111 Años Capacitando a la Comunidad Minera Global PLANEAMIENTO DE PERFORACION Y VOLADURA EN MINERIA SUPERFICIAL Ph.D. Carlos Agreda Turriate Consultor de Camiper CERTIFICAN: ISO 9001 www.camiper.com www.gqs.co.za MINING SOCIETY OF SOUTH AFRICA www.minssa.co.za PLANEAMIENTO DE PERFORACION Y VOLADURA DE ROCAS 11 Años Capacitando a la Comunidad Minera Global CAMIPER CONSULTANCY & TRAINING 2 www.camiper.com 2 CERTIFICAN: ISO 9001 www.camiper.com www.gqs.co.za MINING SOCIETY OF SOUTH AFRICA www.minssa.co.za PLANEAMIENTO DE PERFORACION Y VOLADURA DE ROCAS Introducción En la actualidad, la industria minero-metalúrgica es importante en el desarrollo del Perú; la cual atraviesa una etapa de constante crecimiento debido a distintos factores, tal es el caso de la gran demanda internacional de metales que trae consigo el incremento de sus precios, mejoras tecnológicas tanto para el proceso de explotación como en la etapa de tratamiento metalúrgico. 11 Años Capacitando a la Comunidad Minera Global CERTIFICAN: ISO 9001 www.camiper.com www.gqs.co.za 3 MINING SOCIETY OF SOUTH AFRICA www.minssa.co.za Dentro de este proceso productivo, existen diferentes etapas antes, durante y después de la operación minera en general. Una de las más importantes está dentro de la etapa de explotación: el ciclo de minado. Es aquí donde se encuentran las operaciones de perforación y voladura, siendo estas las primeras que se realizan en este ciclo. Teniendo en cuenta que la fragmentación obtenida como el producto de las operaciones mineras unitarias binomiales de perforación y voladura es la variable aleatoria más importante en todo complejo minero-metalúrgico; es que varios investigadores a nivel mundial han dedicado su vida a investigar las operaciones mineras unitarias mencionadas anteriormente. 11 Años Capacitando a la Comunidad Minera Global CAMIPER CONSULTANCY & TRAINING 4 www.camiper.com 3 CERTIFICAN: ISO 9001 www.camiper.com www.gqs.co.za MINING SOCIETY OF SOUTH AFRICA www.minssa.co.za Por otro lado, se sabe que las formas más frecuentes de atacar al macizo rocoso son las siguientes: Con la energía mecánica producida por la perforadora. Con la energía fisicoquímica producida por la detonación de una MEC. En este módulo se describirá, analizará y discutirá el ataque mecánico al macizo rocoso por la operación minera unitaria de perforación. Se debe mencionar que también existen otras metodologías para atacar al macizo rocoso: fuego, energía eléctrica e hidráulica; obteniendo mejores resultados de fragmentación de la roca con la energía físico-química producida por la detonación de una MEC. 11 Años Capacitando a la Comunidad Minera Global CERTIFICAN: ISO 9001 www.camiper.com www.gqs.co.za 5 MINING SOCIETY OF SOUTH AFRICA www.minssa.co.za PLANO TOPOGRAFICO 11 Años Capacitando a la Comunidad Minera Global CAMIPER CONSULTANCY & TRAINING 6 www.camiper.com co.camiper.minssa.co.4 CERTIFICAN: ISO 9001 www.com .º 1 Muestra cómo la variable aleatoria fragmentación interrelaciona a todas las operaciones de un complejo minero-metalúrgico.za MINING SOCIETY OF SOUTH AFRICA www.za 7 7 MINING SOCIETY OF SOUTH AFRICA www.co.camiper.za Mineral in situ DIAGRAMA CONCEPTUAL N.za PLANEAMIENTO DE LA PERFORACION 11 Años Capacitando a la Comunidad Minera Global CAMIPER CONSULTANCY & TRAINING 8 www.minssa. Perforación Fragmentación Voladura Fragmentación Carguío y acarreo Transporte Chancadora primaria Conveyor Fragmentación Transporte Chancadora secundaria Fragmentación Molienda Fragmentación Siguientes etapas del procesamiento de minerales 11 Años Capacitando a la Comunidad Minera Global CERTIFICAN: ISO 9001 www.camiper.co.gqs.com www.com www.gqs. cuanto más se conozca el macizo rocoso.camiper.co.za PLANEAMIENTO DE LA PERFORACION Introducción Para llevar a cabo el planeamiento de la perforación.gqs.co.co.za www.camiper. Equilibrio límite Modelos continuos de las Modelos discontinuos 11 Años Capacitando a la Comunidad Minera Global CAMIPER CONSULTANCY & TRAINING 10 www.com las Caracterización del macizo rocoso 9 Clasificaciones geomecánicas Análisis de tensiones Estado de la tensión de los macizos rocosos Relaciones tensodeformacionales Resistencia de los macizos rocosos Diseño de excavaciones Diseño de los sistemas sostenimiento Sondajes Hidrogeología Métodos geofísicos Litología Calidad del macizo rocoso Meteorización Tensiones naturales Estructuras geológicas Propiedades mecánicas discontinuidades Características geomecánicas de las discontinuidades.gqs.5 CERTIFICAN: ISO 9001 MINING SOCIETY OF SOUTH AFRICA www.camiper. el macizo rocoso es totalmente aleatorio. etc. se obtendrá mejores resultados: fragmentación de la roca.com www. Como se sabe. Geología estructural.minssa. 11 Años Capacitando a la Comunidad Minera Global CERTIFICAN: ISO 9001 Modelo geológico de www. Geomecánica.com . etc. se debe conocer al macizo rocoso en toda su dimensión en los siguientes términos: Mecánica de rocas.co. Propiedades mecánicas de los materiales. etc.minssa.za www.za Modelo matemático Modelo geomecánico Características de la muestra de roca intacta Descripción discontinuidades MINING SOCIETY OF SOUTH AFRICA www. camiper.com .za MECANICA DE ROCAS Las características físico-mecánicas del macizo rocoso se mencionarán en forma general.co.camiper.com MINING SOCIETY OF SOUTH AFRICA www.co.camiper.gqs.gqs.za www. Propiedades físicas Densidad Peso natural Volumen ( g / m3 ) Densidad Gravedad específica (G) Peso específico () Porosidad (n) Permeabilidad.za www.minssa. etc.com 11 MINING SOCIETY OF SOUTH AFRICA www.co.minssa.co.za MECANICA DE ROCAS Propiedades físicas Mecánica de rocas Propiedades mecánicas Teoría de fallas Teoría de la elasticidad 11 Años Capacitando a la Comunidad Minera Global CERTIFICAN: ISO 9001 www. 11 Años Capacitando a la Comunidad Minera Global CAMIPER CONSULTANCY & TRAINING 12 www.6 CERTIFICAN: ISO 9001 www. 11 Años Capacitando a la Comunidad Minera Global CERTIFICAN: ISO 9001 www.za 13 MINING SOCIETY OF SOUTH AFRICA www.co. Ensayo de compresión triaxial.gqs. Por lo tanto. Ensayo de corte directo.7 CERTIFICAN: ISO 9001 www. Tales diseños a veces son exitosos.camiper.camiper.za MINING SOCIETY OF SOUTH AFRICA www.za PROPIEDADES MECANICAS Ensayo de compresión uniaxial.gqs.minssa. Ensayo de carga puntual.co.com . Ensayo para la determinación de constantes elásticas.minssa.co. Ensayo de tracción indirecta (brasilero). se ha venido asumiendo las propiedades elásticas de la roca y llevar acabo dicho análisis matemático basado en la teoría de la elasticidad. es muy importante definir los límites de aplicabilidad de la teoría de la elasticidad para el diseño en estructuras rocosas.co.com www.com www. 11 Años Capacitando a la Comunidad Minera Global CAMIPER CONSULTANCY & TRAINING 14 www. otros parcialmente en caso de taludes y cimentaciones.za TEORIA DE LA ELASTICIDAD La teoría de elasticidad aplicada para el diseño de estructuras rocosas Para el diseño de estructuras rocosas.camiper. com www. contactos. estratos. Las estructuras rocosas cercanas a la superficie no deberán ser tratadas como un medio elástico continuo. se debe establecer el conocimiento de que las rocas por naturaleza son normalmente discontinuas. no obstante que las propiedades del material rocoso (muestra) pueden ser cercanamente elásticos.co. 11 Años Capacitando a la Comunidad Minera Global CERTIFICAN: ISO 9001 www. generalmente se debe seguir ciertos lineamientos ya establecidos.com www.minssa.camiper.camiper.8 CERTIFICAN: ISO 9001 www. etc.za 15 MINING SOCIETY OF SOUTH AFRICA www.co. conteniendo varios tipos de discontinuidades geológicas estructurales (diaclasas.co. Sin embargo.minssa. 