Download - Clase 1 Principios de Perforacion

Introducción al arranqueIntroducción al arranque

Explotación de MinasExplotación de Minas Dos etapasDos etapas

Arranque de materialArranque de material Manejo de materialManejo de material

Arranque:Arranque: Perforación para colocar explosivos Perforación para colocar explosivos TronaduraTronadura

Métodos de perforaciónMétodos de perforación Perforación tiene diferentes objetivos:Perforación tiene diferentes objetivos:

Exploración y reconocimiento de Exploración y reconocimiento de yacimientos o depósitos minerales yacimientos o depósitos minerales ccantidad y calidad.antidad y calidad.

Estudios geotécnicos Estudios geotécnicos propiedades de la propiedades de la roca.roca.

Inserción y detonación de cargas Inserción y detonación de cargas explosivas con fines de explosivas con fines de fragmentación.fragmentación.

Colocación de elementos de Colocación de elementos de refuerzorefuerzo

Nos concentramos en los dos últimosNos concentramos en los dos últimos

Métodos de perforaciónMétodos de perforación Crear hueco cilíndrico en la roca Crear hueco cilíndrico en la roca es es

necesario aplicar energía. necesario aplicar energía. Métodos de perforación:Métodos de perforación:

MecánicosMecánicos TérmicosTérmicos HidráulicosHidráulicos Ondas (sonoras o luminosas)Ondas (sonoras o luminosas) OtrosOtros

En excavación de rocas, se utilizan En excavación de rocas, se utilizan exclusivamente sistemas de perforación exclusivamente sistemas de perforación que se basan en la aplicación de energía que se basan en la aplicación de energía mediante métodos mecánicos.mediante métodos mecánicos.

Sistemas mecánicos de Sistemas mecánicos de perforaciónperforación PERCUSIÓNPERCUSIÓN

La herramienta horada la roca La herramienta horada la roca por efecto de impactos por efecto de impactos sucesivossucesivos

alta frecuenciaalta frecuencia

gran energíagran energía

rotación entre golpe y golpe rotación entre golpe y golpe

La rotación, en este caso, no La rotación, en este caso, no contribuye mayormente al contribuye mayormente al proceso de fracturamiento de proceso de fracturamiento de la roca.la roca.

Sistemas mecánicos de Sistemas mecánicos de perforaciónperforación ROTACIÓNROTACIÓN

La herramienta penetra la La herramienta penetra la roca por la acción roca por la acción conjunta de: conjunta de:

torque de rotacióntorque de rotación

fuerza de empuje fuerza de empuje aplicada sobre la aplicada sobre la superficie rocosa.superficie rocosa.

Perforación por Perforación por percusiónpercusión

ComponentesComponentes

MAQUINA PERFORADORAMAQUINA PERFORADORA: La : La máquina perforadora máquina perforadora es la que genera las fuerzas de penetración; vale es la que genera las fuerzas de penetración; vale decir, convierte la energía original que alimenta a la decir, convierte la energía original que alimenta a la máquina en energía mecánica de impacto.máquina en energía mecánica de impacto.

BARRA O COLUMNA DE BARRASBARRA O COLUMNA DE BARRAS: Transmite la : Transmite la energía de impacto desde la máquina perforadora al energía de impacto desde la máquina perforadora al macizo rocoso.macizo rocoso.

HERRAMIENTA DE PERFORACIÓNHERRAMIENTA DE PERFORACIÓN: Es el elemento o : Es el elemento o componente que aplica la energía a la roca. En la componente que aplica la energía a la roca. En la terminología minera se le denomina terminología minera se le denomina BROCA o BIT.BROCA o BIT.

Sistemas NeumáticosSistemas Neumáticos Fuente de energía: Fuente de energía: aire comprimido aire comprimido

para el accionamiento de la máquina para el accionamiento de la máquina perforadora. perforadora.

Dos sistemas según cómo se acoplan Dos sistemas según cómo se acoplan las componentes del sistema:las componentes del sistema: Sistema convencional o top-hammerSistema convencional o top-hammer Sistema DTH o down-the-holeSistema DTH o down-the-hole

Top-HammerTop-Hammer Sus componentes se acoplan en el Sus componentes se acoplan en el

orden siguiente:orden siguiente: Máquina perforadoraMáquina perforadora Columna de barrasColumna de barras HerramientaHerramienta

DTHDTH Sus componentes se acoplan en el Sus componentes se acoplan en el

orden siguiente:orden siguiente: Unidad de rotaciónUnidad de rotación Columna de barrasColumna de barras Máquina perforadora o martilloMáquina perforadora o martillo HerramientaHerramienta

Sistemas HidráulicosSistemas Hidráulicos Fuente de energía: fluido hidráulico (aceite Fuente de energía: fluido hidráulico (aceite

a presión) para el accionamiento de la a presión) para el accionamiento de la máquina perforadora. máquina perforadora.

