333802444 Pique De Traspaso 6q1m6c

PIQUES DE VENTILACION EN MINERIA SUBTERRANEA CHUQUICAMATA, PIQUE NORTE 1, CHILE

Nombre(s): Gustavo Morales Gallardo VIctor Jara Cariman Bernardo Carillo Carrera:

Técnico en Minería.

Sede:

Aiep San Joaquin

Profesor:

Alberto Pinto.

09/2016.

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Índice

INDICE DE IMÁGENES. ................................................................................................. 4 Resumen ........................................................................................................................... 5 Introducción ....................................................................................................................... 6 Objetivos del proyecto. .................................................................................................... 7 Planificación del proyecto. .............................................................................................. 8 Clasificación de mina subterránea: ............................................................................... 9 Impactos de la minería en chile. ................................................................................... 10 Efectos ambientales en operaciones mineras subterráneas. ................................. 10 Daño a la tierra: ............................................................................................................ 10 Liberación de sustancias tóxicas: .................................................................................. 11 Drenaje ácido de minas: ............................................................................................... 12 Salud y seguridad de los trabajadores: ......................................................................... 12 Polvo. ............................................................................................................................ 12 Desmontes y relaves: .................................................................................................... 13 Fundiciones ................................................................................................................... 13 Declaraciones de impacto ambiental: .......................................................................... 14 Desarrollo del Pique. ..................................................................................................... 14 Estructura de un Pique:................................................................................................. 15 Formas de un pique .......................................................................................................... 17 Sección Rectangular ...................................................................................................... 17 Sección Circular ............................................................................................................. 17 Ubicación de los piques según la veta .............................................................................. 18 Pique ubicado al pendiente .......................................................................................... 18 Pique Interceptando la veta.......................................................................................... 19 Pique al Yacente ............................................................................................................ 19 Piques inclinados respecto a la veta ........................................................................... 20 Perforación y Voladura en Piques ............................................................................... 20 Método de Banqueo ..................................................................................................... 21 Método de Espiral ......................................................................................................... 21 Método de Sección Completa ....................................................................................... 22 Piques de traspaso ........................................................................................................ 23 Fortificacion del Pique ................................................................................................... 23 Pernos ........................................................................................................................... 24 Shotcrete ....................................................................................................................... 25 Perforadoras Verticales de Gran Diámetro ................................................................ 26 Shaft Boring System (SBS) ............................................................................................. 27 Partes Del Cabezal SBS .................................................................................................. 27 Trabajo De Personal Por Sección .................................................................................. 28 Shaft Boring Roadheader (SBR)..................................................................................... 28 .......................................................................................................................................... 29 Pique de ventilación Mina Chuquicamata .................................................................. 29 Inicio Del Pique ............................................................................................................. 30

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Ciclos De Construcción ................................................................................................. 32 Magnitud del proyecto ................................................................................................. 34 Personal De Trabajo. ..................................................................................................... 34 Seguridad ........................................................................................................................ 35 Marco Legal. ................................................................................................................... 36 TITULO I, De los Objetivos, Campo de Aplicación y Atribuciones del Servicio ............. 36 Artículo 1 ................................................................................................................... 36 Título III Explotación de Minas Subterráneas ............................................................... 36 #Artículo 78 ............................................................................................................... 36 #Artículo 79 ............................................................................................................... 36 #Artículo 80 ............................................................................................................... 37 #Artículo 81 ............................................................................................................... 37 #Artículo 83 ............................................................................................................... 37 #Artículo 92 ............................................................................................................... 37 #Artículo 93 ............................................................................................................... 37 #Artículo 96 ............................................................................................................... 38 #Artículo 97 ............................................................................................................... 38 #Artículo 98 ............................................................................................................... 38 #Artículo 99 ............................................................................................................... 38 #Artículo 101 ............................................................................................................. 39 #Artículo 103 ............................................................................................................. 39 Bibliografía ...................................................................................................................... 40 Conclusión:...................................................................................................................... 41

