Informe Excavación Subterránea - Piques

EXCAVACIONES SUBTERRÁNEAS PIQUES

ANCHELIA GUERRERO, ANUAR ROBERT ALVARADO PAIPAY, KAISY VICTORIA

2015-I

ÍNDICE EXCAVACIONES SUBTERRÁNEAS - PIQUES ........................................................................ 1 1.

2.

3.

INTRODUCCIÓN .................................................................................................................... 1 1.1.

DEFINICIÓN. .................................................................................................................. 1

1.2.

PROPÓSITO DEL PIQUE. ............................................................................................ 3

1.3.

Partes de un Pique ....................................................................................................... 3

TIPOS DE PIQUES ................................................................................................................ 5 2.1

Sección Circular ............................................................................................................. 6

2.2

Sección Rectangular .................................................................................................... 6

UBICACIÓN DE LOS PIQUES SEGÚN LA VETA ............................................................ 7 3.1

3.1.1

Pique ubicado al pendiente de la veta. ......................................................... 7

3.1.2

Pique Interceptando la veta ............................................................................. 7

3.1.1

Pique al Yacente de la veta ............................................................................... 8

3.2 4.

Piques Verticales........................................................................................................... 7

Piques Inclinados ......................................................................................................... 8

DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN ............................................................................................... 9 4.1.

Procedimiento para el diseño de un pique.......................................................... 9

4.2.

Método de Construcción de Pique:......................................................................... 9

4.2.1.

Perforación.............................................................................................................. 9

4.2.2.

Perforación por banqueo ................................................................................. 10

4.2.3.

Perforación en espiral ....................................................................................... 10

4.2.4.

Perforación Sección Completa ....................................................................... 10

4.3.

Mallas de Perforación................................................................................................ 11

4.3.1.

Ranuras en “V” .................................................................................................... 11

4.3.2.

Ranuras cónicas .................................................................................................. 11

4.3.3.

Ranura de Taladro Paralelo ............................................................................ 12

4.4.

Tronadura ...................................................................................................................... 12

4.5.

Consideraciones para el diseño y construcción ............................................... 14

4.5.1.

Económico: ............................................................................................................ 14

4.5.2.

Operacionales: ..................................................................................................... 14 X

5.

4.5.3.

Geología: ................................................................................................................ 14

4.5.4.

Arreglo seccional de un pique: ...................................................................... 15

4.5.5.

Vigas en la Sección del Pique ......................................................................... 15

4.5.6.

Arreglo Superficial del Pique: ........................................................................ 17

4.5.7.

Ubicación del Winche Principal. .................................................................... 18

4.5.8.

Winches Auxiliares: ........................................................................................... 18

4.5.9.

Peinecillo o Castillete ........................................................................................ 19

4.5.10.

Collar o brocal del Pique. ............................................................................. 19

4.5.11.

Movimiento del skip de mineral y acceso del personal: ................... 20

4.5.12.

Selección del Cable de Izaje ....................................................................... 21

4.5.13.

Selección del Winche. ................................................................................... 21

SEGURIDAD EN LOS PIQUES .......................................................................................... 21 5.1

6.

Seguridad en el sistema de izaje .......................................................................... 21

5.1.1.

Jaulas y Baldes .................................................................................................... 21

5.1.2.

Cables: .................................................................................................................... 22

5.1.3.

Tamboras o Winchas ......................................................................................... 23

5.1.4.

Polea ........................................................................................................................ 24

5.1.5.

Frenos. .................................................................................................................... 24

5.1.6.

Señales. .................................................................................................................. 24

Bibliografía ............................................................................................................................ 26

X

Minería Subterránea EXCAVACIONES SUBTERRÁNEAS - PIQUES 1. INTRODUCCIÓN 1.1. DEFINICIÓN1. Los piques son excavaciones verticales a subverticales, construidas en descenso, de sección circular, rectangular o cuadrada, y que requieren una completa infraestructura de apoyo, superficial y subterránea, tanto para su construcción como para su operación posterior. Los piques son labores permanentes que sirven de comunicación entre la mina subterránea y la superficie exterior con el objetivo de subir o bajar al personal, material, equipos, servicios y el mineral. Una vez perforada admite escasa posibilidades de modificación por lo que su adecuado diseño inicial contempla su eficiencia durante toda la vida operativa del pozo. Dada su importancia, debe escogerse adecuadamente su ubicación, su diámetro, el método de profundización, el recubrimiento de las paredes, el brocal, los enganches en los niveles, maquinaria de extracción. La capacidad del pozo se diseña pensando en posibles ampliaciones de la producción posterior. En la construcción de piques es necesario realizar una serie de subproyectos para lograr una infraestructura adecuada. Como:  Definición del arreglo superficial del pique.  Diseño y construcción de un peinecillo o castillete.  Definición de los equipos de izamiento.  Diseño del método de excavación.  Diseño de los sistemas de drenaje y ventilación.  Suministros de aire comprimido y agua.  Suministro de energía eléctrica  Definición del arreglo seccional del pique.  Definición del sistema de sostenimiento.  Proyectos específicos de Obras Civiles para la construcción

