Equipos de perforación y voladura en minería subterránea

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www.peruminalati.com Minería Peruana en América latina
EQUIPOS DE PERFORACIÓN EN
MINERÍA SUBTERRÁNEA:
CRITERIOS DE SELECCIÓN Y
OPTIMIZACIÓN OPERATIVA
Ingeniero de Minas - MBA
Expositor: Edgar Carlos
García Flores

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Al final del presente curso, los participantes tendrán las mejores
herramientas técnicas, conceptuales y de diseño para poder decidir sobre
el método y equipo de perforación que incremente la productividad de las
operaciones en mina.
Objetivo General:

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1.Introducción
2.Tiempo de ciclo
3.Métodos de perforación
4.Sistemas de montaje
5.Velocidad de penetración
6.Características generales y de diseño
7.Operaciones básicas y práctica operativa
8.Criterios técnico económicos de selección
9.Mantenimiento de equipos
10. Seguridad y prevención de accidentes
11.Impacto de la selección de la perforación en costos totales
12.Optimización operativa
13. Consideraciones finales en la selección de equipos de perforación.
Contenido:

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Definición de Perforación
• Perforación Subterránea • Perforación Superficial

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1.- INTRODUCCION
La Perforación es agujerar una capa de material estéril por métodos mecánicos o
manuales, con el fin de realizar un orificio para ser luego este llenado de
explosivos y fracturar la corteza terrestre.

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Los sistemas de penetración de la roca que han sido
desarrollados y clasificados por orden de aplicación son:
en minería la
perforación se
realiza
actualmente, de
una forma casi
general, utilizando
la energía
mecánica.

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DEFINICIONES
PERFORACIÓN.- Es el método mas común de penetrar la roca. Es la
operación de colocar un taladro dentro de la roca.
La perforación es la acción de penetrar la roca por efecto de percusión
(golpe) o de rotación (fricción - giro). Es la primera operación para la voladura
de rocas
TALADRO.- Es el agujero que se obtiene en la roca o mineral como
resultado de la perforación. Su diámetro varia desde 7/8” hasta 15” ó más.

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PERFORACIÓN DE ROCAS
Es la primera operación en la preparación de una voladura, donde se
considera lo siguiente:
 PROPÓSITO : El propósito de la perforación es CONSEGUIR UN
TALADRO en la roca con elementos definidos como : el diámetro, la
longitud, la alineación y estabilidad en las paredes del mismo, lo cual esta
destinado a alojar el explosivo y sus accesorios.
 PRINCIPIOS MECANICOS : Se basa en principios mecánicos de
PERCUSION Y ROTACION cuyos efectos de golpe, fricción y giro o
rotación producen el astillamiento y trituración de la roca.

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 EFICIENCIA : Consiste en lograr la máxima penetración al menor
costo. La idea es llegar al 100% pero en la practica oscila entre 70% y
80% y a veces hasta 90%.
 PARAMETROS A VENCER : Durante la perforación debemos vencer
dos parámetros en la roca :
a. DUREZA : Es la resistencia al corte , además influye en la
velocidad de penetración.
b. ABRASIVIDAD : Influye en el desgaste de las rocas asimismo en el
diámetro final del taladro.

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TUNELES EFECTUADOS CON EQUIPOS DE PERFORACION
JUMBO ELECTROHIDRAULICO - BOLIVIA

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CICLO DE MINADO

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La perforación de roca es un procedimiento fundamental para arrancar el
material en la minería subterránea.
La perforación tiene una gama de aplicaciones extensa y variable, por eso hoy
se tiene distintos equipos diseñados para tratar con distintas maneras de
perforar la roca.
La perforación de rocas en minería subterránea se efectúa principalmente para:
– Labores de Preparación y desarrollo
– Labores de producción

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La perforación es la primera operación en la preparación de una voladura. Su
propósito es el de abrir en la roca huecos cilíndricos destinados a alojar al
explosivo y sus accesorios iniciadores, denominados taladros, barrenos, hoyos o
blast holes.
Se basa en principios mecánicos de percusión y rotación, cuyos efectos de
golpe y fricción producen el astillamiento y trituración de la roca en un área
equivalente al diámetro de la broca y hasta una profundidad dada por la longitud
del barreno utilizado. La eficiencia en perforación consiste en lograr la máxima
penetración al menor costo.
En perforación tienen gran importancia la resistencia al corte o dureza de la
roca (que influye en la facilidad y velocidad de penetración) y la abrasividad.
Esta última influye en el desgaste de la broca y por ende en el diámetro final de
los taladros cuando ésta se adelgaza (brocas chupadas).
QUE ES LA PERFORACION DE ROCAS ?

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La perforación se efectúa por los
siguientes medios:
1.Percusión, con efecto de golpe y corte como el de un cincel y martillo.
Ejemplo, el proporcionado por los martillos neumáticos pequeños y rompe
pavimentos.
2.Percusión/rotación, con efecto de golpe, corte y giro, como el
producido por las perforadoras neumáticas comunes, tracdrills, jumbos
hidráulicos.
3.Rotación con efecto de corte por fricción y rayado con material muy duro
(desgaste de la roca, sin golpe), como el producido por las perforadoras
diamantinaspara exploración.
4.Fusión (jet piercing) mediante un dardo de llama que funde roca y
mineral extremadamente duro como la taconita (hierro), método aplicado en
algunos yacimientos de hierro de Norteamérica

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EQUIPOS DE PERFORACION
1. Manuales
De percusión con aire comprimido, para huecos pequeños (25 a 50 mm de
diámetro), para trabajo horizontal o al piso (pick hammer) o para huecos
verticales al techo (stopers). Emplean barrenos de acero integrales terminados
en una broca fija tipo bisel, o barrenos con broca acoplable.
2. Mecanizadas
De percusión y de roto percusión, montadas en chasis sobre ruedas u orugas.
Para huecos hasta 150 mm (6” de diámetro) y 20 m de profundidad. Ejemplo
los wagondrill, track drill y jumbos neumáticos o hidráulicos, que emplean
barrenos acoplables con brocas intercambiables.
3. Mecanizadasrotatorias
Generalmente de grandes dimensiones para uso en tajos abiertos, montadas
sobre camión o sobre orugas con traslación propia, con motor rotatorio
independiente y perforación por presión (pull down o presión de barra) con
brocas rotatorias tricónicasde 6” a 15” de diámetro.

