TRAZO DE PERFORACION

Es un conjunto de taladros que se perforan en un frente y que tiene una ubicación, dirección, inclinación y profundidad determinada. El trazo de perforación presenta varias alternativas según el tipo de roca, equipo de perforación y tamaño de la sección a disparar.

Partes del trazo:

El trazo de perforación esta formado por los taladros:

- Corte: los del centro, se disparan primero para tomar la cavidad inicial. Generalmente se cargan de 1.3 a 1.5 mas veces que el resto.

- Ayudas: Son los que rodean a los de Corte y forman las salidas hacia la cavidad inicial. Según la dimensión del frente varia su numero y distribución comprendiendo a las primeras ayudas, segundas y terceras ayudas(taladros de destrozo o franqueo), salen en segundo termino.

- Cuadradores: Son los taladros laterales(hastiales), forman los falncos del túnel.- Alzas: Son los que forman el techo o bóveda del túnel. También llamados taladros de la

corona.- Arrastres: Corresponden al piso del túnel o galería, se dispara al final de toda la ronda.

Se distribuyen en el frente de la voladura, de los cuales el mas importante es el de corte que esta formado por dos o mas taladros, dependiendo del tipo de corte elegido.

El objetivo de este es :

a) Distribuir los taladros.b) Obtener un buen avance.c) Determinar el orden de la salida de los taladros.d) Mantener el tamaño o la sección de la labor uniforme.e) Reducir los gastos de perforación y cantidad de explosivos.

Se debe considerar características geológicas:

- Tipos de rocas y propiedades.- Orientación de discontinuidades respecto al eje del túnel, influye en la dificultad para la

excavación y sus condiciones de estabilidad.- Presencia de fallas, su orientación y espesor.

CUÑA O ARRANQUE

Son aquellos taladros que se ubican en la parte central de la sección, los cuales tienen la función de aperturar el numero de caras libres del frente; siendo los taladros fundamentales para cada voladura, si la voladura de estos taladros salen bien, también saldrá bien la voladura del frente.

Se tienen varios tipos de corte que se agrupan de la siguiente manera:

a) Cortes angulares: Son aquellos que forman un angulo con el frente donde se perfora. Se hacen para cuando en el momento de la explosión formen un cono de base amplia y de profundidad moderada.

- CORTE EN CUÑA O “V”: Esta formado por dos o mas taladros que forman una “V”, debe ser en forma simétrica a ambos lados del eje del túnel, separados por una distancia considerable tendiendo a encontrarse en la parte central. El angulo que forman los taladros con el frente varia de 60° a 70° y la profundidad sea por lo menos 1/12 mas largo que la perforación del resto de taladros.

Ventajas: Menor consumo de explivos, perforación relativamente fácil, recomendable en terrenos suaves y semiduros y aplicable a secciones de hasta 6´x7´.Desventajas: el avance máximo que se puede alcanzar es el ancho de la galería, cuanto mas largo sea el avance se cae en desviaciones en la perforación y en terrenos duros se necesita mas perforaciones en “V”.

- CORTE EN PIRAMIDE: Esta formado por 3 o 4 taladros que se perforan y tienden a encontrarse en el fondo. La voladura forma una abertura parecida a un cono o pirámide.La desventaja es la dificultad en la perforación pues es difícil encontrar el angulo agudo al fondo de la perforación.

b) Cortes paralelosEste corte consiste en perforar 3 o mas taladros horizontales, que son paralelos entre si y paralelos al eje de la galería, cuanto mas duro es el terreno estos taladros deben estar mas cerca uno del otro.De estos taladros uno o mas se dejan sin cargar, con el fin de que dejen un espacio libre donde la roca al ser deformada y fragmentada tenga donde expandirse y ser expulsada

resultando después un agujero de forma tubular sobre el que accionaran el resto de taladros disparados.el corte de este tipo mas usado es:

- CORTE QUEMADO: Los barrenos se perforan paralelos y con el mismo diámetro, algunos se cargan con mayor cantidad de explosivos mientras que otros se dejan vacios. Estos taladros deben ser 6 pulgadas mas profundas que el resto de los taladros del trazo.

Ventajas: Ideal para terrenos muy duros y permite un buen avance.Desventajas: Es difícil perforar los taladros muy cerca unos de otros y paralelos y requiere mas explosivos q un corte tipo cuña.

c) Cortes combinadosSon la combinación de las dos anteriores. Como corte cilíndrico en espiral y corte coromant.

