Perforacion en Mineria Subterranea

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    05-Dec-2015

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  • Saber, Saber hacer, Saber ser

    PERFORACIN ENMINERA SUBTERRNEA

    2014

  • 1 Saber, Saber hacer, Saber ser

    Curso

    Nombre del estudiante:

    El presente documento es una lista de conocimientos, habilidades y destrezas que representa el estndar de las competencias que debe adquirir un trabajador.

    Los niveles de competencia se clasifican de acuerdo al porcentaje de las competencias alcanzadas (segn CETEMIN).

    A. Criterios de calificacin:

    Excelente = 100 90%

    Bueno = 89 - 80% Regular = 79 70%

    Malo = 69 - 50%

    Deficiente = 49 - 0%

    B. Si es necesario, el evaluador puede hacer preguntas durante la evaluacin para aclarar cualquier

    detalle en relacin a los criterios de competencia. C. El evaluador debe explicar la metodologa antes del examen, y recordarles que las acciones o explicaciones deben ser precisas.

    Puntaje Final Total

    Evaluacin de Competencias PERFORACIN EN MINERA

    SUBTERRNEA

  • 2 Saber, Saber hacer, Saber ser

    Perforacin en Minera Subterrnea

    1. La mquina perforadora y accesorios de voladura. EXCELENTE BUENO REGULAR MALO DEFICIENTE

    Maquina Perforadora Manuales. Maquinas perforadoras Jackleg - Stoper. Fundamentos de perforacin.

    Observaciones: .................................................................................................................................... Puntaje

    .............................................................................................................................................................

    2. Barrenos de Perforacin. EXCELENTE BUENO REGULAR MALO DEFICIENTE

    Partes principales de los Barrenos integrales. Partes principales de los barrenos. Importancia de afilado de los barrenos. Utilizacin y tipos de brocas. Diferencia de Brocas y barrenos integrales.

    Observaciones: .................................................................................................................................... Puntaje

    .............................................................................................................................................................

    3. Competencia. EXCELENTE BUENO REGULAR MALO DEFICIENTE

    Descripcin de un jumbo electrohidrulico. Describir los componentes principales de un Jumbo electrohidrulico.

    Observaciones: .................................................................................................................................... Puntaje

    .............................................................................................................................................................

    4. Sistemas de perforacin de un Jumbo electrohidrulico. EXCELENTE BUENO REGULAR MALO DEFICIENTE

    Los principales sistemas del jumbo electrohidrulico. Sistema Hidrulico. Sistema elctrico. Procedimientos de perforacin con Jumbos electrohidrulicos.

    Herramientas de perforacin con jumbos electrohidrulicos.

    Observaciones: .................................................................................................................................... Puntaje

    .............................................................................................................................................................

  • 3 Saber, Saber hacer, Saber ser

    Perforacin en Minera Subterrnea

    1. LA MAQUINA PERFORADORA ACCESORIOS Y HERRAMIENTAS ........................ 5 2. ACEROS DE PERFORACIN ................................................................................. 23 3. CUIDADOS Y MANTENIMIENTO DEL EQUIPO DE PERFORACION ....................... 30 4. TECNICA DE LA PERFORACION ........................................................................... 37 5. DESCRIPCIN DE UN JUMBO ELECTROHIDRAULICO.......................................... 40 6. PARTES PRINCIPALES.......................................................................................... 49 7. BRAZO HIDRAULICO ........................................................................................... 51 8. PERFORADORAS HIDRAULICAS .......................................................................... 60 9. SISTEMAS DE PERFORACION DEL JUMBO HIDRAULICO .................................... 64 10. PROCEDIMIENTOS DE OPERACIN .................................................................. 70 11. HERRAMIENTAS DE PERFORACION ................................................................. 76

