Clases De Equipos Y Maquinarias Mineras

EQUIPOS Y MAQUINARIAS MINERAS

EXPLOTACIÓN MINERA

ING. Cesar Escalante Álvarez

I.E.S.T.P HERMENEGILDO MIRANDA SEGOVIA DE ANTABAMBA FILIAL MOLLEBAMBA

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CARRERA PROFESIONAL: EXPLOTACION MINERA SEMESTRE ACADEMICO 2017-II (V) DOCENTE: Ing. Julio Cesar, ESCALANTE ALVAREZ

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EXPLOTACIÓN MINERA 1. PERFORACION DE ROCAS

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INTRODUCCIÓN. La perforación de rocas es la primera etapa de toda operación minera, cuya finalidad es realizar taladros de manera sistemática y secuencial, con una distribución geométrica adecuada sobre el frente de perforación del macizo rocoso, que luego serán cargados con explosivo con su respectivo cebo como iniciador. 1.1. CLASIFICACIÓN DE LAS PERFORADORAS POR EL ORDEN DE APLICACIÓN. a) Mecánicos:  Percusión  Rotación  Rotopercusión b) Térmicos:    

Soplete o lanza Térmica Plasma Fluido Caliente Congelación

c) Hidráulicos:  Chorro de agua  Erosión  Cavitación d) Sónicos:  Vibraciones de alta Presión. e) Químicos:  Microvoladura  Disolución f)

Eléctricos:  Arco Eléctrico  Inducción Magnética

g) Sísmicos:  Rayos Laser h) Nucleares:  Fusión  Fisión 1.2. CLASIFICACION DE LAS PERFORADORAS: POR LA FUENTE DE ENERGIA REQUERIDA. a) Ígnea o Térmica: (calor superior a 2000° C) b) Eléctrica c) De Carburación: (utiliza combustible) d) Neumáticos: (aire comprimido) e) Hidráulico: (Aceite de alta presión) f) Sónicos: (Vibraciones de alta frecuencia) g) Iluminación: (Rayos laser) h) Nucleares: (Reacción nuclear, experimental)

EQUIPOS Y MAQUINARIAS MINERAS EXPLOTACIÓN MINERA 1.3. PERFORACIÓN EN EL ARRANQUE CON EXPLOSIVO

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a. Perforación manual: se lleva a cabo con equipos ligeros, operados manualmente por los perforistas, que son utilizados en zonas de secciones reducidas en base a la geometría de la mineralización. b. Perforación mecanizada: Estos equipos de perforación van montados sobre estructuras Chasis (Neumáticos u orugas), de tipo mecánico, que son automotrices y remolcables, se clasifica de acuerdo al uso ya sea superficial y subterránea. 1. Perforación de Banqueo. 2. Perforación de avance de galerías y túneles. 3. Perforación de producción. 4. Perforación de Chimeneas. 5. Perforación de rocas con recubrimiento. 6. Sostenimiento de rocas. c. Ancladas: Que van ancladas en los hastiales de las labores verticales como chimeneas o inclinados. (PACK SAC, RAISE BORER). d. Por la ubicación del martillo. a. En la máquina perforadora (Jack leg, Stoper, Jack Hammer, Raise Borer) b. Sobre la barra o en Castillo (Grifter, Perforadora Rotativa) c. En la punta del barreno o columna (Down The Hole (DTH)). 1.4. CLASIFICACION DE LAS ROCAS Y PROPIEDADES FISICAS PRINCIPALES. La perforación de rocas se realiza en todo tipo de rocas para luego ser voladas bajo la acción del explosivo, por lo que es necesario conocer las características de la masa rocosa antes de iniciar cualquier proyecto minero. Existen 3 grupos que son.

Ciclo de las rocas

EQUIPOS Y MAQUINARIAS MINERAS EXPLOTACIÓN MINERA 1.4.1. CLASIFICACION DE LAS ROCAS POR SU ORIGEN.

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1.4.1.1. ROCAS IGNEAS. (ROCAS MAGMATICAS): se forman cuando el magma (roca fundida) se enfría y se solidifica. Si el enfriamiento se produce lentamente debajo de la superficie formando granos o cristales grandes se denomina rocas ígneas intrusivas o plutónicas, si el enfriamiento se produce de forma violenta sobre la superficie tras una erupción volcánica donde los cristales o granos son finos se denomina como rocas ígneas extrusivas o volcánicas.

