Servicios Mina 2

Introducción Introducción al Servicio Servicio Mina. Área de Estudios: Ingeniería en Minas Docente: Hugo Muraña Salinas

Servicios Mina Se denomina como servicio minero a todas aquellas funciones o tareas que se realizan con el fin de apoyar y satisfacer las necesidades de las las dis distin tintas oper operac acio ione ness unit unitar aria iass al int interio eriorr mina, de esta manera controlar los problemas o fallas que pueda presentar el sistema, que puedan detener u obstaculizan el normal func funcio iona nami mien entto del del proc proces eso o prod produc ucti tivvo de la mina.

Servicios Mina

Servicios Mina

Servicios Mina Tipos de Servicios Mina: Drenaje de Minas. Fortificación.. Ventilación. Mantenimiento de vías y caminos. Despeje de frentes. Energías: Electricidad, Combustible. •

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Servicios Mina

Drenaje de Minas

Servicios Mina: Drenaje. CONSIDERACIONES DERIVADAS DE LA PRESENCIA DE AGUA EN LOS MACIZOS ROCOSOS. Las actividades mineras, en general, se encuentran estrechamente ligadas al agua: • Como un problema a evitar, disminuir o corregir • Como una necesidad de utilización del recurso para su aprovechamiento en la

propia mina o fuera de ella.

En comparación como la mayoría de las actividades industriales y agrícolas, la explotación minera es una gran consumidora de agua. Muchas veces el problema es el inverso y tiene que liberar grandes cantidades de agua no deseables. Este es el problema del drenaje minero: el de captar, transportar y eliminar hacia el entorno (al medio ambiente) flujos de agua y hacerlo de tal manera que no se ocasionen daños.

Servicios Mina: Drenaje. Es por ello que el problema del agua requiere el adecuado enfoque y planteamiento, así como su correcta gestión.

Servicios Mina: Drenaje.

Servicios Mina: Drenaje. Solucionar el Problema del impacto del agua en las operaciones mineras? es necesario que las soluciones estén fundamentadas en estudios hidrológicos e hidrogeológicos suficientemente detallados, desarrollados desde el propio inicio del proyecto y destinados a permitir la gestión racional de la presencia del agua.

Servicios Mina: Drenaje. Impacto del Agua en un Proyecto Minero. Uno de los puntos de partida de todo proyecto que contemple una excavación de cierta envergadura es, entonces, el profundo conocimiento de esta realidad que se basa en la realización de sendos estudios hidrológicos e hidrogeológicos que permitan, precisamente, gestionar correctamente la presencia de aguas de distinto origen desde tres puntos de vista: •

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El agua y su influencia en la estabilidad de taludes y huecos mineros y, en definitiva, en la seguridad geotécnica de la explotación. El agua dentro de la planificación y de las operaciones de la mina, teniendo en cuenta que los usos del agua y las necesidades dentro de la mina son muy diversos. El agua y el medio ambiente, abordando tanto los problemas asociados a la operación minera en sí como los derivados del futuro abandono de la actividad.

Servicios Mina: Drenaje. PROBLEMÁTICA ORIGINADA POR LA PRESENCIA DE AGUA EN LOS MACIZOS ROCOSOS. Con carácter general para todo tipo de explotaciones mineras, el agua constituye el agente natural de mayor incidencia como condicionante y desencadenante de inestabilidades y de otros problemas asociados. Algunos efectos perjudiciales del agua en las operaciones mineras pueden resumirse en:

Servicios Mina: Drenaje. 1. Reducción de la estabilidad de los taludes, tanto de excavación como del terraplén, ya sean en roca o en taludes de vertederos o suelos. Tal como se muestra en la figura el peso del macizo rocoso provoca una fuerza que actúa perpendicularmente sobre cualquier plano de debilidad y genera otras fuerzas estabilizadores de fricción frente al deslizamiento sobre dicho plano. El agua subterránea tiene un efecto de elevación del bloque de roca que hace disminuir la fuerza normal y por lo tanto, la resistencia al corte. Además el agua actúa como un fluido lubricante a lo largo del plano de rotura potencial.

Servicios Mina: Drenaje. 2. Reducción de los rendimientos de las unidades de carga y transporte al circular sobre pisos embarrados y por mayor formación de baches.

Servicios Mina: Drenaje. 3. Incremento de los costes de mantenimiento al aumentar el porcentaje de averías originadas por la acción abrasiva del barro, corrosión de la humedad y efecto de esta sobre el equipo eléctrico. Además, el agua actúa como lubricante en los cortes de los neumáticos con la roca.

Servicios Mina: Drenaje. 4. Incremento de los costes de voladura al obligar al uso de explosivos resistentes al agua como Emulsiones o Hidrogeles. La utilización de explosivos tipo ANFO requiere el desaguado previo de los barrenos o la utilización de explosivos encartuchados.

Servicios Mina: Drenaje. 5. Aumento del peso específico del material y variación de sus características físicas: por ejemplo, una roca con una densidad de 2,1 t/m3 en seco y con una porosidad del 13%, cuando esté saturada pesa un 6,2% más. 6. Generación de aguas ácidas (fenómeno conocido como ARD [Acid Rock Drainage] o “Drenaje Ácido de Rocas”), como sucede frecuentemente en minas de carbón y sulfuros metálicos. Este fenómeno requiere un riguroso control y tratamiento de las aguas contaminadas antes de su vertido. El fenómeno se debe a la reacción del agua con la pirita en presencia de oxígeno.

Servicios Mina: Drenaje. 7. Incremento del deterioro de túneles y obras subterráneas, así como reducción de la vida útil de estas obras. 8. Posible aumento de la siniestralidad.