11 Años Capacitando a la Comunidad Minera Global CAMIPER CONSULTANCY & TRAINING 16 www.) que además pueden contener agua en cantidades variables. fallas. Por lo dicho anteriormente.za Para la determinación de los límites de la teoría de la elasticidad. a menos que esté presente un mínimo de discontinuidades. pero que algunas tienen propiedades deformacionales aproximadamente a la forma cuasi-elásticas. se debe tener en cuenta algunos factores de las estructuras de la roca. particularmente algunas rocas cohesivas de grano fino y rocas masivas con bajos niveles de esfuerzos.za Se ha mostrado por definición de la elasticidad que las rocas no son puramente elásticas.za MINING SOCIETY OF SOUTH AFRICA www.com .gqs.co.camiper.gqs. minssa.com www. Las rocas con E < 5 x 105 kg/cm2 no deberán ser consideradas como un medio elástico.co.camiper. Las estructuras rocosas con algunas fracturas cercanamente ubicadas no deberán ser tratadas como un medio elástico continuo. 11 Años Capacitando a la Comunidad Minera Global CERTIFICAN: ISO 9001 MINING SOCIETY OF SOUTH AFRICA www. K 3 3 2 3 Constante de Lame (λ) E (1 )(1 2 ) 11 Años Capacitando a la Comunidad Minera Global CAMIPER CONSULTANCY & TRAINING 17 18 www.co.gqs.gqs. se debe tener en cuenta la fricción y las discontinuidades estructurales.za Para el criterio de diseño en un macizo rocoso.co.co.com .minssa.com www.za www. excepto tomando ciertas precauciones.camiper.za CONSTANTES ELASTICAS El módulo de elasticidad de Young (E) E E: módulo de elasticidad o modulo de Young σ: esfuerzo : deformación La relación Poisson () x z Modulo de rigidez (G) G E 2(1 ) Índice de bulk o compresibilidad Bulk Modulus .9 CERTIFICAN: ISO 9001 MINING SOCIETY OF SOUTH AFRICA www.camiper.za www. Brazilian.camiper.minssa. triaxial compression.com www.camiper.za An empirical criterion of failure defined by the envelope to a series of Mohrs circles: A. Criterio de falla de Mohr-Coulomb.za MINING SOCIETY OF SOUTH AFRICA www.10 CERTIFICAN: ISO 9001 www.minssa.co.gqs.gqs. porque estas ya han sido estudiadas. Cabe enfatizar que la teoría más usada es la de Hoek & Brown. direct tension. 11 Años Capacitando a la Comunidad Minera Global CERTIFICAN: ISO 9001 www. unconfined compression.co. D.camiper. Criterio de falla de Griffith.com www.co. Criterio de falla de Mohr (roca sin cohesión). C. Criterio de falla de Griffith (modificado). Criterio de falla de Coulomb.co.com . Criterio de falla de Hoek & Brown.za TEORIA DE FALLAS Para el presente curso. solo se mencionarán las teorías de fallas propuestas por los investigadores. B.za 19 MINING SOCIETY OF SOUTH AFRICA www. 11 Años Capacitando a la Comunidad Minera Global CAMIPER CONSULTANCY & TRAINING 20 www. 11 Años Capacitando a la Comunidad Minera Global CAMIPER CONSULTANCY & TRAINING 22 www.minssa.camiper.co. Inside the ruled region.gqs.com www.za 21 MINING SOCIETY OF SOUTH AFRICA www.za MINING SOCIETY OF SOUTH AFRICA www.minssa.co.camiper.com www.co. the Mohr-Coulomb criterion with tension cutoff overestimates the stength.co.camiper.gqs.com .11 CERTIFICAN: ISO 9001 www.za Comparison of empirical of envelope and Mohr-Coulomb criterion in the tensile region.za The Mohr-Coulomb failure criterion with a tension 11 Años Capacitando a la Comunidad Minera Global CERTIFICAN: ISO 9001 www. co. una cantidad con la dimensión de fuerza por área unitaria. La relación entre esfuerzo y deformación en un material idealizado forma la base de las teorías matemáticas de elasticidad. una cantidad adimensional expresando la deformación en términos de la dimensión original.camiper. actuando sobre ellas.com www.za pe Shear fracture Hybrid fracture 11 Años Capacitando a la Comunidad Minera Global CERTIFICAN: ISO 9001 www.com .za bM 0 Extensión fracture o nv hr e elo www.camiper.co.camiper.minssa.gqs.minssa.12 CERTIFICAN: ISO 9001 www.co. viscosidad y reología. El entendimiento de los esfuerzos y deformaciones y.gqs. 11 Años Capacitando a la Comunidad Minera Global CAMIPER CONSULTANCY & TRAINING 24 www. de los principales esfuerzos y el análisis de las deformaciones es. por lo tanto.com C 0 um olo MINING SOCIETY OF SOUTH AFRICA www. y un estado de deformación.za ANALISIS DE LOS ESFUERZOS Y DEFORMACIONES DEL MACIZO ROCOSO Las propiedades mecánicas de las rocas son gobernadas por la reacción de estas a las fuerzas. las cuales pueden a su vez ser aplicadas a materiales reales (en este caso las rocas) para estimar los esfuerzos o deformaciones en un campo de fuerzas definido.za 23 MINING SOCIETY OF SOUTH AFRICA www. Estos esfuerzos inducen a la roca un estado de fallamiento. muy importante para el ingeniero encargado de diseñar excavaciones dentro del macizo rocoso.co. 11 Años Capacitando a la Comunidad Minera Global CERTIFICAN: ISO 9001 MINING SOCIETY OF SOUTH AFRICA www.za Es la fuerza interna por unidad de área cuando dicha área tiende a cero.za ESFUERZOS Y DEFORMACIONES AXIALES Considerando la siguiente figura.com www.camiper. Esfuerzo tangencial ().co.camiper.camiper.minssa.minssa. Esfuerzo normal (σ).co.co.za www.13 CERTIFICAN: ISO 9001 MINING SOCIETY OF SOUTH AFRICA www.com . Es la componente normal del esfuerzo: la componente perpendicular al plano sobre el cual actúa el esfuerzo.gqs.za www.com 25 www. Es la componente tangencial del esfuerzo: la componente paralela al plano sobre el que actúa el esfuerzo. se puede escribir lo siguiente: Esfuerzo axial Deformación axial Axial strees : A Axial strain : A P A L L 11 Años Capacitando a la Comunidad Minera Global CAMIPER CONSULTANCY & TRAINING 26 www.gqs.co. za P A L L Cuando se obtienen taludes muy inclinados.minssa.camiper.co. A para rocas elásticas ideales.com 27 www.gqs. es por que la carga actuó muy rápidamente sobre el espécimen.za Descargando σA vs.co. La mayoría de las rocas no son idealmente elásticas.za A A www.camiper.com . 