ESCALONES INVERTIDOS O TESTEROS
INTEGRANTES: JELSIN ÁLVAREZ 1180591 JUAN GONZALES 1180654 LUIS GARCÍA 1180690 LUIS NAVAS 1180 RAFAEL RAMÓN 1180
GENERALIDADES Este sistema fue muy usado en las minas, pero actualmente es muy rara su utilización. Su evolución ha sido pequeña aunque se han obtenido importantes resultados en materia de seguridad mejorando el relleno, los sistemas de posteo adecuándolos a las capas, sistemas de inyección que permiten rebajar los índices de peligrosidad y reduce el riesgo de enfermedad profesional (silicosis), y la desgasificación previa de las capas con alto contenido en grisú. Este método consiste en el avance a partir de una chimenea que comunica dos galerías a diferente nivel sobre la misma capa, de uno de los frentes escalonados (testeros) siguiendo una dirección horizontal sobre la capa. El método es recomendable en capas de pequeña y mediana potencia (ancho) con inclinación superior a 45º. En este método algunas veces se utiliza el relleno con material estéril acarreado desde la superficie para controlar la convergencia que sufre el tajo a medida que avanza y se generan vacíos en la explotación. El arranque por este método tiene la ventaja de que el tajo se puede atacar en varios puntos al mismo tiempo para obtener más producción. El grado de inclinación de los mantos permite el uso efectivo de la gravedad en las operaciones de cargue y transporte, pero presenta el inconveniente de que al caer el carbón al piso del relleno se fractura y se contamina con material de relleno, desmejorando su calidad. Igualmente al caer el carbón se genera gran cantidad de polvo y siempre existe un alto riesgo de accidentalidad para los trabajadores.
VENTAJAS
Mayor número de picadores en el frente de arranque. El tajo se puede atacar en varios puntos al mismo tiempo para obtener más producción. El grado de inclinación de los mantos permite el uso efectivo de la gravedad en las operaciones de cargue y transporte.
DESVENTAJAS.
A veces presenta el inconveniente de que al caer el carbón al piso del relleno se fractura y se contamina con material de relleno, desmejorando su calidad.
Produce mucho polvo del material y si no se tiene un sistema de riego continuo sería perjudicial para el trabajador. Costos en rellenos de estéril de material de superficie cuando el espacio de la cavidad de explotación queda de gran volumen, para el sostenimiento. Alta concentración de tensiones en las esquinas de los entrantes y salientes en que se escalona el frente del macizo virgen del carbón, provocando potenciales zonas de destrucción del mismo, exigiendo un posteo más denso y laborioso. Exige que el depósito sea de buena resistencia y especialmente que sus respaldos también lo sean.
APLICACIÓN A QUÉ TIPO DE YACIMIENTOS.
A) pozo. B) transversales. C) Estériles. D) Recortes. E) Guías. Se utilizan en aquellos yacimientos con fuerte buzamiento para lo cual se descompone el yacimiento en pisos o niveles. Se parte de la galería superior o
inferior y se abre un frente de trabajo que se va ensanchando y formando bloques escalonados que van progresando a medida que avanza la explotación. El descargue del mineral se realiza por gravedad hasta la galería infe rior de transporte.
Características: - Espesores de manto variable alrededor de 0.5 y 3 m. - Buzamiento mayor de 50o - Requiere de sistemas especiales de ventilación - Se debe realizar controles continuos y eficientes de seguridad minera.
VENTILACIÓN. La ventilación de los talleres de testeros de carbón se realiza en sentido ascendente, por prescripción legal. Para ello es necesario mantener la comunicación entre el taller y las guías de cabeza y de pie y evitar el paso del aire a través del relleno.
Flecha Roja: Aire viciado Flecha Azul: Aire Limpio
SOSTENIMIENTO.
