PARÁMETROS QUE INCIDEN EN LA ELECCIÓN Y ANÁLISIS DE UN MÉTODO DE EXPLOTACIÓN

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1 PARÁMETROS QUE INCIDEN EN LA ELECCIÓN Y ANÁLISIS DE UN MÉTODO DE EXPLOTACIÓN Eveling D. Cuchigay Pelayo* Rubén D. Mojica Villamizar*Miguel Alfonso Castillo *Escuela de Ingeniería de Minas, U.P.T.C. Resumen: De acuerdo a la gran demanda de energía en especial la proveniente del carbón, se requieren de método de explotación técnico, el cual garantice una producción razonable, sostenible y rentable; para lo cual se realizo una investigación que involucro los diferentes parámetros de selección y diseño requeridos en un proyecto minero. Algunos de estos parámetros que inciden en la selección de un método de explotación son: Forma y tamaño del yacimiento, espesor y ángulo de buzamiento, profundidad del yacimiento, propiedades geomecánicas del macizo rocoso, presencia de aguas, efectos del hundimiento en superficie, dureza del mineral de las rocas, comportamiento de los respaldos, tipo de transporte, producción, sentido de explotación, el arranque, longitud a explotar, tipo de descargue, disponibilidad y tipo de sostenimiento, impacto ambiental. Abstract: According to the great demand of energy in special the providing of carbon, this required of technical method of exploitation, which bonded a reasonable production, sustainable and profitable; for which carried an investigation that involve the different parameters of selection and design required in a mining project. Some of these parameters that incident in the selection of an exploitation method are: Form and size of the sprawling, thickness and angle of dip, depth of the deposit, geomechanicals properties of the rocky bulk, water presence, effects of the collapse in surface, hardness of the mineral of rocks, behavior of the endorsements, type of transport, production, sense of exploitation, the starting, length to explode, type of unloading, availability and type of support, environmental impact. Palabras claves: Key Words : 1. INTRODUCCIÓN El carbón como recurso natural no renovable, debe ser aprovechado en forma técnica y racional. Razón por la cual se realiza el presente estudio, debido a que cualquier trabajo subterráneo de carbón, para que sea seguro, siempre debe estar sujeto a un diseño de explotación dependiendo de cada uno de factores que incidan. 1

2 En la elección de un método de explotación se debe tener en cuenta parámetros de tipo geomecánico, geológico, ambientales y económicos. Entre los más destacados tenemos las Características estructurales del manto de carbón, Características Geomecánicas de la roca encajante, Tipo de transporte, Tratamiento del techo y el espacio vacío dejado por la explotación, El arranque, Tipo de descargue, Sostenimiento a emplear, Grado de mecanización, y Producción. 2. PARÁMETROS QUE INCIDEN EL LA ELECCIÓN DE UN MÉTODO DE EXPLOTACIÓN. Teniendo en cuenta que para cada uno de los métodos de explotación existen los mismos parámetros para su lección tenemos: Influencia de la potencia. La potencia y el buzamiento tienen la máxima influencia sobre la elección, ya que estos factores determinan la posibilidad de aplicar diversos métodos como son por niveles, por grandes tajos, por bancos y entre otros. Figura 1. Potencia del manto Influencia del Buzamiento. Junto con la potencia y la firmeza del mineral y del techo, el buzamiento tiene la máxima influencia sobre el método de explotación. Además este influye sobre la forma de arranque, el transporte, la fortificación, en paso de personal y la seguridad de este. Figura 2. Buzamiento de estratos 2

3 Profundidad del Yacimiento. Decide en primer lugar si debe realizarse la explotación a cielo abierto o con labores subterráneas y también tiene importancia si el mineral o la roca encajante son suficiente firme a una profundidad reducida o bastante grande para elegir el método de explotación. Figura 3. Influencia de la Profundidad Regularidad de la forma de los yacimientos. Un yacimiento regular, en el que ni la potencia ni la dirección y ni el buzamiento, así como las propiedades de la roca encajante varían, es más favorable que un yacimiento que sea irregular. Existen métodos de explotación que no son alterables a las irregularidades de yacimiento, es decir que se puede adaptar con mucha facilidad a la forma y condiciones variables del mismo y otros el cual presentan algún cambio dificultan la extracción del mineral, es mejor que un yacimiento se continuo para que facilite su explotación. Rendimiento de la explotación. 3

4 El rendimiento depende de la longitud de la línea de ataque, de la potencia del yacimiento y de la velocidad del arranque, así como de la profundidad y del número de ciclos por día. La longitud y altura del tajo, la anchura de los pilares, o la longitud a altura del frente de arranque, son decisivas en cada explotación, siendo la longitud total de los puntos de ataque para el conjunto de las labores de la mina. Por eso se considera, trabajar simultáneamente en varios pisos o niveles, de manera que la línea o superficie activa puedan ser mayores que la longitud o la extensión superficial del yacimiento. El rendimiento del método viene determinado por la velocidad con que se pueda explotar los diversos sectores. El arranque. El cometido fundamental del minero es el arranque del mineral útil, es decir, la separación de dicho mineral de la roca que lo rodea. Este es el trabajo más importante. Todas las restantes tareas mineras solo son en cierto modo trabajos preparatorios y auxiliares del arranque. El tipo de arranque depende de la dureza, la resistencia y la composición del relleno del yacimiento, y en segundo de la magnitud, posición y las condiciones la formación del mismo. Figura 4. Arranque Mecanizado Velocidad del arranque. Es posible realizar un arranque rápido cuando se puede emplear un gran número de obreros y maquinaria al mismo tiempo sin que se obstaculicen mutuamente. Un avance rápido de explotación tiene influencia sobre la extracción, el rendimiento por hombre, la fortificación, los costos de desagüe y 4

