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PRACTICA DE SOSTENIMIENTO DE MINAS “MINA SAN JOAQUÍN CARBONES SAN FERNANDO S.A.S.”
PRESENTADO POR: NIDIAJOHANNA RODRIGUEZ COD: 1180517 DAVID HERRERA MORENO COD: 1180497
UNIVERSIDAD FRANCISCO DE PAULA SANTANDER FACULTAD DE INGENIERÍA PROGRAMA INGENIERÍA DE MINAS 2017
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PRACTICA DE SOSTENIMIENTO DE MINAS “MINA SAN JOAQUÍN CARBONES SAN FERNANDO S.A.S.”
MATERIA: SOSTENIMIENTO DE MINAS
PRESENTADO POR: NIDIAJOHANNA RODRIGUEZ COD: 1180517 DAVID HERRERA MORENO COD: 1180497
PRESENTADO A: INGENIERO DE MINAS VARGAS ROSAS JOSÉ AGUSTÍN
UNIVERSIDAD FRANCISCO DE PAULA SANTANDER FACULTAD DE INGENIERÍA PROGRAMA INGENIERÍA DE MINAS 2017
3 Tabla de contenido Introducción……..……………………………………………………………………………………………………………………….9 Objetivos……………………………………………………………………………………………………………………………………10 Objetivo general………………………………………………………………………………………...................................10 Objetivos específicos…………………………………………………………………….…………………………………………….10 1. Marco teórico………………………………………………………………………………………………………………….11 1.1. Localización y título minero…………………………………………………………………………………………11 1.2. Infraestructura e instalaciones en superficie………………………………………………………………..12 1.3. Aspectos geológicos del área del proyecto minero……………………………………………………….16 1.3.1. geología regional……………………………….……………………………………………………………..16 1.3.2. geología estructural……………………………….………………………………………………………….16 1.3.3. geología local……………………………….……………………………………………………….………….17 1.3.3.1. estratigrafía……………………….…………………………………………………….…………………17 1.3.4. geología económica…………………….……………………………………………….…………………..19 1.3.4.1. características generales de los mantos…………………………………………...………..19 1.4. Labores mineras (acceso, desarrollo, preparación y explotación)……………..………………..…20 1.4.1. labores de acceso……………….…………………………………………………………………………20-23 1.4.2. labores de desarrollo……………….………………………………………………………………….…20-23 1.4.3. labores de preparación……………….…………………………………………………………………20-23 1.4.4. labores de explotación……………….…………………………………………………………………20-23 1.5. Operaciones mineras……………….……………………………………………………………………………………23 1.5.1. arranque……………….………………………………………………………………………………………….23 1.5.2. Cargue……………….………………………………………………………………………………………………24 1.5.3. Transporte……………….………………………………………………………………………………………..25 1.5.4. Vertido y almacenamiento……………….………………………………………………………………..29 1.6. Servicios mineros……….…………………………………………………………………………………………………..30 1.6.1. sostenimiento……….……………………………………………………………………………………………30 1.6.2. ventilación……….………......…………………………………………………………………………………..31 1.6.2.1. Recorrido del aire…….….……………………………………………………………………….31-35 1.6.3. desagüe….…………………………………………………………………………………………………….35-37 1.6.4. electrificación….…………………………………………………………………………………………………..37 1.6.5. alumbrado….……………………………………………………………………………………………………….38 1.6.6. señalización….……………………………………………………………………………………………………39 1.7. Maquinaria y equipos…………………………….…………………………………………………………………..40-44 1.8. Personal, producción y rendimientos…………………………………………………………………………44-47
4 2. DESARROLLO DE LA GUIA PRÁCTICA……………………………………………………………………………………..47 2.1. PROCEDIMIENTO……………………………………………………………………………………………………………….47 2.1.1. Verificar que los elementos de protección personal: casco, botas, filtros tapa oídos, lámpara de seguridad, guantes, mascarillas, overol con reflectores este en buen estado………………………………………………………………………………………………….47 2.1.2. Cumpla con las normas de seguridad indicadas durante la inducción recibida antes de ingresar a la mina…………………………………………………………………………………..48 2.1.3. Este atento a la señalización de la mina e informe al profesor o guía acompañante, sobre cualquier peligro visible…………………………………………………………………..48 2.1.4. 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……………………………………………………………………………………………….49-52 2.1.5. Elabore figuras sobre la forma de la excavación y elabore planos de los sistemas de sostenimiento instaladas, visa lateral y vista en planta con la separación respectiva……………………………………………………………………………………………………52-57 2.1.6. 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……………………………………………………………………………………………….57 2.1.7. Describa el tipo de falla o rotura de los tipos de sostenimiento existentes en la mina………………………………………………………………………………………………..59-62 2.1.8. Realice una estimación de los esfuerzos in situ e inducidos……………………62-64 2.1.9. Estime la dirección del esfuerzo mayor que actúa sobre el tipo de sostenimiento...64 2.1.10. Realice juicio crítico sobre los sistemas de sostenimiento empleados en la mina y escriba recomendaciones, en razón al juicio crítico argumentado……………….64 . 2.2. CÁLCULOS Y RESULTADOS…………………………………………………………………………………………….65 2.2.1. Calcule la altura y carga muerta que actúa sobre el sostenimiento observado en la mina. Tenga en cuenta la resistencia del elemento de sostenimiento…………………….65 2.2.2. 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………………………………………………………………………………………………..66-71 2.2.3. Calcule la densidad de soportes canastas y palancas de soportes en las explotaciones, tajo largo (elementos de sostenimiento/por metro cuadrado)……………………………….71 2.2.4. 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…………………………………..71-74 2.3. PREGUNTAS y CONSULTAS………………………………………………………………………………………………74 2.3.1. ¿las característica técnicas específicas de los tipos de sostenimiento empleados en la mina son apropiadas a las condiciones geotécnicas de la mina? Explique………………………74 2.3.2. ¿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……………..75 2.3.3. ¿Tiene alguna influencia el diaclasa-miento existente en la mina sobre la estabilidad del tajo? Explique………………………………………………………………………………………………76
5 2.3.4. ¿se emplean pernos como soporte de techo en la mina? Explique…………77 2.3.5. Consulte y proponga una nueva tecnología de un sistema de sostenimiento empleado en una labor de desarrollo, preparación o de explotación……………………………………………78-86. 3. CONCLUSIONES 4. ANEXOS.
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Lista de tablas Tabla 1. Localización puntos de referencia………….……………………………………………………………….12 Tabla 2. Infraestructura externa de la mina…………….……………………13-15 Tabla 3. Características generales de los mantos mina San Joaquín Carbones San Fernando S.A.S…………….…………………………………………………………………19 Tabla 4. Descripción de las labores de la mina…………….………20-23 Tabla 5. Ciclo de arranque Tajo Manto 3 …………….………………………………………………………………………….…….24 Tabla 6. Cargue en Labores de desarrollo y explotación…………….…………………………………………..…………24-25 Tabla 7. Transporte interno en labores de acceso…………….……………………………………………………………………25 Tabla 8. Transporte en labores de desarrollo…………….……………………………………………………………………26-27 Tabla 9. Transporte en labores de preparación…………….……………………………………………………………27-28 Tabla 10. Transporte en labores de explotación…………….…………………………………………….……………………….28. Tabla 11. Sistema de transporte…………….……………………………………………………………………….………………29-31 Tabla 12. Sostenimiento en las labores de la mina…………….………………………………………………….……………….31 Tabla 13. Plan de ventilación Mina San Joaquín.……………………………………………………………….……………32-33 Tabla 14. Valores límites permisibles………….……………………………………………………………………………………….…33 Tabla 15. Recorrido del aire………….………………………………………………………………………………………..……..…33-34 Tabla 16.Desagüe…………………………………………………………………………………………………………………………….35-36 Tabla 17. Red Eléctrica………….……………………………….…………………………………………………………………………37-38 Tabla 18. Alumbrado………….……………………………………………………………………………………………………….…………39 Tabla 19. Alumbrado personal………….……………………………………………………………………………………………..39-40 Tabla 20. Equipos y Maquinaria………….………………………………………………………………………………….…………40-43 Tabla 21. Producción del personal y rendimientos………….……………………………………………………………..…44-45 Tabla 22. Producción cada labor de la mina………….…………………………………………………………………….…………45 Tabla 23. Datos de producción en labores de desarrollo y preparación………….…………………………...………..46
7 Tabla 24. Datos de producción en labores de explotación……………………………………………………….46 Tabla25. Esfuerzos preexistentes en la mina………………………………………………………………………….57-58
Tabla 16. Especificaciones técnicas del cable bolt……………………………………80 Lista de ilustraciones Ilustración 1. Localización geográfica y vías de acceso………….…………………………………….…..………………….…11 Ilustración 2. Instalaciones………….…………………………………………………………………………………………….…………..12 Ilustración 3. Diagrama de caracterización de los mantos………….……………………………………………..…………..19 Ilustración 4. Fotografías del vertido y almacenamiento (estéril y mineral) en superficie……………………...30 Ilustración 5. Planos de la mina con el recorrido de aire. ………….…………………………………………….…………….35 Ilustración 6. Modelo de tanque principal………….………………………………………………………………………………….37 Ilustración 7. Modelo de tanque secundario………….………………………………………………………………………………37 Ilustración 8. Letreros de señalización………….…………………………………………………………………………………….…39 Ilustración 9. Cintas reflectivas………….…………………………………………………………………………………………………40 Ilustración 10. Elemento de protección personal……………………………………………………………………………….47 Ilustración 11. Columna estratigráfica……………………………………………………………………………………………….49 Ilustración 12. RQD fichas del ing Álvaro Pedroza……………………………………………………………………………….52 Ilustración 13. Vista en planta y en lateral de los arcos de acero……………………………………………………….53 Ilustración 14. Vista en planta y en lateral de los marcos de acero…………………………………………………….54 Ilustración 15. Vista en planta y en lateral de las puertas alemanas…………………………………………………….55 Ilustración 16. Vista en planta y en lateral de las canastas…………………………………………………………………….56 Ilustración 17 arcos de acero…………………………………………………………………………………………………………..59 Ilustración 18. Marcos de acero…………………………………………………………………………………………………………61 Ilustración 19. Puerta alemana………………………………………………………………………………………………………………61 Ilustración 20. Palancas hidráulicas……………………………………………………………………………………………………….62 Ilustración 21.esfuerzo de estribo izquierdo…………………………………………………………………………………………64 Ilustración 22 hilera de palancas………………………………………………………………………………………………………….65 Ilustración 23 distribución de los esfuerzos en techo y piso………………………………………………………………..72 Ilustración 24 esfuerzos mayores…………………………………………………………………………………………………………72 Ilustración 25 esfuerzos menores………………………………………………………………………………………………………….73 Ilustración 26 esfuerzos…………………………………………………………………………………………………………………….74 Ilustración 27 esquema de manchones de protección…………………………………………………………………………76
8 Ilustración 28 pernos y mallas…………………………………………………………………………………………………………77 Ilustración 29 forma de utilización del equipo y datos de las ondas de la morosidad……………………..78 Ilustración 30métodos de sostenimiento por cable bolting-……………………………………………………………81 Ilustración 31 instalaciones de cables………………………………………………………………………………………………82 Ilustración 32 bolsa de lechado………………………………………………………………………………………………………..83 Ilustración 33 malla y anillos de las bolsas de lechado…………………………………………………………………………83 Ilustración 34 bolsas GEOBAG…………………………………………………………………………………………………………..84
Introducción
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Se conoce que la minería siempre enfrenta retos constantes cada día donde se enfrentar uno de los mas grande retos es el sostenimiento dentro de la mina la cual tiene como factor en salvaguardar la vida humana y garantizar las condiciones adecuadas en la extracción del minera y otros prioridades presentes en la mina. La parte fundamental del sostenimiento es determinar un factor de seguridad es un factor fundamental en el desarrollo de las operaciones mineras, elemento que podrá ser garantizado en la utilicen materiales y procedimientos que permitan darle mayor estabilidad, sin afectar la capacidad de resistencia del macizo rocoso en el entorno cercano a la excavación realizada. Se emplea la mina San Joaquín realiza un Método de explotación por Tajo largo el cual extraen el mineral de carbón en la potencia del manto y en la dirección del rumbo, apoyándose con una combinación de sostenimiento en toda la sección de la mina , el cual se va evaluando al momento de la presiones de esfuerzo que se encuentren en la sección de la mina, dando una distribución de control de presiones para así dar inicio la extracción y dar un derrumbe controlado de techo cuando se termine la labor de extracción del mineral. Conoceremos los detalles y características de la roca, los métodos más idóneos permiten darnos los índices para calcular y establecer los tipos de condiciones de estabilidad, aplicando softwares de geotecnia y geomecánica, cálculos empíricos matemáticos.