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Perforación manual: Equipos
ligeros operados por perforistas. Utilizados en
trabajos de pequeña envergadura donde
principalmente por dimensiones no es posible
utilizar otras máquinas o no está justificado
económicamente su empleo.
Perforación mecanizada: Los
equipos de perforación van montados sobre
unas estructuras (orugas), donde el operador
controla en forma cómoda todos los
parámetros de perforación.

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Manual Mecanizada
TIPOS DE PERFORACION

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Teoría General de la Perforación
En general podemos considerar la perforación de rocas como una
combinación de las siguientes acciones:
Percusión: Impactos producidos por los golpes del pistón originan ondas
de choque que se transmiten a la broca a través del varillaje.
Rotación: Con este movimiento se hace girar la broca para que los
impactos se produzcan sobre la roca en distintas posiciones.
Empuje: Para mantener en contacto la broca con la roca.
Barrido: Fluido de barrido que permite extraer el detrito del fondo de la
perforación

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perforación está
Un equipo normal de
compuesto por:
a. Perforadora o martillo.
b. Soporte y carro portador.
c. Compresora y bombas hidráulicas.
d. Brocas y barrenos.
e. Accesorios (mangueras, aceitadoras, etc.)
a. Martillos
Son las máquinas que accionan la barra o barreno de perforación y pueden ser:
-Neumáticos, accionados por aire comprimido o hidráulico, accionados por
aceite a alta presión.
- Manuales o portátiles, para taladros de 1 a 3 m de profundidad, o de gran
capacidad, para huecos de hasta 30 metros.
Los martillos pueden estar ubicados sobre el barreno denominándose drifters, o
en la punta del barreno denominándose down the hole, en cuyo caso penetran
en la roca junto con el barreno o barra.

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b. Los soportes
También llamados castillos, pueden ser simples trípodes o patas tubulares de
avance automático como las de los stoper y jack hammer. En los jumbos,
trackdriles y demás carros perforadores se utilizan brazos articulados y
pantógrafos.
Estos últimos muy adecuados para perforación paralela en taladros de arranque
por corte quemado.
Las rotatorias tienen altas estructuras metálicas (castillos) para soportar el peso
de la máquina y de la barra.
c. Las compresoras
Pueden ser estacionarias, portátiles (móviles) y carrozadas, estas últimas
montadas en el mismo carro perforador. Su accionamiento puede ser eléctrico o
con motor a explosión (mayormente diesel). De acuerdo al sistema mecánico de
compresión pueden ser:
- De pistones (simple y reciprocante), cuando el aire se comprime primero a baja
presión y luego a alta en dos cilindros en tandem.
- Rotatorias (de paletas corredizas o vanes, y de tornillo o helicoidales).

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d. Brocas y barrenos
Las brocas son las herramientas cortantes, generalmente de acero altamente
resistente al impacto, reforzadas en sus filos con insertos o botones de material
muy duro resistente a la abrasión (carburo de tungsteno).
Barras o barrenos son varillas o tubos de acero acoplables que transmiten el
impacto del martillo a la broca, ubicada en uno de sus extremos.
Las barras pueden ser tubulares, hexagonales, rígidas, etc. y sus acoplamientos
de rosca, rosca corrida, soga, cono roscado, cono de embone liso, etc. Cuando
la rosca forma parte del barreno se denomina “integral”, pero por lo general son
independientes o intercambiables ya que su desgaste es mayor que el de la
barra. Según la forma de su cara cortante y de la disposición o distribución de
los insertos pueden ser del tipo bisel, cruz, equis, botones, expansoras o
rimadoras, etc.

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Perforadora
Broca
Fluido de barrido
Barreno
Los componentes principales de un sistema de perforación
de este tipo son:

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la Perforadora que es la
fuente
de energía mecánica.
El Varillaje o
barreno que es el
medio de
transmisiónde
esa energía.
La Boca o
Broca que es
el útil que
ejerce sobre
la roca dicha
energía
El Fluido de Barrido que efectúa la limpieza
y evacuación del detrito producido

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En síntesis, las brocas se clasifican en tres
grupos:
a.- De corte
Generalmente empleadas en perforación de producción con máquinas chicas,
entre 1” y 4” de diámetro, (integrales, cruz, etc.) donde el inserto es el elemento
que trabaja y se gasta.
b. Rotatorias
También llamadas “tricónicas” por estar formadas por tres conos dentados
acoplados a un cuerpo fijo o carcasa. Estos conos giran libremente alrededor del
eje de la broca cuando ésta entra en movimiento triturando a la roca.
c.- Diamantinas
Empleadas en prospección geológica y en voladura con taladros largos (long
holes), generalmente huecas para permitir la extracción de una varilla de la roca o
mineral que va siendo perforado (testigo), tienen insertos muy finos de diamante
embebidos en una masa o matriz fundida, dura, que conforme se gasta deja
aparecer nuevos diamantes.

