INGENIERÍA DE GESTIÓN MINERA
INGENIERÍA DE LA VOLADURA
Prof. Manuel Peña C.
INGENIERÍA DE GESTIÓN MINERA
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Recomendaciones generales
1. Disciplina:
La disciplina está definida como la manera ordenada y sistemática de
hacer las cosas, siguiendo un conjunto de reglas y normas estrictas que,
por lo general, rigen una actividad o una organización.
2. Puntualidad
3. Compromiso e involucramiento.
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RECOMENDACIONES
– DISCIPLINA
– Configure los teléfonos en silencio o vibrador
– Puntualidad a todas las clases
– Unirse a la sesión de la plataforma Blackboard 10 minutos antes del
inicio de clases.
– Respete las opiniones y comentarios de los demás.
– Participe activamente intercambiando experiencias y comentarios.
– Active su cámara al momento de intervenir y exponer sus tareas y TF.
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UNIDAD 2: INTRODUCCIÓN A LA INGENIERÍA DE LA VOLADURA
Semana 2
LOGRO ESPERADO
Al finalizar la unidad, el alumno conocerá las
características básicas de una excavación
subterránea, con las partes, elementos de
una excavación, áreas típicas, condiciones,
criterios e infraestructura de una excavación
subterránea minera.
Prof. Manuel Peña C
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UNIDAD 2: INTRODUCCIÓN A LA INGENIERÍA DE LA VOLADURA
Semana 2
TEMARIO
1. Introducción.
2. Definiciones.
3. Partes de una excavación subterránea.
4. Elementos de una excavación subterránea.
5. Áreas típicas de excavaciones de acuerdo al objetivo.
6. Condiciones para ejecutar una excavación subterránea , Túnel.
7. Criterios para el diseño de una labor de avance.
8. Infraestructura de seguridad.
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UNIDAD 2: INTRODUCCIÓN A LA INGENIERÍA DE LA VOLADURA
Observaremos el siguiente video:
https://www.youtube.com/watch?v=aoDW0Z_cj6U
Recuperación de saberes previos:
Responde a las siguiente pregunta: ¿Qué entiende por excavación subterránea?
Pregunta motivadora:
Responde la siguiente pregunta:
¿Explicar la operación unitaria que observo en el video?
Prof. Manuel Peña C
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UNIDAD 2: INTRODUCCIÓN A LA INGENIERÍA DE LA VOLADURA
C
onectados
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UNIDAD 2: EXCAVACIÓN SUBTERRÁNEA
1. Introducción
Las excavaciones subterráneas son parte fundamental de todas las
etapas de la minería.
Ejemplos de excavaciones o socavones mineros:
➢ Galería, avance en mineral
➢ Crucero, avance en desmonte.
➢ Rampa, avance para vía de transito, puede ser negativo o positivo
➢ Chimeneas, avance vertical positivo o negativo.
➢ Pique, avance vertical negativo.
➢ Inclinados, avance con pendiente positivo o negativo.
➢ Ventanas, avance horizontal entre las chimeneas paralelas.
➢ Tajo, avance de explotación.
➢ Otros, como cámaras, bodegas, comedores, refugios, polvorines,
subestaciones, talleres, pozas, etc.
UNIDAD 2: EXCAVACIÓN SUBTERRÁNEA
1. Introducción
Estas operaciones se realizaban al comienzo en
forma artesanal y se les conocía con el nombre de
socavones y tenían una mínima sección, ahora se
han desarrollado con las nuevas técnicas y son
partes fundamentales y necesarios de la actividad
minera subterránea. El tamaño, la profundidad del
yacimiento y el método de explotación deciden el
equipo de Perforación, Voladura, explosivos y los
accesorios de voladura.
UNIDAD 2: EXCAVACIÓN SUBTERRÁNEA
1. Introducción
Las excavaciones pueden ser temporales o a largo
plazo. De acuerdo a la necesidad de la extracción
del mineral, ya sea la excavación subterráneo o
cielo abierto. Los niveles de extracción se debe
mantener siempre en buenas condiciones de
ventilación, de iluminación, de drenaje, de
tránsito, de señalización, de comunicación y de
seguridad. Mantenerlos siempre limpios, seguros
y el drenaje en buenas condiciones. No debe
tener ningún obstáculo.
