07 métodos de perforación y sistemas de montajes especiales

8/4/2019 07 Mtodos de Perforacin y Sistemas de Montajes Especiales

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Captulo 7

METODOS DE PERFORACION y SISTEMAS DE MONTAJEESPECIALES

1. INTRODUCCIONAdems de los equipos estndar de perforacin,existen en el mercado unidades y sistemas de montajedestinados a aplicaciones especiales o muyconcretas.Entre esos trabajos cabe citar: la perforacin de ma-cizos rocosos con recubrimiento de materiales noconsolidados y/o lmina de agua, los equipos de per-foracin de pozos y chimeneas, la perforacin trmica,la perforacin con chorro de agua, etc.

2. PERFORACION A TRAVES DE RECUBRI-MIENTO

Estos mtodos de perforacin fueron desarrolladospara resolver los problemas que se presentaban alatravesar terrenos pedregosos, macizos poco consoli-dados o alterados, recubrimientos, etc., que exiganla entubacin continua de los barrenos para conse-guir su estabilidad.

Algunas de las aplicaciones que actualmente tienenestos sistemas son:- Perforacin para voladuras submarinas.- Perforacin para voladuras de macizos con recu-brimiento sin retirada previa de ste.-..Anclajes.- Cimentaciones.- Pozos de agua.- Sondeos de investigacin, etc.

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Los recubrimientos pueden estar formados por le-chos naturales de arcillas, arenas, gravas, etc., ascomo por rellenos de materiales compactados o no,escolleras, pedraplenes, etc.La perforacin puede realizar;se, como se ver acontinuacin, con martillo en cabeza o martillo enfondo y consiste en atravesar el recubrimiento almismo tiempo que se lleva a cabo la entubacin, paraproseguir despus el barrenado en la roca compacta.Una caracterstica importante de estas tcnicas esque el barrido debe ser muyeficaz, pudiendo realizarse

a travs de un adaptador o espiga con circulacincentral de fluido, o por medio de una cabeza de barridoindependiente o lateral, en cuyo caso la presin delfluido debe ser mayor.Los dos mtodos desarrollados se conocen por OD yODEX.

2.1. Mtodo ODEn este caso la entubacin SI:)realiza por percusin y

rotacin utilizando para ello un tubo exterior de reves-timiento cuyo extremo inferior monta una corona decarburo de tungsteno. Interiormente, se dispone de unvarillaje convencional cuya prolongacin se lleva acabo con manguitos independientes de los.de los tu-bos. Tanto los tubos como el var(lIaje se conectan almartillo mediante un adaptador de culata especial quetransfiere la rotacin y la percusin a ambos. Fig. 7.1.

n(~) ADAPTADORDE CULATA

VARillAJE

TUBERIAEXTERIOR

BOCA DEPERFORACIONBOCAEXTERIOR

Figura 7.1. Mtodo 00 (Atlas Capeo).111


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Las operaciones bsicas de aplicacin del sistemason:- La tubera de revestimiento con o sin el varillajeinterior atraviesan simultneamente el recubri-miento.

- La corona externa avanza unos centmetroscuando se alcanza el substrato rocoso.- Se perfora con el varillaje interior, siempre que en

el transcurso de dicha operacin no se atraviesenniveles descompuestos o arenosos, en cuyo casose descendera al mismo tiempo la tubera exterior.

- Se extrae el varillaje extensible.- Se introduce la tubera de plstico para la carga delexplosivo.- Se extrae la tubera de revestimiento.

Figura 7.2. Operaciones en el sistema OO.Como entre la tubera exterior y las paredes de lostaladros existe un rozamiento que aumenta con la

profundidad, las perforadoras utilizadas deben dispo-ner de un elevado par de rotacin.Para el barrido de los barrenos, normalmente, se em-plea agua y tambin aire comprimido con o sin espu-manteo Si la evacuacin de los detritus lo exige, el'ba:rrido central puede complementarse con un barrido la-~ffil. if

2.2. MtodoODEX(OverburdenDrillingwiththe Eccentric)En este mtodo la entubacin se efecta gracias a

las vibraciones de la perforadora y al propio peso de latubera.El equipo consiste en una boca escariadora excn-

trica que ejecuta un taladro de un calibre mayor que eldel tubo exterior que desciende a medida que avanza laperforacin. Una vez alcanzada la profundidad pre-vista, la sarta gira en sentido contrario, de modo que laboca escariadora se vuelve concntrica perdiendodimetro, pudiendo as extraerse por el interior de la112

tubera de revestimento. A continuacin, se introduceel varillaje convencional y se contina la perforacin.