Objetivos
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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.
Objetivos específicos
Identificar las características de los respaldos del yacimiento con su respectiva columna estratigráfica.
Detallar los diferentes tipos de sostenimiento empleados en la mina.
Conocer otro tipo de métodos de explotación como (el tajo largo).
Estimar los esfuerzos presentes en la mina y desformaciones de los sostenimientos.
Realizar un juicio crítico del sostenimiento empleado y proponer una nueva tecnología de sostenimiento.
1. MARCO TEORICO
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1.1. Localización y título minero. Localización: Se encuentra ubicada la mina san Joaquín en referencia al departamento de Antioquia, en el municipio de Amaga en la vereda paso nivel.
Ilustración 1. Localización geográfica y vías de acceso Fuente: imagen tomada de google Earth
Titulo minero: El área de concesión de la mina “San Joaquín” es de 483,34 Hit, con 25 millones de toneladas de reservas probadas, en el cual se establece las actividades de prácticas profesionales y que se le asigna el título minero o contrato de concesión No. 11338 con 25 millones de toneladas de reservas probadas y que cuenta con 523 trabajadores en el área administrativa y operativa, teniendo como titular a la empresa de CARBONES SAN FERNANDO S.A.S. que es la compañía de sector minero con más de 40 años de experiencia. El acceso a la infraestructura de la mina se inicia en la ciudad de Medellín, desde la autopista sur hasta conectar con la troncal del Café que comunica a Medellín con la región del suroeste del departamento, que se encuentra pavimentada en su totalidad. Como punto referencia la mina de Medellín se distancian a 33 km aproximadamente, y en la zona de entrada que se denomina como paso nivel se procede a tomar el desvió carreteable, del costado occidental de la vía, con dirección al corregimiento de Minas-Amagá y a menos de 400 metros, se localiza las instalación de la empresa Carbones San Fernando S.A.S.
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Localización (puntos de referencia) Puntos de referencia
Distancia (km)
Medellín – Amagá
39 kilómetros
Amagá – Vereda Paso nivel (norte)
4.4 kilómetros
Amagá – Vereda Paso nivel (sur)
2.5 kilómetros
Tabla 1. Localización puntos de referencia
1.2 Infraestructura e instalaciones en superficie
Ilustración 2. Instalaciones
La mina san Joaquín esta provista en superficie con la infraestructura y otras obras necesarias para un funcionamiento idóneo del personal de manera directa e indirecta en los ciclos de procesos de producción. Sin embargo a pesar de la antigüedad de los equipos o falta de mantenimiento se obtiene buen desempeño y rendimiento en el desarrollo de las actividades.
Tabla 2. Infraestructura externa de la mina
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Infraestructura externa de la mina Zona de aserrío
Malacate de superficie
Descripción
Esta es el área donde se recibe la madera y se le da las medidas necesarias dependiendo las especificaciones por el sostenimiento de cada labor u operación que necesite entibación, el aserrío provee a la mina san Joaquín madera de (5x5 7x7 y 8x8) también tablones, tablas, varetas, careados, orillos, palancas y cuñas. Se cuenta con un malacate que tiene un recorrido de su cable de 700 metros y que suministra material para el manto 1 (tajo 5N), manto 2 (tajo 1) y manto 3. Dentro de los insumos se pueden encontrar vigas, madera de entibación, palancas de fricción, herramientas, etc.
Taller mecánico
Está destinado el taller para la reparación y mantenimiento de equipos y maquinaria de la mina necesarias para mina, hasta de la elaboración de las mismas.
Almacén
Lugar donde se almacena y se organiza las herramientas, equipos, insumos y equipos de protección personal de la empresa. Sitio donde se ubica la carga explosiva (indugel) que cumple con las técnicas de almacenamiento y disposición de los explosivos
Polvorín
Clasificadora
Diseño estructural que tiene como función la clasificación granulométrica del carbón que se extrae de la mina san Joaquín para su posterior venta.
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Vivero
Área que se destina para la reforestación de las especies vegetales nativas de la zona, dado que posteriormente se implementaran proyectos para la recuperación forestal y paisajística.
Cafetería
Sitio de venta de alimentos y bebidas para todo público. Zona adecuada para el estacionamiento de motocicletas y automóviles del personal. Torre de monitoreo continuo que supervisa y controla el ciclo de operación y descargue de las bandas y tolvas internas. También se puede alertar cualquier anomalía en la ventilación en tiempo real gracias a 9 cajas de monitoreo dispuestas estratégicamente en el interior de la mina
Estacionamiento Torre de control
Oficinas administrativas
Campamento
Espacio en donde operan las oficinas de personal administrativo de la empresa Carbones San Fernando S.A.S., que se distribuye en oficinas independientes como área jurídica, contabilidad, nomina, gerencia, recursos humanos, ingeniería, planeación, compras y ventas, desarrollo sostenible, salud ocupacional, superintendencia de operaciones, departamento de mecánica, ambiental, topografía, etc. Lugar que cuenta con casilleros, duchas y baños para uso del personal operativo de Carbones San Fernando S.A.S.
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Laboratorio de carbones
Bascula
El laboratorio interno se encuentra provisto con la indumentaria necesaria para el muestreo y análisis de los carbones que se extraen en el túnel San Joaquín. Que su función principal es la determinación de calidades y características del carbón por medio de los análisis de humedad residual, cenizas, material volátil, carbono fijo y azufre. Plataforma empleada para pesaje y control del despacho de carga para tractomulas y tractocamiones.
Tolvas de almacenamiento interno
Se destinan estas tolvas para el almacenamiento final y despacho directo sobre los vehículos, son 8 tolvas con capacidad de 70 toneladas.
Estación eléctrica
Se cuenta con l estación eléctrica compuesta por 2 transformadores, una planta de respaldo y seccionadores, que se alimentan por una línea energética de 44 kilovoltios, estación que almacena y distribuye el flujo eléctrico necesario para las máquinas y equipos involucrados dentro de las operaciones del proceso minero.
Estación de aire comprimido
Se encuentra en superficie la estación que consta de compresores, tuberías, barómetros, pulmones y demás equipos para el almacenamiento de aire y que se suministre su debido caudal a los equipos neumáticos utilizados en las operaciones mineras, ya estipulado por el circuito de aire comprimido.
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Fuente: datos de la mina 1.3. Aspectos geológicos generales del área del proyecto minero Geología 1.3.1 Geología regional 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. Estratigrafía 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. 1.3.2 Geología 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 fallamiento 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. Elementos estructurales Plegamientos: La estructura principal en el área y en la región es el sinclinal de Amagá, de comportamiento asimétrico y cuyo eje se encuentra en la parte occidental del área de estudio, La tendencia principal del eje de este sinclinal es NW. Los diferentes trabajos mineros de la mina de San Fernando están comprendidos en una mayor extensión dentro del flanco oriental del sinclinal. Estratificación: La estratificación tiene una disposición estructural dominada por la presencia del pliegue sinclinal de Amagá. Las tendencias de estratificación dominantes están dentro del rango general NS a 10° - 30° W, buzando 20°-25 °SW, con mayores buzamientos hacia los sectores adyacentes a la falla Piedecuesta. Fallas: El área está situada en el llamado corredor del sistema regional de fallamiento Cauca Romeral, caracterizado por la presencia de estructuras continuas de fallas y plegamientos; así, hacia la parte occidental concurre la falla Amagá y hacia el oriente, la falla Piedecuesta con mayor influencia en el área. Estas fallas regionales pueden producir fallamiento locales que aunque no se
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manifiestan en superficie afectan los diferentes mantos de carbón ocasionando algunos desplazamientos como se observa al interior de la mina San Fernando y otras minas del sector. De las fallas regionales la más importante por sus efectos en el yacimiento dentro del área estudiada se refiere a la falla Piedecuesta, que ocasiona el cabalgamiento del bloque oriental y emplaza el cuerpo ígneo del stock de Amagá con la interrupción de los carbones hacia ese sector. Según las referencias que se conocen, la tendencia de la falla es NNW/65° NE. 1.3.3 Geología local 1.3.3.1 Estratigrafía La zona de estudio pertenece a la cuenca carbonífera de Antioquia, que a su vez está constituida por la Formación Amaga, limitada al este por rocas triásicas del Stock Amaga en contacto fallado y al Oeste por la Diorita de Pueblito, también en contacto fallado. Estructuralmente el área está situada en el denominado corredor del sistema de fallamiento Cauca – Romeral. En la zona afloran cinco unidades litológicas con características composicionales y morfológicas diferentes que se describen a continuación. Rocas graníticas triásicas, del Stock de Amagá (Trada), hacia el extremo oriental de la zona. Regionalmente está en contacto fallado con las rocas sedimentarias de la formación Amagá (falla Piedecuesta). Rocas ígneas de la Diorita de Pueblito (Kidp) hacia el occidente de la zona de estudio, cerca al área urbana del municipio de Amagá. Está en contacto fallado con la formación Amagá mediante la falla Amagá de tipo inverso. Edad Cretácica inferior. Estratos de la Formación Amagá (Toa), dispuestos en una franja que se extiende en la zona de norte a sur. Intrusivo porfirítico neoterciario, posiblemente asociado a los eventos volcánicos de la formación Cambia. Coberturas recientes compuestas por depósitos de flujos de escombros y depósitos aluviales restringidos a los cauces principales. Formaciones geológicas A continuación se presenta un resumen de las características de las unidades litológicas con mayor interés para el yacimiento carbonífero
Formación Amagá (Toa)
A nivel regional constituye una secuencia de estratos compuestos esencialmente por conglomerados, areniscas, limolitas, arcillolitas, lutitas, mantos y cintas de carbón. En la zona están dispuestos en una franja que se extiende de norte a sur; esta unidad fue conocida inicialmente en la literatura geológica como el Terciario Carbonífero de Antioquia (Grosse, 1926), de edad terciario inferior.
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Una gran parte del área del contrato está constituida por los estratos de la Formación Amagá, en especial hacia el extremo oriental del área. A nivel regional se han reconocido tres miembros en la formación Amagá, de los cuales en el área se manifiestan solo los dos más superiores, así: Miembro superior (Tos): Ocupa gran parte del área, aunque superficialmente está muy cubierto por depósitos recientes. Se caracteriza por una secuencia monótona de areniscas y limolitas arcillosas inter estratificadas, dispuestas en estratos muy potentes, homogéneos y masivos de color gris verdosas y también en forma de gradaciones. Miembro medio (Tom): El miembro medio o nivel productivo de la Formación Amagá aflora de modo restringido hacia el nororiente del área y está caracterizado por la presencia de cintas y mantos de carbón explotables (solo manifestados al interior de la mina San Joaquín). Su composición litológica consta de areniscas, limolitas, arcillolitas y capas de carbón. En este miembro están alojados los mantos de carbón con mayor importancia económica en el área de estudio, los que se extraen en las mina de San Fernando y que a su vez corresponden a los mantos superiores de la secuencia regional de la cuenca, con espesores entre 1,30 m y 1,80 m.
Intrusivo porfirítico neoterciario (andesita: ah)
Constituye un cuerpo de roca ígnea con características de intrusivo porfirítico, limitado al cerro conocido como Morro La Paila, hacia la parte central de la zona de estudio. Es una roca de pasta o matriz gris verdosa clara, con fenocristales diseminados de feldespato y hornablendas alteradas a color verde. La edad de esta roca por relaciones de campo es posterior a la formación Amagá, pues la instruye. La ocurrencia de este cuerpo dentro del yacimiento carbonífero de Carbones San Fernando representa un elemento de atención que necesita investigarse en detalle para definir los efectos que puede ocasionar a las reservas y a la misma operación minera.
