Tipología de los trabajos de perforación en el arranque con explosivos

Perforación

La perforación es la operación que se realiza con la finalidad de abrir huecos en el macizo rocoso, con una distribución y geometría adecuada, en donde se alojarán cargas explosivas. (sonami, 2014)

Los sistemas de penetración de la roca que han sido desarrollados y clasificados por orden de aplicación son:

A - Mecánicos

• Percusión
• Rotación
• Rotopercusión

B -Térmicos

• Soplete o lanza térmica.
• Plasma
• Fluido caliente
• Congelación

C – Hidráulicos

• Chorro de agua
• Erosión
• Cavilación

D- Sónicos

• Vibración de alta frecuencia

 E – Químicos

• Micro voladura
• Disolución

F – Eléctricos

• Arco eléctrico
• Inducción magnética

G- sísmicos

• Rayo Láser

 H - Nucleares

• Fusión  
• Fisión

Dentro de la minería y obras civiles la perforación que mas se ocupa es la perforación mecánica por lo que se hablara exclusivamente de los métodos mecánicos.

Los componentes principales de un sistema de perforación de este tipo son: la perforadora que es la fuente de energía mecánica, el varillaje que es el medio de transmisión de esa energía, la boca que es el útil que ejerce sobre la roca dicha energía y el fluido de barrido que efectúa la limpieza y evacuación del detrito producido. (pernia, 1987)

Tipología de los trabajos de perforación en el arranque con explosivos

Dentro de la amplia variedad de los trabajos de excavación con explosivos, se han desarrollado un gran número de máquinas que dan lugar a dos procedimientos de perforación:

Perforación manual.

• Se lleva acabo con equipos ligeros manejados a mano por los perforistas. Se Utiliza en trabajos de pequeña envergadura donde por las dimensiones no es posible utilizar otras máquinas o no está justificado económicamente su empleo. (pernia, 1987)

Perforación mecanizada.

• Los equipos de perforación van montados sobre unas estructuras, de tipo mecano, con las que el operador consigue controlar todos los parámetros de la perforación desde unas posiciones cómodas. Estas estructuras o chasis pueden ir montadas sobre neumáticos u orugas y ser automotrices o remolcables. (pernia, 1987)

Por otro lado, los tipos de trabajo, tanto en obras de superficie como subterráneas, pueden clasificarse en los siguientes grupos:

Perforación de banqueo.

• Es el mejor método para la voladura de rocas ya que se dispone de un frente libre para la salida y proyección del material y permite una sistematización de las. labores. Se utiliza tanto en proyectos de clero abierto e interior con barrenos verticales, generalmente, y también horizontales, en algunos casos poco frecuentes. (pernia, 1987)

Perforación de avance de galerías y túneles.

• Se necesita abrir un hueco inicial o cuele hacia el que sale el resto de la roca fragmentada por las demás cargas. La perforación de los barrenos se puede llevar a cabo manualmente, pero la tendencia es hacia la mecanización total con el empleo de jumbos de uno o varios brazos. (pernia, 1987)

Perforación de producción.

• Este término se Utiliza en las explotaciones mineras, fundamentalmente subterráneas, para aquellas labores de extracción del mineral. Los equipos y los métodos varían según los sistemas de explotación, siendo un factor común el reducido espacio disponible en las galerías para efectuar los barrenos. (pernia, 1987)

 Perforación de chimeneas.

• En muchos proyectos subterráneos de minería y obra pública es preciso abrir chimeneas. Aunque existe una tendencia hacia la aplicación del método Raise Boring, aún hoy se utiliza el método de barrenos largos y otros sistemas especiales de perforación combinados con las voladuras. (pernia, 1987)

Perforación de rocas con recubrimiento.

• La perforación de macizos rocosos sobre los que yacen lechos de materiales sin consolidar obliga a utilizar métodos especiales de perforación con entubado. También se emplean en los trabajos de perforación y voladuras submarinas. (pernia, 1987)

 Sostenimiento de rocas.

• En muchas obras subterráneas y algunas a cielo abierto es necesario realizar el sostenimiento de las rocas mediante el bulonado o cementado de cables, siendo la perforación la fase previa en tales trabajos. (pernia, 1987)

Campos de aplicación de los diferentes métodos de explotación

Los dos grandes métodos mecánicos de perforación de rocas son los roto-percutivos y los rotativos. (pernia, 1987)

Métodos roto-percutivos.

• Son los más utilizados en casi todos los tipos de roca. tanto si el martillo se sitúa en cabeza como en el fondo del barreno. (pernia, 1987)

Métodos rotativos.

• Se subdividen a su vez en dos grupos, según que la penetración se realice por trituración, empleando triconos, o por corte utilizando bocas especiales. El primer sistema se aplica en rocas de dureza media a alta y el segundo en rocas blandas. (pernia, 1987)

Clasificación de las rocas y propiedades físicas principales

La perforación de. barrenos se realiza, casi en la totalidad de los casos, en masas rocosas, por lo que es interesante antes de iniciar una obra conocer los diferentes tipos de materiales que se presentan y sus propiedades básicas. (pernia, 1987)

 Estas características de las rocas dependen en gran medida de su origen, por lo que a continuación se describen los tres grandes grupos que existen. (pernia, 1987)

Se clasifican según su origen:

• Rocas ígneas
• Metamórficas
• Sedimentarias

Propiedades de la roca que afectan la perforación

• Dureza

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(pernia, 1987)

• Resistencia a la compresión simple

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(pernia, 1987)

• Elasticidad

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(pernia, 1987)

• Plasticidad
• Abrasividad
• Textura

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(pernia, 1987)

• Estructura
• Características de rotura

Perforación rotopercutiva

El principio de perforación de estos equipos se basa en el impacto de una pieza de acero (pistón) que golpea a un útil que a su vez transmite la energía al fondo del barreno por medio de un elemento final (boca). Los equipos rotopercutivos se clasifican en dos grandes grupos, según donde se encuentre colocado el martillo: (pernia, 1987)

 Martillo en cabeza.

En estas perforadoras dos de las acciones básicas, rotación y percusión, se producen fuera del barreno, transmitiéndose a través de una espiga y del varillaje) Hasta la boca de perforación. Los martillos pueden ser de accionamiento neumático o hidráulico. (pernia, 1987)

Martillo en fondo.

La percusión se realiza directamente sobre la boca de perforación, mientras que la rotación se efectúa en el exterior del barreno. El accionamiento del pistón se lleva a cabo neumáticamente, mientras que la rotación puede ser neumática o hidráulica. (pernia, 1987)

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(pernia, 1987)

Fundamentos de la perforación rotopercutiva

La perforación a rotopercusión se basa en la combinación de las siguientes acciones:

Percusión.

Los impactos producidos por el golpeo del pistón originan unas ondas de choque que se transmiten a la boca a través del varillaje (en el martillo en cabeza) o directamente sobre ella (en el martillo en fondo). (pernia, 1987)

Rotación

Con este movimiento se hace girar una boca para que los impactos se produzcan sobre la roca en distintas posiciones. (pernia, 1987)

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(pernia, 1987)

Empuje

Para mantener en contacto el útil de perforación con la roca se ejerce en empuje sobre la sarta de perforación. (pernia, 1987)

Barrido

El fluido de. barrido permite extraer el detrito del fondo del barreno. (pernia, 1987)

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(pernia, 1987)

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(pernia, 1987)

Datos y rendimientos de equipos de perforación rotopercutiva

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(pernia, 1987)

Criterios de selección de perforadora

Una vez determinado el diámetro de perforación a utilizar, que depende de:

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