1

Cfr. Construcción de Túneles, Piques y Chimeneas (1998)

1

Minería Subterránea

Descripción típica de una preparación de una minera2

2

Cfr. Riesgos en la Minería Subterránea 2000

2

Minería Subterránea 1.2. PROPÓSITO DEL PIQUE. Uno de los primeros temas a examinar será determinar cuál es el objetivo que deberá cumplir el pique. En general podemos indicar que un pique será para cumplir uno o más de los siguientes propósitos conforme a la clasificación que se indica.  Extracción: Para la extracción de minerales y estéril provenientes de la explotación de una mina subterránea.  Servicios: Para el acceso del personal y materiales en una actividad subterránea.  Ventilación: Para lograr la entrada de aire fresco a labores subterráneas o para la salida del aire viciado formando parte de un circuito de ventilación.  Exploración: Para realizar labores propias de determinación de reservas minerales, como por ejemplo acceso de una máquina de sondaje, acceso del personal a toma de muestras, estudios geomecánicos, entre otros. 1.3. Partes de un Pique

Distribución general de piques

3


Sistema de elevación de una mina subterránea3

3

Cfr. Grade 7-9 Workbooks (2015)

4


Elementos del Sistema de Izaje de Piques4

2. TIPOS DE PIQUES 5 Los piques de una mina, por lo general son de forma rectangular y circular, son menos frecuentes y muy raramente los de sección elíptica o curvilínea. Para elegir la forma de la sección transversal, es necesario tener en cuenta lo siguiente:  La calidad del macizo rocoso.  El tiempo de servicio y el destino final del pozo.  El material de fortificación a ser utilizado.

4 5

Cfr. Seguridad En El Manejo Y Operación De Piques (2000) Cfr. Sistema De Izaje en Minería Subterránea Piques y Winches (2006)

5

Minería Subterránea 2.1 Sección Circular La sección circular garantiza una mayor estabilidad, debido a que la fortificación va a resistir mejor la presión causada por la roca circundante; ya que ésta, se distribuye más uniformemente. Además los piques de sección circular poseen un menor coeficiente de resistencia aerodinámica.

Forma Circular de la Sección Transversal de un Pique Compartimientos: 1: de ascenso; 2: de escalera; 3: de tuberías y cables

Es   

2.2 Sección Rectangular la forma más empleada; sin embargo, ofrece las siguientes desventajas: Dificultad en la formación de ángulos rectos, particularmente en rocas duras; Posibilidad de una deformación significativa de la fortificación en caso de rocas débiles e inestables; Mala distribución de esfuerzos alrededor de la excavación.

Forma Rectangular de la Sección Transversal de un Pique Compartimientos: 1: de ascenso; 2: de escalera; 3: de tuberías y cables

6


3. UBICACIÓN DE LOS PIQUES SEGÚN LA VETA6 3.1 Piques Verticales Los piques verticales se pueden ubicar respecto a la veta de la siguiente manera 3.1.1 Pique ubicado al pendiente de la veta. Ventajas:  Presente un desarrollo ordenado en la construcción, presentando buenos pilares de protección.  Se pueden encontrar vetas paralelas al yacimiento mineral Desventajas.  Presenta un costo elevado debido a la explotación en la parte del estéril.  Deslizamiento de masas rocosas al encontrar la veta perdiendo así la estabilidad y el control del terreno.  Se puede perder el yacimiento debido a la una mala acción en la labor. 3.1.2 Pique Interceptando la veta Ventajas:  Se accede fácilmente al yacimiento, generando ganancias al corto plazo.  El costo de desarrollo inicial es menor.  El desarrollo es más armónico en los niveles. Desventaja:  Se generan problemas en el terreno por debilitamiento.  Se pierden material útil al hacer pilares de protección en el mineral.  Costos elevados de mantención, (pilares, estabilización de los suelos).

6

Cfr. Construcción de Piques (2015)

7


3.1.1 Pique al Yacente de la veta Ventajas:  La extracción se vuelve más fácil porque se aprovecha la gravedad.  Más económico con respecto a los anteriores. Desventajas.  Mientras más se avanza en profundidad, mayor será el avance por estéril para poder llegar al yacimiento.

3.2 Piques Inclinados

 Inclinado por la veta: Este tipo de pique puede ser uniforme por lo cual puede tener una mayor capacidad de extracción por su forma, pero las irregularidades de la veta (si se desvía en su forma) va a entorpecer el transporte aumentando así los costos de producción y disminuyendo la capacidad de arrastre del mineral. Este tipo de pique por su estructura se debe poner pilares de contención del pique

 Inclinado por el yacente: En la formación de los yacimientos la inclinación por lo general tiene manteo variable por lo que no se puede hacer un pique regular por el yacimiento ubicándose al yacente del mineral por el estéril, una de sus ventajas es que no necesita mucha fortificación ya que el material en las cajas de estéril es mucho mejor que el del mineral mismo, pero es más caro ya que se encarece la producción al tener que hacer estocadas de producción.

