Perforacion y Voladura I-conceptos basicos

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    02-Feb-2016

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  • PERFORACIN Y VOLADURA I

    Calidad que se acredita internacionalmente

    ASIGNATURA

    PRIMERA UNIDAD

    TEMA N 14 METODOS DE PERFORACION y SISTEMAS DE MONTAJE

    ESPECIALES.

    DOCENTE: Ing. Benjamn Manuel Ramos Aranda

    Huancayo, 2015

  • Asignatura: Perforacin y Voladura I

    MATERIAL DE ESTUDIO:

    TEMA N 14 METODOS DE PERFORACION y SISTEMAS DE

    MONTAJE ESPECIALES.

    METODOS DE PERFORACION y SISTEMAS DE MONTAJE ESPECIALES.

    Compilado y adaptado de:

    LPEZ JIMENO, Carlos; LPEZ JIMENO, Emilio; GARCA BERMDEZ, Pilar. Madrid: Ed. Entorno Grfico Manual de Perforacin y Voladura de Rocas.

    Madrid, 2003. UBICACIN: Biblioteca UCCI: 622.23/L87

    Material preparado con fines de estudio de alumnos del curso de Perforacin y Voladura de

    la Universidad Continental

  • ../

    Captulo 7J

    ./

    METODOS DE PERFORACION y SISTEMAS DE MONTAJEESPECIALES

    ./

    ./

    ./ 1. INTRODUCCION

    -"./ Ademsde los equiposestndarde perforacin,

    existenenelmercadounidadesysistemasdemontajedestinadosaaplicacionesespecialesomuyconcretas.

    Entreesostrabajoscabecitar:laperforacindema-cizos rocososcon recubrimientode materialesnoconsolidadosy/olminadeagua,losequiposdeper-foracindepozosychimeneas,laperforacintrmica,laperforacinconchorrodeagua,etc.

    ./

    "./

    ./

    2. PERFORACION A TRAVES DE RECUBRI-MIENTO"

    ./

    ./

    Estosmtodosde perforacinfuerondesarrolladospara resolver los problemas que se presentabanalatravesarterrenospedregosos,macizospoco consoli-dados o alterados,recubrimientos,etc., que exiganla entubacin continua de los barrenospara conse-guir su estabilidad.

    Algunasde lasaplicacionesqueactualmentetienenestos sistemasson:

    ./

    ./

    "- Perforacinparavoladurassubmarinas.- Perforacinparavoladurasdemacizosconrecu-

    brimientosin retiradapreviadeste.

    -..Anclajes.- Cimentaciones.

    - Pozosdeagua.- Sondeosde investigacin,etc.

    ./

    .r./

    "./ Los recubrimientospuedenestarformadosporle-

    chos naturalesde arcillas,arenas,gravas,etc.,ascomoporrellenosde materialescompactadoso no,escolleras,pedraplenes,etc.

    La perforacinpuederealizar;se,comose veracontinuacin,con martilloen cabezao martilloenfondo y consisteen atravesarel recubrimientoalmismotiempoquesellevaacabolaentubacin,paraproseguirdespusel barrenadoenlarocacompacta.

    Unacaractersticaimportantedeestastcnicasesqueelbarridodebesermuyeficaz,pudiendorealizarse

    ./

    ./

    ./

    ./

    a travs de un adaptador o espiga con circulacincentraldefluido,o pormediodeunacabezadebarridoindependienteo lateral,en cuyo caso la presin delfluido debe ser mayor.

    Los dos mtodosdesarrolladosseconocenporODyODEX.

    2.1. Mtodo OD

    EnestecasolaentubacinSI:)realizaporpercusinyrotacinutilizandoparaellountuboexteriordereves-timientocuyo extremoinferior montauna corona decarburodetungsteno.Interiormente,sedisponedeunvarillaje convencional cuya prolongacin se lleva acabo con manguitosindependientesde los.de los tu-bos.Tanto los tubos como el var(lIajese conectanalmartillomedianteun adaptadordeculataespecialquetransfierela rotaciny la percusina ambos.Fig. 7.1.

    n

    (~) ADAPTADORDE CULATA

    VARillAJE

    TUBERIAEXTERIOR

    BOCA DEPERFORACION

    BOCAEXTERIOR

    Figura 7.1. Mtodo 00 (Atlas Capeo).