BROCAS

Estos dispositivos tienen los filos cortantes dispuestos en cruz y entran en los extremos de los barrenos a presión y/o son con rosca. Estan en directo contacto con la roca que se esta perforando. Usada para que rompa, corte y muela las formaciones rocosas mientras se perfora. Por esta razón las caracterisiticas de la roca son importantes de considerar al momento de escoger el tipo de broca. Las brocas pueden ser:

1) Brocas triconicas: tiene tres conos cortadores que giran sobre su propio eje. Las brocas de conos giratorios son unas de las mas utilizadas en la industria por su gran variedad. Sus tipos son:

a) Dientes de acero: Los dientes están hechos de acero (aleación entre hierro y carbono); estos dientes van forjados en el acero de que esta hecho el cono.

b) Insertos de carburo de tungsteno: El fabricante introduce y presiona insertos muy duros de carburo de tungsteno en huecos perforados en el cono de la broca.

2) Brocas de cortadores fijos: Tambien tienen cortadores, pero los fabricantes los embeben en la cabeza de la broca. La cabeza de la broca solo se mueve cuando la broca rota, no tiene partes móviles, como los conos en las brocas conicas.

a) Broca de diamante Natural: El tipo de cortadores es de diamante natural. Tienen un cuerpo fijo cuyo material puede ser acero o matriz incrustados

en el cuerpo de la broca. El tipo de flujo es radial. Mecanismo de corte por friccion y arrastre. Se usan para perforar formaciones muy duras.

b) Broca TSP: Usa diamantes sintéticos de forma triangular. Para perforar rocas duras. Alta resistencia a altas temperaturas(1000-2000°C). Cuerpo tipo matriz. Mecanismo de corte por friccion. El tipo de flujo es radial. Aplicación para desviar pozos.

c) Broca de PDC: Los cortadores están hechos de diamantes artificiales y de carburo de

tungsteno en forma de pastillas. Para perforar rocas de blandas a duras. Alta resistencia al impacto y al desgaste de los cortadores. Diseño hidráulico por sistema de toberas para lodo. Puede ser rotada a altas velocidades y con diferentes pesos sobre la broca. Puede ser utilizada con turbinas y motores de fondo.

3) Brocas especiales:

a) Brocas desviadoras: Las barrenas de chorro desviadoras para la perforación direccional de formaciones blandas durante operaciones de desviación de agujero. La tubería de perforación y la barrena especial son bajadas dentro del agujero; y el chorro grande es apuntado de modo que, cuando se aplica presión a las bombas, el chorro deslava el lado del agujero en una dirección especifica.

b) Brocas corazonadora: Es una broca de cortadores fijos de PDC o de diamante. Tiene un hueco en el medio. Esta abertura permite que la broca obtenga el corazón. Los diamantes y PDCs se encuentran alrededor de la abertura y a los lados de la broca.

Los mecanismos de operación son:

- Compresión.- Velocidad de rotación.- Falla la roca venciendo sus esfuerzos. Esta puede ser por:

Trituración.

Cizallamiento.

Friccion.

Para la selección de las brocas es necesario conocer los objetivos de la perforación. Los principales que se deben tomar en cuenta son:

El rendimiento de la broca. Economía. La trayectoria de perforación. Litología.

AIRE COMPRIMIDO

Aire que es comprimido en volumen y es transportado a través de tuberías, usado como energía motriz para equipos y herramientas. El aire comprimido se usa también para enfriar el aire atmosférico en los frentes de trabajo.

Existen tuneladoras que trabajan con aire comprimido, utilizan aire a presión para contrarrestar la presión hidrostática que el suelo ejerce contra la cabeza de corte. Estas maquinas están especialmente preparadas para excavar en suelos inestables con presencia de agua.

Cuando el túnel debe pasar por debajo de un rio o un lago, la única forma de garantizar la seguridad de los trabajadores es llenando de aire comprimido el túnel. Esta técnica se le conoce como “cámara de empuje”, utiliza un escudo hidráulico en la parte exterior, con aire comprimido para retener el agua.

