CALCULO DEL SOSTENIMIENTO PARA LA EXPLOTACIÓN DE CARBÓN EN LA MINA LA CABAÑA, MUNICIPIO DE MONGUA - BOYACÁ.
EDUARDO LUIS GUZMAN RODOLFO DE JESUS OROZCO CARCAMO
UNIVERSIDAD PEDAGÓGICA Y TECNOLÓGICA DE COLOMBIA SEDE SECCIONAL SOGAMOS ESCUELA DE INGENIERÍA EN MINAS SOGAMOSO ± BOYACA 05 DE SEPTIEMBRE 2011
CALCULO DEL SOSTENIMIENTO PARA LA EXPLOTACIÓN DE CARBÓN EN LA MINA LA CABAÑA, MUNICIPIO DE MONGUA - BOYACÁ.
EDUARDO LUIS GUZMAN COD: 200710261 RODOLFO DE JESUS OROZCO CARCAMO COD: 200620141
³Propuesta de proyecto de grado presentada como requisito parcial para optar al título de Ingeniero en Minas en la modalidad de monografía´
UNIVERSIDAD PEDAGÓGICA Y TECNOLÓGICA DE COLOMBIA SEDE SECCIONAL SOGAMOS ESCUELA DE INGENIERÍA EN MINAS SOGAMOSO ± BOYACÁ 05 DE SEPTIEMBRE 2011
INTRODUCCION Para el adecuado desarrollo de las actividades mineras se debe contar además del planeamiento y de todas las herramientas, equipos y técnicas con sus componentes de seguridad que en la minería bajo tierra, lo garantiza un adecuado sistema de sostenimiento. El tipo de sostenimiento que se utilice depende de las características del túnel y de la capacidad de inversión con la que cuente la empresa, con el siguiente trabajo se busca realizar el análisis del sostenimiento para un túnel teniendo en cuenta el primer componente, el de la condiciones del túnel y es lo que se busca con la siguiente investigación.
1. LOCALIZACION La
mina ³La cabaña´ se encuentra ubicada en el municipio de Mongua, Boyacá a unos 5 km de la cabecera homónima del municipio, más exactamente en los puntos de coordenadas: N: 1 127 471 E: 1 142 037 Cota: 3121 m.s.n.m Para llegar al sitio exacto de la cabecera municipal de Mongua, se toma la trocha que comunica con las veredas o se toma un camino alterno que se encuentra en la periferia de la población y conduce a la escuela primaria del municipio y al lado se encuentra la mina.
1.2
TOPOGRAFIA
La
topografía de la zona a nivel general es de pendientes medias a altas, donde geomorfológicamente se observan terrenos suaves y continuos; pero que presenta inclinaciones entre 30º - 60º. El sitio donde se dispone la mina (bocamina, patio, etc) se encuentra sobre una ladera de pendiente, más o menos suave, donde para unas condiciones de producción más alta esta presentaría muchos inconvenientes, y sería necesario los desmontes de algunos sitios y terraplenes en otros.
1.3 CLIMA Y VEGETACION El municipio de Mongua se encuentra entre los 2500 y 3350 sobre el nivel medio del mar e incluye las regiones altitudinales del montano según la clasificación de Holdrige, se encuentran en el área las siguientes zonas de vida: bosque húmedo montano y bosque seco montano bajo, los cuales presentan temperaturas de 6 a 12ºC. En cuanto a las precipitaciones, los meses Abril-Mayo y Julio-Agosto, presentan los periodos de mayor precipitación, mientras que de Diciembre a Febrero se presentan el periodo seco. La
vegetación es diversa entre arboles (eucalipto), arbustos y herbáceos (matorrales) dependiendo los diferentes sectores del municipio.
2. EL PROBLEMA 2.1. DESCRIPCION DEL PROBLEMA La
minería es uno de los renglones más destacados en la economía del departamento de Boyacá, ya que genera y activa de forma considerable el empleo en toda la región, debido a que es una actividad extendida casi que por todo su territorio. La
actividad minera es una de las aéreas del laboreo humano que se considera de mayor riesgo es por eso que se hace esencial el estudio de los factores que ayuden a tener menor riesgo cuando se lleva a cabo la actividad, es en la minería subterránea donde muchas veces se hace fundamental el cálculo del sostenimiento ya que existe un reacomodamiento de los esfuerzos que actúan sobre la labor minera. Es por todas estas razones antes mencionadas que el gobierno por intermedio de las entidades mineras (INGEOMINAS) supervisa que se cumplan todas las especificaciones de seguridad dentro de la minería.