    111

  • Las operacionesbsicasde aplicacin del sistemason:

    - La tubera de revestimientocon o sin el varillajeinterior atraviesan simultneamenteel recubri-miento.

    - La corona externa avanza unos centmetroscuando se alcanzael substratorocoso.

    - Se perforacon el varillajeinterior,siemprequeenel transcursode dicha operacin no se atraviesennivelesdescompuestoso arenosos,en cuyo casosedescenderaalmismotiempolatuberaexterior.

    - Se extraeel varillajeextensible.

    - Se introducelatuberadeplsticoparalacargadelexplosivo.

    - Se extraela tuberade revestimiento.

    Figura7.2. OperacionesenelsistemaOO.

    Como entre la tuberaexteriory las paredesde lostaladros existe un rozamientoque aumenta con laprofundidad,las perforadorasutilizadasdebendispo-nerde un elevadopar de rotacin.

    Parael barridode los barrenos,normalmente,seem-pleaaguay tambin airecomprimidocon o sin espu-manteoSi la evacuacinde los detrituslo exige,el'ba:rridocentralpuedecomplementarsecon un barridola-~ffil. if

    2.2. MtodoODEX(OverburdenDrillingwiththeEccentric)

    En estemtodo la entubacinse efectagraciasalasvibracionesde la perforadorayal propio pesode latubera.

    El equipo consisteen una boca escariadoraexcn-tricaqueejecutauntaladrodeun calibremayorqueeldeltuboexteriorquedesciendea medidaqueavanzalaperforacin.Una vez alcanzada la profundidad pre-vista,lasartagiraensentidocontrario,de modoque laboca escariadora se vuelve concntrica perdiendodimetro,pudiendoas extraersepor el interiorde la

    112

    tuberade revestimento.A continuacin,se introduceel varillajeconvencionaly se contina la perforacin.

    TUBERIA DEREVESTIMIENTO

    GUlA

    BOCAPI LOTO

    Figura 7.3. Mtodo OOEX (Atlas Capeo).

    Los martillosrotopercutivosutilizados puedenserde cabezao de fondo. Si se empleael_decabeza, lapercusin se transmitea la tubera de revestimientopor mediode un cabezaldegolpeoque la hacegiraryvibrar. En este caso el barrido puede ser central olateral.

    MARTILLO EN CABEZA

    AOAPTAOOR OE CULATA

    MAMOUITO

    CABEZAL OE GOLPEO

    VARILLA EXTENSIBLE

    TUBERIA OE REVESTIMIENTO

    MANOUITO OE ALETAS

    Figura 7.4. Mtodo OOEX con martillo en cabeza (AtlasCapeo).

  • ./Si seaplicael martilloenfondo,estaunidaddispone

    deunacoplamientoparatransmitirlavibracinalvari-llaje y el barrido se efectaa travsde la cabezade

    ../ rotacin.Fig. 7.5.

    ./

    ADAPTADOR

    ./ UNIDAD DE ROTACION

    ./

    ./

    ~

    -c..

    _

    '

    FJ

    .

    TUBERIA DE PERFORACION

    CABEZAL DE SALI DA,--- DE DETRITUS

    -~

    I

    ./

    MANGUITO DE ALETAS

    ./

    MARTILLO EN FONDO

    ./ TUBERIA DE REVESTIMIENTO

    ./ .., GUlA

    ESCARIADOR

    ~JBOCA PILOTO

    ./

    ./

    Figura 7.5. Mtodo ODEX con martilloen fondo (AtlasCapeo).

    ./

    En ambosmtodosel detritoasciendepor el anillocircular que queda entre la tuberay el varillaje,sa-liendo por los cabezales.

    Como fluido de barrido puede emplearse el aire

    ./

    TABLA 7.1.