UNIDAD 2: EXCAVACIÓN SUBTERRÁNEA
1. Introducción
Todos los estudios de estabilidad y de operaciones debe estar en relación
sobre un tiempo que se requiere mantener estable la excavación. El concepto
de túnel o socavón abarca globalmente al proceso de excavación, control
de la roca, control de toda la periferia, sostenimiento, presencia de agua,
revestimiento y consolidación de la excavación. El éxito de una correcta y
económica obra de Tunelería o socavón dependerá de la buena combinación
que se efectúe entre estos factores.
Excavación subterranea: https://www.youtube.com/watch?v=9F4NW0y2CkM
UNIDAD 2: EXCAVACIÓN SUBTERRÁNEA
2. Definición
Toda Excavación Subterránea en minería se
encuentra por debajo del nivel del terreno
que tienen como fin acceder a los sectores
mineralizados que se encuentran en la
profundidad del macizo rocoso mediante
socavones o labores mineras que son
actividades para construir cruceros, galerías,
rampas, inclinados, chimeneas, etc., en un
terreno de interior del subsuelo, para
extraer el mineral para posteriormente
procesarlo y comercializarlo en el mercado
con el propósito de generar utilidades.
UNIDAD 2: EXCAVACIÓN SUBTERRÁNEA
3. Partes de una excavación subterránea.
TECHO O ALZAS
CUADRADOR,
HASTIALES O CAJAS
PISO
UNIDAD 2: INTRODUCCIÓN A LA INGENIERÍA DE LA VOLADURA
P
articipación
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UNIDAD 2: EXCAVACIÓN SUBTERRÁNEA
4. Elementos de una excavación o de un túnel minero
UNIDAD 2: EXCAVACIÓN SUBTERRÁNEA
4. Elementos de una excavación subterránea.
• Tubería de aire comprimido.
• Tubería de agua.
• Tubería de relleno hidráulico.
• Cable eléctrico.
• Cable de alumbrado.
• Cable de comunicación.
• Mangas de ventilación
• Señalización.
• Sostenimiento.
• Otros
UNIDAD 2: EXCAVACIÓN SUBTERRÁNEA
5. Áreas típicas de Excavaciones de acuerdo al Objetivo
El objetivo principal es de realizar excavaciones para construir con diversas
finalidades para dar paso a una vías férreas, carreteras, minas, acueductos, etc. A
través de una montaña, con el fin de evitar grandes rodeos o declives fuertes, para
explotar un yacimiento, conducir agua, realizar desviaciones de aguas de un rio,
construcciones de metros, alojar tuberías de electricidad, agua, gas, teléfono, etc.
Necesarios para el hábitat en las grandes ciudades.
UNIDAD 2: EXCAVACIÓN SUBTERRÁNEA
5. Áreas Típicas de excavaciones de acuerdo al Objetivo
Son de acuerdo a los objetivos:
Geomecanica- Tipos de secciones en excavaciones subterráneas
UNIDAD 2: EXCAVACIÓN SUBTERRÁNEA
6. Condiciones para ejecutar una excavación subterránea.
Particularidad
Mecanización
Seguridad
Economía
UNIDAD 2: EXCAVACIÓN SUBTERRÁNEA
6. Condiciones para ejecutar una excavación subterránea.
6.1. Particularidad:
• Usar la técnica recomendada para todas las excavaciones de minería, con
sus variantes que exija las circunstancias especiales.
• Empleando los mismos equipos de perforación (compresoras, perforadoras,
instalaciones, herramientas, etc.).
• Usar un equipo apropiado para la extracción o acarreo del material volado.
UNIDAD 2: EXCAVACIÓN SUBTERRÁNEA
2. Condiciones para ejecutar una excavación subterránea.
2.1. Particularidad:
• La ventilación tiene que ser buena y apropiada para el personal, equipos,
evacuación de gases del disparo y de la roca.