TUBERIA DEREVESTIMIENTO

GUlA

BOCAPI LOTO

Figura 7.3. Mtodo OOEX (Atlas Capeo).

Los martillos rotopercutivos utilizados pueden serde cabeza o de fondo. Si se emplea el_de cabeza, lapercusin se transmite a la tubera de revestimientopor medio de un cabezal de golpeo que la hace girar yvibrar. En este caso el barrido puede ser central olateral.

MARTILLO EN CABEZA

AOAPTAOOR OE CULATA

MAMOUITO

CABEZAL OE GOLPEO

VARILLA EXTENSIBLETUBERIA OE REVESTIMIENTOMANOUITO OE ALETAS

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


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Si se aplica el martillo en fondo, esta unidad disponede un acoplamiento para transmitir la vibracin alvari-llaje y el barrido se efecta a travs de la cabeza de./ rotacin. Fig. 7.5.

ADAPTADOR

UNIDAD DE ROTACION

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FJ

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TUBERIA DE PERFORACIONCABEZAL DE SALI DA

,--- DE DETRITUS-~

IMANGUITO DE ALETAS

MARTILLO EN FONDO

TUBERIA DE REVESTIMIENTO

.., GUlAESCARIADOR

~J BOCA PILOTO

Figura 7.5. Mtodo ODEX con martillo en fondo (AtlasCapeo).En ambos mtodos el detrito asciende por el anillocircular que queda entre la tubera y el varillaje, sa-liendo por los cabezales.Como fluido de barrido puede emplearse el aire

TABLA 7.1.

.ODEX 90a 1,2 MPaODEX 115-2,15a 1,8 MPaPor otro lado, en cuanto a las aplicaciones de estosmtodos de perforacin, adems de la descrita para ba-

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

PERFORADORASCONMARTillOENFONDO PERFORADORASON.. MARTillO ENCABEZACARACTERISTICAS ""ODEX ODEX ODEX ODEX ODEX ODEX ODEX 0090 115 140 165 215 76 127 72

Dimetro interior mnimo (mm) 90 115 140 165 215 76 127 72Dimetro del barreno escariado (mm) 123 152 187 212 278 96 162 108Profundidad mxima enrecubrimiento (m) 60 100 100 100 100 40 40 40Equipo interior 3"DTH 4"DTH 5"DTH 6"DTH 7-8" DTH R38 R38 R38Tubo de revestimiento Rosca Rosca Soldado Soldado Soldado Rosca Rosca Soldado

soldada soldada soldada soldada


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X Adecuado.O Puede usarse.

3. PERFORACION DE POZOSPara 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 unos

cilindros hidrulicos horizontales. La columna soportecentral 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 'y alargarse si sontelescpicos.Una vez perforada y cargada cada pega, el conjuntose pliega y eleva hasta una posicin s,egura, pasando a

continuacin a la operacin de desescombro con cu-charas bivalva o retros hidrulicas y cubas, tal como serepresenta en la Fig. 7.6.

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Figura 7.6. Equipo completo de excavacin de pozos.114

TABLA 7.2 '-.

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

4.

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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, la

plataforma 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

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\..2. DESCENSO DE LA PLATAFORMAY VOLADURA

\....

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\...4 . ELEVACION DE LA PLATAFORMAY SANEO DEL TECHO

Figura 7.7. Ciclo de trabajo con plataforma Alimak. '-

OOEX 0090' 115 140 165 215 76 127 72

POZOSde agua O X X X XTerraplenado de carreteras O O O O O O O XPerforacin submarina O O XPerforacin de barrenos O O X XAnclajes X X X XInyecciones X X X O XProspecciones X X X O X


