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UNIVERSIDAD TECNOLOGICA DE CHILE INACAP MINERÍA Y METALURGIA

INVESTIGACION SOBRE VENTILACION EN PEQUEÑA, MEDIANA Y GRAN MINERIA

Autor: Tapia Sepulveda, Rodrigo Antonio Pincheira Morales, Carlos Gabriel Menacho Pinto, Paolo Ignacio Araya Campos, Carlos Cuarto Arenas Alonso, Paolo Helar

Trabajo presentado en la asignatura de Ventilación de mina y drenaje Profesor: Jacqueline Cerda Pezoa

Mayo, 2019 Iquique, Chile

RESUMEN Durante el proceso de detonación, combustión de equipos, fosas, mineral e incluso respiración del personal, producen diferentes gases a niveles no permisibles para la salud de los trabajadores, en este sentido es necesario el control de los gases y su reducción hasta niveles permisibles. De la misma manera, el trabajo en minería subterránea, no solo implica la contaminación en gases, sino que también, hay una gran necesidad de controlar el polvo que está en el ambiente producto de las operaciones unitarias del proceso minero. El presente trabajo se realizó con el principal objetivo de determinar los agentes más relevantes que son perjudiciales para la salud y funcionamiento de equipos e instalaciones, también de como la pequeña, mediana y gran minería controlan estos agentes en sus procesos de ventilación

2

TABLA DE CONTENIDO 1

INTRODUCCION ............................................................................................. 7

2

OBJETIVOS ..................................................................................................... 9 2.1

OBJETIVO GENERAL ............................................................................... 9

2.2

OBJETIVOS ESPECIFICOS ...................................................................... 9

3

PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA ............................................................ 10

4

ALCANCES .................................................................................................... 10

5

MARCO TEORICO ........................................................................................ 11

6

5.1

GENERACION DE GASES MEDIANTE VOLADURA .............................. 11

5.2

MINERIA .................................................................................................. 12

5.3

PEQUEÑA, MEDIANA Y GRAN MINERIA ............................................... 13

5.4

VENTILACION EN MINERIA ................................................................... 16

5.4.1

TIPOS DE VENTILACION ................................................................. 16

5.4.2

CALCULOS DE CAUDAL .................................................................. 17

5.4.3

AIRE DE MINA .................................................................................. 20

DESARROLLO............................................................................................... 22 6.1

PEQUEÑA MIINERIA ............................................................................... 22

6.1.1

Control de gases................................................................................ 22

6.1.2

Clasificación de los gases ................................................................. 22

6.1.3

Causa de su presencia y concentraciones admisibles ...................... 23

6.1.4

Formas de control .............................................................................. 24

6.1.5

Control del polvo ................................................................................ 26

6.1.6

Factores ambientales en minera subterránea ................................... 27

6.2

MEDIANA Y GRAN MINERIA .................................................................. 28

6.2.1

Clasificación de gases ....................................................................... 28 3

7

6.2.2

Causa y concentraciones admisibles................................................. 29

6.2.3

Formas de control de gases .............................................................. 29

6.2.4

Control de partículas (Polvo) ............................................................. 34

6.2.5

Factores ambientales en labores subterráneas ................................. 35

CONDICIONES AMBIENTALES EN MINERIA SEGÚN D.S N°132 Y D.S N°

594 37 7.1

Decreto supremo 132, selección en la aplicación de una labor

subterranea en los artículos desde el 136 – 151 ............................................... 37 7.2

DECRETO SUPREMO N°594, CONDICIONES AMBIENTALES ESTAN

ENTRE LOS ARTICULOS 32 – 35 .................................................................... 39 8

CONCLUSION Y RECOMENDACIONES ...................................................... 40

9

ANEXOS ........................................................................................................ 41 9.1

10

EQUIPOS DE VENTILACION .................................................................. 41

9.1.1

Ventilador Howden ............................................................................ 41

9.1.2

Ventilador Alphair, Modelo 8400AMF 5000 FB .................................. 42

BIBLIOGRAFIA............................................................................................ 43

4

ÍNDICE DE FIGURAS Figura 1 Minería Subterránea................................................................................ 12 Figura 2 Resumen de producción metálica 2011, tipo de empresa y producto ..... 14 Figura 3 Composición del aire en minería ............................................................. 20 Figura 4 Clasificación de los gases ....................................................................... 21 Figura 5 Efectos fisiológicos hidrogeno sulfurado ................................................. 23 Figura 6 Efecto fisiológico anhidrido sulfuroso ...................................................... 23 Figura 7 Inyección de aire fresco .......................................................................... 24 Figura 8 Galerías de ventilación mina subterránea ............................................... 25 Figura 9 Medidas de prevención técnica en canteras de granito: inyección de agua y captación de polvo .............................................................................................. 26 Figura 10 Clasificación de gases en mediana y gran minería ............................... 28 Figura 11 Soplador Venturi ................................................................................... 32 Figura 12 Sensación térmica ................................................................................. 36

5

ÍNDICE DE ECUACIONES Ecuación 1 Caudal ................................................................................................ 17 Ecuación 2 Caudal mínimo por trabajadores......................................................... 18 Ecuación 3 Caudal mínimo por explosivos ............................................................ 19

