Perforación

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Descripción

La perforación es el proceso inicial que forma parte de la etapa de extracción en minería subterránea y en minería a rajo abierto, y cuyo fin es formar una cavidad cilíndrica al interior del macizo rocoso con el objeto de explorar, preparar explosiones o hacer túneles. Dicho proceso, se realiza mediante métodos fundamentalmente mecánicos, los que se pueden subdividir en dos principales categorías, la perforación rotativa y perforación de percusión.  En la primera, la herramienta barrena la roca por la acción conjunta de un torque de rotación y de una importante fuerza de empuje; en cuanto a la perforación de percusión, en ésta la herramienta penetra la roca a causa de impactos sucesivos de alta frecuencia y energía (Rojas, 2009). Por otra parte, los métodos rotativos se subdividen en dos grupos dependiendo del tipo de broca a emplear, reconociéndose el sistema de corte y de trituración rotativa; en tanto los métodos basados en percusión se subdividen en percusión en cabeza y percusión en fondo (Karpuz, 2017). En cuanto a la selección del método de perforación a emplear, esta debe basarse en las características físicas, geométricas y operacionales de la mina, tales como rendimientos exigidos, envergadura de las tronaduras, entre otros (Portal Minero, Manual General de Minería y Metalurgia, 2006).

 

La construcción de los pozos o tiros de perforación considera la ejecución de las siguientes actividades (Rojas, 2009):

 

  1. Programación de la ubicación y características de los pozos a perforar,
  2. Selección de las herramientas a emplear,
  3. Acondicionamiento de la zona de trabajo,
  4. Posicionamiento de equipos,
  5. Perforación,
  6. Retiro y muestreo de detritus[1],
  7. Verificación de calidad y cantidad de tiros perforados,
  8. Retiro de equipos.

 

El número de pozos a perforar, su ubicación y características propias respecto a otros pozos definen una malla o diagrama de perforación, la que guardará relación con las características de la roca, infraestructura de la mina y equipos disponibles.

 

 

[1] El detritus corresponde al material evacuado desde los pozos de perforación producto de la penetración de la roca.

Perforación en mina subterránea

Cuando los minerales de interés se encuentran cubiertos por importantes cantidades de material estéril, se hace inviable económicamente su extracción a rajo abierto, requiriendo la explotación a nivel subterráneo. Para ello, se realizan labores en rocas para acceder a las zonas mineralizadas, esto mediante trabajos de tronadura y perforaciones en dirección horizontal, vertical o inclinada, conformando de esta forma túneles, galerías, rampas, piques o chimeneas. El conjunto de estas estructuras permite en efecto fragmentar, cargar y transportar el mineral desde el interior de la mina hasta la planta.

Ilustración 1. Perforadora electrohidráulica empleada en minería subterránea (Mining And Construction, s.f.).

Ilustración 2. Perforación manual en minería subterránea (Revista Seguridad Minera, s.f.).

Perforación en mina a rajo abierto

Cuando los yacimientos se caracterizan por tener una forma regular y estar próximos a la superficie, se lleva a cabo la explotación de los minerales a rajo abierto, la cual se realiza mediante avances sucesivos laterales y en profundidad, y que inicia a través de la etapa de perforación y posterior tronadura. Este método minero se caracteriza por generar un área de trabajo de grandes dimensiones, así como de requerir maquinarias de capacidades sobresalientes.

Ilustración 3. Perforación en mina a rajo abierto (Mansouri, s.f.).

Caracterización Energética

El consumo de energía en el proceso de perforación viene dado por el uso de perforadoras, compactadores de perforación, motoniveladoras, compresores, entre otros, los cuales consumen principalmente petróleo diésel y electricidad.

 

Para caracterizar el nivel de consumo energético asociado al proceso de perforación en minería subterránea y a rajo abierto, se muestra la siguiente gráfica, la cual muestra la distribución porcentual del consumo energético asociado a la etapa de extracción de cobre. En esta imagen, es posible apreciar que el porcentaje de consumo energético asociado al proceso de perforación es inferior al 5% en minas a rajo abierto, aproximándose por otro lado a un 15% para minas subterráneas.

Ilustración 4. Distribución porcentual del consumo energético asociado a la extracción de cobre (The Warren Centre, 2020).

Medidas de Eficiencia Energética

Proyectos Implementados