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4. DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN 4.1. Procedimiento para el diseño de un pique. El seguir un desarrollo ordenado en el diseño de un pique nos permite ir evaluando la coherencia de las etapas resueltas yola vez la posibilidad de modificarlas estableciendo el grado de influencia que genera con otras actividades del diseño. A continuación se indica uno de los procedimientos para diseño de piques, universalmente aceptados, adoptado por las mayores empresas constructoras de piques del mundo, y que nos permite ordenar el estudio de diseño de la construcción de un pique y a la vez propone revisiones periódicas de todas las etapas y la posibilidad de realizar todas las modificaciones pertinentes, las veces que sean necesarias.           

Propósito del pique. Ubicación e Inclinación Definición de la cantidad y tipo de huinches de construcción. Determinación del tamaño del balde de marina. Definición del arreglo seccional del pique. Determinación del arreglo superficial del pique. Diseño del tipo de revestimiento del pique. Diseño del sistema de ventilación del pique. Determinación del sostenimiento temporal en la etapa de construcción. Diseño del brocal del pique. Diseño del método de excavación.

4.2. Método de Construcción de Pique7: Los métodos de ejecución de pozos y piques pueden dividirse en tres: 4.2.1. Perforación La perforación de piques se realiza usando máquinas perforadoras manuales de piso o sinker, o, en forma mecanizada, usando brazos hidráulicos que van montado en la plataforma de trabajo. El uso de uno u otro método va a depender de la calidad de la roca, la presencia de agua en las labores de excavación, la sección y la longitud del pique a excavar. La longitud de perforación será variable, pero normalmente varía de 1,20 a 1,60 m con perforación manual con máquinas sinker o de piso, y de 1,60 a 3,20 m cuando se utilizan brazos de perforación electrohidráulicos o también llamados jumbos de pique. La longitud de perforación será variable, pero normalmente varía de 1,20 a 1,60 m con perforación manual con máquinas sinker o de piso, y de 1,60 a 3,20 m cuando se utilizan brazos de perforación electrohidráulicos o también llamados jumbos de pique. 7

Cfr. Sistema De Izaje en Minería Subterránea Piques y Winches (2006)

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4.2.2. Perforación por banqueo Es una técnica usada generalmente en piques circulares o rectangulares y consiste en realizar la excavación en un sector del área del pique, dejando el fondo del pique a distinto nivel, posibilitando con ello la acumulación de las aguas de perforación e infiltraciones naturales del terreno. La perforación se realiza alternativamente en uno y otro sector, llevando siempre un área de perforación seca y las labores de drenaje con lo que se asegura un buen funcionamiento de los explosivos y una disminución del ciclo de construcción. El número de tiros dependerá de la sección de excavación y la calidad de la roca a excavar, la perforación suele ser manual (con martillos neumáticos). 4.2.3. Perforación en espiral Consiste en excavar el fondo del pozo en forma de un espiral, cuya altura de paso dependerá del diámetro del pozo y el tipo de terreno a fragmentar. Dentro de cada corte se vuela una sección del espiral con un ángulo lo suficientemente grande, como para que el tiempo que exige realizar un corte completo, coincida con un múltiplo entero del tiempo de trabajo disponible. Los taladros en cada radio se perforan paralelos y con la misma longitud, ya que siempre existirá una cara libre en cada posición descendente.

4.2.4. Perforación Sección Completa Los métodos de sección completa se utilizan con mucha frecuencia en la excavación de pozos y piques tanto de sección rectangular como circular. En forma similar a lo que sucede en túneles y galerías es necesario crear inicialmente una cara libre. Los tipos de taladros empleados son: con ranuras en “V”, cónico, paralelo y con barreno de expansión.

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Minería Subterránea 4.3. Mallas de Perforación 4.3.1. Ranuras en “V” Se aplican a los pozos con sección rectangular. El ángulo de inclinación de los taladros debe estar entre 50° y 75° y deben estar en la dirección de las discontinuidades a fin de aprovecharlas en el arranque.

Trazo de perforación para un pique de sección rectangular

4.3.2. Ranuras cónicas Son los más empleados en los pozos y piques circulares debido a que se puede mecanizar la perforación de los taladros y por otro lado tiene menor consumo de explosivos con respecto a la de taladros paralelos.

Diseño de la malla de perforación para un pique de sección circular con ranuras cónicas

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Minería Subterránea 4.3.3. Ranura de Taladro Paralelo Trabaja de forma semejante a como lo hacen en las galerías o túneles, presentando ventaja adicional de una mayor sencillez en la perforación.

