Auxiliatura Perforacion

MIN -2304 MÉTODOS DE PERFORACIÓN

PRÁCTICA N°2

Describa los métodos que existen para efectuar chimeneas.

CHIMENEAS DE DOS COMPARTIMIENTOS: El método convencional de excavación de chimeneas más utilizado fue el sistema de dos compartimientos. Una partición de madera, que se extiende antes de iniciar cada voladura, separa la chimenea en dos secciones. Cuando la voladura ha sido efectuada, una de las secciones es llenada con roca quebrada proveniente de la voladura. Cuando se debe perforar para la próxima voladura, la roca quebrada sirve como plataforma. Sin embargo, algo de la roca quebrada, cae abajo a través de la otra sección y puede consiguientemente ser limpiada. Cuando se realiza la perforación, esta sección abierta de la chimenea se cubre con una plataforma, que se deja abajo para efectuar la voladura. El rendimiento practico de avance de la chimenea por este método es de aproximadamente 1.1m por hombre turno, sin tomar en cuenta el desarme de la tranca al final de la operación.

CHIMENEAS ABIERTAS: Los materiales de construcción, que se requieren para éste método, consisten de un conjunto de partes metálicas prefabricadas, hay una plataforma para la perforación en la parte superior que consiste de dos secciones, soportadas por barras de hierro. Estas barras son insertadas dentro de taladros en las paredes laterales y asegurados juntos por dos grampas fuertes de alambre.

Antes de cada iniciación de la voladura la plataforma es desmantelada, pero el equipo de perforación y las secciones de la plataforma se mantienen colgados a lo largo de la pared lateral. El avance promedio es de aproximadamente 1.4m por hombre turno. Este método fue utilizado para la excavación de chimeneas mayores a 50 metros, sin embargo es restringida a la excavación de chimeneas entre 60° y 80°.

EXCAVACIÓN DE CHIMENEAS CON JAULAS TREPADORAS: En principio, la plataforma trepadora de chimeneas consiste de una jaula donde los mineros están protegidos durante el ascenso y descenso por la plataforma de perforación, la que está situada encima de la jaula. La jaula está prevista con un mecanismo de elevación accionada por energía neumática que, por el engranaje de dientes con un riel guía equipado con cremallera, hace que la plataforma trepadora viaje arriba y abajo. Este riel guía es montado en la pared colgante por medio de pernos de expansión y puede ser provista con canales incorporados construidos para la conducción de aire y agua a las perforadoras de roca, cuando se realiza la voladura, la plataforma trepadora es protegida bajando al fondo de la chimenea y colocándola dentro de una excavación lateral, la velocidad práctica de avance utilizando la plataforma trepadora es de alrededor de 2.2m por turno, trabajando con dos mineros. El trabajo de preparación considerable debe, sin embargo, ser llevado antes de empezar la perforación actual, y esta no es incluida en el rendimiento antes mencionado. El método es empleado principalmente principalmente para construir chimeneas largas.

¿Cuáles son los factores que influyen en la perforación de una chimenea?

Tipo de roca.

Altura en la que se está perforando la chimenea.

Tipo de explosivo que se esté usando.

Condiciones de la perforadora y accesorios.

Explique el procedimiento de perforación de una chimenea convencional.

La operación de perforación lo realiza el perforista y su ayudante.

Una vez que sube éste personal, revisa el tojeo del tope y verifica si existen tiros quedados, si los hay debe eliminar utilizando agua y cumpliendo con las normas de seguridad establecidas.

Luego procede a revisar las mangueras para agua y aire, luego conecta a las salidas, y corregirlas si existen daños que ocasionan fugas, y seguidamente conecta al equipo de perforación.

Coloca aceite en la lubricadora.

Traza la malla de perforación, antes de iniciar la perforación debe:

Sujetar y alinear la perforadora con la inclinación de la veta, si la chimenea es de desarrollo.

Si la chimenea se efectúa en estéril y la misma debe ser ejecutada de acuerdo a un proyecto, es decir con dirección e inclinación, debe colocar las lienzas en los tarugos de dirección y alinear la perforación con éstos.

