Operaciones Unitarias En Minería Subterránea.pptx

OPERACIONES UNITARIAS EN MINERÍA SUBTERRÁNEA

PERFORACION • La perforación es la primera operación en la preparación de una voladura. Su propósito es abrir en la roca huecos cilíndricos denominados taladros y están destinados a alojar al explosivo y sus accesorios iniciadores.

• Por ser la primera operación dentro del ciclo de operación mina.

CLASIFICACIONES SEGÚN EL TIPO DE TRABAJO • Perforación de avance de galerías y túneles: Perforaciones preferentemente horizontales llevadas a cabo en forma manual o en forma mecanizada (jumbos).

• Perforación de banqueo: Perforaciones verticales o inclinadas utilizadas preferentemente en proyectos a cielo abierto y minería subterránea (L.B.H.).

• Perforación de producción: Término utilizado en las explotaciones mineras a trabajos de extracción de mineral (estéril). Los equipos y métodos varían según el sistema de explotación.

• Perforación de chimeneas: Labores verticales muy utilizadas en minería subterránea y obras civiles. Se utilizan métodos de perforación especiales, entre los cuales destacan el método Raise Boring y la jaula trepadora Alimak.

• Perforación con recubrimiento: Utilizado en materiales poco consolidados, en perforación de pozos de captación de aguas y perforaciones submarinas.

• Sostenimiento de rocas: Utilizado para la colocación de pernos de anclaje en labores subterráneas principalmente.

VOLADURA ALMACENAMIENTO • Deben efectuarse solo en polvorines autorizados según normas oficiales, cumpliendo con las siguientes recomendaciones: • Deben ser inaccesibles a personas extrañas y vigilados. • Deben estar a distancias prudenciales de otras instalaciones para evitar explosiones o daños por simpatía. • Estando prohibido almacenar juntos explosivos y accesorios deben haber polvorines para ambos. • Está prohibido almacenar explosivos o accesorios con otros materiales o insumos ajenos a ellos.

• 2.2. SUSTANCIAS EXPLOSIVAS • En general, son sustancias químicas susceptibles de reaccionar violentamente al

disociarse sus moléculas y reagruparse posteriormente en formas más estables. Se pueden establecer tres categorías, según la magnitud del impulso energético necesario para iniciar su detonación:

• Sustancias explosivas primarias o iniciadores. • Sustancias explosivas secundarias • Sustancias no explosivas susceptibles de detonar.

EXPLOSIVOS INDUSTRIALES • Los explosivos industriales están constituidos por una mezcla de sustancias, combustibles y comburentes, que, debidamente iniciadas, dan lugar a una reacción química cuya característica fundamental es su rapidez.

• Esta velocidad define el régimen de la reacción, que debe ser de régimen de

detonación. Si no se inicia adecuadamente, el mismo producto puede desencadenar un régimen de deflagración, o incluso, de combustión, lo que implica que el comportamiento del producto no sea el deseado. • La reacción generada produce gases a alta presión y temperatura, que serán las propiedades encargadas de la fragmentación y del movimiento de la roca. Cada tipo de explosivo tiene una composición específica y definida. Esto supone que sus características son diferentes, y, en consecuencia, cada explosivo tiene una aplicación diferente en función de las necesidades de la voladura.

a). DINAMITA

• Lleva en su composición, como elemento predominante, el nitrato amónico, además de combustibles y otros aditivos minoritarios. Dentro de la familia de las dinamitas se pueden distinguir dos tipos diferentes, gelatinosas y pulverulentas, en función de su composición.

b). ANFO

• En la línea de reducir el contenido en nitroglicerina (o nitroglicol) del explosivo para incrementar su

seguridad, surgieron los explosivos tipo ANFO (Ammonium Nitrate + Fuel Oil), explosivos compuestos por un 94 % aproximadamente de nitrato amónico que actúa como oxidante y en torno a un 6 % de gasoil que actúa como combustible. Las características de este explosivo son las siguientes:

• • • • •

Baja / media potencia. Muy baja densidad (0,8). Nula resistencia al agua, ya que el nitrato amónico es soluble en agua y pierde su capacidad de detonar. Baja velocidad de detonación (2.000 - 3.000 m/s). No son sensibles al detonador, por lo que necesitan de otro explosivo para iniciarse correctamente, lo que puede conseguirse con cordones detonantes, cebos de dinamita gelatinosa, cartuchos de hidrogel o multiplicadores

c). HIDROGELES

• Al objeto de mejorar la resistencia al agua de los explosivos de base nitrato amónico, se

desarrollaron los slurries o papillas explosivas. Son productos que, paradójicamente, incorporan una cierta cantidad de agua en su composición, pero fundamentalmente se trata de explosivos compuestos por un elemento oxidante (NH4NO3 o bien NaNO3) y otro que actúa a la vez como sensibilizador y combustible, y que puede ser un explosivo (TNT), un metal (Al) o una sal orgánica (Nitrato de Monometilamina o Nitrato de Hexamina). Ambos componentes están dispersos en una solución saturada de NH4NO3 o de NaNO3 (12 - 15% agua). A esta mezcla se le suele añadir también un conjunto de sustancias espesantes, gelificantes y estabilizantes.