Depósitos recientes
Entre las coberturas recientes sobresalen los depósitos de pendientes (Qfe) y algunos depósitos aluviales (Qal) muy restringidos. Los depósitos de pendiente representan flujos de escombros (Qfe) que están extendidos por la mayor parte del área. Constituyen coberturas de materiales transportados por gravedad aprovechando las inclinaciones del terreno y depositados a lo largo de las laderas. Los depósitos más extensos se presentan hacia el occidente del área de estudio, en cercanías de las áreas urbanas del municipio de Amagá y del corregimiento de Camilocé. Los depósitos aluviales (Qal) se encuentran muy restringidos a los cauces de las quebradas San Pedro, Yarumal y otros drenajes menores al sur del área de estudio; están constituidos por cantos de rocas plutónicas, volcánicas y sedimentarias en una matriz arenosa.
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1.3.4 Geología económica 1.3.4.1 Características generales de los mantos En el siguiente cuadro se presenta de manera resumida las características geológicas y aspectos generales de los mantos de interés económico que son explotados en la mina San Joaquín de Carbones San Fernando.
Tabla 3. Características generales de los mantos de la mina San Joaquín Carbones San Fernando S.A.S.
Nombre del manto Manto 1
Tipo de carbón Térmico
Espesor general en metros (m) 1,80 m
Manto 2
Térmico
1,40 m
Manto 3
Térmico
1,70 m
Características geológicas Dirección y buzamiento (N10°W/20°W) Techo: arenisca Piso: arcillolita Dirección y buzamiento (N10°W/20°W) Techo: arcillolita gris Piso: arcillolita Dirección y buzamiento (N10°W/20°W) Techo: arcillolita lajada Piso: arcillolita gris
45 40 35 30 25 20 15 10 5 0
Observaciones generales Vitrénico sin intercalaciones. Bandeado con partición cubica y fractura concoidea Vitrénico sin intercalaciones. Bandeado con partición cubica y fractura concoidea. Vitrénico sin intercalaciones. Bandeado con partición cubica y fractura concoidea.
Poder Calorifico (Btu/Lb)
11325
Manto 1
Manto 2
Cenizas(%) Carbono Fijo(%)
Manto 3
11387.5
11100
Materia Volatil(%) MANTO 1
MANTO 2
Ilustración 3. Diagrama de caracterización de los mantos
MANTO 3
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1.4 Labores mineras Tabla 4. Descripción de las labores de la mina
Descripción de las labores Labor de acceso Túnel San Joaquín El ingreso a la mina es a través de un inclinado en roca que posee una longitud de 700 metros, se le asignó el nombre del túnel San Joaquín, que tiene un rumo de S9°E, y un buzamiento de 14°, al recorrer de este inclinado se puede observar lo tipos de sostenimiento implementados que son en acero de tres secciones (bóveda, baúl, marco y arco), también malla electro soldada y forrados con madera. Se promedia de sección de la vía de 11m2 tiende a variar depende de la presiones y fracturación del macizo. Se agrega de que este túnel es la vía principal de ventilación, transporte de insumos, circulación y evacuación del personal, transporte de producción, redes eléctricas, red de aire comprimido, barreras de polvo (caliza malla 400) y red de desagüe.
Labores de desarrollo Para Manto 1 Se presentan las labores en desarrollo en trazas de buzamientos aparentes y tampoco se observaran vias que esten paralelas a la linea de maxima pendiente de carbon o angulo de reposo. Bajada 9000 Es conocida esta via de 750 m de longitud e inclinacion de 18° a 21° y rumbo E-W, ya que es de gran importancia dado que se efectuan varias funciones en esta, puesto que se utiliza para transportar el carbon y roca de respaldos de 0,95m por medio de bandas transportadoras, para el suministro de insumos, redes electricas, ingreso del circuito de aire fresco, control de mandos XP de maquinaria, se encuentra el bombeo principal de la mina y es guia para exploracion directa del yacimineto, en seguimiento del buzamiento del manto, y en el caso de su sostenimiento se presentan arcos de acero con perfiles TH y vigas doble T de ala ancha.
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Clavada 9000 Es la abarca más de 300 metros de longitud de la vía de desarrollo principal de la bajada 9000, que aproximadamente tiene un área de 8,5 m2, que paralizo su proyección debido a problemas de drenaje, comprende un sostenimiento de arcos de acero cedentes y también marcos, que presentan hastiales de perfil TH y vigas doble T de ala ancha para marcos, esta vía es avanzada en buzamiento aparente del manto y posee un buzamiento de 8° a 12° y un rumbo N-S.
Bajada 8150 Es la labor que es lindero del panel de explotación dado en el rumbo, que es sostenida por medio arcos de cero deslizantes con hastiales TH y doble T en viga con forrada en madera llamada orillos y también con malla debido a la fracturación del techo, que comprende un área de 8 m2 y una inclinación que varía entre 16° y 18°, no es una vía frecuentada, sin embargo se ha recuperado la maquinaria y montajes para proyección de otras labores. Nivel bandas Es el nivel antiguo que aún se está proyectando, en el cual se implementó la banda que suministra el carbón hacia la bajada 9000 para realizar un ciclo mas eficientes, presenta machones de protección de 20 metros dados por el factor de seguridad y utilización de arcos de acero, el cual cuenta con un área de 8 m2 y demás circuitos y equipos que en las demás labores de desarrollo, vale acotar que se quiere recuperar por medio de esta labor los 2 minadores continuos que se encuentran en el derrumbe.
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Para manto 2 Cruzada MT2 MT3 Labor que tiene una dirección de W-E y una inclinación de 12° de 190 metros de longitud, que parte del túnel san Joaquín, es dado su nombre ya que corta perpendicularmente al manto 2 y 3, presenta un área de 10m2 aproximadamente y que consta de sostenimiento con arcos de tres secciones, su primordial objetivo es ser vía de evacuación de carbón y estéril, también se le atribuyen 4 tolvas internas distribuidas de la siguiente manera 2 para manto 2 y 2 para manto 3.
Tambor insumos manto 2 Labor realizada en dirección del manto en un buzamiento aparente y de manera descendente, que une la cruzada del manto 2 y manto 3 con el nivel sobreguia manto 2, la función de esta labor es servir de almacenamiento de los insumos enviados desde superficie u otros sectores de la mina como lo es la maquinaria, herramientas, entibación, acero, entre otros. Comprende medidas de sección de 7 m2 con una longitud de 250 y sostenida con arcos de acero de perfil TH y forrada con orillos o careados. Para manto 3 Cruzada 1 izquierda Labor que se realizó en roca de manera descendente para ser vía de comunicación del manto 2 y 3, con el nivel de la repartidora tajo 1 manto 3, la cual se encuentra construida en base del sostenimiento de aros de acero de perfil TH con secciones de 7 m2 y una longitud de la labor de 80 metros. Su función principal es la de almacenar los suministros necesarios para el ciclo del tajo 1 de manto 3 como lo son la entibación, acero, explosivos, picas, herramientas, etc. Labores de preparacion Para manto 3 Nivel transporte repartidora tajo 1 manto 3 La labor de preparación que se adelanta actualmente en manto 3, se hace en dirección al carbón, tiene un área de 7m2, su longitud de 550 metros, y esta sostenida con arcos de acero como arcos y marcos, con hastiales de perfiles TH y vigas doble T de ala ancha pero en
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algunas zonas de la vía del sostenimiento se realiza con madera de entibación como puertas alemanas, con corte sencillo. Tambor insumos manto 3 Es vía que se encuentra a nivel y que se comunica la cruzada de manto 2 y manto 3 con el nivel de transporte de repartidora de tajo 1 manto 3, se implementó con finalidad de proveer insumos, maquinaria y equipos a las labores de preparación y explotación del tajo 1 manto 3. Sus especificaciones de sección de 4 m2. La longitud de 50 m y esta sostenida con madera de entibación. Labores de explotación Manto 3 (tajo 1) Tambor tajo: Es actualmente la zona de mayor producción de carbón, dado que es extraído el carbón y peña por retroceso, disminuyendo así los derrumbes y el estallido de roca, y es comunicado con el manto para mayor número de vías de ingreso y de flujo de aire, está condicionada al manto del tajo que es muy cambiante. De igual modo se encuentra la maquinaria del tajo como panzer tajo, panzer repartidora, aceros, entibación, etc. 1.5 Operaciones mineras 1.5.1 Arranque Se realiza la operación arranque de la mina San Joaquín dependiendo de las variables ya sean tipo de material (carbón o peña), fracturación del macizo, alcance de la labor (proyección) o propiamente dicho el tipo de labor. Estos tipos de arranque se ven a continuación: 1. La utilización de explosivos de seguridad, suministrados por Indumil (indugel, detonador eléctrico, explosor y cable eléctrico). Los insumos empleados en el proceso de voladura son los reglamentados por el ministerio de minas y energía para minería subterránea de carbón, llamados explosivos de seguridad o permisibles; además se emplea como accesorio de voladura cable eléctrico para resguardar al machinero (dinamitero) de la onda explosivo, generalmente se emplea 100 m de cable sin ningún empalme. 2. Con herramienta manual (pico cachiporro o martillo neumático). 3. Pico manual. Arranque en Labores de Desarrollo Ciclo de Trabajo. Para la clavada 9000, se hace primero un avance en carbón con proceso de perforación y voladura, se evacua el carbón, y luego se realiza de nuevo el dicho proceso en la roca de techo, con el fin de lograr la altura deseada. Para desabombe y cuadres del frente se utiliza martillo neumático ML 33. La longitud de avance diario de estas labores está en 1,20 metros por día.
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Arranque en Labores de Preparación (Sobreguías, Tambores de insumos tajo, Niveles cabecera, Niveles Transporte Repartidora tajo). El avance en estas 4 labores establece por la combinación de dos tipos de arranque, mediante perforación y voladura o con martillo picador neumático; generalmente se avanza el frente con explosivos de manera cíclica (carbón-roca) y teniendo en cuenta una dirección de avance, se evacua la carga, se perfila y desabombe con el martillo neumático la sección para permitir la instalación del sostenimiento (madera entibación, arcos de acero, marcos de acero). La cantidad de barrenos, cartuchos de Indugel y detonadores eléctricos está sujeta a la dimensión de la sección de la vía a avanzar.
Tabla 5. Ciclo de arranque Tajo Manto 3
Tajo manto 3 Avance
Tipos de arranque Carbón
Roca
explosivo
Martillo neumático
Pico manual
Frente nivel bandas Frente repartidora Tambor tajo
1.5.2 Cargue Se evidencia el cargue en las labores de desarrollo y explotación en el siguiente cuadro Tabla 6. Cargue en Labores de desarrollo y explotación
Cargue Labores de desarrollo El Cargue en labores de desarrollo (cruzadas, clavada) y preparación (Sobreguías, Tambores de insumos tajo, Niveles y preparación cabecera, Niveles Transporte Repartidora tajo.): En estas labores el cargue de material, ya sea mineral o roca se realiza de forma manual, mediante el repaleo de este a coches sobre carrilera, con capacidades de 1.5 toneladas. A excepción de los Niveles de
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transporte Repartidora, donde la carga es repaleada y depositada de forma directa en la Panzer repartidora. Hoy en día el material extraído en nivel bandas se carga por medio de palas que lo ubican en la panzer repartidora (PF-00) y llega a su vez al descargue de carbón a la banda de la clavada 9000. de Es promedio de palas en frente de explotación (tajo) o en la limpia dentro del ciclo del tajo, que es depositado el mineral o estéril en la panzer tajo
Labores explotación
1.5.3 Transporte interno Es el proceso en el cual el mineral extraído es transportado hacia superficie. El cual puede ser continuo, discontinuo o mixto, esto se evidencia en la mina san joaquin que ejecuta en la mayoría de sus labores el sistema continuo constituido por bandas transportadoras, panzer blindadas. Las cuales son controladas por mandos xp situados estratégicamente y en el caso de la banda transportadora también desde la torre de control que se localiza en superficie. Para un mayor control en cualquier caso de falla, accidente o bloqueo por parte de los operarios. Tabla 7. Transporte interno en labores de acceso
Labor de acceso
Túnel san Joaquín: El Túnel San Joaquín es la vía principal de evacuación de mineral desde el interior de la mina hasta superficie, esta labor tiene dos bandas distribuidas en toda su longitud, cada una de 350 m (Banda 5, Banda 4). La Banda 5 recibe los descargues provenientes de manto 1(Banda1 9000), manto 2 y manto 3 (Banda Cruzada) transfiriendo dicha cargar a la Banda 4, que conduce el la carga hasta la bocamina. Transporte interno en Labores de Desarrollo.
