INFORME DE LA PRACTICA EN CARBONES SAN FERNANDO.
ANGELICA GELVEZ 1180905. ESTEFANIA JAIMES 1180943. FELIPE GUERRA 1180989. CARLOS DURAN 1181005. JULIAN BARBOSA 1181015. MANUELA BONILLA 1181022.
UNIVERSIDAD FRANCISCO DE PAULA SANTANDER. FACULTA DE INGENIERÍA. INGENIERÍA DE MINAS. SAN JOSE DE CÚCUTA. 2018.
INFORME DE LA PRACTICA EN CARBONES SAN FERNANDO.
Trabajo presentado como requisito de la materia: SOSTENIMIENTO DE MINAS.
ANGELICA GELVEZ 1180905. ESTEFANIA JAIMES 1180943. FELIPE GUERRA 1180989. CARLOS DURAN 1181005. JULIAN BARBOSA 1181015. MANUELA BONILLA 1181022.
Ing. José Agustín Vargas
UNIVERSIDAD FRANCISCO DE PAULA SANTANDER. FACULTA DE INGENIERÍA. INGENIERÍA DE MINAS. SAN JOSE DE CÚCUTA. 2018.
INTRODUCCION.
La materia de Sostenimiento de minas es una asignatura establecida en el pensum del plan de estudios de ingeniería de minas, en la cual se realizó una visita de campo el día 4 de mayo del 2018 a la mina San Joaquín, a cargo de la empresa “Carbones San Fernando”, en las horas de la mañana, desde las 6:00 am hasta aproximadamente 2:00 p.m.; en dicha práctica se buscaba conocer y observar de primera mano los diferentes tipos de sostenimientos empleados en una mina de carbón relativamente tecnificada, a su vez afianzar los conocimientos que fueron previamente adquiridos en el aula de clase. Al momento de llegada a campo mina, antes de ingresar a este se realizaron los respectivos controles de seguridad previos a ingresas a las instalaciones, como lo fue la prueba de alcoholemia, una vez realizado y superado exitosamente dicho control, se realizó a charla inductiva con el ingeniero a cargo, en la cual se aclararon dudas previas que se tenían respecto a la mina, el sostenimiento, accidentalidad, métodos de extracción, entre otras; posterior a esto se realizó una charla de seguridad con la CISO, en la cual se dejaron claras las medidas de seguridad de la empresa y se dieron previas instrucciones para evitar accidentes dentro de la mina. Una vez se ingresa a la mina se pueden observar los diferent4es tipos de sostenimientos empleados en las labores, el arranque de material, el avance del tajo y se observan detalladamente las fuertes presiones ejercidas en el macizo rocoso, que provocan que el suelo se “sople” reduciendo las dimensiones de los túneles.
OBJETIVOS.
OBJETIVO GENERAL. Aplicar los conocimientos teóricos de la asignatura sostenimiento, mediante la observación, interpretación, análisis y argumentación sobre los diferentes tipos de sostenimiento empleados en la mina, así como su comportamiento ante la reacción del macizo rocoso, diseño y su influencia en la estabilidad de las labores mineras.
OBJETIVOS ESPECÍFICOS. Conocer las condiciones actuales en las que se encuentra el sostenimiento de la mina “San Joaquín” en las diferentes labores.
Identificar la presencia de agentes del macizo rocoso que afectan el sostenimiento, tales como sistemas de diaclasas y esfuerzos in situ. Realizar un juicio desde el punto de vista ingenieril del sostenimiento empleado en la mina.
CONDICIONES TÉCNICAS DE LA MINA SAN JOAQUÍN. CARBONES SAN FERNANDO S.A.S.
1. UBICACIÓN. La mina San Joaquín, se encuentra ubicada en el Departamento de Antioquia, bajo la jurisdicción del municipio de Amagá, en la vereda Las Peñas, Pasonivel.
Imagen 1. Ubicación de Carbones San Fernando.
Fuente. Imagen tomada de google maps.
Imagen 2. Ubicación satelital de Carbones San Fernando.
Fuente. Imagen tomada de google maps.
