MÉTODO DE EXPLOTACIÓN POR TAJO CON ARRANQUE POR TAJO Y TESTERO PARA MINA DE CARBÓN

PRESENTADO POR:

Carlos Pabón Daza

PRESENTADO A:

Ing. Jaime William Jojoa Muñoz

UNIVERSIDAD PEDAGÓGICA Y TECNOLÓGICA DE COLOMBIA

SEDE SECCIONAL SOGAMOSO

ESCUELA INGENIERÍA DE MINAS

MÉTODOS DE EXPLOTACIÓN B. T.

XX/XX/XXXX

TABLA DE CONTENIDO

Pag.

INTRODUCCIÓN 7

RESUMEN 8

DESCRIPCIÓN DEL PROYECTO 9

OBJETIVOS 10

1 GENERALIDADES 11

1.1 GEOLOGÍA 11

1.1.1 Yacimiento 11

1.1.2 Rocas Acompañantes 11

2 MECÁNICA DE ROCAS 13

2.1 PROPIEDADES 13

2.2 CLASIFICACIÓN 13

2.2.1 Clasificación RMR 14

2.2.1 Clasificación GSI 16

3 INFRAESTRUCTURA SUPERFICIAL 18

4 PRODUCCIÓN, PERDIDAS Y RENDIMIENTOS 19

4.1 PRODUCCIÓN 19

4.2 PERDIDAS 20

4.3 RENDIMIENTOS 21

5 DIVISIÓN DEL YACIMIENTO 23

5.1 DIVISIÓN EN ÁREAS 23

5.2 DIVISIÓN EN NIVELES 24

5.3 DIVISIÓN EN BLOQUES 25

6 FORMA LABOREO POR TAJO CON ARRANQUE POR TAJO Y TESTERO 27

6.1 FORMA DE LABOREO POR TAJO 27

6.2 FORMA DE ARRANQUE 27

6.2.1 ARRANQUE POR TAJO 27

6.2.2 ARRANQUE POR TESTERO 28

6.3 DIMENSIONAMIENTO GEOMÉTRICO 29

7 DESCRIPCIÓN TOPOGRÁFICA DE LA MINA 31

7.1 DESCRIPCIÓN TOPOGRÁFICA DE LA MINA 31

7.2 DISEÑO DE LAS LABORES 31

7.2.1 Geometría Según Su Objetivo De Servicio 31

7.2.1.1 Labores de Desarrollo 31

7.2.1.2 Labores de Preparación 32

7.2.2 Geometría Según Mecánica De Rocas (Túneles Horizontales) 33

8 FORMA DE AVANCE 34

9 ORGANIZACIÓN DEL FRENTE 35

10 SERVICIOS 38

10.1 VENTILACIÓN 38

10.2 TRANSPORTE 38

10.3 DESAGÜE 38

10.4 LABORES ESPECIALES 38

LISTA DE FIGURAS

Pag.

Figura 1. Columna estratigráfica de la Formación Guaduas 12

Figura 2. Vista de división del yacimiento en áreas 24

Figura 3. Perfil de división del yacimiento en niveles 24

Figura 4. Diagrama de división del yacimiento en niveles 25

Figura 5.Vista Planta de Túneles Labores 25

Figura 6. Diagrama de Túneles y Labores 26

Figura 7. Nomenclatura para trabajos bajo tierra en minería 26

Figura 8. Forma de arranque por tajo (avance - retroceso) 28

Figura 9. Forma de arranque por testero (avance - retroceso) 28

Figura 10. Dimensionamiento de un tajo 30

Figura 11. Vista transversal de hormigón (Entrada Túnel) 31

Figura 12. Vista transversal de Arco de Acero (Túneles) 32

Figura 13. Vista transversal de Arco de Acero (Galerías) 32

Figura 14. Secuencia grafica de avance de un frente 37

LISTA DE TABLAS

Pag.