26 Tabla 8. Transporte en labores de desarrollo
Labor de desarrollo
Bajada 9000: La bajada 9000 es la vía principal de transporte de mineral de manto 1, esta vía es recorrida de principio a fin por dos bandas transportadoras de aproximadamente 350 metros de longitud cada una (Banda2 9000, Banda1 9000). El mineral que es transportado por esta labor es proveniente de los frentes que se desarrollan en la clavada 9000, en el nivel transporte repartidora y en el tajo 5N. Todo el mineral y estéril es llevado por la Banda3 9000 (Clavada 9000), este es descargado sobre la Banda2 9000 (Bajada 9000); exactamente en el punto de intersección de estas dos vías principales. La Banda2 9000 descarga sobre la Banda1 9000 que finaliza en el cruce principal donde termina el túnel de acceso San Joaquín, en este punto la Banda5 recibe toda la carga proveniente de las labores de desarrollo y preparación de Manto 1.
Sobre la Banda4 9000 descargan mineral y estéril el nivel transporte repartidora, el tajo 5N y el frente de la clavada 9000 (Avanzado actualmente). Esta banda descarga sobre la Banda3 9000, que igualmente recibe la descarga de la Panzer que transporta la carga proveniente de los frentes de desarrollo y preparación que se encuentran en la Sobreguía 5N, descargando todo el material sobre la Banda2 9000 (Bajada 9000).
Manto 1
Manto 2 y manto 3
Clavada 9000: La Clavada 9000 es la vía principal de desarrollo del Tajo 5N, vía que cuenta con dos bandas trasportadoras dispuestas en toda su longitud, aproximadamente de 150 metros cada una (Banda3 9000 y Banda4 9000).
Cruzada manto 2 y manto 3: La Cruzada MT2 MT3 cuenta con una banda trasportadora (Banda Cruzada) de 185 m de longitud, que recibe carga (mineral y roca estéril) de cuatro tolvas internas (2 Tolvas de descargue MT2 y 2 Tolvas de descargue MT3) que tienen su descargue a lo largo de esta labor. Banda Cruzada descarga el material que transporta sobre Banda5 del túnel san Joaquín.
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Tambor insumos manto 2 y 3: El Tambor Insumos MT2 dispone de carrilera a largo de todo su trayecto, por el transitan coches halados por un malacate desde su cota superior. Los coches tienen una capacidad aproximada de 1.1 Ton. y son descargados directamente sobre las tolvas (Carbón y estéril) internas de almacenamiento de MT2.
Tabla 9. Transporte en labores de preparación
Labor de preparación
Nivel sobre guía 5N, tambor insumos tajo 5n manto 1, nivel cabecera 5n manto 1: El transporte de carga e insumos por estas labores se realiza a través de la movilización de coches sobre rieles mediante la operación de malacates. Toda la carga que se extrae de los frentes de tambores y del nivel cabecera es evacuada por el nivel principal de Sobreguía 5N, donde los coches son descargado sobre una Panzer que suministra carga a la Banda3 9000 (Clavada 9000).
Nivel transporte repartidora: Este nivel cuenta con un medio de trasporte de cadenas blindadas de 60m de longitud (Panzer Repartidora), que está instalada a pocos metros del frente de avance, desde donde se carga la máquina directamente. La Panzer repartidora hace descargue del material sobre la Banda1 Repartidora (200 m) que a su vez descarga sobre la Banda4 9000 (Clavada 9000).
Nivel Sobreguía Tajo 1 manto 2, Tambor Insumos Tajo 1 MT2, Nivel Cabecera Tajo 1 manto 2: El transporte de carga e insumos por estas labores se realiza a través de la movilización de coches sobre rieles mediante la operación de malacates.
Manto 1
Toda la carga que se extrae de los frentes de tambores y del nivel cabecera es evacuada por el nivel principal de Sobreguía Tajo 1 manto
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2 y posteriormente movilizados hasta el Tambor Insumos manto 2 para ser descargados en las tolvas internas.
Nivel transporte repartidora: Este nivel cuenta con un medio de trasporte de cadenas blindadas de 80 m de longitud (Panzer Repartidora), que está instalada a pocos metros del frente de avance, desde donde se carga la máquina directamente. La Panzer repartidora hace descargue del material sobre la Banda2 MT2 de 350 m que a su vez descarga sobre la Banda1 MT2 de 300 m de longitud, finalizando en las tolvas internas, donde se encuentra una cuchilla que hace una clasificación de mineral y estéril.
Nivel Transporte Repartidora manto 3, Tambor Insumos manto 3, Cruzada 1 izquierda: El transporte de carga e insumos por estas labores se realiza a través de la movilización de coches sobre rieles mediante la operación de malacates.
Manto 2
Manto 3
Toda la carga que se extrae de los frentes del nivel transporte Repartidora y de la Cruzada 1 izquierda se descargan en tolvas internas que tienen descargue en la Banda de la Cruzada manto 2 y manto 3.
Tabla 10. Transporte en labores de explotación
Labor de explotación
Manto 3
Tajo manto 3: El transporte en los frentes de avance de los tajos es realizado mediante la Panzer tajo, que se encuentra situada en todo el ancho del panel de explotación con longitudes de 189 m Y 170 m, que llevan el carbón desde el frente de explotación y lo descarga en la Panzer repartidora, situada en el nivel transporte de repartidora.
En la siguiente tabla se pueden apreciar la ubicación de cada banda y especificaciones sobre esta, en el cual es dado por número de cruces en la mina, inclinación, medidas de las labores, potencia motriz del rodillo de colero, entre otras
29 Tabla 11. Sistema de transporte
Elemento
Ubicación
Ancho (in)
Longitud (m)
Potencia (hp)
Banda 5
Túnel san Joaquín
36
350
120
Banda 4
Túnel San Joaquín
36
350
120
Banda1 9000
Bajada 9000 MT1
35
350
120
Banda2 9000
Bajada 9000 MT1
35
350
120
Banda3 9000
Clavada 9000 MT1
32
150
75
Banda4 9000
Clavada 9000 MT1
32
150
75
Banda Cruzada
Cruzada MT2 MT3
32
185
75
16
25
50
Repartidora Nivel transporte 20 Repartidora 5N MT1
60
100
Banda1 Repartidora Nivel transporte 32 5N Repartidora 5N MT1
200
75
Panzer MT2
80
100
Panzer Sobreguía 5N Nivel Sobreguía 5N MT1 Panzer 5N
Repartidora Nivel transporte 20 Repartidora Tajo 1 MT2
Banda2 MT2
Nivel transporte 35 Repartidora Tajo 1 MT2
350
100
Banda1 MT2
Nivel transporte 35 Repartidora Tajo 1 MT2
300
100
Panzer tajo 1 MTO2
Tajo 1 MT2
20
189
100
20
170
100
Panzer MTO1
tajo
5N Tajo 5N MT1
1.5.4 Vertido y almacenamiento La extracción de carga (carbón y peña) se transporta en bandas transportadoras (banda 4) del túnel san Joaquín, hasta el descargue de la banda 3 que se encuentra en superficie que lo envía a la
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cuchilla que clasifica manualmente (separación del mineral útil y estéril). Y así formando pilas de carbón y estéril que se disponen en tolvas metálicas subterráneas que son suministradas por un vox culver; conducidas a través de bandas subterráneas a la planta de clasificación granulométrica. Ya terminado el proceso al que se le realiza, el carbón con su varianza en la granulometría es dispuesto en tolvas externas que descargan el mineral en los vehículos que llegan a su destino final.
Ilustración4. Fotografías del vertido y almacenamiento (estéril y mineral) en superficie
1.6 servicios mineros 1.6.1 Sostenimiento El sostenimiento que presenta la mina San Joaquín de Carbones san Fernando S.A.S., es comprendida por la variación de dos tipos de sostenimiento principales que son por medio de entibación (puertas, polines, canastas y otros cortes de madera) y fortificación ( en acero, como vigas, arcos de acero cedentes, puertas fijas y otras variaciones de acero), estas aplicaciones y
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separaciones de elementos cambian según el tipo de vía que se avance y de los esfuerzos y presiones ejercidas por el macizo rocoso en la dirección de la labor o zona a través de ella. Fueron realizados estas especificaciones de sostenimiento por medio de estudios realizados por especialistas españoles y a base de ensayos o cambios de la abertura de las excavaciones es decir cómo se comporta el macizo, dando así en conjunto de la experiencia los estándares de sostenimiento para cada labor o área de la mina san Joaquín Tabla 12. Sostenimiento en las labores de la mina
1.6.2 Ventilación Se contempla que la ventilación de manera natural es dada por depresión y por ayuda de ventilación mecanizada con ventiladores principales en superficie en el túnel principal San Joaquín y ventiladores auxiliares extractores en las tareas y labores de la mina como tajos, cruzadas, tolvas, entre otras y se transporta el aire viciado a la salida de desfogue de la mina la selva, el plan de ventilación que presenta la mina san Joaquín comprende lo siguiente:
32 Tabla 13. Plan de ventilación Mina San Joaquín
Plan de ventilación
Tipo de ventilación
Ingreso del aire limpio
Caudal
Natural y mecanizada (aspirante mecanizada) ubicados al interior de la mina en zonas estratégicas para forzar la circulación del aire. El aire limpio ingresa de manera natural por depresión de la entrada principal San Joaquín El flujo de aire que entra es 15,8 metros cúbicos por segundo, y al pasar a la bajada 9000 el caudal es 7,43 metros cúbicos, y finalizando los 8,73 metros cúbicos que restan se distribuyen a las labores de manto 2 son 5 metros cúbicos y 3,37 metros cúbicos circulan a través del manto 3 Se cuenta con ventiladores extractores en la mina, como lo son:
Ventiladores
1. El ventilador aspirante ubicado en la 3N también conocida como zona bypass que tiene una potencia de 100 hp que realiza el circuito de aire para enviar el aire viciado hasta la mina la selva (zona de desfogue). 2. en las labores de los mantos (1,2 y 3) se instalaron ventiladores de 5 HP y 25 HP y ductos de ventilación (tela laminada) de varias especificaciones. Y se posicionan dependiendo el requerimiento de cada aérea como en el caso de los tajos u otras áreas. Cabe agregar que poseen motores XP o anti explosión y sus cajas de control ubicadas en las subestaciones. Se cuentan con compuertas de acero, cortinas debidamente diseñadas los cuales deben cerrar cuando se ingrese el personal o maquinaria para no perder el flujo y en el
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Barreras de abandonadas.
ventilación
y
labores caso de las labores abandonadas se procede a cerrarlas herméticamente con tapones XP para evitar la emanación de gases y su monitoreo.