Sitúa el taladro de 0.60m (patachero) en el lugar de franqueo o corte, luego debe completar la perforación de todos los taladros que conforman el esquema de perforación previsto.

Debe graduar el tambor de mando del pistón de avance y de la rotación para emboquillar a baja velocidad de penetración.

El esquema de perforación debe ser el adecuado para lograr una sección transversal de 1.5m x 1.5m, que es la sección estándar en la minería boliviana.

Concluida la perforación, debe revisar si los talados tienen la longitud apropiada con ayuda del taqueador, el ayudante debe cerrar las válvulas de agua y aire, los dos deben bajar la perforadora hasta un lugar seguro, donde no lo afecte la voladura, éste lugar, generalmente, es el intermedio de preparación de la chimenea o una ratonera expresamente efectuada para este objeto y que se encuentra en la chimenea.

Se debe soplar con aire comprimido los barrenos efectuados, terminada esta operación se procede a colocar las armadas con el cebo de dinamita “tiro volcado”. Luego empujar éste al fondo del taladro con ayuda del taqueador de madera, finalizada esta operación se carga con el explosivo ANFO con ayuda de la pistola cargadora de anfo, en una cantidad aproximada de 950 gramos por metro de taladro, éste ocupa una longitud de 2/3 de la longitud del taladro. Se concluye el cargado con la colocación de tacos de arcilla para mejorar el confinamiento del explosivo y lograr buena eficiencia del arranque. Luego se retira la mitad de la plataforma.

Luego se prepara el chispeador para empezar el encendido delos taladros de arranque o franqueo, seguido de los taladros de ayuda y sobreayuda, desquinches y cuadradores. Este chispeo se realiza máximo en 2 a 2.5 minutos, luego se retira el resto de la plataforma y se baja de la chimenea con precaución utilizando las trancas hasta el nivel de la galería y alejarse para ponerse a buen recaudo.

Explique la perforación a Diamantina y que tipos existen.

La perforación diamantina es aquella perforación que se hace utilizando una broca diamantada para perforar la roca obteniendo un testigo de la misma, el cual es extraído, registrado y colocado en cajas porta-testigos para debida protección y almacenamiento dentro del almacén de testigos (Coreshak). Para la perforación se usa brocas diamantadas pues el diamante es el material existente con mayor dureza y conductividad térmica sobre el planeta, lo cual le permite actuar como herramienta de corte con gran efectividad para cortar la roca que se requiere y extraer convenientemente las muestras o testigos del yacimiento mineralizado.

La perforación diamantina puede ser usada en una etapa muy temprana (proyecto Green Field) para delinear cuerpos mineralizados, determinar si la mineralización profundiza, verificar las leyes y determinar recursos mineralizados dentro de un yacimiento o proyecto minero. De igual forma puede usarse también en una etapa posterior (Brown Field) para ampliar las reservas existentes o puede tratarse de perforaciones en mina que sirven como perforaciones de control (para producción) o perforaciones confirmatorias en profundización de interior mina para cubicar nuevas reservas minerales.

Los principios del método. Nos dice que las fuerzas de empuje y rotación, ejercidas sobre el útil, son las que producen el desgarramiento del macizo rocoso, como efecto de la intervención de la resistencia a la tracción que es menor que la comprensión.

Tenemos entonces que las fuerzas combinadas de rotación y empuje, transmitidas a la broca, van a producir fricción, erosión, desgaste ó desgarramiento de la roca en toda el área sometida a estas fuerzas.

Pero no solo la roca sufrirá esta erosión o desgarramiento, sino también la broca, que finalmente terminará su vida útil con el desgaste de su matriz diamantada. El diamante (impregnado o insertado en la matriz) al poseer la mayor dureza (en la escala de Mosh), ofrecerá mayor resistencia, provocando el desgaste más prolongado de la roca,como efecto del proceso de la perforación.