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La elevacin de la plataforma se realiza a travs deun carril gua curvado empleando motores de airecomprimido, elctricos o diesel. La fijacin del carril ala rocase llevaa cabocon bulonesde anclaje,y tantolas tuberas de aire como de agua necesarias para laperforacin, ventilacin y el riego se sitan en el ladointerno del carril gua para su proteccin.Durante el trabajo los perforistas se encuentran so-bre Una plataforma segura, ya que disponen de unacubierta y una barandilla de proteccin, y para eltransportedel personaly materialesseutiliza la jaulaque se encuentra debajo de la plataforma.En un relevo dos perforistas pueden avanzar de 2,2a3 m. Los accionamientos de aire Comprimido son ade-cuados para longitudes inferiores a los 200 m, loselctricos hasta 800 m y a partir de esas distancias serecomiendan los motores diesel.Las principales ventajas de estos equipos son:- Pueden usarse para chimeneas de pequea o granlongitud y con cualquier inclinacin.- Las diferentes secciones y geometras de las chi-

meneas pueden conseguirse cambiando las pla-taformas. Siendo posible excavar secciones desde3 m2 hasta 30 m2. Fig. 7.8.r.. .,, I, . .,I ',, ,,. '. . I, ,, I:.


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- El ambiente de trabajo es de escasa calidad.- La rugosidad de las paredes es grande, lo cualconstituye un inconveniente en las chimeneas de

ventilacin y una ventaja en las piqueras de paso demineral.- El estado del macizo remanente es peor que elconseguido con el mtodo Raise Boring.

4.2. Jaula JoraEsta mquina es fabricada por Atlas Copco y seaplica tambin a la excavacin de chimeneas y pique-ras, tanto verticales como inclinadas. La diferencia b-

sica con el equipo anterior es que se precisa la realiza-cin de un barreno piloto de un dimetro entre 75 y 100mm por donde penetra el cable de elevacin. Los prin-cipales componentes son la plataforma de trabajo, lajaula de transporte, el mecanismo de elevacin y enchimeneas inclinadas el carril gua. Fig. 7.10.

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

9.CABRESTANTE

Figura 7.10. Jaula Jara en chimenea vertical e inclinada(Atlas Capeo).

Durante la perforacin, la plataforma se fija a loshastiales de la excavacin mediante un sistema debrazos telescpicos. El principal inconveniente de estemtodo, frente al anterior, es la perforacin del-bac'rreno piloto, pues del control de su desviacin depen-der la longitud de la chimenea. El cam,:;,ode aplica-cin prctico y econmico se encuentra entre los 30 y".100 m.En cada pega es necesario desenganchar la j aula delcable de elevacin, pues de lo contrario ste ltimo sedaara durante las voladuras. El barreno central pre-senta las ventajas de servir de hueco de expansin enlos cueles paralelos, con los que se consiguen avancespor disparo de unos 3a 4 m,y de entrada de aire fresco.

4.3. Mtodo Raise Boring .Este mtodo, que en los ltimos 20 aos se ha difun-dido extraordinariamente, consiste en el corte o esca-riada de la roca por un equipo mecnico.Las ventajas que presenta son:

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- Alta seguridad del personal y buenas condiciones "-de trabajo.- Productividad ms elevada que con los mtodos.convencionales de arranque con explosivos.""- Perfil liso de las paredes, con prdidas por friccin

del aire mnimas en los circuitos de ventilacin. \.- Sobreexcavacin inexistente.- Rendimiento del avance elevado.- Posibilidad de realizar excavaciones inclinadas, "--aunque es ms adecuado para chimeneas vertica-les.

"-Los inconvenientes ms importantes sbn:- Inversin muy elevada.- Coste de excavacin por metro lineal alto.- Poca flexibilidad al ser las dimensiones yformas delas chimeneas fijas y no ser posible cambiar dedireccin.- Dificultades en rocas en malas condiciones.

Requiere personal especializado y una preparacinprevia del lugar de trabajo.

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Figura 7.11. Perforacin de una chimenea con Raise BoringEstndar. \.

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7/11

Actualmente, operan en el mundo ms de 300unida-des, pudiendo distinguirse los siguientes subsistemasde Raise Boring: estndar, reversible y para huecos.ciegos.a) Raise Boring estndarEs el ms utilizado y consiste en colocar elequipo enla parte superior de una planta o nivel, o incluso en elexteriorde la mina,para desde ese punto realizar un

barreno piloto descendente que cala en un huecoabierto previamente. A continuacin, en el interior seacopla la cabeza escariadora realizando la perforacinde la chimenea en sentido ascendente.b) Raise Boring ReversibleSe realizan las mismas operaciones que en el casoanterior con la diferencia de colocar el equipo en un

