Predicción de la velocidad de penetración de una mina a tajo abierto usando el índice de perforabilidad del macizo rocoso

Además de las propiedades intactas de la roca, los parámetros estructurales del macizo rocoso tienen un fuerte efecto sobre el ratio de perforación. En una investigación, se estudiaron 10 sectores diferentes de una mina modelo a tajo abierto con precisión para clasificar el área en función del punto de vista de la perforabilidad de la roca. Se realizaron pruebas de laboratorio en las muestras de roca para determinar los parámetros de resistencia. Se llevó a cabo un mapeo geológico de los macizos rocosos y se registraron los parámetros estructurales del macizo rocoso como la inclinación, el espaciamiento, la apertura y el relleno de las juntas junto con los tiempos netos de perforación de los taladros de perforación. Usando estos datos, se desarrolló una relación empírica para predecir la velocidad de penetración usando el índice de perforabilidad del macizo rocoso y también una relación que puede predecir la resistencia a la compresión uniaxial (UCS) de las rocas en términos de los valores de rebote del martillo Schmidt en esta mina. En conclusión, los 60 sectores del área de la mina fueron clasificadas según el índice de perforabilidad. Se observó que este índice puede predecir razonablemente la velocidad de penetración de los macizos rocosos. Se define un nuevo modelo de velocidad de penetración basado en los datos medidos y luego se compara con el modelo anterior de la velocidad de penetración de la teoría. Dado que el nuevo modelo, que involucra no solo las propiedades mecánicas de la roca intacta, sino también las propiedades estructurales de los macizos rocosos, podría obtener mejores predicciones en relación con el modelo anterior.

La perforación y la voladura juegan un papel vital en la minería a tajo abierto. Estas operaciones no solo afectan directamente el costo de producción, sino también los costos operativos generales. La predicción de la velocidad de penetración es un valor necesario para la estimación de costes y la planificación del proyecto. Por ejemplo, el conocimiento de la ecuación de la velocidad de penetración en una mina y la clasificación de todas las zonas en función de la ecuación, alguien podría calcular el tiempo necesario para perforar la mina, es decir (tiempo neto total = longitud total de perforación/velocidad de penetración). De acuerdo con el tiempo calculado, la planificación del proyecto podría adoptarse de manera exacta en el sitio de la mina.

La capacidad de perforación y la velocidad de penetración se pueden definir como términos similares. Mientras que la capacidad de perforación indica si la penetración es fácil o difícil, la velocidad de penetración indica si es rápida o lenta. La perforabilidad de la roca no se puede medir con un solo índice o una sola prueba. Está influenciado por muchos parámetros. Se han utilizado varios parámetros de roca para predecir el rendimiento de las plataformas de perforación. La perforación, al igual que las demás etapas de explotación en la minería a tajo abierto, tiene una relación directa y estrecha con el macizo rocoso, por lo que se vería afectada por las características geomecánicas del material rocoso así como del macizo rocoso. Por lo tanto, el reconocimiento del entorno de perforación y las propiedades del macizo rocoso in situ serían de gran ayuda para elegir el tipo apropiado de sistema de perforación, el número de perforaciones y el ratio de producción de la mina.

En los últimos años, muchos investigadores han intentado definir una clasificación de perforabilidad de rocas. Anteriormente, propuso el concepto de energía específica como un medio simple para evaluar la capacidad de perforación de rocas. Utilizando un análisis de regresión lineal por pasos, desarrollaron un modelo de tasa de penetración que es una función de la potencia de perforación y las propiedades físicas de la roca que se está perforando. La dureza de Mohs, la textura, la fractura y la estructura del macizo rocoso como parámetros importantes que afectaban la perforación. Se correlaciono la velocidad de penetración con las propiedades de la roca y descubrieron que la densidad aparente, la resistencia a la compresión, la porosidad aparente, la velocidad de la onda P y el valor del martillo de Schmidt muestran una fuerte relación con la velocidad de penetración.