PROYECTOS TECNOMINAS

Transcripción

1

2 PROYECTOS TECNOMINAS Diseño De Una Alternativa De Transporte Interno Para La Minería Subterránea Del Carbón (Convenio Colciencias, UPTC y Carbopaz) Método Para El Control Automatizado De Los Parámetros De Ventilación Y Seguridad En Una Mina Subterránea De Carbón Diseño Y Construcción De Puertas De Sostenimiento En Materiales Alternativos Para La Minería Subterránea (Puertas Inteligentes) Estudio Geomecánico De Estabilidad De Pilares Y Taludes Para La Prevención De Riesgos Gestión Minero Ambiental De Proyectos Mineros

3 MOSAR MÉTODO AORGANIZADO Y SISTEMICO DE ANÁLISIS DE RIESGOS Aspectos asociados: La perdida asociada al acontecimiento La probabilidad de la ocurrencia El grado según el cual las consecuencias pueden modificarse

4 MOSAR es un método genérico que permite analizar los riesgos técnicos de una instalación humana y definir medios de prevención necesarios para neutralizarlos. Se aplica tanto a una nueva instalación como al diagnostico de una instalación existente.

5 MONITOREO EN TIEMPO REAL DE LAS VARIABLES GEOMECÁNICAS DEL MACIZO ROCOSO EN UN SISTEMA DE EXPLOTACIÓN SUBTERRÁNEO Paipa, 21 De Junio De 2013

6 Realidad Actual Para desarrollar una minería subterránea con seguridad, responsabilidad social, así como para el desarrollo de un método de explotación técnico y económicamente viable se hace necesario conocer anticipadamente las condiciones fisicomecánicas del macizo rocoso, además el monitoreo y control diario y en tiempo real de estas para así poder prevenir eventos inesperados que pongan en peligro el personal, la infraestructura, la maquinaria y la viabilidad de proyecto minero.

7 En la seguridad minera los derrumbes son estadísticamente el primer factor de accidentalidad en Colombia especialmente debido al desconocimiento de ciertas clases de condiciones del macizo rocoso lo que con el presente proyecto mejoraría las condiciones y ambiente de trabajo.

8 Objetivo Generar una propuesta de monitoreo en tiempo real de las variables del comportamiento geomecánico del macizo rocoso, para conocer anticipadamente su comportamiento y crear una reacción temprana ante reacciones imprevistas que pueda generar en la infraestructura minera.

9 Metodología Obtener parámetros propios de la zona Generar un modelo, aplicarlo, analizarlo, interpretarlo y corregirlo Elaborar una guía metodológica para el monitoreo y un sistema de instrumentación Generar aportes y transferencia tecnológica aplicada a proyectos mineros subterráneos Formar personal del área minera

10 LA MECÁNICA DE ROCAS EN EL MONITOREO EN TIEMPO REAL

11 TEMARIO 1. LA MECANICA DE ROCAS APLICADA A LA MINERIA 2. LOS MACIZOS ROCOSOS 3. LA ACTIVIDAD MINERA 4. SEGURIDAD MINERA 5. MACIZOS ROCOSOS: LAS DEFORMACIONES Y ESFUERZOS 6. REPRESENTACIÓN DE LOS ESFUERZOS EN LOS PILARES DE SOSTENIMIENTO EN CÁMARAS 7. CIERRE Y ABANDONO MINERO 8. NECESIDAD DE MONITOREO GEOMECÁNICO 9. UN CASO PRACTICO DETERMINAR LA ESTABILIDAD GEOMECANICA DE PILARES

12 1. LA MECANICA DE ROCAS APLICADA A LA MINERIA LA MECANICA DE ROCAS ES LA DISCIPLINA QUE ESTUDIA LA DINÁMICA DE LOS ESFUERZOS Y DEFORMACIONES EN UN MACIZO ROCOSO. ES LA PARTE MATEMÁTICA DEL CALCULO DE MODELOS ESTRUCTURALES ESTATICAMENTE CARGADAS. ESTADO DE EQUILIBRIO DEL MACIZO ROCOSO ESFUERZOS DEFORMACIONES MODELO GEOMECÁNICO

13

14 LAS LABORES MINERAS ALTERAN EL ESTADO TENSIONAL Y DEFORMACIÓN DEL MACIZO ROCOSO Y DEPENDEN DE LOS SIGUENTES PARAMETROS: 1. TOPOGRÁFICAS: POSICION ESPACIAL 2.GEOLOGIA: LITOLOGIA, ESTRUCTURAL, TECTONICA 3. PROPIEDADES: QUIMICAS, FISICAS, MECÁNICAS 4. LABOREO MINERO TUNELES FRENTES DE EXPLOTACIÓN DIMENSIONES GEOMETRICAS, METODO DE EXPLOTACIÓN

15 2.MACIZOS ROCOSOS 2.1 LA ROCA EN PROBETAS 2.2 MACIZO ROCOSO CUERPO GEOLOGICO CON TODO TIPO DE DISCONTINUIDADES Y HERENCIA GEOLOGICA DE ORIGEN, ESFUERZOS DEFORMACIONES.

