Este documento describe los procesos de perforación y tronadura utilizados en la construcción de túneles subterráneos para minería. Explica que la perforación involucra impactos, rotación y empuje para remover roca, mientras que la tronadura requiere colocar explosivos en los orificios perforados y encenderlos en una secuencia para remover más roca. Luego resume un proyecto de túnel específico que utilizó estos métodos, logrando un avance promedio de 245 metros por mes durante 15 meses para excavar

1. Perforación y Tronadura en
labores mineras subterráneas
Ronald Guzmán V.
Profesor IMM 2500 – Perforación y Tronadura
Centro de Minería – UC
Email: rguzman@ing.puc.cl

2. 12-05-2009
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

3. Algo Parecido a esto…..
¿Preguntas?

4. 12-05-2009
Porqué Importa la Perforación??
 Por ser la primera
operación dentro del
ciclo de operación
mina.
Ciclo de operación mina básico (Cielo
Abierto)
Perforación Tronadura Carguío
Transporte
 Cavidad donde serán
alojadas las cargas
explosivas y
accesorios de
iniciación
¿¿Cómo es el ciclo de operación en un Mina Subterránea???

5. 12-05-2009
Componentes principales de un
sistema de perforación
 Perforadora, fuente
de energía mecánica.
 Varillaje, medio de
transmisión de dicha
energía.
 Broca o bit, útil que
ejerce sobre la roca la
energía.
 Barrido, efectúa la
limpieza y evacuación
del detrito producido.

6. 12-05-2009
Diferentes Clasificaciones
(Según Maquinaria)
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.

7. 12-05-2009
Diferentes Clasificaciones
(Según el tipo de trabajo )
Perforación de banqueo: Perforaciones
verticales o inclinadas utilizadas
preferentemente en proyectos a cielo abierto
y minería subterránea (L.B.H.).
Perforación de avance de galerías y
túneles: Perforaciones preferentemente
horizontales llevadas a cabo en forma manual
o en forma mecanizada (jumbos).

8. 12-05-2009
Diferentes Clasificaciones
(Según el tipo de trabajo )
Perforación de producción: Término utilizado en
las explotaciones mineras a trabajos de
extracción de mineral (estéril). Los equipos y
métodos varían según el sistema de
explotación.
Perforación de chimeneas: Labores verticales
muy utilizadas en minería subterránea y obras
civiles. Se utilizan métodos de perforación
especiales, entre los cuales destacan el
método Raise Boring y la jaula trepadora
Alimak.

9. 12-05-2009
Diferentes Clasificaciones
(Según el tipo de trabajo )
Perforación con recubrimiento:
Utilizado en materiales poco
consolidados, en perforación de pozos
de captación de aguas y perforaciones
submarinas.
Sostenimiento de rocas: Utilizado
para la colocación de pernos de anclaje
en labores subterráneas principalmente.

10. 12-05-2009
Diferentes Clasificaciones
(Según el método mecánico de
perforación)
Rotopercutivos: Muy utilizados en labores
subterráneas y trabajos menores en
minería a cielo abierto (precorte), tanto si el
martillo se sitúa en cabeza como en el
fondo del barreno.
Rotativos: Se subdividen en dos grupos,
según la penetración se realice por
trituración (triconos) o por corte (brocas
especiales). El primer sistema se aplica en
rocas de dureza media a alta y el segundo
en rocas blandas.

11. Desarrollo de la perforación en minería

12. En síntesis….
 Porqué se perfora?
 Confinamiento al explosivo
 Salida (botada) a la energía del
explosivo
 Una vez que se perfora, se coloca el
explosivo(s) y se hace la tronadura a
través de una secuencia.

13. Conociendo un poco lo que es
perforación, explosivos y tronadura….
 Podemos entrar en lo que se llama
“tuneleria” a través de perforación y
tronadura.

14. Métodos para la construcción de túneles
TunelerTunelerííaaMinerMinerííaa
La utilización de los equipos es una
prioridad secundaria.
Asegurar una alta utilización de los
equipos.
Cumplir con las regulaciones de
seguridad y medio ambiente.
Cumplir con las regulaciones de
seguridad y medio ambiente.
Tiempo y costos están fuertemente
relacionados.
Minimizar la dilución del mineral.
Consideraciones detalladas de
requerimientos en el diseño.
Extraer las toneladas a un costo más
bajo como sea posible.
Para los mineros las metas de
producción productiva son medidas
en Toneladas o m3.
Hacer el frente de avance del túnel tan
rápido como sea posible.

15. Tipos de túneles (secciones)

16. CICLO MINERO PARA LA CONSTRUCCIÓN DE UN TÚNEL

17. La sección depende de:
Mecanizada 2 brazos> 3038 - 51
Mecanizada 1 brazo10 - 3035 - 45
Manual< 1027 - 40
Tipo de perforaciónSección (m2)Diámetro de perf. (mm)

22. ¿Cómo se hace un túnel?

