DISPOSITIVO Y PROCEDIMEINTO DE PERFORACIÓN EXPLOSIVA.

La invención se refiere a un dispositivo de perforación explosiva por medio de cápsulas explosivas con un dispositivo de disparo para disparar las cápsulas explosivas contra un material a extraer de acuerdo con el preámbulo de la reivindicación 1. La invención se refiere además a un procedimiento de perforación explosiva de acuerdo con el preámbulo de la reivindicación 10. Los dispositivos y procedimientos de perforación explosiva del suelo o de roca se conocen desde hace mucho tiempo, por ejemplo, por el documento US 3516502 o el documento US 3605918. En particular para hacer perforaciones en roca dura, por ejemplo, granito, la utilización específica de cápsulas explosivas para disgregar la roca produce un arranque de material sobresaliente. El documento US A 4030557 describe un aparato de perforación con un vástago de perforación en cuyo extremo inferior están dispuestas herramientas de fresado de forma cónica. El aparato de perforación presenta además un tambor por el que se pueden disparar proyectiles contra la roca que hay que desprender así como un cargador de almacenamiento para alojar una pluralidad de proyectiles. Para disparar los proyectiles, aplicando una presión, se hacen pasar del cargador al tambor de disparo. El documento US A 3022729 describe un dispositivo para hacer agujeros de perforación mediante cargas explosivas. En este caso se introduce un tubo en el agujero que tiene un orificio en el extremo inferior. El tubo está conectado con una bomba para trasvasar el fluido, que está en la superficie, de modo que el fluido de perforación se puede bombear bajando por el tubo y subiendo por el espacio intermedio entre el tubo y la pared del agujero de perforación. Las cargas explosivas de forma alargada se hacen circular por el interior del tubo en sentido descendente y se dejan dispuestas a una distancia prefijada del fondo del agujero de perforación. Al aumentar la presión en la carga explosiva hasta un punto determinado se hace explotar para agrandar el agujero de perforación. El documento US A 1585664 divulga un procedimiento para disgregar formaciones de roca y de suelo desplazando una cantidad de material definida mediante una secuencia de disparos de cargas explosivas que explotan al entrar en contacto con la formación. Sin embargo la perforación explosiva no se ha podido imponer hasta la fecha en campos de aplicación amplios. Una razón de esto es, en particular, a la normativa legal estricta referida al transporte, al almacenamiento y al uso de material explosivo. Estas restricciones tan estrictas referidas a los materiales explosivos, en particular en el terreno civil, juegan en contra de la aplicación comercial de la perforación explosiva. El objetivo de la invención es exponer un dispositivo y un procedimiento de perforación explosiva con los que se haga posible una aplicación comercial segura de la perforación explosiva en campos de aplicación múltiples. El objetivo se resuelve según la invención por un lado con un dispositivo con las características de la reivindicación 1 y por otro lado con el procedimiento con las características de la reivindicación 10. Los perfeccionamientos ventajosos de la invención se exponen en las respectivas reivindicaciones dependientes. El dispositivo según la invención para la perforación explosiva se caracteriza porque al menos se prevé un contenedor con oxígeno líquido y que al menos un contenedor con al menos un componente combustible; y por que para preparar las cápsulas explosivas se dispone un sistema de combinación para juntar los componentes combustibles y el oxígeno líquido y por que se prevé un dispositivo cargador para introducir las cápsulas explosivas preparadas en el sistema de disparo. Una idea fundamental de la invención es que las cápsulas explosivas para la perforación explosiva se preparen directamente en el dispositivo justo antes del uso. Se utilizarán componentes para la preparación de las cápsulas explosivas que por sí solos son prácticamente inocuos, en particular, no se categorizan como componentes explosivos y están dentro de los límites legales. Según una observación de la invención para esto son adecuados en particular materiales explosivos con oxígeno líquido. Los materiales explosivos con oxígeno líquido se conocen desde hace varias décadas. El oxígeno líquido criogénico es un medio de oxidación especialmente activo que desencadena incluso en la correspondiente mezcla con materiales combustibles de poca reactividad una transformación de tipo explosivo. Por el documento US 1508185 se conoce, por ejemplo, un material explosivo con oxígeno líquido con polvos de madera como material combustible. Como combustible se pueden utilizar también sin embargo otros compuestos que contengan carburos, hidrocarburos, otros compuestos orgánicos e incluso polvos metálicos y otros elementos cuya reacción exotérmica con oxígeno sea de una entalpía suficiente. Una mezcla de estos combustibles presentes, 2 E07009413 31-10-2011   en particular, en estado sólido, preferentemente en polvo o en una forma adecuada para verterlos, con oxígeno líquido tiene como resultado una disposición espacial prácticamente óptima de los reactivos de modo que se produce una combustión rápida y así una transformación detonante. En particular se utilizan según la invención materiales combustibles cuya base sean moléculas de hidrocarburos que estén libres de cualesquiera restricciones técnicas de seguridad referidas a limitaciones de la cantidad que se puede almacenar o transportar. También el uso de oxígeno líquido está muy extendido para aplicaciones tecnológicas, por ejemplo, en gran medida se emplea en soldadura y se puede adquirir a través de canales de distribución existentes sin ningún problema. La utilización según la invención de materiales explosivos con oxígeno líquido ofrece la ventaja adicional de seguridad de uso para perforaciones explosivas de que los materiales explosivos de este tipo en las condiciones ambientales sólo durante un período de tiempo corto, por ejemplo, de unos pocos segundos hasta pocos minutos conservan su característica explosiva. Como el oxígeno líquido criogénico se evapora muy rápido los componentes