El área cilíndrica de la broca, va a producir la formación de dicho pozo y por otra parte la formación de un cuerpo cilíndrico (en el diámetro interior) que va a constituirse en el testigo de las formaciones geológicas, el cual se recupera actualmente con el empleo de los tubos “saca testigos” desarrollados por Longyear en los años 50. Ahora, el empleo de estas fuerzas, no solo produce desgaste y desgarramiento si no también material desprendido, que son los recortes y por supuesto calor; los cuales se controlan con el empleo de la circulación de fluidos, que principalmente es el agua.

El agua sigue siendo el fluido de barrido básico por excelencia, también la incorporación reciente de los lodos de polímeros de alto peso molecular, los cuales son muy importantes para mantener la estructura del pozo sobre todo en las formaciones poco consolidadas o friable que además permite una mejor recuperación de los testigos.

La circulación de fluido desde la bomba, pasando por la giratoria de inyección al varillaje, hasta la broca; para luego retornar por el espacio anular entre la pared del pozo y la sarta de perforación cumpliendo dos tareas fundamentales: Enfriar la broca más el varillaje y arrastrar a la superficie, los detritus generados durante la perforación.

La sarta de perforación, compuesta de abajo hacia arriba por los siguientes elementos.

Útil de perforación o coronas (brocas).

Tubos saca testigos (Tubo interior)

Varillaje (Tubería)

Giratoria de inyección (Conexión de bomba)

Describa las partes del Alimak.

ALICAB: Es un ascensor de seguridad durante la apertura de chimeneas largas, para la inspección en caso de averías, etc. El ascensor de servicios está perfectamente protegido y está en el carril guía para la plataforma trepadora.

Explique el método de perforación con Alimak

El método Alimak hace posible la excavación de chimeneas muy largas, verticales, o inclinadas, rectas o curvas, de sección rectangular, circular o prácticamente regular.

Usando rieles curvadas guía (radio mínimo 2.3 m, aproximadamente 8 pies) la trepadora de chimeneas puede fácilmente ser conducida en una posición segura. La curva de riel guiadora también ofrece la posibilidad para colocar comunicación rápida entre el fondo de la chimenea y el frente por medio de un elevador especial de servicio, el alitrolley o el alicab, que está lista para la operación en el riel guía todo el tiempo.

Debido a que el diseño para insuflar aire y agua al frente después de la voladura, el riesgo de gases es eliminado y el tiempo requerido, para la ventilación es reducido.

Todo trabajo es realizado desde una plataforma rígida que es fácilmente ajustada en altura y en ángulo.

Los hombres viajan en una jaula bajo la plataforma cuando suben al frente de perforación o bajan. Toda exposición abierta hacia abajo bajo un frente de voladura es eliminada.

Usando extensiones adicionales la plataforma puede ser proporcionada para áreas grandes, por ejemplo tubos de presión en estaciones de energía hidráulica, pozos principales, etc.

Describa las partes del Raise Boring.

BARRAS DE PERFORACIÓN: las barras de perforación generalmente son de un diámetro de 8 a 10 pulgadas y longitud de 4 a 5 pies, con uniones de roscas estrechadas al final (afiladas). Es miy importante mantener todas las roscas absolutamente limpias y usar un componente de rosca adecuado alto en contenido metálico. Cuando las barras son añadidas a la cadena de perforación las uniones deben ser apretadas a una adecuada torsión para prevenir un mayor apretado durante la perforación. Las uniones que se ajustan durante la perforación serán externadamente difíciles de aflojar.

ESTABILIZADORES: Muchos tipos de estabilizadores son de uso común, el más simple es una barra de perforación sobredimensionada inmediatamente bajo el calibre del taladro y llevadas al calibre a través de tiras (costillas) de carburo de tungsteno soldadas verticalmente o en espiral en el lado de afuera. Estas son adecuadas solamente para el escariado hacia arriba ya que el detritus no puede pasar. Para escariar o arriba o abajo se usan cuerpos estriados de tres puntas o cuadrados- proporcionando superficies duras- con insertos de carburo o conteniendo rollos.