Servicios Mina: Drenaje. BENEFICIOS OBTENIDOS DE LA PRESENCIA DE AGUA EN LOS MACIZOS

Sin perjuicio de todo lo anterior, el agua, adecuadamente captada, conducida, controlada y gestionada genera un interés y un conjunto de potenciales beneficios, entre los que destacan: •

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Suministro a poblaciones cercanas, previa depuración y tratamiento. Aprovechamiento en las plantas de concentración, estación de lavado, riego de pistas, reforestaciones, jardines y otras actividades. Extracción de materias solubles minerales que por un proceso de disolución se han incorporado a las aguas. Cesión a comunidades próximas para desarrollo agrario o ganadero.

Servicios Mina: Drenaje. DRENAJE DE MINAS El objetivo primordial es conseguir que las aguas que entren en contacto con la mina (tanto superficiales como subterráneas), sean las mínimas posibles, así como que el previsible contacto se realice de la manera más controlada posible. Para alcanzar estos objetivos, la gestión incluye la implantación y operación de un sistema de drenaje adecuado a las condiciones de cada mina, además de un sistema de recirculación del agua industrial.

Servicios Mina: Drenaje. DISEÑO DEL SISTEMA DE DRENAJE La determinación de los caudales subterráneos es más compleja que para la escorrentía superficial pues dependen de la infiltración, entendiendo como tal el proceso por el que el agua penetra en el terreno y desciende por la acción conjunta de las fuerzas capilares y de la gravedad. Esta infiltración depende tanto de las características del terreno como de las características del agua como fluido que se infiltra.


Servicios Mina: Drenaje. Métodos de desagüe y control de flujos de agua. Los métodos usados para desaguar incluyen: canalizaciones, bombeos de pozos recolectores a cielo abierto o subterráneos, túneles, piques, pozos de desagüe etc. La selección del método o combinación de métodos esta determinado por el costo en comparación a las economías producidas. En explotación subterránea con peligro de romper napas colgadas o explotaciones antiguas inundadas, se deben efectuar sondajes de reconocimiento.


SISTEMAS EXTERIORES A LA EXPLOTACIÓN Sistemas a construir de forma periférica a la explotación, de forma que son diseñados y construidos para tener una vida útil larga y duradera, merecen destacarse:

Servicios Mina: Drenaje. 1. Canalización Una de las primeras medidas a adoptar consiste en el desvío de los cauces que transcurren próximos o sobre el área de la explotación y en la canalización de las aguas de escorrentía hasta su vertido en puntos alejados de la mina. Generalmente, las obras de desvío y canalización de los cauces principales están constituidas por trincheras, zanjas o canales abiertos en superficie, estando revestidos o no según las condiciones de circulación. Cuando la topografía no permite este tipo de construcciones puede adoptarse la solución de túneles o galerías de drenaje.

Servicios Mina: Drenaje. 1. Canalización

Servicios Mina: Drenaje. 2. Túneles de drenaje Se trata de un sistema muy efectivo, pero de gran coste económico. Su utilización es viable tanto para el drenaje de cortas como para el caso de taludes de gran altura y en situaciones realmente criticas y problemáticas, en donde no funcionan otros tipos de sistemas de drenaje. Es una técnica poco frecuente en pequeñas minas, pero normal en aquellas explotaciones que tuvieron anteriormente minas de interior de las que se aprovechan las cámaras, galerías y trasversales para drenar la mina a cielo abierto posterior. Consiste en la apertura de labores de avance en galería en el interior del macizo que se desea drenar, normalmente con disposición paralela al talud, por debajo de la posible superficie de la explotación y a bastante distancia de la superficie del mismo. Normalmente, se suelen practicar una serie de barrenos en abanico en la corona de las galerías con objeto de cortar los posibles niveles impermeables o acceder a zonas de mayor permeabilidad.

Servicios Mina: Drenaje. 2. Túneles de drenaje

Servicios Mina: Drenaje. 2. Túneles de drenaje

Servicios Mina: Drenaje. 3. Perforación de pozos de bombeo exteriores. Esta solución es viable cuando la permeabilidad es suficientemente alta y se basa en la perforación, alrededor del perímetro de la explotación, de una serie de pozos con una profundidad ligeramente superior a la de la explotación, para mantener el nivel freático por debajo del fondo de la explotación. Las principales ventajas radican en que el nivel freático sufre una baja o retroceso por detrás de los taludes y pisos de explotación, reduciendo los problemas de estabilidad, agua en los barrenos de la voladura, etc., y que además ni los pozos ni la infraestructura de conducción de aguas bombeadas interfieren en las labores de explotación. Al contrario de los pozos de bombeo que se perforan interiores a la explotación, éstos son permanentes y nunca se mueven de posición, no estando sometidos tampoco a los posibles daños derivados de las voladuras.

Servicios Mina: Drenaje. 3. Perforación de pozos de bombeo exteriores.

Servicios Mina: Drenaje. 3. Perforación de pozos de bombeo exteriores.


MÉTODOS INTERIORES A LA EXPLOTACIÓN

Los sistemas de desagüe interiores se implantan cuando tanto las aguas de escorrentía superficial como las aguas subterráneas, no pueden ser interceptadas y controlables eficientemente por los sistemas exteriores, o cuando es necesario dirigir las aguas fuera de la explotación.

Servicios Mina: Drenaje. 1. Drenaje con Zanjas. Como complemento y para canalizar las aguas y dirigirlas en una dirección específica, puede instalarse un sistema de zanjas y colectores. Las zanjas interiores abiertas en la parte interior de las bermas a modo de cunetas, deberán impermeabilizarse con el fin de evitar la infiltración y, por tanto, la recarga de los macizos. En ocasiones las zanjas excavadas pueden rellenarse con materiales granulares drenantes y ser cubiertas para permitir la circulación de vehículos de transporte sobre ellas.

