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UNIVERSIDAD FRANCISCO DE PAULA SANTANDER FACULTAD DE INGENIERÍA INGENIERÍA DE MINAS
METODO DE EXPLOTACION POR TAJO LARGO
Presentado por: NATALY DUQUE VEGA 1180671 KERLY FLOREZ OMAÑA1180541 LEONARD MACHADO SIMANCA1180488 CAROLINA MONTAÑEZ CAICEDO1180757
San José de Cúcuta 2017
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UNIVERSIDAD FRANCISCO DE PAULA SANTANDER FACULTAD DE INGENIERÍA INGENIERÍA DE MINAS
METODO DE EXPLOTACION POR TAJO LARGO
Presentado por: NATALY DUQUE VEGA 1180671 KERLY FLOREZ OMAÑA 1180541 LEONARD MACHADO SIMANCA1180488 CAROLINA MONTAÑEZ CAICEDO 1180757 Presentado a: Ingeniero José Luis Gómez Hernández
San José de Cúcuta 2017
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UNIVERSIDAD FRANCISCO DE PAULA SANTANDER FACULTAD DE INGENIERÍA INGENIERÍA DE MINAS
METODO DE EXPLOTACION POR TAJO LARGO
Presentado por: NATALY DUQUE VEGA 1180671 KERLY FLOREZ OMAÑA 1180541 LEONARD MACHADO SIMANCA1180488 CAROLINA MONTAÑEZ CAICEDO 1180757 Presentado a: Ingeniero José Luis Gómez Hernández
San José de Cúcuta 2017
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TABLA DE CONTENIDO
I NTR NT R ODUC OD UCC C I ÓN _______ ___________ ________ ________ ________ _______ _______ ________ ________ ________ ________ _______ _______ ____ 7 R E SUM SU M E N ________________ ________________________ _______________ _______________ _______________ _______________ ____________ ____ 8 AB A B STR ST R ACT AC T ___ ______ _____ ____ ____ _____ _____ _____ _____ _____ _____ _____ _____ _____ _____ _____ ______ _____ _____ _____ _____ _____ _____ ___ 9 OBJ OB J E TI V OS _______________ ______________________ _______________ ________________ _______________ _______________ ____________ ____ 10 OBJETIVO GENERAL______________________________________________________ 10 OBJETIVOS ESPECÍFICOS____________________________________________ 10
1. SEL SE L E CCI CC I ÓN MÉ M É TODO DE D E E XPL OTACI OTAC I ÓN ____ ______ ____ ____ ____ ____ ____ ____ ____ ____ ____ ____ ____ ____ __ 11 1.1. GEOMETRIA DEL YACIMIENTO __________________________________ 11 1.2. CONDICIONES GEO MECÁNICAS ___________________________________ 11 1.3. CONDICIONES GEOLÓGICAS ______________________________________ 11 1.4. FACTORES AMBIENTALES ________________________________________ 11 1.5. FACTORES ECONÓMICOS _________________________________________ 11 1.6. FACTORES TECNOLÓGICOS _______________________________________ 12
2. M É TODOS TOD OS D E MI M I NA D O SUB TE R R Á NE O _____ _______ _____ ______ _____ _____ _____ _____ _____ _____ _____ __ 12 2.1. MÉTODO DE HUNDIMIENTO _______________________________________ 12
3. TAJ TA J O L A R G O (L ONG WA WALL L MI M I NI NG ) ____ ______ _____ _____ _____ _____ _____ _____ _____ _____ _____ _____ ____ __ 13 3.1 CARACTERÍSTICAS ________________________________________________ 15 3.2 CONDICIONES GEOLÓGICAS _______________________________________ 16 3.3 SECUENCIA OPERATIVA ___________________________________________ 17 3.4 FUNCIONAMIENTO _______________________________________________ 18 3.5 VENTAJAS Y DESVENTAJAS POR MINERIA A TAJO LARGO__________ 20
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3.6 MODALIDADES DE AVANCE ________________________________________ 20 3.6.1. Sistemas de avance __________________________________________________ 20 3.6.2. Sistemas de retroceso ________________________________________________ 21
4. MÉ TODOS TOD OS Y SE S E R I E S DE D E COR TE _____ ________ ______ _____ _____ _____ _____ _____ _____ ______ _____ _____ _____ ____ 22 22 4.1 SISTEMA DE CORTE BIDIRECCIONAL ______________________________ 22 4.1.1 Los factores críticos _________________________________________________ 23 4.1.2 Los factores beneficiosos _____________________________________________ 24
4.2 SISTEMA DE CORTE UNIDIRECCIONAL _____________________________ 24 4.2.1 Los factores críticos _________________________________________________ 25 4.2.2 Los factores beneficiosos _____________________________________________ 25
5. PE R SONA SON A L Y SUS LA B ORE OR E S DE MPE MP E ÑA DA S ____ ______ _____ ______ _____ _____ _____ _____ _____ _____ ___ 25 6. MAQUI MAQUI NAR I A Y E QUI POS EN L A MI NE RI A POR TAJ O LARG O __ ___________ 27 7. L A B ORE OR E S MI N E R A S _______ ___________ ________ ________ ________ _______ _______ ________ ________ ________ _______ _____ 31 7.1 ACCESO _________________________________________________________ 31 7.2 DESARROLLO ____________________________________________________ 31 7.3 PREPARACIÓN ___________________________________________________ 31 7.4 EXPLOTACIÓN____________________________________________________ 32
8. CI C I CL O B Á SI CO M I NE R O _______ _________ _____ _____ _____ ______ _____ _____ _____ _____ _____ _____ _____ _____ _____ ____ 33 8.1 ARRANQUE ______________________________________________________ 33 8.2 CARGUE Y DESCARGUE ___________________________________________ 33 8.3 TRANSPORTE ____________________________________________________ 34
9. SE S E R V I C I OS M I NE R OS _____ _______ _____ _____ _____ _____ _____ ______ _____ _____ _____ _____ _____ _____ _____ _____ _____ __ 34 9.1 SOSTENIMIENTO _________________________________________________ 34 9.2 VENTILACIÓN ____________________________________________________ 36