Granito Roca Plutónica

Basalto (Roca Volcánica)

Conjunto de Rocas Ígneas

Aproximación a la mineralogía de las rocas ígneas en función de su contenido de sílice 1.4.1.2. ROCAS SEDIMENTARIAS: son rocas que se forman por acumulación de sedimentos, que pueden estar compuestos de diversos materiales y de tamaños diferentes que son transportados por el agua, hielo o el viento, las cuales son sometidos a altas presiones físicos y químicos (Proceso de Diagénesis) que al final dan lugar a materiales consolidados llamadas rocas sedimentarias. Lugares de formación: Lechos de rio, barrancos, valles, lagos, mares, desembocaduras de ríos donde se hallan formando capas o estratos.

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Conjunto de rocas sedimentarias 1.4.1.3. ROCAS METAMÓRFICAS: son rocas formadas por la modificación de otras preexistentes en el interior de la tierra mediante un proceso de metamorfismo por la acción de Calor, Presión y/o fluidos químicamente activos, donde las rocas preexistentes sufren cambios estructurales y mineralógicos por la acción de los agentes metamórficos hacen que las rocas ígneas y sedimentarias u otras rocas metamórficas quedan sometidas a presiones de 1000 16000 bar, temperatura de 200 hasta los 1000° C.

Corneana

Cuarcita

Espilita

Gneis

1.4.2. PROPIEDADES DE LAS ROCAS QUE AFECTAN A LA PERFORACION. Propiedades físicas de las rocas que influyen en la perforación de rocas del mismo modo en la elección del método de perforación son.        

Dureza Resistencia Elasticidad Plasticidad Abrasividad Textura Estructura Características de rotura.

EQUIPOS Y MAQUINARIAS MINERAS EXPLOTACIÓN MINERA Tabla 1 Dureza de la roca de acuerdo a la escala de MOHS

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Cuadro 1: Resistencia a la Compresión simple.

Cuadro 2: Curvas de Tensión - Deformación de diferentes tipos de rocas (Elasticidad)

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EXPLOTACIÓN MINERA Tabla 2: Contenido de Cuarzo

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Taba 3: Propiedades de los diferentes tipos de rocas según su origen

Tabla 4: Clasificación de los tipos de rocas

EQUIPOS Y MAQUINARIAS MINERAS EXPLOTACIÓN MINERA Temas de exposición: perforadoras sobre orugas (pilar, yuli, grimaldo)

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: perforadora bucyrus erie (Zenon, nieves, Mery) : DM 45 (christian. Ines, yanet) ACCESORIOS DE PERFORACION ROTOPERCUTIVA  Sarta de perforación: Que está constituida por los siguientes elementos; Adaptadores de culata, Manguitos, Varillas de extensión y Bocas o Brocas.  Factores que se debe considerar para la selección de la sarta de perforación: Diámetro de barrenos, longitud de barreno, estructura, resistencia y Abrasividad de las rocas, tamaño y potencia de la perforadora, experiencias anteriores y facilidad de suministro.

Sarta de Perforación.

1. 2. 3. 4.

Adaptadores de culata Manguitos Varillas de extensión Brocas o bocas

 Resistencia del acero: deben ser resistentes a la fatiga, flexión, impactos y desgastes de las roscas y culatas. a. Aceros con alto contenido de carbono: Barrenos integrales, se debe controlar la temperatura en el proceso de fabricación, la culata se trata por separado. b. Aceros de bajo contenido de carbono: usadas en varilla, adaptadores, manguitos y brocas, son aceros que contienen pequeñas cantidades de cromo o níquel, manganeso y molibdeno  Tratamiento a los que se somete el acero: a. Endurecimiento superficial (HF) alta frecuencia: calentamiento rápido hasta 900° C y enfriamiento brusco en agua, así se obtiene una alta resistencia a la fatiga se aplica en Varillas, manguitos y algunas brocas. b. Carburación: aumento del contenido de carbono en la superficie del acero, se introduce carbono en un horno en una atmosfera rico en carbono y a una temperatura de 925° C, se usa en varillas y culatas (resistencia al desgaste). c. Bombardeo de perdigones de acero: para aumentar la resistencia a la fatiga. d. Protección frente a la corrosión: mediante fosfatación y aplicación de una fina capa de acero.  Insertos de brocas: se fabrica de carburo de tungsteno y cobalto por técnicas de polvometalotecnia, este material se caracteriza por su alta resistencia al desgaste y tenacidad. La unión de la broca con los insertos se realiza mediante soldadura y por contracción o presión en el caso de las brocas a botones.

