Existen distintos métodos de perforación de rocas, diferenciados

principalmente por el tipo de energía que utilizan (Ej: mecánicos, térmicos,

hidráulicos, etc.). En minería y en obras civiles, la perforación se realiza,

actualmente, utilizando energía mecánica.

Métodos de perforación de rocas

Actualmente, en trabajos de minería -tanto a rajo abierto como en minería

subterránea- y en obras civiles, la perforación se realiza utilizando energía

mecánica, lo que define distintos métodos de perforación y componentes de

perforación.

Los principales componentes de un sistema de perforación de este tipo son:

a) Perforadora, fuente de energía mecánica. b) Varillaje, medio de transmisión

de dicha energía. c) Broca o bit, herramienta útil que ejerce energía sobre la

roca. d) Barrido, efectúa la limpieza y evacuación del detrito producido.

Clasificación de las perforaciones

1. Según el método mecánico de perforación

a) Métodos rotopercutivos: son muy utilizados en labores subterráneas y

trabajos menores en minería a cielo abierto (precorte), tanto si el martillo se

sitúa en la cabeza como en el fondo de la perforación. En este método tiene

lugar la acción combinada de percusión, rotación, barrido y empuje.

Perforación rotopercutiva: corresponde al sistema más clásico de

perforación de rocas, utilizado desde el siglo XIX. En este tipo de perforación se

emplea la acción combinada de percusión, rotación, empuje y barrido, ya sea

en equipos manuales para labores menores (pequeña minería y obras civiles

de poca envergadura) o mecanizados( principalmente en minería subterránea

de gran escala; ej: minas subterráneas de Codelco) y en obras civiles de gran

envergadura, como la construcción de una caverna o túnel carretero.

Las principales ventajas de este método de perforación, en comparación al

método rotativo, son: Es aplicable a todos los tipos de roca, desde las más

blandas hasta las más duras. Permite una amplia gama de diámetros de

perforación (desde 1" hasta 8"). En el caso de perforación mecanizada, los

equipos tienen gran movilidad (la perforadora puede ser montada en camiones

sobre ruedas). Requiere de una persona para operar la perforadora.

b) Métodos rotativos: se subdividen en dos grupos, según si la penetración

en la roca se realiza 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. En este tipo de perforación no existe la percusión.

2. Según el tipo de maquinaria

a) Perforación manual: en este tipo de perforación se usan equipos ligeros

operados por perforistas. Este método se utiliza en trabajos de pequeña

envergadura, donde, principalmente por dimensiones, no es posible usar otras

máquinas o no se justifica económicamente su empleo.

b) Perforación mecanizada: en una perforación mecanizada, los equipos van

montados sobre estructuras llamadas orugas, desde donde el operador

controla en forma cómoda todos los parámetros de perforación.

3. Según el tipo de trabajo

a) Perforación de banqueo: perforaciones verticales o inclinadas utilizadas

preferentemente en proyectos a cielo abierto y minería subterránea (L.B.H.).

Este tipo de perforación se emplea, en general, para la minería a cielo abierto y

para algunos métodos de explotación subterránea, como el hundimiento por

subniveles.

b) Perforación de avance de galerías y túneles: perforaciones

preferentemente horizontales llevadas a cabo en forma manual o mecanizada.

Los equipos y métodos varían según el sistema de explotación, pero por lo

general, para minería en gran escala subterránea se utilizan los equipos de

perforación llamados "jumbos", que poseen desde uno a tres o más brazos de

perforación y permiten realizar las labores de manera rápida y automatizada.

c) Perforación de producción: con este nombre se conoce al conjunto de

trabajos de extracción del mineral que se realiza en las explotaciones mineras.

Una perforación de producción corresponde a la que se ejecuta para cumplir

los programas de producción que están previamente establecidos.

d) Perforación de chimeneas y piques: se trata de las labores verticales,

que son muy utilizadas en minería subterránea y en obras civiles. En ellas se

emplean métodos de perforación especiales, entre los cuales destacan el Raise

Boring y la jaula trepadora Alimak.

e) Perforación con recubrimiento: se utiliza por ejemplo, en perforación de

pozos de captación de aguas y perforaciones submarinas.

Perforación con sostenimiento de rocas: este tipo de perforación se

emplea principalmente en labores subterráneas cuando se requiere colocar

pernos de anclaje, y se realiza como método de fortificación para dar así

estabilidad al macizo rocoso.Equipos de perforación manual

Es el sistema de perforación más convencional de perforación, utilizado por lo

general para labores puntuales y obras de pequeña escala debido

principalmente a la facilidad en la instalación de la perforadora y a los

requerimientos mínimos de energía para funcionar (un compresor portátil).