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9.2.1 Tipos de ventilación _________________________________________________ 36
9.3 DRENAJE ________________________________________________________ 38 9.4 ILUMINACIÓN ____________________________________________________ 38
10. SA LARI OS ___________________________________________________ 38 11. RE ND I MI E NTOS _______________________________________________ 39 12. PRODUCCI ÓN ________________________________________________ 40 13. CÁL CULO DE LA F ORTI F I CACI ÓN E N UN TAJ O _______________________ 40 CONC LUSI ONE S _____________________________________________________ 43 RE F E RE NCI AS BI BLI OGR ÁF I CAS ______________________________________ 44
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LISTA DE FIGURAS Figura 1. Avance por tajo largo................................................................................... 13 Figura 2. Explotación por tajo largo ........................................................................... 14 Figura 3. Explotación en perfil por tajo largo ............................................................. 14 Figura 4. Explotación en buzamiento aparente por tajo largo .................................... 15 Figura 5. Tajo largo ..................................................................................................... 16 Figura 6. Macizos inestables ....................................................................................... 17 Figura 7. Calles del tajo largo ..................................................................................... 17 Figura 8. Secuencia operativa del tajo largo ............................................................... 18 Figura 9. Explotación en avance ................................................................................. 21 Figura 10. Explotación en retroceso............................................................................ 22 Figura 11. Sistema de corte bidireccional ................................................................... 23 Figura 12. Sistema de corte unidireccional ................................................................. 24 Figura 13. Labores de preparación .............................................................................. 32 Figura 14. Arranque mecanizado por rozadora ........................................................... 33 Figura 15. Descargue y transporte con panzer ............................................................ 34 Figura 16. Palancas hidráulicas ................................................................................... 35 Figura 17. Escudos auto marchantes ............................................................................ 35 Figura 18. Sistema de ventilación tipo R .................................................................. Figura 19. Ventilación homotropa .............................................................................. 37
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INTRODUCCIÓN
Los métodos de explotación en minería subterránea buscan extraer la mayor parte de mineral con una mínima remoción de estéril, ellos se aplican dependiendo del tipo de yacimiento con sus características ya establecidas. El tajo largo es uno de los métodos más utilizados en la minería del carbón debido a su alta tasa de recuperación del mineral, lo que produce un aumento de la producción y el ritmo de trabajo, mayor seguridad y mejores rendimientos; en consecuencia, en efecto genera una mayor inversión debido al alto grado de mecanización que se requiere para llevar a cabo el método con la mayor eficiencia y efectividad posible.
La aplicación del método de tajo largo se encuentra ligada directamente con el alto grado de mecanización que se disponga; donde este depende de la geometría del yacimiento, y su funcionamiento debe ser el más óptimo para evitar posibles complicaciones en el desarrollo del mismo.
El desarrollo de este método ha evolucionado con el pasar del tiempo, debido a las nuevas teorías existentes y las tecnologías que intervienen en el proceso de extracción del mineral, con la finalidad de asegurar la máxima productividad con costos mínimos de producción que garantice la seguridad de los trabajadores.
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RESUMEN
El objetivo de este trabajo es presentar un enfoque acerca del método de explotación por tajo largo mediante una metodología sistemática y fácil de entender; con el fin de explicar las características del método, ya que es uno de los problemas de decisión multicriterio discreto DMD. La explotación por tajo largo es una explotación de alto rendimiento, de constante desarrollo y alta mecanización que tiene como efecto un alto nivel de producción. Para esto, se plantea todo el proceso de desarrollo, preparación y las condiciones óptimas del método, definiendo los aspectos fundamentales y características específicas del yacimiento.
PALABRAS CLAVE: DMD, explotación, tajo largo.
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ABSTRACT
The aim of this paper is to present an approach about the method of longwall mining through systematic and easy to understand methodology; in order to explain the characteristics of the method, since it is one of the problems of discrete multicriteria decision DMD.
