INTRODUCCIÓN El objetivo principal del presente informe de Examen Profesional es optar el Titulo Profesional de Ingeniero de minas, y teniendo en cuenta como como segun segundo do objeti objetivo vo dar dar a conoc conocer er los diseño diseños s de explo explotac tación ión de canteras, tomando en cuenta los diferentes parámetros del área a ser diseñada para la posible explotación.
El desa desarr rrol ollo lo soci socioe oeco conó nómi mico co inte integr gral al y armó armóni nico co se alca alcan na a mediante el aprovec!amiento t"cnico y racional de sus reservas naturales con miras a incrementar y mejorar las condiciones de vida de la colectividad. colectividad. Para planificar este desarrollo desarrollo es preciso preciso inventariar inventariar las reservas naturales con #ue contamos y planificar su explotación t"cnica con miras a un verdadero aprovec!amiento aprovec!amiento racional.
$os materi materiale ales s extra% extra%dos dos de las canter canteras, as, son son materi materias as primas primas,, minerales fundamentales e imprescindibles para la sociedad. En general, son considerados como materiales de poco valor económico, abundantes, situados necesariamente cerca de los centros de consumo, #ue tienen una composición y textura muy diversas, y presentan caracter%sticas muy distintas. Esta diversidad comiena con el tipo de yacimiento y el enclave
&
geológico, y contin'an con las t"cnicas de explotación y procesos de trituración del todo uno #ue se extrae de la cantera o gravera.
( continuación describo todos los pasos a tomar en consideración para el diseño en los diferentes cap%tulos siguientes)
En el *ap%tulo I) +eneralidades, se describe los conceptos básicos a emplear para el diseño de una cantera, as% como tambi"n la localiación del yacimiento teniendo en cuenta los diferentes parámetros a utiliar.
*ap%tulo II) "todo y sistema de explotación, es donde se define #ue m"todo de cantera #ue utiliaremos para explotar nuestro yacimiento, describiendo cada uno de ellas.
*ap%tulo III) -iseño de explotación de canteras en superficie, se da conocer los cálculos para cada una de las partes de un banco as% como la estabilidad de los taludes.
*ap%tulo I) Pistas, accesos y otros, es donde demuestra el diseño de cada de las partes de una pista o rampa de la cantera #ue nos sirve para el acarreo y transporte del material extra%do.
*ap%tulo ) seguridad, salud ocupacional y medio ambiente en la explotación de canteras/ se describe los criterios a tomar en cuenta para
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geológico, y contin'an con las t"cnicas de explotación y procesos de trituración del todo uno #ue se extrae de la cantera o gravera.
( continuación describo todos los pasos a tomar en consideración para el diseño en los diferentes cap%tulos siguientes)
En el *ap%tulo I) +eneralidades, se describe los conceptos básicos a emplear para el diseño de una cantera, as% como tambi"n la localiación del yacimiento teniendo en cuenta los diferentes parámetros a utiliar.
*ap%tulo II) "todo y sistema de explotación, es donde se define #ue m"todo de cantera #ue utiliaremos para explotar nuestro yacimiento, describiendo cada uno de ellas.
*ap%tulo III) -iseño de explotación de canteras en superficie, se da conocer los cálculos para cada una de las partes de un banco as% como la estabilidad de los taludes.
*ap%tulo I) Pistas, accesos y otros, es donde demuestra el diseño de cada de las partes de una pista o rampa de la cantera #ue nos sirve para el acarreo y transporte del material extra%do.
*ap%tulo ) seguridad, salud ocupacional y medio ambiente en la explotación de canteras/ se describe los criterios a tomar en cuenta para
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conlle conllevar var un ambien ambiente te de seguri seguridad dad en el área área de trabaj trabajo, o, tomand tomando o medidas preventivas y1o correctoras de los distintos impactos ambientales #ue forman parte del m"todo de explotación.
2inalm 2inalment ente e las concl conclus usion iones, es, recome recomenda ndacio ciones nes,, las refere referenci ncias as bibliográficas y anexos respectivamente.
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CAPÍTULO I GENERALIDADES 1.1 1.1 Antec nteced eden ente tess El uso de las rocas ornamentales as% como los áridos !an sido utiliados desde !ace muc!o tiempo como por ejemplo en el antiguo Egipto para construcciones de monumentales, pirámides, templos y obeliscos obeliscos donde donde se tuvo #ue recurrir recurrir a la explotación explotación de canteras, canteras, los estudios topográficos y las t"cnicas de construcción para obtener la materia prima.
$a extracción de materiales p"treos para la construcción es importante en cual#uier lugar del mundo, ya #ue de esta actividad depend depende e el buen buen desarr desarrollo ollo de las obras obras de infrae infraestr struct uctura ura #ue impu impuls lsan an el crec crecim imie ient nto o de un pa%s pa%s.. (s% como como tamb tambi" i"n n !an !an ido ido mejorando los diseños de los m"todos de explotación de canteras teni tenien endo do en cuen cuenta ta dife difere rent ntes es pará paráme metr tros os #ue #ue lo !ace !acen n más más eficientes.
$as $as cant canter eras as son son bast bastan ante tes s simi simila lare res s a las las minas minas a ciel cielo o abierto, y el e#uipo emplead es el mismo. $a diferencia es #ue los
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materiales extra%dos suelen ser minerales industriales y materiales de construcción. En general, casi todo el material #ue se obtiene de la cantera se transforma en alg'n producto, por lo #ue !ay bastante menos material de desec!o. ( su ve, esto significa #ue al final de la vida 'til de la cantera #ueda una gran excavación. 5o obstante, debido a los bajos precios #ue suelen tener los productos de la mayor%a
de las
canteras, estas
tienen #ue estar
situadas
relativamente cerca de los mercados. 6i no fuera as%, los gastos de transporte podr%an !acer #ue la cantera no fuera rentable. Por esta raón, muc!as se encuentran cerca de aglomeraciones urbanas.
1.2 Conceptos Básicos El procedimiento para realiar la explotación #ueda definido por la aplicación de unos parámetros o criterios de diseño de la excavación, #ue permiten alcanar las producciones programadas, de la forma más económica posible y en las máximas condiciones de seguridad.
$os parámetros geom"tricos principales #ue configuran el diseño de explotación corresponden a los siguientes t"rminos)
Bnco! es el módulo o escalón comprendido entre dos niveles
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#ue constituyen la rebanada #ue se explota de est"ril y1o mineral, y #ue es objeto de excavación desde un punto del espacio !asta una posición final preestablecida.
A"t#$ de %nco! es la distancia vertical entre dos niveles o, lo #ue es lo mismo, desde el pi" del banco !asta la parte más alta o cabea del mismo.
T"#d de %nco! es el ángulo delimitado entre la !oriontal y la l%nea de máxima pendiente de la cara del banco.
T"#d de t$%&o! es el ángulo determinado por los pies de los bancos entre los cuales se encuentra alguno de los tajos o plataformas de trabajo. 6e puede decir, #ue es una pendiente provisional de la excavación.
T"#d 'in" de e(p"otci)n! es el ángulo del talud estable delimitado por la !oriontal y la l%nea #ue une el pie del banco inferior y la cabea del superior.
L*+ites 'in"es de " e(p"otci)n! son a#uellas situaciones espaciales !asta las #ue se realian las excavaciones. El l%mite vertical determina el fondo final de la explotación y los l%mites laterales los taludes finales de la misma.
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Be$+s! son a#uellas plataformas !oriontales existentes en los l%mites de la excavación sobre los taludes finales, #ue coadyuvan a mejorar la estabilidad de un talud y las condiciones de seguridad frente a desliamientos o ca%das de piedras.
Pists! son las estructuras viarias dentro de una explotación a trav"s de las cuales se extraen los materiales, o se efect'an los movimientos de e#uipos y servicios entre diferentes puntos de la misma. 6e caracterian por su anc!ura, su pendiente y su perfil.
,n-#"o de $eposo de" +te$i"! es el talud máximo para el #ue es estable sin desliar el material suelto #ue lo constituye y en condiciones de drenaje total, despu"s de vertido.
2uente) 9errera 9erbert, 0::;. 2igura &.&) Partes de una cantera
;
1. Loc"i/ci)n de "os 0ci+ientos $os datos geológicos y medio ambientales son la base de la realiación de estudios previos e inventarios. Estos inventarios consisten básicamente en definir las explotaciones potenciales en las proximidades de las onas de demanda) grandes ciudades, grandes estructuras lineales
comunicación, suelo urbaniable, agr%cola, impacto visual,
etc. Todo ello debe !acerse tomando en consideración la demanda de
áridos
previsible en cantidad y
calidad,
as%
como las
caracter%sticas geológicas, geot"cnicas y tecnológicas de los áridos de las onas seleccionadas. >n buen inventario contemplará la posición del nivel freático respecto de la futura explotación, as% como los planes de restauración de las explotaciones para su integración despu"s del abandono. $os trabajos de aproximación previa a un yacimiento de áridos naturales deben permitir definir)
Parámetros geom"tricos Parámetros !idrogeológicos Parámetros de material extra%ble Parámetros operativos
?
