PERFORACIÓN
EN
MINERIA
SUBTERRANEA
PERFORACIÓN
EN
MINERIA
SUBTERRANEA
Expositor : Ing. Daniel Arcos Valverde
PERFORACIÓN
El principio de la perforación se basa en el efecto mecánico de percusión y rotación, cuya acción de golpe y fricción producen el astillamiento y trituración de la roca.
La perforación es la primera operación en la preparación de una voladura. Su propósito es abrir en la roca huecos cilíndricos denominados taladros y están destinados a alojar al explosivo y sus accesorios iniciadores.
FUENTES DE ONDA AÉREA
EN LAS VOLADURAS
Para un taladro de ∅ = 45 mm ANFO (∅ = 45 mm) Semexsa 80 (∅ = 22 mm) Emulsión (∅ = 22 mm) Exadit (∅ = 22 mm) 1 m
CONDICIONES DE PERFORACIÓN
La calidad de los taladros que se perforan
están determinados por cuatro condiciones: diámetro, longitud, rectitud y
estabilidad.
Para conseguir una voladura eficiente la perforación es muy importante así como la selección del explosivo, este trabajo debe efectuarse con buen criterio y cuidado.
VOLADURAS EN RAMPAS Y
DESARROLLOS MINEROS
Son voladuras con una sola cara libre y que requieren la creación de una segunda cara libre, esta es lograda mediante la apertura del arranque (Corte), luego se transforma en una voladuras de banco anular.
GENERALIDADES
Condiciones básicas para voladuras en frentes:
• Cara libre o Alivio (relief).
• Trazo de perforación y alineamiento de los
taladros (alignment).
• Carga explosiva (charge).
2 1 1 1 2 2 3 3 3 4 4 4 5 5 5 DESARROLLO
DEL BANCO ANULAR
NOMENCLATURA DE TÚNEL CONTORNO NÚCLEO CORTE O ARRANQUE c b a B c b a c b a B
PISO DEL TÚNEL (CRESTA DEL BANCO) BANCO TÚNEL SIMPLE TÚNEL EN DOS ETAPAS
CICLO BÁSICO DE EXCAVACIÓN
El ciclo básico de una excavación comprende la perforación y voladura. La secuencia es la siguiente:
• Perforación de taladros.
• Cebado y carga de explosivo.
• Amarre del sistema de iniciación.
• Disparo.
• Evacuación de
humos,ventilación,desatado, control de estabilidad para la evaluación del
material volado.
PARTES DEL FRENTE
Para efectos de voladura el frente de pequeña a mediana envergadura se divide en tres áreas:
1. Corte o arranque. 2. Núcleo o destroza. 3. Corona o contorno.
Secuencia de rotura que sigue el disparo: Corte Núcleo Contorno
CORTES O ARRANQUES
El principio de la voladura en frentes reside en crear una cavidad inicial, denominada corte, cuele o arranque, esta cavidad sirve para crear una segunda cara libre de gran superficie que facilitara la rotura del resto de la sección. Los taladros del núcleo y de la periferie trabajan rompiendo la roca con dirección hacia dicha cavidad.
CORTES O ARRANQUES
La función del arranque es formar la primera cavidad en el frente cerrado de una rampa, creando así una segunda cara libre para la salida de los demás taladros, transformandose en un “banco anular”.
El arranque requiere en promedio 1.3 veces mas de carga por taladro para desplazar el material triturado.
MÉTODOS DE CORTE
Los tipos de trazos de perforación para formar una nueva cara libre ó cavidad de corte, son dos:
1. Cortes con taladros en ángulo o cortes en diagonal.
CORTES EN DIAGONAL
El corte en diagonal consiste en perforar taladros de forma angular con respecto al frente, lo que permite que la roca se rompa y despegue en forma diagonal, con un “descostre sucesivo” hasta el fondo del disparo. Los taladros deben ser perforados en forma escalonada, uno tras otro conforme lo permita el ancho del túnel(Método poco usado).
CORTES EN DIAGONAL
Estos cortes pueden clasificarse en tres grupos:
1. Corte en cuña de ejecución vertical
(wedge cut), corte en cuña de ejecución
horizontal (“v” o “w”) y corte piramidal. En los tres casos los taladros son convergentes hacia un eje o hacia un punto al fondo de la galería a perforar.
2. Cortes en abanico (fan cut) con diferentes variantes. En este caso los taladros son divergentes respecto al fondo de la galería.
CORTE EN DIAGONAL
3. Cortes combinados de cuña y abanico o paralelo y abanico.
CORTE EN CUÑA O EN “V” (WEDGE CUT) A A´ A A´ 60°
CORTE EN PIRAMIDE
O DIAMANTE (CENTRE CUT)
A A
´
A
CORTE EN CUÑA
DE ARRASTRE (DRAG O DRAW CUT)
A A´
A
CORTE EN PARALELO
Los taladros son perforados paralelamente y los Jumbos son los equipos mas adecuados por que cuentan con brazos articulados en forma de pantógrafo que facilitan el alineamiento y dan precisión en la ubicación de los taladros en el frente de voladura.
TIPOS DE CORTES PARALELOS
Los tipos de cortes usando taladros paralelos:
• Corte quemado.
• Corte cilíndrico con taladros de alivio.
• Corte escalonado por tajadas
horizontales.
