Informe De Sostenimiento (amaga-antioquia) Final.docx

SOSTENIMIENTO DE MINAS )

PRACTICA DE SOSTENIMIENTO DE MINAS AMAGA-ANTIOQUIA.

BREIDER FLOREZ ROMERO COD: 1180819 JESUS DAVID PUELLO MOVIL COD: 1180880

UNIVERSIDAD FRANCISCO DE PAULA SANTANDER FACULTAD DE INGENIERIA SAN JOSE CUCUTA 04/11/2017

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SOSTENIMIENTO DE MINAS )

PRACTICA DE SOSTENIMIENTO DE MINAS AMAGA-ANTIOQUIA.

BREIDER FLOREZ ROMERO COD: 1180819 JESUS DAVID PUELLO MOVIL COD: 1180880

INFORME PRESENTADO COMO REQUISITO PARA OPTAR POR UN PORCENTAJE DE LA NOTA DE EXAMEN FINAL CON EL INGENIERO JOSE AGUSTIN VARGAS R.

UNIVERSIDAD FRANCISCO DE PAULA SANTANDER FACULTAD DE INGENIERIA SAN JOSE CUCUTA 04/11/2017

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1 INTRODUCCION

El estudio del sostenimiento es de vital importancia ya que este nos certifica la vida útil de la mina manteniendo las secciones abiertas para el personal de trabajo, a raíz de eso, diseñar un tipo de sostenimiento nos garantiza en gran parte la seguridad del personal de trabajo. Diseñar un tipo de sostenimiento, depende de unos factores muy importantes que son: el estado de los esfuerzos actuantes, y las condiciones en la cual se encuentre el macizo rocoso, a esto último se le suma la presencia de discontinuidades en el mismo, además de esto la presencia de agua, que juega un papel sumamente importante en la influencia de los esfuerzos.

El presente informe se realizó con el fin de afianzar y aplicar los conocimientos adquiridos en el transcurso de la materia sostenimiento de minas a cargo del ingeniero y docente titular José Agustín Vargas Rosas, realizándose una visita técnica a la mina San Joaquín ubicada en el municipio de Amaga departamento de Antioquia, la cual explota carbón térmico a través de sistemas subterráneos, más específicamente por el método de tajo largo realizando el arranque de forma convencional (pico) y martillos picadores los frentes, explosivos con detonador eléctrico Indugel permisible con cableado de cobre en los tajos Mediante la observación y recolección de datos se dio repuesta al ítem o preguntas establecidas por el docente encargado de la materia (sostenimiento de minas).

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Tabla de contenido 1 INTRODUCCION .................................................................................................................................... 3 2 MARCO TEORICO........................................................................................................................................ 8 2.1 Historia de la Minería por Tajo Largo. ................................................................................................ 8 2.2 ¿Qué el método de explotación por Tajo Largo? ................................................................................ 8 3. OBJETIVOS.......................................................................................................................................... 10 3.1 OBJETIVO GENERAL........................................................................................................................... 10 3.2 OBJETIVOS ESPECIFICOS.................................................................................................................... 10 4. GENERALIDADES MINA SAN JOAQUÍN CARBONES SAN FERNANDO S.A. ............................................... 11 4.1: Ubicación. ........................................................................................................................................ 11 4.1 Distrito Amagá – Medellín. ............................................................................................................... 11 4.2 : Carbón. ............................................................................................................................................ 12 4.3 Vias de Acceso. ................................................................................................................................. 13 4,4 Descripcion de la Infraestrutura de superficie.................................................................................. 13 5. ASPECTOS GEOLOGICOS GENERALES DEL AREA DEL PROYECTO MINERO. ............................................ 18 5.1 Geeologia General. ........................................................................................................................... 18 5.2 Estratigrafia. ...................................................................................................................................... 18 5.3 Geologia Estructural.......................................................................................................................... 18 SOLUCION GUIA PRACTICA. ........................................................................................................................ 19 PROCEDIMIENTO..................................................................................................................................... 19 2. Cumpla con las normas de seguridad indicadas durante la inducción recibida antes de ingresar a la mina. ............................................................................................................................................. 19 3. Este atento a la señalización de la mina e informe al profesor o guía acompañante, sobre cualquier peligro visible. ..................................................................................................................... 19 4. Identifique las rocas del techo de la mina, techo inmediato y techo principal y conceptúe sobre su competencia y rigidez de techo inmediato. Consulte columna estratigráfica. .............................. 20 5. Elabore figuras sobre la forma de la excavación y elabore planos de los sistemas de sostenimiento instaladas, vista lateral y vista en planta con la separación respectiva. ..................... 21 6. Observe y analice las deformaciones de los tipos de sostenimiento existentes en la mina, así como el comportamiento mecánico de los tipos de sostenimiento como reacción a la actuación del macizo rocoso del techo de la mina. Realice esquemas ..................................................................... 25 7.

Realice una estimación de los esfuerzos in situ e inducidos. ..................................................... 31

8.

Estime la dirección del esfuerzo mayor que actúa sobre el tipo de sostenimiento. .................. 32

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9. Realice juicio crítico sobre los sistemas de sostenimiento empleados en la mina y escriba recomendaciones, en razón al juicio crítico argumentado. .............................................................. 33 CÁLCULOS Y RESULTADOS. ......................................................................................................................... 35 1. Calcule la altura y carga muerta que actúa sobre el sostenimiento observado en la mina. Tenga en cuenta la resistencia del elemento de sostenimiento. ...................................................... 35 2. De acuerdo a los datos tomados en la mina sobre dimensiones y formas de los tipos de sostenimiento determine el factor de seguridad con relación a la estabilidad de los mismos.......... 37 3. Calcule la densidad de soportes canastas y palancas de soportes en las explotaciones, tajo largo (elementos de sostenimiento/por metro cuadrado)................................................................. 38 4. Elabore un diagrama de configuración de esfuerzos aplicado de las labores principales de desarrollo de la mina y calcule el área de roca descompuesta y la carga por metro lineal de ; aplicando el software phase. Tenga en cuenta la forma y dimensiones de la labor y profundidad a la cual se encuentra. Estime las característica geo mecánicas del macizo rocoso del techo de la mina, de acuerdo a las rocas observadas. .......................................................................................... 39 PREGUNTAS Y CONSULTAS. ........................................................................................................................ 48 1. ¿Las característica técnicas específicas de los tipos de sostenimiento empleados en la mina son apropiadas a las condiciones geotécnicas de la mina?. Explique ............................................... 48 2.

¿En la mina se tiene algún procedimiento para la elección del tipo de sostenimiento? Explique. 48

3. ¿Tiene alguna influencia el diaclasa-miento existente en la mina sobre la estabilidad del tajo? Explique. .............................................................................................................................................. 50 4.