Tabla 1. Propiedades del macizo rocoso (Tesis) 13

Tabla 2. Clasificación RMR 15

Tabla 3. Clasificación GSI 17

Tabla 4. Personal de la mina 22

Tabla 5. Distribución geométrica según valor RMR 33

Tabla 6. Organización del frente (actividades, tareas y/o funciones, turno) 36

LISTA DE ANEXOS

Anexo 1. Plano Áreas el pedregal (dwg)

Anexo 2. Plano Geología el pedregal (dwg)

Anexo 3. Plano Geología Sogamoso (dwg)

Anexo 4. Plano Geomorfología Sogamoso (dwg)

Anexo 5. Plano Labores el pedregal (dwg)

Anexo 6. Plano Perfiles el pedregal (dwg)

Anexo 7. Plano Topografía formato el pedregal (dwg)

Anexo 8. Plano Topografía formato el pedregal (dxf)

Anexo 9. Topografía formato el pedregal (dtm)

Anexo 10.Topografia formato el pedregal (str)

Anexo 11. Plano Topográfico Sogamoso (dwg)

Anexo 12. Vista Transversal túneles labores (dwg)

Anexo 13. Plano Túneles Labores (dwg)

Anexo 14. Plano División del yacimiento (dwg)

Anexo 15. Plano Dimensionamiento Geométrico (dwg)

Anexo 16. Proyecto 3 Métodos de Explotación Bajo Tierra

INTRODUCCIÓN

El proyecto pretende buscar un método de explotación adecuado para extraer parte de las reservas existentes en el área de estudio, dicho método de explotación tiene que ser seguro técnicamente aplicable y económicamente rentable, posteriormente se establecerán las labores de preparación a realizar dentro del término del proyecto y con base en este se elegirán los equipos y herramientas a utilizar durante la vida útil del proyecto sistema de descargue de frentes, beneficio infraestructura, etc.

RESUMEN

El objetivo fundamental del planeamiento minero es que posterior a la exploración, se realice una explotación técnica y racional en el área, de acuerdo a las características de los mantos. Para la elección del método se involucran parámetros físico mecánicos como son: resistencia a la compresión simple, resistencia a la flexión, resistencia a la tensión; así como características geológicas como: espesor, buzamiento, respaldos, profundidad media de la explotación y separación entre mantos.

DESCRIPCIÓN DEL PROYECTO

DESCRIPCIÓN

El proyecto se basa en la elección de un método de explotación bajo tierra donde se aplique la forma de laboreo por tajo y la forma de arranque por tajo y testero.

FORMULACIÓN

El área de estudio se encuentra al sur-oeste de la cuidad de Sogamoso; en este se desea implementar un método de explotación por tajo, teniendo en cuenta las propiedades y características del macizo rocoso. Para la división del yacimiento se proyecta un frente de explotación que permita una alta producción con la ejecución de la forma de laboreo por tajo y la forma de arranque por tajo y testero; por lo cual, se pretende a calcular y diseñar un frente de explotación con su respectiva organización, que permita un rendimiento máximo del personal.

OBJETIVOS

OBJETIVO GENERAL

- Implementar la forma de laboreo por tajo con la forma de arranque por tajo y testero en la mina de carbón

OBJETIVOS ESPECÍFICOS

- Identificar la geología - Establecer las propiedades mecánicas del macizo rocoso- Clasificar el macizo rocoso según las clasificaciones RMR y GSI- Realizar la división del yacimiento en áreas, niveles y bloques- Aplicación de la forma de laboreo por tajo con la forma de arranque por tajo y testero en

el método de explotación- Realizar cálculos de producción, perdida y rendimientos para el método de explotación- Plasmar la organización del frente de explotación- Detallar los servicios a la mina

1 GENERALIDADES

1.1 GEOLOGÍA

El área de trabajo se encuentra sobre la formación Guaduas la cual es conocida como la formación que contiene el carbón de la Cordillera Oriental. Esta posee tres conjuntos siendo el superior arcilloso con materiales de color rojizo, verdoso y morado, con contenido del carbón no es muy significativo; el conjunto medio contiene los mantos productivos de carbón entre dos capas de arenisca, que se acompañan de arcillas gris-oscuras; el conjunto inferior posee mantos de carbón sub bituminoso hasta semi antracítico acumulados entre capas arcillosas gris-oscuras, las cuales contienen amonitas y bivalvos, representantes de la fauna Maestrichtiana.

1.1.1 Yacimiento

El yacimiento presente en el área de estudio es de mineral carbón. El manto de mineral carbón ostenta potencias medias y se localiza en la parte inferior de la formación Guaduas. Tiene un espesor real de 2 m, con buzamiento entre 23° a 13° hacia el NW. Posee una intercalación arcillosa de 5cm de espesor, los respaldos son netamente arcillolitas y areniscas. El carbón conserva un poder calorífico de 12.000 a 13.000 Btu, lo cual lo clasifica como carbón térmico (sub bituminoso).