Servicios Mina: Drenaje. 1. Drenaje con Zanjas. Existen dos tipos principales de zanjas drenantes: Zanjas de talud: construidas siguiendo la línea de máxima pendiente del talud, son muy eficaces en los casos en los que se presentan estratos duros y blandos alternantes, de escaso espesor y dispuestos de forma paralela al talud. Zanjas horizontales: construidas paralelas al talud y al pie del mismo. Suelen ser muy eficaces en el caso de estratos horizontales y de diferente permeabilidad, siempre y cuando las zanjas alcancen un estrato permeable.

Servicios Mina: Drenaje. 2. Bombeo desde colectores En minas a rajo abierto con climas lluviosos, el piso de los bancos debe tener inclinaciones para dirigir las aguas lejos de los frentes de explotación. El agua se colecta en los puntos más bajos, donde se excavan estanques con la profundidad y tamaño suficiente para que operen las bombas y se decante el agua antes de ser bombeada. El tamaño de los estanques debe guardar relación con el máximo flujo y duración esperada y con la capacidad de bombeo. Se debe tener una capacidad de bombeo de reserva para afrontar períodos de mantención de falla de las bombas en servicio, o bien aumentar la capacidad de los estanques colectores. Lo dicho antes se aplica también en minas subterráneas. Las labores basta que tengan una inclinación de 0.1%. El agua debe ir canalizada a un lado de las galerías. En lo posible en canales tapados para impedir su obstrucción. En caso de terrenos muy agrietados puede ser conveniente revestir las canaletas para evitar la infiltración.

Servicios Mina: Drenaje. 2. Bombeo desde colectores

Servicios Mina: Drenaje. 3. Perforaciones de Sondeo Horizontal. El método de los barrenos horizontales es ampliamente utilizado en minería. Aunque se le aplique el calificativo de horizontales, lo usual es que tengan de 2 a 5° de inclinación en dirección a la boca, con el fin de facilitar la descarga del agua por gravedad. Los diámetros más frecuentes oscilan entre los 6 y 15 cm, llegando en ocasiones a ser muy superiores. Los barrenos perforados en rocas blandas y fracturadas suelen revestirse con tubería ranurada de PVC o metálicas. En los últimos metros, conviene que la tubería no presente dichas ranuras con el fin de canalizar el agua hasta un sistema colector situado a pie de

Servicios Mina: Drenaje. 4. Perforación de pozos de bombeo interiores. Estos sondeos son normalmente utilizados para facilitar la perforación y voladura de una zona o el drenaje de un banco o área puntual que va a ser excavado. Estos pozos se realizan con los propios equipos empleados en la perforación de las voladuras y suelen tener unas profundidades equivalentes a uno o dos bancos. Dado que su vida está limitada por el tiempo que dura la voladuras o la excavación de la zona, no es frecuente su entubación. El ciclo de desagüe comienza descendiendo la bomba al fondo del barreno para lo cual se dispone de una polea en el extremo de un brazo. Una vez finalizado el desagüe, el operador percibe una señal, procediendo seguidamente a la elevación del conjunto.

Servicios Mina: Drenaje. 4. Perforación de pozos de bombeo interiores.

Servicios Mina: Drenaje. 4. Perforación de pozos de bombeo interiores.

Servicios Mina: Fortificación.

FORTIFICACIÓN

Servicios Mina: Fortificación. Fortificación de Minas. Se denomina fortificación o soporte al conjunto de elementos que se instalan, durante la construcción de una labor subterránea, con el fin compensar los desequilibrios de los esfuerzos provocados por dicha excavación. es el conjunto de procedimientos que permite mantener las cavidades que se forman como resultado de la explotación de los recursos minerales y mantener seguro durante el tiempo que se desee, mediante el sostenimiento vamos a restablecer el equilibrio del macizo rocoso con la finalidad de garantizar la estabilidad del mismo mediante la fortificación.

Servicios Mina: Fortificación. Objetivos de la Fortificación. • • • • • •

Proteger a los trabajadores. Proteger equipos, herramientas y materiales . Evitar derrumbes. Evitar deformaciones en las labores subterráneas. Proteger a las personas y equipos. Asegurar la estabilidad de la excavación.

Servicios Mina: Fortificación. Factores que afectan la estabilidad de una excavación. a) Magnitud y dirección del esfuerzo insitu a la cual la excavación estará sometida. b) Interacción entre galerías adyacentes. La presencia de galerías cercanas y adyacentes influirán en lo estabilidad general de la zona al tener espacios abiertos con diferentes magnitudes y direcciones actuando c) Propiedades físico -mecánicas de los diferentes tipos de rocas en las que está emplazada la excavación. Las rocas tienen diferentes comportamiento ante los esfuerzos exteriores o que están sometidas, tienen diferentes resistencias a; la compresión, a los esfuerzos de cizalle y en general diferentes comportamiento geomecánicos. d) Geología estructural del sector. El tipo y características de las estructuras geológicas predominantes en el sector influirá en lo estabilidad de la excavación. Así un sector con mayor cantidad de fracturas, será más inestable que otro sector en que la presencia de planos de debilidad es menor

Servicios Mina: Fortificación. Factores que afectan la estabilidad de una excavación. e) Presencia de aguas subterráneas. La presencia de aguas de infiltración de la napa freática, puede provocar el "lavado" del material que cementa los diferentes estructuras, creando zonas de debilidad, afectando la estabilidad de la excavación. f) Método y calidad de la excavación. El uso de técnicas de tronadura amortiguada, contribuirá a una mayor estabilidad de la excavación. El uso de explosivos con baja velocidad de detonación, en la tronadura del contorno de la excavación, ayudará a conseguir excavaciones más estables. g) Tipo de sostenimiento utilizado. La adecuada elección del tipo de sostenimiento a utilizar en una excavación estabilizará la excavación . h) Forma y tamaño de la excavación. Las dimensiones y la forma de la excavación influirán en su propia estabilidad. Así excavaciones con una medida del ancho excesivamente mayor al alto de la misma, por su forma, presentará inestabilidad en el techo, el que será necesario reforzar con sostenimientos.