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Accesorios de perforación

1. ROSCAS. Tienen como función unir las culatas, los manguitos, varillas y las brocas durante la perforación, se debe ajustar bien pero tampoco excesivo porque también dificultaría el desacople de la sarta de perforación. 1.1. TIPOS DE ROSCAS.  Rosca R (Soga): se usa en barrenos pequeños con varillas de 22 a 38 mm y con perforadoras potentes de rotación  Rosca T: adecuada para casi todas las condiciones de perforación, de fácil desacople y se usa diámetros de varillaje de 38 a 51 mm.  Rosca C: se usa con equipos con varillajes grandes de 51 a 57 mm.  Rosca GD o HI: característica intermedia entre rosca R y T y se usa en diámetros de 25 a 57 mm.

Tipos de roscas (Atlas Copco)

2. ADAPTADORES. Adaptadores de culata o espigas, son aquellos que se fijan a las perforadoras para transmitir la energía de impacto, rotación y empuje. 2.1. TIPOS DE ADAPTADORES  De arrastre Leyner: usado con varillas de 25 y 32 mm.  Adaptadores Estriados: usado con varillas de 38, 44 y 50 mm, con martillo de rotación independiente y tiene entre 4 y 8 estrías.

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Adaptadores Leyner

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Adaptadores Estriados

3. VARILLAJE Son los elementos de prolongación de toda la sarta de perforación. a. TIPOS DE VARILLAS  Varillas o Barras: se utiliza cuando se perfora con martillo en cabeza y son de secciones hexagonales o redonda, todas las varillas tienen roscas externas y que son acopladas por manguitos  Tubos: para perforadoras hidráulicas con martillo en cabeza, barrenos de gran diámetro superiores a los 115 mm.  Ventajas de varillaje tubular. a. Mayor rigidez: se reduce las desviaciones, paredes de taladros uniformes, diámetro de perforación (76 a 165 mm). b. Mejor transmisión de la energía: por lo que no se utiliza los manguitos. c. Barrido más eficiente: mejora la velocidad del aire para el barrido.

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ING. Cesar Escalante Álvarez 1. Área de transmisión, mayor rigidez, barra resistente. 2. Rosca universal. 3. Camisa de broca extendida, ofrece taladros más rectos con menor desviación. 4. Broca retráctil o recta, proporciona taladros más limpios y recto y permite una extracción más fácil de la broca. 5. Botones de tungsteno de alta calidad. Mayor dureza y mayor resistencia al desgaste. 6. Material de acero de alta calidad, reduce el desgaste de la cara y del cuerpo

Tipos de barrenos

b. TIPOS DE BARRENOS INTEGRALES.    

Barrenos de tipo cincel: las más usadas y se caracteriza por su fácil afilado y bajo costo Barrenos de insertos múltiples: se usa en perforación mecanizada de rocas blandas y fisuradas. Barrenos de botones: se usa en rocas poco abrasivas de fácil penetración ejemplo carbón. Barrenos para trabajos en mármol: consta de 4 insertos y canales, especiales para evacuar detritus

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Barrenos Integrales (Sandvik Coromant)

4. MANGUITOS. Sirven para unir las varillas unas a otras así conseguir la longitud deseada, con ajuste suficiente para que los extremos estén bien unidos y que la transmisión de energía sea eficiente. 4.1. TIPOS DE MANGUITOS.    

Manguitos simples: Manguitos con semipuente: evita el deslizamiento de manguito sobre varillaje. Manguitos con puente: evita el deslizamiento de manguito sobre varillaje. Manguitos con estrías: Se usa con brocas retractiles con barrenos que pudieran atascarse.

EQUIPOS Y MAQUINARIAS MINERAS EXPLOTACIÓN MINERA ING. Cesar Escalante Álvarez  Manguitos con aletas de gran diámetro: se emplean en barrenos largos de gran diámetro y sirven para centrar y estabilizar las varillas. En todos los manguitos se usan roscas de tipo T.