Presenta diferentes variantes de acuerdo a la roca y la experiencia.
CORTE EN PARALELO
A A´
A
EJEMPLOS DE CORTE QUEMADO
EJEMPLOS PARA LIMITAR EL EFECTO DE SIMPATIA ENTRE LOS TALADROS
a b c d
a
TRAZOS DE ARRANQUE
PARA TÚNELES
TALADRO DE ALIVIO TALADRO CARGADO LEYENDATRAZOS DE ARRANQUE PARA
TÚNELES II
LEYENDA
TALADRO DE ALIVIO TALADRO CARGADO
ARRANQUES EN CONVENCIONAL
DISTANCIA ESTIMADA DEL ALIVIO
AL PRIMER TALADRO DE ARRANQUE
B
B = 1,5 a 1,7 φ
ESQUEMA GEOMÉTRICO GENERAL DE UN CORTE DE CUATRO SECCIONES CON TALADROS
PARALELOS B4 B1 B2 B3 B3 D2 D1 LADO DE LA SECCION SECCION DEL CORTE VALOR DEL BURDEN
PRIMERA B1 = 1,5 * D1 B1 * 2
SEGUNDA B2 = B1 * 2 1,5 * B2 * 2
TERCERA B3= 1,5 * B2 * 2 1,5 * B3 * 2
Notas importantes:
• La única superficie libre en voladura de
túneles, piques o chimeneas viene a ser el frente de ataque. Considerar que la rotura de la roca se realiza en condiciones de gran confinamiento.
• Cuanto más pequeña sea la sección del
frente a disparar, se requerirá mayor carga especifica de explosivo por metro cúbico a romper .
• El burden y espaciamiento son cortos,
DISTANCIA ENTRE TALADROS
Normalmente varían: arranque de 15 a 30 cm , ayudas de 60 a 90 cm y en los cuadradores de 50 a 70 cm.
Como regla práctica se estima una distancia de 2 pies (60 cm) por cada pulgada del diámetro de la broca.
Los taladros periféricos (alzas y cuadradores) se deben perforar a unos 20 a
30 cm del límite de las paredes del túnel, para facilitar la perforación y para evitar la sobre rotura, en voladura normal.
En los taladros paralelos, es necesario perforar los del techo y piso con cierto ángulo.
Si estos ángulos se exageran los resultados serán negativos por sobrerotura.
ERRORES PERFORACIÓN
• HUECO DE ALIVIO DE DIÁMETRO MUY PEQUEÑO
• DESVIACIONES EN EL PARALELISMO
• ESPACIAMIENTOS IRREGULARES ENTRE TALADROS
• IRREGULAR LONGITUD DE LOS TALADROS
AVANCE
• INTERSECCION ENTRE TALADROS
AVANCE
SOBRECARGA
SIN CARGA
• SOBRECARGA (EXCESIVA DENSIDAD DE CARGA)
SOBRECARGA
GALERÍAS: APERTURAS EN DOS ETAPAS CORTE PARALELO BANCO 1 1 2 2
LA MALLA DEL FONDO DEBE DE SER
IGUAL A LA MALLA DEL FRENTE
LABORES DE MINA
TAJEOS DE MINA
TAJEOS DE MINA
TEMPORIZACIÓN: EFECTOS DE LA SALIDA SECUENCIAL 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 14 15 13 16 17 18 19 FRENTE CORTE
LONGITUDINAL SALIDA DEARRANQUE
14 15 y 16 10 y 11 4 1 5 1 8 y 9 17 12 y 13 2 y 3 ARRANQUE PARALELO
TEMPORIZACIÓN: EFECTOS DE LA SALIDA SECUENCIAL 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 10 11 y 12 4, 6 y 7 1 1 5, 8, 9, 17 y 18 15, 16, 19 y 20 FRENTE CORTE
LONGITUDINAL SALIDA DELARRANQUE
DIFERENCIA ENTRE EL USO DEL
TACO
Taco Inerte (Detritus)
Efecto Mecánico:||
Una adecuada longitud de taco, genera mayor oposición al desplazamiento o salida de los gases.
Al utilizar los detritus como taco inerte podemos aprovechar la forma irregular que tienen, para distribuir las fuerzas horizontales, provenientes de la detonación; en fuerzas verticales e inclinadas, produciendo así que dichas fuerzas hagan presión sobre las paredes del taladro. Generando resistencia a la salida de los gases y como consecuencia aumentar la energía de impacto sobre la roca
Recomendaciones:
1. Siempre perfore los taladros según un esquema estimado.
2. Un taladro demasiado profundo deteriora la roca y uno demasiado corto deja que parte de la roca no se fracture. Así, las condiciones desmejoran para la siguiente ronda disminuyendo el avance por disparo como resultado final.
Recomendaciones:
3. Calcule siempre las cargas en relación con el máximo burden y con cierto margen de seguridad.
4. Seleccione el tiempo de retardo de manera que se obtenga suficiente tiempo para que la roca se desplace. Los dos primeros taladros son los más importantes.
RECOMENDACIONES PARA FRENTES
9 Longitud uniforme de la perforación.
9 Uso de brocas rimadoras.
9 Secuencia de perforación en el arranque: - Primero los taladros de alivio
- Después los taladros del arranque.
9Control del punto de dirección y gradiente.
9Delimitación del contorno de la labor.
9Pintando la malla de Perforación.