• Mantener la temperatura efectiva de toda la labor.
• Tener el personal adecuado e idóneo.
• Tener todas las circunstancias del caso que amerite para superar los problemas
particulares que se puede presentar durante la ejecución de la excavación.
• Cada obra subterránea trae consigo problemas muy particulares.
UNIDAD 2: EXCAVACIÓN SUBTERRÁNEA
6. Condiciones para ejecutar una excavación subterránea.
6.2. Seguridad:
En los trabajos de excavación subterránea, ocurren accidentes al trabajador a los equipos y
al medio ambiente. La causa principal es la caída de la roca. Esto se debe a la
inestabilidad de la roca, a la falla del sostenimiento o por la falta de esté. Las fuentes de la
inestabilidad son:
1.- Inestabilidad ocasionada por la geología estructural, ocurre en rocas duras, pero que
presentan fallas geológicas y fracturas.
2.- Inestabilidad debido a esfuerzos exagerados en la roca, pueden relacionarse con rocas
duras a grandes profundidades, ya que algunas veces no se cumple con realizar el arco de
autosostenimiento adecuadamente.
UNIDAD 2: EXCAVACIÓN SUBTERRÁNEA
6. Condiciones para ejecutar una excavación subterránea.
6.2. Seguridad:
3.- Inestabilidad ocasionado por meteorización de la roca, se relacionan generalmente con
excavaciones en rocas malas, también por la instalación del sostenimiento luego de varios días
que esta expuesta la roca libre.
4.- Inestabilidad debido a presiones por flujos excesivos de aguas subterráneas y a diferentes
temperaturas. Pueden presentarse dos o más fuentes de inestabilidad asociadas, haciendo
decidir el método racional de ejecutar. Se debe actuar tomando las medidas correctivas ante la
presencia de gases, presencia de presión de agua, presencia de agua acida y lodo. La mejor
manera de prevenir estos tipos de accidente es "METRO QUE SE AVANZA METRO SOSTENIDO".
UNIDAD 2: EXCAVACIÓN SUBTERRÁNEA
6. Condiciones para ejecutar una excavación subterránea.
6.3. Economía:
Para la ejecución de una excavación subterránea, se debe considerar las pautas siguientes:
Que sea mediamente costosa.
Que tenga calidad normal.
Que los plazos de ejecución tengan la duración prevista.
En la ejecución de la excavación subterránea, se prevé la posibilidad de incrementos de los presupuestos
por los factores siguientes:
UNIDAD 2: EXCAVACIÓN SUBTERRÁNEA
6. Condiciones para ejecutar una excavación subterránea , Túnel.
6.3. Economía:
• Conceptos equivocados en el planeamiento de la obra.
• Inadecuadas especificaciones técnicas.
• Errada elección de equipos.
• Sobredimensionamiento de los elementos de sostenimiento.
• Mala calidad y/o disposición de los explosivos.
• Accidentes geológicos inesperados.
Excavación subterránea en túneles- tareas de alto riesgo….
UNIDAD 2: EXCAVACIÓN SUBTERRÁNEA
6. Condiciones para ejecutar una excavación subterránea.
6.4. Mecanización:
Actualmente se tiene nuevos equipos cada vez más potentes y sofisticados,
dando lugar a nuevos sistemas y/o métodos de avance, para seleccionar lo
adecuado se debe tener en cuenta los factores siguientes:
• Dimensión.
• Tiempo previsto de la obra.
UNIDAD 2: EXCAVACIÓN SUBTERRÁNEA
6. Condiciones para ejecutar una excavación
subterránea.
6.4. Mecanización:
• Características geológicas, hidrológicas y ambientales.
• Costumbre y disponibilidad de la empresa ejecutora.
• Disponibilidad de los equipos.
• Capacitación, entrenamiento y autorización del personal
que va operada los equipos.
• Disponibilidad mecánica.
