAADIF (2004) Instrucciones y recomendaciones para redaccin de proyectos de plataforma. IGP-4. Instrucciones y recomendaciones sobre tneles. IGP-4.3.-Recomendaciones sobre el proyecto de la excavacin y sostenimientos de tneles

Romana, M. (1997) Correccin del talud de la boquilla N del tnel de Paracuellos en la nueva lnea de alta velocidad Madrid-Zaragoza. IV Simp. Nal. Sobre Laderas y Taludes Inestables. Granada, pp 457-469

Romana M. (2000) Uso de clasificaciones geomecnicas en las boquillas de los tneles. INGEOPRES. Junio.

Romana, M. (2001) Recomendaciones de excavacin y sostenimiento para tneles. Revista de Obras Pblicas. Mayo.

Romana M, (2005) Emboquille Sur del Tnel de Torrecilla. VI Simposio Nacional de Laderas y Taludes Inestables. Valencia.

Roco A. Quiroz VegaGRACIAS.