1.1.2 Rocas Acompañantes

Las rocas acompañaste de techo y piso del yacimiento de carbón son: La arcillolita y la arenisca. La arenisca es una roca formada por pequeños granos inferiores a 2 mm de diversos minerales como cuarzo, feldespatos, óxidos de hierro, calcita, fragmentos de rocas. Existen variados tipos de areniscas según el tipo de granos minerales que entren es su composición y el grado de compactación que presenten entre sí, lo que da a la roca diversas coloraciones y grados de dureza.

Las areniscas encontradas en nuestro yacimiento contienen cuarzo como mineral más abundante, por ello estas rocas son denominadas también como cuarzoarenitas o cuarcitas sedimentarias.

Figura 1. Columna Estratigráfica de la Formación Guaduas

2 MECÁNICA DE ROCAS

2.1 PROPIEDADES

Tiene resistencia media a baja es poco rígida, dúctil, porosa y presenta textura cementada-laminada. Los planos de estratificación son zonas de debilidad. Poseen un problema, el slaking (desgaste), deterioro de la roca al ser expuesta a condiciones ambientales. Se manifiesta por agrietamiento y a veces hinchamiento, se forman nuevas grietas que al intersectarse pueden partir la roca en pedazos menores. Debido a la alternación de areniscas con arcillas pueden presentarse varias situaciones de riesgo, la interacción de capas permeables - impermeables, causa que el agua se concentre en las capas de arenisca resultando en altas velocidades de flujo, pudiendo generar erosión o movimientos de roca.

2.2 CLASIFICACIÓN

La clasificación del macizo rocoso existente en el área de estudio, nos sirve como base para la elección del método de explotación a implementar. Esto debido a que se utiliza como catalogador del espacio a excavar, el tiempo de instalación del sostenimiento de ser necesario y el tipo de sostenimiento a realizar de acuerdo al área excavada, entre otras.

‘’Utilización de los métodos no destructivos -MND- para determinar propiedades físico – mecánicas en rocas sedimentarias’’. Ing. Mario Camilo Torres Suarez. Universidad Nacional de Colombia.

Tabla 1. Propiedades del macizo rocoso (Tesis)

2.2.1 Clasificación RMR

El RMR es una clasificación geomecánica, en la que se tienen en cuenta los siguientes parámetros del macizo rocoso:

(1) Resistencia del material intacto que se obtiene mediante ensayo de carga puntual o compresión simple;(2) RQD (Índice de Calidad de la Roca);(3) Espaciado de las discontinuidades, hace referencia a la longitud entre discontinuidades dentro de la zona a estudio;(4) Condición de las discontinuidades, que incluye: i. Longitud de la discontinuidad ii. Abertura iii. Rugosidad iv. Relleno v. Alteración (5) Presencia de agua subterránea

A cada uno de los parámetros anteriores se le asigna un valor, el RMR se obtiene como la suma de todos ellos.

RMR=(1 )+ (2 )+(3 )+(4 )+(5)

La incidencia de estos parámetros es en comportamiento geomecánico de un macizo se expresa por medio del índice de calidad RMR (Rock Mass Rating), que varía de 0 a 100.

El RQD es el porcentaje de 3 Criterios de rotura y clasificaciones geomecánicas fragmentos de longitud superior a 10 cm, sobre la longitud total del testigo. Su expresión es:

RQD=∑ Longitud de Fragmentos≥10cm

LongitudTotal Perforada * 100

Si no se disponen de sondeos, una alternativa para el cálculo del RQD es a partir de las ecuaciones:

RQD=115−3.3Jv⇾Jv>4.5RQD=100⇾ Jv ≤4.5

Donde JV es el número de juntas identificadas en el macizo rocoso por m3.

El RMR permite la obtención de la cohesión y ángulo de fricción, parámetros resistentes del criterio de Mohr-Coulomb.

c = 5 RMR (KPa) φ = 5 + RMR2

Tabla 2. Clasificación RMR

Compresión simple (25 - 50 Mpa [4]); RQD (50 - 75 % [13]); Espaciado de las discontinuidades (0,2 – 0,6cm [10]); Longitud de la Discontinuidad (> 1 m [6]); Abertura (< 0,1mm [5]); Rugosidad (Rugosa [5]); Relleno (Ninguno [6]);

Alteración (Ligeramente alterada [5]);Condiciones Generales (Ligeramente húmedas [10]).