Método de Barrenos Paralelos 4.4. Tronadura Para la tronadura se utilizan generalmente explosivos que sean resistentes al agua y que generen una menor cantidad de gases. Para los contornos del área del pique, si la calidad de la roca excavar lo amerita, será necesario usar explosivos de baja velocidad de detonación, de unos 2.400 m/segundos, que nos aseguren provocar el mínimo daño en el contorno excavar. Se usarán habitualmente explosivos encartuchados para prevenir la acción del agua en su comportamiento final. El inicio del disparo se realiza desde superficie a la salida de la boca del pique usando detonadores eléctricos o no eléctricos de seguridad y de chicote tan largo como sea la profundidad del pique. En las figuras siguientes se muestran algunos diagramas de perforación para secciones rectangulares y circulares. En el siguiente ejemplo se ve un pique circular de 9 metros de diámetro.

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Profundidad de perforación Separación de tiros 1 y 2 Largo del tiro 3 Largo del tiro 4 Largo del tiro 5 Largo del tiro 6 Largo del tiro 7

2.60 1.70 2.70 2.80 2.90 3.00 3.15

m m m m m m m

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4.5. Consideraciones para el diseño y construcción8 Estas consideraciones se toman para disminuir el riesgo es por esto que se toman en consideración diversos factores y así poder controlar la mayor cantidad de variables que involucra la construcción de un pique. 4.5.1. Económico: El factor económico es una de las variantes que se presentan en la ubicación, diseño y método de profundización de un, y este a su vez está sujeto a factores suplementarios, tanto como de superficie, subterráneos, geológicos, operacionales y otros que se puedan presentar en el terreno o en la práctica.

Los costos están influidos por la sección del pique y el tipo de terreno donde se profundizara. a) Costos de material: explosivos y accesorios de perforación y voladura. b) Costos de maquinaria: amortización, valor residual, costos de adquisición y costos de mantenimiento. c) Costos de mano de obra: por perforación, carguío, transporte y supervisión d) Costo de energía: depende del tipo de energía más barata disponible en la mina. 4.5.2. Operacionales: Estas son las consideraciones que se tienen al momento del diseño y la ejecución de la construcción del pique. a) Profundización: Se considera el terreno a atravesar, existencia del agua y tiempo de plazo para terminar de profundizar el pique. b) Elección del equipo y materiales: En función del método aplicado en la profundización. c) Elección de personal: de acuerdo a la naturaleza y tipo de trabajo a realizar, se debe considerar los mejores colaboradores que conozco el método a realizar y el buen uso del equipo para un avance seguro eficiente. d) Mantenimiento: depende del colaborador a emplear, maquinaria a utilizar. 4.5.3. Geología: La geología de la roca donde se hará el avance de la roca es muy importante ya que define mi malla de perforación para tener una voladura exitosa, a la vez así se puede saber qué equipo es el adecuado. Esto se obtiene realizado prospecciones por medio de sondajes, perfiles geológicos, perfiles geoquímicos, etc. A la vez es importante la litología de la roca, su fracturamiento, el nivel de diaclasas presentes tanto en su

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Cfr. Diseño de Explotaciones e Infraestructuras Mineras Subterráneas (2007)

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Minería Subterránea rumbo como en buzamiento que podría modificar las condiciones del diseño del pique. 4.5.4. Arreglo seccional de un pique: Corresponde a la distribución armónica, de los espacios de la sección dé un pique, para asegurar una operación eficiente del mismo en la etapa de construcción o producción. El pique debe ser capaz de tener espacio para la circulación de las jaulas o skips y para los diversos conductos (Eléctricos, de aire comprimido, de agua, de ventilación, bombeo, relleno, etc.). Las secciones habituales de los piques son: rectangular, cuadrada o circular, y dentro de estas secciones será necesario distribuir en forma adecuada el área para los siguientes aspectos de la operación del pique: a) Sistema de izaje: Sección usada para el movimiento del balde de extracción de marina. b) Acceso auxiliar del personal: Sector con escaleras y plataformas de descansos colocadas cada 6 metros, generalmente, que sirve de acceso auxiliar y/o de emergencia para el personal. c) Ventilación: Sector por donde pasará el ducto de ventilación. d) Servicios: Sector por donde pasarán todos los servicios del pique tales como: aire comprimido, agua, drenaje y energía eléctrica. La división seccional de un pique, puede ser realizado de las siguientes formas conforme al tipo de material el cual, además actuará como elemento de soporte de las paredes del pique: 4.5.5.

Vigas en la Sección del Pique

 Conjunto de vigas de madera en una sección rectangular. El conjunto de vigas de madera en un pique de sección rectangular, sirve para dividir la sección del pique, y a la vez, entregar sostenimiento a las paredes del pique. Esta vigas son normalmente de madera de coigue y de secciones de 8/1x8/1 a 12/1x 1 2/1.  Conjunto de vigas de acero en una sección rectangular. La distribución de las vigas de acero en un pique de sección rectangular, sigue el mismo concepto general que con vigas de madera, pero con algunas diferencias importantes: Son estructuras casi completamente incombustibles por lo que las hace mucho más seguras que las vigas de madera.