16 3. LA ACTIVIDAD MINERA SE FUNDAMENTA EN LA CONSTRUCCIÓN DE EXCAVACIONES DENOMINADAS ESTRUCTURAS MINERAS. TUNELES FRENTES DE EXPLOTACIÓN INCIDENCIA O ÁREA DE INFLUENCIA GEOMECÁNICA TUNELES: HASTA TRES VECES A CADA LADO EL ANCHO

17 FRENTES DE EXPLOTACIÓN POR TAJO NIVEL SUPERIOR 2 INCLINADO PRINCIPAL O DE TRANSPORTE MACHÓN DE PROTECCIÓN 24 CARBÓN NIVEL INFERIOR 40 A A' LÍNEA DE CANASTAS DERRUMBE DIRIGIDO TAMBOR DE VENTILACIÓN 20

18 CAMARAS Y PILARES

19

20 4. SEGURIDAD MINERA SE ASOCIA A EVITAR, PÉRDIDAS: ECONÓMICAS, HUMANAS, RECURSOS NO RENOVABLES; Y DERRUMBES 1. SALUD OCUPACIONAL: LA PERSOMA Y SU BIENESTAR 2. VENTILACIÓN: AMBIENTE AEREO AIRE: CAUDAL, VELOCIDAD, RESISTENCIA TUNEL GASES: PROPORCIÓN Y CLASES 3. MECANICA DE ROCAS: ESTABILIDAD DEL MACIZO ROCOSO FRENTE A LAS LABORES EN PROFUNDIDAD, GEOMETRIA, ETC.

21 5. MACIZOS ROCOSOS: LAS DEFORMACIONES Y ESFUERZOS

22 6.REPRESENTACIÓN DE LOS ESFUERZOS EN LOS PILARES DE SOSTENIMIENTO EN CÁMARAS

23 7. CIERRE Y ABANDONO MINERO 1. DIAGNOSTICO DEL ESTADO DE ESTABILIDAD DE LAS LABORES MINERAS 2. LINEA BASE GEOMECANICA. 3. IMPACTO AMBIENTAL CON EL TIEMPO 3.1. HUNDIMIENTOS Y ZONAS DE INFLUENCIA INVENTARIO DE MANTOS AFECTADOS 3.3. EMISIÓN DE GASES

24 8. NECESIDAD DE MONITOREO GEOMECÁNICO 1. INICIO PROYECTO MUESTREO MONITOREO IN SITU 2. PROYECTO EN DESARROLLO PARA DISEÑO CONTROL 3. PROYECTOS EN ABANDONO O CIERRE DE MINA LOS FRENTES DE EXPLOTACION UNA VEZ HAN CUMPLIDO CON SU OBJETIVO, NO ES POSIBLE ACCEDER A ELLOS POR TAL RAZÓN ES NECESARIO DEJAR INSTRUMENTOS QUE PERMITAN EL MONITOREO EN TIEMPO REAL DE LOS EFECTOS VELOCIDAD DE CERRAMIENTO MEDIANTE UN SISTEMA DE TRANSMISION DE DATOS. MONITOREO ESTÁTICO REALIZADO EN ESTACIONES: CONVERGENCIA = TENSIOMETROS DESPLAZAMIENTOS = ESFUERZOS = GATOS PLANOS DEFORMACIONES = DEFORMIMETROS

25

26

27

28 MONITOREO MOVIL O TRANSITORIO: DE RESISTENCIA A ESFUERZOS A COMPRESION O SIMILARES EN PILARES O PAREDES DEL TUNEL MEDIANTE MEDIDA DE ONDAS ULTRASONICAS

29 9. UN CASO PRACTICO DETERMINAR LA ESTABILIDAD GEOMECANICA DE PILARES MARCO TEORICO CRITERIO DE COULOMB MOHR MODELO GRAFICO MODELO ANALITICO: ECUACIÓN