11 Años Capacitando a la Comunidad Minera Global CAMIPER CONSULTANCY & TRAINING 28 www.co.com σA Slope MINING SOCIETY OF SOUTH AFRICA www.14 CERTIFICAN: ISO 9001 www.za www.minssa. Cargando A 11 Años Capacitando a la Comunidad Minera Global CERTIFICAN: ISO 9001 MINING SOCIETY OF SOUTH AFRICA www.gqs.co. las cuales no son isotrópicas.camiper. minssa.camiper.za 11 Años Capacitando a la Comunidad Minera Global CERTIFICAN: ISO 9001 www.15 CERTIFICAN: ISO 9001 www.com www.gqs.za GEOMECANICA 11 Años Capacitando a la Comunidad Minera Global CAMIPER CONSULTANCY & TRAINING 30 www.co.za 29 MINING SOCIETY OF SOUTH AFRICA www.com www.co.minssa.co.co.gqs.com .camiper.camiper.za MINING SOCIETY OF SOUTH AFRICA www. co.za www.gqs.com www.gqs. lo mismo que a los macizos rocosos. 11 Años Capacitando a la Comunidad Minera Global CAMIPER CONSULTANCY & TRAINING 32 www. piques.camiper. Petrolera y de Gas Natural. Civil. perforaciones en la búsqueda de petróleo y gas. Deere RQD Palmström Priest and Hudson Índice de calidad geomecánica del macizo rocoso RMR Bieniawski Q N. cimentaciones.com MINING SOCIETY OF SOUTH AFRICA www. es la ciencia e ingeniería que estudia los suelos y los materiales rocosos. Estas disciplinas se estudian para diseñar y construir algunos proyectos.minssa.za D. túneles. tales como minas.16 CERTIFICAN: ISO 9001 www.co.camiper.co. Este es un campo de práctica profesional e investigación que trata de lo anteriormente mencionado. estabilidad de taludes. Geológica.za DEFINICION Según Bieniawski. etc.com . Barton RSR Wikham RMi Palmstrom GSI Hoek & Marinos 11 Años Capacitando a la Comunidad Minera Global CERTIFICAN: ISO 9001 www. La geomecánica contribuye a un número de disciplinas tales como Ingeniería de Minas.camiper.co.minssa.za 31 MINING SOCIETY OF SOUTH AFRICA www. 17 CERTIFICAN: ISO 9001 www.camiper.com www.gqs.co.za MINING SOCIETY OF SOUTH AFRICA www.minssa.co.za La geomecánica permite mejorar ambos: el ambiente donde vivimos y la calidad de vida de los habitantes del planeta Tierra. Objetivos Conocer las características geomecánicas de las rocas para minimizar y/o evitar el deslizamiento de los taludes. 11 Años Capacitando a la Comunidad Minera Global CERTIFICAN: ISO 9001 www.camiper.com www.gqs.co.za 33 MINING SOCIETY OF SOUTH AFRICA www.minssa.co.za CARACTERIZACION GEOMECANICA DEL MACIZO ROCOSO Para utilizar el mapeo geológico y geomecánico de las discontinuidades del macizo rocoso, es necesario clasificar y cuantificar sus efectos en el proceso de excavación de dicho macizo. A nivel mundial, existen diversos sistemas de clasificación y caracterización del macizo rocoso, pero los más usados son los siguientes: Rock Quality Designation (RQD-Index). Rock Mass Rating System (RMRs-value). Rock Mass Quality (Q System-value). 11 Años Capacitando a la Comunidad Minera Global CAMIPER CONSULTANCY & TRAINING 34 www.camiper.com 18 CERTIFICAN: ISO 9001 www.camiper.com www.gqs.co.za MINING SOCIETY OF SOUTH AFRICA www.minssa.co.za Estos sistemas han sido desarrollados principalmente para evaluar la reducción de la estabilidad de un macizo rocoso interceptado por algunos planos. Sin embargo, ellos también pueden proveer cierta ayuda para estimar la influencia de las características del macizo rocoso durante el proceso de excavación. 11 Años Capacitando a la Comunidad Minera Global CERTIFICAN: ISO 9001 www.camiper.com www.gqs.co.za 35 MINING SOCIETY OF SOUTH AFRICA www.minssa.co.za ROCK QUALITY DESIGNATION RQD El geólogo norteamericano D. Deere, que desarrollaba su trabajo profesional en el ámbito de la mecánica de rocas, postuló que la calidad estructural de un macizo rocoso puede ser estimada a partir de la información dada por la recuperación de testigos intactos. Sobre esta base propone el índice cuantitativo RQD (Rock Quality Designation). El RQD se define como el porcentaje de testigos recuperables con una longitud mayor o igual a 10 cm. 11 Años Capacitando a la Comunidad Minera Global CAMIPER CONSULTANCY & TRAINING 36 www.camiper.com 19 CERTIFICAN: ISO 9001 www.camiper.com RQD MINING SOCIETY OF SOUTH AFRICA www.gqs.co.za www.minssa.co.za Longitud total de testigos 10cm x100 Longitud total Basándose en los rangos de los valores del RQD, el macizo rocoso puede ser caracterizado según la valoración siguiente: RQD (%) Calidad de la roca 100-90 Muy buena 90-75 Buena 75-50 Mediana 50-25 Mala 25-0 Muy mala 11 Años Capacitando a la Comunidad Minera Global CERTIFICAN: ISO 9001 www.camiper.com www.gqs.co.za MINING SOCIETY OF SOUTH AFRICA www.minssa.co.za 11 Años Capacitando a la Comunidad Minera Global CAMIPER CONSULTANCY & TRAINING 37 38 www.camiper.com co.za www.com MINING SOCIETY OF SOUTH AFRICA www.za 11 Años Capacitando a la Comunidad Minera Global CAMIPER CONSULTANCY & TRAINING 39 40 www.co.minssa.3 x J v (%) 11 Años Capacitando a la Comunidad Minera Global CERTIFICAN: ISO 9001 www.camiper.gqs.za MINING SOCIETY OF SOUTH AFRICA www.20 CERTIFICAN: ISO 9001 www.com .co.minssa.co.gqs. Palmström (1982) propone que el RQD puede ser calculado.com www.za En caso que no se cuente con testigos adecuados.camiper.camiper. definiendo un RQD superficial según la siguiente expresión matemática: Donde Jv: número de contactos por m3 Jv: Jx + Jy + Jz Para Jv < 5 → RQD = 100 RQD 115 3. co.com .co.gqs.minssa.com www.camiper.com www.co.camiper.1 0.camiper.za www.za Priest y Hudson (1976) proponen el RQD.co.minssa.21 CERTIFICAN: ISO 9001 MINING SOCIETY OF SOUTH AFRICA www.gqs.za 11 Años Capacitando a la Comunidad Minera Global CAMIPER CONSULTANCY & TRAINING 41 42 www.za MINING SOCIETY OF SOUTH AFRICA www. el cual puede ser calculado usando la siguiente expresión matemática: RQD 100e 0.º discontinu idades m 11 Años Capacitando a la Comunidad Minera Global CERTIFICAN: ISO 9001 www.1 1 Donde N. Orientación de las discontinuidades. los cuales son medibles en el campo y también pueden ser obtenidos de la base de datos (laboratorios).camiper.com .co. Designación de calidad de roca (RQD). 1.gqs. 2. Actualmente. También es conocido como CSIR (South African Council for Scientific and Industrial Research) (Consejo de África del Sur para la Investigación Científica e Industrial). T.com www.com www. Condición de agua subterránea. 11 Años Capacitando a la Comunidad Minera Global CAMIPER CONSULTANCY & TRAINING 44 www.camiper.za ROCK MASS RATING SYSTEM (RMRS) Esta caracterización ingenieril de los macizos rocosos utiliza los siguientes seis parámetros.camiper. Resistencia compresiva uniaxial del macizo rocoso (Sc). 6.co. 3.co. Condición de las discontinuidades. 4.gqs.co. se usa la edición de 1989 que coincide sustancialmente la con de 1979.za MINING SOCIETY OF SOUTH AFRICA www. Para determinar el índice RMR de calidad de la roca.minssa. 