Perforacion y voladura

Perforación y voladura
VII semestre
Ingeniería de Minas

1.0 Métodos de perforación
Los métodos de perforación esta referidos al sistema como
logramos hacer un hoyo o taladro para colocar el
explosivo.
Estos métodos también se refieren a la forma como
seleccionamos y diseñamos el plan de producción de
perforación.
Msc. Carlos Reátegui Ordoñez

Perforación
La perforación en roca esta referida a realizar un hoyo o
taladro con el fin de arrancar material para construir
(carreteras, túneles, cámaras, pozos, etc.) o extraer
materiales y minerales económicos (minería)
Existen muchos métodos de perforación que se han
desarrollado a lo largo de la historia, en el cuadro siguiente
se ven los métodos usados actualmente

Visión General
Métodos de perforación
Métodos convencionales
Rotativos
Escareo (perforación continua)
Triconos
Brocas de corte
sondajes
Rotación Percusión
Martillo en la cabeza (OTH)
Martillo en el fondo (DTH)
Métodos no convencionales
Métodos térmicos
Jet Pearcing
Perforación laser
Perforación con microondas
Métodos Químicos

1.1. Método rotación-percusión
La perforación de rotación y percusión se basa en principio
de golpear (percutir) un cincel (broca), empujando y
girando (rotar), para que se produzca la rotura de la roca
en pequeños fragmentos (detritus) que se van limpiando y
se forma el hoyo.

En la actualidad este trabajo se hace con maquinas que
aceleran el proceso de penetración en la roca.

La transmisión de la energía cinética (Ec) en perforadoras
OTH se hace en forma de onda de choque atraves del
varillaje , cuando la onda de choque llega a la broca se
convierte en trabajo que penetra la roca.
En el caso de perforadoras DTH la transmisión de la
Energía cinética es directa, con lo cual se logra mayor
penetración en rocas duras.

Esta energía cinética de una perforadora RP se puede
calcular con la siguiente fórmula:
Ec= ρm* Ap * Ip
Donde;
ρm Presión de fluido dentro del cilindro (30% a 40%
menor que la presión de trabajo nominal o del
compresor)
Ap Área de la cara del pistón
lp Carrera del pistón
ng frecuencia de impactos
La potencia CINETICA del martillo o perforadora es
Pc = Ec * ng

La rotación, que se produce después de cada golpe o
percusión, tiene la finalidad de girar la broca con el
propósito de que esta actúe en distintos puntos en el fondo
del barreno.
La velocidad de rotación esta en función al tipo de roca y al
tipo de broca que se utiliza.
Ejemplo (brocas de 51mm a 89mm)
cuando la brocas son de tipo pastilla los rpm están entre
80- 150 y se produce un giro de 10- 20°
Cuando son brocas de botones los rpm están entre 40-
60 y se produce un giro de 5- 7°

El empuje es necesario para que la broca siempre este en
contacto con la superficie de perforación, la falta o exceso
de empuje produce los siguiente efectos.
Mayor
consumo
Barrenos.
Calentamiento
de barreno.
Mayor Gasto de
brocas
Vibración
Desviación de
taladros

El barrido o soplado de barrenos se hace con el fin de
evacuar los detritus y mantener siempre libre el fondo de
taladro. Este se puede hacer con aire o agua
Si el barrido es incorrecto :
 Mayor consumo de energía
 Atascos de la barra
 Desgaste prematuro varillaje

Para hallar el caudal de barrido se usa las siguientes
formulas:
𝒗𝒂 = 𝟗. 𝟓𝟓 ∗
𝝏𝒓
𝝏𝒓+𝟏
∗ 𝒅𝒑 𝟎.𝟔
𝑸 = 𝒗𝒂 ∗
𝑫 𝟐
+𝒅 𝟐
𝟏. 𝟐𝟕
Donde:
va = velocidad ascencional (m/s)
Q = caudal (m3/min)
D = diámetro broca (m)
d = diámetro barreno(m)
dr = densidad de la roca (gr/cm3)
dp= diametro de detrito (mm)

Velocidades de barrido con aire

Caso Practico 1
Calcular la Energía cinética (Ec) y Potencia (Pc) de un
perforadora hidráulica de que tiene las siguientes
características:
Presión de trabajo (ρm) = 200 bar
Carrera del pistón (Ip) = 80 mm
Diámetro del pistón (Øp) = 60 mm
Frecuencia de impacto(Ng)= 80 Hz
Solucion:
Ec= ρm* Ap * Ip
Para solucionar este problema debemos convertir ρm de bar a Kg-f/m², esto porque lp y
Øp los expresamos en m.