    TABLA DE CONTENIDOS

  • 4 Saber, Saber hacer, Saber ser

    Perforacin en Minera Subterrnea

  • 5 Saber, Saber hacer, Saber ser

    Perforacin en Minera Subterrnea

    1

    LA MAQUINA PERFORADORA ACCESORIOS Y HERRAMIENTAS

    1.1. La Mquina Perforadora. Como sabemos, actualmente se usan en la mina slo dos tipos de mquinas: la Jack-Leg y la Stoper. La Jack-Leg tiene como objetivo la perforacin horizontal o sea la perforacin de los frentes de las galeras; como el dispositivo de empuje, o sea la pata neumtica, permite inclinar la perforadora hasta un ngulo bastante pronunciado, tambin se le usa para hacer taladros en los stopes. La Stoper esta diseada para hacer perforaciones verticales o muy cerca a la vertical; as por ejemplo, en las chimeneas esta mquina es insustituible; su otro campo de aplicacin son los Stopes de Shrinkage, Corte y Relleno, etc. Para trabajos hacia abajo, verticalmente, o muy cerca de la vertical, se usa la misma mquina Jack - Leg a la que s e le ha suprimido el empujador, y adems la manija en D se la ha sustituido por una empuadura en T para ambas manos; esta mquina recibe entonces el nombre de Jack -hammer. La antigua Leyner o Drifter que era una perforadora muy pesada que se usaba con una barra y una columna, ya no se usa hoy, debido a su excesivo peso y alto consumo de aire.

    1.2 Perforacin percusiva La perforacin a percusin es el sistema ms clsico de perforacin de taladros y su aparicin en el tiempo coincide con el desarrollo industrial del siglo XIX. Las primeras mquinas prototipos: Singer (1838) y Couch (1848) utilizaban vapor para su accionamiento, pero fue con la aplicacin posterior del aire comprimido como fuente de energa, en la ejecucin del tnel de Mont Cenis en 1861, cuando este sistema evolucion y pas a usarse de forma extensiva. Este hecho unido a la aparicin de la dinamita constituyeron los acontecimientos decisivos en el vertiginoso desarrollo del arranque de rocas en minera y obras pblicas a finales del siglo pasado.

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    Perforacin en Minera Subterrnea

    El principio de perforacin de estos equipos se basa en el impacto de una pieza de acero (pistn) que golpea a un til que a su vez transmite la energa al fondo del barreno por medio de un elemento final (broca). Los equipos percusivos se clasifican en dos grandes grupos, segn donde se encuentre colocado el martillo: - Martillo en cabeza. En estas perforadoras dos de las acciones bsicas, rotacin y percusin, se

    producen fuera del taladro, transmitindose a travs de una espiga y del varillaje hasta la broca de perforacin. Los martillos pueden ser de accionamiento neumtico o hidrulico.

    - Martillo en fondo. La percusin se realiza directamente sobre la broca de perforacin, mientras que la

    rotacin se efecta en el exterior del barreno. El accionamiento del pistn se lleva a cabo neumticamente, mientras que la rotacin puede ser neumtica o hidrulica.

  • 7 Saber, Saber hacer, Saber ser

    Perforacin en Minera Subterrnea

    Segn los campos de aplicacin de estas perforadoras, cielo abierto o subterrneo, las gamas de dimetro ms comunes son:

    Las ventajas principales, que presenta la perforacin Percusiva son: - Es aplicable a todos los tipos de roca, desde blandas a duras. - La gama de dimetros de perforacin es amplia. - Los equipos son verstiles, pues se adaptan bien a diferentes trabajos y tienen una gran movilidad. - Necesitan un solo hombre para su manejo y operacin. - El mantenimiento es fcil y rpido, y - El precio de adquisicin no es elevado. En virtud de esas ventajas y caractersticas, los tipos de obras donde se utilizan son: - En obras pblicas subterrneas; tneles, cavernas de centrales hidrulicas, depsitos de residuos, etc.,

    y de superficie; carreteras, autopistas, excavaciones industriales, etc. - En minas subterrneas y en explotaciones a cielo abierto de tamao medio y pequeo. 1.3. Fundamentos de la perforacin percusiva. La perforacin a percusin se basa en la combinacin de las siguientes acciones: - Percusin. Los impactos producidos por el golpeo del pistn originan unas ondas de choque que se

    transmiten a la broca a travs del varillaje (en el martillo en cabeza) o directamente sobre ella (en el martillo en fondo).

    - Rotacin. Con este movimiento se hace girar la broca para que los impactos se produzcan sobre la

    roca en distintas posiciones. - Empuje. Para mantener en contacto la broca de perforacin con la roca, se ejerce un empuje sobre la

    sarta de perforacin. - Barrido. El fluido de barrido permite extraer el detrito del fondo del barreno.

