El envelope de trabajo decide la clase
Los equipos de superficie trabajan desde una banqueta a cielo abierto: pueden ser más grandes, portar sartas de barras más largas y usar martillos más grandes. Los equipos subterráneos deben caber en la sección de la galería, por lo que son más bajos, más angostos y, a menudo, más automatizados en la manipulación de barras.
El envelope es una restricción dura medida en milímetros, no una preferencia. Una galería de 4 m de alto y 4.5 m de ancho fija la altura y el ancho máximos de cada máquina que trabajará en ella, y también fija cómo puede orientarse el brazo para perforar un anillo completo de taladros sin reposicionar. Un equipo de superficie con la misma capacidad de perforación es típicamente un metro o más más alto y más ancho, y simplemente no puede entrar.
El envelope luego se propaga a través de cada otra decisión. Un carrier angosto no puede portar la misma sarta de barras, por lo que la profundidad de taladro por barra es menor y el cambio de barras es más frecuente — por eso las máquinas subterráneas lo automatizan. Un carrier más bajo no puede montar el mismo motor y paquete de enfriamiento, por lo que la densidad de potencia y la disipación de calor deben gestionarse deliberadamente. Y una máquina diseñada para caber en una galería generalmente también está diseñada para operarse desde una cabina o una estación remota con el operador protegido, porque en un frente de avance no hay un lugar seguro para pararse junto a un equipo en funcionamiento.
Rangos publicados en paralelo
La tabla siguiente enumera los modelos de superficie y subterráneos de nuestra gama actual con el diámetro de perforación y la profundidad máxima, para que pueda ver directamente la diferencia de alcance.
Clases de superficie y subterráneas (parámetros publicados)
| Clase | Modelo | Diámetro de perforación | Profundidad máxima |
|---|---|---|---|
| Superficie | KG430 | 90–152 mm | 25 m |
| Superficie | KG520 | 105–152 mm | 25 m |
| Superficie | KG420B | 90–130 mm | 25 m |
| Superficie | KG550 | 115–254 mm | — |
| Superficie | KG940A | 105–203 mm | — |
| Superficie | KZ5 | 90–115 mm | 21 m |
| Subterráneo | KQLG-115 | 90–152 mm | 25 m |
| Subterráneo | KAISHAN KJ310 | 32–102 mm | — |
| Subterráneo | KAISHAN KJ311 | 32–102 mm | — |
| Subterráneo | KJ422 | 42–102 mm | — |
| Subterráneo | KJ421 | 42–102 mm | — |
| Subterráneo | KM211 | 32–51 mm | — |
Dos trabajos subterráneos diferentes en una sola tabla
Las filas subterráneas no son una sola familia. Son dos, y confundirlas es el error más común al leer una tabla como esta.
Desarrollo y producción con perforación de diámetro pequeño. KJ310 y KJ311 perforan 32–102 mm, KJ421 y KJ422 perforan 42–102 mm, y KM211 perfora 32–51 mm para trabajos de empernado. Son jumbos de perforación: utilizan un martillo en cabeza (clase HC50, HC95 o YG18U) y llevan su propio compresor pequeño — 0.7 m³/min a 6–8 bar en los KJ310/KJ311 y KM211, y 1.55 m³/min a 8 bar en los KJ421/KJ422 — para el barrido y para las funciones del empujador neumático o del brazo. Ese aire no es aire para DTH; es un suministro auxiliar, y es uno o dos órdenes de magnitud menor que lo que necesita un martillo de fondo.
DTH subterráneo de gran diámetro. KQLG-115 es la excepción: perforaciones de 90–152 mm hasta 25 m, un martillo DTH de 3–4 pulgadas y una demanda de aire declarada de 12.0–25.0 m³/min. Este es el equivalente subterráneo de un equipo de barrenos de voladura DTH de superficie, utilizado para chimeneas ascendentes, trabajos en pases de mineral y perforación de producción donde un martillo en cabeza no puede alcanzar el tamaño de perforación. Necesita un compresor real, y ese compresor normalmente se sitúa fuera de la galería.