Ap = 𝜋𝑟2
= 3.1416 ∗ (
60
2
)²= 2827 mm²
1 bar = 10 197.16 kg-f/m² entonces 200 bares = 2 039 432.5 kg-f/m²
Remplazamos en Ec.
Ec = (2 039432.5 kg-f/m² * 0.65) * 0.002827 m² * 0.80 m= 2298.50 kgf- m
Hallamos la energía o potencia de impacto (Pi) en KW Si, 1 kgf-m = 0.009806 KW
Ec = Pi = 29,43 KW.
Potencia cinética
Pc = Ec*ng = 2298.5 *80 = 183 880 kgf-m
Si 1 kgf-m = 0.00000272 KW/hr.
Pc= 0.50 KW/hr.

1.2 Método rotativo de perforación
Este método utiliza solo la rotación para romper la roca,
para logar esto se necesita que el empuje sea muy
considerable.
Empuje
El empuje mínimo (lb.) esta en función a la resistencia a la
compresión de la roca (RC en Mpa.) y al diámetro de la
broca (D en pulg.).
Em = 28,5 * RC* D
Este gran empuje se puede obtener del peso de la
perforadora o un sistema hidráulico capaz de presionar la
broca lo suficiente para que escarie la roca.

Sin embargo el empuje no puede ser ilimitado ya que
podemos enterrar la Broca y no permitir que esta gire.
El empuje máximo (lb.) es dos veces el empuje mínimo
Emax = 2 * Em
El empuje limite esta en función al diámetro de la broca
(tricono) y se calcula:
EL= 810 * D²

Empuje límite de diámetros mas usados

Velocidad de rotación
La velocidad de penetración aumenta con la velocidad de
rotación en una proporción algo menor que la unidad hasta
un límite impuesto por la evacuación de los detritus. Es
decir que esta en función a la roca así tenemos que:

Caudal de aire
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, para
ello se suministra una circulación de aire adecuada para
evacuar dichos detritus. También se debe suministra agua
para controlar el polvo.

Brocas para perforación rotativa
La perforación se realiza con brocas diseñadas para cada
aplicación. En minería se usa los triconos, que son un
sistema de tres brocas cónicas que actúan (rotan)
independientemente generando mejor penetración en la
roca. Brocas para
perforación
rotativa

Caso practico 2
Se quiere determinar el empuje mínimo necesario para
perforar una roca de 210 Mpa de resistencia a la
compresión con una perforadora rotativa con broca de 4
pulgadas.
solución:
Em = 28,5 * RC* D
Em = 28,5 * 200* 4
Em = 22, 800 Lb.

Selección del método de perforación
El criterio mas usado para definir el método de perforación
se basa en:
– La Resistencia a la compresión de las rocas
– Diámetro del taladro.
Una aproximación práctica para la selección se ve en el
cuadro siguiente.

Sin embargo la selección también debe considerar las variables:
– Métodos de explotación
– Capacidad de mecanización de las operaciones.
– Técnicas de perforación y voladura
– Costos
– Capacidad de automatización
– Mantenimiento, etc.

Método de explotación vs. método de
perforación

2 Velocidad de penetración
La velocidad de penetración en roca depende de muchos
factores externos como:
Características de perforación
Mecanización de la
perforación
Potencia de la
perforadora
Longitud y Diámetro del
taladro
Habilidad del
perforista
Propiedades físicas de las
rocas
Distribución de tensiones
Estructura interna
de la roca.
Características geológicas

Estos factores hacen que el calculo de la velocidad de
perforación sea complicado.
Todos los fabricantes de perforadora elaboran ábacos para
poder tener una aproximación a la velocidad de
penetración con ciertos supuestos geológicos.
También se han planteado formulas empíricas, estas
generalmente se usan para el diseño y requerimiento de
perforadoras.