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1.Taladro de acero hexagonal de 3,05 m (10’)
6.Adaptador piloto/escariador
7.Broca de hoja
8.Broca de botones
9.Broca de hoja cónica
10.Broca de botones cónicos
Set Up Aceros Perforación Manual

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1 Adaptador de vástago
2 Acoplamiento
3 Taladro de acero de extensión hexagonal
4 Acoplamiento
5 Taladro de acero de extensión hexagonal
6 Acoplamiento
7Taladro de acero de extensión redondeado
8 Acoplamiento
9 Taladro de acero de extensión redondeado
10Taladro de acero de extensión hexagonal macho/hembra
11 Taladro de acero de extensión hexagonal macho/hembra
12 Taladro de acero de extensión redonda macho/hembra
13 Taladro de acero de extensión redonda macho/hembra
14 Broca de botones
15.Broca Retráctil.
Set Up Aceros PerforaciónMecanizada– Producciónde Superficie o Subterránea

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1 Adaptador de vástago
2 Acoplamiento
3 Taladro de acero hexagonal/redondeado
4 Escariador/adaptador piloto
5Taladro de acero hexagonal/redondeado
6 Broca de botones roscados
7 Broca de hoja roscada
8Broca de botones cónicos
9 Broca de hoja cónica
Set up Aceros Perforación Mecanizada Túneles (también
llamado avance o frontoneo)

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SELECCIÓN DE EQUIPOS DE
PERFORACIÓN
Existen diversos tipos y marcas de equipos de perforación para diferentes
condiciones de trabajo. Su selección se basa en criterios económicos. De diseño
mecánico, mantenimiento y servicio, capacidad operativa, adaptabilidad a los
demás equipos de la mina, y de condiciones generales del lugar de trabajo
(acceso, roca, topografía,fuentes de energía, etc.).
Uno de los criterios más importantes en perforación es la velocidad de
penetración. La introducción de la perforación hidráulica que usa aceite a presión
en lugar de aire comprimido para activar el martillo y el resto del equipo de
perforación ha logrado aumentar esta velocidad y, por lo tanto, la eficiencia de la
perforación, especialmente en rocas duras.
La penetración neumática ha llegado al tope de su desarrollo por la limitada
presión de aire comprimido. Con el sistema hidráulico se pueden aplicar
presiones de trabajo muchos mayores sobre la broca. Otra ventaja es que una
perforadora hidráulica requiere una tercera parte de la energía que consume una
perforadora neumática.

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Jaula Alimak para
perforación de
chimeneas
Perforación paralela con
jumbo

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CONDICIONES DE PERFORACIÓN
Para conseguir una voladura eficiente la perforación es tan importante como la
selección del explosivo, por lo que este trabajo debe efectuarse con buen criterio y
cuidado.
Lamentablemente, la supervisión de la correcta operación de perforación aún no es
adecuadamente realizada en muchas minas, lo que permite que ocurran
deficiencias en la calidad del trabajo (taladros desviados, más espaciados, de
longitud irregular, etc.) que determinan pérdidas de eficiencia de la
energía explosiva disponible.
Normalmente la calidad de los taladros a ser perforados está determinada por
cuatro condiciones: diámetro, longitud, rectitud y estabilidad.
a. Diámetro
Depende del tipo de aplicación en que el taladro será utilizado.
Como regla general, el de “menor diámetro factible” será el más adecuado y
económico de realizar.

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b. Longitud
Influye mucho en la elección de la capacidad del equipo perforador y
naturalmente en el avance del disparo (profundidad del taladro).
c. Rectitud
Varía con el tipo de roca, método de perforación y características del equipo
perforador. Deben tener la mayor rectitud y alineamiento para que el explosivo
sea apropiadamente distribuido.
En la mayoría de trazos de perforación el paralelismo entre taladros es de vital
importancia para la interacción de las cargas explosivas en toda la voladura.
d. Estabilidad
Los taladros deben mantenerse abiertos hasta el momento de su empleo. En
terrenos sueltos tienden a desmoronarse por lo que puede ser necesario
revestirlos interiormente con tubos especiales para poderlos cargar (casing) o
hacer otro taladro adyacente al obturado.

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Casos particulares
Algunos trabajos de voladura requieren taladros de gran longitud, paralelos o
distribuidos en forma radial. Los paralelos se emplean máquinas perforadoras
especiales como las simbas, pack-sac, diamondrill y otras.
Es fundamental que los operadores perforistas conozcan a fondo el manejo de su
máquina, sus posibilidades y limitaciones, su mantenimiento básico y capten
claramente los diseños del trazo o plan de perforación, entendiendo claramente el
propósito o finalidad de la voladura a realizar.
VELOCIDAD DE LA PENETRACIÓN Y
BARRIDO
La velocidad de penetración no solamente depende de la aplicación de fuerza;
también depende del barrido o limpieza de los detritos del taladro con aire
comprimido y/o con agua a presión, a través de la misma barra conforme avanza
la perforación.

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Algunas perforadoras hidráulicas tienen una bomba especial para el agua de
barrido, para conseguir una presión alta y constante por encima de 10 bar, lo que
aumenta la velocidad de penetración.
La lubricación del sistema varillaje-broca durante el trabajo es fundamental, ya
que cada máquina tiene su propio sistema, sea con agua, aire o ambos, con
pulverización o nebulización de aceite.
No se debe utilizar sólo agua en materiales como sal, yeso, potasa, anhidrita o
bauxita y ciertas arcillas, porque forman un lodo que atraca el varillaje. Como
alternativa en este caso tendríamos:
- Usar aire sólo (con mecanismo de vacío para colectar el polvo).
- Perforar con barrenos helicoidales o augers, sin aire.
-Mezcla controlada de aire-agua como niebla, para humedecer la inyección.
Por otro lado, el aire sólo tenderá a crear mucho polvo en el ambiente.