5.za 43 MINING SOCIETY OF SOUTH AFRICA www.22 CERTIFICAN: ISO 9001 www. se hace uso de los parámetros del macizo rocoso que se mencionan posteriormente. Espaciamiento de las discontinuidades.za RMR (ROCK MASS RATING) DE BIENIAWSKI 1979 Desarrollado en Sudáfrica por Z. Bieniawski en 1973 y posteriormente modificado por él mismo en 1976 y en 1979.minssa. 11 Años Capacitando a la Comunidad Minera Global CERTIFICAN: ISO 9001 www. minssa. 3. el estado de las paredes (duras o blandas) y la presencia de relleno en las discontinuidades. como alternativa se podrá utilizar la “clasificación de carga de punta” para cualquier tipo de roca.za 45 MINING SOCIETY OF SOUTH AFRICA www. excepto la muy frágil. su continuidad.com www.co. de la relación entre la presión del agua en las discontinuidades y el esfuerzo principal. Resistencia a la compresión de la roca alterada: Bieniawski emplea la clasificación de la resistencia a la compresión uniaxial de la roca que proponen Deere y Miller.co. 11 Años Capacitando a la Comunidad Minera Global CERTIFICAN: ISO 9001 www. 5.camiper. Condiciones físicas y geométricas de las discontinuidades: este parámetro toma en cuenta la separación o abertura de las fisuras. la rugosidad de su superficie.co. de las fallas.minssa. RQD: índice de calidad de la roca según Deere y Miller.za 4.camiper. 11 Años Capacitando a la Comunidad Minera Global CAMIPER CONSULTANCY & TRAINING 46 www.com . Presencia de agua subterránea: se intenta medir la influencia del flujo de las aguas subterráneas sobre la estabilidad de las excavaciones en función del caudal que existe en la excavación y. de los planos de estratificación y otros planos de debilidad. Espaciamiento de las discontinuidades: es decir.com www.camiper. 2.za Valores de los cinco parámetros que intervienen 1.23 CERTIFICAN: ISO 9001 www.gqs.gqs.za MINING SOCIETY OF SOUTH AFRICA www.co. com www.com www.co.za www.camiper.com .za 11 Años Capacitando a la Comunidad Minera Global CAMIPER CONSULTANCY & TRAINING 47 48 www.gqs.gqs.za MINING SOCIETY OF SOUTH AFRICA www.minssa.camiper.minssa.co.camiper.24 CERTIFICAN: ISO 9001 MINING SOCIETY OF SOUTH AFRICA www.co.co.za El valor del RMR se calcula de la siguiente manera: RMR 1 2 3 4 5 6 Valor de un parámetro individual Las siguientes clases de los macizos rocosos son definidos por el valor RMR: RMR Clase N.º Clasificación 100-81 I Roca muy buena 81-60 II Roca buena 60-41 III Roca regular 40-21 IV Roca pobre < 20 V Roca muy pobre 11 Años Capacitando a la Comunidad Minera Global CERTIFICAN: ISO 9001 www. 5 > 0.10 2-4 1-2 > 250 100 . diaclasas continuas 10 Nulo < 10 10 . BARTON.gqs. relleno < 5 mm.2 8 Espejos de falla.250 50 .za www.0. Primero se calcula el RMRs y luego se determina el valor de Q. Un sistema estructural de macizos rocosos.0.125 > 125 0 . Lien y Lunden. bordes blandos Valoración Caudal / 10m de túnel (l/min) Presión de agua Estado general Valoración 1-5 30 25 20 4 25% .6 . bordes duros Algo rugosas. cerradas. debido a la interrelación con el sistema de clasificación de Bieniawski (RMRs). efectuar ensayos compresión uniaxial > 10 4 .minssa.gqs.0.2 0. Este sistema es uno de los más usados en nuestro medio.50% 6 0.2 15 7 50% .co. diaclasas continuas 0 11 Años Capacitando a la Comunidad Minera Global CERTIFICAN: ISO 9001 www. fue desarrollado por Barton.50 5 .100 25 .camiper. discontinuas. separación < 1 mm.2 .25 25 . orientado también a servir en la construcción de túneles.25 15 90% .com www. 11 Años Capacitando a la Comunidad Minera Global CAMIPER CONSULTANCY & TRAINING 50 www.100% 20 >2 20 12 75% .1 0.5 mm.co.25 CERTIFICAN: ISO 9001 MINING SOCIETY OF SOUTH AFRICA www.06 .1 . investigadores del NGI (Norwegian Geotechnical Institute) que se basaron en extensivos estudios en macizos rocosos y en un gran número de casos de estabilidad de excavaciones subterráneas.0.6 10 2 Muy rugosas. separación 1 .co.za 49 MINING SOCIETY OF SOUTH AFRICA www. separación > 5 mm.camiper.2 .za CARACTERIZACION DEL MACIZO ROCOSO POR N.06 5 <1 0 Relleno blando > 5 mm.90% 17 0. separación < 1 mm.com www.co.0.minssa.camiper.75% 13 0. bordes sanos y duros Algo rugosas.5 Húmedo Goteando Fluyendo 7 4 0 0 Seco 15 Ligeramente húmedo 10 1 < 25% 3 < 0.za 1 2 3 Resistencia roca intacta TABLA I (Mpa) Compresión Simple (Mpa) Valoración RQD Valoración Separación entre diaclasas (m) Valoración Estado de las diaclasas Agua freática 4 5 Ensayo de Carga Puntual Valores bajos.com . za www.za 11 Años Capacitando a la Comunidad Minera Global CAMIPER CONSULTANCY & TRAINING 51 52 www.26 CERTIFICAN: ISO 9001 www.minssa.co.camiper.za El sistema propuesto considera seis parámetros para definir la calidad de un macizo rocoso.gqs.minssa. que son los siguientes: RQD Jn Jr Ja Jw SRF : parámetro definido por Deere (1964) : número de contactos : número de rugosidades : número de alteración : condición de agua subterránea : factor de reducción del esfuerzo(stress reduction factor) Para calcular el índice Q se usa la siguiente expresión matemática: RQD J r J w x x Q J n J a SRF 11 Años Capacitando a la Comunidad Minera Global CERTIFICAN: ISO 9001 www.co.camiper.com MINING SOCIETY OF SOUTH AFRICA www.camiper.com www.co.co.gqs.za MINING SOCIETY OF SOUTH AFRICA www.com . 0 40.0 11 Años Capacitando a la Comunidad Minera Global CERTIFICAN: ISO 9001 www.minssa.camiper.0-40.camiper. EL RMRS Y EL Q SYSTEM Resistencia.0 100.gqs.01 0. rigidez.com . tamaño del bloque. tal como se muestra en la tabla siguiente: Calidad de roca Excepcionalmente mala Extremadamente mala Muy mala Q 0.001 y 1000.co.com 53 MINING SOCIETY OF SOUTH AFRICA www.za www.0 10.1 0. Dentro de este rango se definen nueve calidades de roca.1-1.za CORRELACION ENTRE EL RQD.za www.0-1000.01-0.001-0.co. etc. Clasificación 0. vida útil. integridad estructural estabilidad.co.001 0 0 Barton Bieniawski Deere Q 9 RMR 5 RQD 5 11 Años Capacitando a la Comunidad Minera Global CAMIPER CONSULTANCY & TRAINING 1000 100 100 54 www.camiper.27 CERTIFICAN: ISO 9001 www.0-400.za El valor de Q puede variar aproximadamente entre 0.minssa.0 4.0-4.gqs.com MINING SOCIETY OF SOUTH AFRICA www.0-10.co.0 400.0-100.0 Mala Regular Buena Muy buena Extremadamente buena Excepcionalmente buena 1. co. Roca masiva o levemente fracturada (LF). Roca regular (R).com www.camiper. 2.za 55 MINING SOCIETY OF SOUTH AFRICA www.za www.camiper.com MINING SOCIETY OF SOUTH AFRICA www. 3. 1.minssa. Roca moderadamente fracturada (F).co. 11 Años Capacitando a la Comunidad Minera Global CERTIFICAN: ISO 9001 www. Roca triturada o brechada (T). Roca mala (M). rugosidad. apertura. 2.camiper. Roca intensamente fracturada (IF). The Geological Strength Index toma en cuenta del macizo rocoso lo siguiente: a) La estructura del macizo rocoso considera el grado de fracturamiento o la cantidad de contactos por metro lineal.gqs. relleno y la meteorización o alteración.28 CERTIFICAN: ISO 9001 www. Roca buena (B). 