Velocidad de perforación para perforadoras
Propiedades geológicas
Propiedades de la perforadora
30 KW
40 KW

La formula empírica para hallar la velocidad de penetración
en perforadoras R-P es:
VP =𝟑𝟏 ∗ (
𝑷𝒊
𝑫 𝟏.𝟒)
Donde :
Pi potencia impacto en KW
D diámetro de taladro en mm

Ejercicio
Calcular la velocidad de penetración en roca dura y suave de un
martillo hidráulico que tiene las siguientes características
(considerar que la potencia efectiva de impacto es el 65%):
Presión de trabajo alcanzada (ρm)= 180 bar para roca suave
Presión de trabajo alcanzada (ρm) = 150 bar para roca dura
Carrera del pistón (Ip) = 450 mm
Diámetro del pistón (Øp) = 60 mm
Frecuencia de impacto(Ng) = 102 Hz
Diámetros de la broca = 45 mm a 64 mm
Solucion:
Ec=Pi= ρm* Ap * Ip

Roca suave
Convertimos presión a kgf/m²
= 180 bar * 10 197.16 = 1 835 489.2 kgf/m²
Ap = 𝐴 = 𝜋𝑟2
= 2827 mm² = 0.002827 m²
Remplazamos en Ec.
Ec = (1 835 489.2 kgf/m² * 0.65) * 0.002827m² * 0.450 m
= 1518 kgf.m
Convertimos esta energía cinética por segundo a KW
si, 1 kgf.m = 0.009806 KN.m1518*0.00980 6 = 14.88 KN.m
= 14880 N.m *1/s = 14.88 KW
Ec = Pi = 15 KW.

Roca Dura
Convertimos presión a kg-f/m²= 150 bar * 10 197.16
= 1 529 574 kg-f/m²
Ap = 𝐴 = 𝜋𝑟2 = 2827 mm² = 0.002827 m²
Remplazamos en Ec.
Ec = (1 529 574 kg-f/m² * 0.65) * 0.002827m² * 0.450 m
= 1264 kg-f .m
Convertimos esta energía cinética por segundo a Kw
1 Kkgf-m = 0.009806 KN.m  1264 * 0.009806 =11.41 KN.m
= 11415 N.m * 1/s = 11.42 KW
Ec = Pi = 12 KW

Remplazamos los valores en la formula y construimos la
gráfica para cada diámetro de broca:
VP =𝟑𝟏 ∗ (
𝑷𝒊
𝑫 𝟏.𝟒)
Roca suave Roca Dura
m/min m/min
45 2.25 1.80
48 2.06 1.65
51 1.89 1.51
54 1.75 1.40
57 1.62 1.30
60 1.51 1.21
63 1.41 1.13
66 1.32 1.05
Velocidad perforación
diámetro
de la broca
1.00
1.20
1.40
1.60
1.80
2.00
2.20
2.40
45 48 51 54 57 60 63 66
velocidadperforaciónenm/min.
diametro en mm

Velocidad de penetración en perforadoras
rotativas con tríconos
La formula empírica para hallar la velocidad de perforación
con perforadoras rotativas es
VP =(
𝟔𝟑.𝟗 ∗𝑬´ ∗𝑵
𝑹𝑪 𝟐∗ 𝑫 𝟎.𝟗 )
Donde:
E’ = Empuje en kg
N = la velocidad de rotación en rpm
RC= resistencia a la compresión de la roca en Mpa
D diámetro de la broca en mm

El empuje E se calcula en base a:
𝑬 =
(𝑬𝒎 + 𝑬𝒎𝒂𝒙)
𝟐
Donde
Em = 28,5*RC* D
EMax = 2 *Em
E en lb. D en pulg. y RC en Mpa.
Una regla practica cuando las perforadoras utilizan su peso bruto (PB) para
aplicar el empuje ( o pull down):
E = 0.65 PB

Ejercicio
• Determinar la velocidad de penetración de una
perforadora rotativa que usa una broca triconica de 100
mm para las siguientes rocas:
Tipo de roca Resistencia a la
compresión (Mpa)
Velocidad de
rotación (RPM)
Suave 140 100
Media 180 60
Dura 210 40

• Solución
DATOS
diametro 228.6 mm
diametro 9.00 pulgadas
tipo de roca Mpa RPM
suave 140 100
medio 180 60
dura 210 40
determinamos E
tipo de roca Em Emax. E (lb.) E (kg.)
suave 35910 71820 53865 24433
medio 46170 92340 69255 31414
dura 53865 107730 80798 36650
Determinamos Velocidad de Perforación
suave 60.0 m/hr.
medio 28.0 m/hr.
dura 16.0 m/hr.

