Perforación DTH

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Down the Hole

“Down the Hole” una perforadora que traslada al fondo del taladro la energía desplegada por cada golpe generado por el pistón de la perforadora. Aumentando los rendimientos habituales de perforación alcanzados,  especialmente en rocas duras.

CARACTERÍSTICAS

Perforadora Podemos describir la perforadora exteriormente como un cilindro de acero que tiene acoplado por  un extremo, la broca y por el otro se encuentra acoplado mediante enrosque a la primera barra de la columna de perforación, columna que girará  mediante accionamiento hidráulico o neumático. Generalmente  apreciaremos  que las barras  de perforación  son de diámetro ligeramente menor al de la perforadora y ésta a su vez también es menor en diámetro que la broca

AccionamientoLa  perforadora es accionada por aire comprimido que a su vez conduce a través de una manguera, aceite en suspensión  para  lubricar  las  partes  móviles  de  la  perforadora. Secuencialmente, el aire comprimido se une al agua de perforación, pues sólo existe un conducto para llevar estos tres Ingredientes básicos hasta la perforadora. Al examinar el diseño interior de la perforadora — podremos apreciar que existen sólo dos partes móviles; el pistón y la válvula check. La válvula - check regula el ingreso del aire a la máquina y a su vez no permite el ingreso de agua u otro agente por contraflujo.

Accesorios de perforaciónBrocasLa broca que generalmente está al Inicio de la columna de perforación es considerada pieza básica - de ésta y constituye un agente de costo Importante dentro del costo operativo que genera este sistema de perforación. La  técnica  de  perforación  desarrollada  en  el  Canadá  aconseja  la utilización de un juego de 4 a 6 — brocas para un determinado número de metros programados. Mediante este método se ha logrado obtener vidas de brocas del orden de 2.000 pies en terrenos duros, gracias al reacondicionamiento o afilado a que son sometidos una vez que han cumplido un determinado número de pies perforados. Por este motivo es necesario contar con un juego de brocas que se van rotando hasta finalmente descartarse —

DTH: Brocas de dos tipos

Las brocas de dos tipos, las tradicionales tipo cuchilla en “X” cuya aplicación se recomienda para terrenos de mediana dureza  y los de botones,  de eficiente desempeño en rocas muy duras. Las del tipo en “X” generalmente requieren afilado y los del tipo de botones, reacondicionamiento. La selección correcta del tipo de broca a utilizarse de acuerdo al terreno a perforar constituye el primer paso importante para lograr una excelente velocidad de penetración y el máximo de vida posible -

Perforadora Down the Hole

Constituye el segundo elemento de la columna y va situada y acoplada después  de  la  broca.  Un  correcto  y  cuidadoso  acoplamiento  es recomendado para evitar dañar a la perforadora.

Cabezal posterior de la perforadora (Backhead)

Está situada inmediatamente después de la perforadora y tiene diferente sistema de rosca en ambos — extremos. La de forma cónica es la del tipo API y constituye el punto de acoplamiento con las barras de perforación, que lógicamente deberán tener este mismo tipo de rosca.

Barras de perforación

Las barras o barrenos de perforación varían en longitud y en diámetro de acuerdo a la aplicación y al diámetro de hueco que se desea perforar. Las aplicaciones en superficie requieren generalmente barras entre 10 y 20 pies de longitud y pueden ir desde 3” a 27” en diámetro. Para aplicaciones en minería subterránea la longitud de estas barras se reducen a tramos de 5 pies y en diámetro varían entre 3” y 4 1/2”. La barra es hueca y posee una rosca macho y otra hembra en ambos extremos. Este tipo de accesorio, agente de costo también importante dentro del costo operativo, Se estima en 30.000 pies es promedio la vida de una barra

Requerimientos de aire comprimidoLas perforadoras Down the Hole son  eminentemente de percusión y su funcionamiento y rendimiento son normados por el caudal y presión de aire  suministrados.  Estos  dos  factores  afectan  la  operación  de  la perforadora  si están fuera de los rangos considerados como óptimosEstar  debajo  del  límite  inferior  ocasiona  una  pobre  velocidad  de penetración y una deficiente evacuación de los detritos de perforaciónOperar sobre un límite considerado máximo, pese a originar una excelente penetración y perfecta limpieza, puede  derivar en una deficiente lubricación y como consecuencia de esto un rápido deterioro de la perforadora.

