No processo de explotação mineral, a perfuração de rocha é uma atividade essencial. E para esse trabalho são utilizadas as máquinas de perfuração pois fazem serviços no solo ou rocha muito mais rápido do que um trabalho manual e em uma grande profundidade.
O uso de perfuratrizes data de muito anos, desde a antiguidade, usando a percussão e a rotação pode desfazer blocos de rochas, fincar estacas para construções, entre outras necessidades. Atualmente, essas máquinas são utilizadas em larga escala no desmonte de rochas. As perfuratrizes podem ser diferenciadas pela sua aplicação ou sua mecânica e podem ser utilizadas em várias áreas, como mineração, prospecção, sondagem construção civil etc.
A perfuratriz é um equipamento (como o próprio nome já diz) de perfuração, de rochas ou solo objetivando produzir um furo ou poço, de uma certa profundidade. Estas máquinas se dividem em três tipos: percussivas, rotativas e percussivo rotativa ou roto percussiva e podem ser de grande, médio e pequeno porte.
As de grande porte são a SKS (esteira) e 1190 (elétrica). Existem apenas duas perfuratrizes 1190 na América Latina e elas se encontram em Itabira-MG. Na de médio porte T4, há uma particularidade, nela há duas cabines uma para perfuração e outra para locomoção. A outra de pequeno porte L8 é usada para “fogo secundário” ou rapé. Podem ser movidas a diesel ou eletricidade.
Perfuração
Na lavra, durante a etapa inicial da extração do mineral, a primeira operação a ser feita é perfuração de rochas. Seu principal objetivo é fazer furos de diâmetro, comprimento e distâncias previamente calculadas; para que tenham tamanho adequado para o alojamento de cargas de explosivos e acessórios iniciadores. Como exemplo de acessórios iniciadores podemos citar os clipes de ligação e a espoleta elétrica.
Abaixo, alguns tipos de trabalho na qual a perfuração é aplicada:
● Perfuração de banco – espaços que ficam no local (bancada);
● Perfuração de produção – a partir da mesma perfuração de banco, o material retirado é produto (possui minério e estéril);
● Perfuração de chaminés – que serve para tubulação (passagem de ar e resfriamento) ou para a passagem do minério;
● Perfuração de poços;
● Perfuração de rocha – capeamento, reforço ou desmonte de rochas.
Métodos de perfuração:
Para a fazer a perfuração é introduzida a broca (haste metálica) com pastilhas na extremidade (material duro) que perfura a rocha no equipamento em questão.
1 – Perfuração percussiva: reproduz o trabalho manual de perfuração em rocha. A maioria dos modelos de perfuratriz é acionada por ar comprimido apesar de existirem modelos acionados a gasolina, diesel, etc. (GERALDI, 2011).
Funcionamento: A perfuratriz realiza golpes, após duas percussões, reproduz um movimento de rotação (produz um giro na broca). Ou seja, produz dois movimentos distintos e independentes: Golpeamento da broca, seguindo de rotação da broca (uma rotação de pequeno arco de círculo) e a introdução de ar ou água de limpeza.
2 – Perfuração rotopercussiva: Segundo Jimeno (1995), a perfuração a roto- percussão é o sistema mais clássico de perfuração de bancadas e sua aparição no tempo coincide com a evolução industrial do século XIX. As perfuratrizes rotopercussivas têm sua aplicação limitada a pequenas e médias minerações, perfuração secundária, trabalhos de desenvolvimento e desmonte secundário.
As perfuratrizes rotopercussivas apresentam rotação contínua, além de percussões sobre a coroa. Segundo (Llera et al., 1987), a perfuração rotopercussiva se baseia na combinação das seguintes ações:
• Percussão: os impactos produzidos pelas batidas do pistão do martelo produzem ondas de choque que são transmitidas à rocha;
• Rotação: com esse movimento se faz girar a broca para que se produzam impactos sobre a rocha em diferentes posições;
• Pressão de avanço: para se manter a ferramenta de perfuração em contato com a rocha é exercida uma pressão de avanço sobre a broca de perfuração;
• Fluido de limpeza: o fluido de limpeza permite extrair os detritos do fundo do furo.
• Percussão: A energia do pistão é transmitida do martelo até à coroa de perfuração através da haste, em forma de ondas.
O deslocamento destas ondas é realizado em altas velocidades e sua forma depende fundamentalmente do desenho do pistão.
Quando a onda de choque alcança a coroa de perfuração, uma parte da energia é transferida à rocha e outra parte se perde em forma de calor.
3 – Perfuração rotativa: A perfuração rotativa é direcionada por uma broca que contém uma peça cavada em forma de cunha chamada de pá direcional, possibilitando um direcionamento para qualquer lado e desvio de profundidade chegando ao seu destino principal conforme o projeto que chamamos de plano de furo.
A perfuração rotativa avança com acoplamento de barras, chamada de hastes de perfuração por meio de rotação e roscas. Usamos na broca de perfuração um dispositivo energizado que transmite a um receptor na superfície sinais capazes de informar a profundidade, a direção e angulação da broca.
Após sua chegada ao destino final, trocamos a broca de perfuração pelo alargador com diâmetros necessários para instalação da tubulação a ser inserida. Todo o trajeto do alargamento é o inverso do furo piloto, inclusive a puxada da tubulação a ser inserida.
Onde utilizar a perfuratriz
Operação das perfuratrizes: Aplicações a céu aberto
O sistema pneumático é o mais indicado para aplicações ao céu aberto, juntamente aos chassis ligeiros e pneumáticos, carros de esteiras ou sobre caminhões.
Em geral, o equipamento pneumático oferece vantagens quando está aplicado em carros de perfuração totalmente hidráulicos. Seus benefícios são:
● Redução da potência instalada;
● Redução do consumo de combustível;
● Velocidade de deslocamento maior;
● Maior poder de manobra;
● Maior gama de diâmetros de perfuração – entre 65 a 125 mm ou até 200 e 278 mm, dependendo da necessidade e do mercado;
● Redução de custos de perfuração;
● Melhores condições ambientais.
O sistema pneumático, usado em carros de perfuração, oferece ainda uma velocidade de 50 a 100% mais de perfuração. Na aplicação de perfuratrizes em céu aberto, usa-se marteletes para:
● Realizar a limpeza do furo;
● Executar furos;
● Perfurar chaminés.
Operação das perfuratrizes: Aplicações Subterrâneas
Existem três tipos principais de perfurações para aplicações de trabalhos subterrâneos:
● Jumbos – usado para escavações de túneis e galerias, explotações por corte e enchimento, por câmaras e pilares;
● Perfuratrizes de furos longos em leque – para o método de câmara por subníveis;
● Perfuratrizes de furos longos de grandes diâmetros – para sistemas de crateras invertidas e câmaras por barco.
O que são os jumbos?
Os jumbos hidráulicos são equipamentos de perfuração com um ou vários martelos. Esses equipamentos podem ser rebocados ou autopropulsões.
Entre as suas principais atribuições, os jumbos realizam trabalhos subterrâneos de:
● Aplicação de parafusos de sustentação da rocha e perfuração transversal;
● Furos horizontais;
● Mineração por cortes e enchimentos;
● Expansão e avanços de túneis e galerias.
É importante destacar que os jumbos são pouco usados em esteiras, apenas em ocasiões que há pisos ruins, galerias estreitas, poucas curvas e inclinações entre 15º e 20º.
Por outro lado, os jumbos pneumáticos possuem velocidade média de 15 Km/h. Seus braços são acionados hidraulicamente, conforme sua variedade de modelos.
