Ensanche de Tambores
Mayra Sirley Ferreira
cód. 1181055
Daniela Pabón Martínez
cód. 1181058
Jasbleidy Tamayo Mogollón
cód. 1181059
Deyber Andrés Rolon
cód. 1181060
Felipe Leonardo Benitez
cód. 1181085
Wendy Carolay Tarazona
cód. 1181183
Universidad Francisco de Paula Santander Facultad de Ingeniería Departamento de Geotecnia y Minería Ingeniería de Minas Minería Subterránea: Explotación 2017
Ensanche de Tambores
Mayra Sirley Ferreira
cód. 1181055
Daniela Pabón Martínez
cód. 1181058
Jasbleidy Tamayo Mogollón
cód. 1181059
Deyber Andrés Rolon
cód. 1181060
Felipe Leonardo Benitez
cód. 1181085
Wendy Carolay Tarazona
cód. 1181183
Ingeniero José Luis Gómez Hernández
Universidad Francisco de Paula Santander Facultad de Ingeniería Departamento de Geotecnia y Minería Ingeniería de Minas Minería Subterránea: Explotación 2017
Tabla de Contenido
Introducción ................................................................................................................................ 5 1.
Metodo de explotación por ensanche de tambores ................................................................ 7 1.1 Características del método ................................................................................................. 7
2 3
1.2
Ventajas y desventajas del método ................................................................................ 8
1.3
Desarrollo del método de explotación ........................................................................... 9
1.4
Preparación del método de explotación ....................................................................... 10
1.5
Explotación del método de explotación ....................................................................... 10
1.8
Sostenimiento ............................................................................................................. 13
1.8.1
Labores de Acceso y Desarrollo ........................................................................... 14
1.8.2
Labores de Preparación y Explotación ................................................................. 15
1.9
Ventilación ................................................................................................................. 17
1.10
Alumbrado e iluminación ............................................................................................ 17
1.11
Desagüe ................................ ...................................................................................... 18
1.12
Calculo del área de la sección ..................................................................................... 18
1.13
Arranque..................................................................................................................... 20
1.14
Cargue ........................................................................................................................ 21
1.15
Transporte................................................................................................................... 22
Conclusiones...................................................................................................................... 23 Bibliografía…………………………………………………………………………………..24
Lista de Figuras
Figura 1. Puerta alemana en madera corte diente sencillo ......................................................... 14 Figura 2. Tacos de madera con cabecera. .................................................................................. 15 Figura 3. Canastas de madera. .................................................................................................. 16 Figura 4. Cuadro de madera. .................................................................................................... 17 Figura 5. Sección de un trapecio ............................................................................................... 18 Figura 6. Martillo picador neumático con especificaciones .......................................................21 Figura 7. Arranque mediante martillo picador neumático ......................................................... 21 Figura 8. Cargue manual .......................................................................................................... 22 Figura 9. Empuje manual de coches o vagonetas. ..................................................................... 23 Figura 10. Malacate para labores inclinadas. ............................................................................ 23
Lista de Tablas
Tabla 1. Parámetros que indicen en la elección del método de explotación por ensanche de
tambores.………………………………………………………………………………………….. 8 Tabla 2. Ventajas y desventajas de los métodos de explotación por ensanche de tambores.…….9
5 Introducción
Un método de explotación es una combinación de las operaciones unitarias tales como arranque, cargue y transporte destinada a extraer minerales en la forma más económica posible. Para poder realizar esta extracción, sin embargo, es necesario, antes, localizar las zonas mineralizadas y tener acceso a ellas. De modo que la explotación propiamente dicha irá precedida por el reconocimiento y el desarrollo del yacimiento. La fase de reconocimiento incluye, en forma amplia, una etapa de prospección, una etapa de sondeos sistemáticos y labores de reconocimiento subterráneos, y cubicación y evaluación.
El desarrollo de la infraestructura de la mina incluye todos los accesos a las zonas mineralizadas y la división del yacimiento en unidades de explotación. En general se entiende por labores de desarrollo todos aquellos trabajos mineros conducentes a la definición y formación de sectores y frentes de explotación. Después del reconocimiento y del desarrollo, se inicia la explotación propiamente dicha que a su vez puede subdividirse en preparación, arranque, cargue y transporte del mineral.
La preparación engloba las labores que son necesarias dentro y alrededor de la unidad de explotación para iniciar la producción. Normalmente contempla la creación de una primera cara libre y la construcción de accesos a los puntos desde los que se realizaran las operaciones de arranque y cargue. El arranque será realizado de diferentes maneras según el método de explotación.
6 El cargue se realizara ya sea por gravedad, en forma mecanizada o mixta. Es en muchos casos la operación crítica en cuanto a diseño de labores de preparación y la capacidad de producción de la mina.
El transporte consiste de una serie de operaciones que se ejecutan para trasladar mineral, estéril, personal y suministros dentro y fuera de la mina. Son los aspectos de transporte horizontal, extracción por apiques y pozos, necesarios para colocar el mineral en boca mina.