Parámetros ambientales
P$á+et$os -eo+t$icos! $os yacimientos explotables para fabricación de áridos de mac!a#ueo están condicionados por un modelo geológico y estructural, por lo #ue los estudios de selección de onas deben comenar siempre por el estudio y desarrollo de un mapa geológico @ estructural. >na ve establecido un m%nimo de calidad, !omogeneidad y continuidad en la formación geológica susceptible de ser canterable, se procederá a un estudio fotogeológico #ue permita definir con mayor detalle los puntos o onas de afloramiento, el buamiento o inclinación del cuerpo rocoso,
los
l%mites
por
accidentes
estructurales
cabalgamientos= o sus l%mites en relación con los cambios laterales de facies.
El modelo geológico del yacimiento, #ue incluya con precisión suficiente toda la información sobre la forma y dimensiones en el espacio del cuerpo rocoso, es el elemento clave a la !ora de establecer el m"todo de explotación. En onas áridas y cobertura vegetal poco desarrollada, muc!as veces puede ser suficiente con un reconocimiento geológico detallado para
A
llegar a establecer las caracter%sticas del modelo con muy pocos reconocimientos complementarios
macio rocoso,
comportamiento mecánico de las discontinuidades y fracturas
P$á+et$os id$o-eo")-icos! Tienen como finalidad establecer la posición del nivel freático de la futura explotación #ue se configura como uno de los condicionantes de la explotación, ya #ue mantener un bombeo permanente
de
la
cantera
puede
significar
un
aumento
extraordinario de los costos de operación.
P$á+et$os de" +te$i" e(t$*%"e! *onstituyen el aspecto más determinante sobre el mayor o menor inter"s #ue puede tener un yacimiento de cara a su explotabilidad para fabricación de áridos en referencia a la calidad del material vendible, dado los re#uerimientos de calidad.
&:
$as propiedades y el comportamiento de muc!os materiales elaborados con áridos, como el !ormigón o las meclas bituminosas, dependen tanto de las proporciones en #ue entran a formar parte sus componentes, como de las propiedades individuales de cada uno de ellos. 6olamente mediante el conocimiento y valoración de las propiedades de estos materiales a trav"s de los oportunos ensayos y análisis, es posible proyectar de manera adecuada un !ormigón o una mecla bituminosa, cuantificar las propiedades de los áridos para atender la correcta dosificación en cada caso y anticipar su futuro comportamiento.
$as caracter%sticas de los áridos dependen tanto de las propiedades
intr%nsecas
del
propio
árido
mineralógica, grado de alteración, textura, forma, tamaño de grano,
naturalea
del
cemento
de
la
roca,
porosidad,
permeabilidad, absorción y retención de agua, tamaño y presencia de discontinuidades, etc.=, como de su proceso de fabricación
$as propiedades de los áridos #ue !ay #ue considerar para estimar
su calidad
para
básicamente, las siguientes)
&&
las
diferentes aplicaciones
son,
B
5aturalea
petrológica,
con
objeto
de
determinar
las
caracter%sticas mineralógico @ texturales #ue establecen tanto las propiedades geomecánicas y de durabilidad del árido
Texturas superficiales por su influencia en el roamiento interno y en la resistencia al pulimento del árido, tamaño y forma del grano o cristal, porosidad y tamaño de poro.
B
-ensidad de conjunto) función de la mineralog%a y porosidad.
B
Propiedades mecánicas) módulos elásticos de conjunto, función de módulos elásticos de los minerales y de los poros presentes.
B
Cesistencia a la compresión, c!o#ue y atrición para valorar su calidad mecánica.
B
*ompacidad, por su influencia en la absorción de agua y de ligante.
B
(ctividad superficial de las part%culas respecto al ligante y al
&0
agua.
$a
mineralog%a
es
un
factor
determinante,
aun#ue
dif%cilmente cuantificable. (s%, las propiedades de estabilidad #u%mica,
gravim"tricas,
el"ctricas,
espectrales,
magn"ticas,
elásticas, durea superficial de las rocas, dependen de la composición mineralógica, de los poros y del fluido
Por lo tanto, los estudios mineralógicos de detalle
P$á+et$os Ope$ti3os! &3
asados en las condiciones de operación necesaria, se tendrán las dimensiones re#ueridas para un trabajo eficiente y seguro/ generalmente, está en función a las especificaciones t"cnicas del tipo de ma#uinaria y la producción re#uerida #ue va de la mano con el diseño de la cantera. ( continuación se !ace mención a e#uipos #ue pueden ser re#ueridos)
T%" 1.1! 45#in$i 6 e5#ipos #ti"i/dos en cnte$.
EQUIPO
MARCA
MODEL CAPACIDA O
D
Payloade
New
W200
2,5 m3
r Dumper
Holland Caterpillar
730
13,1 m3
2uente) Elaboración Propia.
&4
2uente) *atálogo, Palas *argadoras 5eF 9olland. 2igura &.0) -imensiones del cargador frontal 5eF 9olland G0::.
&7
2uente) anual *(T, 0:&:. 2igura &.3) -imensiones del camión articulado -umper *aterpillar ;3:.
&8
P$á+et$os +%ient"es! $a puesta en marc!a y desarrollo de un proyecto de explotación exige dar respuesta a un cap%tulo cada ve más grande y complejo de aspectos medio ambientales, #ue es necesario conocer y cuantificar a partir del cada ve más absolutamente necesario Estudio edio ambiental de ase. Este tipo de iniciativas no solamente se constituyen en una !erramienta básica de una gestión medio ambiental correcta, sino #ue son considerados
modernamente
como
!erramientas
de
competitividad.
En lo #ue se refiere al conjunto de restantes factores #ue definen la potencialidad de una masa rocosa como yacimiento de áridos de mac!a#ueo, existen algunas normas sencillas y prácticas #ue establecen #ue deben, al menos tenerse en cuenta los siguientes aspectos)
C$cte$*stics int$*nsecs de" 6ci+iento! B
5aturalea del afloramiento, estructura del mismo en relación con la topograf%a del terreno
B
5ivel freático regional.
&;
B
Estado tensional y distribución de diaclasas y fracturas en el macio rocoso.
B
*obertera no utiliable.
B
*omposición mineralógica, grado de alteración de los minerales,
estabilidad
#u%mica,
part%culas
friables,
minerales oxidables, !idratables, !inc!ables y materia orgánica. B
Propiedades de conjunto de la roca) durea, fragilidad, módulo elástico, dilatación t"rmica, etc.
B
(ptitud para la molienda, desgaste de los elementos de trituración, producción de finos, etc.
B
2orma y propiedades de superficie de los productos de trituración.
C$cte$*stics e(t$*nsecs de" 6ci+iento! B
6ituación respecto del centro de consumo.
B
Tipo de instalaciones, flexibilidad, rendimiento, etc.
B
Tipo de demanda.
B
Impacto ambiental, suelo edificable en proximidades a
&?
áreas urbanas. B
*aracter%sticas climáticas de la ona en la #ue se ubica la obra.
Es a partir de la consideración de este conjunto de factores #ue se podrá tomar una decisión respecto a la explotación o no de una masa rocosa para la obtención de áridos de mac!a#ueo.
1.7 4ode"o Geo")-ico de" 0ci+iento El punto de partida para el diseño de cual#uier explotación es la correcta y completa modeliación geológica @ minera del yacimiento. Tras efectuar el diseño del !ueco final a partir del modelo geológico y evaluar las reservas explotables, se pasa a diseñar algunas fases intermedias para, a continuación, definir el m"todo y el sistema de explotación y seleccionar la ma#uinaria.
$os pasos seguidos en las distintas etapas de reconocimiento geológico se dividen en etapas en las #ue se va reduciendo el ámbito espacial del estudio, pero ampliando simultáneamente la escala de trabajo. (l mismo tiempo, deberá !acerse un inventario de recursos naturales, de cara a su protección o futura restauración. $as etapas son)
&A
B
Elección de las onas objeto de prospección mediante un estudio bibliográfico.
B
's#ueda de posibles yacimientos mediante un estudio de formaciones o macios rocosos.
B
Estudio preliminar de uno o varios yacimientos probables.
B
Estudio
detallado,
con
labores
de
investigación,
del
yacimiento probable considerado como más interesante. B
Estudio de viabilidad de la explotación.
(s% se evita realiar una investigación con medios muy escasos, lo #ue solo conduce a resultados insuficientes y a asumir riesgos muy grandes cuando se toma la decisión de iniciar la explotación y, por otro lado, a reducir el elevado costo #ue supondr%a abordar de entrada una prospección muy detallada.