Su modalidad funcional es exclusivamente Su modalidad funcional es exclusivamente del tipo del tipo CONVENCIONAL O TOP-CONVENCIONAL O TOP-HAMMERHAMMER

Se la llama Se la llama rotopercusión, rotopercusión, dado que dado que combina:combina: Efecto de impactos Efecto de impactos Efecto predominante Efecto predominante Torque de rotación más enérgico Torque de rotación más enérgico contribuye contribuye

parcialmente en el proceso mismo de ruptura y parcialmente en el proceso mismo de ruptura y penetración de la rocapenetración de la roca

Perforación rotativaPerforación rotativa

Sistema de perforaciónSistema de perforación Los sistemas rotativos no poseen una Los sistemas rotativos no poseen una

MÁQUINA PERFORADORA MÁQUINA PERFORADORA propiamente talpropiamente tal

Utilizan directamente la energía Utilizan directamente la energía eléctrica (motores) o combinaciones eléctrica (motores) o combinaciones electro-hidráulicas para: rotación, electro-hidráulicas para: rotación, fuerza de empuje y otros.fuerza de empuje y otros.

También es frecuente el uso de un También es frecuente el uso de un motor diesel como unidad de potencia motor diesel como unidad de potencia en combinaciones diesel-hidráulico y en combinaciones diesel-hidráulico y diesel-eléctrico.diesel-eléctrico.

Campos de aplicaciónCampos de aplicación

Campo de AplicaciónCampo de AplicaciónSISTEMA DE

PERFORACIÓNTIPO DE

ACCIONAMIENTOMODALIDAD FUNCIONAL

CAMPO DE APLICACIÓN

PERCUSIÓN

Neumático

Convencional (Top-hammer)

Minería subterráneaDiám = 27 a 41 mmMinería a rajo abiertoDiám = 35 a 127 mm

Down-the-hole

Minería a rajo abiertoDiám = 89 a 200 mmMinería subterráneaDiám = 89 a 165 mm

HidráulicoConvencional (Top-hammer)

Minería subterráneaDiám = 35 a 89 mm

Minería a rajo abiertoDiám = 51 a 127 mm

ROTACIÓNEléctrico Diesel - hidráulico Diesel -

eléctrico

Minería a rajo abiertoDiám = 150 a 381 mm

Perforación por percusiónPerforación por percusión

IntroducciónIntroducción Tres sistemas posibles:Tres sistemas posibles:

Accionamiento neumático convencional o Accionamiento neumático convencional o top-hammer.top-hammer.

Accionamiento neumático down-the-hole Accionamiento neumático down-the-hole (DTH)(DTH)

Accionamiento hidráulico, sólo top-Accionamiento hidráulico, sólo top-hammerhammer

Top-HammerTop-Hammer Energía se transmite por la barra Energía se transmite por la barra Energía se transfiere a través de la Energía se transfiere a través de la

herramienta (bit)herramienta (bit) A mayor longitud de barras, menor la A mayor longitud de barras, menor la

energía que se transmite eficientementeenergía que se transmite eficientemente DTHDTH

Martillo al fondo de la perforaciónMartillo al fondo de la perforación Eficiencia independiente del largo de Eficiencia independiente del largo de

barrasbarras

Sistemas neumáticos Top-Sistemas neumáticos Top-HammerHammer Concepto:Concepto:

Barrido Impacto Fuerza de avance RotaciónBarrido Impacto Fuerza de avance Rotación

Sistemas neumáticos Top-Sistemas neumáticos Top-HammerHammer Funcionamiento:Funcionamiento:

Mecanismo de percusión Mecanismo de percusión Dispositivo de distribución del aire Dispositivo de distribución del aire Mecanismo de rotación Mecanismo de rotación Mecanismo de empuje o avance Mecanismo de empuje o avance Dispositivo de barrido del detritus Dispositivo de barrido del detritus Dispositivo de lubricaciónDispositivo de lubricación