30 1. PARAMETROS PROFUNDIDAD, PESO ESPECIFICO, CLASIFICACION MACIZO ROCOSO, COHESION DE LA ROCA, RESISTENCIA A LA COMPRESION, ANGULO DE FRICCION INTERNA. 2.DETERMINAR LA CURVA DE ESTABILIDAD DE EQUILIBRIO LIMITE DEL MACIZO ROCOSO 3.MEDIANTE INSTRUMENTO DE ULTRASONIDO IN SITU DETERMINAR LA RESISTENCIA A LA COMPRESION 4.TRANSMISION DE DATOS CONSTRUIR CURVA TIPICA PARA CASO PARTICULAR MEDIANTE SOFTWARE O PROGRAMA DE COMPUTADOR (ROCK LAB) INFORMACION EN TIEMPO REAL EN PANTALLA SEGÚN LAS VARIABLES QUE INCIDAN EN LA DESESTABILIZACIÓN. 5.INTERPRETACION POR PARTE DEL INGENIERO A CARGO PARA SUGERIR CORRECTIVOS QUE PUEDEN SER: ESTABILIZACION ABANDONO MEJORAR DISEÑOS

31 10. CONCLUSIONES LOS YACIMIENTOS MINERALES SON ROCAS MODIFICADAS QUE SE ENCUENTRAN DENTRO DE UN MACIZO ROCOSO QUE CORRESPONDE A UN CUERPO GEOLÓGICO CONSTITUIDO POR DIFERENTES UNIDADES LITOLÓGICAS, ESTRUCTURALMENTE AFECTADAS POR DISCONTINUIDADES QUE SE REFLEJAN EN EL COMPORTAMIENTO GEOMECÁNICO. EL MACIZO ROCOSO EN SU ESTADO NAURAL, TENSIONALMENTE SE ENCUENTRA EN EQUILIBRIO, AL CONSTRUIR LABORES MINERAS SE DESESTABILIZA GENERANDO ESFUERZOS SECUNDARIOS QUE AFECTAN LAS PAREDES DEL TÚNEL Y EL ÁREA DE INFLUENCIA DONDE PREDOMINAN LOS ESFUERZOS A COMPRESIÓN Y CORTANTE CON SUS RESPECTIVAS DEFORMACIONES. LOS ESFUERZOS INDUCIDOS Y LAS DEFORMACIONES GENERADAS SE MANIFIESTAN EN EL TÚNEL MEDIANTE DILATACIÓN VOLUMÉTRICA (CONVERGENCIA, COMPORTAMIENTO ELÁSTICO) LUEGO FALLAMIENTO (COMPORTAMIENTO PLÁSTICO) CON LA POSTERIOR FORMACIÓN DE BLOQUES Y EN ULTIMA INSTANCIA DESPRENDIMIENTO DE LOS MISMOS GENERANDO DERRUMBES E INESTABILIDAD EN LA LABOR MINERA.

32 10. CONCLUSIONES LOS ESFUERZOS Y DEFORMACIONES SE HAN MONITOREADO TOMANDO MEDICIONES INICIAL MENTE CON INSTRUMENTACIÓN DE TIPO MECÁNICO, POSTERIORMENTE CON SISTEMAS ELECTRÓNICOS, ANALÓGICOS Y ACTUALMENTE DIGITALES; PERMITIENDO LA TRANSMISIÓN DE DATOS A DISTANCIA A CONSOLAS DONDE SE PUEDEN TOMAR DECISIONES LA MINERÍA NO PUEDE QUEDARSE ATRÁS EN LA IMPLEMENTACIÓN Y USO DE ESTAS TECNOLOGÍAS YA QUE SON UNA INVERSIÓN A CORTO Y MEDIANO PLAZO Y EN UN FUTURO INMEDIATO SERÁ UNA NECESIDAD EL MONITOREO DE ÁREAS EXPLOTADAS EN PROCURA DE DETERMINAR LA LÍNEA BASE GEOMECÁNICA QUE PUEDE CAUSAR INCIDENCIA EN SUPERFICIE ESPECIALMENTE CON HUNDIMIENTOS Y EMANACIÓN DE GASES AL EXTERIOR EN EL PERIODO DE CIERRE Y ABANDONO MINERO.