El proyecto de explotación establecerá las fases de explotación de la cantera #ue puedan garantiar una producción sostenida anualmente, las labores de preparación necesarias para garantiar la operatividad y productividad de la cantera, y las fases en #ue debe llevarse a cabo. 6e analiarán, en los planos y en las memorias las distintas fases de la planificación de la explotación !asta el final,
0:
representando la totalidad del diseño geom"trico del !ueco y, en consecuencia, de los bancos, bermas y accesos correspondientes a cada fase.
CAPÍTULO II 48TODO 0 SISTE4A DE E9PLOTACIÓN 2.1 De'inici)n de" 4todo *on los parámetros ya mencionados anteriormente podemos definir #ue m"todo de cantera utiliaremos para explotar nuestro yacimiento como se muestra a continuación)
2uente) Elaboración propia. 2igura 0.&) 6ecuencia en definición del m"todo de explotación
0&
y selección de e#uipos.
2.1.1 Cnte$s en Te$$enos :o$i/ont"es $as labores se inician en trinc!era, !asta alcanar la profundidad del primer nivel, ensanc!ándose a continuación el !ueco creado y compaginando este avance lateral con la profundiación. *omo ventajas de este tipo de explotaciones figuran)
B
Posibilidad de trasladar las instalaciones de cantera al interior del !ueco una ve alcanadas las suficientes dimensiones, consigui"ndose un menor impacto y una menor ocupación de terrenos.
B
>na mayor aceptación del proyecto por parte del entorno socio @ económico, como consecuencia de un mejor control medioambiental del proyecto y un muc!o menor impacto visual.
B
Posibilidad de proyectar la pista general de transporte en una posición no inamovible en muc!o tiempo.
B
Permiten
la
instalación
transportadoras.
00
de
un
sistema
de
cintas
*omo inconvenientes, figuran)
B
$a necesidad de efectuar el transporte ascendente de materiales y, por tanto, contra pendiente.
B
ayor coste de dimensionamiento de sistemas de drenaje y bombeo.
2uente) 9errera 9erbert, 0::;. 2igura 0.0) *antera en Terreno 9oriontal.
2.1.2 Cnte$s en Lde$ 6eg'n la dirección en la #ue se realicen los trabajos de excavación, pueden distinguirse las siguientes alternativas)
A3nce '$ont" 6 '$ente de t$%&o de "t#$ c$eciente) H
Es la alternativa más frecuente por la facilidad de apertura de las canteras y a la m%nima distancia de transporte 03
inicial !asta la planta de tratamiento. H
El frente de trabajo está siempre activo, salvo en alguna pe#ueña ona.
H
El frente es progresivamente más alto, por lo #ue es inviable proceder a la restauración de los taludes !asta #ue no finalice la explotación.
E(c3ci)n descendente 6 %ndono de" t"#d 'in" en %ncos "tos) H
Permite iniciar la restauración con antelación y desde los bancos superiores !asta los de menor cota.
H
Ce#uieren
una
definición
previa
del
talud
final
y,
consecuentemente, un proyecto a largo plao. H
Exigen constituir toda la infraestructura viaria para acceder a los niveles superiores desde el principio y obliga a una mayor distancia de transporte en los primeros años de la cantera.
A3nce "te$" 6 %ndono de" t"#d 'in"! H
6e puede llevar a cabo cuando la cantera tiene un desarrollo transversal reducido, profundiándose poco en 04
la ladera, pero con una avance lateral amplio. H
Permite recuperar taludes finales una ve excavado el !ueco inicial, as% como efectuar rellenos parciales.
H
Permite mantener de forma constante la distancia de transporte siempre #ue la instalación se encuentre en el centro de la corrida de la cantera.
E(c3ci)n t$oncoc)nic con p$did de +ci/o de p$otecci)n.
2uente) 9errera 9erbert, 0::;. 2igura 0.3) *antera en $adera.
2.1. S#pe$cnte$s 6e trata de explotaciones #ue operan en yacimientos grandes con entornos de menor calidad ambiental y con
07
ritmos de producción de entre 7 y 0: miles de t1año, aprovec!ando los efectos de las econom%as de escala en los costos de operación, la utiliación del m"todo de cortaJ, con arran#ue por perforación y voladura en bancos de entre &: y &? m para obtener una mayor eficiencia, trituración dentro de la misma corta con e#uipos móviles y semimóviles y extracción por banda transportadora a trav"s de t'neles !asta la planta. 6e consiguen altas eficiencias de operación y rendimientos.
6on explotaciones #ue re#uieren inversiones de capital muy fuertes, pero #ue permiten un desarrollo de la actividad con altas rentabilidades económicas.
08
2uente) 9errera 9erbert, 0::;. 2igura 0.4) 6upercantera.
2.1.7 Cnte$s S#%te$$ánes Este tipo de explotaciones son ya, a pesar de su mayor costo, excelentes alternativas cuando aparecen restricciones de tipo geológico, económico y1o ambiental. El proyecto de una cantera subterránea deberá prestar atención a los siguientes apartados)
B
"todos de explotación elegidos en función de las caracter%sticas
geomecánicas,
costos
de
arran#ue,
infraestructura, caracter%sticas de la roca, etc. En general, es frecuente la utiliación del m"todo de cámaras y pilares. B
6elección de la ma#uinaria) es frecuente la utiliación de e#uipos muy similares a los de superficie, debido a las ventajas de la estandariación de repuestos con otras canteras a cielo abierto, un menor costo de inversión, una mayor experiencia en el manejo y el mantenimiento de la ma#uinaria,
mayor
0;
disponibilidad
de
los
e#uipos
empleados, mayor capacidad de producción por unidad de capital invertido, etc. B
(ccesos a la cantera mediante t'neles o rampas, ya #ue los poos prácticamente no se utilian por su alto costo de inversión y de desarrollo, aun#ue existen algunos casos conocidos con este 'ltimo tipo de infraestructura.
B
T"cnica de sostenimiento
de
la
roca
y
del
adecuado
dimensionamiento de los pilares. B
entilación, bien dimensionada para la evacuación rápida de !umos y gases generados por el funcionamiento de los e#uipos mecánicos y las voladuras.
B
>sos futuros del espacio subterráneo creado, #ue puede compensar unos costos de explotación superiores y completar los proyectos mineros con usos más racionales. +eneralmente, las cavidades abiertas presentan como caracter%sticas
más
significativas
una
temperatura
prácticamente constante a lo largo de todo el año, una localiación próxima o bajo áreas densamente pobladas y
0?
con un valor económico del suelo considerablemente alto, un reducido caudal de aguas subterráneas cuando los macios poseen discontinuidades, etc. Por ello, muc!as canteras subterráneas están siendo aprovec!adas con finalidades tan diversas como el almacenamiento de sustancias peligrosas, la construcción de aparcamientos, talleres, almacenes, oficinas, etc.
2uente) 9errera 9erbert, 0::;. 2igura 0.4) *antera 6ubterránea.
2.2 ;id 6 Rit+o de " E(p"otci)n $a definición de la vida de la explotación y su ritmo de extracción debe fijarse mediante un análisis t"cnico y económico #ue
0A
justifi#uen no solamente las necesidades de ma#uinaria de arran#ue, carga y transporte, sino #ue estas, as% como las instalaciones de cantera
Este análisis permitirá definir tambi"n la cadencia de las voladuras, la producción estimada, las necesidades de personal, etc., pudi"ndose obtener una idea raonada de la necesaria !omogeneidad entre las previsiones de venta y el dimensionado de los medios !umanos y materiales.
*abe mencionar #ue la extracción y procesamiento de los materiales de cantera para un producto final aptos para el consumo, deben tener bien en claro los procesos a seguir para no incurrir en p"rdidas de tiempo y econom%a. Estos procedimientos pueden ir de los mas simples a lo mas tecnológicamente complejos, dependiendo del material a tratar y la inversión #ue se va a incurrir en el proyecto.
En la actualidad, en nuestro pa%s por ejemplo, están dadas mayormente para extraer áridos para la construcción y arcilla para la fabricación de ladrillos/ donde el m"todo de explotación de canteras no va mas allá del arran#ue del material con orugas para luego
3:
mediante un cargador frontal llevados a un vol#uete y terminar en su destino final.
En la explotación de una cantera a gran escala puede aplicarse mas tecnolog%a en obtener tamaños menores y un mejor producto final, para esto se tiene #ue triturar el todoHuno y clasificarlos con el fin de almacenar por separado cada granulometr%a. En algunos casos,
es
necesario
lavar
el
material
caracter%sticas. $as etapas básicas son)
3&
para
mejorar
sus
Perforado ra Voladura Arranque/Car ga Transporte
OFICINA
Carga Cria Virante Trituradora Tr-+el de Cono La"ador
Transport e Volquete Cria de Barras Tol"a
B.#CULA
Clasi)%ador de Espiral
Espesador
Cria Virante
(idro%lasi)%ad or M*ltiple
C&an%adoras de Mand'ulas
Bo+as
Bo+as
Tanque de (o+ogenei,a%in
(idro%i%l-n
TALLER
Bo+as
Clasi)%ador de Espiral
A%opio
Molinos de Barras
Bo+as
Cria Virante
#eparador Magn$ti%o
LABORATO RIO
VOLQUETE
A%opio
A%opio
(idroprensa
A%opio
#ilos
2uente) -irección +eneral de Industria, Energ%a y inas <0::8=. 2igura 0.7) Es#uema completo para la explotación de una cantera de áridos.