11 Años Capacitando a la Comunidad Minera Global CAMIPER CONSULTANCY & TRAINING 56 www. 1.co. Roca muy fracturada (MF).minssa.za b) La condición superficial del macizo rocoso. Roca muy mala (MM).co. Roca muy buena (MB). tal como la resistencia de la roca intacta y las propiedades de las discontinuidades: resistencia.gqs. 4. 5. 4. 5.com .za GEOLOGICAL STRENGTH INDEX DE HOEK & MARINOS (2000) El GSI (geological strength index) se basa en estimaciones cualitativas al igual que el RMR. 3. 29 CERTIFICAN: ISO 9001 www.com www.za 11 Años Capacitando a la Comunidad Minera Global CERTIFICAN: ISO 9001 www.gqs.minssa.za 57 MINING SOCIETY OF SOUTH AFRICA www.co.co.co.com .za MINING SOCIETY OF SOUTH AFRICA www. BARTON La caracterización del macizo rocoso propuesta por Bieniawski y Barton es de interés especial.co.com www. Bieniawski da más importancia a la orientación y a la inclinación estructural de la roca y ninguna a los esfuerzos en la roca.minssa.camiper.camiper.za COMPARACION DE LOS METODOS DE BIENIAWSKI VS. puesto que incluye suficiente información para poder evaluar los parámetros del macizo rocoso que tienen influencia en la estabilidad de una excavación subterránea como en taludes en roca. 11 Años Capacitando a la Comunidad Minera Global CAMIPER CONSULTANCY & TRAINING 58 www.camiper.gqs. camiper.30 CERTIFICAN: ISO 9001 www.co. para estos casos los sistemas de clasificación descritos serán quizás no adecuados y se necesitarán consideraciones especiales para la relación entre la geometría del macizo rocoso y la excavación. Estos dos sistemas señalan que la orientación y la inclinación de las estructuras son de menos importancia. y la diferencia entre favorable y desfavorable es adecuada para los casos prácticos.com www.com .gqs. rocas comprimidas.minssa.camiper.gqs.co.za En otros casos.co. grandes bloques quedan aislados por discontinuidades y causan problemas de inestabilidad durante la excavación. la clasificación de Bieniawski es poco aplicable. 11 Años Capacitando a la Comunidad Minera Global CERTIFICAN: ISO 9001 www.com www.za 59 MINING SOCIETY OF SOUTH AFRICA www.minssa. pero sí considera las propiedades de los sistemas de contactos más desfavorables al evaluar la rugosidad de los contactos y su grado de alteración.co. Existen algunos materiales como la pizarra que tiene características estructurales tan importantes que tienden a dominar el comportamiento de los macizos rocosos.za MINING SOCIETY OF SOUTH AFRICA www. Cuando se trata de rocas de muy mala calidad. Ambos representan la resistencia al esfuerzo cortante del macizo rocoso.camiper.za Barton no incluye o no considera el factor de la orientación de los contactos. expansivas o con grandes flujos de agua. 11 Años Capacitando a la Comunidad Minera Global CAMIPER CONSULTANCY & TRAINING 60 www. minssa.za Por tanto.camiper.com www. es decir. son empíricas. postuladas por los diversos investigadores.co.com .gqs. es mejor aplicar ciencia y tecnología con modelos matemáticos.co.camiper. se deben tomar como tal.za 61 MINING SOCIETY OF SOUTH AFRICA www.co. como una guía.co. Para que estas caracterizaciones dejen de ser empíricas debe hacerse uso de los diferentes modelos matemáticos de la investigación de operaciones y darles un cierto grado de confiabilidad. Estas caracterizaciones se han realizado en otros países de diferentes condiciones al Perú.za MINING SOCIETY OF SOUTH AFRICA www. Por ello.gqs.camiper. Cabe enfatizar que para mayor seguridad. 11 Años Capacitando a la Comunidad Minera Global CAMIPER CONSULTANCY & TRAINING 62 www. 11 Años Capacitando a la Comunidad Minera Global CERTIFICAN: ISO 9001 www. en este tipo de rocas extremadamente malas se recurre al sistema de Barton.com www.31 CERTIFICAN: ISO 9001 www. estas caracterizaciones se deben tomar como guías y.za RECOMENDACIONES Se sabe que las diferentes caracterizaciones del macizo rocoso que existen a nivel mundial.minssa. 32 CERTIFICAN: ISO 9001 www.camiper.gqs.minssa.za 63 MINING SOCIETY OF SOUTH AFRICA www.za GEOLOGIA ESTRUCTURAL 11 Años Capacitando a la Comunidad Minera Global CERTIFICAN: ISO 9001 www.camiper.camiper.za GEOLOGIA ESTRUCTURAL La geología estructural está directamente relacionada con otras ramas de la geología.za MINING SOCIETY OF SOUTH AFRICA www.gqs.minssa.co.co.com www. 11 Años Capacitando a la Comunidad Minera Global CAMIPER CONSULTANCY & TRAINING 64 www.co.com www.co.com . co.33 CERTIFICAN: ISO 9001 www.camiper.minssa.za 11 Años Capacitando a la Comunidad Minera Global CAMIPER CONSULTANCY & TRAINING 65 66 www.co.za MINING SOCIETY OF SOUTH AFRICA www.com www.com www.com .minssa.camiper.za 11 Años Capacitando a la Comunidad Minera Global CERTIFICAN: ISO 9001 www.co.gqs.co.za MINING SOCIETY OF SOUTH AFRICA www.camiper.gqs. com . 11 Años Capacitando a la Comunidad Minera Global CERTIFICAN: ISO 9001 www.gqs.za 67 MINING SOCIETY OF SOUTH AFRICA www.gqs.co.co.camiper.camiper.com www.co.minssa.za Effcet of topography on beds wich dip downstream at an angle greater than the stream gradient.34 CERTIFICAN: ISO 9001 www.minssa.za MINING SOCIETY OF SOUTH AFRICA www.za Effcet of topography on beds wich dip downstream at an less the sreteam gradient 11 Años Capacitando a la Comunidad Minera Global CAMIPER CONSULTANCY & TRAINING 68 www.co.com www.camiper. camiper.gqs.camiper.minssa.gqs.za www.co. b) Diagrama mostrando una esfera construida con el centro en el punto 0.co. 11 Años Capacitando a la Comunidad Minera Global CERTIFICAN: ISO 9001 MINING SOCIETY OF SOUTH AFRICA www.za Buzamiento real Buzamiento aparente 56 30 60 Direcc ión de cap a 60 Sentido del Buzamiento 11 Años Capacitando a la Comunidad Minera Global CAMIPER CONSULTANCY & TRAINING 70 www.camiper.35 CERTIFICAN: ISO 9001 MINING SOCIETY OF SOUTH AFRICA www.minssa.za Representación de un plano inclinado: a) Diagrama de un block mostrando un afloramiento en el punto 0.za www.com www.co.co.com 69 www.com . se establecieron los Reglamentos de Seguridad Minera y.co.minssa. Ley norteamericana (1887). obteniendo la evolución de las leyes en seguridad. últimamente. 11 Años Capacitando a la Comunidad Minera Global CERTIFICAN: ISO 9001 www.za www.com .za NORMAS DE SEGURIDAD EN PERFORACION Y VOLADURA Introducción Al inicio de la minería.gqs.camiper. Las operaciones mineras unitarias binomiales de perforación y voladura son las que dan inicio a toda la explotación minerometalúrgica.co.co.36 CERTIFICAN: ISO 9001 www.minssa. a nivel mundial no existía ley que la regía. el 21 de agosto 2010 se aprobó el Decreto Supremo 055-2010-EM.za 71 MINING SOCIETY OF SOUTH AFRICA www. Ley babilónica: Código de Hammurabi. Así como la ciencia y la tecnología avanza.gqs. mucho menos en el Perú.camiper.com MINING SOCIETY OF SOUTH AFRICA www. también fue reglamentándose la industria minera.za Con la Revolución industrial y la lucha de la clase obrera.camiper.com www. 11 Años Capacitando a la Comunidad Minera Global CAMIPER CONSULTANCY & TRAINING 72 www.co. La industria minero-metalúrgica es una actividad que por su naturaleza y complejidad representa un alto riesgo para todos los inmersos en esta actividad extractiva. Ley inglesa (1982 y 1875): Ley de los explosivos. Ley alemana (1880). 