Sistema de monitoreo continuo La mina san Fernando S.A.S. presenta un sistema continuo de monitoreo en hora real y de manera exacta en puntos estratégicos de las tres minas pertenecientes a la concesión, en el Túnel San Joaquín de carbones dan Fernando, consta de nueve monitores en diferente áreas de la mina que detecta la presencia de 4 diferentes gases en el ambiente subterráneo (CO,CH4,O2 y H2S) la información de cada gas en la atmosfera y temperatura pasa a un controlador que activa una alarma, en el caso de que no cumpla el limite permisible programado, todo esta información es enviada a una caja de monitoreo que se ubica en superficie y envía periódicamente correos datando así la calidad del aire y temperatura. En cuanto a los límites permisibles, la empresa se establece en las políticas de seguridad del decreto 1886 del 2015, reglamento de seguridad en las labores subterráneas Tabla 14. Valores límites permisibles
NOMBRE DE CONTAMINANTE
GAS FORMULA QUIMICA
Bióxido de Carbono Monóxido de Carbono Ácido Sulfhídrico Anhídrido Sulfuroso Vapores Nitrosos Metano
CO2 CO H2S SO2 NO + NO2 CH4
PORCENTAJE EN VOLUMEN % 0,5 0,0025 0,001 0,0005 0,0005 1
PARTES POR MILLON PPM 5000 25 10 5 5 10000
1.6.2.1 Recorrido del aire Tabla 15. Recorrido del aire en M 1, 2,3
RECORRIDO DEL AIRE (CIRCUITO) MANTO 3
La ventilación en este manto es más sencilla, dado que en la actualidad las labores de preparación están en su fase inicial. El aire fresco entra por el túnel San Joaquín, recorre la
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Cruzada MT2/MT3, ingresando por un tambor de ventilación que conduce al nivel transporte repartidora MT3, recorriendo este y ascendiendo al nivel transporte repartidora MT2 por una chimenea que comunica estos dos mantos.
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Ilustración 5. Planos de la mina con el recorrido de aire.
1.6.3 Desagüe Tabla 16. Desagüe por labores principales
Desagüe por labores principales Túnel San Joaquín
Tipo: tanque principal Capacidad: 45m3 Dimensiones: ancho 1,8m, largo 12m, alto 1,5m Características: Este tanque es el receptor de todas las aguas que se presentan en todas las frente tanto de desarrollo como de preparación de la mina. De allí el agua es bombeada a superficie con una bomba centrifuga automática IHM de 50 HP a través de una tubería de 2 pulgadas. Cruzada manto 2 y manto 3
Tipo: bolsillo o reservorio de agua Capacidad: 4m3 Dimensiones: ancho 3,5m, largo 1,5m y alto 0,8m. Características: cuenta con una bomba IHM de 30 HP y tubería de succión e impulsión de 2 Bajada 9000 Se encuentran de dos tipos de desagües:
Tipo: depósito de agua Capacidad: 12m3 Dimensiones: ancho 1,5m, largo 6m y alto 1,3m
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Características: En este tanque se ha instalado una bomba centrifuga IHM automática de 50 HP y tiene una tubería de impulsión de 4 pulgadas que conduce el agua hasta el tanque principal del túnel san Joaquín. Este tanque, aparte de recibir el agua proveniente en la Bajada 9000, almacena el agua que surge del bombeo de la Mina Apique 3.
Tipo: bolsillo o reservorio de agua. Capacidad: 10m3 Dimensiones: ancho 2,2m, largo 3,2m y alto 1,4m Características: En este tanque se ha instalado una bomba centrifuga IHM automática de 50 HP y tiene una tubería de impulsión de 4 pulgadas que conduce el agua hasta el tanque principal del túnel san Joaquín. Este tanque, aparte de recibir el agua proveniente en la Bajada 9000, almacena el agua que surge del bombeo de la Mina Apique 3
Clavada 9000
Tipo: depósito de agua Capacidad: 10m3 Dimensiones: ancho 1,5m, largo 5m y alto 1,3m Características: En este tanque se recolecta el agua proveniente de los frentes del Nivel transporte repartidora, nivel bandas y el avance de la clavada 9000, tiene instalada una bomba centrifuga IHM automática de 30 HP con tubería de succión e impulsión de 2 pulgadas que lleva el agua hasta el bolsillo de la bajada 9000. Nivel repartidora manto 3
Tipo: bolsillo reservorio o de agua. Capacidad: 10m3 Dimensiones: ancho 2,2m, largo 3,2m y alto 1,4m Características: la extracción se realiza con tanques de agua, que se ubican en el coche que lo transporta a la Cruzada MT2/MT3, que realiza el trabajo la bomba IHM de 30 HP y tubería de succión e impulsión de 2.
Nivel bandas
Tipo: depósito de agua Capacidad: 2m3 Dimensiones: ancho 3,8m, largo 1,8m y alto 0,3m Características: la extracción se realiza con manguera que va unidad al tanque de la clavada 9000, y por medio de gravedad llega a esta.
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Modelos de tanque (Mina san Joaquín)
Ilustración 6. Modelo de tanque principal
Ilustración 7. Modelo de tanque secundario
1.6.4 Electrificación Tabla 17. Red Eléctrica
Red eléctrica El circuito de alimentación de Carbones San Fernando S.A. es de 44 Kilovoltios, este circuito alimenta 2 transformadores de 2 MVA, la salida de uno de estos transformadores es de 13,2 Kilovoltios, este circuito alimenta la Sub Estación de superficie y dos transformadores que se encuentran en la mina San Joaquín, los cuales están ubicados en un lugar con condiciones ambientales especiales acondicionadas para ellos, puesto que no son XP.
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El otro transformador de 2 MVA, que es de 44 KV/6KV, alimenta los dos transformadores XP móviles, cada uno de 630 KVA y que alimentan las cargas más lejanas de la mina, donde la atmosfera es más contaminada.
Todo este suministro de energía es entregado a mecanismos reguladores, switches, variadores, cajas de control, etc. Para la maquinaria como lo son motor de panzer, transmisión de bandas, electrobombas de lápiz, malacates eléctricos, entre otros equipos de la mina san Joaquín.
1.6.5 Alumbrado Tabla 18. Alumbrado
Alumbrado En el inclinado principal San Joaquín, posee iluminación a lo largo de 700 m, consta de unas lámparas de dos tubos fluorescentes de color blanco frio selladas en un cofre a prueba de explosión. Cada 50 metros se instaló una lámpara a lo largo del túnel. La iluminación está fijada a normatividad americana, el cable instalado, es un cable encauchetado minero de 4x16, estas lámparas están suspendidas en la parte más alta de la vía. Igualmente se estandarizo en las principales vía de la mina este mismo sistema.
Tabla 19. Alumbrado personal
Alumbrado personal El personal minero se le asigna lámparas de seguridad como parte de la dotación al momento del ingreso a la empresa. La lámpara de seguridad es una pila seca recargable tiene su respectivo cargador individual lo que permite que su porte sea diario y la responsabilidad de estar cargada sea de cada trabajador para laborar el turno completo. Estas lámparas mineras son de propiedad de la empresa Carbones San Fernando S.A.
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1.6.6 Señalización La señalización está considerada como un conjunto de estímulos que informan al personal dentro de la mina acerca de la conducta a seguir. En la mina San Joaquín se encuentran dos tipos de señalizaciones, las visuales y las sonoras. Las visuales comprenden todos aquellos letreros que indican el nombre de cada una de las vías dentro de la mina, indicadores de peligro en instalaciones eléctricas, indicadores que avisan al trabajador en que sitio debe bajarse de la banda, tableros de lectura de gases en la atmosfera, el abscisado de la bajada cada 50 metros, letreros de promoción de la seguridad industrial, ubicación de puntos APH, indicadores de posibles rutas de evacuación en caso de alguna emergencia, ubicación de extintores, indicadores de voladuras en proceso, los cuales están fabricados en yeso y con la cinta reflectiva para su fácil identificación.
Además de esto, a cada frente de trabajo se le tiene asignado un cono y cinta reflectiva para impedir el paso de personal a una frente cuando se está realizando el proceso de perforación y voladura. Las cintas reflectivas además de hacer los letreros y elementos de transporte más vistosos, constituyen un punto muy importante dentro de la mina San Joaquín, ya que con el color de estas se puede identificar las sustancias que conducen las tuberías dentro de la mina. El color azul identifica la tubería que conduce las aguas provenientes del bombeo de la mina, el color rojo el agua que ingresa a la mina para los hidrantes que controlan la emisión de polvo de carbón y el color verde que identifica a la tubería que conduce el aire comprimido para las frentes de trabajo dentro de la mina. Además de los medios de señalización ya mencionados, se cuenta con un sistema de balizas y sirenas que avisan sobre el ascenso o descenso del coche por la Bajada Principal y los frentes de avance.
Ilustración 8. Letreros de señalización
40
Ilustración 9. Cintas reflectivas
1.7 Equipos y Maquinaria Tabla 20. Equipos y Maquinaria
Equipo y maquina Compresor:
Marca: atlas Copco referencia y características: GA55 cantidad: 3
Explosor eléctrica:
marca: rongda referencia y características: fd-200d voltaje max. 6 voltios. Cantidad: 6
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Martillo neumático:
Marca: MPC-COLINET Referencia y características: ML-33/ML-37, peso 55kg, longitud: 430mm. Cantidad: 20
Monitor detector de gases Marca: industrial cientific Referencia y características: VENTIS MX4 IBRID MX6 MSA Altaír 4X Detectan CH4, O2, H2S, CO, NO, SO2.
Cantidad: 40
Malacate eléctrico
Marca: MPC-COLINET Referencia y características: 800 H Cantidad: 7
42
Ventiladores
Marca: ZIEBTEC Referencia y característica: TX-3000 500 mm. (diámetro) 160 psi. Cantidad: 7
Panzer
Marca: PFI/500 Referencia y características: long. Máxima de 200m, capacidad de 250 m3/h. potencia 45-55-90kw Cantidad: 4
Bandas transportadoras
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Marca: Zenith Referencia y transporte: B650 ancho de la banda (mm) 650, velocidad de banda (m/s) 1,0-2,0. Capacidad de transporte de (t/h) 190-380 Cantidad: están en constante cambio.
Electrobombas
Marca: IHM 5x25 SM multietapas D eje libre Referencia y transporte: bombas horizontales centrifugas multietapas para altas presiones. Cantidad: 8
Transformadores de energía
Marca: prolec Referencia y transporte: 770kva auto protegido Cantidad:
1
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1.8 Personal, producción y rendimientos Producción en las áreas que realizaron supervisión, datos del personal de supervisión. Tabla 21. Producción del personal y rendimientos
Producción del personal y rendimientos “MINA SAN JOAQUIN” Labor Avance nivel bandas tajo 1 manto 5N Cantidad de operarios/día : 9 Numero de turnos : 3 Avance (m) promedio/día: 3,6 m Avance (m) promedio/mes: 108m Altura de la labor (m): 1,8m Ancho de labor (m): 2,2m Densidad del carbón (ton/m3): 1,18 ton/m3 Ton/dia:16,82208 ton/día Ton/mes: 504,6624 Nivel repartidora tajo 1 manto 5n Cantidad de operarios/día : 9 Numero de turnos : 3 Avance (m) promedio/día: 3,6 m Avance (m) promedio/mes: 108m Altura de la labor (m): 1,6m Ancho de labor (m): 2,2m Densidad del carbón (ton/m3): 1,18 ton/m3 Ton/dia:14,95296 ton/día Ton/mes: 448,5888 ton/mes Nivel repartidora tajo 1 manto 5n Cantidad de operarios/día : 28 Numero de turnos : 3 Avance (m) promedio/día: 1,2 m Avance (m) promedio/mes: 36m Altura de la labor (m): 1,8m Ancho de labor (m): 114m Densidad del carbón (ton/m3): 1,18 ton/m3 Ton/dia:290,5632 ton/día Ton/mes: 8716,896 ton/mes Nivel repartidora tajo 1 manto 5n Cantidad de operarios/día : 12
45
Numero de turnos : 3 Avance (m) promedio/día: 1,4m Avance (m) promedio/mes: 42m Altura de la labor (m): 1,4m Ancho de labor (m): 82,5m Densidad del carbón (ton/m3): 1,15 ton/m3 Ton/dia:185,955 ton/día Ton/mes: 5578,65 ton/mes
Nivel repartidora tajo 1 manto 2 Cantidad de operarios/día : 3 Numero de turnos : 1 Avance (m) promedio/día: 1,5 m Avance (m) promedio/mes: 45m Altura de la labor (m): 1,4m Ancho de labor (m): 2,2m Densidad del carbón (ton/m3): 1,15ton/m3 Ton/día: 5,313 ton/día Ton/mes: 159,39 ton/mes .