Determinación del caudal y presión de aire comprimido

Para la determinación del caudal y presión de aire necesario se tiene que considerar el consumo teórico de la perforadora, establecidos por el diámetro y la carrera del pistón y el número de golpes por minuto teórico diseñados,

El nivel de presión de aire seleccionado será de acuerdo al caudal calculado y en principio deberá ser capaz de movilizar al pistón y entregar el número de golpes proyectados.  Una  mayor  presión a  este  último, lógicamente   incrementará la velocidad de penetración.

Equipos para labores subterráneasContrastando con el gran tamaño a las perforadoras rotativas donde puede instalarse la perforadora Down the Hole, se ha diseñado y fabrican un equipo bastante compacto capaz de  movilizarse en las estrechas vías y aún ser fácilmente introducido en jaulas de pique sin dificultad JUMBO de producción, DHDTiene 1.40 m de alto en posición de traslación. El equipo es exclusivamente accionado por aire comprimido, aunque constituye una unidad neumática hidráulica, pues todos los movimientos del equipo son generados hidráulicamente.Perfora muy eficientemente taladros entre 4” y 12” de diámetro y hasta 185 m (600 pies) de longitud, dependiendo de las condiciones de roca.

Jumbo DHDJumbo DHD que se fabrica actualmente es la de un sólido chasis montado sobre dos orugas o cuatro neumáticos, conjunto que está acoplado y sostiene una torre guía de perforación. Cuatro gatas hidráulicas nivelan y estabilizan la unidad durante la perforación. Un motor neumático acciona la bomba hidráulica que a su vez  acciona todos los motores  hidráulicos que generan  los movimientos del equipo. Los motores hidráulicos básicamente movilizan las orugas, hacen girar el cabezal rotativo y proporcionan la fuerza de empuje a la columna de perforación.

Equipada con una bomba de pistón para el suministro de agua con suficiente presión con el fin de deprimir el polvo durante  la perforación.

Controles e instrumentos

los  controles  e instrumentos  están  localizados  en un lugar conveniente para una cómoda operación del equipo. El peso operativo de la unidad promedio es de 1500 Kg y su velocidad de traslación máxima es de 11Km/H. Algunas bondades del equipo son las siguientes: a. Posee  vigorosa  construcción  y  gran  estabilidad  durante  la

perforación.b. Puede trabajar  con alta presión de aire para obtener mayor velocidad de

penetración.c. Durante la perforación no se sobrepasan los niveles de ruido establecidos

como tolerables para el trabajador minero.d. Su operación es sencilla y requiere como mínimo el concurso de dos

operadores.e. Facilidad de maniobra la cual permite un rápido posicionamiento en el

lugar de trabajo. La variedad de aplicaciones que se ha logrado obtener con este equipo lo ha llevado a ser considerado como adelanto tecnológico dentro de la gran gamma de equipo minero en el último quinquenio..

 

APLICACIONES DEL SISTEMA DOWN THE HOLE DE PERFORACIÓN

las primeras aplicaciones del sistema Down the Hole fue en la explotación de canteras mediante la perforación de taladros de voladura, posteriormente en esta misma aplicación se mejoraron los rendimientos de perforación en las minas de tajo abierto. Es preferible la aplicación de perforadoras con este sistema (DTH) en la perforación de rocas duras y abrasivas. Los diámetros de taladros más comunes que se pueden encontrar varían entre 4” y 8”; sin embargo se está introduciendo con éxito, perforadoras para aplicaciones de hasta 3” de diámetro.

Comparación sistema DTH y RotativoComparativamente al sistema DTH, el rotativo pese al gran desarrollo alcanzado, no ha logrado alcanzar las velocidades de penetración que el DTH ha alcanzado en rocas duras. Existe una extraordinaria diferencia de velocidades de penetración en la aplicación del sistema rotativo, que van desde los 225 m/H  (11pies/min) en  terrenos bastantes suaves a velocidades tan pobres  de 7m/h en rocas muy duras.En el sistema DTH la diferencia de velocidades de penetración  entre las rocas más suaves  y más duras no son muy significativas. Estas velocidades alcanzan entre 15m/h hasta 45m/h dependiendo de la presión  de  aire   de  operación   y  lógicamente  del  caudal  de  aire suministrado.