¿Se emplean pernos como soporte de techo en la mina? Explique ........................................... 50

5. Consulte y proponga una nueva tecnología de un sistema de sostenimiento empleado en una labor de desarrollo, preparación o de explotación................................................................................. 51 LABORES DE PREPARACION PERNO CABLES CON MALLAS DE ACERO ............................................... 51 LABORES DE EXPLOTACION................................................................................................................. 52 LABORES DE DESARROLLO .................................................................................................................. 54 CONCLUSION. .............................................................................................................................................. 55 Bibliografía .................................................................................................................................................. 56 ANEXOS. ...................................................................................................................................................... 57 Plano de la Mina San Joaqui. .................................................................................................................. 57 Proyeccion de la falla Piedecuesta.......................................................................................................... 58

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TABLA DE FIGURAS

Ilustración 1 . Long wall Mining, Wikipedia the Free Encyclopedia. ______________________________________ 8 Ilustración 2. Long wall Mining, Wikipedia the Free Encyclopedia. _______________________________________ 9 Ilustración 3. Carbones San Fernando: Fuente Google Earth. ___________________________________________ 11 Ilustración 4Distrito Minero Amaga-Medellin: Fuente: Informe de la UPME. ______________________________ 12 Ilustración 5. Reservas de carbón en el distrito minero Amagá – Medellín. Fuente: Ingeominas. _______________ 12 Ilustración 6 Autopista sur que comunica al Municipio de Amaga con Medellin: ___________________________ 13 Ilustración 7Parqueadero Mina San Fernando: Fuente Google Earth. ____________________________________ 14 Ilustración 8 Torre o sala de Control: Fuentes: Estudiantes. ____________________________________________ 15 Ilustración 9 Aserrio: Fuente estudiante durante transcurso de la práctica. _______________________________ 16 Ilustración 10. Cafetería. ________________________________________________________________________ 17 Ilustración 11Clasificadora: Fuente Gloogle Earth Maps. ______________________________________________ 17 Ilustración 12 Bascula: Fuente Google Earth Maps. __________________________________________________ 18 Ilustración 13 Esquema de proyeccion de la falla piedescuesta _________________________________________ 19 Ilustración 14 Columna Estratigrafica Mina San Fernando. ____________________________________________ 21 Ilustración 15 Vista frontal distancia entre arcos 1,3m a medida que se avanzo las secciones de los arcos disminuian. __________________________________________________________________________________ 23 Ilustración 16 Vista en planta de una canasta. ______________________________________________________ 24 Ilustración 17 Plano sostenimiento con canastas en vista en Frontal. ____________________________________ 24 Ilustración 18 Vista en perfil de las canastas de maderas en el Tajo. ____________________________________ 25 Ilustración 19 Arco de Acero deformado. ___________________________________________________________ 26 Ilustración 20 Soporte con canastas de madera y palancas de fricción en el tajo. ___________________________ 26 Ilustración 21 Sostenimiento con Bastidores de Acero articulados de cuña, con capacidad de soporte/Palanca 24Ton. ______________________________________________________________________________________ 27 Ilustración 22 Palancas de Friccion. _______________________________________________________________ 27 Ilustración 23 Arco en Acero. Fuente: Mina Carbones San Fernando. ____________________________________ 28 Ilustración 24 Modelo 3D de una Canasta en Madera Pino: Fuente Breider programa SketchUp 2017. _________ 30 Ilustración 25 Puerta Alemana, situada en el Tambor. ________________________________________________ 30 Ilustración 26 Esquema de la reducción de la sección en un marco bogotano. _____________________________ 32 Ilustración 27 Esquema de la distribucion de los esfuerzos, el mayor se presenta de forma inclinada, en la parte superior del arco. ______________________________________________________________________________ 33 Ilustración 28 Palancas hidraulicas: _______________________________________________________________ 35 Ilustración 29 Tabla de Resistencia de algunos tipos tipos de madera. Fuente Libro de Ademes. ______________ 37 Ilustración 30 Columna Estratigrafica Manto 3. _____________________________________________________ 38 Ilustración 31. Vista en planta del tajo _____________________________________________________________ 39 Ilustración 32 Asignacion de materiales, y el comportamiento Elastico en el macizo. ________________________ 40 Ilustración 33 Modelo de Tensiones en la excavacion. ________________________________________________ 41 Ilustración 34 Visualizacion del modelo de tensiones maximas y minimas. ________________________________ 41 Ilustración 35 Trayectoria de esfuerzos en la excavación. ______________________________________________ 42

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Ilustración 36 Convergencia del arco en acero, debido a los diagramas de vectores de los esfuerzos. ___________ 42 Ilustración 37 Valores para esfuerzos presentes en la excavación. _______________________________________ 43 Ilustración 38 Visualizacion de las propiedades asignada en el comportamiento elastico. ____________________ 44 Ilustración 39 Trayectoria del esfuerzo sigma 3, es el esfuerzo menor inducido. ____________________________ 45 Ilustración 40 Cambio del comportamiento a plastico en el inclinado. ____________________________________ 46 Ilustración 41 Distribución de la forma de las tensiones en el arco. ______________________________________ 46 Ilustración 42 Nivel de convergencia que presenta el arcos durante el comportamiento plastico. ______________ 47 Ilustración 43Cantidad de esfuerzos presenten en diferentes areas de la explotacion. _______________________ 47 Ilustración 44 Plan de Sostenimiento. _____________________________________________________________ 50 Ilustración 45. Pernocables y sus accesorios. ________________________________________________________ 51 Ilustración 46. Palancas de acero con cabecero de madera ____________________________________________ 52 Ilustración 47. Grafica de esfuerzo vs Deformación de la palanca. _______________________________________ 53 Ilustración 48perno tipo estabilizador helicoidal, Fuente especificada no válida.. ___________________________ 54

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2 MARCO TEORICO.

2.1 Historia de la Minería por Tajo Largo. La minería por tajo largo es uno de los principales métodos de explotación minera subterránea en todo el mundo. En la minería de países desarrollados el método de tajo largo es uno de los más utilizados, ejemplo de ello es la minería de Estados Unidos, que el 40% por ciento de su minería era por tajo largo, ya que en este país, es uno de los que más exponen y practican este método de explotación.

El método de minería por tajo largo ha venido aumentando en las últimas décadas, siendo cada vez más usado por sus grandes ventajas. El desarrollo de este método ha venido evolucionando a través del transcurso del tiempo, se creó en Inglaterra en el siglo XVIII, los cambios positivos se han logrado en salud y seguro, incluyendo muchas áreas como los niveles de la producción, productividad, los costes unitarios y los gastos de explotación total. 2.2 ¿Qué el método de explotación por Tajo Largo? Este método puede utilizarse en la explotación de yacimientos estratificados, delgados, de espesores uniformes e inclinaciones preferentemente e pequeñas a moderadas. Inicialmente se aplicó en carbón y, posteriormente, se ha extendido a las potasas y a otros minerales duros, como las vetas auríferas, donde el arranque se efectúa por perforación y voladura.

Ilustración 1 . Long wall Mining, Wikipedia the Free Encyclopedia. .

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La forma en cómo se extrae el mineral, es a lo largo con medios mecánicos; suele utilizarse la rozadora y el cepillo, etc., o con explosivos en el caso de las rocas más duras. Los espacios que se van dejando durante la explotación por lo general suelen ser sostenido por medio de estibación hidráulica marchante o auto-desplazable, mientras que el tratamiento que se le puede dar al espacio vacío abandonado puede consistir en el relleno del mismo o, más comúnmente en el hundimiento del techo.

Ilustración 2. Long wall Mining, Wikipedia the Free Encyclopedia.

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3. OBJETIVOS.

3.1 OBJETIVO GENERAL.  Aplicar los conocimientos teóricos de la asignatura sostenimiento, mediante la observación, interpretación, análisis, y argumentación sobre los diferentes tipos de sostenimiento empleados en la mina así como su comportamiento ante la reacción del macizo rocoso, diseño y su influencia en la estabilidad de las labores mineras.

3.2 OBJETIVOS ESPECIFICOS  Identificar los diferentes métodos de análisis de laboratorios para conocer los límites máximos de resistencia de las piezas o elementos utilizados para el sostenimiento de la mina.  Conocer cómo se presentan las posibles fallas de ruptura en los elementos de sostenimiento.

 Indagar acerca de los posibles riesgos relacionados con el sostenimiento de la mina, para así de este modo establecer críticas constructivas para dar solución a estos fenómenos que se presentan.

 Conocer el estado de esfuerzos en el cual se encuentra el macizo rocoso, para diseñar un tipo de sostenimiento más viable y así poder resolver problemas tipo ingenieril relacionado con el tema.

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4. GENERALIDADES MINA SAN JOAQUÍN CARBONES SAN FERNANDO S.A.