6

1

INTRODUCCIÓN

La minería en Chile representa una importante actividad económica. Está integrada por tres grupos: El primero constituido por la gran minería, en la que se encuentra Codelco y las demás empresas, en su mayoría transnacionales, el segundo grupo está integrado por la mediana minería, que en su mayoría son empresas nacionales, y el tercer grupo lo conforma la pequeña minería, que está constituida por empresas pequeñas y emprendedores artesanales. La gran minería en Chile ha podido generar grandes proyectos, debido a las fuertes inversiones en exploraciones de minerales que son rentables para la operación y la utilización de un enfoque operacional altamente tecnificado, que ha involucrado cada vez más innovaciones de maquinarias y de procesos que minimizan los costos operacionales y optimizan las rentabilidades. Para el caso de la mediana minera, las políticas de fomento están enfocadas en asegurar la compra de minerales de estos yacimientos a un precio competitivo (incluso recurriendo a mercados a futuro para dar certidumbre a los precios de venta de cobre), y otorgar créditos como capital de trabajo. Al analizar el enfoque de estas políticas en la pequeña minería, se encuentran dos maneras de implementación. La primera a través de instrumentos de fomento, dentro de los cuales están: Programas de reconocimiento de reservas, desarrollo de capacidades competitivas, créditos para el desarrollo minero y el acceso al mercado, la segunda está enfocada a generar un mecanismo financiero para sustentar los precios de compra de los minerales en períodos de bajos precios Los proyectos de minería subterránea se caracterizan por presentar un proceso de ingeniería y de aprobación de la inversión de extensa duración. Esto se debe a que en su elaboración se necesita una base minera robusta, se requiere todo el desarrollo de campañas de sondajes con fines de obtención de datos geomecánicas

7

y geotécnicos, para que el proyecto tenga solidez al momento de decidir si será viable o no. En la minería subterránea, la importancia de la ventilación es sumamente importante tanto para el personal como para los equipos, a medida que se va explotando el mineral, el mismo proceso va mezclando el aire con agentes tóxicos, que deben ser completamente controlados. Para poder controlar los gases, el nivel óptimo de oxígeno que deben tener en las labores, hay mecanismos o procesos de ventilación, los cuales se ven diferenciados según el tipo de minería, ya sea pequeña, mediana o gran minería. El escenario por el cual está pasando la industria minera ha obligado a las empresas a aumentar la eficiencia en todas las etapas que forman parte de la operación para mantenerse competitivas, no tan sólo preocupándose de la etapa de extracción propiamente tal, sino que también poniendo enfoque en las que están aguas arriba y dan sustento a la producción.

8

2

OBJETIVOS

2.1

OBJETIVO GENERAL

Identificar las características ambientales de una labor subterránea y la importancia de la ventilación en la gran, mediana y pequeña minería, considerando los factores básicos operacionales. 2.2

OBJETIVOS ESPECIFICOS 

Caracterizar el comportamiento del aire al interior de una labor minera y su efecto en las personas y equipos.



Relacionar las características ambientales de la faena y la legislación vigente



Diagnosticar las condiciones de ambiente subterráneo según normas, estándares y legislación asociada.

9

3

PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

Actualmente la calidad del aire es un tema de vital importancia, sobre todo cuando la salud humana se ve afectada. El riesgo asociado a la minería en su etapa de extracción del mineral, tiene relación con el empleo de explosivos y la presencia de gases tóxicos y bajo contenido de oxígeno. La mayoría de empresas dedicadas a esta actividad no cuenta con un control de riesgos documentado y eficiente. Tanto como para la pequeña, mediana y gran minería, hay dificultades en cuanto a la mitigación de estos agentes tóxicos, que aun estando regulados por los decretos 132 y 594, hay falencias en las labores mineras.

4

ALCANCES

Para poder desarrollar los objetivos, se investigará sobre lo siguiente, todo enfocado en pequeña, mediana y gran minería: Se analizará las condiciones ambientales de la minería subterránea, con análisis bibliográfico. Mediante los decretos supremos 132 y 594, se indicarán las normas, estándares y legislación asociada. Se identificarán el comportamiento del aire y los efectos que conlleva tanto para el personal como para los equipos (gases, polvo). Se describirá el proceso de ventilación de cada tipo de minería subterránea, para afrontar estos agentes tóxicos y perjudiciales para la salud.

10

5 5.1

MARCO TEORICO GENERACION DE GASES MEDIANTE VOLADURA

Los procedimientos de voladura y explosión están presentes de manera general en los trabajos de minería, en construcciones a gran escala y en la industria, tanto es así, que el uso de estos materiales los hace muy peligrosos si no se manipulan de acuerdo a las normas establecidas. Su mal uso es la causa de muchos accidentes graves y peligrosos, es por esto que conocerlos y estudiarlos nos dan una ventaja a la hora de relacionarnos con ellos (Castilla & Herrera, 2011) Los explosivos son mezclas con poca estabilidad química, razón por la cual pueden transformarse abruptamente en gases, al tiempo que producen altas presiones en breve tiempo. Se emplean en diversas obras como en la construcción de presas, sistemas de conducción eléctrica, gasoductos, oleoductos, sistemas de drenaje, vías, canales, túneles y compactación de suelos, entre otras aplicaciones (Sanchez, 2012) Los explosivos convencionales y los agentes explosivos poseen propiedades diferenciadoras que los caracterizan y que se aprovechan para la correcta selección, atendiendo al tipo de voladura que se desea realizar y las condiciones en que se debe llevar a cabo. Las propiedades de cada grupo de explosivos permiten además predecir cuáles serán los resultados de fragmentación, desplazamiento y vibraciones más probables. Las características más importantes son: potencia y energía desarrollada, velocidad de detonación, densidad, presión de detonación, resistencia al agua y sensibilidad. Otras propiedades que afectan al empleo de los explosivos y que es preciso tener en cuenta son: los humos, la resistencia a bajas y altas temperaturas, la desensibilización por acciones externas, etc (Burgos, 2006)

