Exposicion Chimeneas y Piques
CONSTRUCCION DE CHIMENEAS Y PIQUES Empleo de las metodologías: Raise Boring y Plataforma ALIMAK GRUPO 4 INTEGRANTES: PAZ
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CONSTRUCCION DE CHIMENEAS Y PIQUES Empleo de las metodologías: Raise Boring y Plataforma ALIMAK GRUPO 4 INTEGRANTES: PAZOS ALVARADO, Iván José FLORES PORTUGUEZ, Antony Samir JORGE RANGEL, Moisés Bernardo GONZALES OROSCO, Jean Carlos PIÑAN CHAVEZ, Bryan Pool
20110059D 20101021H 20101174I 20110004E 20101099G
2014-II
INTRODUCCIÓN
En la minería subterránea se utilizan distintos tipos de labores para poder tener un buen desempeño de esta, y cada una de estas labores se va a utilizar con un fin determinado, ya sea para transporte, producción, acumular material, ventilación, ingreso a la mina, etc. Entre estas se encuentran las chimeneas y piques que son una de las labores más utilizadas dentro de la minería subterránea, que se utiliza ya sea para ventilar, ingresar, traspasar material de un nivel a otro, o incuso como cara libre en algunos métodos de explotación.
CHIMENEAS Las chimeneas son labores o excavaciones verticales que se construyen en las minas subterráneas con la siguiente finalidad:
Poder delimitar el tajeo de explotación.
Servir como labor para la ventilación.
Servir para el transporte de material.
Servir como camino para pase de tubos de aire comprimido, agua, etc.
Constituir una labor de exploración de la mineralización encima de un nivel.
PIQUES
El pique, en minería, es una perforación en forma vertical en la cual se puede descender en cabrias (ascensores) a profundidades de la tierra. Éstas, por lo general, en la pequeña minería suelen tener profundidades que van de 25 metros y en la gran minería tener profundidades de 1000 metros.
Al fondo de los piques se encuentran galerías, las cuales son fortificadas, ventiladas e iluminadas, y se dirigen a frentes de explotación de minerales.
Los piques se usan a interior mina para poder acarrear mineral de un nivel superior a otro inferior, a esos piques se les llama Piques de acarreo.
TIPOS DE CHIMENEAS Los tipos de chimeneas pueden ser: Según su forma:
Circulares.
Cuadradas.
Rectangulares
Según su sección:
Simple. Sección de 4’ x 4’
Doble: sección de 4’ x 8’
Triple: sección de 4’ x 12’
Según su longitud:
Cortas: hasta 50 m.
Largas: de 51 a 100 m.
De gran longitud: > de 100 m
MÉTODOS DE CONSTRUCCIÓN DE CHIMENEAS Los métodos de construcción de chimeneas generalmente están relacionados al sistema de minado convencional y/o mecanizado. En base a estas consideraciones se tiene:
Método convencional de construcción: realizado con puntales de avance, plataforma de madera y máquina perforadora stopper
Método mecanizado de construcción. En este caso la construcción de una chimenea puede realizarse con: plataforma trepadora o con equipo Raise Borer
MÉTODO CONVENCIONAL DE CONSTRUCCIÓN.
Se da esta denominación cuando la construcción se efectúa colocando puntales de línea de avance sobre el cual se tienden tablas que sirven de plataforma. En este caso se utiliza para la perforación una sola máquina neumática stoper, barrenos integrales de 6 pies y brocas de hasta 40 mm de diámetro.
La longitud de la chimenea en promedio es de 50 m. pudiéndose construir chimeneas de mayor longitud pero deberán ser mellizas por razones de seguridad.
Por otro lado la sección es simple o doble, generalmente sobre estructura mineralizada y su inclinación puede ser vertical o inclinada.
VENTAJAS DEL METODO CONVENCIONAL.
El rumbo y la inclinación puede ser modificado.
Se puede lograr un buen control estructural de las cajas de la chimenea.
El sostenimiento se puede hacer en forma inmediata.
DESVENTAJAS DEL METODO CONVENCIONAL
Es un método que involucra altos riesgos de accidentes, requiere una constante observación de los procedimientos utilizados.
Se requiere mucho tiempo para concluir el ciclo.
Es de baja productividad en términos de mt/guardia.
PERFORACIÓN
La chimenea es perforada con perforadora neumática stoper, usando barrenos de 6 pies de longitud y diámetro de 38 mm.
LIMPIEZA.
El material volado cae hacia el buzón por el lado de la chimenea que sirve como echadero y que previamente está entablado.