30
CAPÍTULO III DISEna ve definidas las pendientes estables de los taludes generales, se pasa a estudiar la geometr%a de los bancos, #ue dependerá de la configuración de los taludes y su orientación r elativa respecto a
la estratificación
o
familias de discontinuidades
CAPÍTULO III DISEna ve definidas las pendientes estables de los taludes generales, se pasa a estudiar la geometr%a de los bancos, #ue dependerá de la configuración de los taludes y su orientación r elativa respecto a
la estratificación
o
familias de discontinuidades
dominantes. 5o obstante, es posible clasificar las diferentes situaciones de los bancos y dar unos criterios básicos de diseño.
En el estudio de las dimensiones de los bancos se analiarán las alturas máximas y m%nimas de los bancos, as% como las alturas máximas finales de banco, #ue a su ve, estarán siempre condicionadas a las consideraciones expuestas en el proyecto de restauración del espacio afectado por las actividades extractivas y siempre #ue el ángulo general considerado sea suficientemente estable.
2inalmente, es importante mencionar #ue, en numerosas ocasiones, los ángulos de los taludes finales se ven rebajados como
33
consecuencia de la necesaria inclusión en los diseños de las pistas de transporte.
.1.1 A"t#$ de "os Bncos $a altura de banco se establece, generalmente, a partir de las dimensiones de los e#uipos de excavación y carga, las caracter%sticas del macio rocoso y de las exigencias de selectividad de la explotación. En l%neas generales, el condicionante para establecer la altura de banco es el e#uipo de carga y la altura máxima #ue alcana el cuc!arón. Este criterio permite utiliar la pala o excavadora para sanear cual#uier punto del frente y mantener unas condiciones de seguridad aceptables. 6in embargo, la experiencia en el sector de las canteras muestra como, casi de forma sistemática, se acude a alturas de banco comprendidas entre &: y 0: m dependiendo del tipo de material a explotar.
$as alturas de banco mayores tienen, a pesar de sus inconvenientes, las siguientes ventajas)
B
ayor rendimiento de la perforación al reducirse los tiempos muertos de cambio de posición y una menor
34
repercusión de los costes relativos a sobreperforación y explosivos. B
>na geometr%a de voladura óptima, dentro de la tendencia
actual
!acia
mayores
diámetros
de
perforación. B
ejora de los rendimientos de los e#uipos de carga al reducirse los tiempos muertos por cambio de tajeo, as% como por desplaamientos dentro del mismo.
B
enor
n'mero
de
bancos
y,
por
tanto,
mayor
concentración y eficiencia de la ma#uinaria. B
Infraestructura de accesos más económica por menor n'mero de niveles de trabajo.
$as ventajas de una altura de banco reducida, sin embargo, son las siguientes)
B
ejores condiciones de seguridad para el personal y ma#uinaria, pues el alcance de las má#uinas permite un mejor saneo y limpiea de los frentes durante la operación.
B
*ontrol más efectivo de las desviaciones de los
37
barrenos, especialmente si se utilian perforadoras de martillo en cabea. B
enores cargas operantes de explosivo, por lo #ue, con
secuencias
de
encendido
adecuadas,
se
disminuyen los problemas de vibraciones y de onda a"rea. B
ayor rapide en la ejecución de rampas de acceso entre bancos.
B
ejores condiciones para la restauración y tratamiento de los taludes finales.
$a selección de la altura más adecuada dentro de las limitaciones
establecidas
por
la
normativa,
es
en
consecuencia, el resultado de un análisis t"cnico @ económico apoyado en estudios geot"cnicos #ue incluyen el aspecto de seguridad de las operaciones y los estudios de recuperación de los terrenos afectados por las actividades mineras.
.1.2 Anco de P"t'o$+s de T$%&o El anc!o m%nima de banco de trabajo es la suma de los espacios necesarios para el movimiento de la ma#uinaria #ue
38
trabaja en ellos simultáneamente, de tal manera #ue sea suficientemente amplia para permitir #ue los vol#uetes y palas maniobren con facilidad sin aproximarse innecesariamente al frente de arran#ue y mantengan una distancia m%nima de seguridad de cinco metros <7 m= al borde del banco en el desarrollo normal del trabajo.
$os tres procesos básicos #ue tienen lugar en el interior de una cantera son la perforación, la carga y el transporte, #ue pueden, o no, simultanearse en el mismo banco. 5o obstante, en cada caso concreto
Por tanto, es a partir del funcionamiento normal de la explotación #ue se definirá la geometr%a de las plaas de maniobra #ue existirán en la explotación, tanto en la fase final como en las etapas de trabajo. $a práctica permite establecer #ue las plataformas donde opere ma#uinaria móvil no debieran tener nunca una anc!ura inferior a los 0: m !asta
3;
alcanar
la
configuración
del
talud
final,
aun#ue
en
situaciones especiales como es la iniciación de plataformas o limitaciones de amplitud por diversas causas, deberán adoptarse condiciones especiales y precauciones adicionales. En cual#uier caso, para evitar riesgos de vuelco o ca%das, se colocarán topes o barreras fran#ueables en condiciones normales de trabajo.
-e forma orientativa, se puede estimar
#ue las
dimensiones m%nimas de las plataformas de trabajo en canteras donde se emplean ma#uinas de tamaño pe#ueño a mediano, pueden ser las #ue se indican en la siguiente tabla. *uanto mayor sea el tamaño de la ma#uinaria, mayores son las dimensiones m%nimas y más r%gidos serán los criterios generales de diseño.
T%" .1! Di+ensiones Esti+s Kperaciones de perforación, & fila
A,7 m
Kperaciones de carga y volteo con retroexcavadora
07 m
Kperaciones de carga
3?
&0,4; m &0,4; m L radio de giro &A,4; m
Kperaciones de carga
&A,4; m L radio de giro
2uente) 9errera 9erbert, 0::;.
$ógicamente, el área correspondiente a la perforación dependerá de la anc!ura de la voladura proyectada y del espacio #ue ocupe la ma#uinaria de perforación, toda ve #ue en el caso de ejecutar barrenos verticales, será menor pues solo ocupará la mitad de su anc!o detrás de la 'ltima fila al poder situarse longitudinalmente en el banco. Por debajo de las dimensiones definidas en la tabla, no se podrán considerar trabajos en plataformas y, en consecuencia, no se podrán desarrollar en ellas ning'n tipo de labores. Por tanto, en la etapa de proyecto se determinará la anc!ura m%nima de operación en dic!as plataformas, su dimensionamiento en función
de la
ma#uinaria propuesta,
del
estudio
de
inestabilidades locales, del diseño de voladuras, etc., y todas las plataformas de trabajo deben #uedar convenientemente reflejadas en los planos #ue reflejan las sucesivas fases de la explotación, defini"ndose el modo de operación en las mismas.
3A
2uente) Elaboración Propia. 2igura 3.&) (nc!o m%nimo de plataformas de trabajo.
.1. ,n-#"o de" T"#d Es función de dos factores) tipo de roca y altura de banco. *uanto más competente sea la roca y bajo sea el banco, más vertical puede ser la cara del mismo y, por el contrario, cuanto más fracturada la roca y alto sea el banco, más tendido será el banco/ es función, pues, de las caracter%sticas estructurales y resistentes de los materiales y deberá ser determinado geomecánicamente.
4:
Es !abitual y recomendable utiliar durante el trabajo en roca media, ángulos de talud entre 8:M y ;7M, y al final dejarlos con el ángulo definitivo para poder disponer de bermas de seguridad más prácticas.
.1.7 Be$+s $as bermas se utilian como plataformas de acceso en el talud de una excavación y tambi"n como áreas de protección al detener los materiales #ue pueden desprenderse de los frentes en los bancos superiores, !asta pistas o onas de trabajo inferiores.
Por consiguiente, las caracter%sticas y dimensiones de las bermas definitivas deberán ser justificadas por cálculo, para lo #ue deberá conocerse la inclinación de las superficies de rotura de los bancos y el ángulo de reposo del material fragmentado.
>na ve determinadas #u" bermas y en #u" momento serán utiliadas como pista de transporte, se justificará por cálculo #ue esta anc!ura es de magnitud suficiente como para cumplir lo anteriormente expuesto y siempre condicionando la
4&
valide de la anc!ura m%nima de las bermas a las consideraciones del proyecto de restauración definitivo y a #ue el ángulo general considerado sea lo suficientemente estable.