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5.2

MINERIA

Se define como minería a la obtención selectiva de minerales y otros materiales (salvo materiales orgánicos de formación reciente) a partir de la corteza terrestre. La minería es una de las actividades más antiguas de la humanidad. Casi desde el principio de la edad de piedra, hace 2,5 millones de años o más, ha venido siendo la principal fuente de materiales para la fabricación de herramientas. (Castilla & Herrera, 2011) Se puede decir que la minería surgió cuando los predecesores de los seres humanos empezaron a recuperar determinados tipos de rocas para tallarlas y fabricar herramientas. Todos los materiales empleados por la sociedad moderna han sido obtenidos mediante minería, o necesitan productos mineros para su fabricación. (Kotilainen, Prokhorova, Sairinen, & Tiainen, 2015)

La minería siempre implica la extracción física de materiales de la corteza terrestre, con frecuencia en grandes cantidades para recuperar sólo pequeños volúmenes del producto deseado. Por eso resulta imposible que la minería no afecte al medio ambiente, al menos en la zona de la mina. De hecho, algunos consideran que la minería es una de las causas más importantes de la degradación medioambiental provocada por los seres humanos (Rivas, 2013) Figura 1 Minería Subterránea

Fuente: (Luna, 2011)

12

5.3

PEQUEÑA, MEDIANA Y GRAN MINERIA

La minería puede ser clasificada en 3 subsectores, en grandes, medianas y pequeñas empresas, en base a su importancia económica, tamaño y producción. El IIMCH las categoriza de la siguiente manera: 

Pequeña Minería: explotan hasta 300 toneladas de mineral al día.



Mediana Minería: explotación entre 300 y 8.000 toneladas de mineral al día.



Gran Minería: explotación igual o superior a 8.000 toneladas de mineral al día

A su vez, la clasificación por (SERNAGEOMIN, 2019) y (ENAMI, 2019) como sigue: Grandes empresas Categoría A: Igual o superior a 1.000.000 horas/personas trabajadas durante el período de un año (corresponde al trabajo promedio aproximado de más de 400 trabajadores durante un año). Medianas empresas Categoría B: Igual o superior a 200.000 e inferior a 1.000.000 horas/persona trabajadas durante el período de un año (corresponde al trabajo promedio de un mínimo de 80 y un máximo de 400 trabajadores durante el año). Categoría C: Menos de 200.000 horas/persona trabajadas durante el período de un año (Corresponde al trabajo promedio de 12 y un máximo de 80 trabajadores durante el año).

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Pequeñas empresas Menos de 27.000 horas/personas trabajadas durante el período de un año (Corresponde al trabajo promedio de menos de 12 trabajadores durante el año). De acuerdo a registros obtenidos de la Sociedad Nacional de Minería (SONAMI), en 2010 se contaba con registro de 29 empresas de mediana minería y alrededor de 38 asociaciones mineras, integradas por más de 3.000 pequeños empresarios mineros. A continuación, es presentado un resumen de la producción de la minería metálica nacional, clasificada de acuerdo a la definición conferida por SERNAGEOMIN. Figura 2 Resumen de producción metálica 2011, tipo de empresa y producto

Fuente: (SERNAGEOMIN, 2019)

ENAMI, dentro de sus instrumentos de fomento enfocados al desarrollo de necesidades competitivas, considera: “Mejorar la capacidad empresarial, desarrollar una transferencia tecnología, aportar a una producción limpia y desarrollar estudios técnicos”. Sin embargo, en los puntos anteriores, no está considerado el desarrollo de la innovación como forma de mejorar la competitividad de las pequeñas y mediana mineras. (ENAMI, 2019) La mediana minería y pequeña minería no tienen la misma escala de producción de la gran minería, por lo tanto, resulta difícil invertir de manera individual en actividades de innovación y mejoramiento que les permita optimizar los costos operacionales. Estos segmentos producen a nivel agregado aproximadamente el 14

8% de la producción de cobre y el 22% de la producción de oro, la producción de plata es complementaria en muchos casos a los procesos de oro o cobre (SONAMI, 2019) Los costos de explotación unitarios de la mediana minería son un 11% mayor que los costos de la gran minería, pero es en la pequeña minería donde se produce una diferencia aún mayor, siendo los costos unitarios de este segmento un 18% mayor que la gran minería. Por lo mismo se considera relevante, como una forma de mejorar la competitividad, el poder disminuir los costos operacionales de estos yacimientos y generar una ventaja competitiva de los mismos. Al revisar la evidencia empírica, se constata que los instrumentos existentes de apoyo a la pequeña y mediana minería no han podido mejorar la competitividad de estos segmentos. (SONAMI, 2019) Si hablamos de gran minería, un perfil representativo es CODELCO, Con la puesta en escena de la institucionalidad tecnológica, CODELCO comprende que la innovación es uno de los pilares estratégicos para consolidar su posición de liderazgo y mantener su competitividad. Es así como en el año 1996 la Corporación promulga la Política de “Investigación, innovación y tecnología de Codelco-Chile “y a principios de esta década, incorpora la innovación tecnológica dentro de sus impulsos estratégicos. Esta Política se materializó en programas capaces de generar cambios significativos en los procesos operativos a los cuales se les denominó: “Quiebre Tecnológicos” (SONAMI, 2019)

15

5.4

VENTILACION EN MINERIA

La ventilación de una mina consiste en un proceso de hacer pasar un flujo de aire considerable para crear las condiciones necesarias para que los trabajadores se encuentren en una atmósfera agradable, este proceso se realiza mediante un circuito con el objetivo de que en todas las áreas de trabajo se lleve a cabo de igual manera (Brassard & Bratley, 2000) La ventilación se realiza estableciendo un circuito para la circulación del aire a través de todas las labores. Para ello es indispensable que la mina tenga dos labores de acceso independientes: dos pozos, dos socavones, un pozo y un socavón, etc En las labores que sólo tienen un acceso (por ejemplo, una galería en avance) es necesario ventilar con ayuda de una tubería. La tubería se coloca entre la entrada a la labor y el final de la labor. Esta ventilación se conoce como secundaria, en oposición a la que recorre toda la mina que se conoce como principal (Cordoba & Molina, 2011) 5.4.1 TIPOS DE VENTILACION 5.4.1.1 Ventilación Natural (principal)