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La dureza y abrasividad de la roca son factores importantes para determinar qué
medio de perforación emplear: rotación simple o roto percusión. Usualmente
cuanto más suave sea la roca mayor debe ser la velocidad de perforación
(normalmente hasta un máximo de 1500 rpm). Por otro lado, cuanto más
resistente sea a la compresión, mayor fuerza y torque serán necesarias para
perforarla.
Otros aspectos importantes son el factor de desgaste de la broca, directamente
dependiente de la abrasión de la roca, que va disminuyendo progresivamente su
diámetro y va limando los insertos o botones exigiendo su afilado continuo y la
vida del acero, término con el que se conoce al tiempo de trabajo útil del varillaje
antes de que se deteriore o se rompa por fatiga.
El varillaje o barra transfiere la energía del golpe del martillo a la broca, por lo que
su vida útil depende más de la onda de fatiga interior que de la energía por golpe
y la frecuencia de impactos generados por el martillo.

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Muchas máquinas modernas tienen sistemas de amortiguación dentro del martillo
y mordazas centralizadoras o guiadoras para la barra, que disminuyen el reflejo
de la onda de impacto y la vibración producidas en el varillaje, con lo que
disminuye el desgaste de los componentes mecánicos. La guiadora evita también
el vaivén o desplazamiento circular de la broca, lo que produce desgaste en sus
flancos o faldones, desvía el alineamiento del taladro y le da un acabado interior
irregular, especialmente cuando se perfora en terreno incompetente, aspecto
importante para el diámetro y confinamiento de la columna explosiva.
A. Fallas de perforación en taladros de mayor
diámetro
En bancos pueden ser errores de espaciamiento entre taladros, desviación,
irregularidades en diámetro interior por terreno suave o incompetente, caída de
detritos y errores de sobre perforación (normalmente entre 10 a 12% bajo el nivel
del piso del banco).

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B. Fallas de perforación en taladros de pequeño
diámetro en subsuelo
Los errores son significativos, especialmente si afectan al arranque del disparo.
Entre ellos tenemos:
a. En arranques
Insuficiente diâmetro o número de taladros de alivio.
b. Desviaciones en el paralelismo
En este caso el burden no se mantiene uniforme, resulta mayor al fondo lo que
afecta al fractura miento y al avance. Este problema es determinante en los
arranques y en la periferia (techos) de túneles y galerías.
c. Espaciamientos irregulares entre taladros
Propician fragmentación gruesa o soplo del explosivo.
d. La irregular longitud de taladros
Influye en el avance (especialmente si el de alivio es muy corto) y también
determina una nueva cara muy irregular.
e. Intercepción de taladros
Afecta a la distribución de la carga explosiva en el cuerpo de la roca a romper.
f.Mayor número de taladros que los necesarios o diámetros muy
grandes; pueden determinar sobrecarga, que golpeará a la roca circundante.

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FALLAS DE DISPAROS POR DISTINTAS CAUSAS

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PERFORACIÓN DE PRODUCCIÓN EN
SUBSUELO
La perforación de rebajes o tajeos para corte y relleno ascendente puede ser de
dos formas diferentes:
a. Perforación en dirección vertical.
b. Perforación en dirección horizontal (bresting)
La perforación en dirección vertical o casi vertical ofrece dos ventajas:
1.La perforación y la limpieza del disparo son operaciones independientes,
permitiendo alto grado de utilización del equipo y facilitando el planeamiento del
trabajo.
2.Los disparos pueden efectuarse con mayor número de taladros, aumentando
la eficiencia.
Dos desventajas fundamentales con la perforación vertical son:
1. La altura del corte después del disparo.
2. Su rigidez, que da problemas cuando los límites de vetas son irregulares.
La perforación horizontal presenta las siguientes ventajas:
- La altura del rebaje o tajeo se reduce después del disparo haciendo más fácil el
desatado del techo y mejorando la estabilidad.

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- La estabilidad del tajeo o rebaje puede mejorarse con voladura lisa (smooth
blasting) al techo.
-Permite controlar fácilmente la dilución y pérdida de mineral de valor, ya que su
flexibilidad se presta para disparos que corten el rebaje justamente en el límite
del cuerpo de mineral.
-La perforación horizontal es más eficiente cuanto mayor sea el tamaño del
disparo (en disparos pequeños hay que perforar y limpiar muchas veces
seguidas), por lo que es importante el ancho del tajeo, que de ninguna manera
puede ser más amplio que el cuerpo del mineral.
-Los equipos de perforación pueden ser estándar, con los jumbos se puede
conseguir altas velocidades de perforación y buen nivel de paralelismo, mientras
que con jacklegs la capacidad de perforación es muy baja, ya que
tiene que efectuarse desde encima del mineral fracturado para conseguir una
altura suficiente para alcanzar el techo (piso regular el irregular).