The longwall mining exploitation is a high-performance, constant development and high mechanization that has the effect of a high level of production. For this, the whole process of development, preparation and method optimal conditions arises, defining the fundamental aspects and features of the site.
KEYWORDS. DMD, exploitation, long wall.
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OBJETIVOS
OBJETIVO GENERAL
Conocer y describir las características generales del método de explotación por tajo largo.
OBJETIVOS ESPECÍFICOS
Describir las condiciones necesarias para la selección optima del método de explotación por tajo largo.
Conocer la forma de aplicación del tajo largo.
Detallar específicamente el funcionamiento, el tipo de personal y la maquinaria requerida del método de explotación por tajo largo.
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1. SELECCIÓN MÉTODO DE EXPLOTACIÓN
1.1. GEOMETRIA DEL YACIMIENTO Afectan tasa de producción, método de manejo de material, diseño de la mina en el depósito. Como:
Morfología Espesor Buzamiento Profundidad
1.2. CONDICIONES GEO MECÁNICAS
Resistencia (mena, techo y piso) Propiedades de la roca
1.3. CONDICIONES GEOLÓGICAS Tanto de mineral como de roca de caja (o huésped). Afecta la decisión de usar métodos selectivos o no selectivos. Son:
Topografía Pliegues Fallas Aguas subterráneas
1.4. FACTORES AMBIENTALES Preservación flora y fauna, aire y fuentes de agua.
1.5. FACTORES ECONÓMICOS Determinan el éxito del proyecto. Afectan inversión, flujos de caja, periodo de retorno, beneficio. Son:
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Costos de explotación
Tasa de producción
Capital existente.
Reservas (tonelaje y ley).
Tasa de producción.
Vida de la mina (desarrollo y explotación).
Productividad.
Costo de mina de métodos posibles de aplicar.
1.6. FACTORES TECNOLÓGICOS Se busca la mejor combinación entre las condiciones naturales y el método de explotación a utilizar.
Porcentaje de recuperación.
Dilución.
Flexibilidad a cambios en la interpretación o condiciones.
Selectividad.
Concentración o dispersión de frentes de trabajo.
Capital, mano de obra, mecanización.
2. MÉTODOS DE MINADO SUBTERRÁNEO
2.1. MÉTODO DE HUNDIMIENTO Es donde las cavidades generadas por el mineral extraído son rellenas con el material superpuesto (mineral, mientras dura la explotación, y estéril, una vez finalizada), el hundimiento y consecuente relleno de las cavidades se produce simultáneamente a la extracción del mineral.
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3. TAJO LARGO (LONGWALL MINING)
Método empleado en minería subterránea de Carbón, en el que la extracción se realiza sobre toda la potencia del manto y en el largo del frente, apoyado con un sostenimiento desplazable, el cual se va retirando controladamente después de la extracción y que ocasiona un posterior derrumbe del techo. (Derrumbe dirigido) Este método consiste en la extracción del mineral en tajadas, generalmente a lo largo de una cara de trabajo con avance en la dirección del rumbo del cuerpo. El área excavada es soporte en las vecindades del frente de explotación para permitir el trabajo seguro de arranque y transporte del mineral. Debido al que el método requiere del empleo de un sistema masivo de sostenimiento para soportar el techo sobre el frente y las áreas de trabajo, el método de Tajo Largo está clasificado como un método de explotación artificialmente soportado, a pesar de que se debe inducir el hundimiento en las áreas plenamente minadas. Habitualmente es posible alcanzar ritmos de extracción cercanos al 100%, siempre y cuando la continuidad y regularidad del manto lo permitan.
Figura 1. Avance por tajo largo Fuente: http://inarquitaru.blogspot.com/2014/10/metodo-de-largo-longwallmining.html
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Figura 2. Explotación por tajo largo Fuente. Manual para la selección de métodos de explotación de minas, Víctor Manuel López, Universidad Nacional Autónoma de México, 1994
Figura 3. Explotación en perfil por tajo largo Fuente:http://inarquitaru.blogspot.com/2014/10/metodo-de-largo-longwall-mining.html
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3.1 CARACTERÍSTICAS Este método puede utilizarse en la explotación de yacimientos:
Estratificados, delgados, de espesores uniformes (1 a 4m), e inclinaciones preferentemente pequeñas a moderadas.
Se aplica a depósitos de gran extensión horizontal, con buzamientos entre 0-25° (30° como caso extremo).
Puede aplicarse en rocas blandas o duras que permitan que el área de trabajo se pueda soportar bien.
Cuando el buzamiento real es › 35°, se procede avanzar en buzamiento aparente.
El sector explotado es dejado abierto o se controla su hundimiento.
El frente de explotación es perpendicular a la dirección del rumbo del cuerpo.
El avance de la explotación es en la dirección del rumbo.
La profundidad de trabajo se sitúa entre los 60 y 850m.
