Clases de Voladura II

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    08-Aug-2015

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UNIVERSIDAD NACIONAL SAN LUIS GONZAGA DE ICA FACULTAD DE INGENIERIA DE MINAS Y METALURGIA

CURSO: VOLADURA DE ROCAS II

CAPITULO I Introduccin

Como es bien conocido, en toda operacin minera, obras de construccin civil, canteras, etc. La fragmentacin de la roca se realiza mediante las operaciones mineras unitarias de Perforacin y Voladura.

Tanto la perforacin como la voladura son una de las operaciones unitarias ms importantes dentro de la actividad minera. Teniendo en cuenta que las operaciones mineras unitarias de perforacin y voladura de rocas son binomiales y los resultados de ella depende hasta en 70% la rentabilidad de toda operacin minera. Ambos han mostrado notables avances en el campo tecnolgico y metodologa de ejecucin, sin embargo los mtodos y herramientas tradicionales siguen y seguirn siendo las alternativas clsicas y baratas utilizadas por el trabajador minero.

CAPITULO I SISTEMAS DE PENETRACION DE LA ROCALos sistemas de penetracin de roca que han sido desarrollados, pueden clasificarse por orden de aplicacin:

Mecnico

(Rotacin y Rotopercusin, Percusin)

Utilizada en forma casi general en minera y construccin civil

Trmicos (Soplete, Plasma, Fluido Caliente, Congelacin) Hidrulicos (Chorro de agua, Erosin, Cavitacin) Snicos (Vibracin de alta frecuencia) Qumicos (Microvoladura, Disolucin) Elctricos (Arco Elctrico, Induccin Magntica) Ssmicos (Rayo Lser) Nucleares (Fusin, Fisin)

CAPITULO I

Definicin

Perforacin: La perforacin es la primera operacin en la preparacin de una voladura. Su propsito es el de abrir en la roca huecos cilndricos de dimetro y profundidad variable, bien a mano o bien con medios mecnicos (martillos perforadores). denominados taladros, barrenos, hoyos o blast holes. Destinados a alojar al explosivo y sus accesorios.

CAPITULO I

Progresos alcanzados en la Tcnica de la PerforacinPor ultimo se dio un paso decisivo en la mejora de la tcnica de la perforacin, al introducir las modernas maquinas perforadoras, que son livianos y potentes

Luego se empez a usar el aire comprimido con las maquinas perforadoras, lo que elevo considerablemente el rendimiento del perforista, pero estas primeras maquinas tenan el inconveniente de ser demasiado pesada y adems consuma excesivo aire

Despus vino la perforacin manual con barrenos y martillo de acero, sistema llamado tambin Perforacin a Pulso y que aun hoy se usa en algunas minas pequeas Desde tiempos muy remotos el hombre busco la forma de poder hacer sus trabajos de excavacin vindose obligado a utilizar herramientas muy primitivas y simples, tales como una piedra atada a un pedazo de madera como martillo y probablemente un hueso como barreno y Tambin Fuego

CAPITULO II

CAPITULO II

PERFORACION DE ROCAS

Los principales componentes de un sistema de perforacin de este tipo son: a) Perforadora, fuente de energa mecnica. b) Varillaje, medio de transmisin de dicha energa.

c) Broca o bit, til que ejerce sobre la roca la energa.d) Barrido, efecta la limpieza y evacuacin del detrito producido.

a

b

c

CAPITULO II

SISTEMA DE PERFORACION

2.1. Segn el Mtodo Mecnico de Perforacina) Mtodos Rotopercutivos: son muy utilizados en labores subterrneas y trabajos menores en minera a cielo abierto (pre-corte), tanto si el martillo se sita en la cabeza como en el fondo de la perforacin. En este mtodo tiene lugar la accin combinada de percusin, rotacin, barrido y empuje.

