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SISTEMAS MECNICOS DE PERFORACIN
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PROCEDIMIENTOS:
METODOS DE PERFORACIN DE ROCAS
Perforacin manual Equipos ligerosOperados manualmenteExcavaciones pequeasEconoma
Perforacin mecanizada Equipos autotransportablesControlados neumtica ohidrulicamenteExcavaciones grandesExplotaciones a cieloabiertoGrandes inversiones
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METODOS DE PERFORACIN DE ROCAS
TIPOS DE PERFORACIN:
Perforacin de banqueo: Dispone de un frente libreMinas a Cielo AbiertoMinas Subterrneas - LH
Barrenos verticalesBarrenos horizontales (eventual)
Perforacin de avancede galeras y tneles:
Requiere CuelePerforacin manualTendencia a la mecanizadaMtodos alternativos de avance
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METODOS DE PERFORACIN DE ROCAS
Perforacin deproduccin:
Trmino usado principalmentepara minas subterrneasExtraccin masiva de mineralEquipos y mtodos segn SIDEX
Caracterstico el espacio reducidopara instalacin de equipos
Perforacin verticales: Comn en minera y obras civilesTendencia al Raise BoringComn el mtodo LHTradicional perforacin y voladuraascendente
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Perforacin de rocascon recubrimiento:
Comn en yacimientos cubiertospor lechos de materiales sinconsolidarPerforacin con entubado
Comn en voladuras submarinas
Perforacin parafortificacin:
Comn en minera y obras civilesCielo abierto y SubterrneoCables y pernosConsolidacin
METODOS DE PERFORACIN DE ROCAS
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METODOS DE PERFORACIN DE ROCAS
MTODOS MECANIZADOS DE PERFORACIN:
Mtodos rotopercutivos: Para la mayora de tipos de rocaMartillo en cabezaMartillo de fondo
Mtodos rotativos: Trituracin - TriconosRocas de dureza media a blanda
CorteBrocas especialesRocas blandas
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PERFORACIN ROTOPERCUTIVA PERFORACIN ROTATIVA
MARTILLOEN CABEZA
MARTILLOEN FONDO
TRITURACINMINERA A
CIELO ABIERTO
METODOS DE PERFORACIN DE ROCAS
Mtodos de perforacin en trabajos a cielo abierto:
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METODOS DE PERFORACIN DE ROCAS
Mtodos de perforacin segn el mtodo minerosubterrneo:
METODODE
EXPLOTACION
TECNICA DEPERFORACIONY VOLADURA
Cmaras yPilares
Corte yrelleno
Hundimientode
subniveles
Sublevelstoping VCR
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CAMARAS Y PILARES
Equipo aplicable
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CORTE Y RELLENO
Equipo aplicable
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HUNDIMIENTO DESUBNIVELES
Equipo aplicable
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SUBLEVELSTOPING
Equipo aplicable
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VCR
Equipo aplicable
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CAMARAS Y PILARES
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CORTE Y RELLENO
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HUNDIMIENTO DESUBNIVELES
SUBLEVEL STOPING
VCR
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HUNDIMIENTO DESUBNIVELES
SUBLEVEL STOPING
VCR
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CARACTERSTICAS DE LAS
ROCAS Y LA PERFORACIN
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Ciclogeolgico
delasrocas
Clasif icacin de las
rocas segn su
origen
MAGMA
Litificacin
Erosin yTransporte
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ROCAS IGNEAS
Extrusiva o volcnica
Intrusiva o plutnica
Velocidad deenfriamiento
Tamao degrano
Pegmatitas
Prfidos
Aplitas
62%
cida
52%
Intermedia
45%Bsica
Ultrabsica
50%
%SiO2
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PROPIEDADES DE LAS ROCASQUE AFECTAN A LA
PERFORACIONDureza
Resistencia
Elasticidad
Plasticidad
Abrasividad
Textura
Estructura
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LA PERFORACION