23. Primero: Distinguir las zonas en un túnel
para perforar y cargar los tiros
04 4
1 1
2
2
5 5
3 3
Zona 3: Coronas o
contorno
Zona 4: Auxiliares
Zona 5: Auxiliares
Zona 0: Rainura
Zona 1: Zapateras
Zona 2: Cajas o
contorno
Así se conoce en Chile en el mundo minero

24. Segundo: Perforar los tiros de acuerdo a
un diseño de disparo (RAINURA)
Esa línea tiene un nombre….GRADIENTE
GRADIENTE

25. Tercero: Preocuparse de la rainura
 Rainura (cuele): Conjunto de tiros cargados y
huecos (maricón), que permiten en su
profundidad, crear la cara libre necesaria
para que el resto de los tiros puedan ir
saliendo (secuencia de disparo)
0
4 4
1 1
2 2
5
5
3 3
Si la rainura sale bien…..tiene la mitad de la pega bien hecha!

26. Identificando la rainura
Tiros huecos: Maricon (pueden ser 1 o
más)
Se diseñan tiros con carga de acuerdo a
cuadrantes (IMM 2500)
La rainura se puede perforar ya sea con
tiros “paralelos” o en “V” (depende de
cómo se quiera quede la botada o
marina.. (términos mineros)

27. Rainura en V….bien en la conceptual, mal
en la operacional.

28. Rainura en tiros paralelos

29. Problema de la V cut! (operacional)

30. Una vez diseñada la rainura, se procede a
determinar el resto del disparo
Importante: Esto es una propuesta inicial. Ud debe ir viendo como se comporta su
tronadura, en las condiciones de “cerro” (geomecánicas, agua, turnos, etc).

31. Usted debe y puede (ojala quiera)
considerar lo siguiente..como ejemplo

32. Segunda parte: Una vez perforado….hay que
colocar los explosivos y definir una secuencia de
encendido

33. Factores que influyen en la selección del
explosivos
Variables controlables
Diámetro de perforación Altura de perforación
Pasadura Inclinación de la perforación
Altura del taco Material del taco
Burden
Espaciamiento
Tamaño de la tronadura Dirección de la tronadura
Sistema de iniciación Número de caras libres
Tipo de explosivo Método de carguío
Agua Otros.
Variables No controlables
Geología Propiedades geomecánicas
Frecuencia de fracturas Orientación de estructuras
Condiciones de Agua Otros.
El mensaje
es……

34. De acuerdo a las condiciones del “cerro” y
variables de operación…..decido
 Tipo de explosivo que funciona en forma segura,
ambientalmente factible y económicamente
conveniente
DINAMITAS ANFO
EMULSIONES
CORDON
DETONANTEDETONADOR

35. Una vez seleccionado, se realiza el
siguiente procedimiento
 Se lleva a la “frente” los explosivos y accesorios.
 Se realiza la carga de explosivos de acuerdo al diseño, considerando
 Cebo
 Carga de columna
 Taco
 Amarre y secuencia de encendido

36. Así ud. puede amarrarlo

37. Se debe “lorear” la mina antes, durante y
después del disparo o quemada
Loro Vivo: Toda persona con
conocimientos de las
operaciones de la Mina y que
por orden directa del
encargado de la operación con
explosivos, tiene la
responsabilidad de impedir el
ingreso de personas o equipos
a un sector amagado.
Loro Metálico: Es todo letrero
de prohibición combinado con
sÍmbolo NO PASAR, mediante
la leyenda “PELIGRO NO
PASAR DISPARO” u otra
relativa al peligro que
resguarda, impide el paso a un
sector amagado.
NO PASAR
DISPARO
LOROS:

38. Se realiza la tronadura de acuerdo a un
procedimiento

39. Y se analiza (visual y computacionalmente)

40. Y se mandan el “carril”

42. No olvidarse del ciclo…..(donde estamos)

43. Ejemplo: PROYECTO
LOS PELAMBRES
Excavación de Túnel Largo

44. PROYECTO MINERO LOS PELAMBRES
Túnel N° 1 : 5.815 m con pendiente de 9,2%
 Túnel N°2 : 5.090 m con pendiente de 10,8%
 Túnel N°3 : 545 m con pendiente de 11,0%
 3 Ventanas : 913 m con pendiente variable
• Mayor longitud excavada: 3.670 m con pendiente de + 9,2%

45. PROYECTO MINERO LOS PELAMBRES
ANTECEDENTES
• Explotación de yacimiento mediante un rajo abierto
• Extracción y beneficio de mineral con capacidad de 85.000 TPD.
• Provisiones de espacio para llegar a futuro a 120.000 TPD.
Túnel para traspaso de mineral desde mina a planta

46. PROYECTO MINERO LOS PELAMBRES
DIAGRAMAS DE PERFORACIÓN
Diám. de Perforación : 45 mm
Barrenos Huecos : 102 mm
Salida Espiral, Avance > 95%
Roca Tipo I a II Roca Tipo IV a V (*)
(*) Clasificación según Barton
Barrenos : 4,0 m Barrenos : 2,0 m a 2,6 m

