PERFORACIÓNEN

MINERIA SUBTERRANEA

PERFORACIÓNEN

MINERIA SUBTERRANEA

Expositor : Ing. Daniel Arcos Valverde

Arequipa, Junio del 2007

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

ESQUEMAS DE DIACLASADO

ESQUEMAS DE DIACLASADO

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).• Secuencia de salidas (timming).

2

1

1

1

2

2 3

3

34

4

45

5

5

DESARROLLO DEL BANCO ANULAR

NOMENCLATURA DE TÚNEL

CONTORNO

NÚCLEO

CORTEO ARRANQUE

c

ba

B

c

b

a

c

b

a

B

PISO DEL TÚNEL (CRESTA DEL BANCO)

BANCOTÚNELSIMPLE

TÚNELEN DOSETAPAS

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.• Evacuación 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.

2. Cortes con taladros en paralelo.

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

A´

CORTE EN CUÑA DE ARRASTRE (DRAG O DRAW CUT)

A 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

A´

EJEMPLOS DE CORTE QUEMADO

EJEMPLOS PARA LIMITAR EL EFECTO DE SIMPATIA ENTRE LOS TALADROS

a b dc

a b c

TRAZOS DE ARRANQUEPARA TÚNELES

TALADRO DE ALIVIO

TALADROCARGADO

LEYENDA

TRAZOS DE ARRANQUE PARA TÚNELES II

LEYENDA

TALADRO DE ALIVIO

TALADRO CARGADO

ARRANQUE PARA FRENTE

ARRANQUES EN CONVENCIONAL

DISTANCIA ESTIMADA DEL ALIVIO AL PRIMER TALADRO DE ARRANQUE

B

B = 1,5 a 1,7 φ

Donde φ es el diámetro mayor

ESQUEMA GEOMÉTRICO GENERAL DE UN CORTE DE CUATRO SECCIONES CON TALADROS

PARALELOS

B4

B1

B2

B3

B3

D2

D1

LADO DE LA SECCIONSECCION DEL CORTE VALOR DEL BURDEN

PRIMERA B1 = 1,5 * D1 B1 * 2 SEGUNDA B2 = B1 * 2 1,5 * B2 * 2TERCERA B3= 1,5 * B2 * 2 1,5 * B3 * 2CUARTA B4 = 1,5 * B3 * 2 1,5 * B4* 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, especialmente en el área del arranque.

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 PARALELISMOAVANCE

• ESPACIAMIENTOS IRREGULARES ENTRE TALADROS

• IRREGULAR LONGITUD DE LOS TALADROS

AVANCE

ERRORES PERFORACIÓN

• INTERSECCION ENTRE TALADROSAVANCE

SOBRECARGA

SIN CARGA

• SOBRECARGA (EXCESIVA DENSIDAD DE CARGA)

SOBRECARGA

ERRORES PERFORACIÓN

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

• BREASTING: CON TALADROS SOBRE CABEZA HORIZONTALES

TAJEOS DE MINA

• CON TALADROS SOBRE CABEZA VERTICALES

TAJEOS DE MINA

• CON TALADROS SOBRE CABEZA INCLINADOS

TEMPORIZACIÓN: EFECTOS DE LA

SALIDA SECUENCIAL

12 3

4

5

67

8 9

10 11

12

1415

13

16

1718 19

FRENTE

CORTE LONGITUDINAL SALIDA DE

ARRANQUE

1415 y 16

10 y 114

1

5

1

8 y 917

12 y 13

2 y 3

ARRANQUE PARALELO

TEMPORIZACIÓN: EFECTOS DE LA

SALIDA SECUENCIAL

12 3

4

5

6 7

89

1011 12

13 14

15 16

17 18

19 20

1011 y 124, 6 y 7

1

15, 8, 9, 17 y 18

15, 16, 19 y 20

FRENTE

CORTE LONGITUDINAL

SALIDA DELARRANQUE

ARRANQUE ANGULAR

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

CARGA EXPLOSIVA

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

Longitud uniforme de la perforación. Uso de brocas rimadoras.Secuencia de perforación en el arranque:

- Primero los taladros de alivio- Después los taladros del arranque.

Control del punto de dirección y gradiente.

Delimitación del contorno de la labor.

Pintando la malla de Perforación.

Control del paralelismo de los taladros.