Consiste básicamente en el movimiento de masas de aire al interior de las minas producto de diferencias de temperaturas entre las labores y la superficie y de la diferencia de altitud entre las galerías conectadas con superficie, fue ampliamente utilizada en los comienzos ; posterior a esto, se utilizó las caídas de agua en los piques para inyectar aire fresco al interior de las minas, también se encendían grandes hogueras en los piques para producir tiraje y levantar el aire contaminado desde el interior de las minas, hacia superficie (Dongpeng, Jinlin, & Lun, 2008)

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5.4.1.2 Ventilación Auxiliar

Como ventilación auxiliar se define aquellos sistemas que haciendo uso de ductos y ventiladores auxiliares, ventilan áreas restringidas de las minas subterráneas. En nuestro caso por tratarse de faenas mineras de bajo tonelaje este sistema se asocia como sistema de Ventilación Principal de la Mina. (SERNAGEOMIN, 2019) El objetivo de la ventilación es mantener las galerías en desarrollo y frentes de explotación, con un ambiente adecuado para el buen desempeño de hombres y máquinas, es decir, con un nivel de contaminación ambiental bajo las concentraciones máximas permitidas (SERNAGEOMIN, 2019) Los frentes de explotación o desarrollo que se encuentren distante de la corriente y la aireación de dicho sitio se hagan lenta, deben emplearse ductos u otros medios auxiliares adecuados a fin que se produzca la renovación continua del aire. (SERNAGEOMIN, 2019) 5.4.2 CALCULOS DE CAUDAL Los caudales se calculan a partir de la velocidad promedio medida y el área transversal de la galería. La ecuación utilizada es la siguiente: Ecuación 1 Caudal

Fuente: (Luque, 1988)

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5.4.2.1 Caudal mínimo por trabajadores

El volumen mínimo de aire que circule en las labores subterráneas, debe calcularse teniendo en cuenta el turno de mayor personal, la elevación de éstas sobre el nivel del mar, gases o vapores nocivos y gases explosivos e inflamables, cumpliéndose lo siguiente: 

Excavaciones mineras hasta 1.500 metros sobre el nivel del mar es de 3 m3/min. por cada trabajador.



El caudal necesario se determina según la siguiente reacción:

Ecuación 2 Caudal mínimo por trabajadores

Fuente: (Gad, Wilson, & Richards, 2005)

5.4.2.2 Caudal mínimo por explosivos

Para el cálculo de la cantidad de aire requerido para diluir los gases producto de la voladura se hace uso de la ecuación diferencial para la dilución de gases mostrada a continuación:

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Ecuación 3 Caudal mínimo por explosivos

Fuente: (Luque, 1988) 5.4.2.3 Caudal mínimo por maquinaria

En las labores subterráneas donde haya tránsito de maquinaria diésel (locomotoras, transcargadores, etc.), debe haber el siguiente volumen de aire por contenido de CO en los gases de exosto (Brassard & Bratley, 2000)  • Seis metros cúbicos (6 m3) por minuto por cada H. P. de la máquina, cuando el contenido de monóxido de carbono (CO) en los gases del escape no sea superior a 0.12%. • Cuatro metros cúbicos (4 m3) por minuto por cada H. P. de la máquina cuando el contenido de monóxido de carbono (CO) en los gases del escape no sea superior de 0.08%.

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5.4.3 AIRE DE MINA Durante su paso por la mina, el aire recoge los contaminantes producidos por las operaciones mineras, entre ellos algunos gases y vapores, el polvo en suspensión y el calor producido por las máquinas en funcionamiento (Hendron, 1972) Simultáneamente, debido a la presencia de seres humanos, máquinas de combustión y de materiales que se oxidan, el aire pierde parte de su oxígeno. Denominamos aire fresco al aire atmosférico que ingresa a la mina y aire viciado o de retorno al aire contaminado que sale con un contenido menor de oxígeno (OMS, 2004) Figura 3 Composición del aire en minería

Fuente: (SERNAGEOMIN, 2019)

20

Figura 4 Clasificación de los gases

Fuente: (SERNAGEOMIN, 2019)

21

6 6.1

DESARROLLO PEQUEÑA MIINERIA

6.1.1 Control de gases Si hablamos de control de gases presentes en la pequeña minería, debemos pensar en los tipos de gases que tenemos presentes. Por ejemplo; Los gases a controlar en una mina subterránea de carbón, son el oxígeno, metano, monóxido de carbono, hidrógeno, nitrógeno, dióxido de carbono; porque son los gases que se encuentran fácilmente en los ambientes subterráneos de mineras con poco personal y equipos. Sin embargo, estos contribuyen a formar una atmosfera explosiva. Los gases explosivos son el metano, monóxido de carbono y el hidrogeno. Normalmente

estos

gases

se

encuentran

presenten

en

el

yacimiento

(SERNAGEOMIN, 2019) 6.1.2 Clasificación de los gases La clasificación de los gases no varia en los tipos de minería (pequeña, mediana, gran), sino en como se originan los gases en las mineras ya mencionadas. Para poder clasificar los gases que comúnmente están en una labor de pequeña minería, según (SERNAGEOMIN, 2019) se identifican al metano, donde se origina normalmente en las fisuras de las minas de carbón, descomposición de materias orgánicas. Hidrogeno sulfurado, de origen por descomposición de pirita, disparos a minerales que contengan azufre (SERNAGEOMIN, 2019) Anhidrido sulfuroso, origen por combustión de pirita, combustión rica en azufre (SERNAGEOMIN, 2019) 22

6.1.3 Causa de su presencia y concentraciones admisibles Metano: según (SERNAGEOMIN, 2019)   Es un asfixiante simple y actúa desplazando el oxígeno del aire. 