    TIPO DE PERFORADORA DIAMETRO DE PERFORACION CIELO ABIERTO SUBTERRANEO mm pulgadas mm pulgadas

    Martillo en Cabeza 50 - 127 2 - 5 38 - 65 1 1/2 - 2 1/2 Martillo en Fondo 75 - 200 3 - 8 100 165 4 - 6 1/2

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    Perforacin en Minera Subterrnea

    Acciones bsica en la perforacin percusiva El proceso de formacin de las indentaciones, con el que se consigue el avance en este sistema de perforacin, se divide en cinco instantes. a) Aplastamiento de las rugosidades de la roca por contacto con la broca. b) Aparicin de grietas radiales, a partir de los puntos de concentracin de tensiones y formacin de una

    cua en forma de V. c) Pulverizacin de la roca de la cua, por aplastamiento. d) Desgajamiento de fragmentos mayores en las zonas adyacentes a la cua. e) Evacuacin del detrito por el fluido de barrido. Esta secuencia se repite con la misma cadencia de impactos del pistn sobre el sistema de transmisin de energa hasta la broca. El rendimiento de este proceso aumenta proporcionalmente con el tamao de las esquirlas de roca que se liberan.

    Fases de formacin de una indentacin. (Hartman, 1959) Percusin La energa cintica Ec del pistn se transmite desde el martillo hasta la broca de perforacin, a travs del varillaje, en forma de onda de choque. El desplazamiento de esta onda se realiza a alta velocidad y su forma depende fundamentalmente del diseo del pistn. Cuando la onda de choque alcanza la broca de perforacin, una parte de la energa se transforma en trabajo haciendo penetrar el til y el resto se refleja y retrocede a travs del varillaje. La eficiencia de esta transmisin es difcil de evaluar, pues depende de muchos factores tales como: el tipo de roca, la forma PPEERRFFOORRAACCIIOONN DDEE RROOCCAA PPOORR PPEERRCCUUSSIIOONN Ya se ha establecido la alta cantidad de fuerza necesaria para triturar la roca. Esta alta fuerza puede ser crear por medio de gatos o de algn otro dispositivo, pero est bien claro que tal aparato puede ser muy grande e incmodo, tal como una maquina taladradora de tnel (TBM), por ejemplo. Sin embargo, usando la percusin, es posible obtener una fuerza momentnea muy alta, sin la necesidad de un martillo o de una herramienta excesivamente grande. Por ejemplo, se ha demostrado que incluso las mquinas pequeas pueden dar la suficiente fuerza para perforar en roca agujeros de 100 milmetro de dimetro. Esto significa que es probable que la perforadora de roca por percusin sea siempre utilizada en el futuro, excepto en los casos donde sea tan grande el proyecto, o que la roca sea tan fcil de perforar, que es

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    Perforacin en Minera Subterrnea

    prctico y econmicamente viable utilizar la taladradora de tnel a pleno frente (full face tnel boeing machina). Pero aun en el ltimo caso, pequeas perforadoras de roca todava se necesitan para perforar los agujeros para la inyeccin de lechada, empernado de rocas y propsitos de sondaje (exploracin) de roca. Como las perforadoras y las herramientas de perforacin llegan a ser ms eficientes, la perforacin percusiva se convertir en un serio competidor de la perforacin rotativa (que usa brocas ticnicas), aun para los agujeros de dimetro grande. Por esta razn, debemos continuar desarrollando nuestro entendimiento (y exploracin) de los mecanismos que se ocultan detrs de perforacin percusiva. La fuerza es necesaria para conducir una broca de perforacin en roca. El producto de la fuerza y la penetracin es la energa que debe ser suministrado por la mquina y transmitido a la broca de perforacin en el extremo de la columna de perforacin, para realizar el trabajo de triturar la roca. La energa para la mquina es provista por un aire comprimido o un sistema hidrulico. La mquina entonces convierte esta energa a la energa cintica en el pistn de la maquina. Cuando el pistn golpea el extremo de la culata de la columna de perforacin, la energa cintica se convierte a la energa percusiva, la cual es transmitida a travs de la columna de perforacin en la forma de una onda de choque.

    El mecanismo de percusin.- En trminos simples, el mecanismo de la percusin consiste de un pistn o un martillo que, con la ayuda del aire comprimido, el aceite hidrulico o algunos otros medios, se hace mover hacia adelante y hacia atrs. La mquina debe ser construida de modo que el pistn en su posicin delantera impacte al adaptador de culata. Los parmetros importantes para un pistn de la perforadora de roca incluyen su masa, velocidad del impacto y frecuencia del impacto. La manera ms eficaz de levantar la salida de una perforadora de roca es aumentar la velocidad del impacto, puesto que 10 % de aumento en velocidad del impacto dan 20 % de aumento de salida en energa. Hay un factor limitador, al menos: la velocidad del impacto no puede ser ms alta que el punto en el cual la superficie del impacto se altera. Este punto se alcanza normalmente cuando las velocidades del impacto exceden 12 m/s. La forma geomtrica del pistn desempea un papel importante en cuan bien la energa es tran...