$a altura o separación entre bermas es función del talud de cara de banco y de las dimensiones de los e#uipos existentes. 6i el citado ángulo es inferior a 47N y los materiales #ue lo configuran son de tipo lajoso, su ca%da tendrá lugar por desliamiento, recomendándose dejar una berma cada tres o cuatro bancos. 5ormalmente, con ángulos del orden de ;7N, voladuras correctamente realiadas y caracter%sticas geomecánicas del macio adecuadas, es frecuente recomendar una berma cada dos o tres bancos. En el supuesto de conocerse la inclinación de las superficies de rotura de los bancos y el ángulo de reposo del material fragmentado, es posible dimensionar las bermas para evitar ca%das a niveles inferiores.
El diseño del anc!o de berma tiene por finalidad determinar el anc!o necesario para #ue las rocas #ue pudiesen desprenderse no caigan !asta el fondo del tajo sino,
40
#ue sean retenidas en las bermas. Para este propósito se !a optado por usar el criterio de Citc!ie <&A83=, #ue propone reglas emp%ricas, modificadas luego por Evans +iani <&AA0= y *all <&AA0=, para calcular el anc!o de berma seguro. -ic!o criterio se resume en las expresiones)
G O :,0 9 L 0,:, para 9 A,: m G O :,0 9 L 4,7, para 9 Q A,: m -onde)
G O anc!o de berma
43
2uente) Elaboración Propia. 2igura 3.0) +eometr%a de un anco.
.2 Est%i"idd de T"#des $a estabilidad de los taludes en una explotación a cielo abierto no solamente es un aspecto de fundamental importancia, sino #ue es una de las claves de la viabilidad del proyecto, su seguridad y su rentabilidad. Es por ello #ue debe ser analiada desde las etapas iniciales del proyecto y ser comprobada y seguida con los datos obtenidos durante la explotación.
En l%neas generales, los factores más importantes #ue afectan a la seguridad de las operaciones y cuyo estudio debe #uedar
44
perfectamente claro desde el principio de las operaciones, son los siguientes)
B
*a%da o desliamiento de materiales sueltos.
B
*olapso parcial de un banco.
B
*olapso general del talud de la excavación.
$as recomendaciones para el control y eliminación de estos y otros riesgos pasan por la puesta en práctica de los estudios necesarios para definir y dimensionar las siguientes medidas)
•
-iseño adecuado de bancos y plataformas para retener los
•
desprendimientos de materiales. -eterminación y mantenimiento
•
generales en condiciones seguras. *ontrol de voladuras en el per%metro de la excavación, de
•
cara a reducir los daños en el macio remanente. (plicación de sistemas de drenaje efectivo de los macios
•
adecuado
de
taludes
para reducir los esfueros originados por el agua. 6aneo sistemático y efectivo de materiales colgados.
$os estudios previos necesarios para garantiar la estabilidad del diseño geot"cnico de un talud implican una caracteriación del macio rocoso objeto de la excavación a partir de)
47
B
$os sistemas de juntas y discontinuidades.
B
$a relación de estos y la excavación con los posibles planos de rotura.
B
$os parámetros resistentes de las juntas, las caracter%sticas y propiedades de sus superficies, as% como los materiales #ue las rellenan.
B
$as propiedades geomecánicas de la matri rocosa.
B
$as caracter%sticas !idrogeológicas y las presiones de agua en juntas y fracturas.
B
Efecto de las vibraciones sobre los macios residuales, etc.
.2.1 4ode"os de Des"i/+iento El desliamiento de un talud se produce por la rotura y posterior desplaamiento de una cuña de suelo a lo largo de un plano de debilidad, lo #ue ocasiona un desmoronamiento total o parcial de dic!o talud. $as causas #ue producen este desliamiento son muy diversas
48
El inge ingeni nier ero o
suec sueco o
Pett Petter erss sson on,,
tras tras estu estudi diar ar con
detenimiento este problema, concluyó #ue el desliamiento de un suelo se produce a lo largo de una superficie de curvatura variable, #ue posteriormente asimiló a un arco de circunf circunfere erenci ncia a dada dada su mayor mayor simpli simplicid cidad ad de cálcu cálculo. lo. En !onor a la nacionalidad de su descubridor, estas superficies de rotura reciben el nombre de c%rculos suecos.
Este Este mode modelo lo gene genera rall de rotu rotura ra pres presen enta ta dive divers rsos os matices en función del tipo de suelo y de la geometr%a del talud, pudi"ndose distinguir los siguientes casos)
a=
*%rcu *%rculo lo super superfic ficial ial de de pie) pie) $a superfi superficie cie de de desli desliami amient ento o pasa por el pie del talud, siendo "ste el punto más bajo de la misma. Este tipo de rotura se produce en suelos con alto ángulo de roamiento interno
4;
2uente) añón lá#ue, 0:::. 2igura 3.3) *irculo 6uperficial de Pie
b=
*%rc *%rcul ulo o profun profundo do)) En este este caso, caso, la supe superf rfic icie ie de rotura rotura pasa por debajo del pie del talud. 6e da con asiduidad en taludes tendidos
2uente) añón lá#ue, 0:::. 2igura 3.4) *irculo Profundo
c=
*%rcu *%rculo lo profu profundo ndo de de pie) pie) (I igua iguall #ue ocur ocurr%a r%a en en el prime primer r caso, la superficie de desliamiento intercepta con el pie
4?
del talud, aun#ue en esta ocasión no se trata de su punto nto más más bajo. ajo. 6e pla plantea ntea como omo una una situa ituaci ción ón intermedia entre las dos anteriores.
2uente) añón lá#ue, 0:::. 2igura 3.7) *irculo Profundo de Pie
d=
*irc *ircul ulo o cond condic icio iona nado do)) $a pres presen enci cia a de estr estrat atos os más más duro duros s o de dive divers rsos os elem elemen ento tos s resi resist sten ente tes s
4A
2uente) añón lá#ue, 0:::. 2igura 3.8) *irculo *ondicionado
$os anteriores supuestos tienen aplicación 'nicamente en el caso de #ue el terreno sea !omog"neo. En el caso de #ue prese presente nte !etero !eterogen geneid eidad ades es en su seno, seno, será será precis preciso o recu recurr rrir ir a otro otros s mode modelo los s más más comp comple lejo jos, s, #ue #ue empl emplea ean n m"todos discretos de cálculo basados en elementos finitos.
.2. .2.22 4ode 4ode"o "oss d dee Cá" Cá"c# c#"o "o >na ve analiado el proceso de rotura de un talud, el sigu siguie ient nte e paso paso es cuan cuantif tific icar arlo lo,, de form forma a #ue #ue poda podamo mos s !acernos una idea de cómo deberán diseñarse los taludes de desmonte y terrapl"n para #ue "stos sean estables.
7:
Para efectuar este análisis cuantitativo existen diversos m"todos de cálculo
(un#ue es muy recomendable, no siempre es posible conocer directamente las caracter%sticas f%sicas y mecánicas del suelo (y, c, S= para comprobar su estabilidad. $a siguiente tabla recoge estos valores para cada tipo gen"rico de suelo)
T%" .1! C$cte$*stics =*sics 6 4ecánics de" S#e"o
TIPO DE SUELO lo#ues y bolos sueltos
P. especi'.
> Ro/+. Int.
C Coesi)n
?tn@+
?-$dos
?tn@+2
&,;:
7&
37H4:N
+rava +rava arenosa
&,;: &,A:
3;,7: 37N
H
(rena compacta (rena semicompacta (rena suelta
&,A: &,?: &,;:
30,7H37N 3:H30,7N 0;,7H3:N
H
$imo firme
0,::
0;,7N
&H7
$imo $imo blando
&,A: &,?:
07N 00,7N
&H7 &H0,7
arga arenosa r%gida (rcilla arenosa firme (rcilla media (rcilla blanda 2ango blando arcilloso
0,0: &,A: &,?: &,;: &,4:
3:N 07N 0:N &;.7 &7N
0:H;: &:H0: 7H&: 0H7 &H0
6uelos orgánicos
&,&:
&:H&7N
H
2uente) añón lá#ue, 0:::.
$os m"todos #ue satisfacen todas las condiciones de e#uilibrio presentan ventajas y desventajas)
4o$-ente$n P$ice El más flexible. $as fueras laterales asumidas se pueden
cambiar,
cambiando
f
Teóricamente
es
atractivo por#ue f
% Spence$ 70
Es el más estable num"ricamente, bueno para el computador, malo para el análisis manual.
c GPS o n%# Es el mejor para el cálculo manual. Pueden existir inestabilidades num"ricas en el computador.
$os m"todos mencionados fueron aplicados utiliando el softFare 6lope1G para el análisis de estabilidad de taludes. Para realiar el análisis
se
re#uiere de la siguiente
información del perfil)
Inclinación del talud global 4: grados. (ltura del talud global 3: metros.
Tipo de material, +rava arenosa semicompacta color gris, ángulo de fricción 30 grados, *o!esión : pa y peso espec%fico 08,:A7 51m3.