• Se conocen con el nombre de hidrogeles y se pueden presentar en forma encartuchada o incluso puede ser bombeado, a granel. Se caracterizan por:

• • • • •

Elevada potencia. Densidad media/alta (1,2-1,3) Excelente resistencia al agua Velocidad de detonación de 3.500 a 4.500 m/s. Menor sensibilidad a la fricción o al impacto.

C)EMULSIONES

• En la misma línea de buscar un explosivo de la máxima seguridad y potencia que pueda ser utilizado en

barrenos con agua, el último desarrollo en explosivos industriales lo constituyen las conocidas como emulsiones. Consisten en una fase dispersa formada por pequeñas gotas de disolución de NH4NO3 o de NaNO3 en agua, que están rodeadas de una fina película de 10-4 mm de aceite mineral (fase continua). Se trata, por tanto, de explosivos compuestos básicamente por nitrato amónico o nitrato sódico con un contenido en agua entre el 14 y el 20 %, un 4 % aproximadamente de gasoil y menores cantidades (1 – 2 %) de otros productos, entre los que se encuentran:

• • • • • •

Agentes emulsificantes (oleato o estearato de sodio) Ceras para aumentar la consistencia y el tiempo de almacenamiento. Características: Alta velocidad de detonación (4.500-5.500 m/s) Excelente resistencia al agua.

Mucha menor sensibilidad al choque o a la fricción.

SECUENCIA DE ENCENDIDO • Como ya se ha mencionado, la secuencia de encendido debe ser aquella que vaya creando

progresivamente caras libres para facilitar la detonación de los siguientes barrenos. De este modo, y como el confinamiento en voladuras de interior es mucho mayor que en cielo abierto, la secuencia de disparo seguirá un orden en función de la posición y la carga de los barrenos (o grupos de barrenos) conformados. Así, primeramente deberá iniciarse los barrenos de cuele, los cuales tienen la ayuda de la cara libre creada artificialmente por medio de uno o varios barrenos vacíos.

Después deberán iniciarse los barrenos de contracuele, después de que se haya creado cara libre una vez se ha desplazado la roca que formaba el cuele. Seguidamente se dispararán los barrenos de destroza, que son lo que poseen una mayor cara libre debido al hueco ya creado por cuele y contracuele. Después deberán iniciarse los barrenos de contorno, diseñados en forma de voladura de recorte. Por último se iniciarán las zapateras, que establecerán el nivel del piso proyectado.

VENTILACION • • • • • • •

CUATRO RAZONES PRINCIPALES PARA LA VENTILACIÓN Oxígeno para la respiración. Diluye y remueve el polvo. Diluye y remueve gases nocivos. Reduce temperaturas. OBJETIVOS DE LA VENTILACIÓN MINERA Proporcionar a la mina un flujo de aire en cantidad y calidad suficiente para diluir contaminantes, a límites seguros en todos los lugares donde el personal está en trabajo.

TIPOS DE VENTILACION Se pueden clasificar en dos grandes grupos: VENTILACION NATURAL

• Es el flujo natural de aire fresco al interior de una labor sin

necesidad de equipos de ventilación. En una galería horizontal o en labores de desarrollo en un plano horizontal no se produce movimiento de aire. En minas profundas, la dirección y el movimiento del flujo de aire, se produce debido a las siguientes causas: diferencias de presiones, entre la entrada y salida. Diferencia de temperaturas durante las estaciones.

VENTILACION MECANICA

• Es la ventilación auxiliar o secundaria y son aquellos sistemas que, haciendo uso de ductos y ventiladores auxiliares, ventilan áreas restringidas de las minas subterráneas, empleando para ello los circuitos de alimentación de aire fresco y de evacuación del aire viciado que le proporcione el sistema de ventilación general.