El sostenimiento inmediato del hueco producido por el deshulle de la capa se realiza mediante piezas de madera, fundamentalmente pino y eucalipto. Principalmente la entibación se realiza con mampostas, a piezas cilíndricas que se colocan perpendicularmente a los estratos. La parte superior de la mamposta se apoya sobre una pieza de madera que se denomina bastidor. Este es una pieza de madera de eucalipto, de forma semicilíndrica, de 2,5 m de longitud, mayoritariamente. La parte plana del bastidor se apoya sobre el muro (estrato inmediatamente superior de la capa de carbón) mientras que la parte cilíndrica es la que está en contacto con la mamposta. Para ello, la cabeza de la mamposta ha de ser labrada con la forma del bastidor, en una talla que se conoce como boca de lobo. Cada bastidor está contacto con tres mampostas alineadas y paralelas al testero, en un conjunto básico que se denomina jugada. Además cada bastidor se apoya en el bastidor de la jugada inferior, en la disposición que se conocen como "encadenar jugadas". El espacio comprendido entre dos hileras consecutivas de jugadas se denomina calle y tiene una anchura en torno a 1 m. La parte inferior de las mampostas también se labra, aunque existen dos posibilidades mayoritarias. En el caso de que la resistencia del muro (estrato inferior de la capa de carbón) sea suficiente, las mampostas se apoyan directamente sobre él. Para ello su extremo se afila en punta, que es colocada en un hueco creado en el muro, que se denomina balsa. En este caso, la entibación así realizada se conoce posteo de balsa. En caso contrario, cuando el muro no es suficientemente competente las mampostas se colocan sobre otro bastidor, en lo que se conoce como posteo de chulana. El pie de las mampostas se corta en forma de bisel, que queda encajado en una muesca realizada en el bastidor. En este caso la jugada se compone de 2 bastidores y 3 mampostas.
Los testeros tienen una longitud que es un número entero de veces la longitud del bastidor. Así, para bastidores de 2,5 m, se tienen longitudes de serie de 2,5 m, 5 m, 7,5 m y 10 m. Los bordes del taller son zonas de concentración de tensiones de compresión. Además de las zonas de las galerías de base y cabeza, las zonas más críticas son las uniones de los testeros con las niveladuras. Así, las niveladuras necesitan un sostenimiento adicional. A la concentración de tensiones se suma la presencia de grisú y de agua que pueden provocar derrabes.
FRENOS
La necesidad de reforzar el sostenimiento en las niveladuras se resuelve, generalmente, mediante la colocación de frenos. Los frenos son mampostas colocadas sujetando la niveladuras. En el caso más favorable —capas de poca pendiente — se colocan como frenos las mampostas superiores. Fuera de este caso, los frenos consisten en mampostas adicionales colocadas dentro de la jugada superior de la serie o en medio de una calle. Esta última posibilidad se conoce como freno intermedio y la mamposta se coloca en el centro de la calle que se va a deshullar, antes de empezar a picar. Proporciona mayor protección al picador y se coloca mediante dos balsas en techo y muro. La mamposta de freno se conoce como acotado o a vitola cuando se labran sus extremos en bisel para encajar en las entallas o vitolas de los bastidores. Se denomina como de doble oreja cuando freno y bastidores se unen mediante entalladuras en ambos, similares a las utilizadas en los cuadros de galería de madera. A medida que las condiciones son más desfavorables (pendientes elevadas, potencias anchas, velocidades de avance pequeñas) es necesario reforzar los frenos, bien sea los de la jugada o los intermedios. El más sencillo es la utilización de un puntal entre el freno de la jugada y la mamposta inferior, la de espalda. Para mayores exigencias se utilizan las tornapuntas o tijeras. Consisten en dos piezas cilíndricas cuyas cabezas se unen para formar un ángulo en el freno y sus pies se apoyan en los hastiales o la mamposta de espalda.
ENTIBACIÓN AUXILIAR
Además de las jugadas y los frenos, la entibación requiere de elementos de entibación auxiliar, con dos objetivos: Ajustar la entibación principal a los hastiales y las niveladuras, adaptándose a las irregularidades. Proteger los vanos entre jugadas y entre frenos, para así evitar las caídas de costeros en las calles y los derrabes de carbón de las niveladoras.