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Minería Subterránea Por su calidad estructural, frente a las vigas de madera, son de secciones menores por lo que dejan un mayor espacio libre útil en la sección del pique, aumentando las posibilidades de tener una mejor ventilación. El espaciamiento entre cada conjunto dependerá de los esfuerzos dinámicos que deban soportar por efecto de las guías y, además por la calidad geomecánica de la roca, donde está emplazado el pique.  Conjunto de vigas de acero en una sección circular. El concepto de colocación del conjunto de vigas de acero en un pique de sección circular es el mismo que en otros tipos de secciones, con la salvedad que, normalmente los piques de sección circular, van revestidos con una capa de hormigón estructurado, de a lo menos 12" de espesor, y produce una superficie lisa y de fácil mantención. Las ventajas principales de un pique de sección circular, revestido con hormigón estructurado son: a) El pique queda habilitado para resistir grandes presiones del macizo rocoso. b) La sección circular resiste de mejor forma las presiones laterales, que un pique de sección rectangular, con conjunto de vigas de acero o de madera. c) La superficie lisa del revestimiento y la sección circular, produce una baja resistencia para el aire, lográndose mejores condiciones de ventilación. El flujo de aire es más aerodinámico al tener menores niveles de pérdida de carga. d) Bajo costo de mantención del pique por su alta estabilidad. Normalmente las reparaciones son en base a pernos de anclaje, malla y hormigón proyectado en tramos y sectores reducidos. e) La capacidad potencial del pique es mucho más grande en secciones circulares, debido a que es posible utilizar sistemas de guiados flexibles, con cables de acero, en el sistema de izaje, que aumenta la velocidad de extracción. f) La construcción de piques circulares, es muy adaptable para mecanizar algunas operaciones del ciclo de construcción, como: perforación, retiro de la roca excavada y colocación de sostenimientos. Por ejemplo podemos mencionar el uso de brazos electrohidráulicos en la perforación de piques circulares de gran diámetro y el uso del cryderman como equipo de carguío de la roca excavada. En las figuras a continuación se muestran algunos arreglos seccionales para piques de sección circular con vigas de acero y revestimientos de hormigón.

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Piques de sección circular con vigas de acero

4.5.6.

Arreglo Superficial del Pique:9

Corresponde al ordenamiento armónico de los equipos e instalaciones de superficie, que permiten un adecuado funcionamiento del pique, en su etapa de construcción y de operación futura. Las instalaciones y equipos principales de superficie son: a) Winche Principal: Utilizado para la excavación propiamente tal y será el encargado de movilizar el balde de marina. Generalmente es un huinche rápido, ya que influye directamente en el ciclo de construcción. Estos huinches son de capacidades variables, siendo el rango más común de 200 a 600 HP, desarrollando velocidades de 150 a 200 pies/minuto.

9

Cfr. Construcción de Túneles, Piques y Chimeneas (1998)

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4.5.7.

Ubicación del Winche Principal. La ubicación del winche principal estará en relación con la posición del peinecillo, y la ubicación de la polea del cable de izaje que se encontrará montada sobre una viga horizontal del peinecillo. Una de las condiciones de seguridad, para lograr un adecuado funcionamiento del sistema, es que: “el ángulo horizontal de desviación del cable sobre la polea y el eje transversal del tambor donde enrolla el cable en su punto medio, debe ser inferior a 1,5°."En la figura siguiente se muestra la disposición correcta del sistema, y la relación de sus distancias.

Definimos : Ángulo horizontal del cable L: Distancia horizontal entre polea y tambor del winche A: Anche del tambor Tendremos que: Tgα =A/2L de donde, L = A/2Tgα con α<1.5°

4.5.8.

Winches Auxiliares:

Utilizados para bajar, suspender y desplazar la Plataforma de Trabajo, que es una construcción metálica, de forma similar a la sección del pique, de 3 a 5 pisos, que sirve de superficie de trabajo en las labores propias de construcción. Dependiendo del proyecto específico estos huinches auxiliares son de 20 a 40 HP de potencia, trabajando a una velocidad de 30 a 50 pies/minuto.

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Minería Subterránea 4.5.9.

Peinecillo o Castillete

Corresponde a la estructura de madera, acero o concreto que cumple las siguientes funciones principales:  Soportar la polea por donde pasa el cable de izaje.  Servir de estructura donde se instala el chute, por donde se descarga a superficie o sobre una unidad de transporte el material extraído desde el fondo del pique. El propósito básico de colocar el peinecillo o castillete sobre el pique es soportar la polea que permite el paso del cable del winche principal, hacia el balde de marina o jaula de personal.