Dando una clasificación RMR con valor de 64. La clasificación RMR nos clasifica el macizo rocoso en clase II con una calidad Buena (80 – 61). Esta clase de roca nos permite un avance de 1 – 1,5 m sin necesidad de sostenimiento inmediato, también con un tiempo de mantenimiento de 6 meses y una longitud 8 m de vano, una cohesión de entre 3 a 4 Kpa / cm 2y un ángulo de rozamiento de entre 35° a 45 °.

2.2.2 Clasificación GSI

El GSI (Geological Strength Index) es un sistema para la estimación de las propiedades geomecánicas del macizo rocoso a partir de observaciones geológicas de campo. Las observaciones se basan en la apariencia del macizo a nivel de estructura y a nivel de condición de la superficie. A nivel de estructura se tiene en cuenta el nivel de alteración que sufren las rocas, la unión que existe entre ellas, que viene dada por las formas y aristas que presentan, así como de su cohesión. Para las condiciones de la superficie, se tiene en cuenta si ésta esta alterada, si ha sufrido erosión o qué tipo de textura presenta, y el tipo de recubrimiento existente. Los valores del GSI varían desde 1 hasta 100.

Las relaciones existentes entre GSI y RMR, dependiendo del RMR utilizado, se detallan a continuación:

RMR > 23 → GSI = RMR - 5

RMR < 23 → No se puede utilizar el RMR para la obtención del GSI

Tabla 3. Clasificación GSI

GSI = 64 – 5= 59

Dando una clasificación GSI con el valor de 59, dando un macizo rocoso con una estructura con bloques y capas (BC); macizo alterado, plegado y fracturado con múltiples discontinuidades que forman bloques angulosos y con baja proporción de finos; y con una condición de frente media (M); superficies suaves moderadamente alteradas.

3 INFRAESTRUCTURA SUPERFICIAL

- INFRAESTRUCTURA DE TRANSPORTE

Vías terrestres (construcción y adecuación de vías de acceso)

Ductos mineros

- OBRAS CIVILES

Obras administrativas (casinos, campamento, oficinas)

Talleres

Almacén

Infraestructura de servicios (agua, luz, Comunicaciones)

- INFRAESTRUCTURA DE BENEFICIO Y TRANSFORMACIÓN

Patios de acopio

- INFRAESTRUCTURA PARA MONTAJE MECÁNICO Y ELECTROMECÁNICO DE EQUIPOS

Líneas eléctricas y de transmisión

Subestaciones eléctricas

Montajes especiales (requerimientos de la mina)

4 PRODUCCIÓN, PÉRDIDAS Y RENDIMIENTOS

4.1 PRODUCCIÓN

Corresponde a la cantidad de mineral que se arranca en el frente, pero es necesario considerar que puede sufrir pérdidas. La producción puede denominarse como: en el frente o en boca mina; como también neta o bruta.

Tajo

La base del cálculo es la siguiente expresión matemática

= Longitud del tajo

= Espesor de la mineralización

= Avance

= Peso específico

P f=Ltajo . em .a . γ=76,83m∗2,1m∗1,1m∗1,3 tonm 3

P f=230,72ton

Testero

La base del cálculo es la siguiente expresión matemática

P f=Ltestero . em .a . γ .¿ t

Ltestero = Longitud del testero

= Espesor de la mineralización

= Avance

= Peso específico

#t = Numero de Testero

P f=Ltajo . em .a . γ .¿ t=5m∗2,1m∗1,1m∗1,3 tonm 3

∗14

P f=210,21ton

4.2 PERDIDAS

No siempre la producción del frente llega a boca mina, lo que implica que existen pérdidas y corresponde a:

Por arranque deben estar a máximo entre 3 al 5%, y se deben a irregularidades del piso o techo, o proyección del mineral al espacio explotado, también cuando se extrae menos que el espesor estimado en la producción frente.

Existen pérdidas por transporte, debido al cargue, desperdicio en tolvas, exceso de cargue en vagonetas, o que rieguen en la vía; estas pérdidas no deben superar el 1%, por causantes de taponamiento de cunetas, rieles vías, lodo en aguas, etc.

Para calcular se puede utilizar la siguiente expresión matemática.