MECANIZACIÓN. Los testeros es un método de explotación de capas de carbón inclinadas y verticales, con arranque manual mediante martillo picador (neumático), sostenimiento articial con madera y relleno del post-taller. Dentro del taller, el transporte del carbón se realiza por gravedad, auxiliado por chapas metálicas sobre el muro, cuando la inclinación es pequeña.
RENDIMIENTO Este método solo se ha utilizado en las minas del Valle del Cauca y Cauca, y se emplea en yacimientos verticales, cuando los mantos de carbón presentan buzamientos muy altos, entre 50° y 90°, y espesores entre 0.4 m a 2 m. El rendimiento de la explotación es muy alto, mayor del 85%, ya que se extrae la mayor parte del yacimiento satisfacción la inversión que se ha realizado en este método.
DISEÑO DEL MÉTODO DE EXPLOTACIÓN Este método se comienza con la construcción de una cruzada que atraviesa los estratos en forma perpendicular o en diagonal hasta cortar los mantos que se van a extraer posteriormente; otra forma de acceder al depósito es por medio de guías, clavadas o pozos Luego de construirse las cruzadas se inician unas guías de 2 m de altura por 1.5 m de ancho siguiendo el rumbo del manto de carbón. A partir de estas guías se construyen los tambores o pozos inclinados sobre los mantos de carbón siguiendo la máxima pendiente del manto, con ancho de 2 m, 5.5 m de altura y por el espesor del manto, y a partir de estos tambores se construyen diagonales sobre las cuales se iniciará la explotación. Sobre cada diagonal se trazan escalones invertidos de 5 m de altura por 4 m de base; por el tambor baja el carbón formándose una tolva natural, que luego será el punto inicial para rellenar el tambor con material estéril o se asegura con machones de protección. Los rellenos de estéril se hacen después de que el tajo ha avanzado un determinado número de metros evitando así que los esfuerzos aparezcan en el tajo y lo traten de cerrar. A media que avanza el tajo de un nivel es necesario ir construyendo otras diagonales ubicadas en un nivel superior al anterior, que se comunicarán cuando se termina la explotación del nivel anterior.
ARRANQUE El arranque del carbón normalmente se realiza con martillo picador aunque a veces debido a la dureza del material se usa explosivo. Se puede picar el tajo de abajo hacia arriba (derrabando), o de arriba hacia abajo posteando el primer tajo una vez picado (de salón) y así con los tajos siguientes. El carbón al ser arrancado y deslizarse por el taller produce mucho polvo, cosa que se evita inyectando el carbón con agua a presión lo que, aparte de evitar el polvo, disminuye su dureza ya que lo agrieta y lo vuelve más esponjoso. Pertenece al grupo de métodos de frente oblicuo, entendiendo como tal el que va más avanzado por la guía de base que por la de cabeza. Ello permite, en los yacimientos muy inclinados y verticales, situar simultáneamente mayor número de picadores en el frente de arranque respecto a los que sería posible colocar si se adoptase una disposición análoga a la del tajo largo típico de los yacimientos tumbados. La disposición oblicua del frente de arranque y del talud de relleno, característica de este grupo de métodos, son circunstancias especiales que exigen detalladas medidas técnicas en la explotación. Entre ellos, el denominado de testeros es el más utilizado y el tradicionalmente empleado en los yacimientos verticales.