Las principales ventajas de este mtodo de perforacin, en comparacin al mtodo rotativo, son: -Es aplicable a todos los tipos de roca, desde blandas hasta duras. -Permite una amplia gama de dimetros de perforacin (desde 1 hasta 8"). - En el caso de perforacin mecanizada, los equipos tienen gran movilidad (puede ser montada la perforadora en camiones sobre ruedas, sobre orugas). - Requiere de una persona para operar la perforadora

CAPITULO II

SISTEMA DE PERFORACION

2.1 Segn el Mtodo Mecnico de Perforacin a) Mtodos Rotopercutivos a.1 Martillo en Fondo.- El funcionamiento de un martillo en fondo se basa en que el pistn golpea directamente a la broca durante la perforacin, generalmente con una frecuencia de golpeo que oscila entre 600 y 1.600 golpes por minuto. Los martillos que poseen estos equipos fueron desarrollados por Stenuick en 1951, y desde entonces se han venido utilizando tanto en minas a cielo abierto como en minas subterrneas asociadas al uso de mtodos de explotacin de tiros largos (L.B.H.) y V.C.R. Actualmente, en el caso de obras de superficie, este mtodo de perforacin est indicado para rocas duras y dimetros superiores a los 150 mm.

CAPITULO II

SISTEMA DE PERFORACION

2.1. Segn el Mtodo Mecnico de Perforacin b) Mtodos rotativos: se subdividen en dos grupos, segn si la penetracin en la roca se realiza por trituracin (triconos) o por corte (brocas especiales). El primer sistema se aplica en rocas de dureza media a alta y el segundo en rocas blandas. En este tipo de perforacin no existe la percusin.

CAPITULO II2.2. TIPO DE MAQUINARIA

SISTEMA DE PERFORACION

2.2.1. Perforacin Manual: Es el sistema de perforacin ms convencional , utilizado muy frecuentemente para labores puntuales y obras de pequea escala debido principalmente a la facilidad en la instalacin de la perforadora y los requerimientos mnimos de energa para funcionar (un compresor porttil). Esto permite realizar labores de perforacin en zonas de difcil acceso sin que sea necesario personal muy experimentado para la operacin y mantencin de las perforadoras, lo que significa un menor costo por metro perforado.

CAPITULO II2.2. TIPO DE MAQUINARIA 2.2.1. Perforacin Manual:

SISTEMA DE PERFORACION

Peroracin Neumatica.- Se realiza mediante el empleo de una perforadora convencional, el cual usa como energa el aire comprimido, para realizar huecos de dimetro pequeo con los barrenos integrales que poseen una punta de bisel (cincel); que se encarga de triturar la roca al interior del taladro en cada golpe que la perforadora da al barreno; y mediante el giro automtico hace que la roca sea rota en un circulo que corresponde a su dimetro; producindose as un taladro.TIPOS DE PERFORADORAS CONVENCIONALES NEUMATICAS.

a. Jack Leg.- 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; utiliza una barra de avance para sostener la perforadora y proporcionar comodidad de manipulacin al perforista. b. Jack Hammer.- Perforadoras usadas para la construccin de piques, realizando la perforacin vertical o inclinada hacia abajo; el avance se da mediante el peso propio de la perforadora.

c. Stoper.- Perforadora que se emplea para la construccin de chimeneas y tajeado en labores de explotacin(perforacin vertical hacia arriba). Est constituido por un equipo perforador adosado a la barra de avance que hace una unidad slida y compacta.

CAPITULO IITIPO DE MAQUINARIA 2.2.1. Perforacin Manual:

SISTEMA DE PERFORACION

Perforacin Elctrica.- Se realiza empleando energa elctrica, que un generador lo provee y para ello se emplea una perforadora con un barreno helicoidal, que puede realizar taladros de hasta 90 cm de longitud, siendo el problema principal el sostenimiento de la perforadora para mantenerla fija en la posicin de la perforacin.