2. VÍAS DE ACCESO. El acceso a las instalaciones de la mina se realiza por la vía que conduce del municipio de Amagá, hacia el municipio de Caldas, que se encuentra completamente pavimentada, realizando un pequeño desvío a mano izquierda (yendo en sentido N-S) por un carreteable de aproximadamente medio kilómetro hasta las instalaciones de la mina, ésta es una zona con flujo de vehículos pesados con poco tránsito de personal a excepción el que labora en la mina y zonas aledañas.
Localización (puntos de referencia) Puntos de referencia
Distancia (km)
Medellín – Amagá
33 km
Amagá – Pasonivel (norte)
4.4 km
Amagá – Pasonivel (sur)
2.5 km
Tabla 1. Localización y puntos de referencia. Fuente. Autores.
3. TÍTULO MINERO. La mina “San Joaquin” a cargo de la empresa “Carbones San Fernando” que es la compañía
de sector minero con más de 40 años de experiencia, se encuentra bajo el contrato único de concesión No. 11338 concedido para la explotación de carbón térmico, cuenta con un área de 483,34 Hit, con 25 millones de toneladas de reservas probadas
Datos generales de la mina Área
483,34 hect
Contrato de conseción
Nº : 11338
Titular
Carbones San Fernando S.A.S.
Mineral
Carbón térmico
Tabla 2. Datos generales de la mina. Fuente. Autores.
4. INFRAESTRUCTURA DE LA MINA. Como en cualquier empresa minera que dicte de procesos de calidad, cuenta con estructuras en superficie como lo son: Oficinas administrativas: en las cuales se encuentran ubicadas las diferentes dependencias de la empresa, como lo son recursos humanos, gerencia, planeación, ingeniería, departamento de mecánica, departamento ambiental, topografía, contabilidad, entre otras. Casino: zona en la cual se venden bebidas no alcohólicas y alimentos (desayunos, almuerzos, cenas) Bascula: la empresa cuenta con su propia bascula para controlar el peso de los camiones y tracto motores que salen cargados de mineral y no incumplir las normas. Parqueadero: se encuentra ubicado junto al casino, lugar en el cual se ubican los automóviles de los empleados y de los visitantes Tolvas de almacenamiento externo: sitio de almacenamiento final, una vez el carbón ha sido extraído de la mina, dispuesto para cargarse directamente a su medio de transporte; se cuenta con un total de 8 tolvas, y cada una con una capacidad de 70 ton cada una. Laboratorio de carbones: la empresa cuenta con su propio laboratorio de carbones en el cual se realizan análisis de porcentaje de ceniza, humedad, azufre, humedad residual, azufre. Torre de control: lugar de monitoreo continuo (24 horas) en donde se lleva un monitoreo de las operaciones al interior de la mina (debido a que esta cuenta con cámaras de seguridad al interior de la misma) como para operar las tolvas internas y bandas transportadoras desde el exterior, al tiempo que se mantiene un continuo monitoreo de gases.
Aserrío: sitio al exterior de la mina en el cual se aserra la madera necesaria al interior de la mina para las labores de sostenimiento, ya sean troncos o madera rolliza y se convierten en polines de diferentes dimensiones (3x3, 5x5, 7x7), tablones, vigas, tacos, entre otros. Clasificadora: se separa el carbón según la granulometría. Polvorín: ubicado estratégicamente y cumpliendo con el decreto 2222, es el sitio en el cual se almacenan los explosivos y detonadores necesarios en las labores mineras subterráneas. Almacén: lugar en el cual se almacenan y distribuyen los EPP (elementos de protección personal) a los trabajadores, herramientas, insumos y elementos necesarios para cumplir con la producción necesaria. Taller mecánico: lugar en el cual realizan el mantenimiento (correctivo) de los equipos y manufactura de instrumentos mecánicos. Estación de aire comprimido: está compuesta de compresores, tuberías, acoples, barómetros y pulmones que tienen la misión de almacenar, distribuir y regular la cantidad de aire comprimido que se suministra al interior de la mina, para el uso de herramientas que necesitan de este aire comprimido. Campamento: no existe como tal un campamento para los trabajadores en el cual ellos pasen la noche, debido a que la mina al encontrarse relativamente cerca de varios municipios, los trabajadores pueden ir tranquilamente, cumplir con el horario y volver a sus hogares; sin embargo, se dispone de un lugar en el cual los trabajadores disponen de casilleros y duchas. Malacate en superficie: tiene una capacidad para recorrer 700 m, el cual tiene como función llevar los insumos y las herramientas necesarias para el correcto funcionamiento
operacional del tajo 5n de manto1 y el tajo 1 de manto 2 y también para proveer los suministros necesarios en las labores de desarrollo de la mina. Estación eléctrica: Estación eléctrica la cual está compuesta por 2 transformadores, y una planta de respaldo y seccionadores, el cual esta alimentado por una línea de energía de 44 kilovoltios, de aquí se almacena y se distribuye la energía eléctrica necesaria para la operación de la maquinaria y equipos utilizados en el interior de la mina.