4.1: Ubicación. La mina San Joaquín perteneciente a la empresa Carbones San Fernando se encuentra ubicada en la vereda Pasonivel, bajo la jurisdicción del municipio de amaga, en el departamento de Antioquia.

Ilustración 3. Carbones San Fernando: Fuente Google Earth.

Tabla 1: DATOS GENERALES MINA SAN JOAQUIN. MINA SAN JOAQUIN Área Contrato de concesión Titular Mineral explotado

483,34 ha Nº: 11338 Carbones San Fernando S.A. Carbón Térmico

4.1 Distrito Amagá – Medellín. En este distrito se incluyen las zonas mineras de los municipios de Amagá, Angelópolis, Bello, Copacabana, Fredonia, Girardota, Itagüí, Medellín, Venecia y Titiribí. Son características de este distrito las explotaciones de carbón en la zona de Amagá y de materiales de construcción en Medellín.

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Ilustración 4Distrito Minero Amaga-Medellin: Fuente: Informe de la UPME.

4.2 : Carbón. Los yacimientos de carbón de este distrito están ubicados en la llamada cuenca de la Sinifaná (antes conocida como subzona Amagá - Venecia - Albania), dentro de la Formación Amagá de edad terciaria. Estos carbones son térmicos y se clasifican como sub-bituminosos tipo A. Localmente están afectados por silos andesíticos, cambiando puntualmente su rango a carbones antracíticos. De acuerdo con los registros de Minercol e Ingeominas, para el año 2002 las reservas medidas de carbón eran de 90.060 kt, cuya distribución por municipios se ilustra en la tabla siguiente: Sectores Amaga-Angelopolis Fredonia Titiribi Venecia Total

Carbon (Ton) 11,840 8,940 11,330 57,950 90,060

% 13.1 9,9 12,9 64,3 100

Ilustración 5. Reservas de carbón en el distrito minero Amagá – Medellín. Fuente: Ingeominas.

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4.3 Vias de Acceso. La mina posee una ubicación privilegiada, ya que esta a muy pocos metros (400 m) se encuentra la carretera que conduce a la autopista sur la cual empalma con la trocal del café que comunica con Medellín, dicha distancia de la mina a la ciudad de Medellín es aproximadamente de 33 km.

Ilustración 6 Autopista sur que comunica al Municipio de Amaga con Medellin:

4,4 Descripcion de la Infraestrutura de superficie. Oficinas administrativas: Espacio utilizado en el cual se ubican las diferentes dependencias:

Recursos humanos. Desarrollo sostenible. Planeación, ingeniería. Superintendencia de operaciones. Topografía. Area jurídica.

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Contabilidad. Gerencia. Sala ventas. Nomina. Departamento de mecánica. Departamento ambiental.

Parqueadero: Lugar empleado para el estacionamineto de los vehículos de transporte utilizados por los empleados pertenecientes a la empresa Carbones San Fernando.

Ilustración 7Parqueadero Mina San Fernando: Fuente Google Earth.

Tolvas de Almacenamiento Externo. Sitio de almacenamiento final y en el cual se cargan de ahí directamente los vehículos destinados al transporte del carbón, la empresa Carbones San Fernando dispone de un total de 8 tolvas, las cuales cada tolva dispone de una capacidad de 70 toneladas.

Torre de Control (Sala de Control)

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Es el area de la empresa donde la integrancion de la Tecnologia de la Informacion y la Tecnologia de las Operaciones, permiten aumentar la eficiencia, la seguridad, capacidad de respuesta y rentabilidad en la operación Minera. Por esta razon la Sala de Control puede ser conciderada como:  Carta de presentacion de la Empresa: Aprovechando los beneficios tecnologicos que ofrece el P.L.C, pocas minas en esta subregion cuentan con un proceso tan tecnificado en la extraccion del carbon como el que ofrece la Sala de Control. Por lo anterior, se muestra este sistema a las personas que visitan la empresa, algo que evidenciamos durante el transcurso de la practica.  Canal de Comunicación: La Sala de control crea un puente o canal constante de comunicación entre la mina y la superficie, mediante el analisis de la informacion recibida de labores y novedades en el interior. Esta se transmitea las diferentes areas de la Empresa por medio de correos electronicos y llamadas telefonicas.  Cerebro o Procesador: Es donde se procesa las ordenes o funciones a ejecutar por gran parte de la maquinaria electromecanica (P.L.C). Permitiendo el control, supervision, y recoleccion de datos de informacion en tiempo real.

Ilustración 8 Torre o sala de Control: Fuentes: Estudiantes.

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Aserrío: Sitio en el exterior de la bocamina en el cual se asierran la madera necesaria para el correcto funcionamiento de las labores mineras internas, se reduce y se corta los diferentes tipos de madera ( troncos o madera rolliza) y se convierte en polines, careados (7x7 , 5x5, 3x3) tablones, orillos, cuñas, vigas, varetas, tacos, entre otras. En el proceso de sostenimiento de la mina, se emplean dos clases de madera, Pinos y Eucaliptos, siendo la madera Pino como la madera de mayor uso, debido a que presenta mayor resistencia.

Ilustración 9 Aserrio: Fuente estudiante durante transcurso de la práctica.

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Cafeteria: Sitio en el cual se expenden alimentos y bebidas refrescante, situada al lado del parqueadero de vehiculos.

Ilustración 10. Cafetería.

Clasificadora: Es una infrastructura ubicada en superficie, que se encarga de clasificar el material util, dependiendo de los diferentes tipos de granulometria.

Ilustración 11Clasificadora: Fuente Gloogle Earth Maps.

Bascula. Herramienta en la cual se utiliza para medir el peso de los camiones y tracto motores que son despachados con carbón, con el ánimo de mantener un control.

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Ilustración 12 Bascula: Fuente Google Earth Maps.

5. ASPECTOS GEOLOGICOS GENERALES DEL AREA DEL PROYECTO MINERO. 5.1 Geeologia General. El área carbonífera Amaga – Angelópolis es la porción central de la zona carbonífera en Antioquía; limita al Sur, con el área carbonífera Venecia– Fredonia y se extiende al norte de la población de Angelópolis. Se trata de una franja alargada y estrecha que tiene su mayor amplitud entre la quebrada Sinifaná y el rio Amaga, donde el ancho se reduce considerablemente hasta su terminación en las cercanías de la localidad de Angelópolis.

5.2 Estratigrafia. El municipio de se encuentra dentro de la denominada Cuenca Carbonífera del Sinifaná, la cual es catalogada como de carácter intramontañoso y controlada por un sistema de fallas regionales que marcan el límite entre la Cordillera Occidental y Central. Las formaciones de rocas estratificadas se constituyeron de acuerdo a un modelo de cuencas influenciadas por factores tectónicos regionales. 5.3 Geologia Estructural. A nivel regional los estratos de la formación Amagá exhiben plegamientos muy continuos que afectan las capas carboníferas; entre estas estructuras se distingue el llamado sinclinal Amagá donde está incluida el área de estudio y otros pliegues más locales que están relacionados a efectos de fallamientos locales y regionales. Las demás estructuras principales que se observan en el área carbonífera presentan tendencias generales NS a NW y corresponden básicamente a la estratificación.

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Ilustración 13 Esquema de proyeccion de la falla piedescuesta

SOLUCION GUIA PRACTICA. PROCEDIMIENTO 1. Verificar que los elementos de protección personal: casco, botas, filtros tapa oídos, lámpara de seguridad, guantes, mascarillas, overol con reflectores este en buen estado. De acuerdo a las normas y politicas de seguridad, presentes en la Mina San Fernando; para poder ingresar a las labores mineras se debe cumplir con todos los elementos de proteccion personal para mantener la seguridad y evitar los posibles riesgos laborales. Cumplimos con todos los requerimientos tanto de seguridad. 2. Cumpla con las normas de seguridad indicadas durante la inducción recibida antes de ingresar a la mina. Se acataron todas las ordenes que el guia de practica, nos proporciono, durante el trayecto de toda la practica. 3. Este atento a la señalización de la mina e informe al profesor o guía acompañante, sobre cualquier peligro visible.