ORIGEN DE LOS GASES DE MINA USO DE EXPLOSIVOS • Toda voladura origina, en mayor o en menor grado, gases

tóxicos producidos por las diversas reacciones químicas que ocurren durante una explosión. El uso del ANFO, por ejemplo, genera diversos óxidos de nitrógeno los mismos que aún en bajas concentraciones pueden resultar de necesidad mortal.

• MAQUINAS DE COMBUSTION INTERNA Pueden

liberar gran cantidad de contaminantes, como el NOx, CO, etc., y esto es mayormente por la falta de mantenimiento o por la altitud en la cual esta la maquina.

• GASES DE ESTRATOS Son gases que existen dentro de las estructuras rocosas del yacimiento y que, al entrar en. Contacto con una labor minera, pueden producir grandes concentraciones de gases tóxicos.

• RESPIRACION HUMANA Cada persona exhala anhídrido carbónico (CO2) y si realiza una actividad física intensa la cantidad de anhídrido carbónico producida será mayor

DESATADO DE ROCAS • Es un conjunto de prácticas y procedimientos que permite en primer lugar, detectar la roca suelta en el techo, frente y paredes de la excavación o labor minera, para luego proceder a palanquearla y hacerla caer, mediante el uso de una barretilla de desatado o un equipo de desatado. La roca suelta o denominada también roca aflojada, es la roca fragmentada o débil que se requiere hacer caer (desatar), a fin de garantizar que los trabajadores de las minas subterráneas tengan efectivamente un ambiente seguro de trabajo

• ¿POR QUÉ SE SUELTA LA ROCA? • La roca no es sólida, tiene planos naturales de debilidad denominados

discontinuidades (diaclasas, estratos, fallas y otros) y también presenta fracturas que son creadas por el proceso de la voladura. Si miramos a la roca y observamos como ésta se rompe y como llega a separarse de la pared, entonces podremos tener un mayor conocimiento acerca del problema del desatado. Por experiencia podremos aprender a reconocer el tamaño y la forma de las piezas de roca que requieren ser desatadas.

CARGUIO Tipos de carga

• La carga tradicionalmente se divide en: Carga manual, efectuada por el hombre. Tiene un rendimiento bajo, con un máximo de tan solo 1,5 a 2,25 t/h por hombre, con lo que está completamente en desuso en la actualidad. Se efectúa como operación auxiliar o de limpieza de galerías, sobre vagón o sobre transportador blindado. Carga mecánica, mediante un equipo mecánico cuyos principales elementos y dispositivos de carga son:

• Pala cargadora. A su vez puede ser de descarga o vuelco central, pala sobre vías,

orugas o ruedas, con una cuchara de capacidad entre 100 y 400 L; y de descarga o vuelco lateral, las principales diferencias con las de descarga central son: su mayor capacidad, su mayor rapidez, su mayor rendimiento y que suelen estar accionadas por motores de combustión interna; pero la diferencia más notable es el propio sistema de descarga. La cuchara está cerrada por un lateral y abierta por otro. Una vez cargada, la cuchara se eleva y pivota sobre uno de sus extremos, volcando por la parte abierta sobre el sistema de evacuación.

•

Scraper (rascador), es un sistema de carga que retira el mineral o el estéril del frente mediante un elemento de carga similar a una cuchara arrastrada por un cable; dicha cuchara tiene una capacidad variable, desde 0,4 a 1 metro cúbico y presenta distintas formas según la densidad y granulometría del material a cargar

ACARREO •

El transporte consiste en el accionamiento, las instalaciones, mecanismos y disposiciones necesarias para desplazar los materiales mineros desde el punto de carga hasta su lugar de descarga o su destino final. Las funciones que debe realizar el transporte son las siguientes:

• • • • • • • •

Mover el mineral arrancado, materia prima que es el fundamento de la mina que se explota. Mover el estéril que se produce como consecuencia de la explotación del yacimiento. Mover el material necesario para realizar las labores mineras: madera, cuadros, etc.

Mover la maquinaria y útiles necesarios para efectuar el arranque con garantías. Mover el relleno si el post taller lo requiere. Mover el material de aprovechamiento de huecos. Mover al personal necesario para cumplir todas las labores necesarias en la mina. Accionar todas las instalaciones que sean capaces de efectuar esos movimientos y desplazamientos. Un factor muy importante incluye el mantenimiento de dichas instalaciones para garantizar su funcionamiento con el mínimo número de averías que ocasionen paradas.

