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Optimización de Perforación Frontal en desarrollo de túneles y galerías.

Diana BaldeónAgosto, 2007

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Contenidos

� Atlas Copco Underground Rock Excavation (URE)– Atlas Copco Productos computarizados

– Características L2C – XL3C

� Experiencia Túneles Autopista Nor Oriente– Distribución Consumo de Repuestos - Costos

– Distribución Costos de Perforación

� Integración Máquina - Proyecto– Inicio Proyecto

– Experiencias

– Resultados

� Conclusiones

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Atlas Copco

Ubicado al centro de Suecia, nuestracompañía desarrolla, produce y vendeequipos paraexcavaciónsubterránea y superficial.

La división URE desarrolla para todo el mundo un extenso rango de equipos para minería y túneles para diferentes aplicaciones subterráneas.

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Productos Computarizados Atlas Copco

� Sistema de Control del Equipo Computarizado (RCS)

� El primer equipo RCS fue lanzado en 1998 y fue un Rocket Boomer L2C

� Y se ha continuado por todas las

otras familias de productos.

� Más de 400 equipos se han entregado con RCS …

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Diseño Rig Control System

� Sistema Distribuido

� Diseño Modular

� Sistema CAN bus

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Can bus

� Desarrollado por Bosch & Intel cerca de los 90s por la industria automotriz

� Usado por varias otras industrias

– Maquinaria Forestal

– Industria Textil

– Control tráfico

– Grúas

� Alrededor de 40 cables en la puerta de los modelos previos reemplazados por 3 cables en la Volvo S80

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¿Equipos para minería y tunelería diferentes?Los objetivos:

TunelerTunelerííaaMinerMiner ííaa

La utilización de los equipos es una prioridad secundaria.

Asegurar una alta utilización de los equipos.

Cumplir con las regulaciones de seguridad y medio ambiente.

Cumplir con las regulaciones de seguridad y medio ambiente.

Tiempo y costos están fuertemente relacionados.Minimizar la dilución del mineral.

Consideraciones detalladas de requerimientos en el diseño.

Minar las toneladas a un costo más bajo como sea posible.

Para los mineros las metas de producción productiva son medidas en Toneladas o m3.

Hacer el frente de avance del túnel tan rápido como sea posible.

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Equipos para construcción

L2C y XL3C utilizados en Autopista Nor- Oriente

m2

RocketRocket Boomer L2Boomer L2 Rocket Boomer E2 Rocket Boomer WE3 RocketRocket Boomer Boomer XL3XL3 Rocket Boomer WL4

50

100

150

200

0

11,7 x 8,213,6 x 9,0

19,2 x 10,8

16,7 x 13,0

17,3 x 9,7

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� 65 m2 túnel carretero� 105 tiros 4 m holes� Equipo de 2 y 3 brazos

Tiempo de Posicionamiento entre tiros se redujo en un 50%

Brazos Rápidos y Movimientos de Viga

4620%80%COP 3038 / BUT 45

5736%64%COP 3038 / BUT 35

7627%73%COP 1838 / BUT 35

10020%80%COP 1238/ BUT 35

Índice

Tiempo Round PosicionamientoPerforación NetaPerforadora/Brazo

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Equipos para construcción

Filosofía de diseño

Eficiencia

CalidadErgonomía

Medio AmbienteAutomatización

Disponibilidad

Mantenibilidad

Bajos costos totales

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Carácterísticas L2C & XL3C

Coveragearea

XL3C, marcó récord 60.000 mts. perforados en un mes, con un solo operador…

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L2C & XL3C BeneficiosBeneficiosCaracterCaracteríísticassticas

El L2C se empleó con sistema ABC Regular

El XL3C se empleó con sistema ABC Total

30 % más cobertura de área para un frente, 75 % para tiros de empernado.

Extensión del brazo 2,5 m.

Exactitud del posicionamiento +/- 7.5 cm. Reduce la sobre excavación y las zapateras gracias a la exactitud del posicionamiento de la viga.