37 CERTIFICAN: ISO 9001 www. el MEM (Ministerio de Energía y Minas) es el encargado de regular y hacer cumplir todas la normatividad y reglamentación referente a esta materia. 11 Años Capacitando a la Comunidad Minera Global CERTIFICAN: ISO 9001 www.com . También.gqs.com www.minssa.camiper.za Por lo que a nivel mundial.za 11 Años Capacitando a la Comunidad Minera Global CAMIPER CONSULTANCY & TRAINING 73 74 www.gqs.com www.co. se han instituido una serie de normas de seguridad.co.co. transporte y uso de todas las MEC y los accesorios de voladura.camiper. manipuleo.camiper.co.minssa. en este caso para las personas que trabajan en perforación y voladura de rocas. En el Perú.za MINING SOCIETY OF SOUTH AFRICA www.za MINING SOCIETY OF SOUTH AFRICA www. se puede mencionar a la DICSCAMEC que regula y norma todas las actividades concernientes al almacenamiento. za MINING SOCIETY OF SOUTH AFRICA www.co.com .co.38 CERTIFICAN: ISO 9001 www.gqs.camiper.co.camiper.camiper.minssa.com www.gqs.co.za 75 MINING SOCIETY OF SOUTH AFRICA www.za ACCIDENTE: GASEADO NO CUMPLIO CON EL TIEMPO ESTABLECIDO PARA INGRESAR A LA LABOR MINERA 11 Años Capacitando a la Comunidad Minera Global CAMIPER CONSULTANCY & TRAINING 76 www.minssa.za 11 Años Capacitando a la Comunidad Minera Global CERTIFICAN: ISO 9001 www.com www. etc.gqs.za MINING SOCIETY OF SOUTH AFRICA www.minssa.gqs.co.com www.camiper. de la industria minera.minssa. otro equipo de profesionales también se encargaron de regular y controlar el almacenaje.co.co. de universidades.39 CERTIFICAN: ISO 9001 www. 11 Años Capacitando a la Comunidad Minera Global CERTIFICAN: ISO 9001 www. manipuleo.za MINING SOCIETY OF SOUTH AFRICA www.za 11 Años Capacitando a la Comunidad Minera Global CAMIPER CONSULTANCY & TRAINING 77 78 www.camiper.com .co. formado el denominado Comité Técnico de Normalización de los Accesorios de Voladura y MEC. Lo mismo.za Cabe enfatizar que a partir del año 2003. material que se encuentra disponible en el Indecopi.com www. profesionales de la fabricación de explosivos. transporte y uso de los productos pirotécnicos. se han venido reuniendo en la Sociedad Nacional de Industrias. quienes han trabajado en este tema.camiper. se especifica la normatividad en cuanto a perforación y voladura de rocas.minssa. Examen psicológico. en el capítulo VI desde el art.minssa. Se reitera que el 21 de agosto de 2010. etc. Charlas de 5 minutos antes de comenzar las labores.com www.40 CERTIFICAN: ISO 9001 www.camiper.co.co.co. como ya se sabe. el cual se encarga de cumplir y hacer cumplir todas las normas y regulaciones vigentes.za MINING SOCIETY OF SOUTH AFRICA www.gqs.camiper. cada compañía minera tiene su departamento de seguridad e higiene minera. 11 Años Capacitando a la Comunidad Minera Global CAMIPER CONSULTANCY & TRAINING 80 www. Vestimenta e implementos de seguridad.com www.za Por otro lado. 243º al 269º.za 11 Años Capacitando a la Comunidad Minera Global CERTIFICAN: ISO 9001 www.za 79 MINING SOCIETY OF SOUTH AFRICA www. entre las cuales se puede mencionar las siguientes: Capacitar permanentemente a todo el personal.com .camiper.gqs.co. camiper.minssa.za 81 MINING SOCIETY OF SOUTH AFRICA www.com www.minssa.co.camiper.com www.co.co.za MINING SOCIETY OF SOUTH AFRICA www.za PERFORACION 11 Años Capacitando a la Comunidad Minera Global CAMIPER CONSULTANCY & TRAINING 82 www.com .gqs.za 11 Años Capacitando a la Comunidad Minera Global CERTIFICAN: ISO 9001 www.41 CERTIFICAN: ISO 9001 www.camiper.co.gqs. co.camiper.minssa.com www.gqs.co.za Es decir.42 CERTIFICAN: ISO 9001 MINING SOCIETY OF SOUTH AFRICA www. terminando con la obtención de los metales y/o concentrados. porque los (kW . se debe efectuar un profundo análisis en donde se debe invertir más. Por otro lado.com 83 www.h) tienen un costo mayor.camiper. la cadena de valor de la industria minerometalúrgica comienza con las operaciones unitarias binomiales de perforación y voladura.camiper. 11 Años Capacitando a la Comunidad Minera Global CAMIPER CONSULTANCY & TRAINING 84 www.za www.com .za www.za PERFORACION Introducción Como se sabe. que se ha demostrado a nivel mundial que es mucho más rentable invertir en (1) que en (2).co.minssa.co. 11 Años Capacitando a la Comunidad Minera Global CERTIFICAN: ISO 9001 MINING SOCIETY OF SOUTH AFRICA www. kg exp losivo($) / tm L.F.gqs. 1 O US $ 2 kW hmolienda Obviamente. muchos investigadores a nivel mundial han demostrado que la fragmentación obtenida como resultado de las operaciones mineras unitarias de perforación y voladura tienen un impacto hasta del 70% del costo total (US$/Tm) en las operaciones minero-metalúrgicas. co. se aplica los modelos matemáticos de los investigadores. en especial el parámetro de Burden y las características de la MEC. el encargado de este departamento determina la cantidad. la capacidad y las especificaciones técnicas de las perforadoras.za www.co. entre ellos el Dr.com Perforación MINING SOCIETY OF SOUTH AFRICA www.co.za 85 MINING SOCIETY OF SOUTH AFRICA www.za Acarreo Chancadora primaria Operaciones subsiguientes 11 Años Capacitando a la Comunidad Minera Global CERTIFICAN: ISO 9001 www.minssa. Alan Bauer.za En el planeamiento de minado.camiper. Conocida la caracterización geomecánica y mecánica de rocas de macizo rocoso y el adecuado diseño del disparo primario. Para una adecuada perforación y evacuación de los detritus.camiper.gqs.com .minssa.gqs.43 CERTIFICAN: ISO 9001 www.camiper. 11 Años Capacitando a la Comunidad Minera Global CAMIPER CONSULTANCY & TRAINING 86 www.com www.co. se obtendrá una buena fragmentación. camiper.gqs.com .za La variable que determina la productividad y los costos de todas las operaciones mineras subsiguientes a la perforación y voladura es la fragmentación. 11 Años Capacitando a la Comunidad Minera Global CERTIFICAN: ISO 9001 MINING SOCIETY OF SOUTH AFRICA www. Revisar la tecnología más moderna existente a nivel mundial en perforación.za www.minssa.co.com www. formando los taladros que posteriormente serán llenados con MEC.com 87 www.camiper.co.co. Determinar las mallas de perforación para lograr una adecuada penetración a la roca.minssa.za www.camiper.44 CERTIFICAN: ISO 9001 MINING SOCIETY OF SOUTH AFRICA www.za Superficie terrestre Cuerpo mineralizado Planta Perforación y voldadura Fragmentación Extracción Carguío y acarreo Chancado primario Chancado secundario 11 Años Capacitando a la Comunidad Minera Global CAMIPER CONSULTANCY & TRAINING 88 www.gqs.co. Conocer en forma genérica los modernos conceptos y modelos matemáticos de perforación. Barrenos: trasmisor de la energía.gqs.com www.45 CERTIFICAN: ISO 9001 www.co.za CLASIFICACION DE LOS SISTEMAS DE PENETRACION A UNA ROCA Se efectúa tomando en cuenta lo siguiente: Dimensiones del taladro.za 89 MINING SOCIETY OF SOUTH AFRICA www.gqs.minssa. 