Sistemas Neumáticos DTHSistemas Neumáticos DTH Equipos Equipos

minería minería subterráneasubterránea

Sistemas Neumáticos DTHSistemas Neumáticos DTH Equipos minería Equipos minería

a rajo abiertoa rajo abierto

Sistemas hidráulicosSistemas hidráulicos Solo Top-HammerSolo Top-Hammer

EXPLOTACIÓN DE MINAS – UNIVERSIDAD DE CHILEEXPLOTACIÓN DE MINAS – UNIVERSIDAD DE CHILE

Sistemas hidráulicos - Sistemas hidráulicos - avanceavance

Sistemas hidráulicos - Sistemas hidráulicos - producciónproducción

Sistemas hidráulicos – Rajo Sistemas hidráulicos – Rajo AbiertoAbierto Actualmente se Actualmente se

llega a equipos llega a equipos que perforan que perforan grandes grandes diámetros: 12”diámetros: 12”

Aplicación de la energíaAplicación de la energía IndentaciónIndentación

RotaciónRotación

Aplicación de la energíaAplicación de la energía Fuerza de empuje. Cumple 3 Fuerza de empuje. Cumple 3

funciones:funciones: Contrarrestar la fuerza que ejerce el Contrarrestar la fuerza que ejerce el

fluido a presión en la parte posterior del fluido a presión en la parte posterior del cilindro de la máquinacilindro de la máquina

Contrarrestar la fuerza de reacción de la Contrarrestar la fuerza de reacción de la roca, de acuerdo con el principio acción -roca, de acuerdo con el principio acción -reacciónreacción

Optimizar el proceso de aplicación de la Optimizar el proceso de aplicación de la energíaenergía

Velocidad de avance vs. Velocidad de avance vs. propiedades de la rocapropiedades de la roca Energía específica:Energía específica:

Energía requerida para remover la Energía requerida para remover la unidad de volumen de roca. Se expresa unidad de volumen de roca. Se expresa en [kgm/cm3]en [kgm/cm3]

Perforación por percusiónPerforación por percusión

Prácticas de perforaciónPrácticas de perforación


Progreso de la perforaciónProgreso de la perforación

DesarrollosDesarrollos

Chimeneas - AlimakChimeneas - Alimak


Chimeneas - VCRChimeneas - VCR


Arranque en minas Arranque en minas subterráneassubterráneas

Perforación por rotaciónPerforación por rotación

PrincipioPrincipio Aplicar energía a la roca Aplicar energía a la roca

haciendo rotar una haciendo rotar una herramienta (trépano) herramienta (trépano) conjuntamente con la acción conjuntamente con la acción de una gran fuerza de empuje de una gran fuerza de empuje

Tres variantes:Tres variantes: Rotación con trépano cortante Rotación con trépano cortante

(roca blanda, perforación para (roca blanda, perforación para petróleo)petróleo)

Rotación con trépano triturante Rotación con trépano triturante (rocas medianas a duras, (rocas medianas a duras, diámetro mínimo de 150 mm)diámetro mínimo de 150 mm)

Rotación con herramienta Rotación con herramienta abrasiva (exclusivamente para abrasiva (exclusivamente para sondajes)sondajes)


Descripción del equipoDescripción del equipo

Herramientas de Herramientas de perforaciónperforación Trépanos cortantes:Trépanos cortantes:

Roca blandaRoca blanda Trépanos Trépanos

triturantes:triturantes: Tres rodillos cónicos Tres rodillos cónicos

con dientes con dientes triconostriconos

Ver parámetros de Ver parámetros de diseño…diseño…

Variables de operaciónVariables de operación Velocidad de rotación (rpm)Velocidad de rotación (rpm) Fuerza de empuje Fuerza de empuje depende dureza de la depende dureza de la

rocaroca Diámetro de perforaciónDiámetro de perforación Velocidad y caudal del aire de barridoVelocidad y caudal del aire de barrido

Remoción o barrido del detritus desde el fondo del Remoción o barrido del detritus desde el fondo del tiro.tiro.

Extracción del detritus hacia afuera.Extracción del detritus hacia afuera. Refrigeración y lubricación de los rodamientos del Refrigeración y lubricación de los rodamientos del

tricono.tricono. Desgaste de los trépanosDesgaste de los trépanos Consumos de energía:Consumos de energía:

RotaciónRotación EmpujeEmpuje Aire de barridoAire de barrido