Alta precisión de los brazos resultó en 50 % menosde deflección.

Brazos con movimientos rápidos Tiempo de posicionamiento se redujo al 50 %Incrementando la capacidad de perforación, y el tiempo del posicionamiento de la viga (tiempo no productivo) fue reducido.

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Contenidos

� Atlas Copco Underground Rock Excavation (URE)– Atlas Copco Productos computarizados

– Características L2C – XL3C

� Experiencia Túneles Autopista Nor Oriente– Distribución Consumo de Repuestos - Costos

– Distribución Costos de Perforación

� Integración Máquina - Proyecto– Inicio Proyecto

– Experiencias

– Resultados

� Conclusiones

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Sacyr & Atlas Copco

Atlas Copco

Atlas Copco asume el reto de introducir equipos altamente mecanizados con el sistema ABC Regular y Total, es asi que fábrica arrienda el primer XL3C con ABC total a Sacyr en Chile.

La tercera Autopista más importante de Santiago, después de la construcción del Túnel Lo Prado y Melón…

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Antecedentes Autopista Nor Oriente

� Construcción de 3 túneles.

� Equipos utilizados R.B. L2C y XL3C

� Inicio de excavación Junio 2006

�El equipo R.B. XL3C, perforó197.898 de avance, respecto del L2C 120.897

�Y en fortificación el túnel principal perforó 36.206 con el R.B. XL3C y 20.536 con R.B. L2C.

�El soporte fue provisto por 3.000 pernos de roca Atlas Copco Swellex Mn 16 de 3,6 metros

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Información General� Mtto x 25 dias x mes x 8 hras x dia turno A + camioneta

� Repuestos y mangueras hidráulicas /mt perforado,

� El suministro de aceros, es mediante un contrato por metro perforado.

� Según la calidad y el tipo de roca, se logró un avance efectivo de 3,65 m. en promedio.

� Los barrenos de fortificación fueron de 3,6 m. de largo, instalando pernos de soporte inmediato de roca Swellex estándar Mn 16.

� La contribución del Swellex a la construcción de los túneles fue altamente valiosa. Han demostrado ser un método eficiente y confiable para manejar la formación de roca tanto andesíticas como volcánicas.

� Donde la roca era demasiado fracturada fue necesario instalar marcos alemanes de refuerzo, retrasando el ciclo.

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Antecedentes Autopista Nor OrienteContrato por los 3 túneles de 4.5 km. de un total de 24.9 Km.:

11,011,022,5 *11,8ANCHO

XL3CL2C –XL3CL2C – XL3CEQUIPO UTILIZADO

L2CCOBERTURA MÁXIMA XL3C

15,613,4ALTURA

12,59,3ANCHO

TUBO IZQUIERDO

TUBO DERECHO

MANQUEHUE II

MANQUEHUEI

MONTE GORDOTUNEL

6,98

1.660

7,47,410,0ALTURA

6806801.690LONGITUD

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Antecedentes Autopista Nor Oriente

3,603,603,63,60LONGITUD DE TIROSFORTIFICACIÓN

TUBO IZQUIERDOTUBO DERECHO

MANQUEHUE II

MANQUEHUEI

MONTE GORDO

TUNEL

85%

1,7 – 1,8 mt/min

4,12

45

80 – 100

Volcánica y Pórfidos

89 – 90%DISPONIBILIDAD MECÁNICA

454545DIÁMETRO DE BARRENOS

1,8 – 2 mt/min.VELOCIDAD DE PENETRACIÓN

3,903,904,0LONGITUD DE TIRO

80 – 100 80 – 100 RESISTENCIA A LA COMPRESION

Roca volcánica tipo andesíticaVolcánicaTIPO DE ROCA

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Características L2C – XL3C Sistema ABC

Depende de los metros perforadosConsumo Repuestos

Dependerá del tipo de rocaConsumo Aceros perforación empernado

Depende de la ubicación geográfica y tipo de equipoRenta mensual fija sin mínima de horas de operación