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Figura 4. Explotación en buzamiento aparente por tajo largo Fuente: Método de explotación minera vetas y aluvión, Ministerio de Minas y Energía. 3.2 CONDICIONES GEOLÓGICAS No todas las capas de carbón son convenientes para el laboreo por tajos largos. La técnica trabaja mejor en:
Capas de carbón que son extensas
Espesor generalmente uniforme
Mantos libres de discontinuidades, tales como características geológicas que podrían interferir con la extracción continúan del mineral.
El suelo de la mina debe ofrecer una base firme para los apoyos movibles usados en el laboreo por tajos largos.
Lo ideal es que los estratos que cubren la capa de mineral deben hundirse detrás de los apoyos pronto después de que se extraiga el mismo.
Las mejorías en el equipo del laboreo por tajos largos han sido factor principal en el aumento en productividad. Entre los cambios más importantes estaban los caballos de fuerza y la capacidad crecientes de las cortadoras y de los transportadores de carbón.
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Figura 5. Tajo largo Fuente: http://inarquitaru.blogspot.com/2014/10/metodo-de-largo-longwallmining.html
Figura 6. Macizos inestables Fuente: http://es.scribd.com/doc/118230023/Tajo-Largo-Longwall-Mining#scribd
3.3 SECUENCIA OPERATIVA Normalmente la entibación divide el hueco en tres calles: 1. De arranque y transporte, a lo largo del frente. 2. De control y paso de personal. 3. De hundimiento del techo.
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Figura 7. Calles del tajo largo Fuente: http://es.scribd.com/doc/118230023/Tajo-Largo-Longwall-Mining#scribd A medida que se abre una nueva calle con el arranque de carbón, se va desentibando la tercera calle para que hunda el techo; el ancho de las calles varía entre 0,80 m y 1,50 m.
Figura 8. Secuencia operativa del tajo largo Fuente: Milpa.pdf, Avances Tecnológicos en la explotación de Minas Bajo Tierra, Ing. Esp. Arnulfo Rivera M.
3.4 FUNCIONAMIENTO El método de tajo largo es un método de preparación sencillo y tiene la ventaja de proporcionar una producción continua con la posibilidad de una muy completa mecanización, lo cual mejora la productividad, la seguridad y la salud del personal. La
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ventilación es buena y el personal trabaja en el frente siempre bajo los escudos de sostenimiento lo que proporciona una mayor seguridad. El funcionamiento de un tajo se puede dividir en tres partes:
FUNCIONAMIENTO Preparación
Se avanza en galerías, guías de cabeza y base, separadas entre sí de 100m a 400m según la capa. Se enlazan con una chimenea abierta en la capa, según su línea de máxima pendiente, a partir de la cual se monta el taller de explotación y se inicia el avance del frente.
Arranque
El arranque se puede llevar en avance o en retirada. Se arranca el carbón en franjas paralelas según la máxima pendiente y en toda la potencia de la capa. El hueco que se va formando se controla con el sostenimiento. Los sistemas de arranque más empleados son el cepillo, rozadores de la que existen varios modelos o tipos, y en algunos casos se utiliza explosivo. El sistema de arranque descarga el carbón sobre un panzer metálico que lo transporta fuera del tajo. Se transfiere a un sistema de cintas que lo extraen fuera de la mina o hasta el pozo de extracción vertical.
Sostenimiento
En el caso del sostenimiento, se utiliza posteo convencional, canastas de madera recuperable, entibación de fricción y sobre todo entibación auto desplazable en forma de pilas o escudos para sostener el techo del frente y se adelanta después de cada pasada de la rozadora continua.
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MINERIA POR TAJO LARGO VENTAJAS
Alto grado de mecanización. Elevada recuperación del mineral. Alta continuidad en las operaciones y baja utilización de mano de obra como resultado del alto rendimiento El sistema del transporte del mineral es más simple. Trabajos bajo el techo débil. Estabilidad Controlada. La ventilación es mejor controlada. Alta tasa de recuperación (70 - 90%) Alta concentración en las operaciones, facilidad en el transporte, suministros y ventilación. Se puede aplicar a alta profundidad y con malas condiciones de techo. Se presentan buenas condiciones de seguridad, pero hay que tener especial cuidado con los accidentes producidos por la caída del techo.
DESVENTAJAS
Bajas de producciones grandes. Eliminación del polvo difícil. -Cuidado con el gas grisú. Sobrecarga del sistema de transportador. Elevadas inversiones iniciales en maquinaria y preparación de las labores. Costes de capital para el equipo y la instalación altos. Los gastos de establecimiento inicial son bastantes altos. Produce hundimiento y subsidencia Método muy inflexible y rígido en planeación y ejecución, no selectivo Depender de una sola unidad de producción representa costosos retrasos, interrupciones en la producción Altos costos de traslado
3.6 MODALIDADES DE AVANCE 3.6.1. Sistemas de avance En avance: La explotación comienza en la vía principal y avanza hasta el punto más lejano en el área de explotación. Las galerías en dirección, tanto de base como de cabeza de tajo, sufren mayores tensiones que obligan a realizar labores de mantenimiento. Cuando las capas son muy potentes, la extracción se realiza en diversas pasadas por franjas descendentes. El arranque del mineral en el frente puede combinarse con un hundimiento controlado por detrás de la entibación, con lo que se consigue reducir el número de pasadas y recuperar parte el mineral existente en bolsadas y pequeñas ramificaciones.