nivel inferior, e invirtiendo los modos de ejecucin delbarreno piloto y chimenea que son ascendentes y des-cendentes respectivamente.c) Raise Boring para huecos ciegosUna vez colocado el equipo en una planta inferior, serealiza la excavacin en sentido ascendente a plena

seccin, sin perforar barrenos pilotos.Los elementos bsicos para realizar el trabajo, ade-ms del equipo en s que ejerce la rotacin y el empujedesde su punto de instalacin, son para el barreno

piloto, el tricono, los estabilizadores de rodillos y lasbarras de perforacin; y para la ejecucin del esca-riado, el eje, la base, los cortadores y los alojamientosde stos. Fig. 7.12.

BOVEDA PLANA ALOJAMIENTO6~ ~~~!n \ ,1~ )\." CORTADORESc5- L5- \E-\ 1-[7 -DOBLEBOVEDA ESCALONADA BASE];igura 7.12. Componentes del equipo de escariado.#'Las cabezas pueden ser segn su diseo: integrales,segmentadas y extensibles. Las primeras se utilizanpara dimetros desde 1 a 3 m con barrer:1os pilotos de200 a 250 mm, las segmentadas para dimetros de

chimeneas entre 1,5 Y3 m y los mismos taladros pilotosque las anteriores, y por ltimo las cabezas extensiblespara secciones desde 2 hasta 6,3 m con barrenos pilo-tos que llegan hasta los 350 mm,La estructura de corte vara segn el tipo de roca en elque se vaya a emplear y su resistencia a la compresin.Los cortadores para roca blanda tienen menor nmero

de insertos que los de roca media o dura. Adems, es-tos insertos son ms largos y afilados que los que ten-dra un cortador para roca dura y abrasiva. As se incre-

menta la velocidad de perforacin y se reduce el des-gaste.Existen dos tipos distintos de cortadores que se sitanen la cabeza de escariado diametralmente opuestos, fi-gura 7.13, obtenindose mayores tamaos de los frag-mentos y mayor velocidad de perforacin.

DISTANClA ENTRE FILAS ~~~'OR'"~,Figura 7.13. Accin de dos cortadores diametralmenteopuestos.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 potencias de los equipos pueden ser superioresalas 600 kW con velocidades de giro, pares de rotaciny empujes sobre la roca cuyos valores 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 origen de este mtodo se remonta a 1927, cuandoSto res lo intent aplicar enAlemaniaen una minaconvetas de cuarzo. En la dcada de los aos 30 se llevarona cabo experienciasenlosyacimientos de taconitas enla zona de Mesabi, yfue despus de 1947cuando con elempleo de quemadores con diseo especial se consi-gui realizaruna perforacineficientey conaltos ren-dimientos, basada en la decrepitacin de la roca en

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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 de

aplicacin frente a las grandes perforadoras rotativas,quedando su empleo reducido al corte de rocas orna-mentales.

5.1. Proceso de perforacin trmica1::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 Coeficiente de Tamao dex xD .t b' I'd d trmica dilatacin (a To) granoecrepl a I 1 a ex Resistencia a la compresin (a To)

"To es la temperatura crtica a la cual la roca pasa aser plstica.Segn la ecuacin anterior, las rocas sern ms f-cilmente perforables con este mtodo cuando:- Exista una alta dilatacin trmica por debajo de700C.

5

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

--- CUARZOa A ~ 573C

.r2

500 1000TEMPERATURA c 1500

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

118

"-- Alta difusividad trmica a temperaturas inferiores alos 400C.- Estructura intergranular homognea sin productos ~de alteracin, arcillas, caolines, micas, etc.- Reducido porcentaje de minerales blandos de baja

temperatura de fusin o descomposicin. "-Un ejemplo de rocas que tienen una buena aptitud ala decrepitabilidad son: las taconitas, las cuarcitas, losgranitos, las riolitas, las areniscas duras y las diabasas. "-

En general, cuanto ms alto es el contenido de 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 del30%decrepitanbien, as comoaquellasen lasque en "-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 temperatura de la llama puede llegar en "-el extremo del quemador a los 3.000C cuando seinyecta oxgeno y a los 2.000C si es aire comprimido.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. '-

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'-

'-

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'-Figura 7.16. Seccin de 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 las velocidades medias de pene-tracin en funcin del caudal, presin y dimetro delbarreno, '-'"


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78~72"-..s 66

TI POS DE ROCAARENISCADOLOMITACUARCITAZ 60,O054-

'1/II~' I6 - VELOCIDADDEPENETRACIONDIAMETRODE 8ARRENO

70 210 260 350 420PRESION DEL AIRE (MPo)

140

igura 7.17. Velocidades de penetracin con quemadoresde aire comprimido.Las velocidades normales oscilan entre 3 y 12 m/h,pudiendo llegar en casos favorables a los 20 m/h.