11 Años Capacitando a la Comunidad Minera Global CAMIPER CONSULTANCY & TRAINING 90 www.camiper.co.camiper. Circulación del fluido: enfriamiento y limpieza. Método de montaje.za MINING SOCIETY OF SOUTH AFRICA www.minssa.com www.camiper. Tipo de energía a usarse. Rotación. 11 Años Capacitando a la Comunidad Minera Global CERTIFICAN: ISO 9001 www. Broca: aplicador de la energía. Roto-percusión.com .za COMPONENTES OPERACIONALES DE UN SISTEMA DE PERFORACION Drilling Perforadora: fuente generadora de la energía. Los mecanismos de penetración a una roca según el método de ataque a esta son los siguientes: Percusión.co. El sistema de penetración a una roca usando el ataque mecánico es el más usado a nivel mundial en las operaciones mineras.co. Dimensiones del taladro.co. porosidad.za comprende tamaño.com MINING SOCIETY OF SOUTH AFRICA www.com MINING SOCIETY OF SOUTH AFRICA www.minssa.minssa. Circulación del fluido. 11 Años Capacitando a la Comunidad Minera Global CERTIFICAN: ISO 9001 www. Estos factores son también variables independientes durante el proceso de la perforación y. contenido de humedad.gqs. los cuales se controlan dentro de ciertos límites y ellas deben ser seleccionadas para adecuarse al tipo de roca. Barrenos. Roca.46 CERTIFICAN: ISO 9001 www.co.camiper. Los factores de la roca mencionados anteriormente son ambientalmente determinados.com . 91 www. Los factores anteriores son los componentes del sistema de perforación variables operacionales. Broca.co.za El dimensionamiento del taladro profundidad e inclinación de este. Son dictados principalmente por requerimientos externos y ellos son variables independientes durante el proceso de perforación.gqs.za www.camiper.co. cohesión. 11 Años Capacitando a la Comunidad Minera Global CAMIPER CONSULTANCY & TRAINING 92 www. de acuerdo a Tandanand (1973).camiper. incluyen los siguientes parámetros: Propiedades de la roca: resistencia compresiva. etc.za PRINCIPALES FACTORES QUE INFLUYEN EN LA PERFORACION Perforadora. camiper. fracturas. los siguientes son empleados casi exclusivamente para evaluar el rendimiento de un sistema de perforación dado o para comparar los resultados de varios sistemas de perforación.za ANALISIS DE RENDIMIENTO DE UNA PERFORADORA Aunque algunos criterios más sofisticados han sido propuestos.gqs. Energía o fuerza.gqs.za y condiciones estructurales.camiper.minssa. Rango de penetración.com Condiciones geológicas: MINING SOCIETY OF SOUTH AFRICA www.za 93 MINING SOCIETY OF SOUTH AFRICA www. Desgaste de la broca. 11 Años Capacitando a la Comunidad Minera Global CAMIPER CONSULTANCY & TRAINING 94 www.minssa. etc. 11 Años Capacitando a la Comunidad Minera Global CERTIFICAN: ISO 9001 www. Estado del esfuerzo: presión in situ.co. etc. fallas.com .com www. contactos.co.co.47 CERTIFICAN: ISO 9001 www.camiper.co. Costos.za petrología www. camiper.co.za MINING SOCIETY OF SOUTH AFRICA www.gqs.com www.gqs. 11 Años Capacitando a la Comunidad Minera Global CERTIFICAN: ISO 9001 www.za Clasificación de la perforación Percusiva Rotativa 11 Años Capacitando a la Comunidad Minera Global CAMIPER CONSULTANCY & TRAINING 96 www.co.za PERFORACION Definición Es el proceso de penetrar a la roca para la formación de taladros.com www.co.minssa.za 95 MINING SOCIETY OF SOUTH AFRICA www.camiper.48 CERTIFICAN: ISO 9001 www.camiper.com .minssa.co. Rango de penetración. Desgaste de la broca.camiper.gqs.com www. 11 Años Capacitando a la Comunidad Minera Global CERTIFICAN: ISO 9001 www.co.za 97 MINING SOCIETY OF SOUTH AFRICA www.minssa.gqs.za PARAMETROS DE RENDIMIENTO Energía.com . El tamaño y la profundidad del taladro dependen de los diseños de voladura y de los requerimientos de la producción.minssa. Es importante enfatizar que el macizo rocoso es una variable totalmente aleatoria.co.49 CERTIFICAN: ISO 9001 www.com www.camiper.za La perforadora. Se considera que la medida de la eficiencia de la perforadora es la energía específica “e” o la energía consumida por unidad de volumen de roca fracturada.za MINING SOCIETY OF SOUTH AFRICA www. Costos. el barreno y la broca constituyen el sistema de perforación y son considerados como variables de diseño.camiper.co. 11 Años Capacitando a la Comunidad Minera Global CAMIPER CONSULTANCY & TRAINING 98 www.co. com MINING SOCIETY OF SOUTH AFRICA www.za www. P: presión (psi).minssa. PR: rango de penetración (pie/min). 11 Años Capacitando a la Comunidad Minera Global CAMIPER CONSULTANCY & TRAINING 100 www. E: energía de soplo (BPM).camiper.camiper.com 99 MINING SOCIETY OF SOUTH AFRICA www.co.gqs.minssa.gqs. La energía específica es la energía consumida por el volumen unitario. V: volumen de roca fracturada (pies3). A: área del taladro (pies2).50 CERTIFICAN: ISO 9001 www.com . 11 Años Capacitando a la Comunidad Minera Global CERTIFICAN: ISO 9001 www.za EFICIENCIA DE LA PERFORACION Teale (1965) y Bayley (1967) dedujeron que una medida muy útil de la eficiencia de la perforación para una maquina perforadora dada es la energía específica. explicada en la siguiente expresión matemática.co.co.za Lo dicho anteriormente. se expresa matemáticamente de la siguiente manera: e E P V APR e: energía específica.co.camiper.za www. se tiene Por tanto.minssa. se tiene dE / dt P A 11 Años Capacitando a la Comunidad Minera Global CAMIPER CONSULTANCY & TRAINING 102 www.camiper.za www.za dv (4) dt PR. A dE dt dE / dt A Por definición.com www. A De las ecuaciones (3) y (4).camiper.com 101 PR.minssa.51 CERTIFICAN: ISO 9001 MINING SOCIETY OF SOUTH AFRICA www.com .camiper.za RANGO DE PENETRACION (PR) Se expresa como un avance lineal: PR dv / dt (1) A dv/dt: razón de cambio de volumen de roca fracturada La dependencia de la razón de remoción con la energía aplicada ha sido determinada por la siguiente proporcionalidad: V E (2) No tomando en cuenta la energía empleada para iniciar la penetración y tomando la derivada respecto al tiempo.gqs. se tiene PR www. de la ecuación (2) se obtiene lo siguiente: dv dE (3) dt dt 11 Años Capacitando a la Comunidad Minera Global CERTIFICAN: ISO 9001 De la ecuación (1).co.za www.co.gqs.co. MINING SOCIETY OF SOUTH AFRICA www.co. camiper.com www.camiper.co. 11 Años Capacitando a la Comunidad Minera Global CAMIPER CONSULTANCY & TRAINING 104 www.co.co.gqs.za MINING SOCIETY OF SOUTH AFRICA www.co. Para una eficiente perforación.gqs. También. Los componentes principales