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Es de vital importancia evidenciar y estar atento a las señales de riesgos presentes, para no cometer un error de tocar o acceder a objetos que puedan representar un posible incidente, que puedan poner en peligro la integridad y seguridad de la empresa. 4. Identifique las rocas del techo de la mina, techo inmediato y techo principal y conceptúe sobre su competencia y rigidez de techo inmediato. Consulte columna estratigráfica. Manto Espesor Descripcion Caracteristicas Tipo de (m) Geologicas Carbon Manto # 1 1,55 Viltrenico sin Direccion y Termico. intercalaciones, es Buzamiento. bandeado con forma N10°W/14°-20° cubica y fractura un poco Techo: concoidea. Arenisca (Este manto es bueno) Piso:Arcillolita Manto # 2 1.30 Vitrenico sin Direccion y Termico. intercalaciones, buzamiento. bandeado con aparicion y N10°W/14°-20° fractura concoidea. Techo:Arcillolita (Este manto es un manto gris. intermedio) Piso: Arcillolita Manto # 3 1,35 Vitrenico sin Direccion y Termico. intercalaciones.Bandeado buzamiento: con particion cubica y N10°W/14°fractura concoidea. 20°W (Es un manto malo) Techo:Arcillolita Se explota en retroseso) lajada. Piso:Arcillolita gris. De acuerdo al cuadro anterior podemos ver que el que tiene un techo rígido es el de manto uno, ya que está compuesto de arenisca y los demás mantos estan compuestos por arcillolita la cual es una roca blanda con textura de arena la cual tiene una cohesión baja. Así que se podremos definir la competencia mecanica de este techo con comportamiento un poco rígido, hacemos referencia al de manto uno, y los otros dos como techos frágiles debido a que la arenisca, tiene mayor resistencia y cohesión, pero el metodo de explotacion tajo largo, el soporte del en el techo inmediato, lo ideal es que los estratos supra yacentes del tajo no tenga rocas que logren almacenar mucha energía elástica, ya que si el techo ya sea inmediato o superior está compuesto por rocas que puedan almacenar este tipo de energía es muy probable que se presente golpes de techo, este es un fenómeno que se

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presenta por la liberación brusca de energía elástica almacenada en las rocas del techo del tajo cuando estas se rompen provocando un estallido de roca y su proyección hacia la cavidad minera provocando daños en la maquinas equipos de sostenimiento, daños en las labores de preparación, explotación y lo más terrible acabando con vidas humanas. Columna Estratigrafica.

Ilustración 14 Columna Estratigrafica Mina San Fernando.

5. Elabore figuras sobre la forma de la excavación y elabore planos de los sistemas de sostenimiento instaladas, vista lateral y vista en planta con la separación respectiva.  Arcos en Acero.  Plano vista frontal.

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Fig:13 Vista en planta del arco en Acero.

Fig:14 Vista en perfil, entrada a la boca mina.

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Ilustración 15 Vista frontal distancia entre arcos 1,3m a medida que se avanzo las secciones de los arcos disminuían.

Vieron la necesidad de unir mas el sostenimiento, con una distancia promedio de 40 cm. El aumento de los esfuerzos fue incrementando, se requirio de la ayudo de soportes con marcos bogotanos y capices en madera, ya que los arcos en acero presentaron un alto grado de deformacion en paredes y parte superior inclinada.

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 Sostenimiento con Canastas de Madera Pino. Plano a. Una vista de en planta en planta.

Ilustración 16 Vista en planta de una canasta.

 Plano b) Visualizacion de las canastas en una vista frontal.

Ilustración 17 Plano sostenimiento con canastas en vista en Frontal.

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Plano c: Vista en perfil de las canastas de maderas en el Tajo

Ilustración 18 Vista en perfil de las canastas de maderas en el Tajo.

6. Observe y analice las deformaciones de los tipos de sostenimiento existentes en la mina, así como el comportamiento mecánico de los tipos de sostenimiento como reacción a la actuación del macizo rocoso del techo de la mina. Realice esquemas  En la mina el mejor sostenimiento es arcos de acero, y logramos evidenciar que estos presentaban deformacion en las parte superio y en las partes de las paredes, debido a que los esfuerzos actuantes mayores se presentan de forma inclinada, este tipo de sostenimiento es el ideal, ya que el macizo rocoso presenta comportamiento Elastico-Plastico, en las zonas de las paredes, de la mina, la seccion del inclinado se iba reduciendo por la presencia de los esfuerzos laterales del mismo.

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Ilustración 19 Arco de Acero deformado.

 En el tajo, como apoyo para controlar el derrumbe se utilizan canastas recuperables, que sirven como ayuda de soporte del techo cada tre metros arman las canasta. Se le instalana una palanca de friccion, si al momento de llegar el esfuerzo, la canasta los desvia, evitando que se produzca el efecto domino. Puesto que al momento de presentarse los esfuerzos, estos llegar al material que presenta menor resistencia residual, en este caso la madera, la palanca de friccion servira como apoyo para un mayor soporte del techo. Por cuestiones de costos, en la mina lo ideal es que se recuperen las canastas, puesto que es un material en mas bajo costo, comparado con una palanca de friccion.

Ilustración 20 Soporte con canastas de madera y palancas de fricción en el tajo.

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7:Describa el tipo de falla o rotura de los tipos de sostenimiento existentes en la mina.

Ilustración 21 Sostenimiento con Bastidores de Acero articulados de cuña, con capacidad de soporte/Palanca 24Ton.

Ilustración 22 Palancas de Friccion.

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 Sostenimiento con Palancas de Friccion. No se puede determinar el tipo de fractura, debido a que no ocurrio un fracturamiento completo, ya que para poder determinar el tipo de ruptura, en el sostenimiento debe haber un fracturamiento total. En la imagen se evidencia que presenta resistencia a la flexion, esto quiere decir que posee un cierto porcentaje de ductibilidad, la imagen de la izquierda, se puede evidenciar que existe un poco de fractura y como se puede analizar, apesar de tener un poco de ductibilidad se dirige a una fractura recta o fragil en caso contrario se fracturaria completamente el sostenimiento.

Sostenimiento con arcos de Acero.

Ilustración 23 Arco en Acero. Fuente: Mina Carbones San Fernando.

Durante el transcurso de la practica, observamos que los arcos de acero, en algunos sectores se flectaban, y no presentaban rasgos de rotura, por que por que primeramente para lograr flectar los arcos de acero, se necesita hacer que se frature el capiz del arco de acero, esto se logra mediante toda la acumulacion de esfuerzos insitu del mismo macizo, adicional a esto, tambien debemos tener en cuenta que la carga muerta tambien genera en gran parte una acumulacion de peso. Estos eventos generan una convergencia, gracias a que las propiedades fisicas de este tipo de arco, le permiten tener un comportamiento ligeramente ductil, a su vez una resistencia residual alta. Durante el paso en algunos sectores del inclinado, logramos evindenciar algunos sectores disminucion del alto de la excavacion, producto de los factores anteriormente mencionados. La deformabilidad en algunos arcos de acero, la observamos en donde se dividia, el manto 3, y el manto 2.