Sin embargo esta VP es cuando no existe tiempos muertos
y la disponibilidad de la perforadora es 100%, en la
realidad esto no es así, entonces si la disponibilidad es
80% tenemos la velocidad media de perforación:
𝐕𝐌 = 𝟐 𝐕𝐏 𝟎.𝟔𝟓
VP VM
suave 60.0 m/hr. 28.63 m/hr
medio 28.0 m/hr. 17.44 m/hr
dura 16.0 m/hr. 12.12 m/hr

2.1 Ciclo de perforación
En perforación subterránea se puede distinguir dos tipos
de tiempos o ciclos:
1. Ciclo especifico de perforación: este es el tiempo
que se demora la perforadora en realizar los taladros
en el frente y se puede definir como:
Ce = T posicionar +T penetrar + T cambio de barras+ T penetrar
Este tiempo de ciclo se usa en producción cuando la perforación
es independiente a las otras labores unitarias.

Ciclo especifico Perforación
Posicionar
Penetrar
Cambiar barra
Penetar

• Video

2. Tiempo de ciclo en labores con un frente: En este tipo
de labor la perforación debe esperar que todas las
operaciones unitarias siguientes sean realizadas para
volver a perforar.
Las labores de este tipo son:
» Túneles
» Galerías
» Rampas
» Cruceros
» Sub niveles

Ciclo de perforación en frentes
Perforación Carga de taladros
Voladura
Ventilación
Acarreo y transporte“desatado de roca”
sostenimiento
Marcar puntos

Ciclo de perforación en Open Pit
Se debe conocer el ciclo de perforación que puede ser
medido en campo u obtenido de datos históricos.
Este incluye el tiempo de traslado/ ubicación, cambio de
barras y penetración /barrido

TIEMPO EFECTIVO DE PERFORACIÓN DURANTE LA
JORNADA DE TRABAJO
n
Tef = (tóa + tńp ) x Σ Li
i=1
n Número de taladros perforados durante el turno.
Li Longitud de taladro de los distintos pozos (i)
Tóa Tiempo en operaciones auxiliares requeridos en 1 metro de taladro
Tńp tiempo neto de perforación en 1 metro de taladro.

3. Perforación en Minería Subterránea
En minería subterránea se usa todos los tipos de
perforadoras que existen, sin embargo están son mas
livianas que en minería superficial.
También se utilizan sistemas constructivos basados en
perforación- voladura y perforación continua.

Perforación
mecanizada para
minería subterránea
FRONTEO
TALADROS
LARGOS
EMPERNADO
RES
BAJO PERFIL
TUNELERIA

Perforadoras Ligeras
Son aquellas maquinas que tienen un peso tal, que
puede ser operadas por una sola persona,
generalmente usan aire comprimido para funcionar, es
decir son neumáticas.
Son de fácil operación y mantenimiento, permiten
perforar en zonas estrechas o de difícil acceso.
Debido a su bajo requerimiento de energía permiten
una buena relación de costo por metro perforado.

Partes principales de una perforadora
Neumática
Porta barreno
grapa
Válvula reguladora paso de aire
mango

Barreno integral

Perforadoras de avance o desarrollo
La necesidad operativa de incrementar las secciones,
velocidad de producción e incremento de diámetros
llevaron a que se mecanice la perforación, es decir, a que
se introduzcan perforadoras montadas sobre vehículos o
sistemas de perforación.
Los sistemas constructivos de perforación involucran
perforadoras diseñadas para construir labores verticales
como piques y chimeneas, y tiene un alto grado de
mecanización.

Perforadoras hidráulicas
La diferencia principal con las neumáticas es que usan una
serie de bombas para introducir un caudal de aceite lograr
el movimiento del pistón y la rotación del varillaje, esto
permite mayor potencia de trabajo.
Existen muchos modelos y están fabricadas de acuerdo al
uso, las partes principales se ven en la siguiente
diapositiva

Partes principales de perforadora hidráulica
Pistón
bocina
Válvula de fluidos
Sistema de
transmisión
potencia
Sellos
Culata
Motor
hidráulico

La perforación hidráulica supone un avance tecnológico
con respecto a la neumática porque:
o Se logra mayor presión con menor perdida de potencia
en el trabajo, con esto se reduce el consumo de energía
a 1/3 en comparación de los sistemas neumáticos.
o Menor costo de accesorios de perforación (aceros),
debido a que se usan pistones mas largos y de menor
sección, se estima que la vida útil de los aceros se puede
elevar hasta en 20%

o Se incrementa la velocidad de penetración entre 50%
a 100% con respecto a las perforadoras neumáticas
o Mejores condiciones ambientales y de seguridad, se
genera menor ruido debido a que no existe escape
de aire.
o Mayor versatilidad en la perforación debido a que se
puede regular la presión y velocidad de la maquina.
o Mayor facilidad de mecanización de las operaciones
de perforación (cambio automático de varillaje,
perforación con múltiples martillo y un solo operador,
operaciones remotas, etc.)