Servicios Mina: Fortificación. SISTEMAS DE FORTIFICACIÓN. 1. Fortificación Rígida: Son las que sostienen sin permitir ningún movimiento de la roca y deben ser lo bastante resistentes para sujetar los bloques que puedan caerse. Se usan en las bocas de la mina o en sectores donde por razones tectónicas de mala calidad de las rocas o explotaciones hundidas se ha perdido totalmente la propiedad resistente de la roca.

Servicios Mina: Fortificación. SISTEMAS DE FORTIFICACIÓN. Fortificación Flexible: Son fortificaciones que permiten deformaciones de la roca con lo que se alivian los esfuerzos y al deformarse mejoran sus propiedades resistentes. Son la mayoría de las fortificaciones modernas tales como la mayor parte de los marcos deslizantes y pernos de anclaje y cables.

Servicios Mina: Fortificación. Desde el punto de vista de la “FUNCIONALIDAD”

Fortificación Activa: Son aquellos elementos que ejercen acción soportante, desde el mismo momento en que son instalado, mediante la aplicación de una carga externa sobre el macizo rocoso. Entre estos tenemos los pernos de anclaje expansivo, pernos de barra de construcción tensados y cables de acero. Fortificación Pasiva: Es aquel sistema de sostenimiento, que solo soporta masa rocosa que se puede desprender, sin hacer interactuar al macizo rocoso para que pueda alcanzar una condición auto soportante.

Servicios Mina: Fortificación. COMPORTAMIENTO DE UNA EXCAVACION

Antes de abrir un túnel, chimenea, pique o cualquier excavación, la roca se presenta confinada, sometida a una serie de presiones primarias, equilibradas, provenientes de la fuerza de gravedad y el tectonismo. Al excavarse, la roca, tiende a ceder o "caerse" ante las elevadas presiones tangenciales, que aparecen en el borde y que solo ofrecen resistencia gracias a: *Frotamiento a lo largo de una o varias direcciones privilegiadas, conforme a lo

existencia de ángulos de fricción interno.

* Cohesión según otras direcciones, debido a la trabazón posicional de los bloques del macizo rocoso.

Servicios Mina: Fortificación. COMPORTAMIENTO DE UNA EXCAVACION

Así, distinguiremos la siguientes zonas en una excavación:

Servicios Mina: Fortificación. FORTIFICACION CON MADERA La madera ha sido uno de los sostenimientos artificiales con mayor uso y relevancia a nivel mundial; es así como fue utilizada fuertemente hasta fines de la Segunda Guerra Mundial, aproximadamente. A partir de entonces, ha sido desplazado por otros elementos de fortificación como es el caso del acero, el cual ha sido el principal material utilizado en esta actividad. A pesar de esto, la madera aún es utilizada en todo tipo de minas, como lo son las carboníferas y/o metálicas a gran y pequeña escala. Los principales factores que disminuyen su utilización son : •

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Avance Tecnológico Poca Resistencia Fácil Putrefacción Inflamable Utilización por única vez (Por lo General) Escasez

Servicios Mina: Fortificación. FORTIFICACION CON MADERA

Servicios Mina: Fortificación. FORTIFICACION CON MADERA

Servicios Mina: Fortificación. FORTIFICACION CON MARCO METÁLICO. DESCRIPCIÓN DEL MARCO METÁLICO. El marco de acero está formado por dos o más piezas metálicas de sección H, I, U. Su estructura puede seguir líneas rectas como la enmaderación o estar constituida por elementos curvos, siguiendo la forma de la excavación dela galería. La unión de las piezas se puede hacer por medio de placas metálicas soldadas a los extremos de las piezas del marco, las cuales son unidos por pernos.

Las partes principales de un marco son: • •

2 pies derechos o postes verticales o inclinados 1 corona o viga (de 1, 2 o 3 piezas)


Servicios Mina: Fortificación. CLASIFICACION DE LOS MARCOS METALICOS De acuerdo a su forma de actuar podemos distinguir : • •

Marcos Rígidos Marcos deslizantes

Servicios Mina: Fortificación. MARCOS RIGIDOS Consisten en marcos metálicos que emplean dos o más elementos unidos por ensambles que rodean los perfiles. Estos marcos se emplean en terrenos donde ya se ha producido la redistribución de presiones, llegando a producirse el equilibrio nuevamente por el efecto de hacer una abertura del terreno.


Servicios Mina: Fortificación. MARCOS DESLIZANTES Es un tipo de sostenimiento que emplea perfiles de acero en U o acanalados, para que así puedan ensamblarse, deslizando uno con respecto al otro, cuando la presión del terreno, se hace considerable. Son usados en terrenos muy fracturados y que ejercen altas presiones. Estos marcos deslizantes, bajo presiones excesivas, ceden un tanto, permitiendo que el macizo rocoso circundante gradualmente se asiente, transfiriendo los esfuerzos al terreno, a través de la formación de un arco de presión natural, que soporta la carga mayor.

Servicios Mina: Fortificación. CONSIDERACIONES PRACTICAS A CONSIDERAR EN LA INSTALACION DE MARCOS METALICAS •

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Levantar primero la corona, para proteger al personal que realiza la tarea de limpieza de escombros. Los postes o patas deben quedar bien apoyados en el piso ( en lo posible sobre base de acero o madera) Se debe verificar el correcto apernado de eclisas o abrazaderas. En caso de arcos cadentes. los pernos deben reapretarse una vez que los perfiles hayan cedido. Finalmente, existen 2 aspectos claves para asegurar una buena resistencia estructural de la fortificación y un reparto uniforme de las cargas soportantes: - El empleo de separadores, tirantes o trabas de unión entrearcos. - El relleno entre los perfiles y la roca.