Tabla 22. . Producción cada labor de la mina (Datos de producción, suministrados por la empresa carbones san Fernando)
LABOR
Ton/día
Ton/mes
Avance nivel bandas 16,82208 tajo 5N manto 1
504,6624
Nivel repartidora tajo 14,95296 5N manto 1
448,5888
Nivel repartidora tajo 290,5632 manto 3
8716,896
Nivel cabecera manto 3
tajo 185,955
Nivel repartidora tajo 1 5,313 manto 2 Total
513,60624
5578,65
159,39
15408,1872
46
Tabla 23. Datos de producción en labores de desarrollo y preparación Datos de producción, suministrados por la empresa carbones san Fernando
La empresa carbones san Fernando S.A.S. cuenta actualmente con 423 trabajadores (entre administrativos, personal técnico y operativo). Su método de explotación e infraestructura instalada le permite producir mensualmente un promedio de 20.000 toneladas de carbón. Tabla 24. Datos de producción en labores de explotación
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La empresa carbones san Fernando S.A.S. cuenta actualmente con 423 trabajadores (entre administrativos, personal técnico y operativo). Su método de explotación e infraestructura instalada le permite producir mensualmente un promedio de 20.000 toneladas de carbón
2.
DESARROLLO DE LA GUIA PRACTICA
2.1 PROCEDIMIENTO 2.1.1. Verificar que los elementos de protección personal: casco, botas, filtros tapa oídos, lámpara de seguridad, guantes, mascarillas, overol con reflectores este en buen estado. RTA: Uso de los EPP Cada una de las actividades que se realizan, dentro de las instalaciones de la empresa carbones San Fernando SAS y sus alrededores, requieren un cuidado especial, por ello el uso correcto de los Elementos de Protección Personal - EPP - resultan ser un gran aliado a la hora de prevenir un accidente o enfermedad profesional.
Ilustración 10. Elementos de protección personal-EEP.
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2.1.2. Cumpla con las normas de seguridad indicadas durante la inducción recibida antes de ingresar a la mina. RTA: Responsabilidades y/o obligaciones de los trabajadores Cooperar en la prevención de riesgos profesionales en la empresa Carbones San Fernando S.A.S, cumpliendo fielmente lo establecido en los reglamentos, así como las órdenes e instrucciones que a tales efectos sean impartidas por sus superiores. Colaborar y/o participar activamente en los programas de salud ocupacional establecidos por la empresa, en cumplimiento de las disposiciones legales. Participar en los entrenamientos, capacitaciones, programas de prevención, inducciones, reinducciones y actividades que tengan que ver con la seguridad. Utilizar y mantener adecuadamente las instalaciones de la empresa y los elementos de trabajo, conservar el orden y aseo en los lugares de trabajo y de servicios. No introducir bebidas alcohólicas u otras sustancias no autorizadas en los sitios de trabajo, ni presentarse o permanecer en los mismos en estado de embriaguez o de cualquier otro género de intoxicación o enfermedad; esperando que todos los trabajadores colaboren con el mantenimiento de un ambiente de trabajo libre de alcohol, drogas y humo. Está totalmente prohibido fumar dentro de la mina y en las instalaciones de la empresa, recuerda que el consumo del cigarrillo y las sustancias alucinógenas dentro de la mina y de la misma manera en las instalaciones de superficie puede generar accidentes.
2.1.3. Este atento a la señalización de la mina e informe al profesor o guía acompañante, sobre cualquier peligro visible. RTA: En la inducción nos hablaron un sistema basado en el liderazgo y comportamiento seguro, es un proceso que se centra en la observación de los actos inseguros. Todo el grupo tenía que estar bajo las indicaciones del personal encargado para nuestra visita, el grupo se dividió 2 para realizar el recorrido dentro de las instalaciones de la mina, estar atentos y permanecer siempre con el grupo.
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2.1.4. 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
RTA: -
TECHO INMEDIATO: Este tipo de techo lo comprenden lutitas gris oscura grano fino a limolitas dividida en capas gruesas con una serie de capas de esquistos, este techo tiene un espesor de 9.9 metros.
TECHO PRINCIPAL: este techo lo comprende una Arenisca de grano medio compacta con un espesor de 16.5 metros.
Ilustración. 11. Columna estratigráfica. Fuente: empresa minera.
50
51
Se observa en la mina San Joaquín que tiene diferentes composición litológicos donde consta de Arcillolita, limonitas, lutitas, y varias capas de carbón, el cual se presenta que el techo inmediato y principal de la mina no es inerte o resistente, además los mantos de carbón debe realizar un estudio previo para tener información viable, porque este punto es la inversión económica en la extracción en la mina de San Joaquín bien calculado, no obstante los mantos superiores de la secuencia regional de la cuenca, con espesores entre 1,50 m Sin embargo se presentan ciertas dificultades en las condiciones geológicas contra producente con características medias alta pero con una serie de fracturamiento de diaclasa miento ocasionalmente a nivel del macizo rocoso seda los índices o características geomecánicas se podría realizar un estudio para hallar y clasificar el RQD ya que no tenemos un índice o referencia de ello, para no tener un factor de seguridad empíricamente que seda como una influencia negativa ante la seguridad de la mina. Por consiguiente los efectos negativos en la disminución de la resistencia mecánica generan presiones sobre el tajo se presenta una disminución de rendimiento de la explotación, seda una zona insostenibles donde se observa levantamiento del piso, rotura del sostenimiento de madera, hundimiento del techo, rotura de los hastiales, deformación de los arcos de acero ya que cede a las descargas de los esfuerzos constantes algo de preocupación ya que no posee manchones de protección, debe ser mejorado estas condiciones en el futuro por la seguridad del personal y la viabilidad económica de la mina.
PARAMETRO QUE SE DEBE APLICAR LA MINA SAN JOAQUIN
El índice de calidad de la roca o RQD por sus siglas en inglés, fue desarrollado por Deere en 1967 para proporcionar una estimación cuantitativa de la calidad de macizos rocosos a partir de núcleos de perforación.
El RQD se define como el porcentaje de piezas intactas de un núcleo de perforación de cualquier longitud mayores a 100 mm o 4 pulgadas de longitud, es un parámetro que depende de la dirección y por ende sus valores pueden cambiar significativamente de acuerdo a la orientación de la perforación.
El concepto de designación de la calidad de la roca universalmente referida como RQD, está definido como el porcentaje de la línea de muestreo (o núcleo de perforación)
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consistiendo de valores de espaciamiento (o longitud de roca intacta) más grande o igual a 100mm.
Expresión Matemática:
Ilustración 12. RQD fichas del ing Álvaro Pedroza
Sector de recolección de información. Corresponde a los datos obtenidos en el nivel desde bocamina hacia el frente calculando RQD y caracterizando discontinuidades.
2.1.5. Elabore figuras sobre la forma de la excavación y elabore planos de los sistemas de sostenimiento instaladas, visa lateral y vista en planta con la separación respectiva RTA:
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Arcos de acero Vista en planta
Vista en lateral
Ilustración 13. Vistas en planta y lateral del sostenimiento arcos de acero
Marcos de acero
Vista en planta
54
Vista en lateral
Ilustración 14. Vistas en planta y lateral del sostenimiento marcos de acero
Puerta alemana Vista en planta
55
Vista lateral
Ilustración 15. Vistas en planta y lateral del sostenimiento puerta alemana
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Canastas
Vista en planta
Vista lateral
Ilustración 16 Vistas en planta y lateral del sostenimiento canastas
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2.1.6. 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 RTA: 1. 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 vía principal se presentan los esfuerzos laterales tienen cierta inclinación que se asemeja como a una distribución de esfuerzos alrededor de toda la excavación, generando un empuje al cual genera compresión generando el cierre de la sección principal. Se presentó en los arcos de acero desprendimiento en las grapas y empuje de la sección lateral de los arcos En la foto se observa los arcos de acero se tratan de levantan demostrando que hay una mayor acumulación de esfuerzos en esta zona.
El techo siempre se presenta esfuerzos en dirección vertical se observa en la foto como se ve afectado el sostenimiento de entibación llegando a romper la madera, ya que la mina cuentan con distintas formas de sostenimiento como ente caso marco de acero y se encuentra las secciones forradas por madera que soportan grandes cantidades de esfuerzos, los cuales se presentan a lo largo de toda la mina establecidos en los 3 mantos en actividad, el cual empíricamente se deja un manchón de seguridad de 40 mts en ciertas secciones de la mina generando grandes presiones.
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En la mina se presenta una compresión desde la vía principal con dimensiones adecuadas para que la banda funcione de manera correcta, pero al cual va avanzando en la mina sus dimensiones se van disminuyendo, presenta un estrechamiento al cual la vía se vea afectada de la sección que se observa producto de los esfuerzos que presión lateral en gran magnitud, la sección en un comienzo era de un área promedio de 8.6 m2 y actualmente se ha reducido a secciones de 5.1 m2, su sostenimiento es con arcos acero (marcos acero, entibación, fortificación, palancas). Se observa que la dirección de los esfuerzos horizontal que hace que el techo baje y piso se abombe Tabla 25. Esfuerzos preexistentes en la mina
El problema por el que se pueden estar produciendo los esfuerzos son los campos tensionales que pueden ser: Regional: que son el resultado de los fenómenos tectónicos que tienen lugar en la corteza terrestre (contacto entre placas, etc.), este campo tensional afecta a superficies del orden de cientos de kilómetros cuadrados. Local: Responde al perfil topográfico de la zona. Es, por tanto, el reflejo de las estructuras geológicas presentes en la zona. Este campo tensional actúa sobre superficies de varios kilómetros cuadrados. Inducido: Es debido a la actividad constructiva próxima. Su área de influencia es menor, abarcando una superficie del orden de un kilómetro cuadrado. La presión vertical que se genera es producto del peso litológico que soporta el tajo, y como mayor generador de presión los mantos que se encuentran por encima del mismo.
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La presión horizontal que se genera es en mayor parte por las zonas vacías a su alrededor.
2.1.7. Describa el tipo de falla o rotura de los tipos de sostenimiento existentes en la mina. RTA: Arcos de acero Algunas sección en la mina Joaquín se presenta esta característica de los arcos que hacen que los esfuerzos laterales y verticales generen deformación o pierdan su forma original el cual el costo de un arco de acero es muy alto además presenta dificultades en la vía, extracción del mineral y la ventilación son algunos factores presentes.
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Ilustración 17. Arcos de acero
Marcos de acero con forros de madera En los marcos de acero se presenta las presiones verticales dando así concentraciones de esfuerzos que genera la ruptura de los forros de madera genera una inestabilidad y una carga de esfuerzos más concretados al marco de acero así dando una deformación, presente en ciertas secciones en la mina.
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Ilustración 18. Marcos de acero
Puerta alemana Se presenta mayor concentración de esfuerzos verticales el cual genera un fractura miento en el capiz. Distribuyendo los esfuerzos a las siguientes puestas donde continua un sistema de fractura miento.
Ilustración 19. Puerta alemana
Palancas hidráulicas.
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Las palancas hidráulicas presentan un comportamiento de esfuerzos de compresión el cual genera perdida de la resistencia, en la misma palanca. Esto lo determinamos en la inducción cuando nos hablaron las propiedades de la palanca y sus capacidad de soporte que indicaron al inicio de la instalación de la palanca 24 ton al ser recuperado su resistencia disminuía 20 ton debido por las fuerzas inducidas de las secciones de la mina ejercida.
Ilustración 20. Palancas hidráulicas
2.1.8. Realice una estimación de los esfuerzos in situ e inducidos. RTA: Los esfuerzos in situ son aquellos que son intrínsecos del macizo rocoso y se dividen en esfuerzo tectónico y gravitacional. Estos son una de las condiciones iniciales más importantes para estimar las solicitaciones que pueden desarrollarse en una obra de minera. El buen conocimiento permite diseñar adecuadamente las labores mineras, obteniendo así excavaciones estables y más seguras. Los esfuerzos actúan en todas las direcciones de la labor, sin embargo su componente principal está influenciado por la profundidad debido a que ésta dirección es la que tiene que soportar toda la carga litoestática suprayaciente, también es posible que se acumulen en proximidad a zonas de falla o discontinuidad geológica.