Otros aspectos, denominados servicios mineros, tales como el establecimiento de una red de aire comprimido, un circuito de ventilación, el suministro de energía eléctrica, el desagüe, etc., que no caracterizan un método de explotación sino a la mina en su conjunto.
7 1. Método de Explotación por Ensanche de Tambores
1.1 Características del método
En este método puede realizarse el sentido de la explotación en avance o retroceso.
El sentido del arranque es descendente.
El ensanchado de tambores se realiza siempre en la dirección del rumbo.
Se deben dejar pilares de protección antes de ensanchar tambores junto al nivel superior de explotación.
Debe haber una guía inferior con un tambor auxiliar.
Se realiza una operación denominada encielado donde se arranca el mineral hasta el eje del tambor auxiliar.
Se puede trabajar con carbón y polimetales.
Los parámetros que recaen sobre el método de explotación para poder utilizarlo son los siguientes: Método
Buzamiento
Potencia
Rendimiento
Recuperación
Ensanche de tambores
20°-70°
0.6m – 2.5m
>80%
90%
Tabla 1. Parámetros que indicen en la elección del método de explotación por ensanche de
tambores.
8 1.2 Ventajas y desventajas del método
En el siguiente cuadro se mencionaran las ventajas y desventajas que tiene este método de explotación.
ENSANCHE DE TAMBORES Ventajas
Desventajas
Alta recuperación del
Alto costo de
mineral.
sostenimiento.
Más frentes de
Accidentalidad por
trabajo.
inclinación.
Poca inversión en
Desprendimiento de
maquinaria
techo inmediato.
Bajo costos de personal No requiere de personal calificado
Tabla 2. Ventajas y desventajas de los métodos de explotación por ensanche de tambores.
9 1.3 Desarrollo del método de explotación
Para el desarrollo del Diseño de Explotación se puede plantear el acceso por medio de una labor horizontal o inclinada como:
Nivel
Galería
Cruzada
A partir de esta labor de acceso principal se realizan las labores de desarrollo que deben ser labores horizontales con la dirección del rumbo, en algunas ocasiones la labor de acceso es la misma labor de desarrollo ya que los niveles pueden cumplir esta función.
1.4 Preparación del método de explotación
La preparación se realiza por medio de tambores construidos por el buzamiento real del manto y sobreguías trazadas por el rumbo del manto. La cantidad de sobreguías utilizadas, y la distancia entre sobreguías y entre tambores depende de la calidad del techo. Las dimensiones de los tambores dependen de los respaldos que se tengan.
10 Guías: Son las labores que siguen la misma dirección del rumbo y que comunican
un tambor con otro, dividen el yacimiento en bloques y cada bloque estará limitado por dos guías y dos tambores. Tambores de explotación: Los tambores de explotación se realizan entre un nivel
superior y un nivel inferior, estos tambores tienen la dirección del buzamiento.
1.5 Explotación del método de explotación
Para la aplicación del método de explotación por ensanche de tambores se subdivide el campo de mina a partir tambores entre el nivel superior y el nivel inferior, entre estos tambores se comunicaran guías entre un tambor y otro para dividir en bloques la zona de explotación. Se realizara una guía inferior con un tambor auxiliar para trazar un eje de ese tambor auxiliar hasta el nivel superior. El arranque es descendente, lo primero que se realiza es un pilar de protección junto al nivel superior, después de esto se prosigue a hacer el encielado, proceso que consta de arrancar el mineral de un tambor hacia el eje de tambor auxiliar mediante el ensanche de estos tambores y se va dejando el tambor auxiliar de la zona hacia donde se está avanzando.
El arranque puede ser manual o mecánico, manual mediante martillo picador y mecánico mediante martillo picador neumático.
11 1.6 Diseño
En una primera etapa se construyen tambores cada 20 m y sobreguías cada 20 m.
A medida que progrese la preparación, se atacan los dos machones superiores bajo el nivel superior a partir del primer tambor para obtener dos frentes de arranque.
Cada tambor se ensancha unos 8 m en los dos costados hasta formar una cámara de 16 m de ancho por 18 m de longitud.
Se crean simultáneamente varios frentes de arranque, la línea de corte avanza aproximadamente 1 m por turno y consecutivamente se van instalando líneas de tacos con cabecera espaciadas cada 1 m.
La línea del tajo está limitada en un costado por el frontón del carbón y en el otro costado por el espacio sostenido por tacos en madera, le sigue el otro frontón, luego el machón de protección y por último el derrumbe de la cámara anterior.
12
Fig. Esquemas
13 1.7 Rendimiento
Se puede obtener un rendimiento de hasta el 80% con este método empleado en yacimientos ígneos y sedimentarios.
1.8 Sostenimiento
La madera es el elemento más utilizado para el sostenimiento en las minas que presentan este método de explotación, por lo general es recta, sin nudos, semi-seca, de buena calidad y de diámetros que oscilan entre 0.12 – 0.15 metros, a continuación se describe el sostenimiento más utilizado para cada una de las labores:
1.8.1 Labores de Acceso y Desarrollo
Las labores de desarrollo se llevan con un ancho promedio de 1.8 a 2 metros y el sostenimiento se realiza con puerta alemana, los diámetros de la madera empleada oscilan entre 0,12 y los 0,15 metros, con una separación entre puertas de 1,2 metros. Estas son las distancias y dimensiones más usadas en las minas que presentan este método de explotación por ensanche de tambores para las labores de acceso y desarrollo.