    ./

    ./

    ./

    ./

    ./

    ./

    .ODEX 90a 1,2MPaODEX 115-2,15a 1,8MPa

    Por otrolado,en cuantoa las aplicacionesde estosmtodosdeperforacin,ademsde la descritaparaba-

    ./

    hasta una profundidad de unos 20 m, a partir de la cualse recomienda la adicin de un espumante que permiteaumentar la eficiencia del barrido, la estabilidad de lasparedes, reducir los desgastes e incrementar la veloci-dad de perforacin.

    Este mtodo presenta numerosas ventajas, aunquealgunos aspectos crticos a estudiar son las dimensio-nes de los tubos de revestimiento, el barrido y el sis-tma de perforacin.

    Foto 7.1. Boca de Perforacin ODEX.

    En lo relativo ala seleccin del equipo a utilizar, stadepender fundamentalmente de la profundidad de losbarrenos. En la Tabla 7.1, se da una primera gua de se-leccin para ambos mtodos de perforacin.

    rrenos de voladura, en la Tabla 7.2 se indican otras po-sibilidades.

    113

    PERFORADORASCONMARTillOENFONDOPERFORADORASCON

    .. MARTillO ENCABEZACARACTERISTICAS ""

    ODEX ODEX ODEX ODEX ODEX ODEX ODEX 0090 115 140 165 215 76 127 72

    Dimetrointeriormnimo(mm) 90 115 140 165 215 76 127 72Dimetrodelbarrenoescariado(mm) 123 152 187 212 278 96 162 108Profundidadmximaen

    recubrimiento(m) 60 100 100 100 100 40 40 40Equipointerior 3"DTH 4"DTH 5"DTH 6"DTH 7-8"DTH R38 R38 R38Tubode revestimiento Rosca Rosca Soldado Soldado Soldado Rosca Rosca Soldado

    soldada soldada soldada soldada

  • X Adecuado.O Puede usarse.

    3. PERFORACION DE POZOS

    Para la excavacin de pozos de gran longitud y sec-cin, se utilizan estructuras metlicas o jumbos deaccionamiento neumtico o hidrulico que van equi-pados con 3 4 brazos e igual nmero de deslizaderasy perforadoras.

    Durante el trabajo estos conjuntos se apoyan en elfondo del pozo y se anclan a los hastiales con unoscilindros hidrulicos horizontales. La columna soporte

    central puede girar 360, y los brazqs que son seme-jantes a los de los jumbos de tneles~pueden variar suinclinacin con respecto a la vertical 'yalargarse si sontelescpicos.

    Una vez perforada y cargada cada pega, el conjuntose pliega y eleva hasta una posicin s,egura, pasando acontinuacin a la operacin de desescombro con cu-charas bivalva o retros hidrulicas y cubas, tal como serepresenta en la Fig. 7.6.

    lf

    Figura 7.6. Equipo completode excavacin depozos.

    114

    TABLA 7.2 '-...

    '-...

    \....

    \....

    \....

    \....

    Tambin, existen diseos de plataformas para el en-sanche de pozos.

    4.

    \....

    PERFORACION DE CHIMENEAS'-

    4.1. Plataforma trepadora Alimak '-Este mtodo de excavacin de chimeneas y piqueras

    se introdujo en 1957, y desde entonces debido a suflexibilidad, economa y velocidad se ha convertido enuno de los ms usados del mundo, sobre todo en aque-llos casos donde no existe ningn nivel de accesosuperior.

    Estos equipos estn constituidos por una jaula, laplataforma de trabajo, los motores de accionamiento,el carril gua y los elementos auxiliares.

    En la Fig. 7.7 se representa un ciclo de trabajo com-pleto.

    1. PERFORACION y CARGA DEBARRENOS

    3. VENTILACION y RIEGO

    \....

    \....

    '-

    \....

    '-

    \....

    2. DESCENSO DE LA PLATAFORMAY VOLADURA

    \....

    \....

