CANTERAS UNC
INTRODUCCIÓN
La extracción de materiales pétreos para la construcción es importante en cualquier lugar del mundo, ya que de esta actividad depende el buen desarrollo de las obras de infraestructura que impulsan el crecimiento de un país. CANTERA es el término que se utiliza para referirse a las explotaciones a cielo abierto de materiales de construcción entre los cuales se incluyen las rocas industriales y ornamentales, gravas, gravillas, arenas y arcillas. En el siguiente informe también se detalla las propiedades mecánicas de las canteras las cuales hemos evaluado en el curso de tecnología del concreto con la supervisión del docente correspondiente.
OBJETVOS
Describir las principales canteras de Cajamarca. Observar distintos métodos de extracción y trituración de los agregados. Analizar la importancia de las canteras escogidas para este estudio.
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CANTERAS UNC 1. DEFINICION: Una cantera es depósito de minerales no metálicos y rocas generalmente a cielo abierto, pero también podemos encontrar canteras subterráneas, en las que se obtienen rocas industriales, rocas ornamentales o áridas. Los materiales obtenidos en las canteras son mármoles, granitos, arcillas, calizas y pizarras, principalmente. Toda cantera tiene una vida útil, una vez agotada presenta serios problemas de carácter ambiental, principalmente relacionados con el paisaje.
2. PROCESO DE EXTRACCION DEL AGREGADO: Extracción del agregado:
Tamizado del agregado:
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CANTERAS UNC Agregados seleccionados con impurezas
Limpieza de agregados
Agregados seleccionados para venta
Grava
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Gravilla
Arena
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CANTERAS UNC 3. CARACTERISTICAS
CALIDAD: Se puede determinar la calidad de la roca con el examen de la muestra que él considera representativa de toda cantera si la roca a de utilizarse en una industria en la que sólo son esenciales sus propiedades químicas, se puede tener datos suficientes tomando muestras con sondas de presión. Sin embargo para piedra labrada, machacada y partida deben determinarse las propiedades físicas. La roca para piedra labrada debe estar libre de grietas, tener una textura uniforme, un color atractivo, en algunos casos recibir pulimentación. Algunas piedras como la caliza y la arenisca, es conveniente que tenga lechos horizontales de estratificación. La piedra machacada y partida debe ser fuerte y firme de baja absorción de agua. Cuando estudiamos la calidad de las rocas se debe prestar atención a los rasgos geológicos que pueden gobernar la explotación como el buzamiento.
CANTIDAD O CUBICACIÓN: Si la roca aflora especialmente en un lecho a lo largo de un curso de agua, se puede estimar fácilmente el volumen de una simple inspección ocular y unas cuantas medidas. Si no hay afloramiento la cubicación puede basarse en sondeos o investigación geofísica. La cubicación de una cantera se hace generalmente en toneladas para explotaciones de piedra labrada o machacada, la reserva debe ser suficiente para unos 20 años, si se han de justificar los gastos iniciales y los costos de amortización. Si hay alteración de la masa rocosa con un simple vistazo y unas cuantas medidas se puede determinar el volumen de lo contrario mediante sondeos geofísicos. Se debe tener cuidado pues las rocas solo puede ser buena por partes.
FACTORES ECONÓMICOS: Uno de los factores más importantes pueda prohibir la explotación es el costo de transporte del producto al lugar de consumo. La cantera debido a que tiene muy buena ubicación y cercanía a una vía principal hace posible su facilidad de transporte y acarreo de los agregados. Los sueldos elevados, las malas condiciones de desagüe de la cantera y el desmonte costero del material estéril (arcilla, arena, grava y roca inadecuada que cubren a la roca que se explote) son otros factores que hacen mayor el precio.
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CANTERAS UNC 4. CLASIFICACIÓN De acuerdo a su origen: ALUVIAL: Son depósitos de canteras acarreadas por la reducción de la velocidad de los aguas, portadoras del sedimento en el cause de un río; esto ocurre cuando el curso del agua alcanza la llanura aluvial que es la parte orográfica que contiene un cauce mayor y que puede ser inundada ante una eventual crecida de las aguas de éste. Conos de deyección: Estos depósitos se encuentran generalmente en los valles al pie de las montañas desde depósitos con mucha pendiente que contienen grandes fragmentos de roca guarros a los depósitos casi llanos de suave pendiente que generalmente contienen elementos finos.