 Altura del Peinecillo. La altura del peinecillo deberá quedar definida, con el análisis de los siguientes aspectos del diseño:  Hp: Altura del Peinecillo  H1: Altura total del sistema de extracción de marinas, es decir, altura del balde de marina más el estabilizador del balde.  H2: Altura desde el piso al borde superior de la tolva de vaciado o canoa.  H3: Altura libre de seguridad normalmente de 2,5 a 3,0 m  Rp: Radio de la Polea Principal. Tendremos que: Hp> Hl + H2 + H3 + 0,75*Rp Con esta relación podemos determinar la altura del peinecillo para condiciones dadas. En todo caso podemos indicar que los peinecillos no debieran tener una altura menor a 15 m para establecer un adecuado manejo de la roca extraída.

4.5.10. Collar o brocal del Pique. El collar del pique corresponde a la excavación y estabilización del primer tramo del pique. Normalmente el primer tramo del pique se encuentra emplazado en material común, en que la roca se encuentra fuertemente alterada y disgregable y presenta condiciones de gran inestabilidad.

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Minería Subterránea Habitualmente la profundidad de este primer tramo es de 10 a 12 m y su excavación se realiza utilizando cargas explosivas menores y extrayendo el material con una grúa de superficie con un clamshell y balde. El sostenimiento se realiza colocando una capa de hormigón estructurado de unos 30 cm. de espesor, en la pared de la excavación y alrededor de la boca del pique en superficie. De esta forma se elimina los riesgos de desprendimientos de material desde el tramo inicial del pique más inestable. La colocación del hormigón se realiza por gravedad, previo a la instalación de moldajes de madera o metálicos. La calidad del hormigón a colocar dependerá de las necesidades de resistencia a soportar presiones laterales de las paredes del pique. Una vez que el collar queda finalizado, el pique se profundiza unos 15 a 18 m con el objeto de instalar y suspender la plataforma de trabajo e iniciar el ciclo normal de construcción.

En la figura a continuación se muestra una vista general de una construcción del collar de un pique.

Perfil Transversal y vista en planta del collar del Pique

4.5.11. Movimiento del skip de mineral y acceso del personal: En la etapa de construcción normalmente se usa conjuntamente el balde de extracción para retirar el material quebrado producto de la tronadura y para acceso del personal que cumplirá funciones en el fondo del pique. En el diseño del sistema de extracción es necesario resolverlos siguientes aspectos: a) Seleccionar el cable de izaje del balde de marina. b) Determinar características del Winche de Izaje.

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Minería Subterránea 4.5.12. Selección del Cable de Izaje Para seleccionar el cable de izaje es necesario cumplir con las siguientes etapas: a) Identificar todos los pesos o cargas involucradas. b) Seleccionar un cable que cumpla con los requerimientos de carga, incluyendo el propio peso del cable seleccionado. c) Verificar que el cable propuesto es el correcto, considerando un factor de seguridad de 7. 4.5.13. Selección del Winche. La elección del winche se realiza conociendo la Tracción máxima requerida. Ahora, si definimos,  P: Potencia del motor del winche (HP)  V: Velocidad (fpm). Generalmente de 150 a 250 fpm.  T: Tracción máxima requerida. (lb)  E: Eficiencia mecánica del winche. Entonces, P =V * T/ 33.000*E (HP)

5. SEGURIDAD EN LOS PIQUES10 5.1 Seguridad en el sistema de izaje 5.1.1. Jaulas y Baldes  No se utilizará ninguna jaula o skip para elevar o bajar personas si no está construido de manera que evite que el trabajador que viaja en él, entre en contacto accidentalmente con la estructura del pique.  Las jaulas o baldes quo se usan en un pique para elevar o bajar personas cumplirán con las siguientes condiciones:  La capota será hecha de láminas de acero de un grosor mínimo de 3/16 de pulgadas o de un material de resistencia equivalente.  Los costados de la jaula estarán forrados con láminas de hierro o acero de un grosor mínimo de 1/8 de pulgadas o de un material de resistencia equivalente. El forro tendrá una altura mínima de 5 pies desde el piso de la jaula.  La jaula tendrá puertas de material adecuado, con una altura mínima de 5 pies desde el piso de la jaula.  Las puertas estarán colocadas de una manera que no se abra para afuera. Se obtendrá del fabricante un certificado de la capacidad de la jaula o skip y sus accesorios que incluirá el peso del cable de cola.

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Cfr. Seguridad En El Manejo Y Operación De Piques (2000).