ROTOPERCUTIVA
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PERFORACIN ROTOPERCUTIVA
Sistema ms clsico para la perforacin de barrenos
Aparicin coincide con el desarrollo industrial en el Siglo XIX
Prototipos operaban a vapor
El aire comprimido como fuente de energa lo que generaliz su uso
La aparicin de la dinamita termin de impulsarla para la minera y obras civiles
PRINCIPIO DE LA PERFORACIN
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PERFORACIN ROTOPERCUTIVA
Sistema ms clsico para la perforacin de barrenos
Aparicin coincide con el desarrollo industrial en el Siglo XIX
Prototipos operaban a vapor
El aire comprimido como fuente de energa lo que generaliz su uso
La aparicin de la dinamita termin de impulsarla para la minera y obras civiles
PRINCIPIO DE LA PERFORACIN
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CLASIFICACIN DE LOS EQUIPOS ROTOPERCUTIVOS:
Martillo en cabeza:Rotacin y percusin fuera del barrenoEfectos transmitidos a travs del varillaje
La broca realiza el trabajo en el fondo del barrenoNeumticos o hidrulicos
Martillo en el fondo:Rotacin fuera del barreno
Percusin directamente sobre la brocaAccionamiento neumtico del pistnRotacin neumtica o hidrulica
PERFORACIN ROTOPERCUTIVA
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VENTAJAS DE LA PERFORACIN ROTOPERCUTIVA
Aplicable a todo tipo de roca, desde blandas a durasAmplia gama de dimetros de perforacinEquipos verstiles, tienen gran movilidad y se adaptan a diferentes trabajosPoca mano de obra para su operacin
Mantenimiento fcil y rpidoEl precio de adquisicin no es elevado
APLICACIN DE LA PERFORACIN ROTOPERCUTIVA
Obras pblicas subterrneas: Centrales hidroelctricas, viaductos,depsitos para residuosObras pblicas en superficie: Carreteras, autopistas,excavaciones industrialesMinera subterrnea y a cielo abierto de pequeo y medianotamao
PERFORACIN ROTOPERCUTIVA
FUNDAMENTOS DE LA
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FUNDAMENTOS DE LAPERFORACIN ROTOPERCUTIVA
Combinacin de las siguientes acciones:
PERCUSIN:Los impactos producidospor el pistn generan ondas de choqueque se transmiten a la broca a travs delvarillaje (martillo en cabeza) o
directamente sobre la broca (Martillo defondo).
PERCUSIN
AVANCE:Mantiene el contacto de labroca con la roca durante la operacinde perforacin AVANCE
ROTACIN:Permite que la broca girepara que los impactos se produzcansobre roca en diferentes posiciones.
ROTACIN
BARRIDO:Es la operacin mediante lacual el fluido utilizado en la perforacinevacua los detritos de roca del fondo delbarreno.
BARRIDO
FUNDAMENTOS DE LA
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BROCA
Aplastamiento de rugosidadesDe la roca por contacto conLa broca
GRIETASRADIALES DEFORMACIN
ELSTICA
Aparicin de grietas radiales apartir de los puntos deconcentracin de tensin yformacin de una cua en V
ROCA
PULVERIZADA
Pulverizacin de la roca de lacua por aplastamiento
DETRITOSGRUESOS
Desgajamiento de fragmentosmayores en las zonasadyacentes a la cua
PERFIL FINALDEL CRATER
Evacuacin de detritos por elfluido de barrido
MECANISMO DE RUPTURA DE LA ROCA EN LA PERFORACIN
FUNDAMENTOS DE LAPERFORACIN ROTOPERCUTIVA
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FUNDAMENTOS DE LA
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EMPUJE:
VELOCIDAD
DE
PENETRACIN
EMPUJE
Influencia del empuje sobre la velocidad de penetracin
Baja velocidad depenetracinDificultad paradesenroscar el varillajeMayor desgaste en labrocaAumento de vibraciones
en el equipoDesviacin de barrenosDaos en la broca
Baja velocidad depenetracinMayor desgaste en elvarillajeMayor desgaste en losmanguitosSuelta el varillaje y la
brocaAumento de temperaturaDaos en la broca
FUNDAMENTOS DE LAPERFORACIN ROTOPERCUTIVA
PERFORACION CON MARTILLO EN
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PERFORACION CON MARTILLO ENCABEZA