El rango de diámetros le indica qué familia está viendo antes de leer cualquier otra cosa. Cualquier equipo en la banda de 30–50 mm con un número de modelo de dos dígitos es trabajo de desarrollo con martillo en cabeza; una máquina de clase DTH de 90–152 mm es una especificación completamente diferente.
Aire, presión y la diferencia bajo tierra
El trabajo subterráneo cambia la cuestión del aire: los gases de escape y la ventilación pasan a ser una restricción de primer orden, y el compresor suele colocarse fuera de la galería. Planifique las líneas de aire y la caída de presión antes de elegir el equipo.
De ello se derivan tres consecuencias, y las tres cuestan dinero si se descubren tarde.
Motores diésel en un frente de avance. Cada máquina diésel en un frente de desarrollo añade gases de escape a un sistema de ventilación que ya es el cuello de botella en el frente. La capacidad de ventilación, no la capacidad de perforación, suele limitar cuántas máquinas pueden trabajar en un frente. Se prefieren los accionamientos eléctricos donde la mina dispone de la infraestructura, y donde se utiliza diésel el cálculo de ventilación debe hacerse para la flota, no para una sola máquina.
Ubicación del compresor. Un compresor grande dentro de una galería es un problema de ruido, calor y gases de escape, por lo que normalmente se sitúa fuera y el aire llega a través de una tubería o manguera. Esa línea es donde se pierde la presión. Una máquina de 25 m3/min que alimenta un martillo a través de 100 m de línea de diámetro insuficiente llega al martillo con menos presión de la que indica el manómetro, y el martillo pierde energía de golpe. Dimensione la línea para el caudal, reduzca al mínimo los codos y las conexiones, y compruebe la presión en el martillo, no en el compresor.
La ventilación y la limpieza del barreno son el mismo problema con distinta apariencia. Ambas necesitan caudal. Un martillo DTH subterráneo requiere la misma presión y el mismo caudal que su equivalente en superficie — 17–24 bar para trabajos de DTH en pozos de agua y de producción, con el consumo publicado del martillo como mínimo — y la energía específica aumenta cuando la vía de retorno de aire está restringida o cuando el barreno está húmedo. Las reglas del compresor son las mismas que en superficie; consulte Best Compressor for DTH Drilling y el procedimiento de dimensionamiento en la guía de aire para minería a cielo abierto.
Para qué se utilizan realmente las filas de superficie
Las clases de superficie de la tabla se dividen por tamaño de taladro y por la forma en que manejan el banco.
Producción de taladros de voladura. KG430 de 90–152 mm hasta 25 m y KG520 de 105–152 mm hasta 25 m son perforadoras de banco con una demanda de aire publicada de 13.0–20.0 m³/min y 15.0–22.0 m³/min respectivamente. Ambas son superficiales por diseño: un banco de producción se perfora hasta el nivel del siguiente banco, por lo que una capacidad de 25 m coincide con una altura de banco estándar con subperforación. Su valor son los metros por turno en un patrón, no la profundidad.
Diámetros mayores. KG550 cubre 115–254 mm y KG940A cubre 105–203 mm. Su rango de martillos va de herramientas de 3 pulgadas a 8 pulgadas, y la demanda de aire aumenta con el martillo: para la KG940A se indica 15.0–26.0 m³/min. Los taladros DTH de gran diámetro son donde tanto la presión como el volumen importan, y donde un compresor de capacidad insuficiente se manifiesta de inmediato como una vida útil pobre de la broca.
Diámetros pequeños y bancos más estrechos. KZ5 de 90–115 mm hasta 21 m y KG420B de 90–130 mm hasta 25 m son el extremo ligero, con la KG420B indicada en 10.0–17.0 m³/min. Se adaptan a bancos estrechos, frentes de cantera pequeños y contratistas que necesitan una máquina para hacer varios trabajos.
La tasa de producción en un banco la determinan el patrón, el tamaño del taladro y los metros por hora, y la comparación de estos con un frente de desarrollo es la verdadera cuestión de costos. Los bloques que deciden el costo por metro se exponen en Qué determina su costo de perforación por metro.