Características principales Perforadoras.
hidráulicas
• Especificaciones
Presión de Trabajo 75 a 250 bares
Frecuencia de impacto 2000 a 6000 golpes/min
Potencia de impacto 6 a 80 KW
Frecuencia 60 a 180 Hz.

Varillaje de para perforadoras hidráulicas

Sistemas de montaje de perforadoras
Los sistemas de montaje de perforadoras en minería
subterránea están directamente relacionados con los usos
y necesidades de perforación.
Se utilizan vehículos de ruedas, de orugas y sobre ríeles,
plataformas, sky´s y otros montajes especiales.
Se puede clasificar el montaje de la siguiente manera:

Sistema de Montaje de
Perforadoras
Móviles
Sobre Ruedas
Neumáticos
Rieles
Sobre Orugas
Fijos
Sobre Plataformas
Montajes Especiales

3.1 Métodos de perforación en minería subterránea
Perforación Subterránea
ENERGIA MECANICA
Rotativos
Escareo (perforación
continua)
Raise BORING
BIND HOLE
TBM
Triconos
Taladros largos
Martillo en la cabeza (OTH)
Perf. Neumáticas
Perf. Hdraulicas
Martillo en el fondo (DTH)
Perforadoras hidráulicas

• Perforación horizontal o inclinada
• Perforación vertical hacia arriba
• Perforación vertical hacia abajo
Perforadoras ligeras
• Perforación de frontones y túneles
• Sistemas de perforación de piques y chimeneas (Raise Boring,
Blind hole, Alimak)
Perforadoras de avance o desarrollo
• Perforación de tajos horizontales
• Perforadoras de tajos verticales
• Perforadoras radiales
• Perforadoras taladros largos (DTH)
Perforadoras de producción
• Empernadoras
• Perforadoras continuas de túneles
• Perforadoras diamantinas
Perforadoras para trabajos específicos
Clasificación de equipos

JACK HAMMER
JACK LEG
STOPER
Tipos de perforadoras livianas

Jack Hammer
• Utilizada para la perforación vertical o inclinada hacia
abajo.
• Avance mediante el peso propio de la perforadora.
• CONSUMO DE AIRE: 50 – 100 l/s
• DIAMETRO PERFORACION: 22 – 45 mm
• LONGITUDES: 400 – 640 mm

Características principales
• Peso: 17kg a 23 kg
• Frecuencia: 2040 a 2100 golpes por minuto
• Rotación: 130 a 170 rpm
VENTAJAS:
Para rocas duras no muy permeables

Desventajas
Alto nivel sonoro
Desvió de la perforación por la flexibilidad del
varillaje

Jackleg
• Perforadora con pata de avance que puede ser usada
para realizar taladros horizontales e inclinados, se usa
mayormente para la construcción de galerías,
subniveles, rampas

Longitud de la perforadora 686.00 mm
Peso de la perforadora 33.00 kg
Carrera del pistón 73.25 mm
Carrera útil del pistón 66.70 mm
Frecuencia de impacto 2250.00 golpes/min
Peso de la Pata 15.00 kg
Carrera de la pata de avance 270.00 mm
Ø interior del cilindro de avance 67.00 mm
Consumo de aire (620 kPa/90 psi) 4.90 m3

• Fácil de usar
• Útil para perforación de tiros cortos
• Rápida mantención
• Bajo precio
• Adaptable a cualquier tipo de roca
• Se adopta a cualquier tipo de terreno
Ventajas:
• Peligro al no controlar bien la válvula de circuito de aire
• No recomendable para tiros largos
• perforación ruidosa, contacto directo con el polvo y agua
• Limitante con la altura de la sección
Desventajas:

Stopper
• Perforadora que se emplea para la construcción de
chimeneas y tajeo en labores de explotación
(perforación vertical hacia arriba).