47. EQUIPOS PRINCIPALES
Frente 3.677 m
• Perforación (1) : Boomer 282-38 con 1 x BMHT 1312
• Cargadora (1) : Shaeff - ITC 312 (*)
• Transporte (5) : Wagner MT -426
• Ventiladores(3) : Tipo Axial 2 x 90 KW
(*) ST 6C en túneles cortos
COMBINACION DE TRANSPORTE PARA MANTENER CICLO DE MARINA
• Nichos de maniobra cada500 mts
• Tramo : 0,0 a 1.500 mts : 2 x MT-426
• Tramo : 1.500 a 2000 mts : 3 x MT-426
• Tramo : 2.000 a 2.860 mts : 4 x MT-426
• Tramo : 2.860 a 3.670 mts : 5 x MT-426

48. CICLO Y AVANCE PROMEDIO
• Perforación, traslado y marcado de frente : 122 min
• Carguío de explosivos y tronadura : 40 min
• Ventilación : 45 min
• Extracción de marina : 130 min
• Fortificación : 115 min
• DURACION TOTAL DEL CICLO : 452 min (7,53 horas)
• Días útiles por mes, promedio : 26
• Horas útiles por día : 20
• Ciclos por día, promedio : 2,65
• Avance por día, promedio : 9,42 m
• AVANCE PROMEDIO : 245 m/mes
• TIEMPO DE EXCAVACION : 15 meses
•

49. RESULTADOS DE FRENTE MAS LARGA (3.670 m)
• Avance promedio : 245,0 m por mes
• Tiempo de excavación : 15,0 meses
- Roca Tipo I : 6%
- Roca Tipo II : 19%
- Roca Tipo III : 29%
- Roca Tipo IV : 18%
- Roca Tipo V : 28%

50. Nuevas tendencias para la construcción de
túneles en minería y la minería en si.
• Baja mecanización
• Intensivo en mano de obra
Pasado:
• Roca Secundaria
- Granulometría Fina
- Baja Dureza
• Ley relativamente alta
Presente:
• Inicio de la explotación de
la roca Primaria
- Problemas de Estabilidad
- Mineral más Grueso
• Disminución de la Ley
• Mecanización
• Automatización
• Creciente tamaño equipos
Futuro:
• Roca Primaria
- Alta Dureza
- Granulometría Gruesa
• Baja Ley
• Minas Profundas
• Duplicación y triplicación
Producción
Nuevos Conceptos de
Explotación

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

52. ¿Porqué?
• Tasa Extracción: 0,5 t/m2-día 3-4 t/m2-día
• Productividad: 50 t/h-día 200 t/h-día
• Costo Operación: 3,5 US$/Ton 2,0 - 2,2 US$/Ton
• Producción: 200.000 t/day 400.000 t/day
Minería
Convencional Continua

53. En túneles significa incorporar TBM

54. Se debe ir mas rápido, en roca más
competente (túnel de 9 x 9 m @ 10 km)

55. La regla del dedo gordo.
Tunnel length [m]
Tunnel dia [m] X (Strength [Pa])^1/3
> 1,5
If the equation is satisfied
TBM will be an option for the excavation
Length 8,000 m, Dia 4 m, UCS strength
150 MPa
8000/(4x(150,000,000)^1/3)=3,5
Length 2,000 m, Dia 8 m, UCS strength
120 MPa
2,000/(8x(120,000,000)^1/3)=0,5

56. • Baja mecanización
• Intensivo en mano de obra
Pasado:
• Roca Secundaria
- Granulometría Fina
- Baja Dureza
• Ley relativamente alta
Presente:
• Inicio de la explotación de
la roca Primaria
- Problemas de Estabilidad
- Mineral más Grueso
• Disminución de la Ley
• Mecanización
• Automatización
• Creciente tamaño equipos
Futuro:
• Roca Primaria
- Alta Dureza
- Granulometría Gruesa
• Baja Ley
• Minas Profundas
• Duplicación y triplicación
Producción
Nuevos Conceptos de
Explotación
TENDENCIAS EN MINERÍA SUBTERRÁNEA

57. Minería continua….algo así:
Preacondicionamiento Macizo Rocoso Manejo de Materiales Continuo y
Automático
FracturamientoFracturamiento
HidrHidrááulicoulico
ExplosivosExplosivos
IndustrialesIndustriales
y Detonaciy Detonacióónn
PrecisaPrecisa
y / oy / o
Alimentadores
Continuos en cada
Punto de Extracción
Transportador
Sin-fin
Mineral Preacondicionado

58. Cómo se realiza el trabajo con TBM?

59. Comentarios
 Si bien hoy esta ampliamente usado los métodos de
P&T para avances y producción. La intención de no
usar explosivos está.
 En la minería se instalo el concepto de Minería
profunda, desarrollo rápido y minería continua.
 Si no se imponen estas tendencias, no será posible
realizar minería subterránea a gran escala (cobre),
de manera rentable.

60. En resumen: Todo lo que vimos no sirve de nada,
ya que la minería que viene será otra
Gracias!