33 BIBLIOGRAFIA

34 Recepción, Procesamiento e Interpretación de Datos

35 Esquema general de un sistema de procesamiento de datos Entrada Analógica Salida Analógica Variable Sistema Digital Física Transductor ADC. (Microcontrolador,. DAC. Procesador,.. DSP, etc.). Actuador Señal Para Controlar la Variable Física Entradas Digitales Salidas Digitales

36 Esquema general de un sistema de procesamiento de datos Entrada Analógica Salida Analógica Variable Sistema Digital Física Transductor ADC. (Microcontrolador,. DAC. Procesador,.. DSP, etc.). Actuador Señal Para Controlar la Variable Física SENSOR Parámetros Importantes: # de muestras por segundo Retención Filtro Anti-Alias Entradas Digitales Salidas Digitales

37 Esquema general de un sistema de procesamiento de datos Entrada Analógica Salida Analógica Variable Sistema Digital Física Transductor ADC. (Microcontrolador,. DAC. Procesador,.. DSP, etc.). Actuador Señal Para Controlar la Variable Física Entradas Digitales Salidas Digitales CONVERSOR A/D Parámetro Importante: Resolución (# de bits)

38 Esquema general de un sistema de procesamiento de datos Entrada Analógica Salida Analógica Variable Sistema Digital Física Transductor ADC. (Microcontrolador,. DAC. Procesador,.. DSP, etc.). Actuador Señal Para Controlar la Variable Física Entradas Digitales Salidas Digitales PROCESAMIENTO DE DATOS Análisis, Almacenamiento Ejm: Análisis Temporales y/o Frecuenciales

39 Esquema general de un sistema de procesamiento de datos Entrada Analógica Salida Analógica Variable Sistema Digital Física Transductor ADC. (Microcontrolador,. DAC. Procesador,.. DSP, etc.). Actuador Señal Para Controlar la Variable Física Entradas Digitales Salidas Digitales CONVERSOR D/A Parámetros Importantes: Resolución, Precisión, Monotonicidad

40 Esquema general de un sistema de procesamiento de datos Entrada Analógica Salida Analógica Variable Sistema Digital Física Transductor ADC. (Microcontrolador,. DAC. Procesador,.. DSP, etc.). Actuador Señal Para Controlar la Variable Física Entradas Digitales Salidas Digitales Convierte señal eléctrica al contexto de la variable física Filtro de Reconstrucción

41 Ejemplo: Acelerógrafo GIRA-UPTC Características Definidas por las Normas NSR-98 y NSR-10 del Servicio Sismológico Colombiano. Frecuencias 0-10 Hz. 200 Muestras por segundo Rango de aceleración 1-2G. Resolución 18 bits.

42 Ejemplo: Acelerógrafo GIRA-UPTC Características Definidas por las Normas NSR-98 y NSR-10 del Servicio Sismológico Colombiano. Frecuencias 0-10 Hz. 200 Muestras por segundo Rango de aceleración 1-2G. Resolución 18 bits. Frecuencias 0-10 Hz. 230 Muestras por segundo Rango de aceleración 1-2G. Resolución 21 bits.

43 Ejemplo: Acelerógrafo GIRA-UPTC Aplicaciones: Monitoreo Sísmico En Estructuras (Movimiento Fuerte) Detección y almacenamiento de Eventos sísmicos. Análisis de estructuras.

44 Ejemplo: Acelerógrafo GIRA-UPTC Aplicaciones: Monitoreo Sísmico En Estructuras (Movimiento Fuerte y Ruido Ambiental) Frecuencia 0-50 Hz. Muestras por segundo

45 Ejemplo: Acelerógrafo GIRA-UPTC Aplicaciones: Monitoreo Sísmico - Microaceleraciones Baja Amplitud Frecuencia 0, Hz. Uso de sensores Piezoeléctricos. Alta sensibilidad. (0.5 a 1000 μc./g.)

46 Ejemplo: Acelerógrafo GIRA-UPTC Aplicaciones: Industria MOTORES y MAQUINAS (vibración). Sistemas de alarma. Pruebas de suelo en impacto de vehículos y trenes. Resistencia de materiales. Aplicaciones de navegación inercial (BARCOS, AVIONES, MISILES). Indicador de dirección.

47 Resultados Esperados Organización de una guía metodológica para el análisis, formulación y monitoreo Desarrollo un sistema de instrumentación con tecnología propia y disponible en el mercado Socialización mediante ponencias en eventos, artículos y cartillas Adaptación y transferencia de tecnologías aplicadas a proyectos mineros subterráneos en el país Formación de personal del área minera

48 TECNOMINAS GIRA Comentarios y preguntas GRACIAS POR SU ATENCIÓN