5o existe nivel freático, por lo tanto no !ay presión de agua.
En el análisis s%smico, el m"todo empleado es el seudoestático, las cargas del sismo son simuladas como
73
cargas estáticas !oriontales y verticales, estas fueras s%smicas se asumen #ue son proporcionales al peso de la masa de desliamiento potencial y de los coeficientes s%smicos ! y v expresada en t"rminos de veces la aceleración gJ, producida por el sismo. 6e tiene una aceleración de :,3A g para un periodo de retomo de 7: años y por consiguiente un coeficiente s%smico ! de :,0:.
$os resultados del análisis de estabilidad de taludes a los l%mites laterales de la explotación se pueden ver en la Tabla 3.0.
2uente) Elaboración Propia
74
2igura 3.;) 6uperficie de rotura critica.
T%" .2! Res#"tdo de" ná"isis de est%i"idd de t"#des. =ACTOR DE SEGURIDAD 4O4ENTO =UERA
48TODO Krdinario
&,383
5o
is!op
&,7?A
5o
Uanbu
no
&,37:
orgenster H Price
&,7?8
&,7?8
6pencer
&,7?0
&,7;?
2uente) Elaboración Propia.
CAPÍTULO I; PISTAS 0 ACCESOS *onstituyen uno de los elementos de infraestructura más complejos de definir, diseñar, toda ve #ue deben asegurar la accesibilidad con total seguridad a todos los puntos de la cantera. 6on las v%as por las #ue circulan los ve!%culos dentro de la explotación y, en especial, las unidades de acarreo.
$as caracter%sticas de diseño de las pistas y de lo #ue se !a dado en llamar espec%ficamente accesoJ son diferentes, por#ue mientras en las pistas la circulación es !abitual y continua en los dos y a marc!a rápida, en los denominados accesosJ, #ue se utilian de forma eventual y
77
exclusivamente para el acceso a sus tajos de las má#uinas #ue efect'an el arran#ue u operaciones auxiliares, la circulación es m%nima y a velocidad muc!o más lenta.
7.1 Accesos $a pendiente de los accesos no debe sobrepasar, en ning'n caso, el 0: V <&&N= y con respecto a su anc!ura, "sta debe superar por lo menos en dos metros el anc!o de v%a de la unidad o má#uina más anc!a #ue vaya a circular por ellos, a lo #ue !ay #ue sumar un arc"n m%nimo de dos metros entre el borde del acceso y el pi" inferior de un talud. ( la !ora de definir y proyectar los accesos, deberá justificarse la anc!ura, cuneta y sobreanc!o proyectados en función del tipo de acceso y de las caracter%sticas espec%ficas de la ma#uinaria, lo cual permitirá definir, en plano y con suficiente detalle, el diseño de los accesos con expresión de los ejes, arcenes, centros y radios de curvatura, intersección con el terreno, acuerdos en entron#ues
y
representación
de
perfiles
longitudinales
y
transversales.
*on todo ello, se deberá garantiar por cálculo #ue la ma#uinaria destinada a circular por los accesos sea capa de
78
!acerlo sin riesgo alguno, con tales condiciones de diseño. En caso contrario, deberá renunciarse a la utiliación de dic!o vial.
$a norma general de diseño es la de garantiar una circulación absolutamente segura y sin dificultades para los ve!%culos y unidades #ue vayan a utiliarlos, contando tambi"n con los ve!%culos de servicio de las má#uinas en operación.
6e tendrá en cuenta la calidad de la superficie de rodadura, la estabilidad y posibilidad de frenado de los ve!%culos y se proyectarán con un perfil transversal #ue facilite el desagWe y un perfil longitudinal #ue evite la existencia de badenes y se prevea la existencia de topes o barreras no fran#ueables, junto con el correspondiente baliado en a#uellas onas donde exista riesgo de ca%da o vuelco, o donde la distancia m%nima al bode superior de un talud sea inferior a los cinco metros de terreno absolutamente firme. Todo ello, deberá completarse con la adecuada señaliación.
7.2 Pists El diseño de las pistas debe ser tal #ue las unidades de transporte utiliadas se desplacen sin perder el ritmo de operación y
7;
en condiciones de máxima seguridad. Por ello, los criterios de diseño se centran fundamentalmente en)
B
2irme.
B
Pendiente.
B
(nc!ura de pista.
B
*urvas) radios, peraltes y sobreanc!o.
B
isibilidad en curvas y cambios de rasante.
B
*onvexidad o bombeo.
B
*onservación.
$os dos primeros parámetros tienen #ue ver básicamente con el rendimiento y costo del transporte, pero tambi"n con la seguridad. $a determinación de la pendiente óptima de una pista se realia a partir de las curvas caracter%sticas de los ve!%culos, #ue consideran la velocidad y la capacidad de frenado. $os mejores rendimientos y costos, junto con unas condiciones de seguridad adecuadas, se obtienen con pendientes en torno al ? V, incluyendo una resistencia a la rodadura normal. 5o obstante, en cada caso deberá tambi"n tenerse en cuenta si el acarreo es ascendente o descendente.
En planos de diseño, las pistas se representarán en planta y perfil tipo, con perfil longitudinal y transversal y representación de
7?
eje, arcenes
7.2.1 Anco de "s Pists El anc!o de la pista recomendada puede estimarse con la siguiente expresión)
A ?FH 1H n -onde)
A
(nc!o total de la pista
(nc!ura del ve!%culo
n
5'mero de carriles deseados
Esto significa #ue, en pistas de un solo carril, tanto a la i#uierda como a la derec!a de cada ve!%culo debe dejarse una separación de seguridad e#uivalente a la mitad de la anc!o de "ste, sin reducirse jamás por debajo de ve y media la anc!ura del mayor ve!%culo #ue se prevea #ue circule por ella. -eberá preverse además el diseño de los apartaderos necesarios
para
asegurar
el
cruce
de
ve!%culos,
convenientemente espaciados y con una longitud m%nima del
7A
doble del ve!%culo más largo #ue se prevea #ue circule por la pista y con la anc!ura m%nima del ve!%culo más anc!o. Tanto en cambios de rasante como en curvas #ue carecan de visibilidad, la pista deberá ser de doble carril o disponer de apartaderos con un dispositivo de señales efica #ue regule el tráfico alternativo.
En pistas de dos carriles, la anc!ura m%nima admisible puntualmente será de tres veces la del ve!%culo más anc!o. 6e insiste en #ue estas cifras dadas se corresponden con m%nimos absolutos y #ue un diseño responsable y basado en la seguridad de la operación debe manejar cifras siempre superiores a estas.
8:
2uente) Elaboración Propia. 2igura 4.&) odelo del (nc!o de una pista
7.2.2 Rdio de C#$3t#$ $os radios de curvatura, en planta, deberán ser capaces de garantiar el giro de los ve!%culos y ma#uinaria de mayores dimensiones #ue circulen por ella, garantiándose #ue es capa de !acerlo sin riesgo alguno con dic!as condiciones de diseño. Es por ello necesario utiliar la
8&
suficiente información t"cnica por parte del fabricante de la ma#uinaria para garantiar la bondad del cálculo.
Para #ue las curvas no supongan una limitación en la producción deben tener un radio m%nimo entre 0: y 3: m, dependiendo del ve!%culo #ue se utilice, de la velocidad prevista, del peralte y del coeficiente do roamiento.
$os radios m%nimos de curvatura !oriontal para cada velocidad de diseño, calculamos bajo el criterio de seguridad ante el desliamiento, están dados por la expresión)
0
Cm O
&0;
-onde) Cm
) Cadio %nimo (bsoluto.
) elocidad de -iseño.
Pmáx
) Peralte máximo asociado a
2máx
) *oeficiente de fricción transversal máximo asociado a .
80
El resultado de la aplicación de la expresión dada se muestra en el Ane(o nJ F1, seg'n el manual de diseño geom"trico para carreteras -+ @ 0::& del T*.
7.2. So%$enco de "s C#$3s $os vol#uetes ocupan en las curvas una anc!o mayor #ue en las rectas, ya #ue sus ruedas traseras no siguen exactamente el movimiento de las delanteras debido a la rigide del c!asis y, además, existe una tendencia de los conductores a no mantenerse en su carril. Por ello, es necesario disponer de un sobreanc!o, #ue será función del radio de la curva y de la longitud del camión.
El sobreanc!o se distribuye en el lado interno de la curva,
teniendo
en
consideración
la
facilidad
en
su
construcción pero sobre todo la maniobrabilidad del conductor al tomar la curva, en comparación con una distribución del sobreanc!o a cada lado de la calada. El sobreanc!o variará en función del tipo de ve!%culo, del radio de la curva y de la velocidad directri. 6u cálculo se !ará vali"ndose de la siguiente fórmula)
83
-onde) 6a n C $
) ) ) ) )
6obreanc!o
7.2.7 Pe$"tes Para contrarrestar la fuera centr%fuga #ue aparece en las curvas, originando desliamientos transversales e incluso vuelcos, el peralte o sobreelevación del lado exterior de la curva se calcula a partir de la fórmula siguiente)
-onde) e ) Tangente del ángulo del plano !oriontal con la pista. ) elocidad <m1!=. C ) Cadio de la curva
) *oeficiente de fricción.
