PERFORACIÓN EN MINERIA SUBTERRANEA. Expositor : Ing. Daniel Arcos Valverde

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Germán Adrián Pinto Robles
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1 PERFORACIÓN EN MINERIA SUBTERRANEA Expositor : Ing. Daniel Arcos Valverde Arequipa, Junio del 2007

2 PERFORACIÓN 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. 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.

alojar al explosivo y sus accesorios iniciadores.

3 FUENTES DE ONDA AÉREA EN LAS VOLADURAS

4 ESQUEMAS DE DIACLASADO

5 ESQUEMAS DE DIACLASADO

6 ANFO ( = 45 mm) Exadit ( = 22 mm) 1 m Emulsión ( = 22 mm) Semexsa 80 ( = 22 mm) Para un taladro de = 45 mm

7 CONDICIONES DE PERFORACIÓN 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. La calidad de los taladros que se perforan están determinados por cuatro condiciones: diámetro, longitud, rectitud y estabilidad.

8 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.

segunda cara libre, esta es lograda mediante la apertura del

9 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).

10 DESARROLLO DEL BANCO ANULAR NOMENCLATURA DE TÚNEL CONTORNO c c c NÚCLEO b b CORTE O ARRANQUE a b a TÚNEL SIMPLE a PISO DEL TÚNEL (CRESTA DEL BANCO) B BANCO B TÚNEL EN DOS ETAPAS

11 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 Evacuación volado. del material volado.

Cebado y carga de explosivo. Amarre del sistema de iniciación. Disparo.

12 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

Corte o arranque. 2. Núcleo o destroza. 3.

13 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.

cara libre de gran superficie que facilitara la rotura del resto de la sección.

14 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.

de los demás taladros, transformandose en un banco anular.

15 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.

16 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).

con un descostre sucesivo hasta el fondo del disparo.

17 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.

ejecución horizontal ( v o w ) y corte piramidal.

18 CORTE EN DIAGONAL 2. Cortes en abanico (fan cut) con diferentes variantes. En este caso los taladros son divergentes respecto al fondo de la galería. 3. Cortes combinados de cuña y abanico o paralelo y abanico.

19 CORTE EN CUÑA O EN V (WEDGE CUT) A 60 A A A

20 CORTE EN PIRAMIDE O DIAMANTE (CENTRE CUT) A A A A

21 CORTE EN CUÑA DE ARRASTRE (DRAG O DRAW CUT) A A A A

22 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.

23 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.

24 CORTE EN PARALELO A A A A

25 EJEMPLOS DE CORTE QUEMADO a b c d EJEMPLOS PARA LIMITAR EL EFECTO DE SIMPATIA ENTRE LOS TALADROS a b c

26 TRAZOS DE ARRANQUE PARA TÚNELES LEYENDA TALADRO CARGADO TALADRO DE ALIVIO

27 TRAZOS DE ARRANQUE PARA TÚNELES II LEYENDA TALADRO CARGADO TALADRO DE ALIVIO

28 ARRANQUE PARA FRENTE

29 ARRANQUES EN CONVENCIONAL

30 DISTANCIA ESTIMADA DEL ALIVIO AL PRIMER TALADRO DE ARRANQUE B B = 1,5 a 1,7 φ Donde φ es el diámetro mayor

31 ESQUEMA GEOMÉTRICO GENERAL DE UN CORTE DE CUATRO SECCIONES CON TALADROS PARALELOS B 4 B 3 D 1 B 1 D 2 B 3 B 2 SECCION DEL CORTE VALOR DEL BURDEN LADO DE LA SECCION PRIMERA B 1 = 1,5 * D B 1 1 * 2 SEGUNDA B 2 = B 1 * 2 1,5 * B 2 * 2 TERCERA B 3 = 1,5 * B 2 * 2 1,5 * B 3 * 2 CUARTA B 4 = 1,5 * B 3 * 2 1,5 * B 4 * 2

32 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.

33 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.

34 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.

35 ERRORES PERFORACIÓN HUECO DE ALIVIO DE DIÁMETRO MUY PEQUEÑO DESVIACIONES EN EL PARALELISMO AVANCE

36 ERRORES PERFORACIÓN ESPACIAMIENTOS IRREGULARES ENTRE TALADROS IRREGULAR LONGITUD DE LOS TALADROS AVANCE

37 ERRORES PERFORACIÓN INTERSECCION ENTRE TALADROS AVANCE SOBRECARGA SIN CARGA SOBRECARGA (EXCESIVA DENSIDAD DE CARGA) SOBRECARGA

38 GALERÍAS: APERTURAS EN DOS ETAPAS CORTE PARALELO 1 BANCO

39 LA MALLA DEL FONDO DEBE DE SER IGUAL A LA MALLA DEL FRENTE

40 LABORES DE MINA BREASTING: CON TALADROS SOBRE CABEZA HORIZONTALES

41 TAJEOS DE MINA CON TALADROS SOBRE CABEZA VERTICALES

42 TAJEOS DE MINA CON TALADROS SOBRE CABEZA INCLINADOS

43 TEMPORIZACIÓN: EFECTOS DE LA SALIDA SECUENCIAL ARRANQUE PARALELO FRENTE CORTE LONGITUDINAL y y y y y 9 17 SALIDA DE ARRANQUE

44 TEMPORIZACIÓN: EFECTOS DE LA SALIDA SECUENCIAL ARRANQUE ANGULAR FRENTE CORTE LONGITUDINAL y 12 4, 6 y , 8, 9, 17 y 18 SALIDA DEL ARRANQUE 15, 16, 19 y 20

45 DIFERENCIA ENTRE EL USO DEL TACO

46 Taco Inerte (Detritus) Efecto Mecánico: Una adecuada longitud de taco, genera mayor oposición al desplazamiento o salida de los gases. CARGA EXPLOSIVA 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

47 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.

48 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.

49 RECOMENDACIONES PARA FRENTES Control del punto de dirección y gradiente. Delimitación del contorno de la labor. Pintando la malla de Perforación. Control del paralelismo de los taladros. 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.

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