POLIGONACIONES SUBTERRANEAS SUBTERRANEAS LEVANTAMIENTO DE LABORES SUBTERRANEAS
1. INTROD INT RODUCC UCCIÓN IÓN::
Esta Esta part parte e es estu tudi diar arem emos os la apli aplica caci ción ón de las las técn técnic icas as topo topogr gráf áfca cas, s, ya estudi estudiad adas, as, al cas caso o de trabaj trabajos os desar desarro rolla llados dos en el subsue subsuelo lo.. Ademá Ademáss del ejemplo clásico de la minería de interior, estas técnicas serán aplicables en la peroración de túneles para carreteras y errocarriles, en determinadas obras hidráulicas, en la creación de espacios subterráneos para almacenamiento, etc. as caract caracter eríst ística icass !ue hacen hacen especi especiale aless las obras obras subter subterrá ránea neas, s, desde desde la perspecti"a de la topograía, son las siguientes# $ %luminación.& En las obras subterráneas es preciso trabajar con lu' artifcial, en oc ocasiones es escasa. Es Esto obliga a emplear iluminación adicional, tanto en lo los e! e!uipos topográfcos como en las se(ales de puntería y los puntos "isados. $ )emperatura, humedad, suponer condiciones de incómodas para los operarios, aectar a los e!uipos, !ue sometidos a condiciones acilitan su deterioro.
etc.& *ueden trabajo pero también estarán ad"ersas !ue
$ E+istencia de pol"o, gases noci"os o grisú.& uponen condiciones ad"ersas y, en ocasiones, peligrosas. $ Espacios reducidos y por los !ue, con recuencia, circulan "ehículos o e+iste ma!uinaria en mo"imiento.& Esto obliga, habitualmente, a fjar los puntos de estación en las paredes o en los techos de las labores y, en ocasiones, a estacionar en estos mismos puntos. $ e"antamiento de puntos de diícil acceso, en los !ue a menudo resulta imposible situar una se(al de puntería. $ -o -omu muni nica caci ción ón entr entre e las las labo laborres de inte interi rior or y las las de e+ter +terio iorr.& *uede ueden n complicar, de manera importante, los trabajos topográfcos de enlace entre dichas labores, en particular la transmisión de orientación y de cota al interior.
$ a complejidad de las labores de interior, !ue puede difcultar el desarrollo de los trabajos topográfcos y, en particular, el replanteo de nue"as labores. $ os le"antamientos topográfcos en minería deben seguir de cerca los a"ances de la e+plotación. Además, los "értices en los !ue se apoyan pueden "erse aectados por los mo"imientos del terreno o, incluso, desaparecer. os planos de las labores mineras de interior deben lle"arse al día, para poder organi'ar adecuadamente los trabajos de sal"amento en caso de accidente, para relacionar las labores con posibles eectos en el e+terior, para e"itar intrusiones en los registros mineros colindantes, para e"itar el problema de las aguas colgadas, etc. os trabajos topográfcos inter"ienen en todas las ases del proceso minero. En el caso de minería de interior, y sin ánimo de ser e+hausti"os, podemos mencionar los siguientes casos# $ *rospección y e+ploración. $ %n"estigación por sondeos del yacimiento# replanteo de la malla de sondeos teórica, le"antamiento topográfco de la situación real de los sondeos sondeos inclinados. $ /eplanteo de registros mineros. $ e"antamiento inicial de la 'ona minera. /eplanteo de las obras e instalaciones a construir en el e+terior. $ )oma de a"ances replanteo instalaciones a construir en el
de obras e interior.
$ /eplanteo subterráneas labores.
entre
de labores rompimiento
2. TEODOLITO SUBTERRANEA:
EN
MINERIA
-omo hemos indicado, suelen emplearse instrumentos similares a los de e+terior, siempre teniendo en cuenta las condiciones de iluminación de las labores subterráneas y, en caso necesario, !ue sean antigrisú.
0o obstante, e+isten e!uipos dise(ados para trabajos de interior. se estacionan de manera !ue no los ser"icios de arran!ue y de material.
especialmente Estos e!uipos interrumpan transporte de
En algunos casos se coloca el sobre una barra hori'ontal, !ue se hastiales a altura sufciente para no transporte.