Pbm = Producción boca mina

Pf = Producción frente

Pa = Pérdidas por arranque (5%)

Pt = Pérdidas por transporte (1%)

Tajo

Pbm=P f (100−Pa ) (100−P t )=230,72ton (1−0.05 ) (1−0.01 )

Pbm=216,992ton

Testero

Pbm=P f (100−Pa ) (100−P t )=210,21ton (1−0.05 ) (1−0.01 )

Pbm=197,703 ton

4.3 RENDIMIENTOS

Es un índice de medida promedia, de un trabajo, una producción en toneladas o un avance en metros sobre una unidad de tiempo, sobre otra unidad de comparación. Los rendimientos en una explotación por tajo que se deben tener en cuenta son los siguientes:

Tajo Ra = 216,992ton

42 = 5.166 ton/NHT; Testero Ra =

197,703ton42

= 4,707 ton/NHT

Tajo Rt = 216,992ton

48 = 4,521 ton/NHT; Testero Rt =

197,703ton48

= 4,119 ton/NHT

Tajo Re = 216,992ton

50 = 4,340 ton/NHT; Testero Re =

197,703ton50

= 3,954 ton/NHT

Tajo Rbt = 216,992ton

78 = 2.782 ton/NHT; Testero Rbt =

197,703ton78

= 2.545 ton/NHT

Tajo Rbt = 216,992ton

85 = 2.588 ton/NHT; Testero Rbt =

197,703ton78

= 2.326 ton/NHT

Personal #

Picadores 42Recuperadores 28Madereros 4Operador Banda Blindada 1Supervisor 1Operador Banda Transportadora 2Ingeniero 1Administrativos 4Celadores 2

Tabla 4. Personal de la mina

5 DIVISIÓN DEL YACIMIENTO

5.1 DIVISIÓN EN ÁREAS

En el área de estudio se encuentran áreas de concentración de la explotación (primera, segunda y tercera etapa), áreas de material primas e infraestructura superficial.

Área I

En esta área es en donde se concentra la primera etapa de explotación del proyecto minero, debido a la cercanía de los mantos de carbón a superficie. Está a sido considerada para darse inicio a las labores de desarrollo, y la instalación de los equipos necesarios para el funcionamiento primordial de estas labores.

Área II

En esta área es donde se especula continuar con la explotación después de haberse extraído los mantos de carbón encontrados en el área I. Para esta área no se planificado cambio alguno en la forma de extracción del mineral; pero se encuentra ligada a posibles restructuraciones o ajustes que se puedan presentar en la implementación y funcionamiento del método de explotación utilizado en el área I.

Área III

En esta área no se presentan estudios de ninguna índole; pero se estipula que las características y propiedades de los estratos deben ser los mismos que se tienen en las áreas I y II. En esta área se proyecta la posteridad del proyecto minero; para ello, se prescriben el inicio de estudios que permitan identificar el estado de las estructuras y sus características.

Área IV

En esta área se pretenden instalar las bases para la adecuación de las obras de infraestructura necesarias para el funcionamiento del proyecto minero. Es escogida para la instalación de las obras, debido, al acceso y cercanías de las vías; también por la facilidad en la formación de planchas o base para la instalación de las obras, esto de acuerdo a las pendientes favorables que se manejan en el lugar.

Figura 3. Plano de división del yacimiento en áreas

5.2 DIVISIÓN EN NIVELES

Partiendo de los machones de protección que se estipula hacer para la estabilidad de los túneles y/o labores; se planea la división del manto de carbón cada 120 m en dirección del buzamiento del yacimiento, generando así niveles. El primer nivel se inicial a la altura del nivel patio. Las galerías van en dirección al rumbo del yacimiento, esto, con el fin de lograr mantener niveles horizontales o con pendientes mínimas positivas que permitan el desagüe por gravedad.

Figura 4. Perfil de division del yacimiento en niveles

Figura 5. Diagrama de division del yacimiento en niveles

5.3 DIVISIÓN EN BLOQUES

Entre niveles se forma un frente de explotación que posee la capacidad de generar 197,703-216,992 toneladas por metro de avance. Se prevé la unión de los niveles por medio de tambores cada 463 m, que permitan la delimitación del bloque de explotación. Teniendo así bloques de explotación de 70 x 428 m; con un volumen total de 62.916 m3 (81.790,8 toneladas).