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Area= 8m2 y 9 m2

 Sostenimento con Canastas de Madera (Pino) En la mina san Fernando como método alternativo de sostenimiento en las vías de acceso y frentes de explotación se utiliza el sostenimiento con canastas recuperables y no recuperables, teniendo en cuenta que son un conjunto de maderas aserradas por las cuatro caras y rieles de acero que se arman entre el techo y piso brindando un mayor soporte de la carga y los esfuerzos presentes. En la mina las canastas no recuperables se emplean con madera de pino la cual tiene una gran capacidad de soporte rellenas con material estéril para brindarle mayor soporte en cuento a los esfuerzos y mejorar la estabilidad del techo En el caso de las canastas recuperables como se pudo observar dentro de la mina en la zona de explotación del tajo en manto 3 se realizaba la armada de la canasta de la siguiente forma: 1. Se revisa el frente de explotación. 2. Se preparaba el sitio donde se pretendía realizar la armada de la canasta 3. Generalmente se para un taco de madera de tal forma que este quede ubicado en el centro donde va a quedar la canasta 4. Se colocan dos polines de tal forma que queden paralelos a una distancia menor a la de los polines 1,25 m 5. Se colocan dos rieles de forma perpendicular a los polines anteriores 6. Luego se colocan otros dos rieles perpendiculares a los anteriores 7. Colocar otros dos rieles perpendiculares a los anteriores luego se ponía un riel y un polín perpendicular a los anteriores. Teniendo en cuenta que solo se utilizaban 5 rieles. Luego se siguen poniendo polines perpendiculares a los anteriores y al final se le ponen cuñas en la parte superior del techo para brindarle más estabilidad a los polines.

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SOSTENIMIENTO DE MINAS

Ilustración 24 Modelo 3D de una Canasta en Madera Pino: Fuente Breider programa SketchUp 2017.

 Sostenimiento con Puertas Alemanas. Como sabemos la madera esta conformada por fibras de filamentos que al verse sometidos a esfuerzos del terreno, actuan como especie de una viga, simplemente apoyada, cuyas cargas se distribuyen de manera uniforme a traves de todos sus filamentos, permitiendo que se creen momentos internos, estos ocasionan que se produzca la rotura de la madera, en forma de un estillamiento entre su estructura.

Ilustración 25 Puerta Alemana, situada en el Tambor.

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 En la entreda principal, del primer nivel observamos la existencia de un perno de anclaje, pero por motivos que la empresa no dispuso de un estudio geomecanico para la eleccion de este tipo de sostenimiento, no es necesario establecer que ellos como tal, emplean este tipo de sostenimiento.

7. Realice una estimación de los esfuerzos in situ e inducidos. Segun lo observado durante transcurso de la practica, solo vamos a estimar los esfuerzos, los posibles esfuerzos que presentan en el manto 3, puesto que fue donde se vio el avance en retroceso. Al momento de ingresar a la Boca mina, por medio del inclinado San Joaquin, que posee una longitud real de 700 mts, logramos evidenciar la deformacion de un arco en acero en las partes superiores, en algunos sectores también logramos observar la presencia de mallas, el empleo de mallas sirve como soporte de apoyo para los arcos de acero, por que aumentan el radio de influencia de los aceros. A raíz de esto, también evidenciamos la existencia de unos pernos de anclaje en boca mina, estos fueron instalados por unos ingenieros polacos, para conocer cómo se comportaba el perno ante los esfuerzos de tracción, pero actualmente en la mina no se dispone de un estudio para hacer la elección de este tipo de sostenimiento. Ahora teniendo en cuenta la presencia de la Falla, y la dirección en la cual se presentaron los pandeos en diferentes zonas del tajo, algunos elementos de sostenimiento como los Cuadros Bogotanos, sufrieron altos índices de convergencia, reduciendo secciones de la excavación, por lo cual podríamos estimar que los esfuerzos in situ, se presenta de forma en una dirección inclinada. Ahora en el nivel bandas, logramos observar, que al principio tenía fortificación tipo Arcos de Acero, pero con el transcurso del recorrido de este, ya no se contaba con arcos en acero, sino con cuadros bogotanos, el comportamiento de estos materiales frente a los esfuerzos, presentaban mucho pandeo, podríamos estimar que en este sitio se presentó el mayor nivel de convergencia, provocada por los esfuerzos del campo in situ en este elemento de sostenimiento tuvieron su mayor incidencia en la componente vertical.

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Ilustración 26 Esquema de la reducción de la sección en un marco bogotano.

Tajo: El sostenimiento se emplea palancas de fricción y canastas en madera tipo recuperable, las palancas que tienen un orden de 3 filas, con espaciamiento de 0,8m y un total de hileras que abarcan los 150 m de largo del tajo, espaciados cada 3 m. Se estima que la dirección de los esfuerzos en este frente, es vertical, ya que la deformación de las canastas es en forma de pandeo, finalmente cuando ya ocurría el derrumbe, se recuperan las canastas, realizando esto como un proceso cíclico en el tajo

8. Estime la dirección del esfuerzo mayor que actúa sobre el tipo de sostenimiento. Mediante la observacion que le evidenciamos a las palancas de friccion, la deformabilidad de un arco de acero, que estaba ya, situado en la parte del derrumbe, llegamos a la conlusion que los esfuerzos inducidos en la excavacion tiene una distribucion en forma de herradura corta. A medida que fuimos avanzando, las dimensiones de la excavacion se reducian en la parte lateral, podriamos estimar que el esfuerzo mayor insito, actua en la parte inclinada, pero tambien se noto que en la parte de los arcos que se trataron de recuperar, estaban deformados en los extremos laterales.

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Ilustración 27 Esquema de la distribucion de los esfuerzos, el mayor se presenta de forma inclinada, en la parte superior del arco.

9. Realice juicio crítico sobre los sistemas de sostenimiento empleados en la mina y escriba recomendaciones, en razón al juicio crítico argumentado. Podriamos decir que los estudios de este macizo rocoso, no se ha realizado de la manera mas apropiada, ya que primeramente ante todo, se deben realizar pruebas de laboratorio, para conocer los valores maximos a los cuales una muestra de roca, extraida del mismo, puede soportar, y de este modo proceder a realizar las diferrentes clasificaciones planteada por los diferentes autores, quienes desarrollaron diferentes metodos para lograr establecer la clase o el rango en el cual se encuentra el macizo rocoso. Ahora el tipo de sostenimiento, en la mina es Arcos en Acero, canastas de madera recuperable, palancas de friccion en el tajo, pernos de anclaje en la entrada principal de la boca mina. Pricipalmente los arcos de acero, son empleados en las labores de desarrollo, ya que este tipo de sostenimiento poseen una capacidad de absorver esfuerzos y asi poder deformar el techo, ya que la mayoria de roca circundante poseen un comportamiento elastico-plastico. 



Palancas de friccion y Canastatas Recuperables. Las palancas de friccion son un tipo de sostenimiento de fortificacion empleada en los frentes de explotacion, con el objetivo de brindar apoyo para el soporte de la la carga, teniendo en cuenta los esfuerzos actuantes producidos por el derrumbe del tajo, ya explotado. En la mina se utiliza este tipo sostenimiento para reforzar y brindarle apoyo a otros tipos de sostenimiento como las canastas, teniendo en cuenta que este tipo de palancas son recuperables. Ahora al momento de instalar las palancas tiene un proceso de dificil instalacion en labores de reducida seccion, teniendo en cuenta principalmente el peso. (Peso neto=80 Kg). Canastas de Madera.