Del buzón el material es descargado a los carros mineros para su traslado hacia superficie y/o sirve como relleno detrítico, dependiendo del contenido metálico puesto que la chimenea de doble compartimiento se construye sobre veta.
SOSTENIMIENTO.
Para el avance de la chimenea se coloca puntales en línea que a su vez sirve de sostenimiento, en caso de encontrarse roca incompetente se sostendrá con cuadros completos, toda la sección de la chimenea.
VENTILACION.
La chimenea luego del disparo se ventilará mediante aire comprimido, para cuyo efecto la manguera de aire se dejará a 5 m. del tope y luego del encendido de los taladros cargados se abrirá la válvula respectiva.
TIPOS DE PERFORADORAS CONVENCIONALES NEUMATICAS Jack Leg.- Perforadora con barra de avance que puede ser usada para realizar taladros horizontales e inclinados, se usa mayormente para la construcción de galerías, subniveles, rampas; utiliza una barra de avance para sostener la perforadora y proporcionar comodidad de manipulación al perforista.
Jack Hammer.- Perforadoras usadas para la construcción de piques, realizando la perforación vertical o inclinada hacia abajo; el avance se da mediante el peso propio de la perforadora.
Stoper.- Perforadora que se emplea para la construcción de chimeneas y tajeado en labores de explotación(perforación vertical hacia arriba).Está constituido por un equipo perforador adosado a la barra de avance que hace una unidad sólida y compacta.
Empleo de Alimak Para chimeneas y piques
Consideraciones para el uso de Alimak
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Consideraciones para el uso de Alimak
VENTAJAS
DESVENTAJAS
• Se puede usar para chimeneas de pequeña a gran longitud y con cualquier inclinación • Es posible cambiar la inclinación de las chimeneas mediante el uso de carriles curvos. • La preparación inicial del área de trabajo es muy reducida. • Se puede construir chimeneas con diferentes secciones cambiando las plataformas, siendo posible excavar secciones de 3 m² a 20 m².
• Requiere mano de obra especializada. • Al realizar el desmontaje ya no se pueden recuperar algunos de sus componentes. • Cuando se ejecuta chimeneas de gran longitud se tiene problemas con los servicios como caída de tensión, baja presión de agua y aire ,etc.
Características de la plataforma Alimak
Partes del Alimak
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OMPONENTE DIIONLES
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Cálculo de componentes para la ejecución de la chimenea con alimak DATOS:
Labor : Ch-4040 Sección: 2.4 x 2.4 m. Tipo de roca: M/F Longitud de la chimenea: 50 m.
Inclinación de la chimenea: 70°
Cálculo de componentes para la ejecución de la chimenea con alimak DATOS:
Labor : Ch-4040 Sección: 2.4 x 2.4 m. Tipo de roca: M/F Longitud de la chimenea: 50 m.
Inclinación de la chimenea: 70°
Recomendaciones para el uso de la plataforma alimak en operación
El operador de la trepadora, ó sea, la persona autorizada para operar la plataforma trepadora, deberá tener el conocimiento necesario acerca del diseño, condiciones y accionamiento de la trepadora.
Deberá estar muy bien familiarizado con la operación de la trepadora, tanto en condiciones normales, como en las emergencias, así como con la instructiva aplicable ala trepadora y su equipo.
Deberá estar muy familiarizado con el uso de los dispositivos de la alarma de señal y con el trepador de seguridad y emergencias. Si la trepadora es operada normalmente por más de una persona, el establecido bajo 1-3 es aplicable por lo menos a dos de ellos.
La trepadora no deberá utilizarse con una carga o velocidad mayor que el máximo establecido para el recorrido más largo, tampoco deberá utilizarse en contra de las prohibiciones aquí asentadas o en contra de los reglamentos para transportes de personal. Esto mismo es aplicable para el trepador de seguridad y emergencia.
Recomendaciones para el uso de la plataforma alimak en operación
El trasporte de materiales se deberá realizarse de tal manera que los materiales no puedan lastimar a los pasajeros, caerse u atorarse en el paso de la trepadora. Cuando sea necesario, los materiales se empaquetaran cuidadosamente y se fijaran a la jaula o plataforma de trabajo.
El estar excavando chimeneas con una plataforma trepadora, el método de ignición deberá ser tal que permita el encendido desde un sitio protegido. El trasporte de explosivos en la plataforma trepadora así como el almacenamiento y manejo de tales materiales en la jaula o plataforma de trabajo, se realizara en tal forma que no origine riesgos de explosión debido a daños mecánicos, fuego o ignición inadvertida de los detonadores.