También tiende a extraer de los muro los gases explosivos, como el metano y los expulsa del tunel

MAQUINAS PERFORADORAS

Los tipos de perforadoras convencionalesneumaticas son:

1) Jack-Leg: Perforadora con barra de avance que puede ser usada para realizar taladros horizontales e inclinados, se usa mayormente para la construcción de galerías, subniveles, Rampas; utiliza una barra de avance para sostener la perforadora y proporcionar comodidad de manipulación al perforista.

2) Jack – Hammer: Perforadoras usadas para la construcción de piques, realizando la perforación vertical o inclinada hacia abajo; el avance se da mediante el peso propio de la perforadora.

3) Stoper: Perforadora que se emplea para la construcción de chimeneas y tajeado en labores de explotación(perforación vertical hacia arriba). Está constituido por un equipo perforador adosado a la barra de avance que hace una unidad sólida y compacta.

4) Jumbos. La máquina habitual de perforación es el jumbo, como se muestra en la imagen

que incluimos más abajo. Consta de una carrocería de automóvil dotada de dos o tres

brazos articulados, según los modelos. En cada brazo puede montarse un martillo de

perforación (perforadora) o una cesta donde pueden alojarse uno o dos operarios y que

permite el acceso a cualquier parte del frente. El funcionamiento de los jumbos es

eléctrico cuando están estacionados en situación de trabajo y pueden disponer también

de un motor Diesel para el desplazamiento. Los martillos funcionan a rotopercusión, es

decir, la barrena gira continuamente ejerciendo simultáneamente un impacto sobre el

fondo del taladro. El accionamiento es hidráulico, con lo que se consiguen potencias

mucho más elevadas que con el sistema neumático. El arrastre del detritus y la

refrigeración se consiguen igualmente con agua.

Los rendimientos de perforación que se consiguen en los jumbos hidráulicos modernos,

pueden superar los 3,5 m/min de velocidad instantánea de perforación. Los jumbos

actuales tienen sistemas electrónicos para controlar la dirección de los taladros, el impacto

y la velocidad de rotación de los martillos e incluso pueden memorizar el esquema de tiro

y perforar todos los taladros automáticamente. En este caso un único maquinista puede

perforar una pega completa en unas pocas horas.

SILICOSIS

Un riesgo común y característico de toda actividad minera, incluida la que se realiza a cielo abierto, esta relacionada con la producción de polvo , especialmente el que contiene sílice cristalino, lo que da origen a que los trabajadores contraigan algún tipo de neumoconiosis de las que la mas conocida es la silicosis, enfermedad incurable que puede resultar en ocasiones mortal , actua como factor agravante de otras dolencias. El polvo de sílice es una sustancia cancerígena.

Se diagnostica a través de exámenes radiológicos. Se puede prevenir tomando las siguientes medidas:

Nunca perforar sin apliacacion de agua, sea la perforación de tipo manual o mecanizada, subterránea o en superficie.

No permitir que el mineral caiga desde gran altura en los traspasos de un nivel a otro, manteniendo los piques llenos, evitando la generación excesiva de polvo.

Planificar los disparos de modo de evitar la exposición de gran parte del personal, tanto al polvo como a los gases del explosivo.

Regar siempre después de efectuar el disparo, mediante el uso de agua en forma de neblina.

PIE DE AVANCE

En las Jack-leg es parte de la perforadora compuesta por un cilindro con un piston dentro, en el extremo inferior esta provisto de punta y una uña cuyo objeto es la de fijar en el piso y evitar su deslizamiento, esta también provisto con una manija que sirve para su manipulación y trabaja con aire comprimido en forma sistematica con la perforadora.

PERFORACION A SECCION COMPLETA

Método TBM (Tipo Escudo o Topo)

La excavación de túneles por el método de escudo se usa generalmente,

en la actualidad, en terrenos blandos, no cohesivos, compuestos de

arena suelta, grava o limo y todo tipo de arcilla, o en mezcla de

cualesquiera de ellos. Es indispensable estar debajo del nivel freático.

La TBM (Tunnel Boring Machine)es un cilindro formado por planchas

de acero soldadas entre sí. Tiene un diámetro ligeramente mayor que el

exterior del revestimiento del túnel. Además existen varios métodos

para atacar las caras de túneles perforados a través de la roca. Otros

métodos distintos dependerán de la medida del túnel, del equipo

disponible, de la formación y de la cantidad de ademes que se

necesiten.