CAPITULO II2.2. TIPO DE MAQUINARIA

SISTEMA DE PERFORACION

Perforacin Mecanizada: La necesidad de incrementar los dimetros de perforacin (sobre 3") para responder a mayores ritmos de produccin en los trabajos mineros, y el desarrollo tecnolgico en el mbito de la automatizacin de las operaciones introdujeron importantes cambios a la perforacin de rocas. La mecanizacin utiliza sistemas que permiten relacionar los valores de las variables de rotacin, empuje, percusin, barrido con los de las variables dependientes de la roca (dureza, resistencia) y con las posibilidades de los equipos de perforacin, en funcin de una mayor velocidad de penetracin y mayor rendimiento, que en definitiva llevan a un menor costo por metro perforado. Perforacin Hidraulica.- Se realiza mediante el empleo de equipos altamente sofisticados, robotizados, de gran capacidad de avance y performance. Utiliza la energa hidrulica para la trasmisin, control de fuerzas y movimientos en la perforacin. Adems, cuenta con un tablero de control computarizado, equipado con un software de perforacin donde se grafica el trazo de perforacin requerido. La gran ventaja de estos equipos es su gran precisin y paralelismo en la perforacin. Por su gran rendimiento, es requerido por la gran minera.

CAPITULO II2.3. TIPO DE TRABAJO

SISTEMA DE PERFORACION

1.- Perforacin de Banqueo: es el mejor mtodo para la voladura de rocas ya que dispone de un frente libre para la salida y proyeccin del material, se utiliza tanto en proyectos de cielo abierto y para algunos mtodos de explotacin subterrnea, como el hundimiento por subniveles. Con taladros verticales y tambin horizontales.

CAPITULO II2.3. TIPO DE TRABAJO

SISTEMA DE PERFORACION

2.- Perforacin de Avance (Galeras y Tneles): perforaciones preferentemente horizontales llevadas a cabo en forma manual o mecanizada. Los equipos y mtodos varan segn el sistema de explotacin, pero por lo general para minera en gran escala subterrnea se utilizan los equipos de perforacin llamados "jumbos", que poseen desde uno a tres o ms brazos de perforacin y permiten realizar las labores en forma rpida y automatizada. se necesita abrir un hueco inicial, hacia el que sale el resto de la roca fragmentada por las dems cargas.

CAPITULO II2.3. TIPO DE TRABAJO

SISTEMA DE PERFORACION

3.- Perforacin de Produccin: Con este nombre se conoce el conjunto de los trabajos de extraccin del mineral que se realiza en las explotaciones mineras. Una perforacin de produccin corresponde a la que se ejecuta para cumplir los programas de produccin que estn previamente establecidos, los equipos y los mtodos varan segn los sistemas de explotacin.

CAPITULO II2.3. TIPO DE TRABAJO

SISTEMA DE PERFORACION

4.- Perforacin de Chimeneas: Se trata de las labores verticales, que son muy utilizadas en minera subterrnea y en obras civiles. En ellas se emplean mtodos de perforacin especiales, entre los cuales destacan el Raise Boring y la jaula trepadora Alimak.

CAPITULO II2.3. TIPO DE TRABAJO

SISTEMA DE PERFORACION

5.- Perforacin de rocas con Recubrimiento: son trabajos que se realizan en materiales sin consolidar obligando a utilizar entubados tambin se emplean en los trabajos de perforacin y voladuras submarinas.

CAPITULO II2.3. TIPO DE TRABAJO

SISTEMA DE PERFORACION

6.- Sostenimientos de roca: este tipo de perforacin se utiliza principalmente en labores subterrneas cuando se requiere colocar pernos de anclaje y se realiza como mtodo de fortificacin para dar as estabilidad al macizo rocoso.