Dependerá del tipo de rocaConsumo Aceros perforación frontal

4,94,3BARRAS

4,94,3VIGA

20061999AÑO DE FABRICACIÓN

CONSIDERACIONESARRIENDO

Depende de la ubicación geográfica y tipo de equipoMano de Obra Técnico, 25 días x mes, 8 horas x día turno A

1838 ME T38 071838 ME T38 05PERFORADORA

XL3CL2CMODELO

XL3CL2CEQUIPO / MODELO

Generalidades:

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86.83478,661Rendimiento (m/hr)

2.6961.798Total Horas Percusión (hrs)

234.104141.433Total Metros Perforados (solo avance)

XL3CL2CEQUIPO / MODELO

Información:

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Ciclo de Trabajo / Jornada Túnel Monte Gordo –Manquehue II

Carguío

Tronadura

Marina

Shotcrete

Perforación

Ventilación y

Fortificación

Acuñadura

Nota: - Carguío por 114 tiros, con 3 cuadrillas de cargadores. 25 pernos Swellex / disparo

Actividad por Turno R.B.L2C R.B. XL3C Promedio- Instalación y entrada del Equipo 0,42 0,30 0,30- Preparación para la Navegación - Marcado de la frente 0,14 0,13 0,13- Perforación de la frente. 3,25 2,17 2,71- Perforación de tiros para fortificación. 0,58 0,58 0,58- Carguío de explosivos y disparo 2,37 2,37 2,37- Ventilación y Acuñado 0,67 0,67 0,67- Fortificación - Pernos Swellex 0,83 0,83 0,83- Fortificación - Shotcrete 1,65 1,65 1,65- Extracción de marina y transporte al botadero 3,08 3,08 3,08- Imprevistos + Tiempos muertos 0,67 0,50 0,58Horas totales 13,66 12,28 12,90

Ciclo de TrabajoTúnel Autopista

– Nor Oriente

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1. Surveying 2. Investigate 3. Pre-grouting

4. Drilling 5. Charging 6. Blasting&Ventilation

Fases del Proyecto

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7. Loading 8. Scaling 9. Rock reinforcement

Fases del Proyecto

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Ciclo de Trabajo/Jornada en %

R.B. L2C

3% 1%

24%

4%

17%5%6%

12%

23%

5%

- Instalación y entrada delEquipo

- Preparación para laNavegación - Marcado de lafrente - Perforación de la frente.

- Perforación de tiros parafortif icación.

- Carguío de explosivos ydisparo

- Ventilación y Acuñado

- Fortif icación - PernosSw ellex

- Fortif icación - Shotcrete

- Extracción de marina ytransporte al botadero

- Imprevistos + Tiemposmuertos

R.B. XL3C

2% 1%18%

5%

19%

5%7%13%

26%

4%

25

Contenidos

� Atlas Copco Underground Rock Excavation (URE)– Atlas Copco Productos computarizados

– Características L2C – XL3C

� Experiencia Túneles Autopista Nor Oriente– Distribución Consumo de Repuestos - Costos

– Distribución Costos de Perforación

� Integración Máquina - Proyecto– Inicio Proyecto

– Experiencias

– Resultados

� Conclusiones

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ABC Básico

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Look out distancia

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Dirección de Referencia

Hardware

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ABC Regular

�Los planos de perforación y otros datos relacionados con el túnel pueden ser creados fácilmente en la computadora de oficina del lugar de trabajo con una aplicación de software basada en Windows desarrollada por Atlas Copco. Tunnel Manager Lite

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Detalle data Túnel

1. Creación 2. Ingreso de data a TM 3. Salida desde TM

Tunnel lineLaser lineDrill plan

4. Transferir data al equipo

Preparación

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Plano Línea Túnel -Secciones

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Plano de Perforación

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ABC Total�En el modo automático, una función integrada de detección de colisión de brazo controla y evita colisiones entre los brazos.