2.2. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA El problema es el cálculo del sostenimiento para la explotación de carbón en forma subterránea en la mina la Cabaña propiedad del señor Ismael Patiño.
3. OBJETIVOS
3.1 OBJETIVO GENERAL Caracterizar, evaluar el sostenimiento para el túnel de transporte de la mina de carbón ³la cabaña´.
3.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS Describir
las condiciones iniciales del túnel de estudio.
Caracterizar
el sostenimiento actual en la mina.
Realizar
la evaluación del sistema actual de adame.
Calcular
y diseñar la estructura de sostenimiento.
4. JUSTIFICACION 4.1 JUSTIFICACIÓN LEGAL La
adecuada implementación del sostenimiento en una mina es importante ya que de eso dependerá que no se corran peligros de desplazamiento y caídas de rocas en los frentes de explotación; por medio del decreto 1335 de 1987 se reglamenta la Ley 1ª de 1984, en el título IV en donde se expresa las medidas que sean necesarias para asegurar que las labores subterráneas no presenten derrumbes ni desprendimientos de rocas que pongan en peligro la integridad de las personas.
4.2 JUSTIFICACIÓN TÉCNICA Mencionado lo anterior se debe garantizar que el estudio del sostenimiento se haga dentro de las normas de seguridad vigentes del país para lo cual se debe pretender porque el equipo de trabajo lo conforme un selecto grupo de profesionales íntegros en cada una de las ramas del conocimiento en cuanto a la realización de los estudios de esta índole.
4.3 JUSTIFICACIÓN SOCIO ECONÓMICA La
minería pertenece al primer grupo de la rama de la economía, es el proceso en el cual se extrae materia prima para su posterior beneficio y generar un valor agregado a los diferentes materiales provenientes de las diferentes minas que se encuentran en etapa de explotación. Por ende la mina ³ La cabaña´ necesita de un excelente sostenimiento el cual garantice que las labores subterráneas no presenten derrumbes ni desprendimientos de rocas que pongan en peligro la integridad de las personas y comience a generar progreso para la región ya que esta clase de producción deja muchas ganancias al estado representado en regalías y por ende a la ciudadanía en general Mongua es un municipio cuya principal economía se basa en la agricultura seguida por el auge minero el cual trae mucho empleo para los mongueños y personas aledañas a la región.
4.5 JUSTIFICACIÓN MINERA. La
minería es uno de los sectores más peligrosos y más si no se trabajan con las condiciones óptimas de seguridad hay que tener en cuenta que aparte de los elementos de seguridad como el casco, overol, lámpara es también importante contar con una mina donde se tenga un buen sostenimiento de la labores subterráneas para que estas no se presenta ningún tipo de desprendimientos de roca y ponga en peligro la vida de nuestros trabajadores.
5. DELIMITACIÓN 5.1 DELIMITACION ESPACIAL El área de estudio se limita al túnel o nivel de transporte con el que cuenta la mina, el cual se extiende en sentido NW desde la transversal que da acceso al manto conformando lo que se conoce como el bloque norte y en sentido SE desde el mismo punto conformando lo que se conoce como el bloque sur.
5.2 DELIMITACIÓN CRONOLÓGICA El presente proyecto tendrá una duración de 1 mes contados del 5 de agosto hasta el 5 de septiembre del año en curso, tiempo en el cual se estarán presentando informes al director de proyecto para que realice su respectiva revisión y correcciones ³ver cronograma de actividades´.
5.3 DELIMITACIÓN CONCEPTUAL En el presente proyecto se pone a prueba parte del conocimiento impartido y recibido en el periodo de tiempo como estudiante, tiempo en el cual se recibieron cátedras de métodos de explotación bajo tierra, estudios sostenimiento de minas, seguridad de minas entre otras todas dictadas en las aulas de la Universidad Pedagógica y Tecnológica De Colombia en su facultad sede seccional sogamoso y en representación del alma mater la escuela de ingeniería de minas De acuerdo a las enseñanzas recibidas se realizará el cálculo del sostenimiento para la explotación de carbón en el municipio Mongua- Boyacá lugar en donde se aplicara todo el conocimiento en el área minera.
5.4 LÍMITES Y PROFUNDIDAD DEL PROYECTO Los
limites que el proyecto puede tener son los que la empresa explotación de minerales J.C. pueda llegar a colocar en el transcurso de la ejecución del mismo, ya sea en la parte logística, financiera y técnica. La
profundidad del presente proyecto llega hasta la presentación de un documento al dueño de la mina donde se le explique las modificaciones que tendrían q hacerse a el sostenimiento de la misma.