Fortificación con Pernos de Anclaje

Servicios Mina: Fortificación. PERNOS DE ANCLAJE El sistema de estabilización más utilizado en la actualidad en la minería subterránea es el apernado, cuyo uso data del siglo XIX, y que en las últimas décadas se ha transformado en una excelente alternativa a los tradicionales sistemas de reforzamiento en minería y obras civiles. El perno tiene por objeto unir los estratos de roca que circundan la galería ( y que presentan un mayor deterioro producto de las condiciones in-situ de los sistemas de explotación, con las rocas más alejadas que aún no han sido afectadas y conservan sus propiedades mecánicas originales. El perno permite que la roca recupere sus condiciones de estabilidad y auto sostenimiento.


Servicios Mina: Fortificación. CLASIFICACIÓN DE LOS PERNOS DE ANCLAJE Los pernos de anclaje se pueden clasificar de 2 maneras: a. Según la Forma de Anclarlos •

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Pernos de Anclaje Puntual. Pernos de Anclaje Repartido. Pernos Mixtos.

b. Según su Forma de Actuar •

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Pasivos: deben colocarse antes que se produzca la acomodación de la roca. Activos: estos pueden colocarse en cualquier momento.

Servicios Mina: Fortificación. Elementos de Sostenimiento

Servicios Mina: Fortificación. 1. Pernos de Anclaje Puntual

Servicios Mina: Fortificación. Tipos de Pernos de Anclaje Puntual •

Pernos de Cono

Estos pernos consisten en una barra que en el extremo que va en el interior de la perforación posee una ranura donde va soldado un cono. Al golpearlo contra el fondo de la perforación el cono entra en la ranura, donde el perno se expande y se ancla. Como todos estos tipos de pernos, en el otro extremo poseen una planchuela.

Servicios Mina: Fortificación. Fortificación. Tipos de Pernos de Anclaje Puntual •

Pernos de Anclaje Mecánico Los pernos de anclaje mecánico son los más usado usadoss comú comúnm nment entee ya sea en aplica aplicacio ciones nes mineras como en civiles. A medida que el perno es rotado, una cuña que el perno lleva en su extremo es tirada dentro del casquillo cónico de expansión. Esto hace que el casquillo, al expandirse, se apriete contra la pared de la perforación, produciendo así el anclaje del perno.

Servicios Mina: Fortificación. Fortificación. Tipos de Pernos de Anclaje Puntual •

Pernos de Anclaje Mecánico

Servicios Mina: Fortificación. Fortificación. 2. Pernos de Anclaje Repartidos o Estabilizadores de Fricción.

Servicios Mina: Fortificación. Tipos de Anclaje Repartidos o Estabilizadores de Fricción. •

Pernos con Lechada de Cemento.

Estos pernos han sido utilizados tanto en aplicaciones de ingeniería de minas como civiles. Normalmente se usa un perno de acero estriado de longitudes variables (fierro de construcción). Una lechada de cemento con acelerador es bombeada en la perforación y después se introduce el perno a presión. La lechada a veces penetra en las grietas de la roca sellándolas y mejorando la resistencia de la roca.


Pernos con Lechada de Cemento.


Pernos de Mortero.

También se les conoce como pernos de sistema Perfo. En este caso se utiliza un mortero rico en cemento y con acelerador. El mortero se coloca en 2 medias cañas agujereadas que se unen formando un cilindro que se introduce en la perforación, posteriormente se introduce el perno que puede ser un fierro de construcción que desplaza parte del mortero por los orificios produciendo la adherencia a la roca.


Pernos con Resina Epoxica.

Es similar al sistema Perfo, pero se utiliza una resina epóxica que viene en un cartucho con envoltorio plástico o en una botella de vidrio donde están los dos componentes en compartimentos separados, en los cuales el exterior contiene la resina y el interior el elemento catalizador. Los cartuchos de resina epóxica son empujados dentro de la perforación, luego el perno de anclaje también es introducido y rotado, rompiendo el cartucho y provocando la mezcla de los


Pernos con Resina Epoxica.


Pernos Reusables de Anclaje Mecánico.

Consiste en una lámina colocada sobre el perno y unida a una golilla. Al apretar la tuerca la lámina se deforma y así se produce la adherencia a la roca. Como es recuperable se utiliza en fortificaciones transitorias, como es por ejemplo minería del carbón.


Pernos con Anclaje de Fricción.

Estos pernos representan el más reciente desarrollo en las técnicas de sostenimiento de roca. En este tipo de pernos la resistencia a deslizar del perno en la roca, se produce por fuerzas radiales, opuestas a la pared de perforación.

Son pernos fijados a la roca en toda su longitud por el efecto de fricción que se produce entre el perno y la pared de perforación, y no requiere de elementos de anclaje adicionales tal como cemento o resina. Los pernos de fricción más conocidos son: Split Set y Swellex. En general, son rápidos de instalar, entregan una capacidad de soporte inmediato una vez instalados y operan muy bien en una variedad de condiciones de roca.



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Perno Split-Set:

Este estabilizador de rocas consiste en un tubo circular que está ranurado longitudinalmente y ahusado en un extremo para facilitar la penetración en el barreno; además de una planchuela de sujeción que va inserta en el extremo exterior del perno. La colocación se realiza con una máquina perforadora manual, implementada con un culatín especial, que permite la inserción del Split Set dentro del barreno.



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Perno Split-Set:

El perno produce la estabilización de la roca, principalmente por la fuerza de compresión que la expansión del tubo ranurado produce contra la pared de la perforación.



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Perno Split-Set:



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Perno Swellex:

Este tipo de perno corresponde a un tubo que ha sido previamente deformado, hasta llegar a un diámetro de 28 mm. Es muy similar al Split Set pero este tubo está cerrado en sus dos extremos, mediante un manguito soldado, teniendo en uno de ellos una válvula por donde se inyecta agua a presión, que expande el tubo previamente plegado, provocando el contacto con la pared de la perforación.