    '-

    \....4. ELEVACION DE LA PLATAFORMA

    Y SANEO DEL TECHO

    Figura 7.7. Ciclo de trabajocon plataformaAlimak. '-

    OOEX 00

    90' 115 140 165 215 76 127 72

    POZOSdeagua O X X X XTerraplenadodecarreteras O O O O O O O XPerforacinsubmarina O O XPerforacindebarrenos O O X XAnclajes X X X XInyecciones X X X O XProspecciones X X X O X

  • ./Laelevacindelaplataformase realizaa travsde

    un carril gua curvadoempleandomotoresde aire" comprimido,elctricoso diesel.La fijacin delcarrila

    ./ larocasellevaacaboconbulonesdeanclaje,ytantolas tuberasde aire como de agua necesariaspara laperforacin,ventilaciny el riegose sitanen el lado

    J internodel carril gua parasu proteccin.Duranteel trabajo los perforistasse encuentranso-

    bre Unaplataformasegura,ya que disponen de unacubierta y una barandilla de proteccin,y para el

    ./ transportedelpersonaly materialesseutilizalajaulaque se encuentradebajode la plataforma.

    En un relevodos perforistaspuedenavanzarde2,2a./ 3 m.Los accionamientosdeaireComprimidoson ade-

    cuados para longitudes inferiores a los 200 m, loselctricoshasta800my a partirde esasdistanciasse

    ./ recomiendanlos motoresdiesel.Lasprincipales ventajas de estos equipos son:

    "./

    - Puedenusarseparachimeneasdepequeao granlongitudy con cualquier inclinacin.

    - Las diferentessecciones y geometrasde las chi-meneaspueden conseguirse cambiando las pla-taformas.Siendo posibleexcavarseccionesdesde3 m2hasta30 m2.Fig. 7.8.

    ./

    ./

    ~.

    r...,, I, . .,I ',, ,,. '. . I, ,, I:.

  • - El ambientedetrabajoesdeescasacalidad.- La rugosidadde las paredeses grande,lo cual

    constituyeun inconvenienteen las chimeneasdeventilacinyunaventajaenlaspiquerasdepasodemineral.

    - El estado del macizo remanentees peor que elconseguido con el mtodoRaise Boring.

    4.2. Jaula Jora

    Esta mquina es fabricada por Atlas Copco y seaplicatambina la excavacinde chimeneasy pique-ras,tantoverticalescomoinclinadas.La diferenciab-sica conel equipoanterioresquese precisala realiza-cindeun barrenopilotodeundimetroentre75y 100mmpordondepenetrael cabledeelevacin.Los prin-cipalescomponentesson la plataformade trabajo,lajaula de transporte,el mecanismode elevaciny enchimeneasinclinadasel carril gua. Fig. 7.10.

    UAULA 5 5OPORTE'.RODILLOS GUlA 6.MANDO$3. CARRILGUlA 7. VIGADETECHO4.VIGA DE B.CARRETE DE

    TRANSPORTE CABLE9.CABRESTANTE

    Figura7.10. JaulaJara enchimeneaverticale inclinada(AtlasCapeo).

    Durante la perforacin, la plataformase fija a loshastialesde la excavacin medianteun sistema debrazostelescpicos.El principalinconvenientedeestemtodo,frente al anterior,es la perforacindel-bac'rrenopiloto,puesdel controldesu desviacindepen-

    * der la longitud de la chimenea.El cam,:;,ode aplica-cin prcticoy econmicose encuentraentrelos 30y".100m.

    En cadapegaesnecesariodesengancharlajauladelcabledeelevacin,puesde lo contrariosteltimosedaaradurantelas voladuras.El barrenocentralpre-sentalasventajasde servirde huecode expansinenloscuelesparalelos,con losqueseconsiguenavancespordisparodeunos3a4 m,ydeentradadeairefresco.

    4.3. Mtodo Raise Boring .

    Estemtodo,queenlosltimos20aossehadifun-didoextraordinariamente,consisteenelcorteoesca-riadadela rocaporunequipomecnico.

    Lasventajasquepresentason:

    116

    - Alta seguridaddel personaly buenascondiciones "-de trabajo.