Diámetro de los manguitos para varillajes de diferentes tamaños.

Tipos de manguitos

5. BROCAS O BOCAS Las brocas en su interior contiene orificios centrales y laterales por las cuales se inyecta fluidos de barrido para remover los detritus. 5.1. TIPOS DE BROCAS  Brocas de pastillas o plaquitas: consta de 2 tipos de diseño, Brocas en Cruz y Brocas en X, las primeras están diseñadas con 4 plaquitas de carburo de tungsteno en ángulos rectos, mientras que en la segunda las plaquitas están diseñadas en ángulos de 75° y 105°, estas brocas alcanzan diámetros de 35 a 57 mm en Cruz y 64 a 127 mm en X.  Brocas de botones: disponen de unos botones o insertos de carburo de tungsteno con diámetros que van de 50 a 251 mm, las brocas de este tipo se adaptan mejor a la perforación a rotación, presenta mayor resistencia al desgaste.  Brocas especiales: son las conocidas por.  Brocas retractiles  Brocas escariadoras  Brocas de centro hundido

EQUIPOS Y MAQUINARIAS MINERAS  Brocas Balísticas.

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Brocas de perforación (Sandvik Coromant)

Brocas retractiles

Brocas escariadoras

 Brocas de martillo en Fondo: en el diseño llevan incorporados unas culatas sobre la cual golpea los pistones, diámetros usuales 85 a 250 mm.  Tipos de brocas de martillo en fondo. a. De Botones: son las más utilizadas y se aplican en cualquier tipo de rocas y se dividen en.  Brocas con núcleo rompedor.  Brocas cóncavas  Brocas convexas  Brocas balísticas. b. De Insertos: De cara completa: con insertos en cruz o en X semejantes a las de martillo en cabeza, rocas blandas y sueltas. De núcleo rompedor: brocas con 4 insertos cortos 1 a 2 botones en el centro.

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Brocas de martillo en fondo

6. CÁLCULO DE NECESIDADES DE ACCESORIOS DE PERFORACION.

Vida útil de accesorios en perforación en banco

Vida de accesorios en túneles y galerías

Estas cifras están dados en metros fuente (Atlas Copco).

Para perforación de recubrimiento

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Angulo de giro de las brocas

Velocidad de barrido con aire

Empuje límite de diámetros más usados

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Selección del método de perforación.

Método de explotación vs método de perforación

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Velocidad de perforación para perforadoras Rotación – Percusión

Se construye la gráfica para cada diámetro

Ciclo específico de perforación

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Ciclo de perforación en frentes

Perforación en minería subterránea

Partes principales de una perforadora hidráulica

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MINERIA A CIELO ABIERTO La minería a cielo abierto es una actividad industrial que consiste en la remoción de grandes cantidades de suelo y subsuelo, que es posteriormente procesado para extraer el mineral. Este mineral puede estar presente en concentraciones muy bajas en relación con la cantidad del material removido. MINERIA SUBTERRANEA Las minas de roca blanda, como el carbón, no necesitan el empleo de explosivos para la extracción. Estas rocas pueden cortarse con las herramientas que proporciona la tecnología moderna. También son rocas blandas la sal, la potasa, la bauxita. En las minas de roca dura, la extracción se realiza mediante perforación y voladura. Primero se realizan orificios con perforadoras de aire comprimido o hidráulicas. Luego se insertan barrenos en los orificios y se provoca una explosión para fracturar la roca. Se carga la roca volada hasta galerías de gran inclinación, por las que la roca cae hacia un pozo de acceso. Se la carga en unos contenedores llamados cucharones y se la retira de la mina. MAQUINARIAS USADAS EN LA MINERIA A CIELO ABIERTO 1. DRAGALINA.

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2. PALA EXCAVADORA

3. ROTOPALA

4. MOTOTRAILA

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5. BULLDOZER

6. CAMION

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MAQUINARIAS USADAS EN MINERIA SUBTERRANEA 7. JUMBO DE PERFORACIÓN

8. SCOOP TRAM

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EQUIPOS Y MAQUINARIAS MINERAS 9. GRUA DE LEVANTE

10. ROBOCHOTT

11. ROZADORA

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EQUIPOS Y MAQUINARIAS MINERAS 12. DUMPER 13. RB 14. RC 15.

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