Cuando el aire contiene 25% de metano produce asfixia por deficiencia de oxígeno.

Hidrogeno sulfurado: según (SERNAGEOMIN, 2019) Figura 5 Efectos fisiológicos hidrogeno sulfurado

Anhidrido sulfuroso: según (SERNAGEOMIN, 2019) Figura 6 Efecto fisiológico anhidrido sulfuroso

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6.1.4 Formas de control La inyección de aire fresco (Figura 7 ) a una mina de carbón, debe estar ubicada y construida de tal manera que no haya posibilidad alguna de ser afectada por derrumbes y obstrucciones, o que las corrientes de aire puedan ser contaminadas con polvo de carbón o humo en casos de incendio. (SERNAGEOMIN, 2019) Figura 7 Inyección de aire fresco

Fuente: (SERNAGEOMIN, 2019)

Las minas, sectores y frentes de explotación de carbón (Figura 8), deberán disponer de dos galerías de ventilación. Por una de estas vías se introducirá el aire fresco requerido y por la otra se extraerá el aire viciado. Estas vías se denominarán principal y revuelta, respectivamente. (SERNAGEOMIN, 2019)

24

Figura 8 Galerías de ventilación mina subterránea

Fuente: (SERNAGEOMIN, 2019)   En las faenas de la minería del carbón se deberá contar con un barómetro ubicado en un sitio apropiado en superficie, a fin de conocer la tendencia de la concentración de metano en el interior, cuando la presión barométrica desciende. En toda faena carbonífera subterránea, deberán efectuarse mediciones del contenido de metano (CH4), por lo menos cada treinta (30) minutos en el flujo de ventilación y en los frentes de trabajo, después de cada disparo. Este control será efectuado por personal calificado y autorizado, consignando por escrito en libretas especiales o en otro medio adecuado, los valores obtenidos. (SERNAGEOMIN, 2019) Cada vez que ocurra una acumulación de grisú, de cualquier valor que ella sea, deben adoptarse medidas inmediatas para desalojar el gas y medidas especiales para normalizar la ventilación, todo lo cual se registrara en el libro de novedades del turno. (SERNAGEOMIN, 2019) 25

No serán considerados lugares aptos para la presencia de personas, los frentes de trabajo, vías de acceso o de comunicación, si el aire contiene más de un 2% de metano, en los frentes de arranque y más de un 0,75% de metano en las galerías de retorno general del aire de la mina. (SERNAGEOMIN, 2019) 6.1.5 Control del polvo Partículas peligrosas de polvo respirable, están entre 1 y 10 micrones. Menores no se depositan y mayores se capturan en filtros naturales del cuerpo, las partículas se depositan en pulmones produciendo “neumoconiosis”, si el material es sílice se denomina “silicosis” Figura 9 Medidas de prevención técnica en canteras de granito: inyección de agua y captación de polvo

Fuente: (SONAMI, 2019)

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6.1.6 Factores ambientales en minera subterránea La temperatura mínima en minas debe ser mayor que 2ºC para evitar congelamiento de agua en cañerías o piso de galerías. La temperatura debe ser tal que produzca una sensación térmica confortable, lo cual depende también de la humedad y velocidad del aire o “brisa”. Dependiendo de la condición geográfica y/o estacional se puede requerir calentar o enfriar el aire de ventilación. (INACAP, 2019) La temperatura al interior de una mina subterránea depende de varios factores: (INACAP, 2019) 1. Temperatura del aire exterior 2. Calentamiento por compresión del aire durante descenso a la mina 3. Temperatura de la roca 4. Procesos endotérmicos 5. Procesos exotérmicos 6. Intensidad de la ventilación

27

6.2

MEDIANA Y GRAN MINERIA

6.2.1 Clasificación de gases En mediana y gran minería, donde se explota hasta 8.000 toneladas en el día, hay una considerable ejecución de equipos junto con cantidad de personal, donde los gases presentes se podrán señalar en la siguiente clasificación. Figura 10 Clasificación de gases en mediana y gran minería

Fuente: (SERNAGEOMIN, 2019)

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6.2.2 Causa y concentraciones admisibles Según la legislación chilena (D.S N°72 y D.S N°745) el CAMP es el siguiente:

6.2.3 Formas de control de gases En la industria de la mediana y gran minería subterránea, toda actividad relacionada con el proceso de operaciones unitarias lleva asociada una serie de condicionantes medioambientales (residuos, emisiones, vertidos, etc.) y de riesgos que producen impactos sobre el medio ambiente y sus trabajadores. (Lopez, 2010)

29

El material de protección deberá almacenarse y mantenerse adecuadamente para cuando existan o puedan existir gases tóxicos en la atmósfera se deberá disponer de un plan de protección en el que se indiquen el equipo disponible y las medidas de prevención a adoptar. (Sanchidrian, Lopez, & Segarra, 2008)

6.2.3.1

Control de gases CO, NO2, SO2, y O3

En toda mina, el volumen y velocidad del aire suministrado para todos los lugares, debe ser suficiente para diluir los contaminantes atmosféricos a concentraciones seguras y para extraer los gases dañinos. En cualquier zona activa, la atmósfera deberá contener cuando menos. (OMS, 2004) 



Oxígeno, no menos del 20 %



Monóxido de carbono, no más del 0.005 %



Anhídrido carbónico, 0.05 %



Óxidos de nitrógeno, no más de 5 partes por millón



Cantidades no deteriorantes de la salud, polvos, gases, nieblas, vapores, tóxicos o nocivos.