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Este tipo de sostenimiento, tambien es utiliza fuente de soporte del techo. Ya que permite un suave y desenzo caida del techo, evitando daños en las vias y hundimientos en la superficie. Se utilizan en las cavidades del techo en encuentre de las vias, en tapotamiento o cierre de vias, en las cavidades laterales y sobreguias de los tajos de explotacion de carbon. Juicio Argumentativo. En la mina, en las canastas recuperables utilizan cincos rieles y un polin en medio de los dos ultimos rieles, esto no es recomendable ya que al momento de soportar los esfuerzos, se van a concentrar en el polin que esta en medio de los rieles llevando a la madera a su punto de falla ya que la presion ejercida por los rieles es mayor teniendo en cuenta que el acero es mas fuerte que la madera, y siempre es recomendable utilizar 6 rieles en las canastas recuperables para que los esfuerzos actuen de manera proporcional a cada elemento de la canasta. En la mina no se utilizan sostenimiento con pernos de anclaje, pero se pudo observar que en algunos sectores se encontraron instalados unos pernos, que fueron colocados por unos ingenieros polacos para realizar unos analisis del comportamiento del perno, pero tenemos que aclarar que el estudio fue abandonado, por que los ingenieros ya no se encuentran laborando en la mina. Recomendación. Como tenemos diferentes tipos de rocas que poseen baja cohesion (Lutitas, Arcillolitas, Esquistos), presente en algunas vias de acceso, recomendamos a criterio de futuros ingenieros, utilizar pernos de anclaje con cimbras o malla, ya que las mallas aumentan el radio de influencia de los pernos, en caso de los desprendimiento de materiales que tengan baja cohesion como las lutitas, la cimbra evita la caida de este tipo de rocas.

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CÁLCULOS Y RESULTADOS. 1. Calcule la altura y carga muerta que actúa sobre el sostenimiento observado en la mina. Tenga en cuenta la resistencia del elemento de sostenimiento. Para efectos de este calculo, utilizaremos datos de los diferentes tipos de rocas, que observamos en un techo, para estos nos basaremos en una columna estratigrafica del manto 3, fue donde logramos observar palancas hidraulicas.

Ilustración 28 Palancas hidraulicas:

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 Capacidad Portante/Palanca=24 ToN. Pero despues de la recuperación soporta 20 Ton.  Altura sobre los arcos:1.30m  Distancia entre hileras de palancas 80cm y entre filas 70cm F=(H)(L)(a)(ɣ) L=o.70 m a=0.80 ɣ=2,5Ton/m3

H=

𝐹

(𝐿)(𝑎)(ɣ)

-

H=

20 𝑡𝑜𝑛

(0.7𝑚)(0.8𝑚)(2.5 ton/𝑚3 )

= 17.14 m

Marcos tipo Bogotá: Son una serie de marcos de acero los cuales están implementados en el nivel Bandas, donde el dominio estructural corresponde a la columna estratigráfica de Manto 3. A continuación, los cálculos de la carga actuante sobre este tipo de sostenimiento.

Dominio estructural con la altura del techo inmediato con su respectiva densidad de carga: Densidad de la roca Espesor T/𝒎𝟐 𝟑 (T/𝒎 ) 3, (2.2). 0.3 m 6.6 4, (1.8). 0.6 m 1.08 5, (1.9). 2.2 m 4.18 6, (2.7). 1.5 m 4.05 7, (1.8). 0.5 m 0.9 8, (1.2). 0.5 m 0.6 9, (1.8). 0.3 m 0.54 10, (2.4). 0.3 m 0.72 11, (2.7). 0.4 m 1.08 12, (1.8). 0.8 m 1.44 13, (1.8). 0.15 m 0.27 14, (1.8). 0.8 m 1.44 Para efectos de cálculo2, de del factor de seguridad en los diferentes tipos de sostenimiento, sacamos un valor promedio de la Densidad de la roca=2,1 Ton/m3 Sección de roca a Soportar: Los marcos de acero tipo Bogotá poseen las siguientes características: la carga máxima que soporta un conjunto de marco de este tipo es de 64 toneladas (Asumidas), el espaciamiento es 1.5 metros, ancho de la sección: 3.5, altura de la roca: X, el factor de seguridad es de (1.5) y la densidad de la roca es igual a 2.4 T/𝑚3 .

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La carga máxima fue asumida por cada marco de acero fue asumida por criterio de los autores debido a que la composición del marco consta de dos palancas de fricción que cada una soporta 32 toneladas como carga máxima según las especificaciones técnicas y cuenta con la unión de estas dos palancas por medio de un Capiz metálico, entonces serian 64 toneladas sumando las palancas.

2. De acuerdo a los datos tomados en la mina sobre dimensiones y formas de los tipos de sostenimiento determine el factor de seguridad con relación a la estabilidad de los mismos. Para efectos de este calculo, como en el tajo utilizaban canastas en madera para soportar el derrumbe, tenemos que tener en cuenta la resistencia de la madera, que para este caso se utiliza Pino. Según la tabla del libro de Diseño de Ademes este tipo de madera tiene en una resistencia de a la flexion, ya que esta me permite conocer el modulo ruptura al cual la madera va a empezar a deformarce. Resistencia a la flexion en madera pino=57 Kp/Cm2

Ilustración 29 Tabla de Resistencia de algunos tipos tipos de madera. Fuente Libro de Ademes.

Carga sobre canasta Qc Qc=Ac*Htꚍ* ɣ Donde: Carga sobre canastas Ap: Area de la canasta (Longitud entre filas*Longitud entre Hileras) en m2. 1,5m*1,5m=2,25m2 Htꚍ: Altura del techo inmediato en metros= 11.2 m ɣ: Peso especifico de la roca. Como la roca predominante en este manto es la Arcillolita gris. ɣ: 2,5To/m3 Calculo. Qci=? Api=9m2

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Htꚍ: 11.2 m. ɣ: 2,5 Ton/m3 Qc=Ac*Htꚍ* ɣ Qc=(2,25m*2,25m)*11,2m* (2,5Ton/m3) Qc= 145,75 Ton Qc= 146 Ton. FS=

𝑪𝒂𝒑𝒂𝒄𝒊𝒅𝒂𝒅 𝒅𝒆 𝒄𝒂𝒏𝒂𝒔𝒕𝒂. 𝑪𝒂𝒓𝒈𝒂 𝒔𝒐𝒃𝒓𝒆 𝒄𝒂𝒏𝒂𝒔𝒕𝒂.

Como no nos dieron datos de la capacidad de Canastas, vamos a asumirlo con una capacidad de Canastas= 14 Ton. 𝟏𝟒𝑻𝒐𝒏

FS=𝟏𝟒𝟔𝑻𝒐𝒏 FS=0,095 Como criterio de ingeniero debemos proponer un plan de rediseño, ya que el factor de seguridad en las canastas no es bueno, por lo tanto se deberia disminuir, la altura del techo inmediato. Para que baje la carga que recae en las canastas.

Ilustración 30 Columna Estratigrafica Manto 3.

3. Calcule la densidad de soportes canastas y palancas de soportes en las explotaciones, tajo largo (elementos de sostenimiento/por metro cuadrado). EL El tajo tiene dimensiones de 150m 3 palancas separación fila 70cm hileras 80cm canastas cada 3 metros Arcos: cada 1.30m.

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Ilustración 31. Vista en planta del tajo 1𝑃𝑎𝑙𝑎𝑛𝑐𝑎 )= 0,8𝑚

# De Palancas Por filas= 150m(

188 Palancas

# De Palancas por Hilera= 3 Hileras. Area = (150m)(2,30m)=345 m2 Elementos de sostenimiento por metro cuadrado=

(188)∗(3𝐻𝑖𝑙𝑒𝑟𝑎) 345 𝑚2

= 1,6 palancas/𝑚2

Se conoce que en el tajo se emplean sostenimiento con canastas de madera y palancas de friccion, las canastas se instalan cada 3 mts. 1𝐶𝑎𝑛𝑎𝑠𝑡𝑎 ) 3𝑚

# Canastas = 150m(

= 50 𝑐𝑎𝑛𝑎𝑡𝑎𝑠.

Ahora el numero de sostenimiento por metro cuadrado viene dado=

𝟓𝟎 𝟑𝟒𝟓𝒎𝟐

=0,1445 Canastas 𝒎𝟐

4. Elabore un diagrama de configuración de esfuerzos aplicado de las labores principales de desarrollo de la mina y calcule el área de roca descompuesta y la carga por metro lineal de ; aplicando el software phase. Tenga en cuenta la forma y dimensiones de la labor y profundidad a la cual se encuentra. Estime las característica geo mecánicas del macizo rocoso del techo de la mina, de acuerdo a las rocas observadas. 

