MINADORES AUGER CARGUÍO Y TRANSPORTE
Nombre: Kevin Alé López. Profesor: Felipe Espinoza Cortés. Fecha de entrega: 01-07-2017.
RESUMEN EJECUTIVO
Una de las características más relevantes de los minadores Auger es que permite el aprovechamiento de unas reservas que no habrían podido ser explotadas económicamente por cualquier otro método de explotación. En términos generales los equipos Auger permiten la explotación de yacimientos tabulares, más o menos horizontales, entre la frontera de lo que ya no es económicamente explotable a cielo abierto, y lo que sería explotable por minería subterránea. Se hablara sobre sus componentes y sus características, donde se pueden utilizar, los requerimientos y condiciones para que se pueda ser empleado. También abordara los métodos mineros a los cuales de adapta este sistema, y la forma de extracción del mineral. Esta maquinaria es muy importante dentro de la minería de l carbón norteamericano ya que sus yacimientos se adecuan de perfecto modo a los requerimientos de minador, es por esto que es tan usado en dicho país. Y ofrece excelentes números en relación horas de trabajo y mineral recuperado siendo una maquinaria que permite trabajos de preparación minara más rápido.
2
INDICE INTRODUCCION ................................................................................................................................... 4 DESARROLLO ....................................................................................................................................... 5 CAPITULO 1: COMPONENTES .............................................................................................................. 6 CAPITULO 2: METODOS MINEROS .................................................................................................... 10 2.1 MINERIA DE CONTORNO ......................................................................................................... 10 2.2 MINERIA DE TRINCHERAS ........................................................................................................ 12 CAPITULO 3: USO .............................................................................................................................. 13 CAPITULO 4: GEOMETRIA DE PERFORACION .................................................................................... 14 CAPITULO 5: CRITERIOS PARA ESCOGER UN MINADOR AUGER ...................................................... 14 CAPITULO 6: NUEVOS DESARROLLOS ............................................................................................... 16 CONCLUSION ..................................................................................................................................... 18
3
INTRODUCCION
Este trabajo hablará sobre los minadores Auger los cuales fueron diseñados en EE.UU especialmente para la extracción de carbón. Es muy importante para la minería de aquel país ya que sus yacimientos en gran mayoría se adaptan perfectamente a los requerimientos de los minadores Auger. Esta maquinaria es una de las predilectas para la explotación de yacimientos tabulares, más o menos horizontales. Si bien esta maquinaria no se utiliza en chile por las características geológicas de los yacimientos fósiles de carbón, es muy usada en EE.UU especialmente en las zonas de Virginia, oeste de Virginia y Kentucky gracias a las excepcionales condiciones que permiten el uso del Auger.
4
DESARROLLO
Los equipos de perforación auger o con hélice se usan para la recuperación de mineral, fundamentalmente aplicado al carbón y desarrollado en EE.UU. en la década de los años 40. Inicialmente se aplicó para explotar carbón, acatándose a las estadísticas norteamericanas una producción en 1.950 de 2 metros, pasando a ser quince años más tarde de 14 metros. Posteriormente no se ha mantenido la tendencia ascendente. Los motivos principales para el cual son utilizados los minadores auger han sido: Aprovechamiento de unas reservas que no habrían podido ser explotadas económicamente por otros métodos mineros. Los rendimientos medidos en toneladas por jornal, son atractivos ya que son desde un 50% superior a los obtenidos en explotaciones a cielo abierto, a un 300% que en la minería subterránea. Como consecuencia de esto, los trabajos de preparación minera son más rápidos. Se mejora la seguridad al reducirse la altura de los taludes finales del estéril de techo.
5
CAPITULO 1: COMPONENTES
Los equipos convencionales, así llamados por ser los primeros tienen los siguientes componentes esenciales. a) Cabeza de perforación o cortadora: esta es la parte que se introduce en el mineral, consta de una corona y una boca piloto provistas de picas. (foto 1)
(Foto 1): cabezas cortadoras convencionales. La disposición de las picas, la forma de la corona y boca central de la cabeza perforadora corresponden a diseños específicos que tienen en cuenta aspe ctos muy importantes como las características mecánicas del material, granulometría del material arrancado, direccionalidad correcta del taladro, velocidad y profundidades adecuadas. Existen equipos Auger con una o varias cabezas cortadoras, con un máximo de tres, que avanzan simultáneamente y permiten una mejor recuperación con mayores rendimientos horarios.
b)
Barrenas helicoidales: estas transmiten el par de rotación y empuje necesario para el avance de la cabeza cortadora.