Realizar el mantenimiento de la maquinaria, su acción deberá concentrarse en establecer el buen funcionamiento de motores, filtros de aire, cambios de aceite, silenciadores de tubos de escape, cremalleras, llantas y frenos. Se deberá implementar el manejo de los respectivos registros de mantenimiento como única constancia de haber realizado el mantenimiento. (OSHA, 1970) El mantenimiento de la maquinaria y vehículos en general, controlara gran parte de las emisiones gaseosas. Adicionalmente, se debe mantener un plan de monitoreo de la calidad del aire, con el fin de determinar cualquier cambio en la calidad del aire e implementar medidas de correctivas si fueran necesarias (Luque, 1988)

30

6.2.3.2 Plan de monitoreo y seguimiento ambiental

En el Reglamento Ambiental para Actividades Mineras, Artículo 138, Monitoreo ambiental interno, se indica, que los titulares mineros deberán realizar el monitoreo ambiental interno del plan de manejo ambiental, principalmente de sus emisiones a la atmósfera, descargas liquidas y sólidas, rehabilitación de las áreas afectadas, estabilidad de escombreras etc. El titular de la sociedad minera directamente o a través de sus consultores se encargará del monitoreo y seguimiento ambiental, de los siguientes aspectos. (Valencia, Otalora, & Rodriguez, 2007)



Monitoreo a las actividades previstas en el Plan de Manejo Ambiental



Monitoreo del agua mina cada 6 meses



Monitoreo de suelo 1 vez al año



Monitoreo de Gases (CO, NO2, SO2 y 03) y material particulado cada 6 meses.



Monitoreo de ruido cada 3 meses



Monitoreo de Escombrera cada 3 meses



Monitoreo de flora y fauna una vez al año.

En todos los lugares de la mina donde accede personal, el ambiente deberá ventilarse por medio de una corriente de aire fresco, de no menos de 3 metros cúbicos por minutos y por persona, en cualquier sitio de la mina, y la velocidad promedio no podrá ser mayor de 150 [m/min], ni inferior a 15 metros por minutos. En toda mina subterránea se deberá disponer de circuitos de ventilación natural o forzado a objeto de mantener un suministro permanente de aire fresco y retorno del aire viciado. (SERNAGEOMIN, 2019)

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En las minas se deberá realizar semestralmente un aforo de ventilación en las entradas y salidas principales de la mina, y anualmente un control general de toda la mina. Los resultados obtenidos a estos aforos deberán registrarse y mantenerse disponible para el Servicio. (SERNAGEOMIN, 2019) En las minas donde en el desarrollo de las galerías se use ventilación auxiliar, el extremo de la manga de ventilación no deberá estar a más de treinta metros de la frente. En caso de ser necesario ventilar galerías y/o chimeneas con aire comprimido se deberá adicionar a esto sopladores tipo Venturi. (SERNAGEOMIN, 2019) Figura 11 Soplador Venturi

Fuente: (SERNAGEOMIN, 2019)

No se permitirá la ejecución de trabajos en el interior de las minas subterráneas cuya concentración de oxígeno en el aire, en cuanto a peso, sea inferior a 19,5 %.

32

  Los ventiladores principales de la mina, se instalarán en lugares a prueba de fuego. En caso de paralización imprevista de los ventiladores principales, el personal deberá ser evacuado de los frentes, hacia lugares ventilados, o a la superficie si es necesario, según las condiciones ambientales existentes. (SERNAGEOMIN, 2019) Los reguladores de ventilación no deben ubicarse en galerías de acceso o de transporte. Los ductos de ventilación y los ventiladores, deberán poseer descarga a tierra. (SERNAGEOMIN, 2019) Las puertas principales de ventilación y sus marcos, deben ser construidas de materiales incombustibles o resistentes al fuego y empotrados en la galería. Tales puertas, serán dobles cuando constituyan la única separación entre los flujos de aire principal de entrada y de retorno de la mina. Deben instalarse convenientemente espaciadas para que, durante su utilización, como el paso de personas y/o materiales, a lo menos una de ellas permanezca cerrada. Así también, la puerta que esté abierta, debe estar bien sujeta a la caja, de manera que esta no se cierre por efecto de caudales de aire. (SERNAGEOMIN, 2019) En las minas en que se haya comprobado la presencia de gases explosivos, estará prohibido ventilar los “frentes” de explotación por medio de una inyección de aire. (SERNAGEOMIN, 2019)

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6.2.4 Control de partículas (Polvo) Son producidos por: (OMS, 2004)  

Las operaciones generales de perforación, particularmente las realizadas en seco y en zonas confinadas y no adecuadamente ventiladas.



La voladura de minerales.



El empleo de palas, scrapers, etc., en las operaciones de extracción de minerales de las fuentes de trabajo, fragmentado por las operaciones de voladura y su remoción y descarga en los equipos de acarreo (carros de mineral) o en las tolvas de descarga.

Realizar el apilamiento de estériles de modo que se minimice la emisión de polvo. Ejemplo:  

Depositar los estériles lo más cercano al suelo posible, evitando depositarlos desde altura.



No depositar estériles fuera de los límites de la escombrera.



Disponer de caminos de accesos en buenas condiciones.



En caso de que las circunstancias meteorológicas así lo aconsejasen (tiempo seco, fuerte viento) proceder al riego de los accesos y pistas, así como de las zonas de extracción y de acopio de material.