Para la elaboracion del diagrama de la configuracion de los esfuerzos, vamos primeramente a poner un comportamiento elastico en el macizo rocoso, y teniendo en cuenta los diferentes tipos de minerales presentes en la columna estratigrafica, procedemos a colocar las propiedades de cada uno de estos, mediante la la opcion definir materiales, en nuestro caso tenemos (esquisto, arcillolitas y lutitas).

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Ilustración 32 Asignacion de materiales, y el comportamiento Elastico en el macizo.

En esta opcion decidimos trabajar con el criterio de rotura de Mohr-Colomb, asumimos un angulo de frinccion interna de 35°, y la cohesion la trabajamos con 10,5 Mpas, ya que la union entre particulas en este tipo de rocas es muy baja.

 Ya teniendo en cuenta todas estas propiedades, procedimos a computar, los valores y propiedades que asignamos a este macizo rocoso, para guardar y registrar los datos y propiedades asignada. Y finalmente le damos en la opcion Interpretar, para asi evaluar el comportamiento del modelo de tensiones. Se nos aparece la siguiente tabla.

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Ilustración 33 Modelo de Tensiones en la excavacion.

 Ya teniendo todo esto, procedemos a observar las tensiones maximas y minimos en la excavacion, en la parte superior del arco se observa que la tension maxima.

Ilustración 34 Visualizacion del modelo de tensiones maximas y minimas.

Las lineas mas largas representan las tensiones maximas en el arco, y las mas cortas minimas. Procedo a observar en un modelo completo el todas las tensiones, para asi tener evidencia en la forma, como se distribuyen a traves del arco.

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Mediante el comando Display Stress Trajectories.

Ilustración 35 Trayectoria de esfuerzos en la excavación.

Ahora procedemos a observar la convergencia que tiene el arco en acero, producto de los esfuerzos acumulados de acuerdo a este modelo de tensiones.

Ilustración 36 Convergencia del arco en acero, debido a los diagramas de vectores de los esfuerzos.

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Fig: 41 Convergencia del arco en acero, debido a los diagramas de vectores de los esfuerzos.

Para tener un niver de conocimiento de los esfuerzos damos clic en la opcion Tool ( Label Contour) y en las secciones donde deseamos conocer un valor del esfuerzo, presionamos sobre esta zona.

Ilustración 37 Valores para esfuerzos presentes en la excavación.

Estas propiedades se presentaron en el comportamiento elastico del macizo, adicional a esto podremos colocar una tabla en donde se muestren las caracteristicas y propiedades asiganadas anteriormente.

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Ilustración 38 Visualizacion de las propiedades asignada en el comportamiento elastico.

Tambien podremos observar la la trayectoria del del sigma 3, que es el esfuerzo menor.

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Ilustración 39 Trayectoria del esfuerzo sigma 3, es el esfuerzo menor inducido.

Como conclusion en este tipo de comportamiento, el arco de acero presenta una mayor convergencia, y por lo tanto, concluimos que el arco presenta una propiedad de elasticidad, ya que un le permitio en algunas secciones de la labor, volver o recobrar en parte su forma original.  Comportamiento Plastico.

Para la configuracion de este comportamiento, simplemente volvemos a la tabla de la asignacion de las propiedades para asignar el dicho conportamiento.

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Ilustración 40 Cambio del comportamiento a plastico en el inclinado.

Guardamos las propiedades y procedemos a efectuar el analisis de tensiones. Para ello, damos clic nuevamente en Interpretar, se parece la sigueinte ventana.

Ilustración 41 Distribución de la forma de las tensiones en el arco.

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Procedemos a observar la convergencia en el arco, producto de los vectores de la fuerza ejercidad.

Ilustración 42 Nivel de convergencia que presenta el arcos durante el comportamiento plastico.

Durante el comportamiento plastico, se evidencia en gran parte que el grado de convergencia es menor, comparado con el comportamiento elastico.

 Ahora para estimar una cuantia de estos esfuerzos, damos clic en la opcion Tool ( Label Contour), y tenemos una visualizacion de estos esfuerzos, tanto el sigma 1, y el sigma 3.

Ilustración 43Cantidad de esfuerzos presenten en diferentes areas de la explotacion.

Si deseamos asignar una tabla con todas estas propiedades, vamos nuevamente a la opcion Add Tool, cuadro de Texto. Para mostrar las propiedades que le asigamos, durante este comportamiento.

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Fig:48. Asignacion de propiedades plastica.

Como conclusion, en los diferentes tipo de comportamiento que se presenta en la mina, podremos decir que la empresa, realizo este tipo de sostenimiento en arcos de acero, por que los niveles maximos de convergencia se presentaron en el comportamiento elastico, ya que la elasticidad de define como esa capacidad que tiene un material de recibir esfuerzos y recobrar en parte su forma original. Ahora en el comportamiento plastico, es ideal, ya que este le permite al elemento de sostenimiento soportar una deformacion permantente sin que logre fracturarse el material. Por eso, al principio de la induccion dada por el Ingeniero Nelson Serrano, dijo que el sostenimiento en la mina en definitiva son Arcos en Acero. Ahora las propiedades ingenieriles de los diferentes tipos de rocas, las tuvimos teniendo en cuenta la columna estratigrafica, ya que los techos de la mina eran muy variados.

PREGUNTAS Y CONSULTAS.

1. ¿Las característica técnicas específicas de los tipos de sostenimiento empleados en la mina son apropiadas a las condiciones geotécnicas de la mina?. Explique Hay que tener en cuenta que en algunos sectores de la mina, observamos elementos de sostenimientos que estan muy deformados, esto se debe a las presiones laterales y la distribucion del esfuerzo mayor, ya que este se presenta en forma inclinada. Por ejemplo en los arcos de acero, este tendian a deformarce en las esquinas superiores, a este procedimiento lo conocemos como el Principio de Arcos de presiones. 2. ¿En la mina se tiene algún procedimiento para la elección del tipo de sostenimiento? Explique. Si la mina no dispone del procedimiento proponga un procedimiento. No se tiene ningun procedimiento para la eleccion del tipo de sostenimiento, ya que ellos lo hacen empiricamente.por que la mina no dispone de una metodologia en cuanto a un plan de sostenimiento.

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Como criterio de futuros ingenieros proponemos primeramente elaborar un plan de sostenimiento. Despues de esto, si procedemos a realizar una clasificacion geomecanica de la roca, para conocer el rango en el cual se encuentra la roca. Realizamos una exploracion de campo in sito, para extraer testigos, en diferentes sitios de la mina, para asi de este modo conocer los diferentes tipos de minerales que se encuentran, para un mayor conomiento de las propiedades de resistencia que estos presenten. A parte de esto tambien realizar pruebas de laboratorio para conocer las cargas maximas a las cuales tienden a fallar los distintos tipos de rocas presentes en este macizo rocoso, lo mas recomendable es que sea a resistencia a compresion inconfinada, por que es la prueba que mayor se utiliza, de acuerdo a la Sociedad Internacional de la Mecanica de Roca (International Society for Rock Mechanics (ISRM). Tambien debemos tener en cuenta la presencia de agua, en el macizo rocoso, ya que las condiciones hidrogeologicas, adicionan un papel indispensable en la calidad del macizo, ya que la existencia o ausencia de esta influye en la estabilidad y aumento de esfuerzos en las secciones de la mina. A raiz de esto, tambien es necesario conocer la presencia de planos de discontinuidades presente, ya que la intersepcion de varios planos de familias de discontinuidades forman cuñas, presentes en el techo o las paredes, el desprendimientos de estas afectan la seguridad del personal. Para prevenir el deslizamiento de las cuñas, lo mas recomendable es que sean enpernadas, para aumentarles el factor de seguridad. Mediante todo este estudio, proponemos el siguiente plan de sostenimiento, mediante la espina de pescado.