Figura 6.Vista Planta de Túneles y Labores

Figura 7. Diagrama de Túneles y Labores

Figura 8. Nomenclatura para trabajos bajo tierra en minería

6 FORMA DE LABOREO Y FORMA DE ARRANQUE POR TAJO Y TESTERO

6.1 FORMA DE LABOREO POR TAJO

Tajo se utiliza para definir un método de explotación por la forma de laboreo, donde el bloque se delimita en el sentido del buzamiento por dos vías horizontales y se inicia el arranque a partir de un tambor o cualquier labor que una a las anteriores, hasta el límite de la explotación definido por el planeamiento minero.

Descripción del tajo:

La longitud del tajo es de un tajo largo (De 100 m a 500 m)

El buzamiento es de un tajo de transición (de 20 a 30º)

El espesor del manto es de un tajo alto (> 2 m)

El ángulo respecto a la Galería es tajo inclinado o en diagonal (Menor de 90°)

El sentido de arranque o de avance se de en avance y en retroceso

El medio de arranque es semi mecanizado

La forma de arranque se ejecuta tanto por tajo como por testeros

La forma de descargue es tanto por gravedad como por mecanizado

El sostenimiento es entibación

El medio de corte en el arranque es corte directo

El tratamiento al espacio vacío con derrumbe dirigido

6.2 FORMA DE ARRANQUE

6.2.1 ARRANQUE POR TAJO

Una explotación por tajo se entiende también como la forma en la cual el yacimiento se arranca en un frente estrecho denominado tajo, y se avanza uniforme y constantemente una unidad de arranque; lo cual hace que el método sea extremadamente rígido en cuanto a personal, en conocimiento técnico, práctica del obrero y buena organización de las labores ante una producción determinada.

Figura 9. Forma de arranque por tajo (avance - retroceso)

6.2.2 ARRANQUE POR TESTERO

Dentro del laboreo por tajos, se presentan situaciones donde la forma de arranque por tajo debe ser cambiada por el arranque por testero, bien sea porque los techos no son buenos para el derrumbe dirigido, por terminación de un bloque de explotación o por aumento en el buzamiento de los mantos; llegando a la explotación de yacimientos inclinados por tajo corto, arranque por testeros.

Consisten en avanzar el frente de arranque en forma de escalones invertidos, bien sea rectos o en diagonal, de tal manera que el escalón o testero inferior esté siempre adelantado que el inmediatamente superior.

Figura 10. Forma de arranque por testero (avance - retroceso)

6.3 DIMENSIONAMIENTO GEOMÉTRICO

En primer lugar tenemos las dimensiones particulares del espacio inmediato del tajo, luego las dimensiones principales y finalmente los ángulos.

1. Ancho de tajo: 4 m

2. Altura de tajo: 2,1m

3. Abertura de tajo: 1 m

4. Ancho de calle: 1 m

5. Ancho de arranque: 1,66 m

6. Tarea (a): 1.1 m

7. Angulo de talud: 45 °

8. (1) Longitud del tajo (Ltajo): 76,8309 m

9. (2) Diferencia de cota (h): 61,5468 m

10. (3) Longitud normal en el buzamiento (f): 70 m

11. (4) Longitud de adelanto (S): 31,6699 m

12. (5) Proyección de la longitud normal en el buzamiento (sf): 31,7902 m

13. (6) Proyección de la longitud del tajo (SLtajo): 44,8223 m

14. (1) Buzamiento (α): 62 °

15. (2) Angulo de inclinación del tajo (Ntajo): 53 °

16. (3) Angulo transversal de inclinación (Ntrans): 53 °

17. (4) Angulo de sesgo del tajo (E): 66 °

18. (5) Angulo de volcamiento: 24 °

19. Angulo de tajo galería: 45 °

20. Rumbo: N 22 ° W

Figura 11. Dimensionamiento de un tajo

Cuando el arranque es por testeros es necesario agregar cuatro dimensiones

21. Altura del testero (B) es de 5 m

22. Base del testero (A) es de 5 m

23. Hipotenusa del testero (C) es de 7,0711 m

24. Angulo del Testero: 45 °

7 DESCRIPCIÓN TOPOGRÁFICA DE LA MINA

7.1 DESCRIPCIÓN TOPOGRÁFICA DE LA MINA

La mina va a estar integrada por una vía principal de transporte y tambores de ventilación, los cuales tienen el fin de permitir un circuito de ventilación natural asistido por ventiladores en caso de ser necesaria su implementación. El túnel principal es avanza en roca con una pendiente horizontal (1:500). Posteriormente de cortar el primer manto de carbón se proyecta la galería y se comienza la división del manto de carbón cada 120 m por medio de niveles.