Esto permite realizar labores de perforación en zonas de difícil acceso sin que

sea necesario personal muy experimentado para la operación y mantención de

las perforadoras, lo que significa un menor costo por metro perforado.

Para seleccionar la mejor alternativa o solución es necesario proceder

sistemáticamente; primero un estudio previo, que permita recomendar una

solución (a veces varias) y el año óptimo de su puesta en servicio. Luego viene

la etapa de anteproyecto de la o las soluciones recomendadas y por último el

proyecto de la obra completa. A continuación se indican las fases que se deben

considerar al construir un túnel:

El objetivo de la obra subterránea

La geometría del Proyecto: trazado y sección tipo

La geología y geotecnia del macizo

El sistema Constructivo

La estructura resistente: el Cálculo

Las instalaciones para la explotación

Extracción con palas y volquetes.- La perforación y voladura en el frente de

los bancos preceden a la extracción con palas y volquetes; después de la

voladura un tractor limpia el piso del material desparramado y la pala

comienza a cargar los volquetes, limpiando su frente hasta que el material

alcanza su talud natural, enseguida toma la parte inferior más liviana,

transladándose a lo largo del frente. Los volquetes se emplazan al costado de

la pala, dando marcha atrás contra el frente disparado, a una distancia

apropiada para la cuchara de la pala. Las orugas de la pala forman ángulo

recto con el frente, para tener estabilidad durante la hinca e hizamiento de la

cuchara.

La producción de la pala está influenciada por la altura del banco que debe ser

algo inferior a su máximo alcance, al ángulo de giro de su brazo que debe ser

mínimo para reducir el ciclo de carga y al buen grado de fragmentación del

material.

Se determina cuidadosamente el número de paladas necesarias para llenar el

volquete a plena capacidad y se planea la operación para que la pala esté en

constante actividad.

Para ello es necesario cronometrar el ciclo de la pala, que consiste de los

períodos de acomodo del volquete y la carga de éste con tres movimientos:

hinca y llenamiento de cuchara, giro del brazo de la pala y vaciamiento del

contenido de la cuchara en el cajón del volquete, cumple este mismo ciclo

además del tiempo de viaje para acarreo del material y su descarga en las

tolvas. Se deducen las relaciones siguientes:

Volquetes/Pala = (Ciclo volquete-Ciclo pala): (Ciclo pala + 1 Peso/Palada

=(Capa-cuchara) (Densidad material esponjado) Paladas/ Volquete =

(Capacidad volquete): (Peso por palada) Ciclo pala = Acomodo + Carga; (Carga

en tres movimientos) Ciclo volquete = Acomodo + Carga + Acarreo y vuelta +

Descarga

PERFORACION O BARRENADO: Existen diferentes equipos y

accesorios para realizar un barrenado o perforación en roca, las que de

acuerdo con la forma en que se desarrollan su trabajo, se dividen en

máquinas rotativas y de percusión.

Maquinas Rotativas: Realizan la perforación por medio de una herramienta cortante giratoria en forma de corona, que puede estar revestida de materiales en movimiento granallas. El efecto cortante es determinado por la velocidad de rotación, el poder abrasivo de la corona, la presión ejercida por el mecanismo de avance y el peso de

varillaje y de herramientas. La naturaleza de la roca, además de los factores señalados determina la velocidad de avance.

Maquinas de Percusión: Las máquinas de percusión realizan su trabajo por medio de una herramienta cortante o trepano que golpea sobre el fondo de la perforación; los bordes agudos de la herramienta cortan la roca y el mecanismo de rotación de la maquina hace girar la broca a una nueva posición por cada golpe. Los factores que fundamentalmente determinan la velocidad de avance son: el número de golpes por minuto y la naturaleza de la roca.

Perforadoras de Percusión:

Jacklegs”: Debido a su facilidad para barrenar en cualquier posición, esta máquina fue la más utilizada en las galerías de Ralco y Pangue. Además es liviana, fácil de manejar y basta con un solo operario para realizar barreno.

“Guagua”: Es una máquina liviana equipada con mangos, para trabajar con ella a pulso. Debido a su poco peso y pequeño tamaño, es muy apropiada para barrenar en lugares estrechos. Este tipo de perforadora es de uso general en trabajos de superficie y en el interior de túneles.