14
Figura 1. Puerta alemana en madera corte diente sencillo
1.8.2 Labores de Preparación y Explotación
En estas labores el sostenimiento utilizado son tacos de madera con cabecera, cuyos diámetros oscilan entre 0.10 a 0.14 metros y una separación de 1.0 a 1.2 m, tanto en sobre guías, y tambores. En zonas donde las presiones del macizo rocoso son evidentes se debe utilizar cuadros de madera separados cada metro, la madera debe ir alineada, en zonas donde la presiones del macizo rocoso sean excesivas, se deben colocar canastas con o sin relleno como refuerzo al sostenimiento anteriormente descrito.
15
Figura 2. Tacos de madera con cabecera.
Figura 3. Canastas de madera.
16
Figura 4. Cuadro
de madera.
1.9 Ventilación
La ventilación principal se realizará de manera forzada como lo estipula el decreto 1886 del 2015, por medio de un ventilador aspirante o soplante. Los frentes ciegos se ventilan por medio de ventiladores auxiliares. El recorrido del aire inicia con la entrada de aire por la labor de acceso inferior que debe tener una sección promedio de 3 m², continúa por la labor de desarrollo y se dirige a las labores de preparación y explotación, retornando por las labores superiores, el aire se distribuye hacia las diversas secciones y luego este va a buscar el retorno por medio de los tambores previstos para salida de aire. Se deben planear tambores de ventilación para la circulación del aire, estos tambores obligatoriamente deben tener machones de protección porque estos son
17 los únicos tambores que van a durar la vida de la mina ya que esta se debe permanecer ventilando siempre.
1.10
Alumbrado e iluminación
Para el alumbrado en vías y en los cruces de ellas se debe utilizar alumbrado estacionario como lo indica el Decreto 1886 del 2015, además, cada trabajador tiene que llevar una lámpara con protección a prueba de explosión sujeta y siempre deberá estar encendida para garantizar la seguridad del mismo.
1.11
Desagüe
Cuando se trata de labores horizontales estas deben tener pendiente así sea muy pequeña para poder garantizar la salida del agua por gravedad y cuando se tienen labores de acceso inclinadas se deben construir pozos de recolección bajo tierra para que el agua fluya hacia allá por gravedad y mediante una electrobomba sacar el agua que se acumula en esta parte.
18 1.12
Calculo del área de la sección
Figura 5. Sección de un trapecio
Para el cálculo del área se deben tener en cuenta las especificaciones que reglamenta el Decreto 1886 del 2015:
Artículo 77. Área mínima de excavación minera. El área mínima libre de una excavación minera debe ser de tres metros cuadrados (3 m2) con una altura mínima de uno coma ochenta metros (1,80 m).
Altura mínima de la sección: 1.8 m
Área mínima de la sección: 3 m²
19 También se tomó en cuenta lo siguiente: Artículo 85. Dimensión de las vías de transporte. Las vías de transporte en las cuales circula al mismo tiempo personal, deben tener un espacio suficiente para una circulación segura (mínimo sesenta centímetros (60 cm) entre el elemento de transporte y la pared más cercana de la vía) Teniendo este dato se puede obtener el área de la sección del trapecio:
Para el rendimiento se utiliza la siguiente formula:
Rendimiento=Am/At
At = Área de la sección Am = Área del mineral
20 1.13
Arranque
Los sistemas conocidos que se pueden aplicar al arranque de ensanche de tambores es mediante martillo picador manual donde depende de la fuerza de la persona que realice la operación y martillo picador neumático que es la forma más mecanizada que se puede realizar el arranque.
Figura 6. Martillo picador neumático con especificaciones
Figura 7. Arranque mediante martillo picador neumático
21 1.14
Cargue
Se puede realizar el cargue del mineral y estéril del frente para llevar el material hasta el medio de transporte mediante cargue manual que es el realizado por el hombre y cargue mecanizado por medio de una pala cargadora.
Figura 8. Cargue
1.15
manual
Transporte
Luego de ser extraído el mineral cae por los tambores y se depositan en los vagones, empujados manualmente cuando se trata de labores horizontales o con poca pendiente y posteriormente es transportado a la superficie.
22 En las labores principales de transporte, cuando las pendientes son muy elevadas se puede el malacate para jalar los coches o vagonetas hacia la superficie mediante la fuerza que ejerce el malacate.
Figura 9. Empuje manual de coches o vagonetas.
Figura 10. Malacate para labores inclinadas.
23 2
Conclusiones
Este método tiene un gran rendimiento y requiere de bajos costos para realizar la extracción.
Requiere de mecanización porque la forma en que se explota y la maquinaria utilizada genera mucha inseguridad.