Track DrillsLos Track Drills, aunque en este caso los diámetros de taladro preferidos varían de 3” a 5”.Las velocidades de  penetración del sistema DTH comparadas a las obtenidas por las perforadoras rotopercutivas montadas en las unidades Track Drill no lograron equipararse. Las perforadoras rotopercutivas mantendrán supremacía y más aún las perforadoras hidráulicas. Sin embargo debe considerarse que lo anteriormente establecido es solo para longitudes de perforación no mayores a 15m. La aplicación en canteras  y  en  minas  a  tajo  abierto  será  siempre  ventajosa  para perforadoras DTH, porque genera menores costos operativos al otorgar menores índices de vida de barrenos y brocas y por la facilidad en su mantenimiento.

Aplicaciones en minería subterránea

El jumbo  /DHD  demostró  que es posible reducir  notoriamente  los costos, en la explotación de grandes cuerpos, que por sus características propias permiten  una explotación a gran escala. El jumbo DHD logro  por primera vez  introducir  la  aplicabilidad  de taladros  mayores  a 2,5”  demostrando obtener  mejor índice  de aprovechamiento  de explosivo  (factor de carga) a la par de una excelente  fragmentación. El método del minado  con taladros   largos  o Blast Hole  Stoping” se derivo  de la aplicación  excelente en superficie  de la voladura  de taladros  de a mayor diámetro. Dentro  de  las  ventajas   que  representa  introducir   a  la  minería subterráneas,  diámetro  de  taladros   mas  grandes  tenemos   los siguientes:• Se incrementa  la velocidad  de detonación  del explosivo• El espaciamiento  entre los taladros  es Mayor  lo que origina  un consumo  igual o

menor  de explosivo  que con taladros de menor diámetro pero con espaciamiento más corto.

Buena  fragmentación   en  terrenos   masivos  dado  el aprovechamiento máximo de la energía  del explosivo  se obtuvo una a mayor fuerza  de rompimiento  derivado del incremento de la velocidad de detonación. El Blast Hole Stoping  reemplaza  con éxito  los tradicionales métodos de subniveles y por bancos. Sin dejar de ser estos métodos eficientes, el jumbo DHD hizo que se redujeran notablemente los costos operativos con el método.

BLAST HOLE STOPING

Los jumbos de perforación, los explosivos y supervisión, mejora la rentabilidad del método y se han logrado obtener índices de hasta 12 toneladas de mineral por cada metro de taladro perforado. Sin embargo, estas ventajas iniciales no lograron su aplicación en el caso de explotación de cuerpos no muy potentes o cuerpos con desarrollo irregular, así como el de requerir inmejorables condiciones de roca encajónante para evitar disolución del mineral. Asimismo, cuerpos que tengan buzamiento muy cerca de la horizontal no permitirán, La aplicación  del  sistema  DOWN  THE  HOLE   por  las limitaciones de este en perforación muy inclinada.

“ VERTICAL CRATER RETREAT”

Este método consiste básicamente en la perforación de taladros de 6” ó 61/2 “de diámetro desde un nivel superior que cubre el ancho y largo del cuerpo hasta un nivel inferior. Estos taladros guardaran como en el caso anterior  un  orden  y  espaciamiento  seleccionado.  Posteriormente obstruyendo convenientemente el fondo de cada taladro, este es cargado con determinada cantidad de explosivos y es entonces que se procede a disparar por rebanadas horizontales cada etapa hasta comunicar con el nivel superior.

EQUIPOS (DTH) DE PERFORACION SUBTERRANEA

BANQUEOS

Conclusiones

Informaciones  confirman  el  extraordinario  rendimiento  del sistema de perforación DOWN THE HOLE, que brinda los menores costos en perforación  de taladros de 4” a 9” en diámetro

El desconocimiento de la técnica de voladura, en la construcción de chimeneas, a veces a dado resultados poco satisfactorios, dado el alto costo originado al utilizar taladros de 6” de diámetro y también a otros factores de operación.

Al introducirse a los DOWN  THE  HOLE compresores que brindan presiones de trabajo de hasta 150 psi facilitan la introducción de los equipos a las labores subterráneas reactivando  proyectos que no la consideraban.