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El mejor resultado de la perforación horizontal se obtiene con jumbos y con
relleno hidráulico (relave) al que puede hacerse llegar muy cerca al techo del tajo
(0,5 hasta 1,0 m), con lo que puede aumentar la altura del corte al facilitarse la
perforación en tajos altos.
Incrementa la productividad al permitir aumentar la mecanización.
Incrementa la seguridad al reducir la altura de los cortes y mejorar su
estabilidad.
ESQUEMAS DE PERFORACION VERTICAL Y HORIZONTAL (BRESTING)

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PERFORACIÓN CONVENCIONAL
Se realiza con taladros paralelos o taladros en ángulo, atacando directamente al
frontón o cara libre frontal con el principio de túnel (banco circular), con un grupo
de taladros de arranque que formarán una cavidad inicial, seguida del resto de
taladros de rotura distribuidos alrededor del arranque, delimitándose la sección o
área del frontón con los taladros periféricos. Sección o área del frontón con los
taladros periféricos. La profundidad del avance (longitud de los taladros) está
limitada por el ancho de la sección. La denominación de estos taladros en el Perú
es la siguiente :

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ALZAS
CUADRADOR
AYUDAS
ARRANQUE
ALIVIO
ARRANQUE
AYUDAS
ARRASTRE
AVANCE
FRENTE
ALZAS
CUADRADORES
AYUDAS DE
ARRANQUE
ARRANQUE
PRODUCCION
ARRASTRES
DENOMINACION DE LOS
TALADROS
Frente Perfil

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Los taladros periféricos comprenden a los cuadradores, alzas y arrastres, y los
del núcleo a los de arranque (cueles), ayudas y taladros de producción.
La sección puede ser semi elíptica, circular o cuadrática, manteniendo el mismo
esquema de distribución.
Este esquema de perforación se aplica en túneles, galerías, chimeneas, piques,
rampas y otros desarrollos.
La perforación radial aplicable en explotación de vetas amplias y cuerpos de
mineral. Se realiza con taladros largos que parten del eje de una galería,
dispuestos en forma radial o de abanico, en un plano perpendicular al eje.
Varios planos paralelos de taladros radiales se distribuyen en el eje.
Normalmente, a igual distancia entre sí, planos que pueden dispararse uno por
uno o varios por vez pero con retardos espaciados.

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TIPOS DE UNIDADES DE PERFORADORAS
1.- PERFORADORAS LIGERAS :
Perforación horizontal o inclinada
Perforación vertical hacia arriba
Perforación vertical hacia abajo
2.- PERFORADORAS DE AVANCE O DESARROLLO :
Perforación de frontones y túneles
Sistemas de perforación de piques y chimeneas (Raise Boring, Blind hole,
Alimak)
3.- PERFORADORAS DE PRODUCCION :
Perforación de tajos horizontales
Perforadoras de tajos verticales
Perforadoras radiales
Perforadoras taladros largos (DTH)
4.- PERFORADORAS PARA TRABAJOS ESPECIFICOS :
Empernadoras
Perforadoras continuas de túneles
Perforadoras diamantinas

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Perforación de banqueo
Perforación de avances
y galerías
Perforación de
Producción

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Por Percusión
Simple
(cincelado)
Por Percusión
y rotación
(corte y
cincelado)
Por rotación y
trituración
(giro y peso
de la barra o
pull down)
Por rotación y corte
ensanches
escalonados (broca
iniciadora y
escariadora)
Rotación, abrasión,
rayado y desgaste de
la roca (con broca
diamantina)
PRINCIPIOS DE PERFORACION MECANICA DE LAS ROCAS

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PARTES DE UNA MÁQUINA PERFORADORA
Toda maquina perforadora liviana consta de tres partes principales:
 FRONTAL
 CILINDRO
 CABEZA
Estas tres partes van unidas entre si por medio de dos pernos alargados con
sus tuercas llamadas “tirantes” que están situados a lo largo de la maquina y
a ambos lados de ella.
A.-EL FRONTAL: Consta de las siguientes partes:
• LA BOCINA (Chuck):Recibe la espiga del barreno y lo hace girar.
• LA GRAMPA: Con sus resortes va al extremo del frontal, es sujetador de
barreno.
• EL MARTILLO: Se encuentra en el interior del frontal y es que golpe el
culatín de la espiga.
• LAS DOS OREJAS: Donde se ajustan las tuercas de los tirantes.

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B.-EL CILINDRO : Es la parte más alargada de la máquina y lleva:
• DOS GUIAS LATERALES : Donde asientan los tirantes.
• LA VÁLVULA DE ESCAPE : Por donde sale el aire después de que a
hecho mover al martillo en el interior.
• MECANISMOS DE GOLPE Y ROTACIÓN : Que se encuentran en el
interior del cilindro.
C.-LA CABEZA : Comprende las siguientes partes :
• LOS CONDUCTOS DE AIRE Y AGUA.- Con sus conexiones y
cedazos.
• LA VÁLVULA DE MANDO.- Para poner en funcionamiento la
perforadora o simplementepara “soplar”.
• LA AGUJA DE AGUA .- Se introduce por el extremo libre de la cabeza.
Sirve para la inyección de agua.
• LAS CABEZAS DE LOS TIRANTES: Que en las STOPER aseguran el
pie de avance, haciendo una sola pieza y en la JACK LEG aseguran la
manilla o empuñadora.

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PERFORADORAS NEUMATICAS
Consta básicamente de:
Elemento porta barrenas
Dispositivo retenedor de las varillas de perforación
Pistón
Válvula reguladora del paso de aire
Mecanismo de rotación
Sistema de barrido

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DESVIACION DE LOS BARRENOS

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TIPOS DE PERFORADORAS LIVIANAS
1.- JACK HAMMER
2.- JACK LEG
3.- STOPER
JACK HAMMER
• Utilizada para la perforaciónvertical 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

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JACK HAMMER

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Características principales
•Peso: 17 kg a 23 kg
•Frecuencia: 2040 a 2100 golpes por minuto
•Rotación: 130 a 170 rpm
Ventajas : Procedimiento rápido, para rocas duras no muy permeables
Desventajas : Alto nivel sonoro, desvió de la perforación por la flexibilidad del
varillaje.
JACK LEG
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

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•Especificaciones
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
Ventajas :
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, para rocas duras no muy permeables.