84
En
la
siguiente
tabla
se
dan
las
relaciones
recomendables entre el radio de una curva circular, peralte con la #ue se la debe dotar y velocidad más adecuada para recorrer la misma.
T%" 7.1! Di+ensiones Reco+endds. Cadio
&0 8,7 &:
07 8,: &7
7: 7,7 0:
;7 7,: 00
&:: 4,7 07
&7: 4,: 3:
2uente) 9errera 9erbert, 0::;.
En las uniones de tramos con diferentes peraltes es preciso establecer una longitud de pista en la #ue el peralte variará de forma gradual, esta es la denominada ona de transiciónJ.
7.2.H Bo+%eo 6 Con3e(idd $a sección transversal de la pista debe estar diseñada con un determinado bombeo/ es decir, a dos aguas, con el fin de conseguir una evacuación efectiva de la escorrent%a !acia las cunetas o bordes laterales. $os valores más usuales de dic!as pendientes transversales var%an entre un 0 V y un 4 V. El menor valor de 0 cm1m es adecuado para superficie con
87
reducida resistencia a la rodadura #ue drenan fácilmente, y el valor máximo para casos de elevada resistencia a la rodadura.
En curva, la pendiente transversal de la superficie es la #ue corresponde al peralte y se dispone, por tanto en todos los casos, a una sola agua. $a transición entre las pendientes o bombeos de las alineaciones rectas y los peraltes en curva se !ará de forma gradual con una variación lineal de pendientes.
2uente) inisterio de Transporte y *omunicaciones, 0::&. 2igura 4.4) odelos de bombeo en un pista.
7.2.K ;isi%i"idd de "s C#$3s 6 C+%io de Rsnte
88
>n factor importante #ue debe considerarse, tanto en las curvas como en los cambios de rasante, es la distancia de visibilidad de parada, es decir, a#uella necesaria para #ue un ve!%culo pueda detenerse, sin deceleraciones inadmisibles, antes de llegar a c!ocar con cual#uier obstáculo #ue pueda !allarse en su camino.
7.2. Conse$3ci)n El sistema de pistas diseñado debe tener previsto un mantenimiento periódico y sistemático, de tal manera #ue se conserven en todo momento en buenas condiciones de seguridad. -esde la propia fase de diseño deberá #uedar establecido cuales serán las condiciones en las #ue se realiará este mantenimiento, cuál será su frecuencia, los medios a emplear y las operaciones a desarrollar.
*omo en el caso de las plataformas de trabajo, se prestará una especial atención a la conservación y limpiea de los drenajes existentes para evitar enc!arcamientos, as% como a la restauración de la superficie de rodadura, eliminación
de
bac!es,
blandones,
roderas,
etc.,
estableciendo los medios para la retirada de las piedras
8;
descaladas de los taludes o ca%das de las cajas de los ve!%culos.
(simismo, deberá preverse la conservación y reposición periódica de las señales de tráfico establecidas.
En el tema de pol%tica de luc!a contra el polvo, en tiempo seco se efectuarán riegos periódicos con el fin de reducir la emisión de polvo.
7. Des-Me 6 D$en&e El diseño de la explotación debe asentarse sobre los necesarios estudios !idrológicos e !idrogeológicos encaminados a caracteriar las necesidades de desagWe y de drenaje de la explotación, estableciendo las medidas preventivas y correctivas correspondientes.
6e estudiará y diseñará una red de drenaje #ue garantice #ue las
aguas recogidas
en la explotación
son adecuadamente
canaliadas, tratadas y depuradas antes de su vertido a los cauces p'blicos. 6e deberán contemplar, en los cálculos, los caudales aportados tanto por los cauces y cuencas superficiales, como por las
8?
estructuras !idrogeológicas, de manera a determinar la suficiencia de la red de drenaje y desagWe diseñada.
$os estudios tambi"n deberán prever las calidades de las aguas evacuadas en cada sitio y sus necesidades de depuración, tanto en condiciones normales de operación como en condiciones climáticas extraordinarias.
8A
CAPÍTULO ; SEGURIDAD SALUD OCUPACIONAL 0 4EDIO A4BIENTE EN LA E9PLOTACIÓN DE CANTERAS H.1 Se-#$idd en e" T$%&o $a seguridad en las explotaciones de canteras, considerada desde la fase inicial del proyecto, es una exigencia social y debe ser una muestra del compromiso de las empresas con sus trabajadores. Por esta raón, cada ve son más numerosos los casos de aplicación de buenas prácticas en la prevención de riesgos laborales.
*onsecuentemente, las t"cnicas de seguridad se clasifican en anal%ticas y operativas. 6eg'n el campo de actuación se cuenta con t"cnicas generales de seguridad, como la organiación, econom%a, estad%stica, señaliación, etc., y con t"cnicas especificas, como seguridad #u%mica, seguridad el"ctrica, prevención y luc!a contra incendios, seguridad de las ma#uinas, etc. Tambi"n por sectores de actividad, como seguridad en la construcción, seguridad minera, seguridad en la agricultura, seguridad en el transporte, etc.
;:
$a seguridad, #ue se basa en la integración de la prevención de riesgos laborales en el seno de la actividad de la empresa, es una de las prioridades del sector de las canteras, cuyo objetivo es Ycero accidentesY.
En toda empresa debe !aber una buena gestión de seguridad ya para esto se debe tomar en cuenta lo siguiente)
•
El liderago, #ue las más altas gerencias deben dar en seguridad e !igiene minera, educando con el ejemplo !aciendo visible su compromiso con la pol%tica de seguridad.
•
$a pol%tica de seguridad, #ue define los objetivos de la empresa en seguridad e !igiene minera, considerando los temas de manejo ambiental y responsabilidad con la sociedad.
•
El programa anual de seguridad e !igiene minera, #ue es el plan de trabajo aprobado por el comit" de seguridad.
•
Estándares de trabajo.
•
Procedimientos escritos de trabajo seguro, y otros.
H.1.1 E5#ipo de P$otecci)n Pe$son"
;&
>tiliar el e#uipo de protección personal adecuado es importante tener en cuenta antes de realiar cual#uier tarea para as% no incurrir en incidentes #ue puedan ocasionar lesiones o fatalidades a la persona, como se menciona en los art%culos del ;4 al ?; del reglamento de seguridad y salud ocupacional <-E*CETK 6>PCEK 5M :77H0:&:HE=.
En el código de colores y señales tambi"n nos menciona al respecto para realiar una tarea en especial o de alto riesgo, para tal motivo se presenta el cuadro en el Ane(o nJ
F2.
;0
2uente) Instituto de 6eguridad inera, 0:&:. 2igura 7.&) Partes del e#uipo de protección personal en la miner%a.
H.1.2 P$ocedi+ientos en " Re"i/ci)n de " T$e Toda tarea a realiar debe contar con un procedimiento escrito de trabajo seguro, donde se relata el paso a paso para su ejecución eliminándose as% las condiciones y actos subestándares #ue conlleva a un incidente. ( continuación se menciona algunos aspectos importantes)
Se-#$idd en "os ccesos 6 3*s! En los trabajos en canteras, uno de los principales peligros es trabajar
en los accesos y v%as. para ello es
necesario mantener los siguientes controles)
El diseño adecuado de) altura de bancos, gradientes y anc!o de rampas, talud de operación y talud final de los bancos, altura m%nima de bermas de seguridad, ubicación de botaderos y pilas de mineral, condiciones de tránsito de e#uipos y personal.
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Espacios laterales de alivio, para dar pase a la ma#uinaria o ve!%culos #ue circulen en sentido contrario.
erma de seguridad no menos de 314 partes de la altura de la llanta más grande de los ve!%culos #ue circulan por los caminos.
$as
carreteras
deben
mantenerse
permanentemente
regadas y las cunetas limpias.
$as v%as de circulación deben señaliarse adecuadamente con material reflectivo de alta intensidad, especialmente en las curvas.
Se-#$idd en e" c$$eo 6 desc$- de +te$i"es!
El responsable de personas o ve!%culos #ue vayan a ingresar
a
la
ona
de
operaciones
deberá
pedir
autoriación al supervisor del área.
$as grandes rocas deben ser rotas antes de cargar, ya #ue "stas podr%an poner en peligro a las personas o afectar la estabilidad del e#uipo móvil.
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El e#uipo móvil utiliado para el acarreo del material minado debe ser cargado de una manera tal #ue se minimice el derrame #ue puede crear un peligro a las personas.
6iga los procedimientos de acarreo y descarga de material de su empresa.
Ace$c+iento e5#ipos!
Primero) *ontacto visual. (seg'rese de ser isto por el Kperador del E#uipo.