5 ventilación, el transporte, condiciones de seguridad y dimensiones del diseño de explotación. Figura 5. Velocidad de arranque Recuperación del mineral. Al elegir un método de explotación con recuperación de mineral se debe tener en cuenta que el porcentaje que se puede recuperar varia, debido que al dejar estas labores por cierto tiempo abiertas el mineral puede perder sus propiedades o generar derrumbes, produciendo grandes pérdida. Consumo de materiales. Los distintos métodos de explotación requieren cantidades diversas de materiales y energía (Madera, Lubricantes y Herramientas), y debe realizarse un cálculo cuidadoso, para determinar cómo incrementan los costos de extracción por tonelada de mineral. Figura 6. Madera para el Sostenimiento. El precio del mineral. Al elegir el método de explotación se debe tener en cuenta el precio del mineral. Si los minerales son muy valiosos, debe elegirse un método que lleve 5

6 pérdidas de explotación mínima, si son baratas unos en que su beneficio resulte lo más económico posible, aun cuando se produzcan pérdidas de explotación elevadas. La explotación con entibación en madera o métodos con rellenos garantizan una explotación prácticamente sin perdidas. Tratamiento al espacio vacío. Siempre debemos proteger el frente de trabajo. Esto se realiza mediante una entibación o relleno de los espacios ya explotados. A menudo se utilizan varios sistemas. Cuando se emplea entibación, la explotación se protege mediante puertas de maderas, tacos etc. según el avance, o según el sostenimiento requerido. Cuando se tiene a mano suficiente cantidad de escombros, estos se utilizan para rellenar los espacios dejados por la explotación. Es frecuente que el relleno progrese al mismo tiempo que el frente de arranque. Al elegirse el método explotación debe tener en consideración el espacio que ocupa la entibación, así como la dirección de las grietas y planos de cruce al proceder a su colocación. Ventilación: Únicamente en explotaciones mineras donde los puestos de ventilación están bien ventilados puede el minero rendir el máximo de su capacidad, solo en tale minas se conserva la salud y se pueden reducir los costos de obtención del mineral. Por esta razón deben desecharse todos aquellos métodos de explotación que crean espacios muertos junto al frente arranque, imposible de ventilar. Una ventilación buena y eficaz requiere de recorridos cortos, los recorridos de ventilación deben ser simples, Figura 7. Ventilador para minas de carbón. 6

7 Transporte. Al seleccionar un método de explotación se debe tener en cuenta la forma en que se va transportar el mineral, esta puede ser manual, por vagonetas o por bandas transportadoras. Además algunos métodos permiten un transporte fácil y rápido del mineral explotado y por consiguiente también un arranque rápido, es de eficiencia evaluar el mejor método de implementación. Figura 8. Banda transportadora Factores Ambientales. El gran crecimiento de los sectores de la construcción y la ornamentación y el desarrollo de infraestructuras ha convertido a la minería en el procedimiento fundamental de extracción de materiales. Desgraciadamente la minería tiene un impacto ambiental muy grande que se puede recuperar, no totalmente. Para la evaluación de estos impactos existen normas que se deben regir a la hora de implementar un método de explotación. Figura 9. Impacto Ambiental 7

8 Seguridad minera. El área de seguridad minera tiene como función la elaboración de propuestas relativas a la mejora de la seguridad minera, así como a la regulación básica sobre condiciones técnicas y garantía de seguridad en instalaciones, equipos y productos mineros. Para alcanzar dichos objetivos se trabaja a través de: la Comisión de Seguridad Minera Actuaciones en Materia de Seguridad Minera el Control de Productos de Mercado la Siniestralidad Minera Figura 10. Elementos de Seguridad 3. CONCLUSIONES El análisis de los factores técnicos económicos y sociales permite que la elección del método de explotación sea el más viable durante el desarrollo de un proyecto. La estructura técnica y mecánica que se le quiere un proyecto es para beneficio rentable y sostenible de la mina, por tal motivo se debe manejar un proyecto de una manera segura y cumpliendo todos los lineamientos legales, técnicos y sociales que establece la minería. 8

9 4. REFERENCIAS Cuchigay P. Dayana, Castillo G. Miguel, Diseño Y Análisis Del Método De Explotación Bajo Tierra Para El Manto Dos En La Concesión N Be9-091 Municipio De Socotá Departamento De Boyacá. Sogamoso. CÓDIGO DE MINAS, Ley 685 de Ministerio de Minas y Energía, Imprenta Nacional de Colombia DECRETO 1335 DE Seguridad en la Industria Minera mediante el cual se expide el reglamento de seguridad en las labores Subterráneas INSTITUTO TECNOLÓGICO GEOMINERO DE ESPAÑA, Manual de Túneles y Obras Mineras. España: edigraf Geotecnología Del Avance Mecanizado de Galerías, Túneles y Pozos. España: edigraf Mecánica de Rocas Aplicada a la Minería Metálica Subterránea. España: edigraf. JOJOA, Jaime. Modulo de mecánica de Rocas. Universidad Pedagógica y Tecnológica de Colombia. Sede Sogamoso. Escuela de ingeniería en minas. Sogamoso STOCES, B. Elección y crítica de los métodos de explotación en minería. Barcelona: Ediciones omega, S.A. 9