Es el sistema ms convencionalEl accionamiento con aire es limitado y sustituido por los martillos de fondo yequipos rotativosLos martillo hidrulicos han fortalecido este sistema de perforacin desde los70s
PERFORADORAS NEUMATICAS
CILINDRO
PISTON
VALVULA
MECANISMO DE ROTACION
SISTEMA DE BARRIDO
PERFORACION CON MARTILLO EN
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PRINCIPIO DE TRABAJO DE UN MARTILLO NEUMATICO - PERCUSION
Las longitudes de perforacin alcanzadas coneste sistema no superan los 30 m debido a lasgrandes prdidas de energa en la transmisin dela onda de choque y a las desviaciones de los
barrenos
PERFORACION CON MARTILLO ENCABEZA
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PERFORADORAS HIDRAULICAS
PERFORACION CON MARTILLO EN CABEZA
Gran avance tecnolgico a fines de los 60s y comienzos de los 70s
ACUMULAOR DE PRESION
PISTON
DISTRIBUIDOR
CompresorAire BombaAceite
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PERFORACION CON MARTILLO EN CABEZA
PRINCIPIO DE TRABAJO DE UN MARTILLO HIDRAULICO - PERCUSION
O C O CO O C
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PERFORACION CON MARTILLO EN CABEZA
VENTAJAS DE LA PERFORACIN HIDRAULICA FRENTE A LA NEUMATICA:
Menor consumo de energa: Presiones superiores a las neumticasCadas de presin menoresMejor uso de la energaConsumo de 1/3 de la E por metro perforadocon respecto a la perforacin neumtica
Menor costo deaccesorios deperforacin:
Transmisin de la energa mediante pistonesms alargados y de menor dimetro que en losneumticosLa fatiga generada en el varillaje est enfuncin del dimetro del pistnOnda de choque ms limpiaGeneracin de niveles de tensin ms bajosque en los neumticosSe ha comprobado que la vida del varillaje seincrementa cerca de un 20%
PERFORACION CON MARTILLO EN CABEZA
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PERFORACION CON MARTILLO EN CABEZA
VENTAJAS DE LA PERFORACIN HIDRAULICA FRENTE A LA NEUMATICA:
Mayor capacidadde perforacin:
Debido a la mejor transmisin de la energa y ala forma de la onda de choque en lasperforadoras hidrulicas, la velocidad deperforacin es de un 50 a100% mayor que enlas perforadoras neumticas
Mejores condicionesambientales:
No hay fugas de aire comprimido menos ruidoNo se presenta la niebla producida por el aire
mezclado con el agua y el aceitePermiten el desarrollo de mejores condicionesergonmicas
PERFORACION CON MARTILLO EN CABEZA
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PERFORACION CON MARTILLO EN CABEZA
VENTAJAS DE LA PERFORACIN HIDRAULICA FRENTE A LA NEUMATICA:
Mayor elasticidadde la operacin:
Es posible modificar los parmetros deoperacin de la perforadora, tales como presinde accionamiento y la frecuencia y energa delgolpe del pistn.
Mayor facilidad para laautomatizacin:
Desarrollo de sistemas para el cambioautomtico de varillas y avances en el sistemade antiascamiento.
Desventajas de losmartillos Hidrulicos:
Inversin inicial altaReparaciones ms complejasMantenimiento costosoMano de obra ms capacitadaExige mejor estructura organizacional
SISTEMAS DE AVANCE EN LOS EQUIPOS DE PERFORACIN
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SISTEMAS DE AVANCE EN LOS EQUIPOS DE PERFORACIN
Rendimiento en la perforacinBroca en contacto con la rocaEmpuje
EmpujadoresEmbolo accionado neumticamente con elaire suministrado por el compresor a laperforadora; equipado con una vlvula quepermite regular el paso del aire para levantarel equipo y aumentar o disminuir el avance
SISTEMAS DE AVANCE EN LOS EQUIPOS DE PERFORACIN
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Deslizaderas de cadena
SISTEMAS DE AVANCE EN LOS EQUIPOS DE PERFORACIN
Consiste en una cadena accionadapor un motor hidrulico o neumticomediante una rueda dentada. Elmartillo se desliza a lo largo de unaviga hacia delante o hacia atrs segn
sea la necesidad durante laperforacin.