CAPITULO II

SISTEMA DE PERFORACION

Accesorios de Perforacin en Equipos Mecanizados. Deslizaderas.Uno de los accesorios que sirven para alojar el elemento de perforacin (pistn) y realizar el avance en forma mecanizada es la llamada "deslizadera", la que va montada en los brazos de los jumbos y a la que se puede incorporar un conjunto de aparatos automatizados e integrados al panel de control del operador.

Deslizaderas de Cadena.Este sistema de avance est formado por una cadena que se desplaza por dos canales y que es arrastrada por un motor neumtico o hidrulico, segn el fluido que se utilice en el accionamiento del martillo, a travs de un reductor y pin de ataque. La cadena acta sobre la cuna del martillo que se desplaza sobre el lado superior de la deslizadera. Este sistema es muy utilizado tanto en equipos de superficie como subterrneos debido a su bajo precio, a la facilidad de reparacin y a la posibilidad de lograr grandes longitudes de perforacin. Algunos inconvenientes de este sistema son los mayores desgastes en ambientes abrasivos, el peligro que representa si se rompe la cadena perforando hacia arriba y la dificultad de conseguir un avance suave cuando las penetraciones son pequeas.

CAPITULO IIDeslizaderas de Tornillo

SISTEMA DE PERFORACION

En estas deslizaderas el avance se produce al girar el tornillo accionado por un motor neumtico. Este tornillo es de pequeo dimetro en relacin con su longitud y est sujeto a esfuerzos de pandeo y vibraciones durante la perforacin. Por esta razn, no son usuales longitudes superiores a los 1,8 m. Las principales ventajas de este sistema son: una fuerza de avance ms regular y suave, y gran resistencia al desgaste. Se trata, adems, de un sistema menos voluminoso y ms seguro que el de cadenas. Sin embargo, los inconvenientes que presentan son: un alto precio, mayor dificultad de reparacin y longitudes limitadas.

Deslizaderas Hidrulicas.El rpido desarrollo de la hidrulica en la ltima dcada ha hecho que este tipo de deslizaderas se utilice incluso en perforadoras neumticas. El sistema consta de un cilindro hidrulico que desplaza la perforadora a lo largo de una viga soporte. Las deslizaderas hidrulicas presentan las siguientes ventajas: simplicidad y robustez, facilidad de control y precisin, capacidad para perforar grandes profundidades y adaptabilidad a gran variedad de mquinas y longitudes de barrenos. Por el contrario, los problemas que plantean son: mayores precios, la necesidad de contar con un accionamiento hidrulico independiente, se adaptan mejor en las perforadoras rotativas que en las percutivas y presentan ms desgastes en el cilindro empujador.

CAPITULO IISarta de Perforacin.

SISTEMA DE PERFORACION

Esta es uno de los componentes ms importantes del equipo de perforacin, pues se trata de la estructura que conecta la perforadora con la roca. La sarta est compuesta de los siguientes elementos:

Adaptadores de culata.corresponden a aquellos elementos que se fijan a las perforadoras para transmitir la energa de impacto, la rotacin y el empuje.

Manguitos o Coplas.son estructuras que sirven para unir las barras hasta conseguir la longitud deseada, asegurando que los extremos estn en contacto para una mejor transmisin de energa.

Barras de Extensin.son las barras empleadas cuando se perfora con martillo en cabeza. stas tienen seccin hexagonal o circular y en el caso de emplear perforacin manual, generalmente lo que se usa son las barras (barrenas) integrales, las cuales tienen unida la barra y el bit, eliminando el empleo de coplas y mejorando la transmisin de energa. Los principales tipos de barras integrales son: Barras tipo cincel: son las ms usadas y se caracterizan por su bajo costo y reparacin. Barras de insertos mltiples: para rocas blandas y fisuradas. Barras de botones: usadas para rocas poco abrasivas, de fcil penetracin. Por ejemplo, se utilizan en minas de carbn.

Brocas.las brocas o bits son los elementos que estn en directo contacto con la roca que se est perforando. Por esta razn, las caractersticas de la roca son importantes de consid...