    - Productividadms elevadaque con los mtodos.convencionalesde arranquecon explosivos.""

    - Perfil liso de lasparedes,con prdidaspor friccindel aire mnimasen los circuitos de ventilacin. \...

    - Sobreexcavacininexistente.

    - Rendimientodelavanceelevado.

    - Posibilidadde realizarexcavacionesinclinadas,"--aunqueesmsadecuadoparachimeneasvertica-les.

    "-

    Los inconvenientesmsimportantessbn:

    - Inversinmuyelevada.- Costedeexcavacinpormetrolinealalto.- Pocaflexibilidadalserlasdimensionesyformasde

    las chimeneasfijasy no ser posiblecambiardedireccin.

    - Dificultadesenrocasenmalascondiciones.

    Requierepersonalespecializadoyunapreparacinpreviadellugardetrabajo.

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    Figura7.11. PerforacindeunachimeneaconRaiseBoringEstndar. \..

    ....

  • /Actualmente,operanenelmundomsde300unida-des,pudiendodistinguirselossiguientessubsistemasde RaiseBoring:estndar,reversibley parahuecos/ .ciegos.

    a) Raise Boring estndar/

    Eselmsutilizadoyconsisteencolocarelequipoenlapartesuperiordeunaplantao nivel,o inclusoenel

    / exteriordelamina,paradesdeesepuntorealizarunbarrenopilotodescendenteque cala en un huecoabiertopreviamente.A continuacin,enel interiorse

    / acoplalacabezaescariadorarealizandolaperforacinde la chimeneaen sentidoascendente.

    b) Raise Boring Reversible/

    Se realizanlas mismasoperacionesque en el casoanteriorcon la diferenciade colocar el equipo en un

    / nivelinferior,e invirtiendolos modosde ejecucindelbarrenopilotoy chimeneaqueson ascendentesydes-cendentesrespectivamente.

    c) Raise Boring para huecos ciegos

    Unavezcolocadoel equipoenunaplantainferior,serealiza la excavacinen sentido ascendentea plenaseccin, sin perforarbarrenospilotos.

    Los elementosbsicos pararealizarel trabajo,ade-/ msdelequipoensqueejercelarotacinyelempuje

    desde su punto de instalacin,son para el barrenopiloto, el tricono, los estabilizadoresde rodillos y las

    / barrasde perforacin; y para la ejecucin del esca-riado,el eje, la base,los cortadoresy los alojamientosde stos.Fig. 7.12.

    /

    /

    BOVEDA PLANA ALOJAMIENTO

    6~ ~~~!in\ ,1~ )\." CORTADORESc5- L5- \E-\ 1-[7 -DOBLE

    BOVEDA ESCALONADA BASE

    /

    ];igura7.12. Componentesdel equipo de escariado.#'

    /

    Lascabezaspuedensersegnsu diseo:integrales,segmentadasy extensibles.Las primerasse utilizanparadimetrosdesde1a 3 mcon barrer:1ospilotosde200 a 250 mm, las segmentadaspara dimetrosdechimeneasentre1,5Y3 my los mismostaladrospilotosquelasanteriores,yporltimolascabezasextensiblesparaseccionesdesde2 hasta6,3mcon barrenospilo-tos que lleganhasta los 350mm,

    La estructuradecortevarasegneltipode rocaenelquese vayaa empleary su resistenciaa la compresin.Los cortadorespara roca blandatienenmenornmerode insertosque los de rocamediao dura.Adems,es-tos insertosson mslargosy afiladosque los queten-drauncortadorpararocaduray abrasiva.As se incre-

    /

    /

    mentala velocidaddeperforaciny se reduceel des-gaste.

    Existendostiposdistintosdecortadoresquesesitanenlacabezadeescariadodiametralmenteopuestos,fi-gura7.13,obtenindosemayorestamaosdelosfrag-mentosy mayorvelocidaddeperforacin.

    DISTANClA ENTRE FILAS ~~~'OR'"~,Figura7.13. Accindedoscortadoresdiametralmente

    opuestos.