5. ASPECTOS GEOLÓGICOS DE LA MINA.
5.1. Geología general. El área carbonífera Amaga – Angelópolis es la porción central de la zona carbonífera en Antioquía; limita al Sur, con el área carbonífera Venecia – Fredonia y se extiende al norte de la población de Angelópolis. Se trata de una franja alargada y estrecha que tiene su mayor amplitud entre la quebrada Sinifaná y el rio Amaga, donde el ancho se reduce considerablemente hasta su terminación en las cercanías de la localidad de Angelópolis.
5.2. Estratigrafía. El municipio de se encuentra dentro de la denominada Cuenca Carbonífera del Sinifaná, la cual es catalogada como de carácter intramontañoso y controlada por un sistema de fallas regionales que marcan el límite entre la Cordillera Occidental y Central. Las formaciones de rocas estratificadas se constituyeron de acuerdo a un modelo de cuencas influenciadas por factores tectónicos regionales.
5.3. Geología Regional. A nivel regional los estratos de la formación Amagá exhiben plegamientos muy continuos que afectan las capas carboníferas; entre estas estructuras se distingue el llamado sinclinal Amagá donde está incluida el área de estudio y otros pliegues más locales que están relacionados a efectos de fallamiento locales y regionales. La mina se encuentra localizada bajo la cuenca Sinifanar, en la cual sus estratos oscilan entre 21° y 28° de buzamiento. Las demás estructuras principales que se observan en el área carbonífera presentan tendencias generales NS a NW y corresponden básicamente a la estratificación.
5.3.1. Elementos estructurales.
Plegamientos: la estructura principal en el área y en la región es el sinclinal de Amagá, de comportamiento asimétrico y cuyo eje se encuentra en la parte occidental del área de estudio; la tendencia principal del eje del sinclinal es NW. Los diferentes trabajos mineros de la mina San Joaquín están comprendidos en una mayor extensión dentro del flanco oriental de dicho sinclinal.
Estratificación: la estratificación tiene una disposición estructural dominada por la presencia del pliegue sinclinal de Amagá. Las tendencias de estratificación dominantes están dentro del rango general NS a 10° - 30° W, buzando 20°-25 ° SW, con mayores buzamientos hacia los sectores adyacentes a la falla Piedecuesta.
Fallas: el área está situada en el llamado corredor del sistema regional de fallamiento Cauca- Romeral, caracterizado por la presencia continua de familias de diaclasas y plegamientos;
así, hacia la parte occidental concurre la falla Amagá y hacia el oriente la falla Piedecuesta, que es la que cuenta con mayor influencia en el área. Estas fallas regionales pueden inducir a fallamientos locales que, aunque no se manifiestan en superficie si afectan los diferentes mantos de carbón, ocasionando desplazamientos en algunos de estos, como se puede observar al interior de la mina San Joaquín. De las fallas regionales la más importante por sus efectos en el yacimiento dentro del área estudiada es la falla Piedecuesta, que ocasiona el cabalgamiento del bloque oriental y emplaza el cuerpo ígneo del stock de Amagá con la interrupción de los carbones hacia ese sector. Según las referencias que se conocen, la tendencia de la falla es NW 65° NE. Estas fallas fueron definidas por Grosse (1926), y presentan un comportamiento inverso (Maya y González 1995).
Imagen 3. Sistema de fallas de la zona.. Fuente. Imagen tomada de un informe estratigrafía y petrografía de las areniscas de la secuencia quebrada la naranjala – municipio de fredonia miembro inferior de la formación amagá..
Imagen 4. Sistema de fallas al interior de la mina San Joaquín. Fuente. Imagen tomada de un informe de un semestre anterior.