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Diagrama de Perforación

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ModoAuto

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ABC Total VS Regular.

� Regular:– Es recomendable para minería y secciones medianas y pequeñas. Series

M&L

– Cantidad mínima requerida durante la perforación, 2 operadores

� Total:– Recomendable para obras civiles de grandes secciones. Series L,X,W.

– Perforación automática del 75% del round de disparo.

– Un solo operador puede hacer la pega completa.

– Cantidad mínima requerida durante la perforación, de 1 a 2 operadores.

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Consumo de Repuestos L2C

Consumo de Repuestos Jun 06 - Dic 06 (USD - %)

Sistema Canbus ( RCS)0,1%

Sistema eléctrico24%

Perforadoras22%

Mangueras hidráulicas9%

Sistema Hidráulico 33%

Compresor2%

Motor diesel1%

Chasis Dc-15 u otros0,3%

Consumo de aceites y petroleo

7%

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Consumo de Repuestos XL3CConsumo de Repuestos Total Obra - (USD - %)

Motor diesel1,8%

Compresor1,2%

Sistema de Lubricación0,2%

Sistema Hidráulico (f iltros válvulas, incluye

la viga BMH y los Tubos Telescópicos)

33%

Mangueras hidráulicas19,2%

Perforadoras17,6%

Sistema eléctrico12,9%

Consumo de aceites y petróleo

7,1%

Sistema Canbus ( RCS)2,3%

Chasis1,6%

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Distribución de Costos de Perforación %XL3C :

Distribución de Costos Perforación (USD/MP)

Combustibles y aceites

2%

Agua1%

Otros Costos Obra11%

Mano de Obra Operador

1%

Energía27%

Acero24%

Repuestos28%

Mantención y Reparación

5%

Mano de Obra Ayudante

1%

40

Distribución de Costos de Perforación %L2C : Distribución de Costos Perforación

(USD/MP)

Mano de Obra Ayudante

1%Mantención y Reparación

6%

Repuestos32%

Acero23%

Energía23%

Mano de Obra Operador

2%

Otros Costos Obra9%

Agua1%

Combustibles y aceites

3%

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Contenidos� Atlas Copco Underground Rock Excavation (URE)

– Atlas Copco Productos computarizados

– Características L2C – XL3C

� Experiencia Túneles Autopista Nor Oriente– Distribución Consumo de Repuestos - Costos

– Distribución Costos de Perforación

� Integración Máquina - Proyecto– Inicio Proyecto

– Experiencias

– Resultados

� Conclusiones

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Conclusiones:� Empresa comprometida en transferir la más alta tecnología, crear y desarrollar

soluciones innovadoras.

� Los equipos elegidos para la construcción de este túnel L2C y XL3C, permiten fácilmente, las operaciones de fortificación adecuado a las necesidades de estabilidad de terreno, empleando el mismo brazo para la perforación en vertical, lo más próximo a la frente de perforación.

� Es apropiado para todas las aplicaciones que requieren una localización exacta de los barrenos para dar un perfil des-eado con un mínimo de sobre excavación y un mínimo de daño a la roca circundante. Esto, junto con un avance más largo, puede dar un aumento considerable de la rentabilidad.

� Permite trabajar con un personal en el equipo, de manera eficiente, lo cual disminuye los costos de operación, pero si precisa de un ayudante de operador para la fortificación, si son más, se reduce el rendimiento de la máquina considerablemente.

� Por tanto, la ayuda a la toma de decisiones en la compra de equipo de perforación con sistemas de automatización tan ampl ios no tiene como finalidad modelar al ser humano (con vistas a susti tuirlo), sino añadir valor al operador humano asistiéndole en el proceso de const rucción de un túnel.

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Conclusiones� El ABC Regular y Total, permiten generar reportes de la serie de

barrrenos:

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Nuestro compromiso es mejorar

su productividad a través de la

interacción y la innovación.