6
La longitud de las barrenas oscila entre 3,05 y 3,66 metros, con predominio de las últimas, aunque últimamente se han introducido de hasta 6 metros. El diámetro exterior es de dimensiones menores que de las de la cabeza de corte con objeto de disminuir la fricción con las paredes del taladro y permitir una adecuada evacuación del material arrancado. (Foto 2)
(Foto 2): barrena helicoidal c)
Sistema de accionamiento: compuesto generalmente por 2 motores. El principal que a través de una transmisión produce el movimiento de rotación del tren de barrenas helicoidales. Y el auxiliar que acciona un sistema hidráulico y permite el avance de la cabeza de rotación, el cambio de emplazamiento del equipo, manejo de la pluma, etc.
d)
Chasis del equipo:
constituye en una estructura paralelepipédica que
incluye: sistemas de gatos hidráulicos de posicionamiento del equipo. Un sistema de patines retractiles e hidráulicos, que en combinación con los gatos, permite el desplazamiento de la maquina entre taladros colindantes. Pistas de deslizamiento sobre las que se desplaza el sistema de accionamiento principal y todo el conjunto de perforación.
7
Cabina del operador con protección frente a caída de objetos. Grúa giratoria con polipasto hidráulico para colocación o retirada de las barrenas helicoidales. (Foto 3)
(Foto e)
3): equipo auger
Elementos auxiliares: estos son opcionales. Cinta transportadora de cadenas (foto de a continuación), para transferencia del carbón arrancado para depositarlo sobre una pila en el suelo o sobre un camión transportador. Dispone de un accionamiento hidráulico generado por el motor auxiliar, puede girar 45 grados en el plano horizontal y esta comandada desde la cabina principal. Carro portabarrenas, donde se almacenan las barrenas helicoidales para su utilización o transporte. (Foto 4)
8
(Foto 4): cinta de evacuación de carbón, y detalle de la cabeza doble.
9
CAPITULO 2: METODOS MINEROS
La aplicación de o equipos Auger ya sea cualquier tipo de sus variantes, necesitan unas determinadas características geológicas y morfológicas de los yacimientos.
Capas horizontales de potencia comprendida entre 0,5 y 1,5 metros.
Máxima regularidad geométrica de la capa, sin alteraciones de tipo tectónico o esterilizaciones.
Recubrimiento de estéril tal que no permita la explotación
económicamente rentable por los métodos mineros tradicionales.
Ausencia de materiales abrasivos.
Los métodos mineros de explotación a cielo abierto de carbón a los cuales se adapta este equipo son: 2.1 Minería de contorno 2.2 Minería de trincheras
2.1 MINERIA DE CONTORNO
Este es el método de cielo abierto donde más ha tenido éxito el sistema auger. Llamada así porque el equipo trabaja en el contorno del macizo rocoso, este va perforando el cerro y avanzando una vez ya terminado y extraído todo el material posible. (Foto 5) Actualmente las maquinarias Auger más modernas poseen un sistema de anclaje que consiste en 2 taladros en la parte delantera de la máquina y se utilizan para perforar el piso hasta 2,4 metros, se introducen pines de alta resistencia (Foto 6) a través de la base de la máquina para ayudar a estabilizarla y mantener su posición exacta, incluso bajo difíciles condiciones de empuje y tracción.
10
(Foto 5): minería de contorno desde diferentes vistas
(Foto 6): pines estabilizadores
11
2.2 MINERIA DE TRINCHERAS
Las características del método precisan una topografía suave y relativamente plana, así como una disposición horizontal de las capas de carbón. La operación se desarrolla una serie de sucesiva de trincheras paralelas (Foto 7), a intervalos regulares, desde las cuales se recupera el carbón del macizo no desmontado. Como se muestra en la foto 7 solo el 10% del terreno precisa de excavación y posterior limpieza, lo que permite reducir los costes de explotación o aumentar los ratios de desmonte, y así recuperar capas más profundas.