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Perno Swellex:


Anclaje con Cables de Acero

Los cables de Acero fueron introducidos para el reforzamiento de los techos de los caserones explotados por Cut and Fill. El reforzamiento de cables, ya sean tensados o no tensados y completamente lechados, está ampliamente difundido en aplicaciones mineras. Los cables pueden ser efectivamente instalados en túneles angostos, son baratos y tienen una muy alta capacidad de carga de soporte.


Anclaje con Cables de Acero


Shocrete o Hormigón Proyectado.

Servicios Mina: Fortificación. QUE ES EL SHOTCRETE. A pesar de que algunas personas afirman que el shotcrete es un concreto especial, lo cierto es que no es así. Este es un concreto normal colocado de otra forma. Es un concreto transportado por algún medio, vía seca o húmeda, a través de mangueras y proyectado neumáticamente a gran velocidad contra la superficie.

PROPIEDADES DEL SHOTCRETE. •

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Resistencia a la Compresión. Resistencia a la Flexión. Adherencia. Impermeabilidad.

Servicios Mina: Fortificación. Fortificación con Shocrete. Hoy en día y debido a la optimización de los procesos productivos, la mayoría de las empresas mineras han adoptado por usar y desarrollar un sostenimiento con shotcrete y este se realiza preferencialmente por vía húmeda. Las rocas se deterioran por efecto del agua que transportan oxigeno y por la intemperización al contacto con el aire, para protegerla hoy lo que más se usa es el Shotcrete (Hormigón Proyectado, Mortero), el cual al proyectarse y colocarlo a presión sella las grietas eliminando la entrada de agua y además sirve como capa protectora de la roca

Servicios Mina: Fortificación. Fortificación con Shocrete. Métodos de Aplicación. • •

Vía Seca. Vía Húmeda.

Servicios Mina: Fortificación. Fortificación con Shocrete. Métodos de Aplicación. •

Vía Seca.

El inconveniente principal que se le imputa a este procedimiento, es la producción de polvos, respecto a lo cual hay que señalar que se han hecho progresos importantes en años recientes orientados hacia las siguientes acciones: 1. Realizar la adición del agua a unos tres metros antes de la salida de la boquilla de proyección, con lo cual se consigue una mejor humidificación de los componentes. 2. Añadiendo una parte del agua necesaria en la propia máquina de proyección, se consigue que el proceso se convierta en semi-húmedo, con lo cual también se mejora notablemente la distribución del agua y se disminuye la generación de polvo. 3. Eliminación de las partículas de roca susceptibles de producir silicosis (diámetros inferiores a 5 micras), añadiendo a la mezcla seca aditivos especiales en proporción del 0,3% del peso de cemento. Con lo anterior se puede llegar a concentraciones de partículas menores de 5 micras, en el orden de 2mg/m3de aire, lo cual resulta bastante satisfactorio.

Servicios Mina: Fortificación. Fortificación con Shocrete. Métodos de Aplicación. •

Vía Húmeda.

La principal ventaja del procedimiento por vía húmeda, radica en que se produce mucho menos polvo, lo cual es evidentemente cierto. Otro argumento importante radica en el mejor control de la relación agua / cemento, pero hay que tener presente que un hormigón bombeable lleva por regla general, un factor agua / cemento de 0,5 y una cantidad de cemento de 425kg/m3. Por vía seca resulta muy fácil conseguir una relación agua / cemento comprendida entre 0,38 y 0,40 que resulta ser la mas favorable. Frente a estas ventajas, se debe señalar el grave inconveniente que supone unas distancias de transporte muy reducidas y la escasa velocidad de proyección, que incide en las características mecánicas del hormigón. A todo esto habrá que agregar el costo más alto del equipo que hay que usar en los procesos de vía húmeda. Una vez que se han establecido las características más importantes del hormigón proyectado, es necesario considerar algunos aspectos importantes de utilización, tales como la preparación de la superficie, el porcentaje de rebote del material proyectado y los rendimientos

Servicios Mina

Ventilación de Minas

Servicios Mina: Ventilación. OBJETO DE LA VENTILACIÓN La ventilación tiene por meta mantener en la atmósfera de la mina una composición una temperatura y un grado de humedad compatible con la seguridad, la salud y el rendimiento del personal, Lo anterior es indispensablemente necesario para: a) Asegurar la respiración del personal minero b) Diluir los gases nocivos de la mina, en particular el grisú, c) Reducir la temperatura, especialmente en las minas profundas.

Servicios Mina: Ventilación. DESCRIPCIÓN GENERAL DE LOS MÉTODOS DE VENTILACIÓN DE MINAS El sistema escogido será probablemente una combinación de los métodos que presentamos a continuación: 1. Ventilación Natural: La energía más barata y abundante en la naturaleza es el aire natural, que se utiliza en la ventilación para minas subterráneas. Este aire se introduce por la bocamina principal de ingreso, recorriendo el flujo del aire por la totalidad del circuito de ventilación, hasta la salida del aire por la otra bocamina. Para que funcione la ventilación natural tiene que existir una diferencia de alturas entre las bocaminas de entrada y salida. En realidad, más importante que la profundidad de la mina es el intercambio termodinámico que se produce entre la superficie y el interior. La energía térmica agregada al sistema se transforma a energía de presión, susceptible de producir un flujo de aire (el aire caliente desplaza al aire frío produciendo circulación). La ventilación natural es muy cambiante, depende de la época del año, incluso, en algunos casos, de la noche y el día.