La estimación de los esfuerzos inducidos e in sito son los siguientes:
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Esfuerzo vertical (v):
v = . H Donde: V: esfuerzo vertical (tonelada/m2) : Peso específico de la roca del techo (tonelada/m3) H: profundidad (m) Calculo: V? : 2.5 ton/m3 H: 150m
v = 2.5ton/m3*150m v = 375 ton/m2 Esfuerzo Horizontal (h):
h = k.v Donde: H: esfuerzo horizontal V: esfuerzo vertical (tonelada/m2) K: coeficiente
Calculo:
h = 0.33*375 ton/m2 h = 123.75 ton/m2
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2.1.9Estime la dirección del esfuerzo mayor que actúa sobre el tipo de sostenimiento RTA: La distribución de la dirección de los esfuerzo son mayor en la parte del estribo izquierdo, el cual el tipo de sostenimiento sería una de formación de herradura presente en el arco de acero, así genera una mayor de formación efectuando un debilitamiento de sus resistencia y dando una disminución en la vía.
ILUSTRACION 21.DE ESTRIBO IZQUIERDO
2.1.10. Realice juicio crítico sobre los sistemas de sostenimiento empleados en la mina y escriba recomendaciones, en razón al juicio crítico argumentado. RTA: Realizando la visita de la Mina Joaquín dando a conocer su diseño y el método de explotación empleado que es tajo largo conocimos su sostenimiento el cual es muy crítico en la hora de seguridad o un parámetro de factor de seguridad ya que en la mina nunca ha realizado el estudio para indicar uno. Dando como criterio los factores que influyen en la mina se encuentra una gran falla en el sostenimiento su resistencia y su capacidad de soporte del campo de esfuerzos, el cual presenta grandes rupturas en los diferentes métodos de sostenimiento empleados dentro de la mina. El desarrollo del hundimiento puede ser diferente en cada una de las sección de la mina, como por ejemplo la distribución de los esfuerzos de estribo aplicando una compresión que está asociada a las diferentes dimensiones en la secciones en la mina. Esto causa que la resistencia de la roca sea altamente sensible a esfuerzos de confinamiento, y genera dudas concernientes a la relevancia de los principios de normalidad, flujos asociados y la teoría
65
plástica en general dentro de los análisis de esfuerzos y deformaciones antes de la falla en las propiedades de la roca. Otra causa principal es los esfuerzos verticales que afecta los sostenimientos como arcos de acero, marcos y entibación se compra afectados por la profundidad, ya que profundidad en la mina mayor será el esfuerzo presente, hay que tener en cuenta que en la zona hay una falla que afectara a la mina debido a que habrá una concentración de esfuerzos en los sectores por donde ésta la atraviese. Nuestra recomendación es que implemente la utilización de softwares y realicen estudios completos de factor de seguridad presente en las diferentes sección en la mina, así dando un criterio técnico el cual se puede basar diseño de sostenimiento requerido en la mina, dar observación en los puntos donde mayor se presenta la concentración de esfuerzos y dar un sostenimiento preventivo. Otra recomendación instruir a los mineros la recuperación de palancas en la mina el cual se deba presentar un protocolo de seguridad que genere un estándar del cual no se presenta calamidades en que termine con la existencia de los trabajadores.
2.2. CÁLCULOS Y RESULTADOS 2.2.1. Calcule la altura y carga muerta que actúa sobre el sostenimiento observado en la mina. Tenga en cuenta la resistencia del elemento de sostenimiento.
RTA: Altura sobre los arcos: 1.30m
150m
Distancia entre Hileras de palancas 80cm entre filas 70cm Ilustración 22. Hileras de palancas
F= (h) (L) (a) (γ)
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Capacidad portante de la palanca (f))=24 ton pero después de la recuperación soporta 20n ton L=0.70m a= 0.80m γ= 2.5 ton/m3
H=
f (L) (a) (γ)
H=
20Ton (0.7m) (0.8m) (2.5 ton/m3) H= 14.28
2.2.2. 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. RTA: Durante el recorrido en las labore de la mina se observó que el sostenimiento perdió su forma original y en algunas partes ya se encontraba fracturado eso quiere decir que el factor se seguridad es menor a 1 debido a que la carga actuante es mayor a la capacidad cortante 𝐹𝑆 =
𝐶𝐴𝑅𝐺𝐴 𝐴𝐶𝑇𝑈𝐴𝑁𝑇𝐸 𝐶𝐴𝑃𝐴𝐶𝐼𝐷𝐴𝐷 𝐶𝑂𝑅𝑇𝐴𝑁𝑇𝐸
Dato que se tiene n que tener para realizar el cálculo M=masa d=Densidad = 2.7 ton/m3 h=altura de la sección a=ancho de la sección l= separación entre el sostenimiento ya sea (arcos, marcos, palanca de fricción y entibación como la puerta alemana fs.= se estima de 0.8 – se observó que las deformaciones de los diferentes sostenimientos es debido a que la carga a soportar es mayor a la resistencia del sostenimiento La carga actuante V= h* a*
𝑑=
𝑚 𝑣
m=d*v
Capacidad cortante Pc= carga actuante Pa= capacidad portante
Se despeja y se calcula Pa
2=
𝑝𝑎 𝑝𝑐
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Pa= 2Pc Pc ˃ Pa
Canasta
1.50m
DATOS
1.50m
M=masa d=2.7 ton/m3 h=1.50m a=1.50m l= 3m
La carga actuante V= h* a* l V= (1.5) (1.5) (3) V= 6.75 m3 𝑑=
m=d*v m= (2.7ton/ m3) (6.75 m3) = 18.225ton W= 18.225ton *1000 kg/f= 18225 kg/f
Capacidad cortante Pc= carga actuante Pa= capacidad portante 0.8 =
Se despeja y se calcula Pa Pa= (0.8) (18225)= 14580 kg/f
𝑝𝑎 𝑝𝑐
𝑚 𝑣
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Arcos de acero
DATOS M=masa d=2.7 ton/m3 h=3.0m a=3.3m l= 1.50m
La carga actuante V= h* a* l V= (3.0) (3.3) (1.50) V= 14.85 m3 𝑑=
m=d*v m= (2.7ton/ m3) (14.85 m3) m= 40.95ton*1000kg/f= 40095kg/f
Capacidad cortante Pc= carga actuante Pa= capacidad portante 0.8 =
𝑝𝑎 𝑝𝑐
𝑚 𝑣
69
Se despeja y se calcula Pa Pa= (0.8) (40095)= 32076 kg/f
Marco de acero
DATOS M=masa d=2.7 ton/m3 h=2.0m a=3.6m l= 1.50m
La carga actuante V= h* a* l V= (2.0) (3.6) (1.50) V= 10.8 m3 𝑑=
m=d*v m= (2.7ton/ m3) (10.85 m3) m= 40.95ton*1000g/f= 29160g/f Capacidad cortante Pc= carga actuante Pa= capacidad portante
𝑚 𝑣
70
0.8 =
𝑝𝑎 𝑝𝑐
Se despeja y se calcula Pa Pa= (0.8) (29160)= 23328 kg/f
Puerta alemana
DATOS M=masa d=2.7 ton/m3 h=2.0m a=2.0m l= 1.50m
La carga actuante V= h* a* l V= (2.0) (2.0) (1.50) V= 6 m3 𝑑=
m=d*v m= (2.7ton/ m3) (6 m3) = 16.2ton w= 16.2ton*1000g/f= 16200g/f Capacidad cortante Pc= carga actuante
𝑚 𝑣
71
0.8 =
Pa= capacidad portante
𝑝𝑎 𝑝𝑐
Se despeja y se calcula Pa Pa= (0.8) (16200)=12960 kg/f 2.2.3. Calcule la densidad de soportes canastas y palancas de soportes en las explotaciones, tajo largo (elementos de sostenimiento/por metro cuadrado). RTA: El tajo tiene dimensiones de 150m y las palancas están separados por fila entre ellas cada 80cm y en 77 cm
2.3m
150m
# Palancas por fila= 150 (
1 𝑝𝑎𝑙𝑎𝑛𝑐𝑎 0.8𝑚
) = 188 𝑝𝑎𝑙𝑎𝑛𝑐𝑎𝑠
# Palancas por hilera= 3 Área= (150m) (2.3)= 345m2 (188)(3)
Elementos de sostenimiento por metro cuadrado= (
345
) = 1.6 𝑝𝑎𝑙𝑎𝑛𝑐𝑎𝑠
El sostenimiento del tajo está conformado por palancas de fricción y canasta instaladas cada 3 metros # Canastas= 150𝑐𝑚 (
1 𝑐𝑎𝑛𝑎𝑠𝑡𝑎 3𝑚
) = 50 𝑐𝑎𝑛𝑎𝑠𝑡𝑎𝑠
2.2.4. 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 RTA:
72 Distribucion de esfuerzos techo y piso.
Ilustración 23. distribucion de los esfuerzos en el techo y piso
En esta imagen se presenta la Visualización de los estados de esfuerzos de la excavación que el cual se define datos específicos como la profundidad y algunos aspectos geotécnicos de la roca suprayacente donde se encuentra dirigidos en la parte de techo y piso los mayores esfuerzos hay que tener en cuenta que la roca es plástica.
Distribución de esfuerzos mayores.
73 Ilustración 24. Esfuerzos mayores
Se presenta las distribuciones de los esfuerzos alrededor de los costados del techo y del piso ya que
sabemos que es una deformación plástica hace que la deformación se mantenga el esfuerzo, además hay sección en la mina que el esfuerzo es mayor que presenta diaclasa miento, discontinuidad. Distribución de Esfuerzos menores
Ilustración 25. Distribución de esfuerzos menores
Este son los esfuerzo menores que se presenta en la labor de la excavación, representa las líneas más cortas.
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Ilustración 26. Esfuerzos
Se observa en esta imagen el efecto que las presiones causada en la dirección de los estribos ya que cuenta con una roca plástica en la excavación, tal como se observó en campo los esfuerzos que se generaron en los hastiales derecha e izquierdo, son contrarrestados con el sostenimiento utilizado “fortificación” pero no se tomó ninguna medida para contrarrestar las presiones existente en el piso de la excavación lo que genero el levantamiento del piso.
2.3.PREGUNTAS y CONSULTAS 2.3.1. ¿las características técnicas específicas de los tipos de sostenimiento empleados en la mina son apropiadas a las condiciones geotécnicas de la mina? Explique RTA: Los tipos de sostenimiento empleados en la mina San Joaquín, se realiza a través de la combinación de dos diferentes tipos de sostenimiento Entibación (Madera) y fortificación (Acero), El sostenimiento cuya aplicación y separación de elementos varía según el tipo de vía que se avance y de las presiones ejercidas por el macizo rocoso en la dirección de la labor o zona a través de ella. presentan una falla respecto a las condiciones geotécnicas ya que nunca ha presentado un estudio completo del cual se determine datos viables a un factores de seguridad técnico ( se determina empíricamente los sistemas de sostenimiento sin tener claro donde se establece la dirección de esfuerzos mayor en la sección de la mina ) , sin embargo las presiones ejercidas dentro de las secciones presentan diferentes distribuciones de cargas dando la convergencia parámetros para tener una afectación en las dimensiones de las vías y frentes de explotación.
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2.3.2. ¿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 RTA: No presentan ningún tipo de procedimiento o protocolo ya que realizan las pruebas como ensayo y error con un criterio deducción según para los encargados de la selección de sostenimiento más rápido y confiable en sistemas del cual les permita con certeza la selección indicada de sostenimiento de las secciones requeridas. Se propone que realicen un estudio geo mecánico del macizo rocoso con cada uno de sus parámetros. Para obtener resultados exactos al momento de seleccionar tipo de sostenimiento y que la distribución de los esfuerzos sea equitativos a la resistencia de cada uno de ellos en las diferentes labores empleadas en la mina. Se recomienda un estudio e implementación de software (s-pillar, phase, geotable) para los manchones de protección los cuales realizan empíricamente (dejándolo de 20m, 30m….hasta que llegaron a los 40 m y no se fracturo el mancho así se está trabajando actualmente en toda la mina con estas dimensión) es necesario implementar toma de datos, cálculos y ensayos necesario para cada tipo sostenimiento y explotación. A medida que se avanza se encuentran mayor acumulación de esfuerzos, ya que el macizo rocoso presenta diferentes comportamientos. En el cual se puede tener una mejor dirección en avance, además de esto dejar en las vías principales (Sobre guía y repartidora) machones de protección para evitar las deformaciones en las vías. Las palancas hidráulicas en el cual se puede realizar con antecedentes presentes se tengan como prioridad mayor control de la distribución de esfuerzos de las palancas para no tener un derrumbe mediato en las secciones que se desean tener durante un determinado lapso de tiempo.