Ventajas:
Utilizadas en equipos de superficie ysubterrneosBajo precioFcil reparacinGrandes posibilidades de longitud deavance
Desventajas:
Mayores desgastes en ambientes abrasivosPeligroso si falla en perforacionesascendentesDifcil de conseguir avances suaves enperforaciones cortas
SISTEMAS DE MONTAJE EN LOS EQUIPOS DE
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SISTEMAS DE MONTAJE EN LOS EQUIPOS DEPERFORACIN SUBTERRANEOS
SISTEMAS DE MONTAJE EN LOS EQUIPOS DE
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SISTEMAS DE MONTAJE EN LOS EQUIPOS DEPERFORACIN SUBTERRANEOS
SISTEMAS DE MONTAJE EN LOS EQUIPOS DE
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SISTEMAS DE MONTAJE EN LOS EQUIPOS DEPERFORACIN SUBTERRANEOS
PERFORADORAS DE BARRENOS LARGOS EN ABANICO
Usado en mtodos como Hundimiento porsubniveles, Sublevel stoping, etc.Perforan barrenos entre 20 y 30 mGran precisin en la perforacinDesplazamiento autopropulsado (modernos)
Operados a distanciaAutomatizadosPoca mano de obraDimetros hasta de 115 mmEquipos electro - hidrulicosPermiten movimientos transversales de 360Permiten la inclinacin frontal
Poseen mecanismos de anclaje queminimizan las vibracionesDotados de martillo hidrulicos que mejoranel desempeo y precisin en la perforacin
MTODOS ALTERNATIVOS DE ARRANQUE EN OBRAS A
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MARTILLOS HIDRULICOS:
MTODOS ALTERNATIVOS DE ARRANQUE EN OBRAS ACIELO ABIERTO
VELOCIDAD DE PENETRACION
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VELOCIDAD DE PENETRACION
VP = f (Qr, P, D, E, L, B, e)
VP: Velocidad de penetracinQr: Caractersticas geomecnicas, mineralgicasy de abrasividad de la rocaP: Potencia de percusin del equipoD: Dimetro del barrenoE: Empuje sobre la brocaL: Longitud del barrenoB: Barrido en el barrenoe: Eficiencia en la operacin
Cmo obtener la VP:
Extrapolando datos reales de otros casosFrmulas empricasEnsayos de laboratorio
Extrapolacin de datos:
VP2= VP1x F
F= (D1/D2)1.5
Frmulas empricas:
VP (m/min)= 31 x P
D1.4P= Potencia disponible en elmartillo (kw)D= Dimetro el barreno (mm)
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GENERALIDADES
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GENERALIDADES
Parmetros a considerar para laseleccin de accesorios de
perforacin:Dimetro de la perforacinLongitud de la perforacinCaractersticas de la roca a perforar
Estructuras presentesResistencia de la rocaAbrasividad
Tamao y potencia de la perforadoraExperiencias anterioresDisponibilidad de suministros
Composicin de una sarta deperforacin:
Shank adaptadorManguito de
acople Barra de extensin Broca
Culata Collar Barra Broca
Caracetrsticas de los accesoriosde perforacin:
Acero con ncleos no muy durosSuperficie endurecida y resistente a la abrasinSuperficie resistente a la corrosinBotones o pastillas de Carburo de tungsteno
TIPOS DE ROSCAS
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TIPOS DE ROSCAS
Rosca - T
Rosca - R
Rosca T (Trapezoidal):Recomendada para todas las condiciones de
perforacinUtilizada en varillas con dimetros entre 38 y51 mm de dimetroPor su diseo facilita el desacoplamiento delas sartas de perforacinSu forma frece una larga vida para elelemento
Rosca R (Rope Soga):Utilizada en varillas con dimetros menoresde 38 mmOfrece un alto par de Apriete
Otras roscas:Tipo CSimilar a la T, pero con paso mayor y utilizada con barras de dimetros mayores a 51 mmTipo GDCaractersticas intermedias entre la T y la R. Denominada tambin diente de sierra. Se
usa en varillas con dimetros entre 25 y 57 mm
ADAPTADORES DE CULATA
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ADAPTADORES DE CULATA
Transmiten a la sarta de perforacin la energa de impacto, la rotacin y el empujeDe tipo de arrastreLeyner: Para varillas de 25 a 32 mmDe tipo estriado4 a 8 aletas: Para varillas de ms de 38 mm con motor de rotacinindependientePara perforadoras potentes (>18kw) se disean sin cola, reforzando as la zona deimpactoPoseen orificio de barrido central o lateralVarillas integrales con culata
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VARILLAJE
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VARILLAJE
Rosca para el
Shank n N
nN