Estos son construidos de modo que el detritus pueda caer pasando a través de ellos.

CUTTERS: Los discos de corte para la perforación de taladro piloto son las coronas de taladro de voladura de triconos estándar de un diámetro de 9 7/8 a 15 pulgadas. Estos se usan con aire y agua para la perforación hacia arriba de manera que el aire o agua es dirigido a través de los espacios del rodamiento.

El tipo de cortador específico a ser usado depende de la dureza o perforabilidad de la roca. Puesto que la dureza es mucho más fácil para determinar que la durabilidad, este criterio es más a menudo usado para elegir el tipo de cutter. Rocas con resisitencias a la compresión bajo de 12.000 psi pueden ser perforados con sutters de dientes de acero. Los discos de acero o cortadores acanalados cortaran la roca encima de los 16.000 psi. Para roca más dura, los cutters contienen insertos de carburo de tungsteno deben ser utilizados.

CABEZA DE ESCARIADO: Las cabezas de ensanchamiento son de dos tipos los de cara cónica y la de árbol de navidad. El primer tipo es utilizado el ensanchamiento hacia abajo solamente, y el estrechamiento debe exceder el ángulo del taladro por muchos grados para facilitar el movimiento de los cortes (detritus) al centro donde ellos puede caer hacia abajo del taladro piloto. Este es el tipo más simple de escariador, pero no el más eficiente debido a alguna remolienda del detritus mientras ellos están moviéndose de la periferie de taladro al centro. Este movimiento del detritus es ayudado a chorros de agua o aire, más los limpiadores de goma. La cabeza tipo árbol de navidad es utilizada para escariar hacia arriba. Esta generalmente tiene una configuración escalonada para cortar en tres o más etapas, y es reducido en tamaño y número para permitir al detritus caer más halla el corte etapas es necesario porque los pedazos pueden caer fuera de la cara de corte por gravedad. Si todos los cortadores estuvieran en un plano, ellos podrían ser jalados dentro del taladro resultante, causando una perforación muy rugosa y posiblemente estallando. Las cabezas de ensanchamiento tienen desde 6 a 20 cortadores, dependiendo del tamaño del cortador y el diámetro del escariador.

Explique el proceso de perforación con Raise Boring.

En el raiseboring, la maquina es instalada en la superficie o en el nivel superior de los niveles para ser conectado tal como se muestra en la figura 1. Una chimenea piloto de pequeño diámetro se perfora hacía el nivel de abajo usando una corona de perforación fijada a una serie de piezas de tubería cilíndricas de perforación, las cuales forman la cadena o sarta de perforación. En la finalización de la chimenea piloto, se coloca un escariador con un diámetro más grande que el taladro piloto a la cadena de perforación en el nivel más bajo. Utilizando el escariador, el taladro piloto se amplía hacia atrás de la máquina que está en el nivel superior. El detritus excavado por el escariador es removido por cualquier método conveniente.

Describa las variantes que tiene el Raise Boring.

Raiseboring Horizontal y ángulo bajo.

Las máquinas raiseboring estándar son capaces de perforar chimeneas en ángulos que varían desde la vertical a 45º con la horizontal. Chimeneas desde 45 º a horizontal han sido completadas con la adición de sólo unos pocos accesorios y ajustes menores de la máquina estándar.

Boxhole Boring.

El Boxhole boring es utilizado para excavar chimeneas donde hay acceso limitado o no existe éste, al nivel superior. Aquí la máquina es instalada en el nivel en el nivel inferior y la chimenea de diámetro completo es perforada hacía arriba.

Mientras se perfora hacia arriba, los estabilizadores son añadidos periódicamente a la sarta de perforación para reducir la oscilación y la resistencia a la flexión. El detritus es transportado por gravedad hacia debajo de la chimenea y son desviados desde la máquina y removidos al nivel más bajo. El boxhole boring puede ser completado con o sin un taladro piloto pre perforado.

Blind Shaft Boring.