    Tambin la inclinacin de los cortadores en la cabeza

    del escariado es distinta segn la posicin que ocupenen la misma. Un ngulo de hasta 33 respecto a la hori-zontal facilita que los cortadores del contorno manten-gan mejor el dimetro de escariado, evitndose el des-gaste de la cabeza. Ese ngulo puede disminuir hasta5 en los cortadores interiores e incluso llegar a ser 20negativo en los centrales para minimizar as las desvia-ciones.

    Los soportes de los cortadores van soldados o atorni-llados al cuerpo de la cabeza y colocados en crculosconcntricos a igual distancia o nivel con mayor nmerode cortadores en la periferia, donde el volumen de rocaexcavada ser mayor que en el centro.

    (. --o

    {f;)f-----l200, -('__m___) .

    Figura 7.14. Inclinaciones de los cortadores en la cabeza deescariado

    Las potenciasde los equipos puedensersuperioresalas 600 kW con velocidades de giro, pares de rotacinyempujessobrela rocacuyosvalores oscilan entre: 15

    ..y 30 r/min, 150 y 820 kNm y 4 Y 12,5 MN respectiva-mente.

    5. PERFORACION TERMICA (JET PIERCING)

    El origendeestemtodoseremontaa 1927,cuandoStoreslo intentaplicarenAlemaniaenunaminaconvetasdecuarzo.Enladcadadelosaos30sellevaronacaboexperienciasenlosyacimientosdetaconitasenlazonadeMesabi,yfuedespusde1947cuandoconelempleodequemadorescondiseoespecialseconsi-guirealizarunaperforacineficienteyconaltosren-dimientos,basadaen la decrepitacin de la roca en

    117

  • lugar de su fusin, gracias a los rpidos cambios de ,temperatura producidos por el vapor de agua y losgases de combustin, que a su vez sirven para eva-cuar los detritus producidos.

    Actualmente, este mtodo ha perdido campo deaplicacin frente a las grandes perforadoras rotativas,quedando su empleo reducido al corte de rocas orna-mentales.

    5.1. Proceso de perforacin trmica

    1::1 proceso de penetracin depende de una caracte-rstica de las rocas que se denomina decrepitabilidad(Spallability) y que se basa en la diferente capacidad dedilatacin con la temperatura de los cristales constitu-yentes de las rOCas.

    Las propiedades que afectan a la decrepitabilidad delas rocas son muy complejas, pero puede establecersela siguiente relacin:

    Difusin Coeficientede Tamao dex x

    D.t b

    'I'd d

    trmica dilatacin(a To) granoecrepl a I 1 a ex

    Resistencia a la compresin (a To)

    "To es la temperaturacrtica a la cual la roca pasaaser plstica.

    Segn la ecuacinanterior,las rocas sern msf-cilmenteperforablescon estemtodocuando:

    - Exista una alta dilatacin trmica por debajo de700C.

    5

    ~~Zw4:;!=>.Jo>wooiD3:;!

    --- CUARZOa A ~ 573C

    .r2

    500 1000

    TEMPERATURA c1500

    Figura 7.15. Dilatacin trmica volumtrlca del cuarzo(Dane, 1942).

    118

    "-

    - Alta difusividadtrmica a temperaturas inferiores alos 400C.

    - Estructura intergranular homognea sin productos ~de alteracin, arcillas, caolines, micas, etc.

    - Reducido porcentaje de minerales blandos de bajatemperatura de fusin o descomposicin. "-

    Un ejemplode rocas quetienenunabuenaaptitudaladecrepitabilidadson: lastaconitas,lascuarcitas,losgranitos,lasriolitas,lasareniscasdurasy lasdiabasas. "-En general,cuantomsaltoesel contenidode cuarzomejor decrepita la roca, ya que adems de poseergrandes coeficientes de dlatacin lineal y volumtrica "-tienen un cambio de cristalizacin a 573C. Fig. 7.15.

    Las rocas con un contenido en cuarzo mayor del

    30%decrepitanbien,ascomoaquellasenlasqueen "-su composicin existe cierta cantidad de agua.