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Figura 9. Explotación en avance Fuente: http://es.scribd.com/doc/118230023/Tajo-Largo-Longwall-Mining
3.6.2. Sistemas de retroceso En retroceso: La explotación comienza en el punto más lejano del área de explotación y retrocede hasta la vía principal. La infraestructura se mantiene en el terreno sin explotar. Una variante de este método descrito es la conocida por tajos cortos, se utiliza en frentes inferiores a los 50m en yacimientos de tipo masivo, que se extienden ocupando grandes superficies horizontales. Se adapta bien a los techos en malas condiciones y es más flexible, pero precisa más labores preparatorias y más cambios y desplazamientos de los equipos mineros.
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Figura 10. Explotación en retroceso Fuente: http://es.scribd.com/doc/118230023/Tajo-Largo-Longwall-Mining
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4. MÉTODOS Y SERIES DE CORTE 4.1 SISTEMA DE CORTE BIDIRECCIONAL El corte bidireccional se describe como “la extracción completa de la membrana de la soldadura en un pase a lo largo de la cara del tajo largo”. Cada vez que el esquilador corta a
partir de un extremo de la cara al otro, una membrana completa del carbón se extrae. El corte bidireccional puede ser ambientalmente menos deseable debido a que el sistema genera altos volúmenes de polvo, del avance del esquilador o de apoyo.
Figura 11. Sistema de corte bidireccional Fuente: http://es.scribd.com/doc/118230023/Tajo-Largo-Longwall-Mining
4.1.1 Los factores críticos
El transportador de cara y la capacidad de sistema de la galería abierta pueden determinar velocidades del corte.
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Carencia de la adaptabilidad en el ciclo de corte, requiriendo a operadores tener un buen conocimiento de los problemas y de las averías de sistema.
La necesidad de operadores adicionales si la automatización está en un nivel técnico inferior
4.1.2 Los factores beneficiosos
Demanda reducida en requisitos del sistema de apoyo.
La capacidad de soportar la cara mejor en condiciones pobres.
Mayores ventajas en soldaduras más finas donde está crítica la tolerancia bajo apoyos.
4.2 SISTEMA DE CORTE UNIDIRECCIONAL El corte unidireccional se describe como “la extracción de la membrana en dos pases a través de la cara del tajo largo”. En términos básicos el esquilador debe pasar a través de la
cara dos veces para extraer la membrana. En el primer pase del corte, los apoyos avancen y en el pase de retorno el transportador de cara avance.
Figura 12. Sistema de corte unidireccional Fuente: http://es.scribd.com/doc/118230023/Tajo-Largo-Longwall-Mining.
4.2.1 Los factores críticos
La velocidad creciente del esquilador puede aumentar demanda en el sistema de apoyo.
La necesidad de tener una velocidad más rápida del transporte en el esquilador.
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Los operadores adicionales pueden ser necesarios si la automatización está en un nivel técnico inferior.
4.2.2 Los factores beneficiosos
Requisitos de entrenamiento reducidos quizá porque el sistema es más simple. Solamente un tambor necesita ser controlado a través del ciclo. El cargamento del transportador de cara y el sistema de la galería abierta se pueden regular.
5. PERSONAL Y SUS LABORES DEMPEÑADAS El personal destinado a labores de explotación recibirá algunos de los siguientes nombres dependiendo de labor que efectué:
Picador: Son los encargados de picar el carbón en el espesor que tenga el manto, haciendo avance completo, prolongando los cápices para sostener el techo y dejando completamente limpia la tarea tanto en el avance como en la calle de control y paso de personal.
Recuperador de la estibación: Recupera las palancas metálicas hidráulicas y los cápices utilizados para sostener el techo, produciendo y orientando el derrumbe en la parte posterior del tajo siguiendo el curso de la explotación.
Asegurador de Tajo: Velan por el sostenimiento del tajo una vez se va haciendo el avance en la picada, son los encargados de parar palancas provisionales delante de la Panzer, lado del frontón, cuando las condiciones del techo lo requieran. Además, efectúa arreglos en la fortificación cuidando la perpendicularidad de las puertas con el frontón.
Trasladador: Corren la Panzer contra el frontón una vez ha finalizado el turno de arranque, teniendo especial cuidado de no hacerlo sobre carga, ni que la transportadora quede con quiebres verticales ni horizontales, para garantizar un descargue normal.
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Rellenado: Construye con madera canastas de piso a techo, rellenándolas completamente, a lo largo de las vías acompañadas del tajo. Estas canastas se hacen dentro del tajo a 0.70 m de los arcos que forman las vías, rellenando este espacio, con el fin de contrarrestar la deformación de las mismas ocasionadas por las presiones de la explotación.