5.5 TRABAJOS SOBRE EL TEMA EN EL ÁREA A continuación se presentan trabajos de grado realizados por estudiantes de la UPTC seccional sogamoso en el área de estudio del presente proyecto: y
y
Otalora Garcia, Jose Domingo. Pinto Senejoa, Laureano. Evaluación técnica de la seguridad minera en la zona carbonifera de Corrales, Gámeza, Mongua, Monguí, Tasco y Tópaga. 1987. T M52.87 O87 Oviedo Revollo, Carlos Andres. Nuvan Cely, Nelson Javier. Evaluación técnica de la seguridad minera en la zona carbonifera de Tópaga, Mongua y Morcá. 2007. T M52.07 O96
6. MARCO TEORICO 6.1 MARCO LEGAL La
minería en la región de Mongua en los últimos años ha tratado de pasar de una minería tradicional y artesanal sin ningún tipo de control ambiental y de seguridad por parte de los titulares mineros a ser una minería responsable con respecto a la seguridad de los trabajadores y preocupada por la produccion sustentable de minerales no renovables, esto es debido principalmente a los cierres de minas que ha sufrido la pequeña minería de la región por parte de los entes de control como Ingeominas. Para evitar un futuro cierre de mina por parte de las autoridades, los titulares mineros se han visto en la necesidad de hacer sus planes seguridad en las labores subterráneas.
³CALCULO DEL SOSTENIMIENTO PARA LA EXPLOTACIÓN DE CARBÓN EN LA MINA LA CABAÑA, MUNICIPIO DE MONGUA - BOYACÁ.´ se da como requisito saber los cambios que toca El
proyecto
titulado
implementar en la explotación ya existente.
6.2 MARCO HISTÓRICO El municipio de Mongua se dedican fundamentalmente a la agricultura y a la minería del carbón, las actividades pecuarias son limitadas y consisten en pastoreo extensivo de bovinos de doble propósito, cría de caprinos y aves y algunos estanques de peces, y hacia la parte Sur oriental del municipio la población se dedica a la explotación forestal. La
zona minera se localiza en las veredas Cutiza, Mata de Zarza, Camino arriba, Lagunillas; Tintal, Volcán Azul y El Salitre. La
La
Puerta,
presencia institucional, delegada es Ingeominas y su gerencia regional de Nobsa, es limitada y esporádica, consiste en algunas acciones de fiscalización y en pocas ocasiones de capacitación o asistencia técnica. De las 20 explotaciones reportadas por esta entidad, que no son todas en la zona, apenas 10 tienen título de explotación sin que signifiqué que las demás no adelanten labores de extracción de mineral, y se reporta una producción cerca de las 3.000 toneladas mensuales, que en épocas de alta demanda pueden alcanzar unas 10.000 toneladas mes.
6.3 MARCO TÉCNICO La
parte técnica se apoya en el reconocimiento topográfico, geológico, ambiental del área de estudio que se hace por medio de un grupo de profesionales encargados de diferentes partes del conocimiento, integrado por un ingeniero de minas, 2 ingenieros geólogos y los autores del presente proyecto Se apoya en los conocimientos adquiridos a través de la carrera de ingeniería de minas, asesorías de profesores titulares de la escuela de minas e investigaciones realizadas para la realización del proyecto, a continuación se relaciona una serie de conceptos y términos que son importantes para la ejecución del proyecto.
7. METODOLOGIA 7.1 TIPO DE INVESTIGACIÓN El tipo de investigación que se realiza en el presente proyecto es una de tipo explicativa ya que se intenta dar cuenta de un aspecto de la realidad, explicando su significatividad dentro de una teoría de referencia, a la luz de leyes o generalizaciones que dan cuenta de hechos o fenómenos que se producen en determinadas condiciones. Dentro de la investigación científica, a nivel explicativo, se dan dos elementos: Lo
que se quiere explicar: se trata del objeto, hecho o fenómeno que ha de explicarse, es el problema que genera la pregunta que requiere una explicación. - Lo que se explica: La explicación se deduce (a modo de una secuencia hipotética deductiva) de un conjunto de premisas compuesto por leyes, generalizaciones y otros enunciados que expresan regularidades que tienen que acontecer. En este sentido, la explicación es siempre una deducción de una teoría que contiene afirmaciones que explican hechos particulares.
