Tubos para la explotación de taladros largos en explotación subterránea

Presentación

El presente de investigación recopila información general sobre los tubos de perforación para la realización de taladros largos. Primeramente recopila algunos principios básicos de la aplicación de taladros largos en algunos métodos de explotación subterránea, posteriormente se describen ventajas del sistema de perforación roto percusivo para taladros largos que usa tubos de perforación; seguidamente se describen las características que deben poseer unos buenos tubos de perforación y finalmente se describen las características de los tubos de perforación del sistema coprod de atlascopco siendo esta empresa la principal distribuidora de maquinaria de perforación.

Conceptos previos

1.1 UTILIZACIÓN DE TALADROS LARGOS EN METODOS DE EXPLOTACION SUBTERRANEA

Como ejemplo del uso de taladros largos en explotación subterránea, a continuación se describirá el uso de taladros largos en dos aplicaciones:
Abertura-finalización.

- Cráteres Verticales en Retirada.

1.1.1 TALADROS LARGOS EN EL METODO DE ABERTURA-FINALIZACION

En esta variación del método de tajeos en subniveles la producción es algunas veces lograda por taladros paralelos de la parte superior a la parte mas baja del tajeo designado, usando un subnivel en la parte superior del tajeo que es del ancho del tajeo. Como en el método de voladura de taladros, rebanadas verticales del mineral son voladas dentro del tajeo. Este método generalmente permite taladros largos para ser usados y pueden ser más eficientes en términos de consumo de explosivos.

1.1.2 TALADROS LARGOS EN EL METODO DE CRATERES VERTICALES EN RETROCESO

La tercera variación de Tajeamiento en subniveles es un método patentado conocido como vertical crater retreat (VCR). El usa un patrón de taladros similar al del método abertura-finalización. Sin embargo, el mineral es volado en rebanadas horizontales usando carga y voladura del subnivel en la parte superior del tajeo. Esto requiere que los taladros primeramente sean sellados con tapones que pueden ser colocados encima. Los taladros son entonces cargados para una altura fija de carga y voladura. Típicamente, las rebanadas horizontales voladas son de alrededor de 15 ft (5m) en espesor hasta que la voladura horizontal se acerque a la parte superior del tajeo. La voladura final en la parte superior del tajeo es dimensionada para ser como mínimo dos veces el espesor normal de voladura para que el piso de labor de el subnivel no sea debilitado por voladura hasta que los trabajadores hayan salido fuera del subnivel para el tiempo posterior.

El método VCR fue patentado por una firma de explosivos canadienses que desarrollo el método de probar cráteres que asegura que el procedimiento de voladura es adecuado para la masa de roca en el tajeo.

1.2 UTILIZACIÓN DE TALADROS LARGOS EN METODOS DE EXPLOTACION SUPERFICIAL

Los taladros largos utilizados en explotación superficial según las demandas de longitud de perforación y las limitaciones de los equipos de perforación.

1.3 PERFORACIÓN DE TALADROS RECTOS

1.3.1 PERFORACIÓN DE PRECISIÓN

Para los mejores resultados de voladura global, el taladro necesita permitir su diseño a lo largo de su longitud total.

Taladros rectos son importantes, así desviación deberá ser evitada lo mas que sea posible con cada hueco de collar en la posición exacta, y perforando en la dirección correcta y la apropiada profundidad.

Precisión en posicionamiento de collar y alineamiento de taladro pueden ser logrados con apropiados cálculos y marcas de un indicador montado en el sustento, y un instrumento de profundidad de taladro. También es necesaria una buena visión del procedimiento de puesta de collar desde la cabina de operación.

1.3.2 CONSECUENCIAS DE LA DESVIACIÓN DE TALADROS

Las principales consecuencias de la desviación de taladro son:

- Fragmentación incontrolada de material roto.

- Posibles tiros fallados debidos a la intersección entre los taladros se detonan en intervalos indeseables.

- Excesiva presión y espacio entre taladros adyacentes.

- Voladura secundaria.

- Conduce a costos más altos de cargado, transporte y molienda.

1.3.3 CARACTERÍSTICAS QUE DEBEN POSEER UNOS BUENOS TUBOS DE PERFORACIÓN

- Conexiones hembra y macho de roscado resistentes, lo cual ayuda a prolongar la vida de servicio y con menor desgaste también se disminuye la desviación dentro del taladro.

- Rigidez entre las conexiones para disminuir la desviación del taladro.

- Tubos y varillas resistentes para evitar su rotura durante la perforación.

Equipos de explotación para producción Atlas COPCO

Atlas Copco ofrece una línea completísima de equipos de perforación para producción Simba que han demostrado ser extremadamente productivos. Podemos ofrecer el equipo de perforación Simba adecuado para cada aplicación gracias a la disponibilidad de diferentes longitudes de deslizadera, perforadoras y un amplio programa de opciones.

Las maquinas perforadoras SIMBA son perforadoras en cabeza.

Utilizan motores COP los cuales son de la serie COPROD que combinan la precisión en la rectitud de los taladros realizados por perforadoras rotatorias y la fuerza de avance que ejercen las perforadoras a percusión.