6
60
0
Perforadora convencional neumática.
Basada en las acciones de rotación y percusión

6
61
1
JACK LEG

6
62
2

6
63
3
PARTE INTERIOR DE UNA JACK LEG

6
64
4

6
65
5
FABRICANTES MODELOS IMPACTOS/MI
N
PESO: lbs
ATLAS COPCO PUMA BBC-16W 2300 59
LIONBBC-24W 2050 64
LEOPARDBBC- 35WTH 2250 69
PANTHERBBD-40W 3000 50
FALCON BBD-46WS 3000 85
TOYO LEG DRILL TY-24DL 52
STOPERTY-280-JS 110
SHENYANG LEG DRILLYT-27 57
COMPAIR HOLMAN
GARDNERDENVER
MONTABERT
HUASCARÁN
INGERSOLLRAND

6
66
6
ESPECIFICACIONES TECNICAS
Ingersoll
Rand
JR38C
Ingersoll
Rand
E300A
Atlas
Copco
BBC24W
Mid
Western
S38F
Peso neto de perforadora; lbs 88 70 58 72
Peso perforadora y pie de avance; lbs 90.50 102.00 87.98 100.00
Impactos por minuto 1,800 2,200 2,050 2.200
Consumo de aire; pie³/min 90 – 180 130 - 238 77 - 138 183 – 233
Presión de aire; lb/pulg² 80 80 85 75
Consumo de agua; lts/min
Diámetro de pistón; pulg 2 ¾ 3 2 ¾ 3
Longitud de carrera de pistón; pulg 2 3/8 2 5/8 2 1/8 2 ½
Longitud retraída de barra de avance; pulg 50.00 51.50 50.00 49.00
Longitud extendida de barra de avance; pulg 87.00 87.50 87.00 85.00
Costo de adquisición; $ 6,510 6,700 8,012 4,118
Vida útil; pies perforados 175,000 175,000 190,000 150,000

6
67
7
Martillos Perforadores Neumáticos SECAN S250
• Diámetro Interior - 79,4 mm (3.126pulg)
• Carrera - 73,25 mm (2.884pulg)
• Largo – 565 mm (22.24pulg)
• Golpes por Minuto - 2200 a 620 kPa (90 psi)
• Consumo de Aire - 4,4 m3/minute a 620 kPa
(175 p3/minute a 90 psi)
• Peso de la Jackleg = 15.50 Kg
• peso de la Stoper : 40.00 Kg

6
68
8
BBD 46 WS
Una perforadora neumática de roca
totalmente de acero para la perforación de
producción, impulsadora para chimeneas
y apernado de techo. Posee una rotación
de rueda de trinquete, carrera corta y una
buena velocidad de penetración en roca
blanda y mediana. El barrido constante de
boquilla limpia y lubrica la espiga de acero
de la barrena integral.
Especificación
Peso 40 kg
Consumo de aire 75 l/s
Frecuencia de impacto 51 Hz
Diámetro de pistón 75 mm
Carrera de pistón 45 mm
BBD 94
Una perforadora neumática de roca de
alto rendimiento de carrera corta y alta
velocidad de impacto. Posee rotación de
rueda de trinquete y un pistón de gran
diámetro. También es eficiente con una
baja presión de aire. La presión de
alimentación es regulada con una válvula
de los
de control en el avance
empujadores.
Especificación
Peso
Consumo de aire
Frecuencia de impacto
Diámetro de pistón
Carrera de pistón
27 kg
97 l/s
55 Hz
90 mm
45 mm

6
69
9
Desventajas :
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.
STOPER
Perforadora que se emplea para la construcción de chimeneas y tajeo en labores
de explotación (perforación vertical hacia arriba)

7
70
0
•Especificaciones
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

7
71
1

7
72
2

7
73
3
JACK LEG V/S STOPER
ESPECIFICACIONES JACK LEG STOPER
Carrera del pistón 73.25 mm 73.25 mm
Frecuencia de impacto 2250 gol/min 2250 gol/min
Longitud de la perforadora 686 mm 1549 mm
Peso de la perforadora 33 Kg 48 Kg
Peso de la pierna 15 kg -
Carrera de la pierna de avance 1270 mm -
Diámetro interior del cilindro de avance 67 mm 69.8 mm
Consumo de aire (620 kPa/90 psi) 4.90 m3 4.90 m3

7
74
4
DESARROLLO DE LA PERFORACION EN MINERIA

7
75
5
TIPOS DE PERFORADORAS DE AVANCE Y DESARROLLO
1.- JUMBO
2.- RAISE BORING
3.- ALIMAK
4.- BLIND HOLE
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

7
76
6
La sección de trabajo va desde los 6 a 210 metros cuadrados dependiendo de la
cantidad de perforadoras instaladas sobre la unidad móvil.
CAPACIDAD DE EXCAVACION CON MULTIPLES PERFORADORAS

7
77
7

7
78
8
Perforación
mecanizada para
minería subterránea
BAJO PERFIL
FRONTEO
TALADROS LARGOS
EMPERNADORES
TUNELERIA

7
79
9
Deslizadera y
Perforadora Armario Carrete del Cable
Canasto Motor Eléctrico Cabina