Diámetro del cilindro 79.40 mm
Carrera del pistón 73.25 mm
Carrera útil del pistón 66.70 mm
Frecuencia de impacto 2250.00 gol/min
Longitud de la perforadora 1549.00 mm
Peso incluyendo la pata de avance 40.80 kg
Diámetro interior del cilindro avance 69.80 mm
Consumo de aire (620 kPa/90 psi) 4.90 m3

JUMBO
RAISE BORING
ALIMAK
BLIND HOLE
Tipos de perforadora avance y desarrollo

JUMBOS
• Son vehículos donde se colocan 1 o mas perforadoras
hidráulicas que pueden ser operadas por una sola
persona en la cabina o a control remoto.
• Estos están diseñados para perforar horizontalmente
tanto en frontones como en tajeo.
• El accionamiento de las bombas hidráulicas de las
perforadoras puede ser mediante energía eléctrica o
generada por un motor diesel.

• Pueden estar montados sobre rieles o sobre ruedas.
• La sección de trabajo va desde los 6 a 210 metros
cuadrados dependiendo de la cantidad de perforadoras
instaladas sobre la unidad móvíl.

Jumbos para trabajos específicos
Jumbos de avance y tajeo horizontal:
Estas maquinas se usan en:
o Desarrollo de galerías, cruceros, rampas.
o Tajos donde se perfora horizontalmente
Se deben diseñar las labores de acuerdo a las
dimensiones y área de cobertura de la máquina

altura
Longitud del Jumbo
Largo del brazo
Longitud del
barreno

Jumbos para túneles:
Son máquinas de mayores dimensiones que están equipadas con
varias perforadoras hidráulicas, además suelen ser articuladas,
con los que se logra mayor movilidad dentro del túnel

Jumbos de bajo perfil
Estas maquinas son de menor altura que los
convencionales y se usan en labores donde no se pueden
excavar secciones mayores a 20 m2

4. Perforadoras de Producción
La perforación de producción esta ligada al método de
explotación del yacimiento. Los equipos y el grado de
mecanización de estos están en función directa al diseño
geométrico de las labores de extracción de los minerales.
En los yacimientos estrechos (vetas), se usan perforadoras
manuales, en los tajos donde el banqueo se hace
perforando horizontalmente se usan Jumbos, en otros
métodos donde las dimensiones del yacimiento lo permiten
se usan perforadoras radiales, rock drill o perforadoras tipo
DTH.

Jumbos radiales
• Son perforadoras que pueden realizar taladros largos
desde un galería en forma radial o paralela, algunas
características básicas
Para galerías pequeñas a medianas diámetros de perforación en el
rango de 48 a 127 mm. Carruseles con capacidad de 17+1 barras
para perforación mecanizada de hasta 32 m.
Para galerías medianas a grandes en el rango de diámetros de
perforación de 89 a 165 mm, adaptado para equipar martillos en fondo
y carrusel con capacidad de 35+1 barras para perforación mecanizada
de hasta 63 m.

Perforadoras para taladros largos
• Son perforadoras montadas sobre orugas generalmente
tipo rock drill (con martillos hidráulicos) o track drill
(martillos neumáticos).
• Estas están diseñadas para perforar horizontal o con
una leve inclinación (menor a 30°) en bancos hacia
abajo.
• Se usan en producción y pueden tener sistema DTH o
OTH

Sistema de perforación

Capacidad de excavación con múltiples
perforadoras

Sistemas constructivos con perforación

Raise Boring
Es un procedimiento constructivo para la ejecución
mecanizada de piques o chimeneas entre dos niveles
dentro de una mina o en un proyecto de ingeniería civil.
El procedimiento, desarrollado en la década de los 50 en
Estados Unidos, consiste básicamente en perforar un
barreno piloto y luego ensanchar la perforación hacia
arriba mediante una cabeza escariadora.

Se perfora con diámetros habituales entre 2 y 3 m, a unas
profundidades de 100 a 200 m, aunque se han llegado a 6
m de diámetro y más de 1000 m de profundidad.
Características de
operación
Rendimientos
• Diámetro piloto desde 121/4 “ a
15”.
• Diámetro chimenea desde
1.5 a 6.0 m.
• Empuje escariado 1920 kN.
• Nominal 12 – 20 m/día.
• Operacional 4 -6 m/turno
(depende de la roca)

Entre las ventajas de este sistema
o Alta seguridad y buenas condiciones de trabajo
o Productividad mayor que con con explosivos (por
ejemplo, método VCR o Alimak),
o El perfil liso de las paredes, la sobre excavación
inexistente
o Posibilidad de realizar excavaciones inclinadas.