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Minería Subterránea 5.1.2. Cables:  En ningún caso se empleará para fines de izaje un cable empalmado.  No se empleará tambores con menos de 3 vueltas de cable en el tambor cuando el balde y la jaula estén en el punto más bajo del pique de donde se efectúe la elevación.  No se empleara tambores con más de 3 capas completas de cable cuando la jaula, skip y balde este en el punto más alto del recorrido del pique  No se usará ningún cable de izaje, cable de cola, cable de fricción o cable guía que no haya sido, puesto a prueba por el laboratorio de pruebas de cables.  No se empleará ningún cable de elevación, cable de cola, cable de gula o cable de fricción que no venga con un certificado del fabricante indicando lo siguiente: o Nombre y dirección del fabricante. o Numero de cable del fabricante. o Fecha de fabricación - Diámetro del cable. o Peso en kilogramo por metro del cable (libras por pie). o Tipo de construcción del cable. - Clase del nudo del cable. o Nombre de fábricas del lubricante interior del cable. o Numero de alambres en cada torón. - Diámetro de hilos. o Resistencia a la rotura del acero del que está hecho el alambre en libras por pulgada cuadrada. o Longitud del cable. o Carga real de rotura del cable.  Cuando se emplea un cable en una jaula o skips, se registrara la información del acápite anterior en un cuaderno o libro de registro de cables, además de la siguiente información: o Nombre de la persona de quien se compró el cable. o Fecha de compra. o Fecha de colocación (ubicación actual) - Número de identificación del cable. o Nombre del pique o pozo y compartimiento en que se usa el cable. o Peso de la jaula. o Peso del material transportado. - Largo máximo del cable. o El Superintendente o el Jefe de Programa de Seguridad dispondrá que se mantenga en la Mina un libro llamado "Libro de Registro de Cables" en el que además de la información mencionada en la cláusula anterior se anotara lo siguiente o La historia del cable, dando la Fecha en que originalmente fue colocado. o Fecha de cortes. o Fechas y los resultados de las pruebas electromagnéticas y de rotura. o Fecha y motivo por el cual se retiró de servicio, cada vez que el cable es puesto en servicio y retirado del servicio. Cuando se retire de servicio en un pique a un cable de izaje, cable de cola, cable de guía o cable de fricción, se comunicara al jefe general de Minas, dando la fecha, el motivo por el cual se desecha e! use del cable y cualquier otra información que requiera.

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Minería Subterránea No se pondrá en servicio nuevamente para subir o bajar a personas, ningún cable de elevación, cable de cola, cable de gula o cable de fricción que haya sido retirado de servicio. Los cables de las jaulas utilizadas para el transporte personal deben ser cambiados cada tres años y tener las siguientes características: o o o o

Una carga de roturas siete veces mayor que la carga de trabajo. Ser de una sola pieza, siendo prohibido usar cables empatados. Asimismo deberán ser revisados por lo me nos una vez a la semana y ser lubricados por lo menos dos veces al mes. Ningún cable de izaje se usará en un pique cuando ocurra uno de los siguientes defectos:  Que la resistencia existente haya disminuido a menos del 90% de lo original.  Que la sección de un segmento de cable de prueba haya disminuido a menos del 60% de la sección original cuando sea sometido a un máximo de tracción.  Que el número de hilos rotos en el tramo de 2 metros donde haya más roturas, exceda el 10% de la cantidad total de hilos.  Que exista una corrosión acentuada.

La revisión mensual se hará en presencia del Ingeniero de Seguridad, Ingeniero del Departamento de Minas y el Jefe de Mantenimiento Mecánico, quienes revisarán la estructura de la parte del cable de izaje que no está en la tambora y cuando la jaula o skip está en su punto más bajo. Así mismo los cables de cola, de guía y de fricción para determinar su deterioro y para el propósito de esta revisión se limpiarán el cable en puntos seleccionados. 5.1.3. Tamboras o Winchas Los pernos de tamboras, frenos, embragues y otros accesorios que podrían ser un peligro si se aflojaran, serán asegurados por medio de mecanismos y fijadores apropiados. La tambora para el izaje de personas, tendrá pestañas y también, si el tambor es cónico; otro mecanismo que sea suficiente para evitar que la cuerda o cable se desprenda. En todo sistema de izaje o Las dimensiones de las tamboras serán apropiadas para la clase, diámetro y largo del cable que se está usando. o El diámetro de las tamboras será suficientemente amplio para evitar que el cable tenga considerable flexión. o Cuando se enrolla en capas múltiples se hará los arreglos necesarios para que el cable se eleve uniformemente de una capa a otra y se enrolle adecuadamente sin hundirse a una capa inferior. o Todas las tamboras de sistema de izaje de más de 60 pulgadas de diámetro tendrán ranuras hechas especialmente para encajar el cable que se use, con excepción de que se podrá usar tamboras llanas para operaciones de excavación del pique, desarrollo preliminar o de naturaleza temporal.