5.4. Geología local. La zona de estudio pertenece a la cuenca carbonífera de Antioquia, que a su vez está constituida por la Formación Amaga (de la edad terciaria), limitada al este por rocas triásicas del Stock Amaga en contacto fallado y al Oeste por la Diorita de Pueblito, también en contacto fallado. Estructuralmente el área está situada en el denominado corredor del sistema de fallamiento Cauca – Romeral. En la zona afloran cinco unidades litológicas que son descritas a continuación:
Rocas graníticas triásicas, del Stock de Amagá (Trada), hacia el extremo oriental de la zona. Regionalmente está en contacto fallado con las rocas sedimentarias de la formación Amagá (falla Piedecuesta). Rocas ígneas de la Diorita de Pueblito (Kidp) hacia el occidente de la zona de estudio, cerca al área urbana del municipio de Amagá. Está en contacto fallado con la formación Amagá mediante la falla Amagá de tipo inverso. Edad Cretácica inferior. Estratos de la Formación Amagá (Toa), dispuestos en una franja que se extiende en la zona de norte a sur. Es un intrusivo porfirítico neoterciario, posiblemente asociado a los eventos volcánicos de la formación Combia, axsociados al magmatismo Terciario originado por un evento transpresional relacionado con la acreción de cuerpos de origen oceánico en el Occidente colombiano (González, 1976)
5.5. Formaciones geológicas.
Formación Amagá (Toa): A nivel regional constituye una secuencia de estratos compuestos esencialmente por conglomerados, areniscas, limolitas, arcillolitas, lutitas, mantos y cintas de carbón. En la zona están dispuestos en una franja que se extiende de norte a sur; esta unidad fue conocida inicialmente en la literatura geológica como el Terciario Carbonífero de Antioquia (Grosse, 1926), de edad terciario inferior. A nivel regional se han reconocido tres miembros en la formación Amagá, de los cuales en el área se manifiestan solo los dos más superiores, así:
Miembro superior (Tos): Ocupa gran parte del área, aunque superficialmente está muy cubierto por depósitos recientes. Se caracteriza por una secuencia monótona de areniscas y limolitas arcillosas inter estratificadas, dispuestas en estratos muy potentes, homogéneos y masivos de color gris verdosas y también en forma de gradaciones.
Miembro medio (Tom): El miembro medio o nivel productivo de la Formación Amagá aflora de modo restringido hacia el nororiente del área y está caracterizado por la presencia de cintas y mantos de carbón explotables (solo manifestados al interior de la mina San Joaquín). Su composición litológica consta de areniscas, limolitas, arcillolitas y capas de carbón. En este miembro están alojados los mantos de carbón con mayor importancia económica en el área de estudio, los que se extraen en la mina de San Fernando y que a su vez corresponden a los mantos superiores de la secuencia regional de la cuenca, con espesores entre 1,30 m y 1,80 m.
Intrusivo porfirítico neoterciario (andesita: ah): Constituye un cuerpo de roca ígnea con características de intrusivo porfirítico, limitado al cerro conocido como Morro La Paila, hacia la parte central de la zona de estudio. Es una roca de pasta o matriz gris verdosa clara, con fenocristales diseminados de feldespato y hornablendas alteradas a color verde. La edad de esta roca por relaciones de campo es posterior a la formación Amagá, pues la instruye.
Depósitos recientes: Entre las coberturas recientes sobresalen los depósitos de pendientes (Qfe) y algunos depósitos aluviales (Qal) muy restringidos. Los depósitos de pendiente representan flujos de escombros (Qfe) que están extendidos por la mayor parte del área. Constituyen coberturas de materiales transportados por gravedad aprovechando las inclinaciones del terreno y depositados a lo largo de las laderas. Los depósitos más extensos se presentan hacia el occidente del área de estudio, en cercanías de las áreas urbanas del municipio de Amagá y del corregimiento de Camilocé. Los depósitos aluviales (Qal)
se encuentran muy restringidos a los cauces de las quebradas San Pedro, Yarumal y otros drenajes menores al sur del área de estudio; están constituidos por cantos de rocas plutónicas, volcánicas y sedimentarias en una matriz arenosa.
Imagen 5. Columna estratigráfica de la formación geológica Amagá. Fuente. Imagen tomada de un informe de un semestre anterior.
