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UNIVERSIDAD NACIONAL JORGE BASADRE GROHMANN FACULTAD DE INGENIERIA ESCUELA ACADEMICA PROFESIONAL DE INGENIERIA DE MINAS

SQUARE SET STOPING – CUADROS DE MADERA Alumnos: Chambilla Salas, Luis Fernando

2014-101042

Flores Pongo, Antonio

2013-38919

Docente: Dr. Julio Vargas Paniagua Semestre: VII Semestre Curso: Métodos de Explotación Subterránea

FAIN – ESMI

2017

AGRADECIMIENTOS Primero mi agradecimiento infinito a Dios por estar siempre conmigo, por no dejarme a pesar de mis equivocaciones y por cuidar siempre de mí y de mi familia y por todo lo que me ha dado. Nuestro agradecimiento a los docentes de la Universidad Nacional Jorge Basadre Grohmann - Tacna, por las enseñanzas que nos impartieron durante estos años de formación profesional. También un agradecimiento en especial a mis compañeros de trabajo y amigos por su apoyo y colaboración para el desarrollo de esta Investigación. Del mismo modo a las personas que de alguna manera contribuyeron a la culminación de la presente investigación

HIDRAULICA APLICADA

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INDICE INTRODUCCIÓN ............................................................................................................ 1 MARCO TEORIO ............................................................................................................ 2 BREVE RESEÑA ............................................................................................................... 2 ELEMENTOS DE UN CUADRO .................................................................................... 3 CUADROS RECTOS PARA GALERIA ....................................................................... 4 CUADRO CÓNICOS PARA GALERÍA ........................................................................ 5 CONDICIONES DE APLICACIÓN DEL METODO .................................................... 6 VENTAJAS DEL MÉTODO ........................................................................................... 6 DESVENTAJAS DEL MÉTODO ................................................................................... 7 ENMADERADO ............................................................................................................... 7 VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE LA MADERA: .................................................... 8 TRABAJOS PREPARATORIOS................................................................................. 14 MÉTODO DE EXPLOTACIÓN .................................................................................... 15 ENMADERADOS DE CUADROS:.............................................................................. 20 CONCLUSIONES .......................................................................................................... 29 RECOMENDACIONES ................................................................................................. 29 BIBLIOGRAFIA.............................................................................................................. 30

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INTRODUCCIÓN  Un square set consiste en dos maderas verticales y dos horizontales generalmente ubicados en ángulo recto.  Las maderas horizontales por lo general son llamadas sombreros, las maderas verticales son denominados postes y las maderas horizontales colocadas perpendicular al frente son denominados avances, o en los extremos de las maderas se hacen muescas a fin agarrar a las maderas adyacentes.  La aplicación del método en el tajeo consiste en disparar, extraer y entibar pequeñas bloques de mineral, antes de proseguir a la siguiente sección.  En general la aplicación del square set esta declinando debido a los altos costos de labor y materiales, también porque se han desarrollado métodos mas efectivos para ser utilizados en terrenos poco competentes.  El método se basa sobre sistema de cuadros, el espacio entre los cuadros es rellenado; se dejan ciertas secciones que sirven como galería de acceso y “ore pass”.

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MARCO TEORIO

BREVE RESEÑA Las excavaciones subterráneas son un mundo sorprendente. Es asombrosa la capacidad del ser humano de desarrollar técnicas cada vez más avanzadas para crear espacios subterráneos con distintos cometidos. Desde los primeros registros de excavaciones mediante la técnica del fuego hace 40.000 años atrás, hasta la actual utilización de tuneladoras completamente mecanizadas, las técnicas constructivas de obras subterráneas, engloban ciencia, ingeniería y arte.

Las excavaciones subterráneas son un mundo sorprendente. Es asombrosa la capacidad del ser humano de desarrollar técnicas cada vez más avanzadas para crear espacios subterráneos con distintos cometidos. Desde los primeros registros de excavaciones mediante la técnica del fuego hace 40.000 años atrás, hasta la actual utilización de tuneladoras completamente mecanizadas, las técnicas constructivas de obras subterráneas, engloban ciencia, ingeniería y arte.

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ELEMENTOS DE UN CUADRO

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CUADROS RECTOS PARA GALERIA

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CUADRO CÓNICOS PARA GALERÍA

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CONDICIONES DE APLICACIÓN DEL METODO  En yacimientos metálicos muy valiosos en los que tiene mayor importancia una explotación sin perdidas que los costos de obtención.  Cuando el mineral y la roca de caja son poco firmes y es necesaria la fortificación sistemática del espacio abierto por la explotación.  En comarcas con abundancia bosques y la mano de obra barata.  En cuerpos mineralizados de alta ley en donde las perdidas por dilución de los métodos de socavación sean inaceptables.  En yacimientos con una potencia mínima de 3 a3.5m.  En terrenos incompetentes el cual es demasiado estrecho, demasiado plano o demasiado irregular para ser minado por “blok caving”.