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Medidas para controlar el polvo según (Tamayo, 2007) 



Cubrir con lonas al material a transportarse por los volquetes. De existir caída de material en las vías de acceso, este deberá ser retirado de forma inmediata para evitar cualquier tipo de accidente que pueda suscitarse.



Se mantendrán velocidades prudentes del transporte vehicular (Máx. 20 Km/h), indicándose mediante avisos esta disposición a los choferes encargados del transporte y mediante colocación de señalización vial de advertencia.



Realizar monitoreos semestrales de partículas en épocas de invierno y verano, con el fin de verificar si las medidas propuestas están dando los resultados esperados.

6.2.5 Factores ambientales en labores subterráneas 

La temperatura de la roca en la capa superficial (20 a 40m bajo la superficie) se correlaciona con la temperatura del aire en el exterior.



Bajo la capa superficial está la zona geotérmica, en que la temperatura de la roca no tiene correlación con la temperatura exterior.



En la zona geotérmica, la temperatura de las rocas asciende a medida que nos acercamos al centro de la tierra.

Gradiente Geotérmica: Se define como la diferencia de temperatura por unidad de profundidad (en la zona geotérmica) (INACAP, 2019)

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

Varía entre 1 y 5 ºC por cada 100m. o Menos de 300m de profundidad: 2ºC/100m o Menos de 1000 m de profundidad: 3ºC/100m o 1000 a 2500m de profundidad: 4,5ºC/100m

La legislación chilena, señala: Figura 12 Sensación térmica

Fuente: (INACAP, 2019) La temperatura máxima de 32° debe ser un turno no más de 6 horas, en caso de tener 30°, la jornada no debe ser mayor a 8 Hrs.

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7

CONDICIONES AMBIENTALES EN MINERIA SEGÚN D.S N°132 Y D.S N° 594

7.1

DECRETO SUPREMO 132, SELECCIÓN EN LA APLICACIÓN DE UNA LABOR SUBTERRANEA EN LOS ARTÍCULOS DESDE EL 136 – 151

Artículo 136 Todo proyecto de ventilación general de una mina subterránea, previo a su aplicación, deberá ser enviado al Servicio para su aprobación. El Servicio tendrá un plazo de treinta (30) días para responder la solicitud, desde la fecha de presentación de ella en la Oficina de Parte. Artículo 137 En toda mina subterránea se deberá disponer de circuitos de ventilación, ya sea natural o forzado a objeto de mantener un suministro permanente de aire fresco y retorno del aire viciado. Artículo 138 En todos los lugares de la mina, donde acceda personal, el ambiente deberá ventilarse por medio de una corriente de aire fresco, de no menos de tres metros cúbicos por minuto (3 m3 /min) por persona, en cualquier sitio del interior de la mina. Dicho caudal será regulado tomando en consideración el número de trabajadores, la extensión de las labores, el tipo de maquinaria de combustión interna, las emanaciones naturales de las minas y las secciones de las galerías. Las velocidades, como promedio, no podrán ser mayores de ciento cincuenta metros por minuto (150 m/min.), ni inferiores a quince metros por minuto (15 m/min.). Artículo 139 Se deberá hacer, a lo menos trimestralmente, un aforo de ventilación en las entradas y salidas principales de la mina y, semestralmente, un control general de toda la mina, no tolerándose pérdidas superiores al quince por ciento (15 %). Los resultados obtenidos de estos aforos deberán registrarse y mantenerse disponibles para el Servicio. Artículo 140 En las minas en que se explote azufre u otro mineral cuya suspensión de partículas en el aire forme mezclas explosivas, se deberán tomar las medidas 37

preventivas necesarias para controlar el riesgo, contemplándose las siguientes acciones mínimas: a) Realizar un muestreo periódico y sistemático del aire en los lugares de trabajo, llevando registros actualizados con los resultados obtenidos. b) Mantener una ventilación eficiente que permita la dilución del polvo en el aire a niveles permisibles. c) Humedecer con agua los lugares de trabajo antes y después de cada tronadura. En los puntos en que se generen emisiones de polvo, deberá disponerse de sistemas colectores. d) Usar solamente explosivos aprobados para este tipo de explotación. e) Todo equipo con motor a combustión que realice actividades dentro de estas minas, debe disponer en el tubo de escape de una rejilla o malla que evite la proyección de partículas incandescentes al exterior. Artículo 151 Todos los colectores de polvo, sistemas de ductos y captaciones en general, deberán ser sometidos, a lo menos cada tres meses, a un riguroso plan de mantención y control de eficiencia de los sistemas.

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7.2

DECRETO SUPREMO N°594, CONDICIONES AMBIENTALES ESTAN ENTRE LOS ARTICULOS 32 – 35

Artículo 32 Todo lugar de trabajo deberá mantener, por medios naturales o artificiales, una ventilación que contribuya a proporcionar condiciones ambientales confortables y que no causen molestias o perjudiquen la salud del trabajador. Artículo 33 Cuando existan agentes definidos de contaminación ambiental que pudieran ser perjudiciales para la salud del trabajador, tales como aerosoles, humos, gases, vapores u otras emanaciones nocivas, se deberá captar los contaminantes desprendidos en su origen e impedir su dispersión por el local de trabajo. Con todo, cualquiera sea el procedimiento de ventilación empleado se deberá evitar que la concentración ambiental de tales contaminantes dentro del recinto de trabajo exceda los límites permisibles vigentes. Artículo 34 Los locales de trabajo se diseñarán de forma que por cada trabajador se provea un volumen de 10 metros cúbicos, como mínimo, salvo que se justifique una renovación adecuada del aire por medios mecánicos. En este caso deberán recibir aire fresco y limpio a razón de 20 metros cúbicos por hora y por persona o una cantidad tal que provean 6 cambios por hora, como mínimo, pudiéndose alcanzar hasta los 60 cambios por hora, según sean las condiciones ambientales existentes, o en razón de la magnitud de la concentración de los contaminantes (4). Artículo 35 Los sistemas de ventilación empleados deberán proveer aberturas convenientemente distribuidas que permitan la entrada de aire fresco en reemplazo del extraído. La circulación del aire estará condicionada de tal modo que en las áreas ocupadas por los trabajadores la velocidad no exceda de un metro por segundo.