Servicios Mina: Ventilación. DESCRIPCIÓN GENERAL DE LOS MÉTODOS DE VENTILACIÓN DE MINAS 1. Venti entila laci ción ón Na Natu tura ral: l:

Servicios Mina: Ventilación. Sistem Sistemas as de Ventila entilació ción. n. 2. Ventilación Auxiliar: Como ventilación auxiliar o secundaria, definimos aquellos sistemas que, haciendo uso de ductos y ventiladores auxiliares, ventilan áreas restringidas de las minas subterráneas, empleando para ello circuitos de alimentación de aire fresco y de evacuación del aire viciado que les proporciona el sistema de ventilación general. Por extensión, esta definición la aplicamos al laboreo de túneles desde la superficie, aún cuando en estos casos no exista un sistema de ventilación general. Los sistemas de ventilación auxiliar que pueden emplearse en el desarrollo de galerías horizontales, utilizando ductos y ventiladores auxiliares son:

Servicios Mina: Ventilación. Sistem Sistemas as de Ventila entilaci ción. ón. 2. Ventilación Auxiliar: •

Sistema impelente

El aire es impulsado dentro del ducto y sale por la galería en desarrollo ya viciado. Para galerías horizontales de poca longitud y sección (menores a 400 metros y de 3.0 x 3.0 metros de sección), lo conveniente es usar un sistema impelente de mediana o baja capacidad, dependiendo del equipo a utilizar en el desarrollo y de la localización de la alimentación y evacuación de aire del circuito general de ventilación de la zona

Servicios Mina: Ventilación. Sistemas de Ventilación. 2. Ventilación Auxiliar: •

Sistema impelente


Sistema aspirante

El aire fresco ingresa a la frente por la galería y el contaminado es extraído por la ductería. Para ventilar desarrollos de túneles desde la superficie, es el sistema aspirante el preferido para su ventilación, aún cuando se requieren elementos auxiliares para remover el aire de la zona muerta, comprendida entre la frente y el extremo de la ductería de aspiración.


Sistema aspirante


Sistema Mixto o Combinado.

Un tercer sistema es el combinado, aspirante-impelente, que emplea dos tendidos de ductería, una para extraer aire y el segundo para impulsar aire limpio a la frente en avance. Este sistema reúne las ventajas de los dos tipos básicos, en cuanto a mantener la galería y la frente en desarrollo con una renovación constante de aire limpio y en la velocidad de la extracción de los gases de disparos, con la desventaja de su mayor costo de instalación y manutención. Para galerías de mayor sección (mayor a 12 m2), y con una longitud sobre los 400 metros, el uso de un sistema aspirante o combinado es más recomendable para mantener las galerías limpias y con buena visibilidad para el tráfico de vehículos, sobre todo si éste es equipo diesel.


Sistema Mixto o Combinado.

Servicios Mina: Ventilación. Sistemas de Ventilación. 2. Ventilación Auxiliar:

Hoy día, es la ventilación impelente la que más se usa, ya que el ducto es una manga totalmente flexible, fácil de trasladar, colocar y sacar. En este caso, el ventilador al soplar infla la manga y mueve el aire. En el caso de la ventilación aspirante, estas mangas deben tener un anillado en espiral rígido lo que las hace muy caras.

Servicios Mina

Equipos Auxiliares. - Mantenimiento de Vías y Caminos. - Despeje de Frentes.

Servicios Mina: Equipos Auxiliares Operación de los Equipos Auxiliares. Para asegurar y sustentar el cumplimiento de los planes de desarrollo minero, los equipos de apoyo cumplen una vital importancia en tareas de Carguío y Transporte de Materiales. Principalmente por medio de bulldozer, wheeldozer, motoniveladoras, camiones aljibes, excavadoras y cargadores frontales de apoyo (a estos dos últimos no se referirá este trabajo). Estos equipos son utilizados entre otras funciones, para: crear y mantener condiciones de operación en frentes de carguío y vías o caminos para camiones fuera de carretera; ripiar y nivelar bancos y zonas activas de botadero; empujar y separar material; preparar sellos para perforación, entre otras actividades En general, en todas las operaciones mineras se utilizan equipos de apoyo para realizar las etapas de perforación, tronadura, carguío y transporte, con el principal objetivo de hacer la operación de la mina más segura y eficiente.

Servicios Mina: Equipos Auxiliares Operación de los Equipos Auxiliares. Para asegurar y sustentar el cumplimiento de los planes de desarrollo minero, los equipos de apoyo cumplen una vital importancia en tareas de Carguío y Transporte de Materiales. Principalmente por medio de bulldozer, wheeldozer, motoniveladoras, camiones aljibes, excavadoras y cargadores frontales de apoyo (a estos dos últimos no se referirá este trabajo). Estos equipos son utilizados entre otras funciones, para: crear y mantener condiciones de operación en frentes de carguío y vías o caminos para camiones fuera de carretera; ripiar y nivelar bancos y zonas activas de botadero; empujar y separar material; preparar sellos para perforación, entre otras actividades En general, en todas las operaciones mineras se utilizan equipos de apoyo para realizar las etapas de perforación, tronadura, carguío y transporte, con el principal objetivo de hacer la operación de la mina más segura y eficiente.

Servicios Mina: Equipos Auxiliares Bulldozers ó Whelldozers Tractores de ruedas (whelldozers) y orugas (bulldozers), estos últimos, son los más conocidos y empleados como unidades de empuje, tanto en minería como en obra pública. Los tractores de ruedas se diferencian bastante en su diseño con respecto a los anteriores, además del distinto tren de rodaje, los de orugas tienen un chasis rígido frente al articulado de los de ruedas(frecuentemente los tractores neumáticos son una adaptación de neumáticos son una adaptación de las palas cargadoras). La diferencia operativa principal es la fuerza que pueden ejercer para la excavación.

Servicios Mina: Equipos Auxiliares Bulldozer. El Bulldozers está diseñado para realizar trabajos con la hoja topadora de empuje en corte, acarreo y descarga .Realiza excavaciones, nivelación de sitios, peinados de talud, apilado y desmonte. Todos los equipos utilizados en minería cielo abierto poseen como fuente de energía motores diesel. La relación entre el peso de estas máquinas y la potencia se refleja con un valor medio de 8,5 HP/t.

Servicios Mina: Equipos Auxiliares Bulldozer.