VENTAJAS DEL MÉTODO  Gran recuperación las perdidas generalmente a 3 a 5%, la dilución del mineral es también pequeña.  Puede separarse durante la explotación distintas clases de mineral.  La ganga puede dejarse en las explotaciones como relleno o sostenimiento.  Desde las zonas de explotaciones puede trazarse con facilidad galerías de explotación y efectuar sondeo.  Condiciones de ventilación favorables.  Seguridad relativamente elevada debido a que las explotaciones se enmaderan inmediatamente.

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DESVENTAJAS DEL MÉTODO  Costo de extracción elevada.  Baja productividad.  Gran consumo de madera de 0.03-0.04m3/tn mineral.  Dificultad en el transporte, motivados por el gran consumo de materiales de fortificación y relleno.  Peligro de incendio  Velocidad de arranque limitada cuando se explotan yacimientos potentes.

ENMADERADO  La madera fue el material más importante para los ademes en las operaciones de minería hasta el final de la segunda guerra mundial la razón para considerar a la madera como material de ademe es que se usa en minas a pequeña escala.  La madera es un material de peso ligero, fácilmente transformable es 11 veces mas ligera y 2 veces mas frágil que el acero y esto hace que sea un material económico cuando se usa un con ademes cuya vida útil es corta.

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VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE LA MADERA: VENTAJAS:  Es ligera, se transporta, se corta, se maneja fácilmente como ademe en la mina.  Se rompe a lo largo de estructuras fibrosas dando señales visibles y audibles antes de que falle completamente

DESVENTAJAS: Las resistencias mecánicas (flexión, tensión, flambeo, compresión) dependen de las estructuras fibrosas y de los defectos naturales de la madera.  La humedad afecta a su resistencia.  Muchos hongos afectan a la madera afectando su resistencia

CARACTERISTICAS INGENIERILES DE LA MADERA USADA EN LAS MINAS La madera se compone aproximadamente de:  45 al 50% de celulosa.  20 a 25% de lignina  5% de pectina  20% de otros materiales.

Resistencia de la madera:  Resistencia a la tensión: La resistencia máxima de la madera es la tensión, especialmente paralela a la estructura fibrosa, en algunas especies y condiciones

de aire

alcanzando

un máximo de 3000Kg/m2. 8

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 Resistencia a la compresión: Para las maderas secas al aire la máxima resistencia al a compresión paralela a la fibra alcanza un promedio de solo cerca del 50% de la resistencia a la tensión.

 Resistencia al flambeo: Esta resistencia se mide paralelamente a las fibras en el eje de la madera, la resistencia al flambeo o pandeo viene dada por la siguiente relación. 9

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2 E 2    C (1  a  b2 ) 

, Para:   100

, Para:   100 Donde: 

 = Relación de esbeltez = 4L/d

 E = Modulo de la elasticidad de la madera  

 = Resistencia al flambeo de la madera C

= Resistencia a la compresión de la madera

 a, b = Constantes de calidad de la madera, para madera normal de mina a = 0 y b = 2  L = Longitud del madero  d = Diámetro de la madera

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FACTORES QUE AFECTAN A LA MADERA:

 AGUA: Es el componente mas importante de la madera. En condiciones normales (20º C y 80% de humedad relativa) el contenido de agua es cerca del 20%. Se considera seca a una madera que tenga menos de esa cantidad y humedad mayor a 30%.

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DEFECTOS DE LA MADERA:

Estos defectos son causados por las condiciones de crecimiento. Los nudos son bases de los árboles afectan a la resistencia a la flexión.

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ELEMENTOS PRINCIPALES DE UN CUADRO:

 Los sombreros son los elementos primordiales que soportan la mayor presión lateral, se colocan formando ángulo recto.  Los avances actúan generalmente como estabilizadores.  Los postes tienen entre 6 a 8 pies de longitud, tiene como finalidad asegurar un espacio adecuado para los mineros.  Los sombreros y avances varían en cuanto a su longitud de 4 hasta 10 pies.  La ubicación de estos soportes requieren de un cuidadoso dimensionamiento y excavación para su instalación debido a que el éxito del uso de la madera en terreno pesado depende del cuidado y seguridad que se tenga en la ubicación de dichos cuadros y abrazaderas para alcanzar y

controlar el rendimiento de la

producción y resistencia de la excavación.

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TRABAJOS PREPARATORIOS  Los trabajos preparativos generalmente consisten en la excavación de la galería de transporte de preferencia en la caja piso y chimeneas en la caja techo luego se enmaderan, la distancia entre chimeneas es de 30 a 40 m., la altura del nivel es de 30 a 40 m. y la distancia entre buzones de mineral es de 6 a 5 m.