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Ilustración 44 Plan de Sostenimiento.

3. ¿Tiene alguna influencia el diaclasa-miento existente en la mina sobre la estabilidad del tajo? Explique. En la mina el diaclasamiento presenta una gran influencia sobre la estabilidad del tajo, teniendo en cuenta la relacion, entre mayor fracturamiento, menor calidad del macizo rocoso y menor tiempo de autosoporte, debido a estos factores puede existir un alto indice de probabilidad en formaciones de cuñas, lo que va a implicar mayor desprendimiento del techo, esto influye en la seguridad del personal, maquinaria y la vida util del tajo.

4. ¿Se emplean pernos como soporte de techo en la mina? Explique. En la mina no se emplean pernos de anclaje como soporte para el control de sostenimiento del techo, debido a que no se tiene un estudio geomecanico para este tipo de soporte, aunque en algunas zonas del nivel principal, se encuentran instalados unos pernos que fueron instalados por unos ingenieros polacos que desempeñaron labores anteriormente en la mina, realizando un estudio para determinar si era factible el uso de este tipo de soporte como sostenimiento del techo debido a la ausencia de estos ingenieros no se cuentan actualmente con estos estudios. No se recomienta utilizar pernos de anclaje en la mina debido a la calidad del techo (Techo Falso compuesto por Arcillolita) , por el comportamiento de este tipo de roca frente a la presencia de agua; el materia es muy suelto y con un alto grado de fracturamiento, esto no le permite al perno un perfecto agarre del material, llevando asi a una total deficiencia del soporte.

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5. Consulte y proponga una nueva tecnología de un sistema de sostenimiento empleado en una labor de desarrollo, preparación o de explotación. LABORES DE PREPARACION PERNO CABLES CON MALLAS DE ACERO

Ilustración 45. Pernocables y sus accesorios.

Como soporte alternativo en las labores de preparacion Se tomo la decision implementar una convinacion de perno cable con concreto y malla de acero, la decision de optar por este tipo de sostenimiento se tomo debido a que el perno cable tiene una resistencia a la flexion y a la tension, y el concreto le brinda la capacidad de aderencia con la roca, teniendo en cuenta que no se debe instalar el perno completamente tensionado debido a que se espera que la deformacion del techo paulatinamente valla deformando el perno hasta que se encuente completamente tensionado y detenga completamente la deformacion del techo, es recomendable realizar las respectivas revisiones con respecto al estado del perno para tomar medidas con respesto a las caracteristicas dadas, se le adiere la malla de acero para cubir el respaldo del techo compactandolo, tambien cumple la funcion de dispersar las cargas de forma heterogenea a los pernos instalados en la seccion causando una transferencia de esfuerzos equitativamente a todos los eslementos del sostenimiento empleado llevando asi un control de esfuerzos y brindando una mayor seguidad para el personal y maquinaria manteniendo las secciones abiertas y libres de caidas de rocas.

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LABORES DE EXPLOTACION En las labores de desarrollo y explotación se requiere un sostenimiento de tipo sedente debido a que el comportamiento mecánico del macizo es plástico y se necesita de un soporte que disipe los esfuerzos de techo a partir de su deformación. ACS CUNA TIMBERS

Ilustración 46. Palancas de acero con cabecero de madera

La madera cumple un papel muy importante ya que brinda cierta resistencia al sostenimiendo debido a que la carga proveniente del techo primero llegan a la madera para tratar de deformarla, la transicion que hace el esfuerzo entre la madera y la palanca causan una disipacion de esfuerzo, por lo tanto la madera aporta cierta resistencia a la palanca ya que en caso contrario los esfuerzos llegarian directamente a la palanca de acero, ademas se acomularian atravez del tiempo causando la deformacion y llevandolo a su punto de falla.

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Ilustración 47. Grafica de esfuerzo vs Deformación de la palanca.

Alcanza 240 kips, teniendo en cuenta que la resistencia maxima es 108,86 ton y que la palanca de friccion actualmente utilizada en el frente de explotacion posee una resitencia de 24 ton, es mas factible ultizar de acuedo a su resistencia las palancas anterior mente propuestas, incluso se puede utilizar menos palancas a comparacion de las palancas de friccion, y no es dificil su recuperacion debido al peso.

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LABORES DE DESARROLLO PERNO DE ANCLAJE.

Ilustración 48perno tipo estabilizador helicoidal, Fuente especificada no válida..

Si se tiene en cuenta que el techo es de comportamiento plástico, se necesita de un sostenimiento de tipo cedente que participe en la disipación paulatina de esfuerzo al deformarse junto al techo, y además de ello es imperativo aportar en un sostenimiento que suministre resistencia necesaria para asegurar la Sestabilidad de la sección, de acuerdo a lo anterior ha he proponer se un perno de tipo estabilizador – Helicoidal, el cual se encuentra diseñado teniendo en cuenta su aplicación en macizos rocosos de mala calidad y sometidos a grandes esfuerzos, lo cual se acomoda a la excavación si se tiene en cuenta que en las labores de desarrollo se encontraban deformados capices de acero que componían los marcos de acero de tipo Bogotá, el perno posee un esfuerzo a la ruptura de 620 Mpa, y una resistencia a la fluencia de 420 Mpa. Debido a su alta resistencia, fácil transporte y colocación, además de que no consume tanto espacio en la sección del túnel como otros sostenimientos más robustos fue por esto que se opto por recomendar este tipo de perno, no obstante el mantenimiento y revisión se debe tener en cuenta la utilización de software especializado en el tema como el ARBS.

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CONCLUSION. Después de un extenso recorrido por el interior de las labores de la mina, observando el método de explotación que se lleva acabo, el tipo de sostenimiento que se utiliza en las diferentes labores, las condiciones geomecánicas del macizo y la calidad del techo, con lo que se pudo observar en el sostenimiento la mayoría estaba deformado, debido a que no se cuenta estudios de los soportes empleados, esto se realiza de una manera empírica, por esta razón el sostenimiento empleado no brinda el rendimiento requerido con respecto a los esfuerzos generados por la carga del techo de la mina. Como recomendación a esto, se debería emplear el uso de diferentes tipos de software que conlleven a estudios y análisis del macizo, esfuerzos, y las características del sostenimiento que se requiere emplear en la mina para ver si es factible o no el tipo de soporte, lo que reduce en gran parte factores económicos, mejora la seguridad del personal, de la maquinaria y de las labores de la mina. Debido a que algunos tipos de software brindan un análisis, dependiendo del resultado este genera unas recomendaciones ya sea negativo o positivo el resultado para mejorar el tipo de sostenimiento. En la mina el soporte del techo con canastas recuperables se realiza con 5 rieles y 5 polines, como recomendación con respecto a este tipo de sostenimiento se debe emplear estas canastas con 6 rieles y 4 polines, esto hace que sea más eficientes ya que los esfuerzos serán repartidos equitativamente a cada uno de los elementos del sostenimiento, esto hace que brinde mayor soporte de techo ya que teniendo 5 rieles y 5 polines, el polín que queda entre los dos últimos rieles tendrá mayor deformación en menor tiempo que los otros ya que debe soportar los esfuerzos de los rieles que van por encima, el peso, teniendo en cuenta que el acero es más fuerte que la madera, generando una inclinación de la canasta hacia el polín deformándolo, lo que se puede generar un deslizamiento de la canasta o llegar a su punto de falla en el menor tiempo de lo debido.

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Bibliografía Arioglu., C. B. (1987). ADEMES EN MINAS. Mexico: Limusa. Boyaca, S. N. (2001). Modulo Parada de Arcos en Acero. Colombia.

Audios Tomados en la conferencia de la practica.

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ANEXOS. Plano de la Mina San Joaqui.

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Proyeccion de la falla Piedecuesta.

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