(Foto 7): Trincheras
12
CAPITULO 3: USO
El sistema Auger generalmente se aplica inmediatamente después de que los equipos de excavación, las palas, retroexcavadoras, etc, ya han limpiado el frente de carbón. Con ello se consigue utilizar las buenas condiciones de la infraestructura de accesos, pistas drenajes, etc, así como los medios mecánicos de apoyo necesarios, camiones de carbón, tractores, motoniveladoras, servicios de mantenimiento, etc. Normalmente son necesarios 2 operadores, uno se ocupa del control de avance y rotación del tren de barrena helicoidales y cabeza cortadora, mientras el segundo se ocupa de las maniobras de colocación o retirada de las barrenas, y del funcionamiento y posicionado de la cinta evacuadora de carbón. El equipo Auger se usa en tajos en los que como labor preliminar, deben realizarse unos taladros piloto para conocer la disposición de la capa y comprobar su homogeneidad y regularidad. También se prueban diversas cabezas cortadoras para utilizar la más adecuada. El diámetro de la cabeza de ser el adecuado para la potencia de la capa a recuperar, y tener en cuenta el peso del tren de barrenas. Dado que la cabeza debe mantenerse siempre dentro de la capa de carbón, se elige un diámetro de forma que queden 150 milímetros de carbón p or cada lado, al techo y muro de carbón. La mayoría de los equipos existentes disponen de una sola cabeza de perforación, existen modelos de dos o tres cabezas que avanzan al mismo tiempo, estos son aplicables también para capas estrechas (menores a 0,5 metros) y mejoran la recuperación al no dejar macizo entre cada cabeza. El giro de las cabezas colindantes se produce en sentido contrario para evitar la posibilidad de que las cabezas se precipiten una sobre la otra. La velocidad de rotación de las cabezas es variable, generalmente comprendida entre 40 y 60 rpm, con los valores decrec ientes conforme aumenta el diámetro de la cabeza. 13
CAPITULO 4: GEOMETRIA DE PERFORACION
El tipo de perforación más habitual es el con una sola cabeza esta exige la existencia de un macizo rocoso entre taladros, para prevenir el bloqueo y hundimiento del equipo, si como también reducir el peligro de intersección con perforaciones colindantes. Las dimensiones del macizo dependen del espesor del recubrimiento, diámetro del taladro, características de la capa de carbón y de la habilidad del maquinista. Independientemente de las consideraciones sobre las dimensiones del macizo entre taladros, también afecta a la recuperación global e l espesor dejado hacia el techo y hacia el muro.
CAPITULO 5: CRITERIOS PARA ESCOGER UN MINADOR AUGER
Los equipos Auger son considerados como auxiliares o complementarios dentro de lo que es una explotación a cielo abierto de carbón convencional. El yacimiento debe contar con determinadas características que son indispensables:
Horizontalidad, homogeneidad y regularidad de las capas de carbón
Mineral tiene que estar al límite del desmonte de estéril y por tanto continuidad de la explotación, no rentable por medios convencionales
14
Además de las condiciones anteriormente mencionadas, existen otras que condicionan al equipo, son:
Potencia de la capa de carbón
Características geomecánicas del carbón
Producción necesaria
Costes de inversión y operación
La primera afecta a la selección del diámetro de la cabeza. En capas con potencias entre 0,8 y 1 metro, con el espacio adecuado para maniobrar frente a la capa, con un muro de bajas características mecánicas y necesidades de producción elevadas, permitiría seleccionar equipos grandes con motores de mayor potencia, lo que además supone el uso de taladros de mayor longitud, característica que en ocasiones es más importante que el diámetro del taladro. Potencias de capas menores necesitan lógicamente equipos más pequeños, aunque también se podría usar una maquina potente con varias cabezas cortadoras, para cuando sea necesaria una alta producción. Las características geomecánicas del carbón afectan de gran manera al diseño de la cabeza de corte. Una elección adecuada permitiría una apropiada velocidad de avance, una correcta alineación del taladro, una mayor longitud del taladro, así como la granulometría deseada según el tipo de boca piloto.
15
CAPITULO 6: NUEVOS DESARROLLOS
En cuanto a los nuevos desarrollos y nuevas tecnologías estas se han orientado hacia el diseño de cabezas que permitan una mayor recuperación de carbón. Un ejemplo de ello es el minador Auger de capas estrechas (Foto 8), dispone en la cabeza de un tambor de rozado de carbón, montado sobre brazos que pueden girar en el plano vertical para adaptarse a la potencia de la capa de explotación (Foto 9). El accionamiento del equipo es hidráulico, y eléctrico en versiones más potentes.
(Foto 8): minador de capas estrechas
16
(Foto 9): cabeza de arranque del minador de capas estrechas Cabe decir que esta maquinaria no fue utilizada en chile, si bien fueron diseñadas en los años 40 justo en el periodo del auge del carbón en chile, los yacimientos no permitían la utilización de esta maquinaria, ya que fue predominantemente minería subterránea la utilizada en chile. En donde se utilizó en desde su creación y hasta estos días es en EE.UU especialmente en los estados de Kentucky, Virginia y en el oeste de Virginia.
5
CONCLUSION
Los minadores Auger aunque bien sean equipos auxiliares, dan una opción de explotación muy eficaz para las reservas que no pueden ser explotadas por los demás métodos convencionales, esto la hace una de las primeras opciones alternativas para explotar el mineral mientras las condiciones lo permitan. Otra característica muy importante a destacar de los minadores Auger son los rendimientos por jornada, estos son muy atractivos ya que son alrededor de un 50% mejores a los obtenidos con la minería a cielo abierto y un impresionante 300% mayores a los de la minería subterránea. Personalmente recomendaría el uso de esta maquinaria ya que ofrece otra alternativa realmente muy efectiva, como por ejemplo existen equipos Auger con una o varias cabezas cortadoras que avanzan simultáneamente permitiendo una mejor recuperación con rendimientos horarios mucho mejores, otra ventaja es que es fácil de maniobrar ya que fácilmente solo necesitaría 2 operadores para usar la maquinaria.
18
