Cap Vii Perforacion A Tajo Abierto

MINERIA
SUPERFICIAL
CAPITULO VII
“PERFORACION A TAJO ABIERTO”
Docente:
 Ing. Wilmer Alejandro Salcedo Rebaza
Cajamarca, 20 de Noviembre del 2015.

INTRODUCCION:
A nivel mundial , mas del 90% de la explotación minera es efectuada a tajo

abierto, la razón de ello es que cada vez se requiere explotar depósitos con
mas bajo valor unitario, lo cual solo es económicamente factible trabajando
con grandes volúmenes. Por otra parte las industrias que fabrican equipo
minero pueden suministrar en tamaños cada vez mas grandes y eficientes
así: palas eléctricas de 60/100 m3, camiones de 300/400Tns, perforadoras
capaces de perforar diámetros de 14 a 16 pulgadas, así como gigantes
cargadores frontales, bulldozers y motoniveladoras para apoyar al equipo
principal. La perforación y voladura constituyen uno de los mas importantes
procesos que se efectúan en minería superficial; ambas están íntimamente
ligadas y pese a que su costo solo representa≈12/18% del costo directo de
minado (para un striping=3:1, el costo de carguío≈23% y el de
acarreo=63%. Sin embargo su influencia en la producción y productividad
de las operaciones mineras a tajo abierto es crítica puesto que una buena
fragmentación del material disparado, reduce los costos de carguío, acarreo
y chancado en la concentradora.
PERFORACION:
La invención de las brocas Tricónicas en 1909 permitió perforar rocas

duras a menor costo y con mayores velocidades de penetración. (1 -1.5
ft/min == 18.288 m/h -27.432 m/h), extendiéndose su uso tanto en minería
superficial, subterránea (taladro piloto en las Raise Borers), como en
petróleo, debido a que con el tiempo se introdujeron mejoras en el diseño,
metalurgia y prácticas de perforación. Para una mejor comprensión de
estos factores en las páginas siguientes tomadas del manual de Atlas
Copco, se muestra un esquema de la corteza terrestre, una tabla de dureza
de los minerales componentes de las rocas, el tipo de rocas según su
génesis, su estructura, perforabilidad, una tabla de resistencia a la
compresión y métodos, de perforación para diferentes tipos de roca.
MINERALES:
Los minerales más comunes que forman una roca son: cuarzo, calcita,
feldespatos, horblenda, mica y clorita. Los minerales tienen diferentes
durezas y normalmente son clasificados de acuerdo a una escala de
durezas del 1 al 10(escala de Mohs):
1.Talco Fácilmente triturado entre los dedos.
2.Yeso Fácilmente rayado con la uña.
3.Calcita, Mica Difícilmente rayada con la uña.
4.Florita Fácilmente rayada con una cuchilla.
5.Apatito, Horblenda Eficazmente rayada con una cuchilla.
6.Feldespatos Difícilmente rayados con una cuchilla.
7.Cuarzo Raya el vidrio, Rayado con aceros especiales.
8.Topacio Raya el vidrio. Rayado con berilo(agua marina).
9.Corindón Raya el vidrio. Rayado con diamante.
10.Diamante Raya el vidrio.
Las diferentes especies de roca son clasificadas en 3 grupos, en

concordancia con la manera en que fueron formadas: ROCAS
VOLCANICAS, SEDIMENTARIAS Y METAMORFICAS
TIPOS DE PERFORACION:
PERFORACION POR PERCUSIÓN

La perforación por percusión es el método más común y es usado en casi
todos los tipos de roca, ya sea en perforación convencional ó en la de
martillo en el fondo (down-the-hole).
PERFORACION ROTATIVA
Perforación por rotación/trituración es un método de intenso desarrollo.
Originalmente fue usado en perforación de pozos de petróleo, ahora está
siendo cada vez más empleado en la perforación de voladura en minas a
cielo abierto, en rocas cada vez más duras. El método es aplicable en
perforación de rocas con una compresividad de hasta 5000 bar (kg/cm2).
PERFORACION ABRASIVO-ROTATIVA
La perforación por rotación abrasiva es normalmente usada en
prospección cuando se desea obtener una muestra o testigo; en este caso
se usa una broca en forma de aro, con insertos de diamantes.
.
En perforación por percusión ó trituración y corte, una roca es fracturada al
encontrarse sometida a una gran carga compresiva, por medio de un botón ó
un inserto de carburo de tungsteno y luego desgarrada por rotación:
El rendimiento de las brocas tricónicas, utilizando aire comprimido
como medio para extraer las partículas cortadas tan rápido como se
producen, reduciendo los
costos de perforación y acelerando la velocidad de penetración
depende de:
a) Velocidad de rotación de la Broca.