    El equipo bsico o quemador consiste en una c-mara de combustin, Fig. 7.16, donde se atomiza elcombustible (gas-oil) que se mezcla con el oxgeno "-al ser alimentados bajo presin. El inyector incre-menta la velocidad de salida de los gases de com-bustin. La temperaturade la llama puede llegar en "-el extremo del quemador a los 3.000Ccuando seinyectaoxgenoy a los 2.000Csi es airecomprimido.El agua de refrigeracin alrededor del quemador "-evita su fusin y ayuda en su escape como vapor aaumentar los gases y la presin de evacuacin delos detritus. '-

    '-

    '-

    '--

    '-

    '-

    '-Figura7.16. Seccinde un quemador.

    Con oxgeno no se precisa presin especial, pero scon el aire comprimido que se emplea a 0,7 MPa, En la "Fig. 7.17,se indican lasvelocidadesmediasde pene-tracin en funcin del caudal,presiny dimetrodelbarreno, '-

    '"

  • 78

    ~72"-

    ..s 66

    TI POS DE ROCA

    ARENISCA

    DOLOMITA

    CUARCITAZ 60,O054-

    '1/

    II~'

    I6

    - VELOCIDADDEPENETRACIONDIAMETRODE 8ARRENO

    70 210 260 350 420

    PRESION DEL AIRE (MPo)

    140

    Figura 7.17. Velocidadesdepenetracincon quemadoresde aire comprimido.

    Las velocidadesnormalesoscilan entre 3 y 12m/h,pudiendo llegar en casos favorables a los 20 m/h.

    5.2. Aplicaciones

    Las aplicaciones ms importantes de este mtodoson:

    A. Ensanchamientode barrenos

    Este procedi miento presenta las siguientes ventajas:

    - Menor volumen de roca perforado por unidadarrancada.

    - La configuracin de la columna de explosivo esmejoral aproximarsea I/D = 20Y generaras ma-yores tensiones. El consumo especfico para unafragmentacin dada es menor.

    - Se consigue una mejor rotura al nivel del pie debanco, reduciendo la sobreperforacin.

    - El volumen de retacado disminuye y el confina-miento de los gases de explosin es ms efectivo,reducindose adems el tiempo necesario para di-cha operacin.

    Figura 7.18. Ensanchamientodebarrenos.

    - El perfil de la pila de escombro es ms adecuado ala forma de trabajo de las excavadoras de cables.

    B. Corte de rocas

    Se utiliza en canteras de granito ornamental en lafase primaria de independizacin de bloques del ma-cizo rocoso, abriendo rozas o canales transversales alos bancos de explotacin de una anchura de 60 a 80mm y una profundidad que puede llegar a los 10 m.

    En cuanto a los sistemas de montaje, al igual que cpn

    los equipos rotopercutivos, estas unidades pueden serde tres tipos: manuales, sobre chasis remolcables yautomotri ceso

    Las principales ventajas de la perforacin trmicason:

    - Posibilidad de perforar formaciones muy duras yabrasivas.

    - Facilidad para ensanchar los barrenos.

    - Eliminacin parcial del arranque convencional conexplosivos en rocas ornamentales.

    - Altas velocidades de perforacin en rocas que de-crepitan bien.

    Por el contrario, los inconvenientes que presentason:

    - Las mquinas comparables a las grandes perfora-doras rotativas son caras.

    - El costede la energaes muyalto.

    - Elevado nivel de ruido y poco control sobre el polvoproducido.

    La distribucin porcentual de los costes, de acuerdocon el Surface Mining, es la siguiente:

    0/0

    - Oxgeno.................................- Mano de obra. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

    - Concesin de patente. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .- Gas-oil ..................................- Escariadores.............................

    - Energa..................................- Mantenimiento...........................

    - Agua. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

    31,014,411,010,010,31,3

    18,04,0

    6. PERFORACION CON CHORRO DE AGUA

    Esta tecnologa ha tenido undesarrollo espectaculardurante la ltima dcada, ligado a la puesta a punto deequipos hidrulicos de potencia adecuada, robustos yfiables. Actualmente, en minera se utilizan en el cortede rocas ornamentales y en la perforacin de barrenospara bulonaje en dimetros de 24 y 32 mm.

