perforación en mineria subterranea perforación en mineria

perforación en mineria subterranea perforación en mineria

PERFORACIÓN
EN
MINERIA
SUBTERRANEA
Expositor : Ing. Daniel Arcos Valverde
Arequipa, Junio del 2007
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.
FUENTES DE ONDA AÉREA
EN LAS VOLADURAS
ESQUEMAS DE DIACLASADO
ESQUEMAS DE DIACLASADO
ANFO
(∅ = 45 mm)
Exadit
(∅ = 22 mm)
1m
Emulsión
(∅ = 22 mm)
Semexsa 80
(∅ = 22 mm)
Para un taladro de ∅ = 45 mm
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.
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
frentes:
• Cara libre o Alivio (relief).
voladuras
en
• Trazo de perforación y alineamiento de los
taladros (alignment).
• Carga explosiva (charge).
• Secuencia de salidas (timming).
DESARROLLO
DEL BANCO ANULAR
3
2
4
1
5
3
4
2
5
1
1
2
3
4
5
NOMENCLATURA DE TÚNEL
CONTORNO
NÚCLEO
c
b
a
TÚNEL
SIMPLE
CORTE
O ARRANQUE
c
c
b
b
a
B
a
BANCO
PISO DEL TÚNEL (CRESTA DEL BANCO)
B
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.
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.
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.
CORTE EN CUÑA
O EN “V” (WEDGE CUT)
A
60°
A
A´
A´
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
paralelos:
de
cortes
usando
taladros
• Corte quemado.
• Corte cilíndrico con taladros de alivio.
• Corte
escalonado
horizontales.
por
tajadas
Presenta diferentes variantes de acuerdo a
la roca y la experiencia.
CORTE EN PARALELO
A
A
A´
A´
EJEMPLOS DE CORTE QUEMADO
a
b
c
d
EJEMPLOS PARA LIMITAR EL EFECTO DE SIMPATIA
ENTRE LOS TALADROS
a
b
c
TRAZOS DE ARRANQUE
PARA TÚNELES
LEYENDA
TALADRO
CARGADO
TALADRO
DE ALIVIO
TRAZOS DE ARRANQUE PARA
TÚNELES II
LEYENDA
TALADRO CARGADO
TALADRO DE ALIVIO
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
D1
B3
B1
D2
B3
B2
SECCION DEL CORTE VALOR DEL BURDEN LADO DE LA SECCION
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
CUARTA
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 PARALELISMO
AVANCE
ERRORES PERFORACIÓN
• ESPACIAMIENTOS IRREGULARES ENTRE TALADROS
• IRREGULAR LONGITUD DE LOS TALADROS
AVANCE
ERRORES PERFORACIÓN
• INTERSECCION ENTRE TALADROS
AVANCE
SOBRECARGA
SIN CARGA
• SOBRECARGA (EXCESIVA DENSIDAD DE CARGA)
SOBRECARGA
GALERÍAS: APERTURAS EN DOS
ETAPAS
1
2
2
CORTE PARALELO
1
BANCO
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
ARRANQUE PARALELO
14
15
7
4
16
6
10
11
2
FRENTE
3
1
5
12
8
13
9
17
18
19
14
15 y 16
4
CORTE
LONGITUDINAL
10 y 11
1
2y3
1
12 y 13
5
8 y 9
17
SALIDA DE
ARRANQUE
TEMPORIZACIÓN: EFECTOS DE
LA
SALIDA SECUENCIAL
ARRANQUE ANGULAR
10
11
6
FRENTE
13
17
7
4
2
3
1
9
19
12
5
15
8
16
14
18
20
10
11 y 12
4, 6 y 7
CORTE
LONGITUDINAL
1
1
5, 8, 9, 17 y 18
15, 16, 19 y 20
SALIDA DEL
ARRANQUE
DIFERENCIA ENTRE EL USO DEL
TACO
Taco Inerte (Detritus)
Efecto Mecánico:
Una adecuada longitud de taco,
desplazamiento o salida de los gases.
genera
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
||
mayor
oposición
al
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
9Control del
gradiente.
punto
de
dirección
y
9Delimitación del contorno de la labor.
9Pintando la malla de Perforación.
9Control del paralelismo de los taladros.
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.