b) Presión ejercida sobre el fondo del Taladro.
c) Volumen y velocidad de barrido del aire de limpieza.
A)VELOCIDAD DE ROTACIÓN DE LA BROCA: La experiencia ha
demostrado que perforando entre 30 y 100 RPM, obtendremos
adecuadas velocidades de penetración y un buen rendimiento por
broca.
Debido a que las propiedades del terreno pueden variar no solo de
un taladro a otro, sino de un metro a otro dentro de un mismo
taladro, es necesario utilizar ciertos criterios para tener una buena
penetración en el taladro.
A mayor dureza de la roca, utilizar mayor presión sobre el fondo de
4,000 á 8,000lbs por pulgada de diámetro de broca y disminuir la
velocidad de rotación (RPM), esto se hace, por que con mayor
presión sobre el fondo, podemos vencer la resistencia a la
Compresión, de la roca que se perfora, se disminuyen las
revoluciones (RPM) ya que al aumentar la presión se generan
grandes esfuerzos en los rodajes, dientes o insertos reduciéndose la
vida de la broca.
B) PRESIÓN SOBRE EL FONDO
Como hemos visto anteriormente, es necesario aplicar suficiente
presión sobre la roca para vencer su resistencia a la compresión y
luego desgarrar la mediante el giro y suficiente velocidad de
limpieza para eliminar las partículas cortadas tan rápido como se
forman.
Las Brocas Tricónicas ó B. Rotary pueden perforar en la mayoría de
las formaciones; sin embargo para obtener el máximo rendimiento
en pies perforados y alta velocidad de penetración, con los
subsecuentes ahorros encosto, debemos escoger el tipo de broca
adecuado para la formación que se perfora.
PERFORMANCE
EN ALTURA:
COMO REMOVER E INSTALAR LAS TOBERAS:
Ejemplo: Calculo del costo de Operación y adquisición de una
maquina perforadora
Se desea Calcular el costo de Operación y adquisición de una

maquina perforadora B&E 60R, para lo cual se cuenta con los
siguientes Datos:
1. Precio de entrega en mina $2.2MM
2. Barrenos $15,000 c/u; vida=30,000m
3. Estabilizador $6,000 c/u ; vida=15,000m; consumo electr=290
KwHr/Hr
4. Tasa de interés r= 12%/año
5. Performance=98.3m x guardia
6. Mts efectivos=17.29m/Hr.
7. Brocas H77, costo $2,900, vida=3.658m, Hrs.
perf=160Hrs/Broca
8. Costo eléctrico=$0.12/Kwh
9. eff mec=0.91; eff Operativa=0.78125
10. Factor reparación = 0.4;factor de lubricación =0.1
maquina perforadora
Paso 1. Estimamos las Horas de Trabajo por Año y Hrs efectivas/gdia:

Hrs Trabj/año=3gdias/dia*8Hrs/dia*52Sem/año*Eff mec*Eff op
Hrs Trabj/año=3gdias/dia*8Hrs/dia*50Sem/año*0.91 Eff mec* 0.78125 Eff

op
Hrs Trabj/año= 5,118.8 == 5,119 Hrs/año
Hrs efectivas/gdia=8Hrs/dia*0.91 Eff mec* 0.78125 Eff op
Hrs efectivas/gdia= 5,685Hr/gdia
Paso 2. Estimamos el costo de adquisición considerando vida del equipo (N)

14 años:
Costo adquisición (Hr)=depreciación + Int. Seg. e imp.
maquina perforadora
Paso 2.
depreciación = Precio de entrega / (Vida eq * Hrs Op/año)
depreciación = 2,200,000 / (14 * 5,119)=$30.70/Hr
Int. Seg. e imp.=(N+1/2N)*(Precio Ent * Int/Hrs, Op/año)

Int. Seg. e imp.=(15/28)*(2,200,000*0.12/5,119)
Int. Seg. e imp.= $27.63/Hr
Costo adquisición (Hr)= $58.33/Hr
Paso 3. Estimamos el costo de operación:

Costo de operación (Hr)=Reparación + Energía+ Lubricantes + Costo de
operador + Tubos collar perfor + Estabilizador
maquina perforadora
Paso 3. Estimamos el costo de operación:

Reparación= depreciación * factor de reparación = $30.70 *0.4
Reparación=$12.28/Hr
Energía=290 KwHr/Hr * 0.12 Kw/Hr= $34.80/Hr
Lubricantes=Depreciacion*Factor de Lubricacion=30.7*0.1
Lubricantes=$3.07/Hr
Operador Ayudante=$20/Hr
Tubos collar perf= Mts efectivos * Barranenos/vida util
Tubos collar perf= 17.29 m/Hr * $15,000/30,000m = $8.64 Hr
Estabilizador= 17.29 m/Hr * $6,000 /15,000m= $6.92 Hr
Costo de Operación= $85.71/Hr
Paso 3. Finalmente Estimamos el costo de Adquisición y operación:

costo de Adquisición y operación= $58.33 + $85.71/Hr
costo de Adquisición y operación= $144.04/Hr
Ejemplo: Calculo del costo de Perforación
Para Calcular costos de perforación se debe contar con adecuados records de

performance de cada broca, metros perforados, horas de perforación,
perforación por hora, presión sobre el fondo, RPM’s, y tipo de
formación(suave, media, dura, dura abrasiva).
Un procedimiento aceptado es hacer intervenir el costo de operación y el

costo de adquisición de la maquina perforadora así como el tiempo de
perforación según la siguiente ecuación:
GRACIAS!!!

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PERFORACION POR PERCUSIÓN

a) Velocidad de rotación de la Broca.

Se desea Calcular el costo de Operación y adquisición de una

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Hrs Trabj/año=3gdias/dia*8Hrs/dia*50Sem/año*0.91 Eff mec* 0.78125 Eff

Paso 2. Estimamos el costo de adquisición considerando vida del equipo (N)

Int. Seg. e imp.=(N+1/2N)*(Precio Ent * Int/Hrs, Op/año)

Costo adquisición (Hr)= $58.33/Hr

Paso 3. Estimamos el costo de operación:

Paso 3. Estimamos el costo de operación:

Costo de Operación= $85.71/Hr

Paso 3. Finalmente Estimamos el costo de Adquisición y operación:

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