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8

CONCLUSION Y RECOMENDACIONES

El constante crecimiento de la minería en nuestro país exige una revisión cuidadosa y extensiva de las prácticas operacionales, más aún cuando es notorio que los entes que deben fiscalizar no dan abasto con la gran cantidad de faenas de pequeña y mediana minería que se encuentran actualmente en operación. Esto hace que cada empresa debe velar por la seguridad de su personal, haciendo énfasis en los estatutos de seguridad que ponen a disposición los entes reguladores como Sernageomin. Se debe poner atención a los procesos que causan los agentes tóxicos y dañinos para la salud (gases y polvo), por ejemplo; Luego de la detonación se debe proceder conforme al procedimiento establecido en el presente documento, que consiste en tomar las medidas para evitar riesgos de intoxicación a los trabajadores. Se recomienda que: Se debe garantizar un correcto funcionamiento de la ventilación en todo momento dentro de la mina, por lo que se debe realizar planes de mantenimiento y revisión de los equipos. La ventilación es determinante en todo momento dentro de cualquier proceso de detonación, ya que es quien garantiza las condiciones óptimas necesarias dentro del entorno de la mina Las áreas en donde no se labora temporalmente deben realizarse ventilación por un tiempo aproximado de 4 horas antes de ingreso de personal, para mantener los límites permisibles de concentración de gases Es importante controlar el material particulado dentro de la mina, por lo que se debe realizar mediciones de este parámetro. Se deben realizar capacitaciones y evaluación continua acerca de las medidas de seguridad que se deben tomar para prevenir los riesgos de intoxicación 40

9 9.1

ANEXOS EQUIPOS DE VENTILACION

9.1.1 Ventilador Howden

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9.1.2 Ventilador Alphair, Modelo 8400AMF 5000 FB

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10 BIBLIOGRAFIA Brassard, G., & Bratley, P. (2000). Fundamentos de algoritmia. madrid: iberoamerica. Burgos, J. (2006). Integración de la calidad en perforación y voladura. madrid: Iberoamericana. Castilla, J., & Herrera, J. (2011). Modelización de parámetros de voladura para la optimización del proceso minero:la voladura computerizada. madrid: iberoamericana. Cordoba, C., & Molina, J. (2011). CARACTERIZACIÓN DE SISTEMAS DE VENTILACIÓN EN MINERIA SUBTERRÁNEA. madrid: iberoamerica. Dongpeng, Y., Jinlin, L., & Lun, R. (2008). Reserach on Reliability fo Complex Coal Mine Ventilation Networks. Utah: salt lake. ENAMI. (8 de MAYO de 2019). Empresa nacional de mineria. Obtenido de Empresa nacional de mineria: http://www.enami.cl Gad, E., Wilson, A., & Richards, A. (2005). Effects of mine blasting on residential structures. new york: 5 th side. Hendron, A. (1972). Specifications for controlled blasting in civil engineering projects. Littleton, Colorado: Proceedings of the First American Rapid Excavation and Tunneling Conference, Society of Mines Engineers. houston: american rapid. INACAP. (2019). INACAP. Obtenido de INACAP.

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Kotilainen, J., Prokhorova, E., Sairinen, R., & Tiainen, H. (2015). La responsabilidad social corporativa de las empresas mineras en Kirguistán y Tayikistán. Bogota: panamericana. Lopez, C. (2010). Ténicas de Explotación Mineras. Foro de desarrollo minero sostenible. madrid: ibero. Luna, H. (2011). Minería subterranea y superficial y beneficio de minerales en el Perú. Lima: amparu. Luque, V. (1988). Manual de ventilación de minas. madrid: mayorca. OMS. (2004). Guías para la calidad del aire . Organización Mundial de la Salud, Ginebra. GINEBRA: GINEBRA. OSHA. (1970). Limites de exposición ocupacional (OEL) OSHA Z-1, Z-2 tablas. Houston: steel. Rivas, V. (2013). Crecimiento económico: sector minero. Lima: Universo. Sanchez, Y. (2012). Optimización en los procesos de perforación y voladura en el avance de la rampa en la mina Bethzabeth. quito: universidad central de ecuador. Sanchidrian, J., Lopez, L., & Segarra, P. (2008). The influence of some blasting techniques on the probability of ignition of firedamp by permissible explosives. Houston: blue jhon. SERNAGEOMIN. (8 de mayo de 2019). Servicio nacional de geologia y mineria. Obtenido de Servicio nacional de geologia y mineria: http://www.sernageomin.cl

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SONAMI. (8 de mayo de 2019). Sociedad nacional de mineria. Obtenido de Sociedad nacional de mineria: http://www.sonami.cl Tamayo, P. (2007). Perpectivas economicas en el sector minero. Lima: san juan. Valencia, D., Otalora, C., & Rodriguez, J. (2007). EFECTO DE LAS VIBRACIONES GENERADAS POR VOLADURAS EN MINAS SOBRE EDIFICACIONES RESIDENCIALES DE MAMPOSTERÍA SIMPLE EN COLOMBIA. BOGOTA: REVISTA NCB.

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