de la perforadora rotativa son el barreno.za 103 MINING SOCIETY OF SOUTH AFRICA www.com www.za PERFORACION ROTATIVA Principios de la energía de operación Son máquinas diseñadas para operar con gran fuerza de avance (pull down) y un sistema rotacional. para ello debe suministrase una circulación de aire y así evacuar dichos detritus. debe suministrarse agua para controlar el polvo.za PERFORACION ROTATIVA 11 Años Capacitando a la Comunidad Minera Global CERTIFICAN: ISO 9001 www. los detritus de roca formados por la perforación en los taladros deben ser evacuados para evitar que sean triturados por los elementos cortadores de la broca.minssa.52 CERTIFICAN: ISO 9001 www.camiper.minssa.com . la broca y la circulación de flujo de aire para la limpieza de los taladros. co.za BROCAS TRICONICAS La broca es el componente principal.za 105 MINING SOCIETY OF SOUTH AFRICA www.camiper. Su función es triturar o desagregar la roca en el proceso de perforación. en perforación rotativa en minas superficiales.co. pero la estructura real del fondo que crea la geometría de la broca tricónica es la formación de una pequeña convexidad en el centro y algo más profunda en la periferia. La broca tricónica es de acción trituradora y hendedora.za BROCAS El tipo de brocas usadas a nivel mundial. 11 Años Capacitando a la Comunidad Minera Global CERTIFICAN: ISO 9001 www.minssa.camiper.53 CERTIFICAN: ISO 9001 www.gqs. 11 Años Capacitando a la Comunidad Minera Global CAMIPER CONSULTANCY & TRAINING 106 www.co.co.com .gqs. Tiene tres rodillos o conos con elementos cortadores (dientes o insertos). aplicador de la energía durante la perforación.com www.minssa.com www.camiper. es la broca tricónica con conos dispuestos excéntricamente para tener una mayor acción trituradora.za MINING SOCIETY OF SOUTH AFRICA www. pues valen la quinta parte de uno de insertos.gqs.camiper.za 107 MINING SOCIETY OF SOUTH AFRICA www.54 CERTIFICAN: ISO 9001 www.gqs. Los tipos de brocas con dientes de acero son usados para terrenos suaves a semiduras que tienen una resistencia a la compresión < 14 500 psi.co. De dientes.minssa.co. La ventaja de las brocas de dientes de acero es su bajo costo. 11 Años Capacitando a la Comunidad Minera Global CAMIPER CONSULTANCY & TRAINING 108 www.minssa.camiper.za 1.com MINING SOCIETY OF SOUTH AFRICA www. MARCAS DE LA CIA.za TIPOS DE BROCAS TRICONICAS Existen dos tipos de brocas tricónicas: 1. INSERTOS DE CARBURO DE TUNGSTENO 4.com www. 3.camiper.za www.com .co. SISTEMA DE AIRE 2.co. DIENTES DE CARBURO DE TUNGSTENO 11 Años Capacitando a la Comunidad Minera Global CERTIFICAN: ISO 9001 www. com .minssa.com www.camiper. 11 Años Capacitando a la Comunidad Minera Global CERTIFICAN: ISO 9001 MINING SOCIETY OF SOUTH AFRICA www. 10 9 8 7 6 5 6 8 10 12 14 16 17 DIAMETRO DE LAS BROCAS (PULGADAS) 11 Años Capacitando a la Comunidad Minera Global CAMIPER CONSULTANCY & TRAINING 110 www. perforando en rocas de diferentes Sc.co.gqs.co. el diámetro de estas. 7 0 1000 2000 3000 4000 5000 VIDA DE LAS BROCAS (PIES) Diagrama conceptual mostrando la vida de las brocas rotativas de dientes de acero vs.gqs.55 CERTIFICAN: ISO 9001 MINING SOCIETY OF SOUTH AFRICA www. el diámetro de broca.camiper.za www.000 Psi.za DIAMETRO (PU8LGADAS) 13 12 11 10 1600 9 LEYENDA 8 Roca con una Sc de 12.co. Roca con una Sc de 8.co.000 Psi.minssa.za www.com 109 www.za PESO POR PULGADAS DE DIAMETRO DE BROCA (W/) (MILES DE LB) Diagrama conceptual mostrando el peso recomendado del empuje hacia abajo (W/) por pulgada de diámetro de broca vs.camiper. co. Reducen las vibraciones.minssa.com www.co. Disminuyen el desgaste sobre el estabilizador y la barra porque los insertos de carburo mantienen el diámetro de la broca. Son usados en rocas competentes.co. perforando en una roca dura. mejor que los dientes. Producen menos pérdidas de tiempo por cambio de brocas. De insertos.co.56 CERTIFICAN: ISO 9001 MINING SOCIETY OF SOUTH AFRICA www.camiper. 1200 1000 800 800 2000 4000 6000 8000 1000 Peso del empuje hacia abajo por pulgada de diámetro de broca (W/) 11 Años Capacitando a la Comunidad Minera Global CERTIFICAN: ISO 9001 www.za (FT) 1600 1400 Vida de la broca Diagrama conceptual mostrando la vida de la broca vs.camiper.za 111 MINING SOCIETY OF SOUTH AFRICA www.com www.za 2. con una Sc > 14 500 psi. 11 Años Capacitando a la Comunidad Minera Global CAMIPER CONSULTANCY & TRAINING 112 www. La ventaja de estos es que requieren menos empuje para conseguir una velocidad de penetración. el peso del empuje hacia abajo para una broca de 9 7/8” de diámetro.com .gqs.gqs.za www. produciendo menos fatiga en la perforación.minssa.camiper. com .camiper.za Diagrama conceptual mostrando las brocas rotativas con insertos vs.57 CERTIFICAN: ISO 9001 www.co.gqs.camiper. el diámetro de estas.500 lb/pulg Ø 9 7/8 pulg → 6.co.minssa.200 lb/pulg 11 Años Capacitando a la Comunidad Minera Global CAMIPER CONSULTANCY & TRAINING 114 www. 11 Años Capacitando a la Comunidad Minera Global CERTIFICAN: ISO 9001 www.za MINING SOCIETY OF SOUTH AFRICA www.com www. El Dr.za PULL DOWN Se debe aplicar un adecuado pull down balanceado con la rotación de acuerdo al tipo de roca.500 lb/pulg Ø 12 ¼ pulg → 7.za 113 MINING SOCIETY OF SOUTH AFRICA www.minssa. Alan Bauer después de todas sus investigaciones recomendó lo siguiente: Ø 6 ¾ pulg → 5.camiper.gqs.com www.co.co. perforando en rocas de diferentes Sc. co.camiper.gqs.minssa.za MINING SOCIETY OF SOUTH AFRICA www.58 CERTIFICAN: ISO 9001 www.camiper.za MINING SOCIETY OF SOUTH AFRICA www.co.minssa.za 11 Años Capacitando a la Comunidad Minera Global CERTIFICAN: ISO 9001 www.co.com www.com www.za 11 Años Capacitando a la Comunidad Minera Global CAMIPER CONSULTANCY & TRAINING 115 116 www.co.com .camiper.gqs. co.com .co.camiper.gqs.com www.za 11 Años Capacitando a la Comunidad Minera Global CERTIFICAN: ISO 9001 www.za MINING SOCIETY OF SOUTH AFRICA www.za 11 Años Capacitando a la Comunidad Minera Global CAMIPER CONSULTANCY & TRAINING 117 118 www.com www.59 CERTIFICAN: ISO 9001 www.minssa.co.co.minssa.camiper.gqs.camiper.za MINING SOCIETY OF SOUTH AFRICA www. en minería superficial.5 T 1.gqs.za Rotación Los rangos de rotación más comunes en perforación rotativa.com 119 MINING SOCIETY OF SOUTH AFRICA www.com MINING SOCIETY OF SOUTH AFRICA www.camiper.com .za www.co.minssa.za www. De 90 RMP para rocas suaves.za 11 Años Capacitando a la Comunidad Minera Global CERTIFICAN: ISO 9001 www.60 CERTIFICAN: ISO 9001 www. son los siguientes: De 60-90 RPM para rocas competentes.5 11 Años Capacitando a la Comunidad Minera Global CAMIPER CONSULTANCY & TRAINING 120 www. Caballos de fuerza (HP) Los requerimientos de HP para brocas tricónicas rotativas pueden ser calculados por la siguiente fórmula: HP NKD 2.co.co.co.camiper.gqs.minssa.camiper.