Depósitos de terrazas: Forman grandes bancales en la topografía de una región y suelen encontrarse a los lados de un arroyo o en las planicies aluviales de los ríos. Las arenas y gravas suelen estar bien estratificados.
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CANTERAS UNC COLUVIAL. Tiene como único agente de transporte la gravedad, se identifica por la forma angular o subangular de sus sedimentos. Es un suelo inestable por lo que no es recomendable como un suelo de fundación Compuesto por material residual y de escombros de ladera que durante el cuaternario se han depositado en las faldas de los cerros y laderas de los valles del área. El material es de granulometría media a gruesa (arena y algo de grava) con contenido de finos (arcilla y arcilla limosa) los guijarros son sub-angulosos y subredondeados de arenisca, cuarcita y material volcánico. El espesor de este material es variable promedio de 5 a- 8 metros) incrementándose muy probablemente, hacia el Este Y Sur, donde se considera, estuvo la mayor profundidad de la depresión.
MORRENAS Las morrenas están compuestas por sedimento suelto constituido por partículas de diferente tamaño sin estratificación ni clasificación. Estos depósitos glaciares están compuestos por arcilla, por grava y bloques angulosos. Los erráticos son unos bloques transportados y depositados por los glaciares a grandes distancias de sus lugares de origen. La procedencia y la dirección de desplazamiento del glaciar se pueden saber mediante la composición litológica de las morrenas. La masa estructural de la morrena en la que se intercalan rocas grandes se denomina bloque de arcilla. A continuación se exponen los diferentes tipos de morrenas: Las morrenas terminales son testimonios de un fuerte avances de los glaciares o representan las fases de receso antes del retroceso definitivo de las masas de hielo.
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CANTERAS UNC Los glaciares en avance empujan, en parte, las morrenas de fondo y el material depositado al frente y construyen elevados terraplenes en dicho proceso. Esas colinas de grava alcanzan alturas de algunos 100 metros. Las morrenas de fondo están compuestas por el material triturado por el glaciar en su fondo y por sedimento fluvioglaciar. Las morrenas laterales se encuentran entre los márgenes de la lengua glaciar y la roca sólida. Éstas muestran el límite superior del hielo glaciar, lo que permite reconstruir la antigua altura que éste alcanzó en las fases de glaciaciones. Se dan casos en que una morrena lateral se convierte en una terminal. Desde el punto de vista morfológico se tiende a confundir estas morrenas con las terrazas de kame. La diferencia entre ambas radica en su constitución interna: por ejemplo, las terrazas presentan una clara estratificación, mientras que las morrenas laterales muestran una estructura típica de depósito morrénico (sin estratificación y sin orden). Las morrenas de confluencia o centrales se forman cuando dos glaciares se juntan por sus márgenes, igualmente lo hacen las dos morrenas laterales respectivas. Las morrenas externas o superficiales están compuestas por fragmentos que caen sobre el glaciar mediante las avalanchas. En estado fundido forman las: morrenas de ablación Las morrenas internas están constituidas por los materiales transportados dentro del glaciar. EÓLICO Sus materiales son acumulados por el transporte de material a causa del viento, formándose dunas obteniéndose de estas solo agregado fino que se utiliza mayormente para acabados. Dunas De Arena: Pueden encontrarse en llanuras casi áridas a lo largo de algunas planicies de aluvión, a los que el viento ha clasificado los viejos depósitos a lo largo de las playas. Las dunas son muy corrientes en regiones áridas, la arena suele tener tamaño de fino a media, pero su gradación no es buena.
LÚMNICO O LACUSTRE Originado por el depósito de material en el fondo de en un lago mayormente son finos (arcillas y limos).
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CANTERAS UNC CLASES DE CANTERAS CLASIFICACIÓN DE CANTERAS
Según el tipo de explotación
-Canteras a Cielo Abierto: -En laderas, cuando la roca se arranca en la falda de un cerro. -En corte, cuando la roca se extrae de cierta profundidad en el terreno. -Canteras Subterráneas.
Según el material a explotar
-De Materiales Consolidados o Roca. -De Materiales no Consolidados como suelos, agregados, terrazas aluviales y arcillas.
Según su origen
-Canteras Aluviales. -Canteras de roca, peña o cerro.