• Stock de repuestos y servicios
UNIDAD 2: EXCAVACIÓN SUBTERRÁNEA
7. Criterios para el diseño de una labor de avance
Elementos que participan en el proceso de diseño de una labor:
La Geología
Riesgo de inversión
Investigaciones
Geotécnicas
Criterios de
Diseño
Estimaciones por
experiencia
Modelos
Mecánicos
UNIDAD 2: EXCAVACIÓN SUBTERRÁNEA
7. Criterios para el diseño de una labor de avance
Toda obra de excavación subterránea o túneles presenta una serie de complejidades
como la calidad del medio rocoso que es anisotrópico, con particularidades de
tectonismo, presencia de gases de los explosivos y de las rocas, presencia de aguas
subterráneas, etc. Elementos que participan en el proceso de diseño de una labor:
1.- La geología nos da un reconocimiento superficial de la franja o área donde se va
ubicar el eje del túnel en profundidad.
UNIDAD 2: EXCAVACIÓN SUBTERRÁNEA
7. Criterios para el diseño de una labor de avance
2. Investigaciones Geotécnicas, nos da las características del sub-suelo.
Esfuerzos primarios del suelo y la roca.
3. Estimaciones por experiencia, datos de la sección, métodos de la
excavación y elementos estructurales de sostenimiento.
4. Modelos mecánicos, tomar en cuenta las experiencias y el sistema
estructural por los análisis.
UNIDAD 2: EXCAVACIÓN SUBTERRÁNEA
7. Criterios para el diseño de una labor de avance
5. Criterios de diseño, con hipótesis de falla y de conceptos de protección.
6. Riesgos de inversión. Tanto el contratista como el propietario, riesgos
consideran los posibles fallamientos en las estructuras de soporte y de
revestimiento del túnel después de completada la obra y las
responsabilidades en el riesgo financiero.
Finalmente, se logran los objetivos con un cierto margen de seguridad.
UNIDAD 2: EXCAVACIÓN SUBTERRÁNEA
8. Infraestructura de seguridad
Una excavación subterránea está considerado como una obra atrevida de
ingeniería, por sus condiciones de secciones transversales, longitudes, por el
tiempo que va estar abierto, surgiendo numerosos problemas de condiciones
tectónicas que las rocas o suelos presentan de difícil solución, calidad de roca,
presencia del agua, condiciones ambientales, etc. Entonces tiene que tener un
grado de estabilidad o de seguridad, que se exige de la roca que circunde a una
Excavación subterránea.
UNIDAD 2: EXCAVACIÓN SUBTERRÁNEA
8. Infraestructura de seguridad
Para emplear el sostenimiento adecuado, oportuno y seguro. Los Señores. Barton,
Lien y Lunde, proponen las categorías siguientes de excavaciones subterráneas, en
función del tipo de sostenimiento y su factor de seguridad.
UNIDAD 2: EXCAVACIÓN SUBTERRÁNEA
8. Infraestructura de seguridad
UNIDAD 2: EXCAVACIÓN SUBTERRÁNEA
8. Infraestructura de seguridad
PERNO
CUADRO DE MADERA
SHOTCRETE
CABLE BOLTING
CIMBRA
MALLA
UNIDAD 2: EXCAVACIÓN SUBTERRÁNEA
SOSTENIMIENTO
Es todo lo que sirve para contener el
desprendimiento de trozos de roca y
proteger al personal, impidiendo el
derrumbe de los techos y de las paredes de
las labores mineras.
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UNIDAD 2: EXCAVACIÓN SUBTERRÁNEA
METODOS DE SOSTENIMIENTO
- Con madera.
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UNIDAD 2: EXCAVACIÓN SUBTERRÁNEA
METODOS DE SOSTENIMIENTO
- Con concreto.
Prof. Manuel Peña C
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UNIDAD 2: EXCAVACIÓN SUBTERRÁNEA
METODOS DE SOSTENIMIENTO
- Con acero, arcos perfil, no deslizable.
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UNIDAD 2: EXCAVACIÓN SUBTERRÁNEA
METODOS DE SOSTENIMIENTO
- Con acero, arco perfil TH.