En cuanto a los inconvenientes,
o Inversión elevada
o El costo de excavación unitario es alto
o Poca flexibilidad en dimensiones y cambios de
dirección.
o Dificultades en rocas en malas condiciones y la
necesidad de personal especializado.

Sistema ALIMAK
Se emplea, desde 1957, en la perforación de chimeneas
donde no es posible el acceso superior necesitando un
nivel de trabajo en el subsuelo.
Es un método flexible y económico. Consta de los
siguientes elementos:
• jaula
• plataforma de trabajo
• motores de accionamiento
• carril guía y elementos auxiliares.

• La elevación de la plataforma se realiza a través, de un carril guía
curvado empleando motores de aire comprimido, eléctricos o diesel.
• La fijación del carril a la roca se lleva a cabo con pernos de anclaje,
y tanto las tuberías de aire como de agua necesarias para la
perforación, ventilación y el riego se sitúan en el lado interno del
carril guía para su protección.

Las fases en la construcción de la chimenea son las
siguientes:
1. perforación y carga de los barrenos (operación realizada
con perforadora neumática)
2. descenso de la plataforma y voladura (cada vez que hay
una voladura, hay que retirar la plataforma)
3. ventilación y riego
4. elevación de la plataforma y “desatar” el techo

Blind Hole
• Este método consiste en el uso de máquinas
electrohidráulicas para la excavación de chimeneas
mineras en forma ascendente.
• Lo que se hace para la realización de las chimeneas es
perforar el tiro guía y se realiza el ensanchamiento de la
chimenea al diámetro que se necesite.
• El material excavado cae por gravedad al nivel de la
máquina y será guiado por un colector para prevenir
riesgos.

• El empuje se obtiene de los sistemas hidráulicos de
bombas de alta presión y la rotación de un motor
eléctrico de unos 250 HP que va con la transmisión
inmediatamente bajo el escariador.
• Para alcanzar la altura de excavación se adicionan en el
cuerpo de la máquina, a nivel de piso barras especiales,
estabilizadas, que permiten ir avanzando en altura con
el desarrollo de la chimenea.

El equipo perforador de la maquina contiene
tres elementos principales:
• Set de barras:
Está compuesto por tubos de perforación y estabilizadores, ambos
construidos con acero fundido. Las barras poseen centros huecos que
permiten que un fluido (por lo general agua), sea encaminado desde la
maquina a la broca piloto para remover la roca triturada durante la
operación.
El estabilizador tiene como función disminuir al mínimo la desviación
del orificio piloto y así mantener el diámetro total del orificio piloto.
• Cortador de rocas:
Está compuesto por las unidades de brocas tricónicas. que tienen la
función de cortar la roca mediante compresión la cual es ejercida
desde el set de barras.

• El tricono guía.
– Está compuesto por un conjunto de tres brocas pequeñas que
están unidos en una misma barra cuya función es realizar el
orificio piloto de la perforación
Tricono guía
Cortador de Rocas
Set de barras

• La excavación de chimeneas con equipos Blind Hole se
realiza siguiendo rigurosos procedimientos de trabajo y
como la operación de los equipos se realiza a distancia,
desde un panel de control, lo transforma en un método
altamente seguro, ya que el personal siempre estará
fuera de la línea de excavación.

• Con este método se perfora chimeneas desde 0,5 m
hasta 1.5 m.
Características de
operación
Rendimientos
• Diámetro piloto desde 9 a
97/8 ”.
• Diámetro chimenea
desde 0.6 a 1,5 m.
• Empuje escariado 1285
kN.
• Nominal 7 m/día.
• Operacional 0,49 m/hora
(9 m/día).

Perforadoras Horizontales
Perforadoras Radiales
Perforadoras Taladros Largos.
Tipos de perforadora Producción

Perforadoras Horizontales
En producción los jumbos permiten la mecanización de las
operaciones de perforación y tienen la capacidad de
posesionar perforadoras de avance para perforar barrenos
según las órdenes del operario

Perforadoras radiales
Jumbo Radial
o Pueden tener Perforadoras Neumáticas o Hidráulicas tipo
martillo en la cabeza (OTH) o perforadoras tipo Down the
Hole (DTH)
o Están montadas sobre vehículos o son estacionarios,
tienen carruseles que permiten el cambio de barrenos.
o Rendimiento en condiciones optimas es de 6000 a 8000
mts. mensuales barrenados.

