MIN-314 (C4)Diseño de túneles INGENIERÍA DE ROCAS PROFESOR : SOLEDAD MAASS V.
Caserones Pilares
s a s e s a n r á a r e r r b n i e O t M b u S
Túneles Chimeneas y piques Cavernas Puntos de extracción Puntos de vaciado Buzones Carpetas de rodados
Caserones Pilares
s a s e s a n r á a r e r r b n i e O t M b u S
Túneles Chimeneas y piques Cavernas Puntos de extracción Puntos de vaciado Buzones Carpetas de rodados
Diseño de Túneles
Túnel •
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Excavación de tipo minero o civil , preferentemente horizontal, caracterizada por su alto y ancho (sección) y por la función que desempeña. Se excava en forma continua y consta de una o dos salidas (corta al cerro en uno o dos puntos). Según la función que desempeña debemos definir su vida útil. Según el artículo 333º del reglamento nº72, en toda mina de explotación subterránea deberán existir por lo menos 2 labores principales de comunicación con el exterior habilitadas para el tránsito de personas (piques, chiflones o socavones), las cuales no deberán interrumpirse entre sí (independientes). Según el artículo 334º, se establecen 20 metros como distancia mínima entre estos accesos.
Preguntas Claves ¿Para que es el túnel? ¿Qué duración va a tener? ¿Cuál es su finalidad? ¿Qué tipo de transporte usaremos? ¿Galería en horizontal , inclinada o en dirección?
Tipos de Túneles Mineros
Rampas de acceso
s e l e n ú T
Espiral/Zig-Zag/En 8 Rectas /etc
Producción Galerías
Perforación Ventilación
Estocadas
Carguío Servicios e infraestructura
Consideraciones •
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Hacer el frente de avance del túnel tan rápido como sea posible Consideraciones detalladas en los requerimientos de diseño Tiempos y costos están fuertemente relacionados Cumplir con regulaciones de seguridad , calidad y medio ambiente
Galería Túnel sin salida al sol, que conecta sectores dentro de la mina. Su sección se define en función de los equipos que transitarán y la normativa vigente . Debe considerarse el paso de infraestructura de ventilación y drenaje . •
Si la galerías es de mas de 100 m de largo ubicar refugios cada 30 m
Desquinches •
Sobre excavación de una sección , en la cual la cara libre para la tronadura corresponde a las paredes o techos de la galería Desquinche en una Galería
Desquinche Corte transversal
Planta
Isométrico
Punto de Transferencia Criterios de diseño: •
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Dimensiones de equipos en tránsito Número de equipos en tránsito durante la operación de la mina. Fortificación requerida por mayor sección del punto de transferencia Costos de construcción
Elementos de diseño: •
Dimensiones de galerías
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Número de puntos de transferencia
Estocadas •
Galería horizontal o sub –horizontal que se construye a partir de otra galería y es relativamente corta y puede ser utilizada para diversas actividades Estocada Diagonal
Planta
Isométrico
Estocada Perpendicular
Planta
Isométrico
Rampa Galería de acceso a diferentes niveles. Su geometría puede ser elíptica, circular o en “8”. Se construyen en pendiente de modo que se pueda acceder
a distintas cotas en la mina (6 a 20%). Normalmente se diseña en esteril.
2
S 2 = A × / 8 H S1 = A × ( H - A / 2 )
Radio de Giro medio Radio de Giro interno
A Sección Total = S1 + S2
Radio de Giro externo
Tipos de Rampas
Ram a Circular Rampa en “8”
Rampa Elíptica
Otras Definiciones Nivel: galería horizontal caracterizado por una cota (referida a un nivel de referencia). Subnivel: galería horizontal o sub horizontal, que se encuentra sobre o bajo un nivel principal y es paralela a él. Nivel base: galerías que limitan un sector de explotación.