6egundo) (segure su Presencia. Posiciónese en un $ugar (decuado y 2acilite a los otros E#uipos #ue lo ean. $as Prendas Ceflectivas (yudan a la Cápida Identificación.
Tercero) (c"r#uese sólo cuando el Kperador est" 2uera de la á#uina y con los *uc!arones (bajo.
H.2 4edio A+%iente 6 S"#d Oc#pcion" $os problemas relativos al medio ambiente #ue pueden surgir en la implantación y desarrollo de una actividad minera son función de las caracter%sticas de tales acciones y de las caracter%sticas del
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lugar en el #ue se proyecta. 6u consideración es clave no solo por las repercusiones económicas en el desarrollo del proyecto, sino por la directa incidencia en la reputación y fama de la compañ%a, as% como en la accesibilidad a nuevos proyectos.
El origen de los problemas o efectos puede derivarse de la fase de planeamiento del proyecto donde se abordan los objetivos concretos de la explotación a trav"s del inter"s #ue la empresa tiene de las dedicaciones presupuestarias/ o de la fase de diseño donde se recoge como se debe !acer la explotación
En cada caso, la forma de abordar el problema re#uiere de un análisis diferenciado pero #ue posteriormente se integre dentro del conjunto de la problemática ambiental de la explotación, de manera tal a conseguir soluciones integrales, bien planteadas, más efectivas #ue las soluciones parciales, mejor implantadas y de costo proporcionalmente más reducido.
( la !ora de proceder al estudio de los distintos tipos de contaminación producidos en una explotación, es frecuente recurrir a
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los modelos de simulación. 6in poner en duda las ventajas de la utiliación de los mismos, es necesario tener en cuenta, sin embargo, #ue estos tienen una estructura básica #ue depende de las caracter%sticas y propiedades consideradas en los sistemas ambientales,
y
#ue
la
calidad
del
modelo
depende
considerablemente de la calidad de los supuestos de partida, as% como de su tratamiento.
En la adopción de medidas preventivas o correctoras de los distintos impactos ambientales, es necesario tener en cuenta #ue siempre es mejor no producir la alteración #ue establecer una medida correctora, pues aparte de suponer un costo adicional de tiempo y de dinero, en la mayor%a de los casos solamente se elimina una parte de la alteración y, en otros, ni si#uiera esto.
$a pol%tica de establecimiento de medidas preventivas en los diseños se basa en el empleo de metodolog%as basadas en el conocimiento por expertos de los impactos generados en proyectos similares. Posteriormente, el diseño y dimensionamiento de las medidas correctoras deberán tener en cuenta la clasificación de las mismas)
B
4edids 5#e $ed#cen e" i+pcto) Este tipo de medidas ;;
correctoras se consiguen, generalmente, con un diseño adecuado del proyecto o limitando la intensidad de las acciones. B
4edids 5#e co+pensn e" i+pcto) ediante la reposición y conservación de los elementos #ue permanecen, desarrollo de otros nuevos #ue permitan suplir los elementos alterados.
B
C+%in " condici)n de" i+pcto) 2avorecen los procesos de regeneración natural o permiten restaurar el entorno afectado.
Ktro aspecto a considerar sobre las medidas correctoras, es la escala temporal de su aplicación, pues es conveniente llevarlas a la práctica lo antes posible, ya #ue de este modo se pueden evitar impactos secundarios.
H.2.1 P$e3enci)n 6 E"i+inci)n de Po"3os 6 Gses $a contaminación producida por part%culas sólidas, polvo y gases, derivada de las operaciones de apertura de !uecos, de la creación de las escombreras y del tráfico de vol#uetes y de ma#uinaria pesada <#ue es cuando se producen los impactos más severos de este tipo= y, en menor cuant%a, de la
;?
construcción de pistas, !a tenido tradicionalmente un conjunto de medidas correctoras basadas en)
•
Ciego periódico de las pistas con agua, acudi"ndose algunas veces a la utiliación de sustancias #u%micas o salinas reductoras de la emisión de polvo. Ello re#uiere dimensionar desde el principio las necesidades en medios !umanos y e#uipos, para el adecuado riego de las pistas, as% como la infraestructura adecuada para el suministro y canaliación del agua necesaria !asta la explotación. En este
sentido,
es
frecuente
observar
prácticas
manifiestamente contraproducentes como la instalación de
• •
aspersores de funcionamiento permanente en las pistas. Estabiliación #u%mica de pistas. Pavimentación de los accesos permanentes a la mina, práctica cada ve más extendida en las explotaciones
•
especialmente en onas de terrenos muy áridos. Cetirada de las pistas del material formado
por
acumulación del polvo mediante el uso de motoniveladoras,
•
barredoras, etc. Cevegetación rápida de los terrenos restituidos
;A
•
!umanos y económicos necesarios para ello. *ontrol del polvo durante la perforación por medio de captadores
•
en el retacado de las voladuras. Ceducción del tiempo entre las fases de explotación y restitución
mediante
el
desarrollo
de
una
óptima
planificación.
H.2.2 P$e3enci)n de" I+pcto de" R#ido $a reducción de los impactos ac'sticos se consigue mediante lo siguiente)
•
$a reducción de la velocidad de circulación de los ve!%culos, especialmente de los de transporte, lo #ue redunda en una menor formación de polvo y en un incremento de la
• •
seguridad. inimiación de los cruces en las pistas. Planificación, construcción y desarrollo
de
pantallas
vegetales contra el viento, de manera tal #ue dificulten su
• •
libre circulación en los niveles superficiales. 6ustitución de los vol#uetes por cintas transportadoras. Ciego de las pilas de materiales #ue se cargan sobre los
?:
•
vol#uetes. Estudio de la ubicación de las plantas de tratamiento
•
conforme a las direcciones predominantes de los vientos. >bicación de las plantas lo más alejadas posible de las
•
onas !abitadas. *onstrucción de barreras sónicas perimetrales. Instalación de silenciadores en e#uipos móviles. Estudio de rutas alternativas de transporte en onas
•
próximas a las áreas !abitadas. -esarrollo de las pol%ticas
• •
más
adecuadas
de
mantenimiento preventivo, lo #ue redundará en una
•
reducción del coste de operación. Cecubrimiento con gomas de
todos
los
elementos
metálicos #ue sufren los impactos de las rocas
•
ejemplo, las cajas de los camiones, etc.=. >tiliación de e#uipos accionados el"ctricamente. $imitación a las !oras diurnas de a#uellas unidades más
•
ruidosas o molestas. -isminución de las cargas operantes de explosivo y
•
• •
empleo de detonadores y de accesorios de microrretardo. Cecubrimiento del cordón detonante expuesto al aire libre. Ceducción al máximo de las operaciones de ta#ueo de bolos con explosivos, etc.
H.2. P$e3enci)n de" P$oceso de E$osi)n
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6e encuentran relacionados con este tipo de riesgos la ocupación irreversible de suelo f"rtil por la creación de !uecos y escombreras, y por la construcción de pistas, edificios y plantas de tratamiento. Ktro efecto es la inducción de efectos edáficos negativos en los alrededores de la explotación por las operaciones derivadas de la creación de !uecos, escombreras y pistas, debido a la acumulación de residuos, elementos finos, polvo, etc.
Tambi"n se incluyen en este cap%tulo el aumento del riesgo de desprendimientos, desliamientos o !undimientos por la creación de escombreras, el aumento de la carga de sedimentación aguas abajo debidas a la adición de materiales sólidos derivados de la creación de las escombreras y la construcción de las pistas e infraestructuras, el aumento de la erosión derivadas de todo este tipo de operaciones, etc.
Entre las acciones correctoras o de recuperación !abitualmente empleadas figuran)
•
Cetirada y acopio de las tierras vegetales de las onas
•
ocupadas por la explotación. -iseño de un modelado en la recuperación #ue permita la
?0
reutiliación productiva y ecológica del terreno a la
•
conclusión de la explotación. (dopción de medidas #ue eviten la producción de polvo,
•
desprendimientos y desliamientos. Preparación del suelo, mejora del microclima
•
sistemas afectados. (decuado diseño de
las
estructuras
mineras,
con
es#uemas constructivos #ue aseguren la existencia de los
•
necesarios elementos de drenaje interno y la estabilidad. -esarrollo de buenos estudios y a cargo de profesionales solventes para el análisis del emplaamiento de cada
•
estructura. (dopción de medidas #ue eviten la formación de polvo. Establecimiento de sistemas de drenaje generales y
•
particulares. Cevegetación rápida tras los movimientos finales de tierra
•
en cada ona. -isminución de pendientes y de longitudes de declive en
•
taludes de pistas y escombreras, situándose en los l%mites inferiores #ue permitan la correcta explotación.
6e deben tomar medidas preventivas y de corrección para as% asegurar una explotación con el menor impacto posible, se debe de tener en cuenta #ue para lograrlo se deben reducir o alterar ciertas
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