Pasos de selección
- Mida el gálibo antes que cualquier otra cosa. Altura y anchura de la sección de la galería, radio de giro mínimo, estado del piso y peso máximo de transporte que soportará el acceso. En superficie, mida el banco y la pista de acarreo.
- Decida el propósito: barrenos de banco, galerías de desarrollo, perforación de producción, empernado o desatado. Cada uno tiene un rango de diámetro de barreno diferente y una clase de máquina diferente.
- Fije el diámetro y la profundidad por barreno. El trabajo de desarrollo subterráneo es mayoritariamente de 32–102 mm; el trabajo de producción con DTH subterráneo comienza alrededor de 90 mm y llega hasta 152 mm; el trabajo de banco en superficie va de 90 mm a 254 mm.
- Elija el método de perforación y la clase de herramienta para ese diámetro y esa roca. Martillo en cabeza para barrenos pequeños de desarrollo, DTH donde el diámetro o la dureza de la roca lo exijan.
- Dimensione el aire para el método. Un jumbo con compresor de servicio no es la misma compra que un equipo DTH que necesita 12–25 m³/min a presión desde una máquina externa.
- Verifique la ventilación y los servicios para la flota que trabajará en la galería, no para una sola máquina. El escape diésel, el calor y el dimensionamiento de la línea de aire comprimido pertenecen al mismo cálculo.
- Planifique la logística: cómo llega la máquina al frente, cómo la siguen el compresor y las barras, y cómo se cambia un martillo o un brazo en una galería donde no hay espacio para trabajar.
- Confirme que el paquete de seguridad y automatización cumple con los requisitos de la mina: operación remota, clasificación de la cabina y la capacidad de la máquina para perforar un anillo desde una sola posición.
Errores comunes
- Leer una sola columna de "subterráneo" como una única clase. Los jumbos de desarrollo de 32–102 mm con un compresor de servicio de 0.7 m³/min y un equipo DTH de 90–152 mm que necesita 12–25 m³/min no son alternativas.
- Olvidar la envolvente hasta que llega la máquina. La altura, el ancho, el radio de giro y el peso de transporte son aprobados o rechazados, y no se pueden corregir después.
- Dejar la ventilación fuera de la decisión de la máquina. El presupuesto de ventilación del frente decide cuántas máquinas diésel pueden trabajar en el frente.
- Operar la línea de aire sin verificar la presión en el martillo. Una línea larga y de diámetro insuficiente convierte silenciosamente un compresor bien dimensionado en uno de capacidad insuficiente.
- Comparar un equipo de superficie y un equipo subterráneo solo por la capacidad de perforación. Están construidos para envolventes diferentes, y el menor costo por agujero de la máquina de superficie es irrelevante si no puede entrar.
- Suponer que la automatización es opcional. En un frente confinado, la manipulación de varillas y la operación remota afectan tanto el tiempo de ciclo como la seguridad del operador.
- Mezclar la función de desarrollo y la de producción en una sola compra. Las dos funciones normalmente requieren máquinas diferentes, y una máquina de compromiso es lenta en ambas.
Lista de verificación
- Dimensiones de la galería o del banco. 2) Diámetro y profundidad del agujero. 3) Dureza de la roca. 4) Normas de ventilación y escape. 5) Necesidades de manipulación de varillas y automatización. 6) Límites de transporte y acceso.
Conclusión
La decisión entre subterráneo o superficie se determina primero por la envolvente de trabajo y después por el régimen de perforación, y ambas respuestas deben ser coherentes. Comience por la galería o el banco, luego por el barreno, después por el método y, por último, por el aire; y verifique la presión en el martillo en lugar de en el compresor. Para el aspecto de superficie de esta misma cuestión, consulte las notas de aplicación sobre minería a cielo abierto; para el aspecto subterráneo, consulte minería subterránea. La lógica de selección de equipos en Cómo elegir un equipo de perforación DTH se aplica a ambos casos, una vez definida la envolvente.