5.2. AplicacionesLas aplicaciones ms importantes de este mtodoson:

A. Ensanchamiento de barrenosEste procedi miento presenta las siguientes ventajas:

- Menor volumen de roca perforado por unidadarrancada.- La configuracin de la columna de explosivo esmejor al aproximarse a I/D = 20 Y generar as 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. Ensanchamiento de barrenos.- El perfil de la pila de escombro es ms adecuado ala forma de trabajo de las excavadoras de cables.

B. Corte de rocasSe 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 cpnlos equipos rotopercutivos, estas unidades pueden serde tres tipos: manuales, sobre chasis remolcables yautomotri cesoLas principales ventajas de la perforacin trmicason:

- Posibilidad de perforar formaciones muy duras yab rasivas.- 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 coste de la energa es muy alto.- 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. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

31,014,411,010,010,31,318,04,0

6. PERFORACION CON CHORRO DE AGUA

Esta tecnologa ha tenido un desarrollo 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 cuales119


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impulsa el agua a travs de una boquilla inyectora dezafiro sinttico con un orificio de 0,1 a 1 mm de dime-tro.La Fig. 7.19 refleja el principio de operacin del mul-

tiplicador de presin.ACEITE ';IDRAULlCO ENTRADASALIDA ENTRADA AGUA

SALIDAEGUA-~~ALTARESION ~ENTRADA ACEITE HIDRAULlCOAGUA ENTRADA SALIDA

~~--SALlDA DE AGUAA- ALTAPRESIONFigura 7.19. Equipo multiplicador de 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 una velocidad de 300 mis, la presin creada esdel orden de 150 MPa. prxima a la resistencia a lacompresin de muchas rocas. Con 500 mis, se alcan-zan valores de 300 MPa, superiores ala resistencia dela mayora de los materiales rocosos.Los datos operativos alcanzados con equipos enprueba son los indicados en la Tabla 7.3.En la perforacin de barrenos, para aumentar laac-

cin de los chorros de agua, se dispone de unas bocasde carburo de tungsteno que realizan un escariado delas coronas de roc concntricas que se producen enel fondo del taladro. Fig. 7.20.

~~.

Figura 7..20. Boca de perforacin con cuatro orificios.120

'-TABLA 7.3

"-

'-

'-Laaplicacin de esta tcnica al arranque con explo-sivos abre unas nuevas expectativas, por cuanto lageometra de los barrenos puede modificarse y porconsiguiente permitir concentraciones de carga o au-'-mentos de las tensiones de rotura en determinadospuntos de los macizos rocosos. "-

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

,~Figura 7.21. Modificacin de la geometra de los barrenosperforados con chorro de agua.'-

7. PERFORACION DEROCASORNAMENTALES '-En la explotacin de rocas ornamentales, como el, granito, se utilizan en ocasiones sistemas de montaje

especiales, tanto en la perforacin primaria, cuyo objeti- "-vo es la independizacin de un gran bloque del macizorocoso, como en las operaciones siguientes de subdivi-~ sin y escuadrado.Generalmente, se emplean perforadoras hidrulicasmontadas sobre deslizaderas que se desplazan sobrecorrederas de una longitud de 3,5 a 4,5 m. Estas a su .vez puedenir soportadaspor bastidoresmetlicosque '---

se apoyan en cuatro pies o gatos estabilizadores sobreel terreno o sobre unidades mviles, como son excava-doras hidrulicas, carros de orugas o tractores de rue- "-das, Fig. 7.22.Los rendimientos de perforacin son en el caso deapertura de roza o canal lateral "slot drill", con barrenos,secantes alineados, de 1,4 a 2,2 m2/hy en la perforacin ~

primaria y secundaria con barrenos alineados de 200 a400 mllh, segn la potencia y caractersticas del equipoutilizado.

',,-

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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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07 métodos de perforación y sistemas de montajes especiales

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