Los motores COP utilizan un sistema de roto-percusión Coprod

2.1 SISTEMA PARA LA PERFORACIÓN DE TALADROS LARGOS COPROD

Antes de entender el sistema de perforación coprod es necesario entender a los sistemas de perforación Tophammer y DTH.

2.1.1 SISTEMA TOPHAMMER

Mas perforaciones para operaciones de tajeo que han sido ejecutadas con tophammers, usando varillas de extensión conectadas por mangas de acople roscadas, y una broca intercambiable en uno de sus extremos. Este equipo trabaja bien para diámetros de pequeño diámetro en roca sólida, pero no son efectivas en diámetros grandes de taladro, o en condiciones de terreno deterioradas. Allí ocurren problemas en transmitir suficiente energía para la broca, especialmente en taladros profundos, y en obtener flujo satisfactorio.

En la perforación tophammer, el golpe debe ser aplicado desde atrás para mantener la broca en contacto con el fondo del taladro. Esto puede causar flexión a la relativamente delgada serie de perforación, y que la dirección de la broca pierda su alineamiento.

Progresivamente poderosa perforadora hidráulica envía mas energía percusiva a la serie de perforación, permitiendo grandes diámetros de taladro en tajeos, Sin embargo, debido a movimientos microscópicos entre las partes en el enroscado en la serie de perforación, energía es pérdida y calor desarrollado. La energía perdida puede ser considerable por el tiempo en el que la ola de shock mantiene la broca, y allí podrá ser desgastada la rosca y reducir la vida de los componentes de la serie de perforación.

2.1.2 SISTEMA DTH

El sistema DHT fue desarrollado para vencer algunos de los problemas asociados con la rectitud de taladro sufrida por perforadoras tophammer. Tubos guía rígidos con gran diámetro externo, fueron desarrollados para mantener la serie de perforación en un curso de línea recta, y mejorar flujo. Con un DTH hammer una serie de tubos ofrecen mas grande rigidez, y corren cerrando las paredes del taladro, resultando en una considerable menor desviación que en serie de perforación tophammer.

2.1.3 COMBINACIÓN DE LOS DOS SISTEMAS EN COPROD

El sistema Coprod fue introducido en 1992, fue ovacionado como un gran salto hacia arriba en la perforación de taladros.

Coprod no es únicamente una combinación de características positivas, es también integrar dos tipos de series para perforación percusiva medio de un tophammer. Varillas de rotación internas transmiten poder y empujan a la broca y otros tubos transfieren rotación, adicionan rigidez a la serie y mejoran eficiencia de flujo. Estos activos logran alta tasa de perforación tophammer y grandes diámetros de taladro.

En términos simples, sistema de perforación percusiva regresa para golpear una varilla de acero con una broca en uno de sus extremos y, como culatazo mantiene la varilla saltando hacia atrás, rotación es hecha en un ángulo pequeño entre soplido para asegurar que el taladro es rodeado.

Las varillas en el sistema Coprod no tienen roscas y son simplemente puestas una encima de la otra. Lateralmente, ellas son centradas por el arbusto guía en los tubos rodeándolos, y longitudinalmente, contacto entre los extremos de varilla es mantenido por el empuje de atrás. Ellas se mueven longitudinalmente dentro de cada tubo, transmitiendo la energía de perforación de la broca a la roca, mientras los tubos proveen la rotación. Tirones en las varillas las previenen de resbalamientos durante manejo.

Gracias a el único sistema de amortiguamiento de doble culatazo desarrollado para uso con Coprod, las varillas se mantienen en permanente contacto una con otra. Así ellas pierden casi nada de energía en sus uniones, y eficiencia de perforación es mantenida en virtualmente el mismo nivel del inicio al final de la profundidad del taladro.

Flujo de aire introduce la broca vía canal central, la cual conecta a la superficie cilíndrica en la broca. Una pequeña cantidad de aire, conteniendo una pequeña cantidad de aceite, escapa vía los canales en el mandril y la broca y los lubrica. De esta manera el flujo de aire viaja entre los lisos fuera de los tubos y la pared del taladro, proveyendo una constante sección transversal, y condiciones ideales para los fines de perforación.

Durante operaciones de perforación, si la broca entra a una cavidad y se hunden los canales del mandril de broca, el martillo siente esto y percusión es interrumpida. Rotación es mantenida, sin embargo percusión se reinicia automáticamente cuando la broca encuentra resistencia nuevamente.

Los resultados son un alto poder de impacto con mínimo desgaste. Aquí las otras pipas son suavizadas y fluyen a lo largo de la longitud entera de la serie de perforación, esto hace imposible que ocurra atascamiento. Experiencia práctica con Coprod ha sido excepcionalmente buena. El método da buena economía global, particularmente en producción a gran escala y cuando perforación es en fisura o otras maneras de demandas de condiciones de roca.

Coprod ofrece únicas características para perforación de taladros rápidos y rectos. Y las más problemáticas llegadas de terreno, el mas incomparable sistema de perforación es nuestro.

La experiencia desde 1992 con el sistema original Coprod conduce a una segunda generación lanzada el 2005 ofreciendo gran confiabilidad y larga vida.

 

Catálogo de Altas Copco para equipos de perforación superficial 2005

Autor:

Jose Carlos Bustamante Morales