7.2 DISEÑO DE LAS LABORES

7.2.1 Geometría Según Su Objetivo De Servicio

Para un dimensionamiento geométrico de los túneles y las labores es necesario tener en cuenta los servicios fundamentales para el funcionamiento de las tareas de extracción de mineral. Siendo los servicios necesarios, la ventilación (ducto de ventilación), electricidad (cableado eléctrico), desagüe (tubería de desagüe, cunetas), arranque (manguera de aire comprimido), transporte (banda transportadora) y vías de transito de personal. Para este dimensionamiento se debe tener en cuenta las dimensiones de los instrumentos de servicios, como también las dimensiones de los equipos y herramientas que se utilizar en de los frentes de avance y explotación.

7.2.1.1 Labores de Desarrollo

En el túnel principal se plantea la utilización de hormigón en los primeros 15 m iniciales, con el fin de garantizar la apertura permanente de túnel. Posteriormente se piensa utilizar arcos de acero, los cuales son ideales para el mantenimiento de vías con grandes presiones.

Figura 12. Vista transversal Hormigón (Entrada Túnel)

Figura 13. Vista transversal Arco de Acero (Túneles)

7.2.1.2 Labores de Preparación

En los niveles se proyecta la utilización de arco de acero, debido a que estos prestan resistencia a presiones de techo y laterales, debido a las explotaciones suprayacentes.

Figura 14. Vista transversal Arco de Acero (Galerías)

7.2.2 Geometría Según Mecánica De Rocas (Túneles Horizontales)

‘’Manual de geomecánica aplicada a la prevención de accidentes por caída de rocas en minería subterránea’’. Sociedad nacional de minería petróleo y energía. Perú Junio 2004.

Tabla 5. Distribución geométrica según valor RMR

Para el dimensionamiento del túnel se debe realizar la corrección del RMR teniendo en cuenta las discontinuidades estructurales; debido a que la orientación de las discontinuidades respecto al túnel es muy desfavorable lo cual efectúa una corrección de 12 en el valor del RMR (RMR = 64 – 12 = 52), Dejando asi, el valor del RMR en 52. Teniendo en cuenta ‘’Manual de geomecánica aplicada a la prevención de accidentes por caída de rocas en minería subterránea’’ para un valor RMR de 52, se tiene un ancho de 10 – 16 m y un alto de 18 – 25 m. como se desea dar un marguen de seguridad a las labores, se implementa el intervalo inmediatamente inferior; utilizando así, un ancho de 6 – 10 m y un alto de 9 – 18 m.

8 FORMA DE AVANCE

La forma de avance en los túneles se realiza por medio de perforación y voladura, y en las labores será de manera semi mecanizada, es decir, con partillo picador. En labores de preparación podrá ser asistido por pico, si llegase a ocurrir atascamiento o fallas en el equipo. Se va a implementar perforación y voladura en el avance en los túneles, debido a la dureza de las rocas que se deben atravesar para llegar al yacimiento de carbon; y en las labores es de manera semi mecanizada, debido, a que este se va a desarrollar por el manto de carbón, y la implementación de perforación y voladura con equipos y explosivos pertinentes, harían riesgosa las operaciones de avance, a pesar de la utilización de explosivos permisibles a la explotación de carbón.

9 ORGANIZACIÓN DEL FRENTE

La extracción de carbón se desarrolla a través del ciclo de explotación de la mina, que comprende tres turnos; dos turnos de explotación y transporte de mineral a superficie, y un turno de recuperación y mantenimiento de las labores.

Turno de explotación y transporte de mineral a superficie (picada)

Consta de las siguientes tareas

Desabombe. Acción de desprender con una varilla metálica de 3 m, las rocas que se encuentran sueltas en los costados y techos del frente.

Limpieza del Frente. La recolección del material desprendido, procedente del desabombe sin ningún valor económico

Arranque. La acción de separar el mineral de su lugar de deposito, en donde se encuentra.

Descargue. Es la recolección del material procedente del arranque del frente de explotación que posee valor económico.

Sostenimiento Temporal. Es la entibación recursiva por medio de tacos de madera o puerta en madera, para evitar el descenso o la convergencia de techo y piso

Supervisión. Inspección por el personal designado para la correcta ejecución de las actividades

Turno de recuperación y mantenimiento de las labores (recuperada).