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o

Las tamboras tendrán una capacidad suficiente para contener el cable que permita elevar desde el punto más bajo al punto más alto de recorrido en el pique, sin tener que enrollarse más de 3 capas de cable. "El diámetro del winche no será menor que 80 veces el diámetro del cable de la elevación que se está usando cuando el diámetro del cable es más de una pulgada y no será menor que 60 veces el diámetro del cable que se está usando, cuando el diámetro del cable es menor de una pulgada. 5.1.4. Polea

Las poleas de extracción serán hechas y mantenidas para acomodar el cable. El diámetro correcto del canal de la polea debe ser aquel que le de soporte lateral e inferior. 5.1.5. Frenos.  Los frenos estarán colocados de manera que puedan ser probados separadamente, aunque la jaula, está trabajando o no puede ser manejado fácilmente y con seguridad por el operador, cuando está manejando las palancas de control.  Ninguna tambora usada para bajar o elevar a personas o para la excavación del pique estará equipada con un freno o sistema de frenos operados por los pies del operador salvo un mecanismo auxiliar eléctrico.  Las máquinas de freno estarán equipadas de manera que, en el caso de una perdida inadvertida o accidental de la presión, los frenos puedan usarse.  Los frenos de una tambora de fricción estarán diseñados, ajustados y mantenidos para pasar y sujetar con seguridad a la jaula bajo cualquier condición de carga, sentido de recorrido y velocidad.  En todo momento en que haya personas dentro de la jaula o sobre la misma, la tambora estará equipada con más de un freno, cada uno capaz de parar y sujetar con seguridad a la tambora o tamboras en uso.  Por lo menos uno de los frenos requeridos estará preparado para uso automático al operar cualquiera de los mecanismos de seguridad pare el uso de los frenos.  En un sistema de frenos donde se use pesas para proporcionar presión auxiliar al perder el aceite hidráulico o el aire, se probará las pesas por lo menos uno al iniciar la guardia de trabajo. 5.1.6. Señales.  Todo pique en una mina tendrá medios de comunicación adecuados, (radio, timbre) de señales claras y definidas en la caseta del winchero, las estaciones o niveles de desembarque.  Se instalará un sistema de señales audibles y separadas para el control de cada winche debiendo diferenciarse entre llamadas de diferentes niveles así: cuando una mina tenga un sistema de señales eléctricas el winchero devolverá la señal o la persona que la envía, para bajar o subir.  El siguiente código de señales se usara en todas las minas y se colocara mediante avisos en la caseta del winchero y en cada nivel.

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Un timbre.- Para parar cuando la jaula está en movimiento. Un timbre.- Para izar la jaula cuando está detenido. Dos timbres.- Para bajar. Tres timbres.- Personal viajando en jaula. Cuatro timbres. Señales de voladura: El winchero contestara elevando la jaula unos cuatro metros, abajándolo nuevamente despacio. Después de la señal de cuatro timbres el winchero contestara con un timbre que se elevara al personal lejos de la voladura y el winchero permanecerá en los controles hasta que haya completado la elevación. f) Cinco timbres.- Señales particulares de la mina. g) Nueve timbres.- Señales de peligro en caso de incendio o algún desastre (derrumbe, Agua, etc.) Específicamente tenemos llamadas:

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Minería Subterránea 6. Bibliografía Riesgos en la Minería Subterránea (2000). Gobierno de Chile. Servicio Nacional de Geología y Minería. (En:http://intrawww.ing.puc.cl/siding/public/ingcursos/cursos_pub/descarga.phtml?id_curs o_ic=1781&id_archivo=69286) Consulta: 27 de abril de 2015

Construcción de Túneles, Piques y Chimeneas (1998). Departamento de Ingeniería de Minas de la Universidad de Chile. (En: https://es.scribd.com/archive/plans?doc=186594843&metadata=%7B%22context%22%3 A%22archive_view_restricted%22%2C%22page%22%3A%22read%22%2C%22action%2 2%3A%22toolbar_download%22%2C%22platform%22%3A%22web%22%2C%22logged _in%22%3Atrue%7D) Consulta: 27 de abril de 2015

Seguridad En El Manejo Y Operación De Piques (2000). Revista Del Instituto de Investigación de la Facultad de Geología, Minas, Metalurgia y Ciencias Geográficas. Vol. 3 Nº 5. Lima- Perú. (En:http://sisbib.unmsm.edu.pe/bibvirtual/publicaciones/geologia/v03_n5/seg_man.htm) Consulta: 27 de abril de 2015

Sistema De Izaje en Minería Subterránea Piques y Winches (2006). Capacitación Para Trabajadores Mineros Cerro Rico – Base Rey. (En: http://geco.mineroartesanal.com/tikidownload_wiki_attachment.php?attId=631) Consulta: 27 de abril de 2015

Construcción de Piques (2015) Universidad de Atacama, Departamento de Minas. (En: https://es.scribd.com/doc/56543863/Piques-Mineros#download ) Consulta: 27 de abril de 2015

Diseño de Explotaciones e Infraestructuras Mineras Subterráneas (2007) Universidad Politécnica de Madrid. Escuela Técnica Superior de Ingenieros de Minas. (En: http://es.slideshare.net/JohnnyRaulAvilaCaote/diseode-explotaciones-subterraneas) Consulta: 27 de abril de 2015 Grade 7-9 Workbooks (2015) Mini-pat: a mine needs a lifting system, by Basic Education. Republic Of South Africa. (En: http://www.mstworkbooks.co.za/technology/gr8/gr8technology-16.html) Consulta: 27 de abril de 2015)

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Informe Excavación Subterránea - Piques

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