7.2 TIPO DE INFORMACIÓN Para la recolección de la información del presente proyecto se dispone de 2 fuentes de información las cuales son: y
PRIMARIA: Por medio de la observación directa en campo del componente físico, biótico y socioeconómico
y
SECUNDARIA: Esta se hace por medio de la recopilación bibliográfica en textos, informes, planos, entre otras fuentes que hablen acerca de los estudios de impactos ambientales.
7.3 DESCRIPCIÓN DEL PLAN DE RECOLECCIÓN, ORDENAMIENTO Y PROCESAMIENTO DE LA INFORMACIÓN A la hora de realizar un trabajo de campo, como es el caso del cálculo del sostenimiento para una explotación minera se debe generar un modelo de todas las situaciones que se presentan en el área de influencia de la explotación, como lo son las situaciones mineras, económicas y socioculturales, para de esta forma generar una mejor interpretación y recomendación de las diferentes de las respuestas a los cambios que se
presenten debido al proyecto; por tal motivo se debe tener un plan de recolección, filtración y procesamiento de la información para que el modelo generado se lo más objetivo posible y represente los más próximo posible la realidad del área de estudio.
8.
RECURSOS
Para la ejecución del presente proyecto se necesita de una seria de recursos físicos, humanos y monetarios los cuales a continuación se detalla la participación de estos en la evolución del proyecto. 8.1
RECURSOS HUMANOS
En cuanto a recursos humanos se habla se dispone para la culminación satisfactoria del proyecto del siguiente grupo de trabajo:
Autores del proyecto Eduardo Luis Guzman Estudiante ingeniería de minas Código Rodolfo de Jesus Orozco Carcamo Estudiante ingeniería de minas Código 200620141
Director del proyecto Jaime Willian Jojoa Muñoz Ingeniero en minas
Asesores Luis
Jarver Cedeño Ingeniero en minas Jefe del proyecto Jaime Orlando Cepeda Ingeniero geólogo Geología del estudio Fredy Fonseca Ingeniero geólogo Geofísica del yacimiento Wilson López Topógrafo Topografía del área de estudio Jhon Restrepo Lotero Arqueólogo Caracterización etnohistórica
8.2
RECURSOS MATERIALES
Para el desarrollo del proyecto se contara con el apoyo de los siguientes recursos: Instalaciones de la mina la Cabaña. y
y
Extensiometro.
y
3 computadores portátiles.
y
Laboratorios
y
Bibliografía de apoyo para la realización del proyecto.
8.3
de la universidad.
RECURSOS FINANCIEROS
Los
gastos que se pueden generar por concepto de papeleo, impresión de textos, al igual que los viáticos por concepto de transporte al lugar de estudio serán aportados en la cantidad que se necesite por la empresa. 8.4
La
FINANCIACIÓN financiación estará distribuida de acuerdo a la siguiente tabla. Tabla 2. Financiación para el desarrollo del proyecto
PERSONAL EMPRESA ESTUDIANTES Fuente: autores del proyecto
PORCENTAJE 95% 5%
BIBLIOGRAFIA y
y
y
Modulo I: sostenimiento de minas; generalidades de la mecánica de rocas en el sostenimiento de minas. Jaime William Jojoa Muñoz Mecánica de rocas aplicada a la minería metálica subterránea (1991). ITGE Sostenimiento de excavaciones subterráneas: programa para el cálculo de curvas características (1988). ITGE
TABLA DE CONTENIDO (propuesta) Introducción Resumen Objetivos 1. Generalidades del túnel de estudio. 1.1 Delimitación del área de estudio. 1.2 Geología del túnel. 1.3 Descripción de la utilidad del túnel. 2. Caracterización y evaluación del sostenimiento actual. 2.1 Estructura actual del sostenimiento. 2.1.1. Elementos de la estructura del sostenimiento. 2.1.2. Densidad de puertos. 2.2. Estado del material. 3. Diseño y cálculo del sostenimiento en madera. 3.1. Condiciones del túnel. 3.1.1. Características geomecanicas. 3.1.2. Características geológicas. 3.1.3. Clasificación geomecanica. 3.1.4. Modelo gráfico. 3.2. Elemento geométrico del túnel. 3.2.1. Forma y dimensiones del túnel. 3.3. Presión minera. 3.4. Estructura de sostenimiento nueva 3.4.1. Elementos y dimensiones. 3.4.2. Análisis estático de la estructura. 3.5. Diseño optimo. Conclusiones Bibliografía