Consta de las siguientes tareas

Suministro de Madera. Es el transporte o traslado de la madera a lugares donde se requiera

Recuperación de palancas. Es la actividad en la que las palancas son retiradas de las zonas a abandonar.

Zonas adyacentes al derrumbe. Para aliviar las presiones en el sector cercano el frente de explotacion y mantener las distancia entre el espacio libre y la zona de explotación

Reforzamiento del sostenimiento. cuando el sostenimiento propuesto anteriormente se deteriora y requiere cambios o fortificar la entibación

Cambio del sostenimiento. Retirar el sostenimiento temporal y se instala las puertas que se dejan de manera permanente

Instalacion de canal negra. Se instalan acoples adicionales a canales negras para extenderlas a los frentes de arranque

Adicionan Mangueras. Colocar extensiones a las mangueras de aire comprimido, estratégicamente, y en algunos casos, para propiciar la ventilación de los frentes.

Supervisión. Inspección por el personal designado para la correcta ejecución de las actividades

PERSONAL ACTIVIDAD TAREA Y/O FUNCIONES TURNO

1 2

Picador

Arranque Carbón

Metros en el espesor asignado por la longitud de la tarea por el

avance estimulado42 0

Descargar Carbón

Instalar Sostenimiento Temporal

Limpieza Frente

MadereroDistribuir Madera a Los Frentes Suministro permanente de la

materia prima maderera4 4

Retirar Madera Inservible o Dañada

Recuperador

Desambombar Frente

Conservación de los frentes de explotación, vías de transporte,

y labores preparatorias0 28

Adicionar Manguera

Reforzar Sostenimiento

Cambio de Sostenimiento (Temporal - Permanente)

Recuperación de Pisos y Techos

Recuperación de Espacio Vacíos (Derrumbe Dirigido)

Operador banda Transporte Mineral a Superficie o Pozo de Almacenamiento

Transporte y descargue del mineral en el patio

1 1

SupervisorSupervisar Desarrollo de Operaciones

Personal Autorizado, designado para la correcta ejecución de las

actividades1 1

PICADA RECUPERADA

Tabla 6. Organización del frente (actividades, tareas y/o funciones, turno)

Figura 8. Secuencia gráfica de avance de un frente

10 SERVICIOS

10.1 VENTILACIÓN

La ventilación de la mina se hace por depresión natural en las labores principales y por difusión en los frentes de avance. Para el primero se prestablece una ruta para el aire procedente de superficie; el cual pasa por el túnel principal, tambores de ventilación y por el nivel inferior de la mina, recogiendo así el aire viciado de estos labores. Como complemento a este sistema de ventilación, se implementa ventilación artificial; la cual asiste la ventilación natural en caso de falta de depresión natural. Para el segundo, se instala un difusor en la base final de la manguera de aire comprimido; esta forma de ventilación utiliza el aire comprimido para ventilar los frentes de avance o explotación.

10.2 TRANSPORTE

El transporte de mineral explotado en el frente hasta superficie está compuesto por varios elementos; en primera fase, el cargue del mineral del frente a la tecla de almacenamiento, este se hace por medio de canales negras. Estas canales están distribuidas por todo el frente de explotación, con el fin de recolectar el material arrancado. En la segunda fase, se descarga el mineral de la tecla de almacenamiento a la banda transportadora blindada; la cual esta encargada de transportar el mineral a la banda transportadora, dispuesta en el túnel principal. Esta transalda el mineral a superficie. El mineral transportado de recopila en una tolva de almacenamiento instalada en la parte final inferior de la banda transportadora.

10.3 DESAGÜE

En la sección final del túnel principal se encuentra un pozo de desagüe, el cual esta encargado de recolectar el agua procedente de las excavaciones de la mina. El desagüe del agua de la mina se realiza por medio de una motobomba, la cual se pone en funcionamiento en un rango de 4 - 6 horas día. Las aguas procedentes de la mina pasan a una serie de pozos se sedimentación; en donde es se neutraliza el PH del agua y se extraen los minerales pesado.

10.4 LABORES ESPECIALES

En la mina se encuentran 2 pozos de almacenamiento de mineral carbón en el interior de la misma. Estos pozo de almacenamiento comunican los niveles superiores con el nivel patio; esto con el fin de facilitar el transporte de mineral de los frentes de los niveles superiores. Los pozos son totalmente verticales y parten de la vía de descargue de mineral de los niveles superiores hasta el techo en diagonal del túnel principal de transporte de la mina.