76
Ilustración 27. Esquema de los manchones de protección
2.3.3. ¿Tiene alguna influencia el diaclasa-miento existente en la mina sobre la estabilidad del tajo? Explique RTA: El diaclasamiento puede generar un sistema de cuñas el cual, se puede interceptar tres discontinuidad al cual afecta la estabilidad del tajo generando un bloque y posiblemente causando el desprendimiento del techo principal, por lo que se implementa (arcos de acero, marco de acero y puerta alemana totalmente forrada en madera) para mantener las secciones principales. La diaclasa dominante se encuentra paralelo a la dirección del tajo el cual se provecha para realizar el derrumbe dirigido a medida que avanza el tajo.
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2.3.4. ¿se emplean pernos como soporte de techo en la mina? Explique RTA:
Solo se emplearon por un estudio que realizaron unos ingenieros polacos pero no se tiene información de dicho estudio. Se identificaron pernos en la sección de la galería el cual presento en la primera instalación mala distribución e implementación de los pernos, las segunda seccione de pernos claramente fueron distribuidos con una distribución viable pero no fueron lo suficientemente resistente ya que se encontró la malla de contención con gran desprendimiento de roca donde se concluye que el sostenimiento no sería viable por la litología del macizo rocos es muy fracturado y no se tuvo en cuenta la direcciones de las diaclasas ya que el pernado se realiza perpendicular a sus direcciones, las longitudes del techo falso y el techo inmediato.
los pernos cuando el macizo troco es muy fracturado se tiene que instalar en orden e implementar la malla. En la mina san joaquin no se encontraban los pernos alineado u ordenado y el techo se encontraba ya derrumbado en la malla
Ilustración 28 pernos y malla
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2.3.5. Consulte y proponga una nueva tecnología de un sistema de sostenimiento empleado en una labor de desarrollo, preparación o de explotación RTA: ANALISIS DE MICROSISMICIDAD Y SU APLICACIÓN EN LA SEGURIDAD MINERA SUBTERRANEA DESCRIPCION: Los microsismos se definen como las oscilaciones naturales y regulares del subsuelo, inducidas por fuentes naturales y artificiales. Están compuestos principalmente por ondas “P” y “S”. Aparecen en los registros de todos los sismógrafos, demostrando que la corteza terrestre está en un continuo estado de agitación. Es necesario puntualizar que estos eventos sísmicos son propios de la actividad minera, no son separables a medida que se va haciendo minería y se deben incorporar a los sistemas de producción. Básicamente la sismicidad inducida se refiere a la relación que existe entre la remoción de grandes macizos de roca, los cuales generan tensiones en el macizo rocoso que se deforma, liberando energía que se representa a partir de ruido. El dimensionamiento de las excavaciones se realiza mediante la aplicación del Método Gráfico de Estabilidad (MGE), lo cual se basa en el cálculo de dos factores: el Número de Estabilidad (N ´) y el Radio Hidráulico (S). El diseño de pilares (de rumbo y buzamiento) se realiza mediante el modelamiento numérico con el software PHASES. Y tomando como input las dimensiones de las excavaciones obtenidas mediante el Método Grafico de Estabilidad.
Forma de utilización del equipo. Ilustración 29
Datos de las ondas de la morosidad
Forma de utilización del equipo .y Datos de las ondas de la morosidad
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Con la data registrada actualmente podemos realizar la distribución de Poisson y la Campana de Gauss los cuales nos ayudan a determinar si nuestra data es correcta; o de lo contrario; realizar un nuevo control de calidad de data correspondiente. Los criterios que se utiliza para el control de calidad de data son los siguientes: Coordenadas Profundidad Magnitud Error Microzonificación sísmica tiene la finalidad de ubicar zonas vulnerables debido a que son fuentes sismogénicas y así poder delimitar las zonas de deformación de la roca. CABLE BOLTING Es un tendón flexible constituido por un número determinado de alambres de acero, al cual se le inyecta Pasta de Cemento dentro del taladro. Los Cablebolts son normalmente instalados en taladros espaciados regularmente para proveer reforzamiento y soporte para los techos, cajas y pisos de una labor subterránea o una abertura superficial. El cable bolt es fabricado con alambres de alto carbono (EHT) tornado y termo mecánicamente tratado con un proceso de baja relajación El cable comúnmente usado es el denominado “trenzado simple” conformado por 7alambres, que en conjunto tienen 5/8” de diámetro, con una capacidad de anclaje de 25Ton. Pueden ser usados en cualquier longitud, en el rango de 5 a 30 m, ya sea en la modalidad de cable simple o doble Tipos: Cable liso: Está formado por 6 alambres enrollados alrededor de una séptimo denominado alma o torón formando un solo cuerpo de 15.24mm de diámetro. Minicage: Fabricado con siete alambres en un diámetro de 15,24 mm y bulbos espaciados que permiten mayor adherencia a la lechada dentro de la perforación, y por lo tanto mayor resistencia a la tracción. Birdcage: Tipo de cable conocido como destrenzado y que esta propiedad está en toda la longitud del cable, esto es para incrementar la capacidad de transferencia de la carga y adherencia a la lechada de cemento. Como lo anteriores tipos está formado por 6 alambres enrollados alrededor de un séptimo Especificaciones técnicas:
80
Tabla 26. Especificaciones técnicas del cable bolt Consideraciones: Son utilizados en condiciones de rocas duras, moderadamente fracturadas o fracturadas, que presenten bloques grandes a medianos, con RMR mayor o igual a 40. Pueden ser instalados en áreas estrechas. Este tipo de sostenimiento se aplica a aquellos terrenos cuya presencia de cuñas de debilitamiento de grandes tonelajes se hace predecible o lo que es lo mismo en terrenos con la presencia de marcadas familias de falla detectadas en el mapeo geotécnico. Parámetros Geotécnicos: Grado de resistencia, isotropía, dureza, plasticidad, etc.
meteorización, peso
unitario, porosidad,
Los Cable bolts son usados en minas subterráneas para:
Proveer al personal y equipos de un ambiente de trabajo seguro dentro de la mina.
Incrementar la estabilidad del macizo rocoso.
Control de la dilución
81
Ilustración 30. Métodos de sostenimiento por cable bolting
Aplicaciones y usos:
En el caso de la minería subterránea, la instalación de cables encuentra su aplicación tanto en cámaras de explotación como en galería y pilares.
En explotación de minas por corte y relleno, donde la instalación de cables largos sobre el techo de la cámara reduce notoriamente la inestabilidad de la zona de trabajo.
En anclaje y refuerzo de cuñas y/o grandes bloques.
Refuerzo de viseras de puntos de extracción en método de explotación sublevel stoping y Block caving.
Refuerzo de paredes en sistema de explotación corte y relleno para controlar la dilución.
Conformando tendones de refuerzo en excavaciones de grandes áreas expuestas en obras civiles (Cavernas, Salas de máquinas, Estaciones de chancados, interior mina).
Ventajas:
Flexibilidad, alta resistencia y bajo peso lineal.
Fácil instalación y manipulación por su bajo peso lineal comparado con la barra sólida.
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Alta productividad y bajo costo de instalación.
Alta resistencia a la tracción.
Permite anclaje con longitudes sobre 10 m.
Puede ser usado como anclaje pasivo (sin tensar) y activo (tensado), y se considera un anclaje de tipo permanente
Caso de aplicación: compañía minera Milpo s.a.
Ilustración 31. Instalación de cables
BOLSA DE LECHADO E INFLABLES Las bolsas de lechado (Reemplazando a las canastas en madrea contribuyendo al medio ambiente) en vías principales donde se emplean canastas no recuperables y las bolsas inflable reemplazando las canastas recuperables. La bolsa de lechada se utiliza en obras civiles como soporte, para materiales de las laderas para que no tenga deslizamiento o movimientos. Se puede rellenar de roca o lechado de concreto donde tiene una mayor resistencia se llena a presión para el lechado, si es en roca no necesita presión Antecedentes en minería se ha utilizado en diferentes tipos de soporte, se implementó una investigación con bolsa de lechado se mantiene “el tiempo de curado disminuye el volumen” hay
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concentración que dan un espacio vacío en el techo, se maneja otra bolsa para que no quede destapado, para cubrir en total el lechado se utilizan unos anillo para realizar el llenado.
La bolsa no mantiene su forma uniforme debido a las presiones y el lechado
Ilustración 32. Bolsa de lechado La bolsa tiene una malla o anillos para mantener la forma, se procede a llenar la primera bolsa esperar el curado y proseguir con la siguiente bolsa para obtener un buen soporte
Ilustración 33. Malla y anillos de la bolsa de lechado Bolsa concreto: su resistencia a la compresión es de 1500 psi (pavco) material de polipropileno. Para mayor resistencia al rasgado se cubre con bolsa (GEOBAG) tiene aleaciones como propileno textil con derivados del petróleo
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Ilustración 34. Bolsa geobag
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CONCLUSIONES
En base de la instrucción de la inducción que nos dieron en la mina San Joaquín, donde comprendimos por medio de la experiencia del ingeniero presenten Carlos Pristo las propiedades geométricas y geomecánicas del macizo rocoso, acompañado con la observación en la mina analizamos unos fundamentos técnicos sólidos para la estructuración y el diseño del método de explotación más idóneo para las condiciones preexistentes en el yacimiento. Se observó al momento del ingreso de la mina se presentó un sostenimiento de arcos de acero el cual se encontraba forrado con madera para generar más resistencia a las cargas de presión, pero no obstante se encontraban secciones donde las presiones de estribo empujaban los arcos generando desempotramiento, los ganchos se desprendía generando una reducción de la resistencia del arco de acero , otro punto de vista es que cuando llegamos a una sección del nivel vivos un método de sostenimiento por pernos de anclaje el cual no fueron distribuidos idóneamente y generaron desprendimiento de la roca en la malla de seguridad , dando origen un riesgo a la seguridad del personas ,la vía, la ventilación. Se concluye que se deben replantear los parámetros geotécnicos presentes en la mina ya que no cuentan un estudio técnicos en el proceso del cual se basan una mejor selección de sostenimiento y su distribución, el cuales se tenga como prioridad un mejor manejo de las presiones. Otro punto interesante de la mina fue la observación de la construcción los manchones de protección que se toman empíricamente, ya que garantiza más seguro y propicio para la extracción del tajo largo sin embargo esa no es la forma de realizar el mancho empíricamente sin tener estudio geotécnicos, de convergencia. En la mina también debe contar con un análisis sísmico el cual también puede ubicar cual son la zonas con mayor preferencia de las concentraciones de los esfuerzos, contrarrestar desprendimientos de techo o posiblemente estallidos
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Anexos Planos
. Plano de tajo 1 manto 3 Fuente: departamento de planeación (AutoCAD)
Plano de explotaciones generales Fuente: departamento de planeación (AutoCAD)
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BIBLIOGRAGIA
Versatile grout bag type of underground support US 8070394 B2 Alarcón Marco. Aplicación del Cable bolting en Mina Subterránea. Compañía Minera Milpo S.A.A. Alarcón Marco. Aplicación del Cable bolting en Mina Subterránea. Compañía Minera Milpo S.A.A. Pedroza Álvaro. Compilación de conceptos y tablas de Mecánica de Rocas según consulta de diferentes fuentes. Universidad Francisco De Paula Santander, Cúcuta. 2015. Carbones san fernando. Fundamentos de geología y geotecnia http://www.congresominas.co.pe/WEB/ti/2/8/8c.pdf