CANTERAS ALUVIALES
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CANTERAS UNC CANTERAS DE ROCA, PEÑA O CERRO
FACTORES QUE CONDICIONAN LA EXPLOTACIÓN DE UNA CANTERA Cantidad de material Calidad del material Variedad de Tamaño de los Agregados Distancia de la Cantera a la Obra Acceso a la Cantera Posibilidades de Mercadeo
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CANTERAS UNC CANTERAS A CIELO ABIERTO - TIPO DE EXPLOTACIÓN FASES DE LA EXPLOTACION A CIELO ABIERTO 1. DESTAPE Es la actividad que permite retirar todo el material de sobrecarga y dejar el material útil listo para que sea arrancado por cualquiera de los medios, sea por perforación o voladura (Rocas duras), o mediante retroexcavadora, buldózer con ripper (Rocas suaves). Esta operación da la oportunidad de conservar el suelo fértil y las especies nativas, semillas, estacas, etc, para reforestar y para la recuperación del espacio explotado. El destape se efectuará excavando trincheras de acceso (caminos en la cantera). Los parámetros básicos de una trinchera son:
Largo Anchura de fondo Pendiente Ángulo de talud Equipo de excavación
Y depende del objeto para el que se construya la trinchera. Trinchera.- Es una labor minera abierta, que tiene una sección trapezoidal y gran longitud.
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2. ARRANQUE Consiste en caso de rocas duras, proceder a la perforación de Bancos descendentes con la ayuda de máquinas de perforación y proceder a la voladura con el uso de explosivos.
Como efecto de la voladura, se obtiene material fragmentado en pedazos que se los puede cargar y transportar en volquetes hasta la fase de trituración.
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En el caso de rocas suaves, el arranque se realiza de manera directa, para lo cual se utiliza excavadores que disgregan la roca para que luego sea cargado hasta los volquetes.
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CANTERAS UNC 3. TRANSPORTE INTERNO
El material heterogéneo dispuesto en la plataforma de trabajo, con la ayuda de la retro cargadora, es alimentado a los camiones, los cuales llevan hasta la zaranda, que se encuentra ubicada fuera o dentro del área de la concesión, para su respectiva clasificación. FORMAS DE TRASPORTE
Transporte interno.
Fajas trasportadoras
Locomotoras.
4. CLASIFICACIÓN. El material que ha sido quebrado mediante voladura puede ser alimentado a una trituradora de mandíbulas o cónica, desde donde se obtendrán los diferentes productos, como ripio, arena, chispa, etc, para la comercialización. El material suave obtenido de laboreo mediante excavadora es llevado hasta zarandas estacionarias en las cuales se obtienen los diferentes productos como: arena, ripio, base, sub base, piedra bola y del material grueso no condicionado se obtienen los molones los cuales serán comercializados.
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5. COMERCIALIZACION Los diferentes tipos de productos que se han preparado en la cantera son comercializados en función de las necesidades del consumidor, para lo cual empresas que no tienen relación con los titulares mineros se encargan de comercializar. Ocasionalmente los titulares disponen de volquetes y comercializan directamente.
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CANTERAS UNC 6. ALMACENAMIENTO El material que no ha sido comercializado, es almacenado en lugares fuera del área de procesamiento de la roca para su posterior comercialización y se los conoce como stocks.
7. ESCOMBRERAS Lugar en el cual se deposita de manera temporal o definitiva el suelo de cobertura o se deposita el material que no ha sido considerado útil o comercializable según el caso.
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CANTERAS UNC CANTERAS VISITADAS EN CAJAMRACA CANTERA DEL RIO MASCHCON UBICACIÓN GEOGRAFICA: La cantera se encuentra ubicada en el río MASHCON, aproximadamente a 1.0 Km DEL CENTRO DE BELLAS ARTES. SE ENCUENTRA EN LA COORDENADAS UTM NORTE: 9209925.37 m Sur 773455.96 m Este y en la Zona: 17 M A la margen derecha de la carretera Cajamarca – Yanacocha
ACCESIBILIDAD El acceso a dicha zona se realiza por medio de una trocha carrózale al margen derecha de dicho río. GEOLOGÍA Y CARACTERISTICAS DE LOS AGREGADOS: La cantera está formada por bancos de material fluvial los cuales han sido acarreados durante los meses de lluvia; y su litología consiste en cantos rodados de forma redondeada lo cual nos da a conocer el largo recorrido y geológicamente constituida por traquitas, areniscas, calizas, tufos volcánicos, andesitas y otros en menor proporción.