El blind Shaft boring donde hay acceso al nivel superior de la chimenea propuesta, pero limitado o no hay acceso al nivel inferior. Con este método, la chimenea es excavada desde el nivel superior hacía abajo utilizando un sistema de escariado hacía abajo conectado por un sarta de perforación a la máquina encima. Se añaden pesos al mandril del escariador.

Se colocan estabilizadores encima y abajo de la pila de pesos para asegurar la perforación vertical. Un sistema de circulación reversa o un sistema de vacío, es típicamente usado para remover los cortes (detritus) afuera del pozo.

Down Reaming.

El down reaming empieza por perforar una chimenea piloto convencional y luego agrandar ésta al diámetro final de la chimenea escariando desde el nivel de arriba al nivel de abajo. Los diámetros pueden ser logrados por medio de un escariado convencional de una chimenea piloto.

Durante el escariado, los cortes caen por gravedad hacía abajo la chimenea piloto, o el taladro escariado y son removidos en el nivel inferior. Para asegurar el empuje suficiente de escariación hacía abajo y el torque, el escariador de abajo es fijado con un agarrador no rotativo y sistema de empuje y una caja de engranajes de multiplicación del torque accionado por la sarta de perforación. Los estabilizadores de encima y abajo aseguran el corte apropiado del detritus, y reducen las oscilaciones de la sarta de perforación.

Pilot down, ream down.

Este método, conocido también la apertura de la chimenea, se usa para agrandar una chimenea existente con un escariador de pequeño diámetro. La operación es similar a la perforación de la chimenea piloto, siendo la única diferencia que se usa un escariador pequeño en vez de una corona piloto. El escariador pequeño es diseñado para usar la chimenea piloto existente para guiar la perforación. Los estabilizadores son usados en la sarta de perforación detrás el escariador para prevenir la flexión de éste. El piloto hacia abajo, escariando hacía abajo la abertura de la chimenea solamente se usa cuando un sistema estándar de escariado es impracticable o imposible.

Bor Pack.

El sistema Bor Pack se usa para perforar chimeneas ciegas. Esta comprende una máquina de perforación guiada, una unidad de potencia, un tubo de lanzado, estructura del transportador, un transportador, y una consola del operador. El BorPak opera como un máquina micro tuneladora, trepando la chimenea mientras perfora, los fragmentos de la perforación (detritus) pasan a través del centro de la máquina, cayendo hacía debajo de la chimenea y el tubo de lanzado en el transportador. Esta máquina revolucionaria tiene la potencialidad para perforar chimeneas de 3.9 a 6.6 pies (1.2 m a 2.0 m) de diámetro a ángulos tan bajos como 30 º. Como una máquina de perforación de chimeneas. El BorPak ofrece perforación a alta velocidad, pero elimina la necesidad para una sarta de perforación. Esta también proporciona la flexibilidad en la dirección de una trepadora de chimeneas. El BorPak es especialmente atractivo cuando la flexibilidad y la movilidad están en juego, o cuando el trabajo requiere perforar una serie de chimeneas cortas.

Calcule el número de taladros de perforación por el método de Protodiakonov y el tonelaje arrancado.

Rocas graníticas de gran resistencia f=15

Diámetro de perforación 39mm

Long. Taladro 1.80m

Eficiencia 90%

P.E=3gr/cm3

N=k√fS

k=2.47

CÁLCULO DE ÁREAS

cos⁡α=1.5/3

α=〖cos〗^(-1) 1.5/3

α=41.41

β=360-2xα

β=180-2xα

β=97.18

A1=(πxr^2 xβ)/360

A1=(πx2^2 x97.18)/360

A1=3.39m^2

2^2=〖1.5〗^2+x^2

x=1.32 m

A2=1.5 x 1.32=1.98 m^2

A3=1.68 x 3=5.04 m^2

A4=0.30 x 0.30=0.09 m^2

AT=3.39+1.98+5.04+0.09=10.5 m^2

NÚMERO DE TALADROS

N=k√fS

N=2.47√(15 X 10.5)

N=31

TONELAJE ARRANCADO

TON=(1.80*0.90)*10.5*3

TON=51.03

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