Servicios Mina: Equipos Auxiliares Bulldozer. •

Hoja de empuje

Esta es una hoja metálica instalada en la parte delantera del tractor, mediante la cual se aplica el esfuerzo de empuje sobre los materiales que se desea remover. La hoja está sustentada por dos brazos de empuje, los que se articulan por el lado exterior de las orugas, sobre el bastidor de cadena. Los brazos están suspendidos por dos cilindros hidráulicos, generalmente fijados a la coraza delantera del bastidor de la máquina. Las hojas de empuje pueden realizar los siguientes movimientos: - Inclinación lateral. - Variación del ángulo de ataque de la hoja. - Variación del ángulo de la hoja respecto de la dirección de avance. - Elevación y descenso de la hoja.

Servicios Mina: Equipos Auxiliares Bulldozer.

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Desgarrador o Riper .

El desgarrador está diseñado para facilitar el trabajo de la hoja topadora mejorando su producción. Realiza desgarramiento de capas duras de materiales que la formación geológica lo permita

Servicios Mina: Equipos Auxiliares Bulldozer. •

Ejemplo Operacional.

Para Para un correcta correcta operación de empuje de material desde un banco superior para el apoyo en operaciones de carguío se recomienda hacerlo siguiendo las siguientes de 4 etapas: 1. Comenzar el corte con la hoja inclinada hacia adelante 2. Comenzar a inclinar la hoja hacia atrás cuando esté casi llena 3. Continuar llenando la hoja mientras se la inclina hacia atrás 4. Inclinar la hoja hacia adelante para descargar el material

Servicios Mina: Equipos Auxiliares Motoniveladoras. Este equipo es utilizado para repartir, nivelar, cortar o dar la pendiente necesaria a suelos donde se esté realizando una labor de trabajo, también es utilizado para el corte de taludes y así darle la pendiente requerida según el trabajo realizado, es considerado como equipo auxiliar ya que no realiza labores netamente de producción. La puesta en marcha de este equipo es generada por un motor diesel el que según el tamaño del equipo será la potencia que este entrega (aproximadamente entre 130 a 180 hp). Este motor genera la fuerza suficiente para realizar los movimientos de traslado del equipo y a su vez el accionamiento de los cilindros hidráulicos que mueven las hojas y distintas partes principales del equipo, en resumen estos equipos son Diesel/Hidráulicos.

Servicios Mina: Equipos Auxiliares Motoniveladoras. •

Partes Partes principales principales del equipo

Básicamente estos equipos están compuestos por los siguientes componentes, pero también se pueden agregar accesorios adicionales según él los requerimientos del cliente y la tarea a realizar por el equipo: 1.- Motores diesel e hidráulico 2.- Ejes de tracción traseros 3.- Articulación 4.- Barra de tiro 5.- Bastidor 6.- Hoja vertedera 7.- Sistema hidráulico 8.- Eje delantero 9.- Aguijón o escariador


Partes principales del equipo


Aplicación y procedimientos de trabajo

Este equipo principalmente presta servicios auxiliares a la labor neta de la extracción, se aplica cuando hay existencia de desniveles en el camino, en el talud o en la construcción de cunetas, la motoniveladora es la encargada de nivelar los caminos y el talud arrastrando el material sobrante o saliente y con ese mismo material sobrantes la maquinaria hace un relleno donde hay ausencia de material dejando completamente plano y lizo la superficie de trabajo.



La parte superior de la hoja puede inclinarse hacia adelante o hacia atrás de la cuchilla de ataque. Esto permite a la cuchilla de ataque adoptar el ángulo más adecuado para conseguir los efectos de corte y rodadura de los materiales deseados. La rodadura del material reduce la potencia motor y aumenta al máximo la productividad de la máquina. Normalmente, empiece su trabajo con la parte superior de la hoja vertedera desplazada 5 cm delante de la cuchilla de ataque. En esta posición, incline la hoja hacia adelante o hacia atrás hasta conseguir la acción de corte y rodadura deseadas. Inclinando la hoja hacia adelante aumentará la distancia entre la parte superior de la hoja y la parte inferior del círculo. Generalmente, una mayor distancia permite que el material se mueva mejor a lo largo de la hoja vertedera en todo tipo de suelos. Esto para aumenta la productividad del equipo.



Servicios Mina: Equipos Auxiliares Camión Aljibe. Estos equipos son camiones adosados con un estanque (llamado cisterna) contenedor de diferentes de líquidos, son equipos de apoyo o también llamados auxiliares utilizados en obras civiles y también en minería, para el regadío de caminos, carpetas de rodado y zonas de trabajo, esta acción se realiza para evitar y controlar la polución presente en el ambiente de trabajo, también son utilizados para el transporte de diferentes tipos de líquidos (H2O, combustibles líquidos, gases y también asfalto para caminos).

Servicios Mina: Equipos Auxiliares Camión Aljibe. La forma de la cisterna se deberá según la tarea a realizar, ya que para el transporte de líquidos la forma de esta será semi ovalada con los costados rectos, mientras que para el transporte de gases y asfalto será circular. En el caso puntual de la minería no se utilizan los camiones comunes esto hace referencia a los camiones fuera de carretera o los camiones de carga que se pueden ver trabajar en la minería a cielo abierto estos son modificados donde se les retira la tolva y es remplazada por una cisterna en faena son conocidos como camiones ballena. Accionamiento

Servicios Mina: Equipos Auxiliares Camión Aljibe. •

Capacidad.

la capacidad de los camiones aljibe es muy diversa dependiendo para el uso y continuidad que se le quiere dar, los camiones que uno normalmente reconocería como camines aljibe tienen una capacidad de 1000 a 30.000 litros debido a que en la minería se utilizan maquinarias gigantes la capacidad de estos camiones es mayor puede llegar hacer hasta 80.000 litros. Los camiones aljibes usados como equipo de apoyo poseen sistemas de dispersión en su parte posterior para así, ir humectando de forma pareja. Además poseen pitones para largo alcance.

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