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MÉTODO DE EXPLOTACIÓN  En todas las aplicaciones con enmaderado el arranque de mineral se realiza excavando bloques que tienen aproximadamente las mismas dimensiones que van desde 1.5x1.5x2.1 a 1.8x1.8x2.4 siendo la mayor dimensión la vertical.  Tan pronto como se ha excavado uno o más bloques se monta la estructura de madera en el vacío de la explotación.

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 Los elementos del enmaderado se acuñan contra el mineral o las cajas con tacos o cuñas.

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 Cuando las cajas y los frentes de mineral son resistentes pueden arrancarse un cierto numero de bloques antes de montar el enmaderado; pero si el terreno empuja mucho solo se arranca un bloque y se fortifica inmediatamente.  La roca fracturada se deja caer o es arrastrada por medio de winches por la caja piso hasta los echaderos, algunas veces se usan pequeños equipos cargadores.  La potencia de estos winches varían de 5 a 20HP siendo una potencia de 15HP la máxima que el enmaderado resistirá sin ser removido por los SCRAPER.  La explotación comienza a partir de una chimenea que se fortifica por el mismo sistema luego se arranca una franja horizontal de altura igual a la de un cuadro que se avanza a nivel hasta el opuesto y se enmadera, la primera franja horizontal se llama franja de solera o de nivel de planta.  Luego se comienza otra franja inmediatamente que se denomina primer piso.  Los pisos siguientes se avanzan tan pronto como el piso inferior ha progresado, luego sobre los sombreros del enmaderado se montan pisos de tablones fuertes que sirven de plataforma de trabajo.  El mineral arrancado cae sobre la plataforma y desde ella es arrastrada por medio de winches a los coladeros.  Cuando los coladeros están cerca el mineral se palea directamente a ellos.  Cuando los coladeros están espaciados 15m. Se emplean carretillas o rastrillos.  Para el arranque del mineral se perfora ascendentemente desde la parte inferior del bloque o descendentemente de los costados.  La ventilación se efectúa a través de las chimeneas que comunican a los pisos y que también sirven para bajar la madera y las tuberías de aire comprimido y de agua.  La mayoría de tajeos por “SQUARE SET” requieren de un posterior relleno ya que los cuadros no soportan demasiado peso  El tipo de relleno usado en los tajeos es relleno hidráulico por ser más barato que el relleno de desmonte. 18

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FACTORES QUE AFECTAN EL USO DE SISTEMAS DE CUADROS Cuando se utiliza el sistema de cuadros en mina se considera el cambio de los siguientes métodos:

 “Cut and fill”  “Top slicing”  “Sublevel caving”

Para usar el sistema de cuadro influye los siguientes factores:

 Cantidad o grado de mineral.  Características físicas del mineral, rocas y cajas.  Tamaño y forma, buzamiento del cuerpo mineralizado.  Efecto del movimiento de tierras.  Mano de obra calificada para la construcción de cuadros.  Fuentes y costos del relleno (material inservible).

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ENMADERADOS DE CUADROS:

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CONCLUSIONES  Un square set consiste en dos maderas verticales y dos horizontales generalmente ubicados en ángulo recto. Las maderas horizontales por lo general son llamadas sombreros, las maderas verticales son denominados postes y las maderas horizontales colocadas perpendicular al frente son denominados avances, o en los extremos de las maderas se hacen muescas a fin agarrar a las maderas adyacentes.

 La aplicación del método en el tajeo consiste en disparar, extraer y entibar pequeños bloques de mineral, antes de proseguir a la siguiente sección. En general la aplicación del square set esta declinando debido a los altos costos de labor y materiales, también porque se han desarrollado métodos mas efectivos para ser utilizados en terrenos poco competentes.

 El método se basa sobre sistema de cuadros, el espacio entre los cuadros es rellenado; se dejan ciertas secciones que sirven como galería de acceso y “ore pass”.

RECOMENDACIONES  Dificultad en el transporte, motivados por el gran consumo de materiales de fortificación y relleno.  Cuando el mineral y la roca de caja son poco firmes y es necesaria la fortificación sistemática del espacio abierto por la explotación.  En terrenos incompetentes el cual es demasiado estrecho, demasiado plano o demasiado irregular para ser minado por “blok caving”.

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BIBLIOGRAFIA



https://www.convencionminera.com/perumin31/images/perumin/rec ursos/Mineria%20IIMP%20Explotacion%20de%20minas.pdf



https://elminerocapma.es.tl/M%C9TODOS-DE-EXPLOTACI%D3NEN-MINER%CDA-SUBTERR%C1NEA.htm



http://www.concienciaminera.com.ar/2015/06/curso-sobre-laboreode-minas-subterraneas/

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