Rosca para
la broca
Tamao de
la brocaR32 Hex 25 28.5 mm R25 35 - 41 mmR28 Hex 28 32.0 mm R25 38 - 41 mmR32 / R38 Hex 28 32.0 mm R28 38 - 43 mmR32 / R38 Hex 32 35.8 mm R28 41 - 43 mmR38 Hex 32 35.8 mm R32 41 - 51 mm
R38 / T38 Hex 35 39.3 mm R32 45 - 51 mmT38 Hex 35 39.5 mm R35 48 - 51 mmT38 Round 39 39.0 mm R35 48 - 51 mm
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TUBO GUIA
Copa Seccin transversal Dimetro broca
VARILLAJE
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VARILLAJE
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BROCAS
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Brocas de pastillas:
Tipo cincelBroca en cruzBroca en X
BROCAS
Tipos de brocas:
BROCAS
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Brocas de botones: Esfricos - Balsticos
Brocas de pastillas:
Tipo cincelBroca en cruzBroca en X
BROCAS
Tipos de brocas:
BROCAS
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NormalBrocas de botones: Esfricos - Balsticos
Brocas de pastillas:
Tipo cincelBroca en cruzBroca en X
BROCAS
Tipos de brocas:
BROCAS
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NormalRetrctil
Brocas de botones: Esfricos - Balsticos
Brocas de pastillas:
Tipo cincelBroca en cruzBroca en X
BROCAS
Tipos de brocas:
BROCAS
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NormalRetrctil
Drop center
Brocas de botones: Esfricos - Balsticos
Brocas de pastillas:
Tipo cincelBroca en cruzBroca en X
BROCAS
Tipos de brocas:
BROCAS
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NormalRetrctil
Drop centerGua
Brocas de botones: Esfricos - Balsticos
Brocas de pastillas:
Tipo cincelBroca en cruzBroca en X
BROCAS
Tipos de brocas:
BROCAS
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NormalRetrctil
Drop centerGuaEscariadora
Brocas de botones: Esfricos - Balsticos
Brocas de pastillas:
Tipo cincelBroca en cruzBroca en X
BROCAS
Tipos de brocas:
BROCAS
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NormalRetrctil
Drop centerGuaEscariadora
Brocas de botones: Esfricos - Balsticos
Brocas de pastillas:
Tipo cincelBroca en cruzBroca en X
BROCAS
Tipos de brocas:
Martillo de fondo
DESVIACION EN BARRNOS T38-64mm
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Porqu la desviacin Pegas
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Esto es lodeseado...
Error deubicacin
Malemboquillado
Mala aineacindel boom
Condiciones de la rocaExceso de percusin y avanceMala seleccin de accesorios
...Y este es el resultado
del barreno? Proyeccinde rocas
Tirosperdidos
Reperforacinde barrenos
Vibracionesexcesivas
Sobretamaos
Riesgos que se corren cuandoel barreno no es preciso
EFECTOS DE LA PERFORACIN
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ESTERIL MINERAL ESTERIL
EFECTOS DE LA PERFORACIN
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Prdidas demineral
Dilucin
Sobretamaos
MINERALESTERIL ESTERIL
CUIDADOS CON LOS ACEROS DE PERFORACION
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ROTACION DE BARRAS
123
231
312
CUIDADOS CON LOS ACEROS DE PERFORACION
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EMBOQUILLE DEL BARRENO
CUIDADOS CON LOS ACEROS DE PERFORACION
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AVANCE Y PERCUSION
CUIDADOS CON LOS ACEROS DE PERFORACION
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AVANCE Y PERCUSION
CUIDADOS CON LOS ACEROS DE PERFORACION
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DESGASTE POR FRICION
CUIDADOS CON LOS ACEROS DE PERFORACION
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DESACOPLE DE BARRAS
CUIDADOS CON LOS ACEROS DE PERFORACION
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ALINEACIN Y MANIPULACIN
CUIDADOS CON LOS ACEROS DE PERFORACION
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MANIPULACION Y GOLPES
CUIDADOS CON LOS ACEROS DE PERFORACION
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ALMACENAMIENTO
CUIDADOS CON LOS ACEROS DE PERFORACION
7/22/2019 Repaso Perforacion de Rocas-V1
79/81
BARRIDO
CUIDADOS CON LOS ACEROS DE PERFORACION
7/22/2019 Repaso Perforacion de Rocas-V1
80/81
BARRIDO
CUIDADOS CON LOS ACEROS DE PERFORACION
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AFILADO