UNIDAD 2: EXCAVACIÓN SUBTERRÁNEA
TIPOS DE ROCA
Duros
: No necesita sostenimiento; al disparar se
deben formar arcos en el techo de la labor
Fracturado : Requiere sostenimiento moderado
Alterado : Necesita sostenimiento según estudio
geomecánico.
Prof. Manuel Peña C
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UNIDAD 2: EXCAVACIÓN SUBTERRÁNEA
CUADRO DE MADERA
Se utiliza, por su elasticidad,
dureza y maniobrabilidad.
Cuadros completos de madera.
Cuadros rectos.
Cuadros cónicos o
trapezoidales.
Cuadros cojos.
Cuadros square-set verticales e
inclinados.
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UNIDAD 2: EXCAVACIÓN SUBTERRÁNEA
CEMENTO ARMADO
Conocido como shotcrete, se
basa en lanzar el cemento
preparado a alta presión a las
paredes y techos de la zona
que se desea sostener.
Prof. Manuel Peña C
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UNIDAD 2: EXCAVACIÓN SUBTERRÁNEA
PERNOS
• El empernado es un tipo de sostenimiento activo, los pernos
simulan grapas haciendo que la roca fija se conecte a una roca suelta.
• Se instala aprovechando el tiempo de autosostenimiento.
• El espaciamiento entre pernos varía según al volumen de bloques por
sostener.
• La dirección de los pernos se determina de acuerdo al rumbo de las
estructuras, previo un plano estructural, dibujados en cortes ó
secciones.
• La longitud del perno debe sobrepasar “el campo” afectado por la
voladura.
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UNIDAD 2: EXCAVACIÓN SUBTERRÁNEA
SPLIT-SET
- CONSISTE EN UN LARGO TUBO COMPRESIBLE DE ACERO
DEALTA RESISTENCIA, RANURADO EN TODA SU LONGITUD.
- EN UN EXTREMO ES MAS DELGADO, PARA FACILITAR SU
INTRODUCCIÓN EN EL TALADRO.
- EN EL OTRO EXTREMO TIENE UN ANILLO SOLDADO PARA
SU INSTALACION Y RETENER LA PLACA.
Prof. Manuel Peña C
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UNIDAD 2: EXCAVACIÓN SUBTERRÁNEA
PERNOS HELICOIDALES
CONSISTE EN UNA VARILLA
DE FIERRO ACERADO CON
ROSCA A LO LARGO DE
TODA LA VARILLA CON
TUERCA Y UNA PLANCHA
DE ANCLAJE
Prof. Manuel Peña C
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UNIDAD 2: EXCAVACIÓN SUBTERRÁNEA
SOSTENIMIENTO EN LABORES
HORIZONTALES
• Natural : El techo debe llevarse en forma de arco o
bóveda, ubicando bien los taladros superiores(alzas).
• Cuadros de madera : Cuando el terreno es blando.
Prof. Manuel Peña C
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UNIDAD 2: EXCAVACIÓN SUBTERRÁNEA
1. NATURAL
• En filones : Se deja puentes, en los hechaderos y/o caminos, sin
interrumpir los acccesos a los mismos. En minería artesanal, los
pilares deben dejarse en los mismos tajeos.
• En mantos y cuerpos : A intervalos apropiados dejar pilares para
impedir que caigan planchones de la caja techo, denominándose
cámaras y pilares.
Prof. Manuel Peña C
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UNIDAD 2: EXCAVACIÓN SUBTERRÁNEA
2. PUNTALES DE MADERA: Se deben colocar siempre
en forma perpendicular a las cajas.
PUNTAL DE LÍNEA : Se colocan para reforzar
hechaderos de mineral o construir buzones.
PUNTAL DE SEGURIDAD : Sirven para sostener
cajas inestables. En la caja techo llevan una plantilla
de madera para dar una mayor consistencia.
Prof. Manuel Peña C
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UNIDAD 2: INTRODUCCIÓN A LA INGENIERÍA DE LA VOLADURA
P
articipación
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UNIDAD 1: INTRODUCCIÓN A LA INGENIERÍA DE LA VOLADURA
GRACIAS