TRANSPORTE DISCONTINUO

El transporte discontinuo presenta como principales características que se puede descomponer en distintos tramos, con distintas direcciones, siendo más versátil y ajustándose mejor a las condiciones variables de la mina que el transporte continuo. Los principales sistemas de transporte discontinuo son: Trasporte por cabrestante sobre vía o monorraíl. Transporte por locomotora: sistema tradicional de transporte en minería de interior. Si en una mina solo se pudiera tener un medio de transporte, como se necesitaría que éste fuera bidireccional, sería el medio más adecuado. Transporte por monorraíl: se tiene un carril de rodadura formado por un perfil laminado en barras de 3 m de longitud, colgadas por dos puntos de suspensión cada una de la entibación metálica mediante cadenas de acero. Los perfiles de monorraíl van provistos de uniones articuladas, con gorrón y estribo para unir unos a otros y para suspenderlos de la entibación. Transporte sobre vía: es una solución adecuada para el transporte a larga distancia, pero es poco flexible, pues solo se puede circular por donde hay vía tendida. La vía minera generalmente tiene un ancho de 600-650 mm, aunque llega a 750 mm para locomotoras pesadas y vagones de gran capacidad.

TRANSPORTE CONTINUO • Transporte continuo por chapas: es un transporte continuo por canales fijos o chapas metálicas de acero al carbono o aluminio galvanizadas o esmaltadas, habitualmente de 2 m de longitud y 1,5 mm de espesor. Las chapas se colocan consecutivamente montadas una sobre otra, con una pestaña. Son un elemento de transporte económico aunque su precio depende del precio del acero

• .Transporte continuo mediante transportador blindado: el

transportador blindado se denomina también panzer en el argot minero. Es muy robusto, su robustez hace que aguante muy bien los golpes del mineral y roca que se descargan sobre él provenientes directamente del arranque o de un sistema de carga (como el de la pala o de las patas de cangrejo), así como los desprendimientos de mineral y roca del techo que caen en el taller o en el frente de explotación.

• Transporte continuo mediante cinta transportadora: Es un

sistema basado en una cinta sinfín colocada sobre unos rodillos locos, en forma de artesa, que es arrastrada por adherencia sobre dichos rodillos, por medio de una cabeza motriz formada por un tambor o tambores y por un grupo motor-reductor. Sobre ella se vierte el mineral, el estéril o se coloca el personal a ser transportado, que permanecen inmóviles mediante el proceso de transporte.

Transporte discontinuo sobre ruedas

• Cada vez más los carriles son un obstáculo y se tiende a la minería sin vías (trackless mining ), a utilizar el transportes rodado sobre neumáticos, o vehículos de tipo FSV.

• Los vehículos de tipo FSV se clasifican en: • Vehículos para transporte de personal: son jardineras para uso de personal dotadas de asientos. • Vehículos para el transporte del material: se dedican únicamente al transporte de material, normalmente de material muy determinado como los elementos de entibación.

• Vehículos para transporte de mineral: el primer vehículo que cabe mencionar son las palas de

perfil bajo. Pero, además, en este grupo se tiene el shuttle car o camión lanzadera, el volquete minero, el camión articulado o vehículos más especiales como el camión de tipo kiruna.

SOSTENIMIENTO • En toda explotación minera, el sostenimiento de las labores es un trabajo adicional de alto costo que reduce la velocidad de avance y/o producción pero que a la vez es un proceso esencial para proteger de accidentes a personal y al equipo.

SELECCIÓN ENTRE REFUERZO Y SOPORTE

• Existe una confusión entre lo que es un soporte de roca y un refuerzo de roca. „ • Refuerzo de roca generalmente consisten en sistemas de empernado o cables que proveen un

refuerzo a la masa rocosa aumentando la resistencia friccional entre bloques que la componen.

• Soporte, consistente en cerchas de acero o concreto, shotcrete o cuadros de madera, son diseñados para estabilizar la masa rocosa mediante el control del colapso progresivo o deformación de la misma. „

• En términos simples se dice que el refuerzo en un sistema “activo” mientras que el soporte es uno “pasivo”.

CLASES DE TERRENO • El conocimiento de las diversas clases de terrenos es fundamental para el enmaderador a fin de terminar la necesidad de sostenimiento de las labores. • Desde un punto de vista práctico podemos dividir los terrenos en cuatro clases: • 1-Terreno compacto Es el formado por cristales o por partículas bien cementadas • 2- Terreno fracturado Muestra una serie de planos paralelos de discontinuidades como los planos de estratificación en la roca sedimentaria • 3-Terreno arcilloso : Constituido por rocas casi elásticas que se deforman bajo la presión • 4- Terreno suave : El cual está formado por fragmentos gruesos o finos o una mezcla de ambos tamaños