    Los equipos constan bsicamente de una centralhidrulica accionada por un motor elctrico, y aco-plada a una bomba hidrulica de alta presin, que a suvez acciona un multiplicador de presin, constituidopor un pistn de doble efecto y movimiento alternativo,capaz de realizar entre 60 y 80 ciclos por minuto. Elefecto multiplicador se consigue por la diferencia rela-tiva de superficies activas del pistn, uno de los cuales

    119

  • impulsael agua a travsde una boquilla inyectoradezafirosintticocon un orificiode0,1a 1mmdedime-tro.

    La Fig.7.19reflejael principiodeoperacindelmul-tiplicador de presin.

    ACEITE ';IDRAULlCO ENTRADASALIDA ENTRADA AGUA

    SALIDADEAGUA--~~AALTAPRESION ~

    ENTRADA ACEITE HIDRAULlCOAGUA ENTRADA SALIDA

    ~~--SALlDA DE AGUAA- ALTA PRESION

    Figura 7.19. Equipo multiplicadorde presin.

    La roturade la roca, debida a un chorro de agua aalta presin, se produce por efecto del choque delmismo y las microfracturas creadas consecuente-mente.A unavelocidadde300mis,lapresincreadaesdel orden de 150 MPa. prxima a la resistenciaa lacompresinde muchasrocas.Con 500mis,se alcan-zanvaloresde 300MPa, superioresala resistenciadela mayorade los materialesrocosos.

    Los datosoperativosalcanzadoscon equiposenpruebasonlosindicadosenlaTabla7.3.

    En la perforacinde barrenos,paraaumentarlaac-cin de los chorrosdeagua,sedisponede unasbocasde carburodetungstenoque realizanun escariadodelas coronasde roc concntricasquese producenenel fondo del taladro. Fig. 7.20.

    ~~.

    Figura7..20.Bocadeperforacinconcuatroorificios.

    120

    '-TABLA 7.3

    "-

    '-

    '-Laaplicacindeestatcnicaalarranqueconexplo-

    sivos abreunasnuevasexpectativas,por cuantolageometrade los barrenospuedemodificarsey porconsiguientepermitirconcentracionesdecargao au-'-mentosde lastensionesde roturaen determinadospuntosde losmacizosrocosos.

    "-

    ~=I::::~~H~","1-11-""I I """8 o BARRENO CONVENCIONAL '-

    ,~

    Figura 7.21. Modificacin de la geometrade los barrenosperforados con chorro de agua.

    '-

    7. PERFORACION DE ROCASORNAMENTALES '-

    En la explotacinde rocasornamentales,comoel, granito,se utilizanen ocasionessistemasde montaje

    especiales,tantoenlaperforacinprimaria,cuyoobjeti- "-voes la independizacindeungranbloquedelmacizorocoso,comoenlasoperacionessiguientesdesubdivi-

    ~ siny escuadrado.Generalmente,se empleanperforadorashidrulicas

    montadassobre deslizaderasque se desplazansobrecorrederasde una longitudde 3,5 a 4,5 m. Estas a su .vezpuedenirsoportadasporbastidoresmetlicosque '---se apoyan en cuatro pies o gatos estabilizadores sobreel terreno o sobre unidades mviles, como son excava-dorashidrulicas,carrosde orugaso tractoresde rue- "-das, Fig.7.22.

    Los rendimientosde perforacinson en el caso deaperturade rozao canallateral"slotdrill",con barrenos,secantesalineados,de 1,4a 2,2m2/hy en laperforacin ~primaria y secundaria con barrenos alineados de 200 a400 mllh, segn la potencia y caractersticas del equipoutilizado.

    ',,-

    "-

    "-

    RELACION DE PRESION DE CAUDALMULTIPLlCACION TRABAJO(MPa) (1/min)

    4:1 0- 83 19 - 5713:1 O - 275 5,5 - 2320:1 O - 378 3,8 -15

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