8
80
0
DIAMETROS DE PERFORACION ACONSEJADOS EN
FUNCION DE LA SECCION DEL TUNEL

8
81
1

8
82
2
QUASAR 1F

8
83
3
BOOMER
Chasis:
*Estabilidad.
*Radio de Curvatura.
*Dimensionesreducidas.
*Techo protectoro Cabina.
*Iluminación Suficiente
*La disposición de los componentes. (facilidad en mantenimiento)
Perforadora:
* Diámetro de taladro.
* Capacidad VS Consumo de Energía.
* Dispositivoanti-atasque.
* Barrido Separado.
* Sistemainternos de amortiguaciónde energía.
Viga de Avance:
*Longitud de avance.
*Longitud efectiva de perforación.
*Empuje uniforme.(F de avance)
*Extensión del avance
Brazo:
*Estabilidad.
*Simplicidadde movimiento.
*Velocidadde movimiento.
*Paralelismo automático. (Preciso)
Sistemasde Controlde Perforación:
*Confiable.
*Simplicidad.
*Sistemasautomáticosde perforación.(RPC-F,FPCI)
*Acceso a instrumentosde control de la perforación.
CabezaldelBrazo:
*Rotación(°)
*Diseño rígido.

8
84
4
COP 1838 : 20 Kw
COP 3038 : 30 Kw
COP 1032 : 10 Kw
COP 1238 : 12 Kw
COP 1638 : 16 Kw
Perforadoras Hidráulicas

8
85
5
COP 1838 – NUEVA GENERACION
de doble
Mayor potencia de Impacto (20 Kw)
Diseño esbelto de pistón
Nuevo sistema hidráulico
amortiguación.
Pernos laterales y grandes superficies de
fricción presurizadas y lubricadas.
Lubricación separada de bocina frontal
Ventajas
Alta velocidad de perforación ; mayor rendimiento por turno /
productividad
Mayor vida de varillaje (menor costo de aceros de
perforación)
Mayor intervalo entre Over Hauls (menor costo de repuestos)
Taladros más rectos

8
86
6
VIGAS DE AVANCE
A.- Long. Barra
B.- Perf. efectiva
C.- Long. Viga

8
87
7
Extensión de Viga
Extensión de brazo
Sistema Paralelismo
: 1250 mm
: 1250 mm
: Automático
Giro de la Viga (Roll-Over) : 360°
Máximo Angulo de Levante : + 65° / -30°
Máximo Angulo de Giro : +/- 35°
Peso , brazo solo : 1790 Kg
BRAZO : BUT 28

8
88
8
JUMBO FRONTAL TAMROCK

8
89
9
TUNELES Y RAMPAS PERFORADOS CON JUMBOS

9
90
0
BOOMER XE4 C : SECCIONES HASTA 206 M²

9
91
1
Los Jumbos de perforación dan mecanización a las operaciones de
perforación, y tienen la capacidad de posesionar perforadoras de avance para
perforar barrenos según las órdenes del operario

9
92
2
El control informático permite medir
todos los parámetros de perforación
y adaptarlos a las necesidades
servoválvulas permite situar
requeridas y además con la
utilización de sensores y
los
barrenos en su posición exacta,
evitando las imprecisiones que son
provocadas por errores humanos.
Las ventajas de la tecnología en los jumbos de perforación son:
Ahorro de mano de obra
Menor tiempo de perforación
Menor sobre perforación
Control de la operación
Ahorro en varillaje y explosivos
Menores costos de excavación y seguridad en el trabajo.
JUMBO ROBOTIZADO

9
93
3
CARACTERISTICAS DE CONSUMO DE AGUA
EN PERFORACION MANUAL Y JUMBO

9
94
4
JUMBO PARA TUNELERIA

9
95
5
AXERA 8-290

9
96
6
Para calcular el número de brazos de que debe disponer un jumbo por cada
operador y el rendimiento del mismo, pueden emplearse las siguientes fórmulas:

9
97
7
FACTORES A CONSIDERAR EN LA
SELECCIÓN DE UN JUMBO
1. PERFORADORA : Mayor velocidad de perforación y energía de
impacto, menor costo de operación y mantenimiento. Duración del acero de
perforación (25%-30% del Costo de perforación).
2. VIGA DE AVANCE : Es esencial la carrera de la perforadora sobre la
viga de avance, pues es esto lo que determina la profundidad del taladro a
perforarse y el mayor aprovechamiento de la longitud plena del varillaje de
perforación.
3. BRAZO : El o los brazos que se monten en el jumbo deben estar en
condiciones de cubrir desde una misma posición el área total del túnel con
mayor sección transversal a excavarse.
4. CHASIS : Es importante darle comodidad al operador : Techo protector,
comodidad, iluminación, gatas y carretes, plataformas de mando adecuadas,
etc.

9
98
8
Métodos de Construcción de Chimeneas
ALIMAK RAISE
BORING
VERTICAL
CRATER
RETREAT
BLIND
HOLE
DIAMETROS: 2 –7 M DIAMETROS: 2 –3 M

9
99
9
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 y rendimientos
 Diámetro piloto desde 12 1/4 “ a 15”.
 Diámetro chimenea desde 1.5 a 6.0 m.
 Empuje escariado 1920 kN.

10
1000
Rendimientos
 Nominal de 12 a 20 ml/día.
 Operacional 4-6 ml/turno (depende de la roca).
VENTAJAS :
 Alta seguridad y buenas condiciones de trabajo.
 Productividad mayor que con explosivos (por ejemplo, método VCR o Alimak),
 El perfil liso de las paredes, la sobre excavación inexistente.
 Posibilidad de realizar excavaciones inclinadas.
INCONVENIENTES :
 Inversión elevada
 El costo de excavación unitario es alto
 Poca flexibilidad en dimensiones y cambios de dirección.
 Dificultades en rocas en malas condiciones y la necesidad de personal
especializado.