instrumento apoya en los interrumpir el
En otros casos, especialmente si las labores son angostas, el instrumento se suspende de un perno introducido en el hastial o en el techo de la labor. os e!uipos antiguos se iluminaban, mediante el e!uipo adecuado, a tra"és de los puntos de entrada de lu', de manera !ue pudieran tomarse lecturas sobre los limbos. os teodolitos electrónicos y las estaciones totales disponen de una pantalla, donde pueden leerse los resultados de la medición, !ue puede estar iluminada. as plomadas y las se(ales de puntería se iluminan desde atrás, interponiendo una pantalla de papel o de plástico para no deslumbrar al operario del instrumento. )ambién pueden iluminarse lateralmente. )odos los e!uipos de iluminación, en caso de minas de carbón, deben ser antigrisú. a puesta en estación se reali'a, generalmente, con relación a una plomada !ue cuelga de un cáncamo situado en el techo de la labor, como hemos "isto 1o"eremos el instrumento, montado sobre el trípode, hasta situarlo apro+imadamente bajo la plomada y, a continuación, utili'aremos el juego del instrumento sobre la meseta del trípode para afnar mejor. a plomada debe estar en la prolongación del eje principal del instrumento. 1uchos instrumentos lle"an una se(al o un pi"ote para indicar el centro del anteojo. i situamos el anteojo en posición hori'ontal, esta se(al nos indicará el punto sobre el !ue debe estar la plomada para conseguir la puesta en estación. i el aparato no dispone de esta se(al, la materiali'amos estacionando apro+imadamente bajo la plomada y marcando con un lápi' el círculo !ue
describe la punta de ésta sobre el anteojo 2situado en posición hori'ontal3 al girar la alidada hori'ontal. El centro de este círculo es el punto buscado.
3. MÉTODOS TOPOGRÁFICOS SUBTERRÁNEOS:
1ucho antes de !ue comiencen las labores de e+ca"ación es necesario reali'ar un le"antamiento topográfco de superfcie de la 'ona !ue será aectada por la e+plotación minera o por la obra subterránea en cuestión. El le"antamiento de superfcie es un trabajo topográfco con"encional, para el !ue habrá !ue establecer las redes planimétricas y altimétricas habituales y aplicar los métodos e instrumentos estudiados en la asignatura )opograía del semestre pasado. )ambién puede resol"erse esta ase mediante un le"antamiento otogramétrico, sobre el !ue habrá !ue incorporar los límites del grupo minero, la situación de los pol"orines, etc. En minería subterránea 2al contrario de los !ue ocurre en minería a cielo abierto3 las "ariaciones en superfcie son relati"amente pe!ue(as y se suelen limitar a la construcción de algunas instalaciones y edifcios en el e+terior y, e"entualmente, al a"ance de "ertederos de estériles. 1ención aparte merece el caso de hundimientos en superfcie pro"ocados por las labores de interior, !ue estudiaremos más adelante. El le"antamiento y la actuali'ación de planos, a partir de los "értices empleados para el le"antamiento topográfco o otogramétrico inicial, resulta sencillo y no "amos a e+tendernos en él. 4n caso especial es el constituido por los trabajos topográfcos !ue permiten enla'ar las labores de interior con el le"antamiento e+terior, necesarios para reerir a!uellas al mismo sistema de coordenadas empleadas en éste 2y, en defniti"a, enla'ar con la red geodésica3.
5amos a tratar los métodos planimétricos y altimétricos empleados para el le"antamiento de las labores subterráneas y para la actuali'ación continua de estos trabajos, especialmente en lo !ue se refere a la toma de a"ances de los rentes de e+plotación. MÉTODOS PLANIMETRICOS: o
MÉTODO ITINERARIO:
os itinerarios de interior se reali'an y se calculan del mismo modo !ue los de e+terior. *ero en este caso las difcultades son mayores, como se ha indicado, debido al ele"ado número de ejes, a su reducida longitud y a las difcultades de la puesta en estación y de la reali'ación de las mediciones. Es undamental poner especial atención en la planifcación y en la ejecución de estos trabajos para e"itar una acumulación e+cesi"a de errores. egún los casos, emplearemos unos u otros de los instrumentos topográfcos !ue hemos "isto. os teodolitos y estaciones totales nos proporcionan los mejores resultados, pero en ocasiones habrá !ue emplear brújulas y eclímetros para la medida de ángulos y cinta métrica para la de distancias. ITINERARIO CERRADO:
os itinerarios cerrados son a!uellos en los !ue el punto fnal coincide con el inicial. os aplicaremos siempre !ue sea posible, estableciendo un recorrido por las labores !ue interesa le"antar hasta "ol"er, por éstas o por otras ya le"antadas, al punto inicial. *ara relacionar las coordenadas de los puntos "isados con las de los "értices del le"antamiento e+terior, necesitaremos conocer las coordenadas de la primera estación del itinerario y disponer de una dirección de acimut conocido, !ue nos permita orientar el itinerario. Esta orientación puede haberse transmitido a tra"és de un po'o o de una rampa.