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CANTERAS UNC El agregado fino presenta una forma homogénea y constituida por fragmentos de forma angular de las rocas anteriormente reducidas, por la acción mecánica de transporte por el río. Por otro lado, el agregado grueso está constituido en su mayoría por canto rodado.
Inicio de la trocha hecha para el libre acceso a cantera.
La imagen nos muestra la diversidad de agregados que pueden sacar de esta cantera, como over, gravilla, y agregado fino.
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Se muestra como son extraídos los agregados y las excavaciones para sacarlos del lugar
Se observa las zarandas las cuales permiten clasificar el material granulométricamente.
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En la imagen de la izquierda se muestra el agregado fino y en la de la derecha esta la gravilla de 1 ½´´ aproximadamente.
En esta cantera ya no está operativa su chancadora, en cubo de gravilla cuesta 35 nuevos soles y el cubo de agregado fino estos 50 nuevos soles.
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CANTERAS UNC CANTERA LA VICTORIA UBICACIÓN GEOGRAFICA: La cantera se encuentra ubicada en el río la intersección del Rio MASHCON Y EL rio CHONTA, aproximadamente a 5.0 Km DE ISCOCONGA. SE ENCUENTRA EN LA COORDENADAS UTM NORTE: 9204828.3 m Sur 781407.19 m Este y en la Zona: 17 M A la margen izquierda de la carretera Cajamarca –iscoconga.
ACCESIBILIDAD El acceso a dicha zona se realiza por medio de una trocha carrózale al margen izquierda de dicho río.
GEOLOGÍA Y CARACTERISTICAS DE LOS AGREGADOS: La cantera está formada por bancos de material fluvial los cuales han sido acarreados durante los meses de lluvia; y su litología consiste en cantos rodados de forma redondeada además de la utilización de una trituradora de agregados ; cual nos da a conocer el largo recorrido y geológicamente constituida por traquitas, areniscas, calizas, tufos volcánicos, andesitas y otros en menor proporción. El agregado fino presenta una forma homogénea y constituida por fragmentos de forma angular de las rocas anteriormente reducidas, por la acción mecánica de transporte por el río y también por el lavado de los mismos.
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Entrada a la cantera LA VICTORIApor una trocha carrózale.
Cantera la victoria formada por material fluvial.
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Sistema de Lavado de agregado.
Grava (over), agregado grueso redondeado
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Cantera la victoria formada por material fluvial. Aquí se tritura al agreagado.
Materiales producidos por la cantera como grava, piedra chancada y arena natural como artificial
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Maquinarias para el transporte, extracción, tamizado de los agregados
Zaranda utilizada para la separación de los diferentes tamaños de los agregados esta es de ½”.
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Maquinaria utilizada para la trituración de los agregados extraídos y lavados del rio de la zona.
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Lecho de río donde se realiza la extracción de agregados
ENSAYOS REALIZADOS CON LOS AGREGADOS DE LA CANTERA LA VICTORIA:
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PROPIEDAD
AGREGADO FINO
AGREGADO GRUESO
MÓDULO DE FINURA
2.859
6.52
PESO ESPECÍFICO
2.69 gr/cm3
2.41 gr/cm3
PESO UNITARIO COMPACTADO
1.818 gr/ cm3 .
1.536 gr/ cm3 .
PESO UNITARIO SUELTO
1.696 gr/ cm3 .
1.469 gr/ cm3 .
ABSORCIÓN (%)
2.4 %
1.3%
TAMAÑO MAXINO NOMINAL
---
1´´
CONTENIDO DE HUMEDAD W (%)
1.375%
0.35%
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CANTERA EL GAVILÁN
UBICACION: Se encuentra a 3250 m.s.n.m., al sur este de la ciudad de Cajamarca en las faldas del cerro Ventanilla cerca del Abra El Gavilán al costado derecho de la carretera Cajamarca Pasamano. Tiene una extensión aproximada de 37 hectáreas.
ACCESIBILIDAD: Su accesibilidad es buena con Cajamarca y alrededores para el transporte de los agregados. Conectándose a la ciudad por medio de la carretera interprovincial asfaltada a la costa. La distancia promedio es de 18 km. con respecto a la ciudad de Cajamarca.