combustibles que hayan quedado pasan de nuevo a su estado normal e inocuo. En particular los componentes combustibles son respetuosos con el medio ambiente de modo que incluso si no se produce la detonación pretendida en el suelo no quedará ningún tipo de sustancia peligrosa por sus características explosivas o por su efecto sobre el medio ambiente. Con estos componentes de partida fundamentalmente inocuos y disponibles sin restricciones se preparan las cápsulas explosivas en la máquina según la invención que se disparan inmediatamente a continuación mediante un sistema cargador hacia el material a disgregar, en particular, roca. Una configuración ventajosa del dispositivo según la invención consiste en que en el sistema de combinación los componentes combustibles sean cuerpos previamente moldeados o que se puedan moldear en él pudiéndose mezclar el componente combustible con el oxígeno líquido antes o después del moldeo. El componente combustible que estará en forma de polvo o granulado se conformará, por ejemplo, mediante sinterizado o compactación hasta que adquiera la forma deseada. Esta puede ser, en particular, una forma cilíndrica o prácticamente esférica siendo posibles, sin embargo, formas especiales, por ejemplo, definiendo una carga hueca. Preferentemente después de tener moldeado el cuerpo del componente combustible éste se baña en oxígeno líquido y resulta una bala cargada. Las cápsulas explosivas preparadas así se pueden cargar inmediatamente después en el sistema de disparo con el que se pueden disparar entonces las cápsulas explosivas en una dirección y con una energía definidas contra la roca a extraer. En el caso de una perforación con una perforadora que prácticamente esté orientada en dirección vertical se puede conseguir una aceleración de las cápsulas explosivas también gracias a la fuerza de atracción gravitatoria de modo que el sistema de disparo sólo libere o suelte las cápsulas explosivas. Una forma de realización adicional y preferente de la invención consiste en que se pueden introducir en el sistema de combinación cuerpos envolventes, cápsulas prefabricadas con combustible y/o elementos de detonación para preparar las cápsulas explosivas. Si resulta que los componentes combustibles no conservan su forma por sí solos se pueden introducir en un cuerpo envolvente, por ejemplo de cartón o metal. Estos cuerpos envolventes sirven para dar una forma geométrica a la carga de material explosivo. En particular al utilizar cuerpos envolventes se puede ajustar el aumento deseado del poder de detonación. Existe también la posibilidad de rellenar los cuerpos... [Seguir leyendo]

1. Dispositivo para la perforación explosiva mediante cápsulas (50) explosivas con un sistema (20) de disparo para disparar las cápsulas (50) explosivas contra un material a desprender caracterizado por que: - está previsto al menos un depósito (32) con oxígeno líquido y al menos un depósito (34) con al menos un componente combustible sólido y - para preparar las cápsulas (50) explosivas está dispuesto un sistema (30) de combinación para combinar el componente combustible y el oxígeno líquido y - se prevé un sistema (28) de carga de las cápsulas (50) explosivas preparadas en el sistema (20) de disparo. 2. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 1 caracterizado por que en el sistema (30) de combinación el componente combustible se puede moldear hasta configurar un cuerpo de moldeo pudiéndose mezclar el componente combustible con el oxígeno líquido previamente o posteriormente. 3. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 1 ó 2 caracterizado por que en el sistema (30) de combinación se pueden introducir un cuerpo envolvente, cápsulas ya preparadas de combustible y/o elemento detonante para formar cada cápsula (50) explosiva. 4. Dispositivo de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 3 caracterizado por que se prevé un cuerpo (12) de perforación tubular en cuya zona del extremo inferior está dispuesta al menos una boca (24) del sistema (20) de disparo. 5. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 4 caracterizado por que en la zona de la boca (24) está hecho un conjunto tipo tobera de gas. 6. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 4 ó 5 caracterizado por que en la zona del extremo inferior del cuerpo (12) de perforación está dispuesto un órgano (13) de arranque de material, en particular, dientes de corte y/o un trepanador de rodillos. 7. Dispositivo de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 6 caracterizado por que se dispone un dispositivo de evacuación, en particular, un tornillo (14) sin fin de perforación para la evacuación del material a disgregar. 8. Dispositivo de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 7 caracterizado por que el sistema (20) de disparo presenta un sistema (22) de impulsión neumático o hidráulico. 9. Dispositivo de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 8 caracterizado por que está previsto un sistema de posicionamiento con el que se puede disparar a una zona elegida del frente del terreno para controlar la dirección o la trayectoria de la perforación. 10. Procedimiento de perforación explosiva en el que se utilizan cápsulas (50) explosivas hechas a partir de al menos un combustible sólido y oxígeno líquido y se preparan las cápsulas (50) explosivas antes de cargarlas en el sistema (20) de disparo y las cápsulas (50) explosivas se disparan contra el material a desprender mediante el sistema (20) de disparo para explotar a continuación y disgregar el material. 11. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 10 caracterizado por que las cápsulas (50) explosivas se disparan a una frecuencia de 0,1 Hz a 500 Hz. 12. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 10 u 11 caracterizado por que dependiendo del ángulo de giro de la cabeza del cuerpo (12) de perforación se bombardea una zona elegida del fondo del agujero de perforación. 13. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 10 a 12 caracterizado por que se utiliza un dispositivo de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 9. 6 E07009413 31-10-2011   7 E07009413 31-10-2011   8 E07009413 31-10-2011   Fig. 3 9 E07009413 31-10-2011