Subniveles de Perforación
Caserón
Estocada de Carguío
Zanja
Chimenea de Ventilación Galería de Zanja Nivel Base (Carguío de Producción)
Subnivel de Ventilación Punto de descarga a pique
Chimenea o pique de Traspaso Descarga (Buzón)
Nivel de Transporte Principal
Diseño de Túneles •Elección de la sección necesaria. •Naturaleza del terreno. •Elección del método. •Equipo de carga •Avances mecanizados. •Tronadura, tuneleras. •Equipo de perforación. •Explosivos para minas. •Tronadura, esquema de tiro •Métodos de sostenimiento (fortificación ). •Ventilación de galerías
Partes de un túnel •
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Sección : ancho x alto Curvatura Pendiente Peraltes Drenaje Fortificación
FUNCIONES •
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Acceso de personal , materiales e insumos Acceso de equipos u maquinaria pesada Permite extracción de mineral de manera rápida y flexible mediante equipos de bajo perfil Permite ventilación y drenaje al interior mina Accesos a instalaciones .
Trayectoria •
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Forma geométrica del yacimiento Características geo mecánicas de roca mineralizada y roca de caja Disposición de discontinuidades. Método de explotación Radios de curvatura requeridos , (tratando de minimizar ).
Pendiente Inclinación del túnel : Depende de la capacidad de los equipos que transiten por él . Se deben evaluar todos los equipos en condición con carga. Horizontales : Se debe considerar inclinación mínima para drenaje . Inclinados : Normalmente no se supera el 15 %. Una pendiente del 10% significa que subimos 10 metros de cota por cada 100 metros de avance en horizontal •
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Factores para Sección La sección de un túnel dependerá de factores tales como : Uso ( equipos , peatones , ambos) Equipos Infraestructura contenida Normativa vigente •
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Elección de la Sección Sección normal (de 5 a 8 m2): Usualmente galerías para
explotación manual-max 300m.
Elección de la Sección Sección media (de 9 a 12m2): Galerías de explotaciones
mecanizadas.
Elección de la Sección Sección grande (mas de 12m2): Galerías principales de
transporte, con mangas, doble vía, galerías de ventilación.
Terreno Un factor determinante que influye en el avance de la galería. • Tipo de roca • La resistencia a la compresión, determina el método de arranque. Por encima de 50 Mpa el arranque con minador no es posible. • Es muy importante conocer la resistencia a la compresión de los terrenos por donde pasará. Para uso de tuneleras es importante evaluar el diseño de las galerías : longitudes , secciones, intersecciones y radios de curvatura.
Terreno
Como se desarrollará Características del terreno Carguío Transporte Fortificación
En minería en roca dura usualmente los túneles se desarrollan con perforación y tronadura . Sin embargo , esta práctica convencional es lenta y cara . Se han evaluado métodos alternativos , como las tuneleras . En yacimientos de carbón, pizarra, arenisca, caliza estas tecnologías dan buenos resultados .
Evolución y Tendencias Pasado
Roca secundaria Granulometría fina Baja dureza
Ley alta Presente
Roca primaria Problemas geomecánicos Mineral grueso
Disminución de ley Tendencias
Roca primaria Disminución de ley Profundidad Mayor producción
Como se desarrollará
Ciclo Minero de Construcción de un Túnel
Características del terreno Dependiendo del tipo de terreno y la envergadura de la excavación existen distintas alternativas para el desarrollo Martillo picador manual. Martillo picador mecánico. Explosivos. Cemento expansivo Minador. Tunelera. •
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Normalmente se utiliza perforación y tronadura , con los mismos jumbos considerados en la preparación de todas las galerías de la misma .
Tipo de Perforación por Sección
Perforación y Carguío de Tiros
Perforación y Carguío de Tiros
Perforación y Carguío de Tiros •
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Tiros huecos : “Maricon”( 1 o más)
Se diseñan tiros de carga de acuerdo a sección La rainura puede ser con tiros paralelos o en V
Análisis de Diseño de PyT
Carguío de marina •
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Pala manual. Pala neumática. Pala electrohidráulica. Minador. Scraper. Tunelera. Cargador mecánico especial.
Transporte de marina •
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Camiones bajo perfil Transportador blindado (panzer). Banda transportadora.
Consideraciones Geomecánicas
Consideraciones Geomecánicas
Fortificación •
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Sin Fortificación. Madera. Arcos de acero. Malla , pernos , shotcrete. Concreto
Fortificación
Ventilación de Galerías
Ventilación de Galerías