La jaula solamente se abordara o abandonara en un sitio protegido.
Durante su conducción los pasajeros permanecerán en la jaula y el escotillón hacia la plataforma estará cerrado. La parte frontal embisagrada de la plataforma se mantendrá levantada.
Durante el ascenso después de la voladura o por lo menos una vez de cada día, el carril guía con sus anclajes, especialmente los pernos de expansión deberá ser inspeccionado y cualquier daño rectificado inmediatamente. Si hubiera daños severos a las tuberías del carril, proceder con precaución con respecto a posible ventilación deficiente en la parte superior de la chimenea.
Recomendaciones para el uso de la plataforma alimak en operación
Los aumentos de carril guía y el emparejado de la chimenea solamente se llevara a cabo bajo la protección del techo de seguridad, si la chimenea es vertical o inclinada hasta 60º.
Durante todo el trabajo sobre la plataforma se utilizara cinturón de seguridad con cables fijados a la plataforma o al techo protector, la sección embisagrada de la plataforma de trabajo se bajara solo después de terminada las labor de emparejado.
En el nivel inferior el paso de la trepadora estará cercado de tal manera que nadie pueda ser golpeado por rocas cayentes u otros objetos o lastimado por la jaula en movimiento. Tal cerca pueda construirla de caballetes de madera suelto etc. Un rotulo que diga “hombres trabajando” o similar deberá ser colocado sobre de inmediato en la cerca.
Durante cada turno se deberá revisar los elementos de fijación y el ajuste del dispositivo de seguridad, así como el funcionamiento de los dispositivos de señales.
Empleo de Raise boring Para chimeneas y piques
Raise Boring:
Es el sistema o método de perforación mecanizado de chimeneas realizados por el Raise Borer Machine; entre dos niveles dentro de una mina. Los niveles pueden ser subterráneos o el superior puede estar en la superficie.
Cómo funciona?
Consiste principalmente en la utilización de una máquina electrohidráulica en la cual la rotación se logra a través de un motor eléctrico y el empuje del equipo se realiza a través de bombas hidráulicas.
Partes de un Raise Borer
RBM
CABEZA RIMADORA
Partes de un Raise Borer
BARRENO
BROCA TRICONICA
Características del sistema: VENTAJAS Seguridad Coste efectivo Rapidez Paredes suaves y autosostenidas Calidad
DESVENTAJAS La inversión elevaba El coste de excavación unitario elevado La poca flexibilidad Las dificultades en rocas de malas condiciones La necesidad de personal especializado
PRINCIPIOS DE EXCAVACIÓN:
La roca se fractura por los mismos principios de la perforación rotativa. Los cortadores se hacen girar bajo un gran empuje contra la roca, rompiéndose ésta por la penetración del borde o de los botones de cada cortador.
La velocidad de penetración está relacionada con la resistencia a compresión simple de la roca.
La separación entre los cortadores para que las grietas se unan y la roca se rompa en lajas.
Perforación de un taladro piloto
Algunas relaciones prácticas:
ESTACION DE TRABAJO
La Estación de Trabajo podrá estar ubicada en superficie o interior de la mina.
Para estaciones en superficie se requiere una plataforma de unos 100 m2 de superficie donde se ubicará la losa de concreto donde se anclará el equipo Raise Borer.
Los diferentes modelos de equipo Raise Borer definen alturas mínimas de operación y área de trabajo en interior mina.
La base de apoyo del equipo debe ser construida en un hormigón simple tipo H-30 y debe asegurarse la perfecta adherencia del concreto con el piso de roca. Tabla N° 3: Estaciones de Trabajo según modelo de equipo. Marca Modelo
Altura (mt)
Area (mt)
Master Drilling RD-3-250
6,0
3x3
Robbins 73-R
7,5
3x3
Robbins 71-R
6,0
3x3
Robbins 61-R
5,0
3x3
Robbins 41-R
4,5
3x3
Robbins 43-R
4,5
3x3
Robbins 83-R
7,5
3x3
RENDIMIENTOS DE EXCAVACION
El rendimiento en la excavación de chimeneas con equipos Raise Borer es variable y dependerá fundamentalmente de la calidad geomecánica de la roca, la profundidad del pique o chimenea y por supuesto del diámetro final de excavación.