10
1101

10
1202
Proceso de Raise Boring

10
1303
Características Equipos
Raise Boring
•Diâmetro piloto desde 121 /4 a 15”.
•Diâmetro chimenea desde 1.5 a 6.0 m.
•Empuje escariado 1920 kN.
Rendimientos
Raise Boring
Nominal 12 –20 m/día.
Operacional 4 m/turno.
Blind Hole
•Diâmetro piloto desde 9 a 9 7/8 ”.
•Diâmetro chimenea desde 0.6 a 1,5 m.
•Empuje escariado 1285 kN.
Blind Hole
Nominal 7 m/día.
Operacional 0,49 m/hora (9 m/día).

10
1404
Ventajas RAISE BORING Desventajas BLIND HOLE
Alta seguridad.
Productividad elevada.
Paredes lisas.
Sin sobre-excavación.
Rendimiento de avance elevado.
Posibilidad de excavaciones
inclinadas.
Elevada inversión.
Alto costo por metro.
Poca flexibilidad.
Dificultades en rocas en malas
condiciones.
Personal especializado.
Acondicionamiento de la postura.
Raise Boring
•Chimeneas de ventilación.
•Piques de traspaso.
•Chimeneas de servicio y acceso.
•Chimeneas piloto para zanjas.
•Drenaje o servicio.
•Chimeneas para Slot.
APLICACIONES
Blind Hole

10
1505
DIÁMETROS DE 1,5 A 3,1 METROS.
ROBBINS 73RH/AC/VF

10
1606
Robbins 97RDC
DIÁMETROS RECOMENDADO ES DE 2,4 A
5,0 M.
•Chimeneas de ventilación.
•Piques de traspaso.
•Chimeneas de servicio y acceso.

10
1707
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.

10
1808
ALIMAK

10
1909

11
1010
Las fases en la construcción de la
chimenea son las siguientes:
Perforación y carga de los barrenos (operación realizada con perforadora
neumática)
Descenso de la plataforma y voladura (cada vez que hay una voladura, hay que
retirar la plataforma)
Ventilación y riego
Elevación de la plataforma y “desatar” el techo

11
1111

11
1212
BLIND HOLE

11
1313
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 se instala en una galería al interior de una mina subterránea y la
excavación se realiza en ascenso sin tener la necesidad de contar con un nivel
o galería superior. Esta modalidad permite el desarrollo de la galería superior
en forma anticipada.

11
1414

11
1515
El equipo perforador de la maquina contiene tres elementos principales:
1.-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.
2.-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.
3.-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

11
1616
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 9 7/8 ”.
Diámetro chimenea desde 0.6 a 1,5 m.
Empuje escariado 1285 kN.
Rendimientos
Nominal 7 m/día.
Operacional 0,49 m/hora (9 m/día)

11
1717
PERFORADORAS DE PRODUCCION
Jumbo Radial (SIMBA)
Utilizado principalmente en minería
subterránea.
Son equipos que funcionan con
energía eléctrica y aceite hidráulico.
Montados sobre ruedas.
Rendimiento en condiciones optimas
es de 6000 a 8000 mts. mensuales
barrenados.

11
1818

11
1919
SIMBA 1252
DIÁMETROS DE
PERFORACIÓN EN EL RANGO
DE DIÁMETROS DE 51 A 89
MM
CARRUSEL CON CAPACIDAD
DE 17+1 BARRAS PARA
PERFORACIÓN MECANIZADA
DE HASTA 32 M.
SISTEMA TOP-HAMMER

12
1020
DESVIACION DE TALADROS CON EL
SIMBA
Posicionamiento
La precisión en la dirección del taladro es muy
importante
Fijación de avance
Gatas hidráulicas para estabilizar la
deslizadera
Emboquillado/Empate
La meta es alcanzar la distancia inicial del
taladro perforado, con pequeñas fuerzas
laterales en la barra.
Control de perforación (RPCF)
La función que utiliza la presión de rotación
para detectar una situación de atasque en el
tren de varillaje.

12
1121
Desviación de Taladros

12
1222
SIMBA – Sistema Modular M & L

12
1323
Simba H 253/
1253/1353
Simba H 254/
1254/1354
SIMBA – Selección de Opciones
Consola Péndulo 90° Rotador 360°
Simba H 252/
1252/1352
Rotador 360°
Mesa deslizante 1.50 ml Péndulo 90° Rotador 360°
Chasis

12
1424
Perforadoras – Razón de Penetración

12
1525
MARTILLO HIDRAULICO
Lub. air consump. (at 3 bar):5 l/s
Waterconsumption: 50 l/min
Weight: 171 kg

12
1626
SIMBA M3 C
RANGO DE DIÁMETROS DE
PERFORACIÓN DE 51 A 89 MM
EQUIPADO CON UN MARTILLO
EN CABEZA
CARRUSEL CON CAPACIDAD
DE 17+1 BARRAS PARA
DE HASTA 32 M O 27+1 BARRAS
PARA PERFORACIÓN
MECANIZADA DE HASTA51 M.
MARTILLO HIDRAULICO
Lub. air consump: (at 3 bar) 8 l/s
Waterconsumption: 100–250 l/min
Weight: 171 kg

12
1727
SIMBA W6 C-ITH
PARA GALERÍAS MEDIANAS A
GRANDES EN EL RANGO DE
DIÁMETROS DE PERFORACIÓN
DE 89 A 165 MM
ADAPTADO PARA EQUIPAR
MARTILLOS EN FONDO
CARRUSEL CON CAPACIDAD
DE 35+1 BARRAS PARA
DE HASTA 63 M

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