ITINERARIO ENCUADRADO:
En ocasiones se dispone de dos puntos de coordenadas conocidas, entre los !ue se puede establecer un itinerario encuadrado. En los itinerarios encuadrados de e+terior, la orientación se consigue lan'ando "isuales entre las dos estaciones e+tremas, lo !ue no suele ser posible en interior ya !ue es raro !ue estos dos puntos sean "isibles entre sí. os puntos de interior de coordenadas conocidas pueden corresponder a dos po'os, cuyas coordenadas se han calculado mediante un itinerario de e+terior ligado a la red geodésica. 1ediante plomadas situadas en los po'os marcamos las estaciones en el interior y sus coordenadas planas 26 e 73 coincidirán con las de e+terior y serán, por tanto, conocidas. as coordenadas del punto de interior también pueden haberse medido a tra"és de una rampa. Además, puede ser !ue hayamos transmitido la orientación al interior por un po'o o por una rampa. a transmisión de orientación al interior se estudiará posteriormente, pero podemos adelantar !ue nos proporciona una dirección de acimut conocido a partir del punto materiali'ado en el interior, lo !ue permite orientar el instrumento topográfco estacionado en él 2o calcular la corrección de orientación, si se prefere trabajar así3.
o
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Emplearemos el método de radiación para completar el le"antamiento de las distintas labores de interior. e le"antarán todos los detalles !ue deban fgurar en los planos de la e+plotación y también a!uellos !ue puedan ser rele"antes para las labores de in"estigación 2allas, contactos, etc.3 y de planifcación minera 2secciones, perfles, etc.3. El método de radiación se aplica desde las estaciones de los itinerarios. -omo sabemos, se puede trabajar con el instrumento topográfco orientado, midiendo directamente los acimutes de las alineaciones "isadas. i optamos por no orientar el instrumento, será preciso lan'ar una "isual a una dirección de
acimut conocido 2normalmente la estación anterior del itinerario3 para poder trabajar mediante corrección de orientación. o más adecuado es reali'ar conjuntamente los itinerarios y la radiación, siempre !ue sea posible. :e esta manera ahorramos tiempo y reducimos la posibilidad de !ue se produ'can errores groseros, ya !ue sólo hay !ue estacionar una "e' en cada punto de estación. )al como ocurre con los itinerarios, todos los puntos radiados deben reerirse a la red e+terior para trabajar en un sistema de coordenadas común a ambas redes. En caso necesario, puede le"antarse por radiación una estación destacada ed desde la !ue se le"antan posteriormente, también por radiación, los puntos de interés <, =, >, etc. *ara poder orientar esta estación destacada se lan'a, una "e' hemos estacionado en ella, una "isual de espaldas a la estación p del itinerario desde la !ue la habíamos le"antado.
•
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El método de la plomada no es tan dierente al método de poligonación utili'ado en trabajos superfciales, donde se miden las distancias con la cinta de acero y los ángulos a'imutales con el teodolito, empleándose las lecturas de los ángulos "erticales para reducir a la hori'ontal las distancias medidas. En los trabajos subterráneos, con"iene tener, todos los puntos de estación o "értices de la poligonal en el techo, colocándolos en el piso únicamente cuando las condiciones locales obliguen a ello, por ejemplo cuando e+istan tajeos o e+ca"aciones grandes en el techo.
-uando la poligonal se lle"a por galerías principales, !ue tienen únicamente la pendiente necesaria para el desag@e, digamos <, se pueden medir las distancias sobre el piso, o paralelamente a el entre cada dos plomadas !ue cuelgan de los puntos de estación y utili'arse el ni"el del anteojo con un juego de pe!ue(as miras para determinar las dierencias de ni"el. -uando las labores tienen una inclinación uerte o cuando hay obstrucciones, tales como montones de desmonte, estrangulaciones de las labores, etc. y en general, en los casos en !ue no se necesita una precisión demasiado grande en el le"antamiento, se procede de la manera siguiente# as "isuales se toman hacia la cuerda de la plomada para las estaciones en el techo o piso, colocando el cruce de los hilos del retículo del instrumento en coincidencia con un punto bien defnido, tal como un nudo en la cuerda de la plomada leyéndose el correspondiente ángulo en el limbo "ertical y midiendo la distancia desde el centro del eje hori'ontal de rotación del anteojo hasta el punto "isado# se toma además las alturas del instrumento y de la se(al "isada con respecto a los puntos de estación, contándose esta altura como positi"a cuando la estación está en el piso y negati"a cuando la estación esta en el techo. a distancia medida en estas condiciones dará la distancia hori'ontal entre las dos estaciones multiplicándola por el coseno del ángulo de inclinación leído en el limbo "ertical del instrumento esa misma distancia multiplicada por el seno del mismo ángulo dará una distancia "ertical !ue, combinada con la altura del instrumento y la atura de la se(al "isada, dará a dierencia de alturas entre los dos puntos de la poligonal.
LEVANTAMIENTO DE DETALLES:
:E)AE *9/ :%)A0-%A# En la distancia medida entre los puntos 2A y B3, se toman los detalles cada dos metros o cuando las inCe+iones lo re!uieran en los hastiales de la galería, con un Ce+ómetro a dos o tres metros, en orma perpendicular a la cinta, obteniéndose la orma de la galería o labor.
:E)AE *9/ A0?49# -onsiste en fjar un punto por la intersección de dos "isuales, a partir de dos puntos cuyas distancias se conocen. )ienen muy poca aplicación en los trabajos subterráneos debido a !ue no siempre hay seguridad de "er el mismo punto desde la segunda estación. e usa en casos muy especiales, por ejemplo, cuando el punto !ue se "a a fjar es inaccesible y puede ser iluminado por un rayo de lu'.