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CANTERAS UNC IDENTIFICACION GEOLOGICA: La unidad litológica predominante es casi homogénea consiste en una alternancia de areniscas cuarzos en la parte inferior y cuartillas blancas en bancos gruesos en la parte superior de la roca. La roca se encuentra muy fracturada además hay presencia de oxidaciones de fierro que le da un color característico de la zona. El material representativo de la cantera es una roca perteneciente a la formación Chimú ubicado en el piso inferior del cretáceo. Las muestras correspondientes al primer estrato están construidas por arenas y gravas aluviales con material orgánico que le da un color gris oscuro, las muestras de los estratos más profundos son areniscas cuarzos bastante profundas de color blanquecino amarillento o rojizo. TEXTURA: Sus granos o partículas de roca, son de grano fino o grueso constituidos por gravas arenas de forma angular y redondeada. MÉTODOS DE EXPLOTACIÓN Y MAQUINARIA UTILIZADA: El método de explotación de la cantera es a cielo abierto, siendo la forma actual de explotación no adecuada y peligrosa, pudiendo ocurrir accidentes de consideración, además se realiza con personal no calificado y sin ningún método racional, empleando para la extracción palas, picos y barretas y maquinaria pesada en zonas inestables. Para explotar adecuadamente el material de la cantera: El Gavilán" primeramente se realizaría un desbroce (viene a ser la extracción de la capa superficial o cubierta de la cantera, la cual se halla alterada por los agentes atmosféricos, no siendo tan compacta como los profundos, esta capa puede ser de diferente naturaleza que la roca a extraer.) Luego la extracción se hace en ladera a cielo abierto con métodos manuales por ser una roca bastante fracturada y disgregable, también se emplea explosivos a pequeña escala o en caso contrario con excavadoras y maquinaria pesada.
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Maquinaria usada para el transporte de los agregados hacia una zaranda que consta de diferentes tipos de abertura para la clasificación granumelométrica.
La imagen nos ilustra cómo se tamiza el agregado en la zaranda de diferentes aberturas
Zaranda combinadas de otras con el fin de tener diferentes aberturas
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La imagen ilustra el talud que usan en esta cantera, el cual es peligroso por tener una pendiente mayor a 100%, dando origen de riesgos de deslizamientos. También nos muestra la presencia de oxido de hierro en el material de la zona.
En la imagen se observa que eliminan los el material fino de esta cantera al abismo más próximo, originando colapso de agua en la parte baja e infiltraciones que lo sufre las ciudades cercanas. No existe un control en esta cantera para que no dañe el medio ambiente, la cual desestabiliza los taludes ya que es una zona inestable, produciendo cuñas de deslizamientos, las cuales producirán que el pavimento se venga abajo.
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USOS DE LOS MATERIALES DE CANTERAS EN LA INDUSTRIA DE LA CONSTRUCCIÓN La piedra natural es quizás el material de construcción más antiguo, abundante y duradero, se encuentra predominantemente en zonas montañosas. Varios tipos y formas de piedra natural también pueden procesarse para producir otros materiales de construcción. La extracción de rocas es posible con herramientas simples, como perforadoras, retroexcavadoras, etc. Pero es esencial tener conocimiento y experiencia para asegurar cortes precisos. Aplicaciones • Piedra bruta para cimientos, pisos, muros, o en estructuras de techos planos en voladizo, en todos los casos con o sin mortero. • Sillar (piedra cuadrada o con forma) para obras de albañilería de formas regulares, antepechos de ventanas, gradas y pavimentos, además la diferencia con los mampuestos que son colocados con la mano y es de forma redondeada. • Grava y fragmentos de roca como áridos para concreto y terrazo. • Granulados (over) para superficie de protección de fieltros asfálticos. • Polvos para pintura. • Piedra caliza para la producción de cal y cemento. Y demás usos que iremos descubriendo a lo largo de nuestra vida profesional. CONCLUSIONES: Se logró describir las canteras y sus principales propiedades, de algunas hemos hecho estudios físico - mecánicos de los agregados. Observamos la preparación de los agregados antes de su venta, como el chancado, uso de maquinaria, y de clasificación granulométrica. Sabemos con certeza lo que implica tener una cantera donde se use la tecnología para favorecer la mejora de los agregados, ya que de la propiedades de estos depende un buen diseño de mezcla. Es importante conocer La extracción de materiales pétreos para la construcción, ya que de esta actividad depende el buen desarrollo de las obras de infraestructura que impulsan el crecimiento de un país.
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BIBLIOGRAFIA: Apuntes: TECNOLOGIA DE LOS MATERIALES : ING. Lezama Leyva José Tesis de geología dadas en la facultad de geología. Informes del curso de tecnología del concreto.
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