En general podemos indicar los siguientes rendimientos netos para rocas competentes con una resistencia a la compresión uniaxial de hasta 180 Mpa
Perforación Piloto 12 ¼”: 12 a 20 mts. por día Perforación Piloto 13 ¾" : 10 a 15 mts por día Escariado a 1,5 mt : 12 a 20 mts. por día Escariado a 2,5 mt : 8 a 14 mts. por día Escariado a 3,0 mt : 6 a 10 mts. por día Escariado a 3,5 mt : 4 a 8 mts. por día
CONTROL DE CALIDAD
Las operaciones con equipos Raise Borer requieren establecer estándares y procedimientos estrictos que permitan tener operaciones seguras y confiables.
Entre los mayores riesgos que se pueden mencionar es la rotura de la columna en alguna de las etapas con la consiguiente caída de las barras o escariador al nivel inferior.
Las actividades principales, entre otras, que es necesario realizar antes en este tipo de operaciones son: ·Detección de fisuras en componentes de sujeción y sistemas de transmisión con los mismos métodos indicados anteriormente. · Chequeo de horizontalidad en superficie del escariador, para asegurar que todos los cortadores realicen el corte a la misma altura.
.Instrucción y Capacitación permanente del personal de operaciones.
APLICACIONES DEL METODO
El método es aplicable con gran éxito en las siguientes actividades mineras:
· Chimeneas de Ventilación · Chimeneas de Traspaso de Mineral · Chimeneas de Cara Libre · Chimeneas de Servicio y Acceso
BONDADES DEL METODO
Método altamente seguro para el personal, ya que todo el comando de la excavación se realiza a través de un panel de control fuera de la línea de caída del material.
El personal no está en contacto con el frente a excavar.
No hay riesgos por uso de explosivos.
Rapidez y productividad. Los rendimientos que se pueden alcanzar no tienen comparación con lo de otros métodos de excavaciones de chimeneas.
Método no contaminante por gases de explosivos por lo que no se requiere grandes volúmenes de aire fresco en el área de trabajo
NUEVAS APLICACIONES DE LA TÉCNICA RAISE-BORING
Sistema tradicional: Es un sistema seguro, eficiente y de bajo coste para realizar excavaciones en diferentes diámetros, longitudes y distintas formaciones geológicas.
Sistema horizontal: Nace como competencia a la perforación tradicional con voladura y a las TBM. Las claves de este sistema son un sondeo piloto certero (normalmente en dos etapas), una buena evacuación de los detritus y la estabilidad de la formación rocosa.
Down Boring: Este método se ha desarrollado en minas para perfora chimeneas entre los subniveles cuando no se puede utilizar el raise-boring tradicional. Primero se hace el sondeo piloto hasta llegar al subnivel correspondiente, se retira la sarta de perforación y se empuja la cabeza hacia abajo para escariar el sondeo. Los detritus caen por gravedad con la ayuda del flujo de agua.
Raise-boring ciego: Se usa para realizar chimeneas ciegas. La perforación se hace desde un nivel inferior, donde también está el control de la máquina. Esta es similar a una mini TBM, capaz de perforar verticalmente hasta con un ángulo de 30 grados. La máquina está expuesta a la caída de detritus por gravedad, de ahí que lleve unos pequeños transportadores para su evacuación. La dirección se controla por láser.
APLICACIÓN RAISE BORING SACADA DE UNA NOTICIA DE UN ACCIDENTE OCURRIDO EN CHILE. «La maquinaria con sistema Raise Borer se encontraba en División Andina realizando chimeneas de ventilación para las faenas subterráneas, las que fueron suspendidas el viernes pasado para ir en ayuda del rescate» Los Andes, 23 de agosto de 2010.- La perforadora tipo Raise Borer inició ayer su traslado desde División Andina de Codelco hasta Copiapó, para colaborar en el rescate de los 33 mineros atrapados en la mina San José desde el 5 de agosto pasado.
EL TRASLADO DE LAS MAQUINAS QUE RESCATARON A LOS 33 MINEROS EN CHILE
YA SE INICIA EL PROCESO DE PERFORACION PARA RESCATAR A LOS MINEROS
COMENTARIOS FINALES
La incorporación de sistemas mecanizados en la excavación de chimeneas ya sea utilizando las técnicas Raise Borer contribuyen a un trabajo seguro para el personal, equipos y materiales especialmente en aquellos macizos rocosos de mala calidad geomecánica.
La productividad que se pude lograr con este método es significativamente alta, y no son comparables con los métodos tradicionales de construcción de chimeneas con utilización de explosivos.
El entrenamiento y la capacitación del personal en este método es fundamental para el éxito de las operaciones.
·Raise Borer es tecnología limpia, no contaminante al basar su operación en técnicas de corte y cizalle sin utilizar explosivos y la consiguiente producción de gases de tronadura.