6. PROCEDIMIENTO.
6.1. Identifique las rocas del techo de la mina, techo inmediato, principal y conceptúe su competencia y rigidez de techo inmediato, consulte columna estratigráfica.
La mina cuenta con techo inmediato y techo principal. El techo aparente de la mina se encuentra compuesto por arenisca, con un espesor de mts; es una roca sedimentaria detrítica terrígena compuesta de mínimo un 85% de granos de cuarzo más o menos redondeados, con tamaños entre 1/16 mm y 2 mm. Tras las lutitas son las rocas sedimentarias más comunes en la corteza terrestre. Las areniscas contienen espacios intersticiales entre sus granos. Constituye una dureza de 3 en la escala de Mohs, siendo una roca que da estabilidad al techo ya que no se tiene a deformar sino a fracturar por su poca rigidez. El techo inmediato de la mina se encuentra compuesto por arcillolita, con un espesor de 0,30 mts, es una roca sedimentaria de origen detrítico. Es una roca compacta, sin fisilidad que está formada por partículas del tamaño de la arcilla. No es una roca competente, ya que posee un comportamiento plástico, lo que produce una deformación constante de techo y se considera con menor dureza que la arenisca. El techo principal de la mina se encuentra compuesto nuevamente por arenisca con las mismas características anteriormente mencionadas.
6.2. Describa los tipos de sostenimiento empleados en las labores de acceso, desarrollo, preparación y explotación. Elabore esquemas de los sistemas de sostenimiento instalados, vista lateral y vista en planta, con la separación respectiva.
6.3.Observe y analice las deformaciones de los tipos de sostenimiento existentes en la mina, así como el comportamiento mecánico de los tipos de sostenimiento como reacción a la actuación del macizo rocoso del techo de la mina. Realice esquemas.
6.4. Describa el tipo de falla o ruptura de los tipos de sostenimiento existentes en la mina.
6.5. Realice una estimación de los esfuerzos inducidos por las labores de acceso, desarrollo, preparación y explotación.
6.6. Estime la dirección del esfuerzo mayor que actúa sobre el tipo de sostenimiento en las labores mineras de acceso, desarrollo, preparación y explotación.
6.7. Realice un juicio crítico sobre los sistemas de sostenimiento empleados en la mina y escriba recomendaciones, en razón al juicio crítico argumentado.
7. CALCULO DE RESULTADOS.
7.1. Calcule la altura y carga muerta que actúa sobre el sostenimiento de la mina, tenga en cuenta la resistencia del elemento de sostenimiento.
7.2. De acuerdo a los datos tomados en la mina sobre dimensiones y formas de los tipos de sostenimiento, determine el factor de seguridad con relación a la estabilidad de los mismos.
7.3. Calcule la densidad de soporte de las canastas y palancas de soporte de las explotaciones, tajo largo (elementos de sostenimiento sobre m2).
7.4. Aplique un software en el diseño del sostenimiento de minas, en una de las labores mineras que se avanzan en la mina.
8. PREGUNTAS Y CONSULTAS.
8.1.Describa el efecto de la geología estructural sobre los diferentes tipos de sostenimiento empleado en la mina
8.2. Explique sobre los tipos y calidad de las rocas de techo de la mina y su influencia o efecto sobre la estabilidad del sostenimiento en las diferentes labores mineras: acceso, desarrollo, preparación, explotación.
8.3. ¿Las características técnicas específicas de los tipos de sostenimiento empleados en la mina son apropiadas a las condiciones geotécnicas de la mina? Explique.
8.4. ¿En la mina se tiene algún procedimiento para la elección del tipo de sostenimiento? Explique. Si la mina no dispone del procedimiento, proponga un procedimiento.
8.5. ¿Tiene alguna influencia el diaclasamiento existente en la mina sobre la estabilidad del tajo? Explique.
8.6. ¿Se emplean pernos como soporte de techo en la mina? Explique. ¿Por qué si o por qué no?. 8.7. Realice un juicio crítico sobre los sistemas de sostenimiento empleados en la mina y escriba recomendaciones, en razón al juicio critico argumentado.
8.8. Consulte y proponga una nueva tecnología de un sistema de sostenimiento empleado en una labor de desarrollo, preparación o explotación.
http://cinomining.com/web_spain/ProuductDetial.aspx?nid=446&cid=2519 (referencia palancas hidráulicas)