TRANSPORTE El transporte en el tajo es por gravedad Dentro del taller, el carbón desciende por gravedad. El carbón recién picado cae por las calles, a la espalda del picador de la serie inferior, hasta alcanzar el relleno. A partir de ahí desciende sobre el relleno hasta la parte baja del taller. Allí es almacenado hasta que se descarga, a través de la bocarrampa, en vagones o un medio de transporte continuo. El sostenimiento con mampostas de madera. El tratamiento del post-taller se realiza con relleno total, en algunos casos calibrados. Está generalizada la inyección del carbón con agua, para facilitar el posterior arranque y eliminar el polvo, además de reducir los riesgos de fenómenos gaseodinámicos. El método, desde un punto de vista geomecánico, produce concentración de tensiones en las esquinas de los entrantes y salientes en que se escalona el frente del macizo virgen del carbón, provocando potenciales zonas de destrucción del mismo, lo que, unido al lento avance del frente, favorece la descomposición de los hastiales, exigiendo un posteo más denso y laborioso. Por lo demás, la flexibilidad del sistema permite su empleo en una amplia gama de condiciones, con buena adaptación a los hastiales de mala calidad, a yacimientos
poco regulares con pequeñas corridas e inclinaciones muy variables, con la única limitación de una pendiente mínima que facilite el descenso del carbón y del relleno. Por la disposición inclinada de los mantos de carbón, se facilita el CARGUE de éste por acción de la gravedad; el carbón se almacena en los tambores y por medio de teclas se facilita el cargue a los coches que lo llevan a superficie. En este método algunas veces se utiliza el relleno con material estéril acarreado desde la superficie para controlar la convergencia que sufre el tajo a medida que avanza y se generan vacíos en la explotación. El arranque por este método tiene la ventaja de que el tajo se puede atacar en varios puntos al mismo tiempo para obtener más producción. El grado de inclinación de los mantos permite el uso efectivo de la gravedad en las operaciones de cargue y transporte, pero presenta el inconveniente de que al caer el carbón al piso del relleno se fractura y se contamina con material de relleno, desmejorando su calidad. Igualmente al caer el carbón se genera gran cantidad de polvo y siempre existe un alto riesgo de accidentalidad para los trabajadores.
DESAGÜE El servicio minero de desagüe o desalojo de fluidos producidos por la minería o agua presente en el lugar de trabajo, es desalojado o llevado fuera del sitio laboral en contra de la gravedad o pendiente, por medio de equipos como motobombas que extraen el fluido hasta superficie. Se da el desagüe a favor de la gravedad, Cuando se presentan labores con pendientes ascendentes desde la boca mina, que ayudan a los fluidos que circulen libremente por las vías mediante cunetas sin ninguna fuerza mecánica.
ELECTRICIDAD En los trabajos de preparación y desarrollo se implementa el alumbrado Individual mediante lámparas portátiles anti explosión, y en las vías principales de acceso y transporte, se realiza mediante alumbrado permanente usando sistemas de circuito eléctrico anti explosión ubicados en las partes superiores de las cavidades mineras de acceso y transporte.
COSTOS Se hace el ajuste a la evaluación económica y financiera con base en los ingresos y egresos a partir de planes de producción a un período definido, que nos dará como
resultado el costo de todas operaciones, trabajos y actividades que se implementaran para desarrollar el método de explotación. En la construcción, montaje e implementación de las actividades y obras indispensables para la puesta en marcha de la explotación dependera en gran medida de las características geológicas del yacimiento y del entorno ambiental del área de influencia. Según el sistema de explotación minera a emplear, se revisaran los siguientes aspectos: Cruzadas y guías Tambores Pozos Inclinados Nivel de transporte, Drenaje y ventilación Patio de almacenamiento de mineral Disposición de estéril (escombrera) La infraestructura para el beneficio y transformación de minerales incluye entre otras: Construcción de edificaciones Patios de acopio Construcción y adecuación de vías de acceso Silos y despacho de mineral El montaje mecánico y electromecánico de equipos incluye: - Líneas eléctricas y de transmisión - Subestaciones eléctricas - Montajes especiales La puesta en marcha incluye todas las actividades necesarias para iniciar la operación de las máquinas y equipos e integrarlas unitariamente en un proceso de producción.
PERSONAL
Que cumpla con los requisitos del puesto. Que cumpla las normal de seguridad y salud. Personal adecuado que se adapte a las condiciones de trabajo. Capacitado operaciones en labores de poco espacio. Personal idóneo en el manejo de herramientas y equipos
Bosquejo del Método de Escalones Invertidos