Utilizado principalmente en minería subterránea para
realizar taladros largos en forma radial, generalmente
desde una galería o labor inferior

5 Perforadoras de taladros largos
Este tipo de perforadoras se usan para realizar taladros
verticales hacia abajo y pueden ser del Martillo en la
cabeza OTH o DTH.
La perforadora DTH permite la perforación de barrenos
mucho más largos que las perforadoras con martillo en
cabeza.
Existen perforadoras neúmaticas tipo track drill e
hidráulicas tipo rock drill

Perforadoras con Martillo en Cabeza (OTH)
Perforadora DTH.
Tipos de perforador taladros largos

Perforadoras OTH
• Están montados sobre vehículos de orugas
• Pueden tener martillos neumáticos o hidráulicos
• Perforan diámetros entre 64-102 mm.
• Contienen carruseles para barrenos y logran perforar
hasta 50 m
• Máxima inclinación de trabajo: 30°

Perforadoras DTH
• Se usan en minería subterránea en el área de
producción.
• Diámetro de perforación entre 50 y 210 mm.
• Montado sobre orugas , tienen una velocidad de traslado
entre 1 y 3.8 km/hr
• Capacidad de trabajar en zonas irregulares y vencer
pendientes.
• Barrido del barreno (agua o aire).
• Poseen martillo en fondo . Este método de perforación
está indicado para rocas duras y diámetros superiores a
los 150 mm.

Wagon drill
Diseñada para perforar con martillo de
fondo de 2”, 3” y 4”, en diametro de 2 ¾ “
(70 mm) hasta 5” (127 mm).

Perforadoras para trabajos específicos
Son perforadoras altamente especializadas que sirven
para para realizar tareas especificas en construcción.
Veremos 2 tipos:
I. Empernadoras (bulonadoras), que son aquellas que sirven
para sostenimiento mediante pernos de anclaje
II. Tuneleras continuas, son maquinas de construcción continua
de túneles

Longitudes de bulón de 1,5 a 1,8 metros y
alturas de techo de hasta 2,5 metros.
SISTEMA DE PERFORACION
Lub. air consumo. (at 3 bar): 6 l/s
Water consumption : 1.25 l/s
Weight: 75 kg
Empernadoras

Longitudes de bulón de 1,5 a 3,5 metros y
alturas de techo de hasta 9,5 metros.
SISTEMA DE PERFORACION
• Lub. air consump. (at 3 bar): 6 l/s
• Water consumption: 1.25 l/s
• Weight: 75 kg

Minería continua construcción de túneles
sin perforación y tronadura (TBM)

Tunel Boring Machine (Tbm)
• Aéreas máximas : 70-300 m2 aprox.
• Profundidad :mayores a 25 km
• Diámetro : 1 - 19.5 mts
• trabajo en menor tiempo y de mayor calidad a fin de cuentas
sale mas barato que hacerlo por perforación y voladura
• Producen una pared de los túneles Lisa
-

3 minería superficial y construcción
El tamaño de las perforadoras en minería superficial esta
relacionado al rango del diámetro de taladro que se
pueden perforar, al yacimiento y el sistema de perforación
usado.
Las perforadoras pueden ser:
rotativas
rotativas o DTH
DTH
OTH o martillo en cabeza

Criterios de selección de equipos
Producción Requerida.
Parámetros geométricos del diseño del tajo.
Información geológica y geotécnica

Costo de equipo (incluido costo financiero y de seguros)
Costo de mantenimiento (repuestos, grasas)
Costos de los aceros de perforación (brocas, barras,
acoples, etc.).

En el tipo de energía que usa el martillo de la perforadora
(neumáticas o hidráulica).
Tecnología (adecuación a los sistemas de control en
mina)
Diseño, ergonomía y versatilidad

Criterios Mecánicos : potencia de motor, capacidad de
compresor, tren portante (orugas, ruedas).
Características del martillo y ubicación : rotación,
percusión o ambos, Encima del barreno (drifters) o en el
fondo (down the hole),
Características de las barras y brocas (aceros de
perforación)

Hidráulicas Neumáticas

Perforadora rotativa

Perforacion y voladura

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