Operador de Transportadora: Operan las transportadoras que evacuan el mineral y cumplen estrictamente las señales que se les haga con el alumbrado.
Transporté de mineral: Transportan los materiales destinados al consumo en las diferentes labores de la explotación, desde los sub- stocks a la cabecera del tajo echándolos a la panzer o transportadora.
Limpiador de vías: Efectúan la limpieza de la carga que cae de las transportadoras que van en las vías acompañantes del tajo y ordenan los materiales que se encuentran regados a lo largo de las mismas.
Parte bloques: Su función es partir los bloques que se producen en la picada, con el propósito de evitar trancones de carga en las transcargadores.
6. MAQUINARIA Y EQUIPOS EN LA MINERIA POR TAJO LARGO EQUIPOS Y MAQUINARIA UTILIZADA EN EXPLOTACION POR TAJO LARO ROZADORA La rozadora es una máquina excavadora destinada a la realización de excavaciones y obras subterráneas mediante una cabeza armada de picas que tritura y arranca fragmentos de roca y mineral de pequeño tamaño. Se utiliza para arrancar mineral, como por ejemplo carbón, y también para la realización de túneles de carretera o ferrocarril y galerías de minas.
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CEPILLO GLEIT
El cepillo es la opción más rentable para matos pequeños y medianos, debido a su mayor potencia y control de corte preciso, superan el rendimiento productivo de equipos convencionales. CARACTERÍSTICAS -Sistema más potente disponible. -Alta velocidad de desplazamiento. -Garantiza una rápida producción. -Protección de sobrecarga. -Automatización y arado incremental. -Control del horizonte del arado. -Protección del arado y cadena. -Distribución de carga.
ESCUDOS AUTOMARCHANTES Los escudos auto marchantes son un sistema de sostenimiento uniforme que no es directamente proporcional a medida que se realiza el avance del tajo, a medida que se avanza una determinada distancia el personal autorizado inicia el desplazamiento de cada uno de ellos, de modo que queden paralelos.
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PALANCAS HIDRAULICAS
Las palancas de fricción o hidráulicas son un sistema de sostenimiento temporal, que a medida que se aumentan las presiones, se le aumenta la densidad para una mayor resistencia. Constan de un eje de anclaje el cual permite aumentar la longitud o disminuirla según el caso.
ESTEMPLES Son sostenimientos temporales, en minería subterránea, en este caso en tajo largo, por medio del cual cada estemple tiene la capacidad de soportar entre 25-30 kilogramos para sostener el techo
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Transportador blindado. Máquina de transporte continuo muy robusto por su construcción metálica. El material se desliza sobre un canal arrastrado por láminas perpendiculares unidas por cadenas e impulsadas por una cabeza tractora por medio de un tambor.
PANZER
BANDA TRANSPORTADORA En la transmisión por correa, es transmitida por fricción entre la cinta y los tambores o poleas de accionamiento. Ciertamente otros elementos del diseño, que también colaboran con el sistema de transmisión, son determinantes tanto en la potencia de la transmisión como en la cantidad de material transportado
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7. LABORES MINERAS Son labores que delimitan el área a explotar, técnica y racionalmente el yacimiento, se usan para el acceso del personal, transporte, delimitación de aéreas y ventilación de la mina.
7.1 ACCESO Las labores de acceso son las encargadas de comunicar el yacimiento con la superficie. En el caso del método a explotación a tajo largo, se utilizan inclinados o cruzadas para acceder al yacimiento, todo esto depende de la geometría del mismo. A estas labores de acceso se le realizan constante mantenimiento, ya que son de vida relativamente larga.
7.2 DESARROLLO Estas labores son las que dan continuidad a las de acceso y permiten el avance de las vías internas con el fin de preparan la extracción y el transporte del yacimiento. En explotación por tajo largo se utilizan galerías de base y cabeza, las cuales se realizan siguiendo la dirección del rumbo. La galería de cabeza es utilizada para la entrada de ventilación, el transporte del carbón, la entrada del personal y de los suministros; mientras la galería de
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base es utilizada para el retorno del aire. Estas labores se deben mantener en constante mantenimiento ya que son de gran duración.
7.3 PREPARACIÓN La preparación está conformada por paneles de explotación limitados por vías principales de transporte de mineral y de insumos y por galerías auxiliares temporales para el transporte inmediato desde el frente. Se construyen tambores que comunican las galerías con las sobre guías para delimitar el bloque de explotación, se fortifica el tajo con palancas hidráulicas y cápices de acero forjado para facilitar la iniciación de la explotación y la extracción del carbón.
Sobre guía inferior Sobre guía superior Tambores de suministros Tambor inicial del frente
Figura 13. Labores de preparación Fuente: http://www.upme.gov.co/guia_ambiental/carbon/gestion/guias/min_sub/contenid/analisis.ht m
7.4 EXPLOTACIÓN Esta labor es la encarga de la extracción de los minerales de una forma económica. En el método por tajo largo la explotación se realiza en la misma dirección del rumbo, construyendo frentes perpendiculares al rumbo; donde es arrancado el mineral por tajadas y en toda la potencia del manto.
