Apunte MI57E 05 14

INTRODUCCIÓN AL ARRANQUE DE MATERIALES

Como ya fue explicado en la introducción general al curso, el proceso extractivo de una faena
minera consiste en lo esencial en la ejecución secuencial de dos operaciones básicas:
arranque del mineral o excavación de la roca y manejo del material.
Se denomina arranque al proceso de separar y/o arrancar físicamente los minerales o rocas
de la cortezaterrestre. Esta operación es la que da inicio al proceso productivo en una faena
minera. Salvo algunas excepciones, en la gran mayoría de los casos esta operación se
realiza haciendo detonar cargas explosivas emplazadas en huecos cilíndricos perforados en
el macizo rocoso.
Se distinguen por lo tanto dos sub-operaciones:
• Perforación
• Tronadura
Métodos de perforación
En la práctica minera se requierecrear o perforar huecos cilíndricos en la roca con diferentes
objetivos:
• Exploración y reconocimiento de yacimientos o depósitos minerales Æ cantidad y
calidad.
• Estudios geotécnicos Æ propiedades de la roca.
• Inserción y detonación de cargas explosivas con fines de fragmentación.
• Colocación de elementos de refuerzo
.
Consideraremos en este curso comprenden la perforación destinada a los dosúltimos
propósitos indicados anteriormente.
Para crear un hueco cilíndrico en un sólido es necesario aplicar energía. En un sentido
amplio y según el principio físico utilizado para aplicar la energía requerida, un sólido puede
ser horadado recurriendo a diferentes métodos de perforación. Se pueden distinguir así los
siguientes:
• Mecánicos
• Térmicos
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•
•
•Hidráulicos
Ondas (sonoras o luminosas)
Otros

En los trabajos concernientes a la excavación de rocas, hoy en día se utilizan exclusivamente
sistemas de perforación que se basan en la aplicación de energía mediante métodos
mecánicos.
Sistemas mecánicos de perforación
La aplicación de energía mecánica para horadar la roca se puede efectuar básicamente
mediante dos acciones:
PERCUSIÓN
La herramienta horadala roca por el efecto de impactos
sucesivos

de

alta

frecuencia

y

gran

energía,

combinados con un giro o rotación entre golpe y golpe
de modo que la roca presente siempre una superficie
nueva al impacto y evitar así que la herramienta se
entierre o atasque. La rotación, en este caso, no
contribuye mayormente al proceso de fracturamiento de
la roca.

ROTACIÓN
La herramienta penetra la rocapor la acción conjunta
de un torque de rotación y de una gran fuerza de
empuje aplicada sobre la superficie rocosa.

Se diferencia así entre sistemas de perforación por PERCUSIÓN y sistemas de perforación
por ROTACIÓN.

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Sistemas de perforación por percusión
Un sistema de perforación por percusión consiste en lo esencial de tres componentes
funcionales:

•

MAQUINAPERFORADORA: La máquina perforadora es la que genera las fuerzas de
penetración; vale decir, convierte la energía original que alimenta a la máquina en
energía mecánica de impacto.
• BARRA O COLUMNA DE BARRAS: Transmite la energía de impacto desde la
máquina perforadora al macizo rocoso.
• HERRAMIENTA DE PERFORACIÓN: Es el elemento o componente que aplica la
energía a la roca. En la terminologíaminera se le denomina BROCA o BIT.
En la actualidad, atendiendo a la fuente de energía utilizada y según el orden como se
acoplan estos componentes, se pueden identificar tres sistemas de perforación por percusión.
Sistemas de percusión neumáticos
Son aquellos que utilizan como fuente de energía el AIRE COMPRIMIDO para el accionamiento de
la máquina perforadora. Se distinguen básicamente dossistemas o modalidades funcionales
según el orden de acoplamiento de sus componentes esenciales:
SISTEMA CONVENCIONAL O TOPHAMMER
Sus componentes se acoplan en el
orden siguiente:
• Máquina perforadora
• Columna de barras
• Herramienta

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SISTEMA DOWN-THE-HOLE O "DTH"
Sus componentes se acoplan en el
orden siguiente:
• Unidad de rotación
• Columna de barras
•...