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8. CICLO BÁSICO MINERO 8.1 ARRANQUE La producción se consigue mediante el arranque de tajadas de mineral a lo largo del frente de explotación de diferentes formas, dependiendo de las características del mineral y del grado de mecanización requerido. Los mecanismos de arranque pueden ser los siguientes:
Manual: Pica, Martillo picador o neumático.
Mecanizado: Cepillo, Rozadora.
Con explosivos
Figura 14. Arranque mecanizado por rozadora Fuente: Presentacion.pdf, Mecanización de Minas, Yesid Castro Duque.
8.2 CARGUE Y DESCARGUE El cargue dentro en el frente de explotación se realiza con transportadora blindada, es decir, panzer. Luego este mineral es descargado por la panzer sobre un sistema de bandas transportadoras que llevan el mineral a puntos intermedios de cargue para dar inicio al transporte hasta superficie.
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Figura 15. Descargue y transporte con panzer Fuente: https://www.google.com.co/search?q=panzer
8.3 TRANSPORTE El mineral arrancado es transportado por la panzer, donde es descargado a un sistema de bandas transportadoras, que lo transporta hasta la superficie o en su debido caso a puntos intermedios de cargue para dar inicio al transporte hasta superficie.
9. SERVICIOS MINEROS 9.1 SOSTENIMIENTO En el sostenimiento del espacio creado, se suele utilizar entibación hidráulica marchante o auto desplazable, mientras que el tratamiento que se da al espacio vacío abandonado puede consistir en el relleno del mismo o, más comúnmente en el hundimiento del techo. Para el sostenimiento se debe tener en cuenta las características del techo inmediato y la profundidad a la cual se encuentra el manto a explotar.
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Figura 16. Palancas hidráulicas Fuente: Presentacion.pdf, Mecanización de Minas, Yesid Castro Duque.
Figura 17. Escudos automarchantes Fuente: Presentacion.pdf, Mecanización de Minas, Yesid Castro Duque
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9.2 VENTILACIÓN La ventilación de una mina de tajo largo y de la cara del tajo largo es uno de los aspectos más importantes del laboreo. Las funciones principales de la ventilación en el laboreo por tajos largos son:
El abastecimiento de aire fresco en espacios de calor y humedad.
Retiro de los gases nocivos de la atmósfera de la mina que se producen del carbón y del equipo minero.
9.2.1 Tipos de ventilación El tipo de sistema de ventilación usado en minería de tajo largo está relacionado con las condiciones encontradas en cada mina. El factor más influyente en la elección del sistema de ventilación es la cantidad de gas que esté presente en la atmósfera de la mina. Si la mina es considerablemente gaseosa, el gas tiene que ser retirado del área de trabajo tan rápidamente y con tanta seguridad como sea posible.
El sistema de “R” o “U” ( O
sistema reverso, porque el aire de entrada viaja
en la dirección contraria al aire de retorno). Es conveniente para las soldaduras de mineral que tienen regímenes muy inferiores de la emisión de gas porque el terraplén no está bien - ventilado y los gases del terraplén se vuelven reales en las calzadas de la puerta posterior. También se conoce como “U” por el
espacio de aire que tiene forma similar a una “U”.
Figura 18. Sistema de ventilación tipo R Fuente: http://es.scribd.com/doc/118230023/Tajo-Largo-Longwall-Mining.
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Ventilación Homotropa: En minas polvorientas, la cantidad de polvo en la atmósfera de la mina puede ser reducida ordenando el aire para fluir en la misma dirección que el carbón se está transportando a lo largo de la cara del tajo largo. Este sistema se conoce como ventilación homotropa. Las ventajas de este sistema son:
El aire de entrada en la cara es más limpio.
Exposición de polvo reducida para los trabajadores en la cara.
Figura 19. Ventilación homotropa Fuente: http://es.scribd.com/doc/118230023/Tajo-Largo-Longwall-Mining.
9.3 DRENAJE La evacuación del agua en la explotación por tajo largo se realiza por gravedad, es decir, a favor del buzamiento del frente de trabajo, donde se pueden instalar canales que conduzcan el agua a la galería, donde será depositada en tanquillas y luego evacuadas hacia el exterior de la mina, generando en ella la purificación respectiva. El sistema de drenaje depende de
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las características del yacimiento y de la forma en la cual se puedan controlar, además se debe tener un buen estudio superficial para conocer la capacidad de infiltración hídrica del terreno.
9.4 ILUMINACIÓN La iluminación en el método por tajo largo se realiza mediante redes eléctricas desplazables que cumpla con todas las condiciones de seguridad, la cual abaste de iluminación principalmente a todos los frentes de trabajo, es decir, a los paneles en los cuales se estén realizando las labores de explotación. La iluminación puede ser individual, es decir, la que abastece cada trabajador con su lámpara respectiva.
10. SALARIOS El salario se paga por medio del sistema de destajo, existen destajos directos los cuales se sacan de una unidad y los indirectos el cual es un porcentaje del destajo directo. CARGO
PORCENTAJE
VALOR
PICADOR
100
$ 700.000
ASEGURADOR
100
$ 900.000
INYECCION DE AGUA
100
$ 600.000
CONTROL DE ACERO
91
-------
LIMPIA
VIAS,
OPERADORES Y OTROS
------78.25
El capataz gana el 100% Los contratos de destajo se modifican incrementando su valor en porcentajes establecidos en la convención colectiva del trabajo, tomando una cantidad promedio que resulta de las minas de carbón, de las de hierro y de las de caliza.
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Destajo: es una modalidad jurídico- laboral consiste en el pago por unidad de obra las cuales pueden ser: m3 de excavación, m de avance, m de tubería prolongado, arco recuperado, etc. Rige por un año y luego se incrementará según la convención.
11. RENDIMIENTOS El método de explotación por tajo largo se basa en los siguientes rendimientos:
Rendimiento Arranque:
#
= /
Rendimiento de Sección explotación:
# ó
= /
Rendimiento recuperador:
#
= /
Rendimiento mina:
(ó + ) #
= /
12. PRODUCCIÓN La producción diaria se obtiene de la siguiente fórmula:
p= L*e*a*d Donde: P: Producción L: longitud del manto (del tajo) e: Espesor del manto a: Avance diario correspondiente a (1.25 m) d: Densidad del carbón
13. CÁLCULO DE LA FORTIFICACIÓN EN UN TAJO Datos: Avance por corte: a
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Espesor promedio: e Altura de la columna de presión: H Peso específico de la roca: γ
Longitud del tajo: L Ejemplo: En la mina La Esmeralda se hace la explotación de un manto carbón con un espesor promedio de 1,95m y una longitud de 250m utilizando el método de explotación de tajo largo, el avance por corte es de 1,25m, él peso especifico de la roca suprayacentes es de 2,34 ton/m3. Hacer los cálculos necesarios teniendo en cuenta algunos datos complementarios. Palanca: Carga máx. Apriete 42ton, Carga máx. Nominal 50 ton. H= 6-8*e para este caso H=8e Presión (P)= γ * H
Avance por corte: Según Capiz
Fuerza= P x Ac Ac: Área crítica de vacío (3 cápices) Ac= 3 x a x l Se calcula con el 70% de la Carga máx. de apriete (CMA) según el tipo de palanca usado Norma: 1,0 < densidad de acero <= 1,5 Densidad de acero [palancas/m2] # Pal= F[ton] / 0,70 CMA [ton/pal] # Cápices= # Palancas # De puertas= # palancas/3 1 Puerta= 3 palancas y 3 cápices Separación entre puertas= l / # puertas Solución: H= 8 x 1,95 m H= 15,6m P= 15,6m x 2, 34 ton/m3 P= 36,5 ton/m² Ac= 3 x 1, 25m x 250m Ac= 940m² F= 36, 5 ton/m² x 940m² F= 34.300 ton # Palancas= 34.300 ton/ (0,7 x 42ton / pal) # Palancas= 1166 palancas
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# Cápices= 1166 cápices # De puertas= 1166/3= 388puertas Separación entre puertas= 250m/388puertas. Separación entre puertas= 0,64m/ puerta Densidad de acero= 1166 palancas/ 940m² Densidad de acero= 1,24 palancas/m² 1,0 < 1,24 < 1,5 == OK.
CONCLUSIONES
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El método de explotación a utilizar en minería subterránea depende directamente de las características del yacimiento, ya que nos describe la forma en la cual se encuentra depositado en la corteza terrestre y los factores que influyen en ello; con lo cual se podrá definir el método de explotación más recomendable a utilizar y el que se acondicione a las características del mismo, preservando por encima de todo la seguridad de los trabajadores. La aplicación del método de explotación por tajo largo ofrece diversas variantes, ya que cada yacimiento posee características únicas y diferentes, donde se deben acondicionar ciertos parámetros para la aplicación del mismo, realizando la máxima recuperación del mineral, con un mayor ritmo de producción y el menor costo posible. La implementación de maquinaria y equipos necesarios de alto rendimiento para la explotación por tajo largo se encuentran ligados directamente con el grado de mecanización que se requiera, la cual debe ser muy alta ya que se deben cumplir con ciertos requisitos de producción para que así sea altamente rentable y eficiente la extracción del mineral. No obstante, el personal también tiene un papel muy importante, ya que se debe contar con personal idóneo y en plenas condiciones que cumpla con las exigencias necesarias para la óptima extracción del material mineral. El método de explotación por tajo largo depende directamente del diseño de explotación donde se realizarán las operaciones del ciclo básico minero y los servicios mineros necesarios para la extracción del mineral, buscando proporcionar un ritmo de trabajo efectivo y un ambiente de trabajo óptimo para el personal.
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