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INDICE DE IMÁGENES. Ilustración 1, Carta Gantt Proyecto Piques Subterranea .......................................................... 8 Ilustración 2, mina rajo abierto, Chuquicamata, Chile ........................................................... 11 Ilustración 3, Rio Malo, Coquimbo, Chile ................................................................................ 14 Ilustración 4, Sección Transversal de un Pique ....................................................................... 16 Ilustración 5, Sistema de izaje para perforacion Blind Sinking, Chuquicamata, Chile ............ 16 Ilustración 6, Forma rectangular de la seccion transversal de un pique ................................ 17 Ilustración 7, Forma Circular de la Sección Transversal de un Pique...................................... 17 Ilustración 8, Pique con ubicación a la pendiente .................................................................. 18 Ilustración 9, Pique con intersección de la veta ..................................................................... 19 Ilustración 10 , Construcción de Pique al yacente .................................................................. 19 Ilustración 11, Construcción de un pique vertical e inclinado mediante el método Jaula Alimak. .................................................................................................................................... 20 Ilustración 12, Construcción de pique mediante método en espiral ..................................... 21 Ilustración 13, Trazo de perforación para un pique de sección rectangular .......................... 22 Ilustración 14, Diseño de la malla de perforación para un pique de sección circular con cueles cónicos a sección completa ......................................................................................... 22 Ilustración 15, Método de barrenos paralelos ....................................................................... 22 Ilustración 16, Shorcreteo de una Corona. ............................................................................. 25 Ilustración 17, Perforadora Shaft sinking................................................................................ 26 Ilustración 18, Sistema de izaje para Perforacion SBS ............................................................ 27 Ilustración 19, Equipo de perforación SBS .............................................................................. 27 Ilustración 20, Sección de trabajo de Personal en sistema de perforación SBS ..................... 28 Ilustración 22, Sistema de izaje para método de perforación SBR ......................................... 28 Ilustración 21, Sistema completo de maquinaria SBR con cabezal neumático de trabajo. .... 28 Ilustración 23, Método de trabajo en sistema SBR................................................................. 29 Ilustración 24, Ubicación aérea geográfica del Pique de Ventilación Norte 1, Chuquicamata, Chile. ....................................................................................................................................... 29 Ilustración 25, Visión general del proyecto Chuquicamata Subterránea. Chuquicamata, Chile ................................................................................................................................................ 30 Ilustración 26, Mayo 2013, Brocal Del Pique Norte 1, Chuquicamata, Chile .......................... 31 Ilustración 27, Mayo 2013, Construcción de Plataforma, Shaft Sinking, Chuquicamata, Chile. ................................................................................................................................................ 31 Ilustración 28, Construcción sistema de izaje y Montaje de Plataforma de trabajo, Sistema Shaft Sinking, Chuquicamata, Chile. ....................................................................................... 31 Ilustración 29, Secuencia de explotación, Sistema Shaft sinking. ........................................... 33 Ilustración 30, Etapas proyectivas de trabajo y proyección de finalización de cada etapa.... 33

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Resumen

El objetivo del presente informe es entender que existen variables en los distintos métodos de perforación y explotación de un pique de traspaso, en donde se toman en cuenta distintos arranques, entre ellos la ingeniería de perfil. Donde buscamos hacer de estos estudios, el método correcto para la selección de la construcción de un pique y a la vez innovar en estos procesos para hacerlos aún más óptimos de lo que ya son. Entre las variables a considerar para la construcción de esta, están las normativas de los decretos supremos (leyes vigentes como, DS 132, Capitulo III); identificar los riesgos asociados a la construcción, medidas de control y mitigación de riesgos, evaluación impacto ambiental, estudios geológicos y mecánicos; con el fin de poder cuantificar económicamente y seleccionar el método correcto para la construcción del pique.

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Introducción

En minería subterránea se usan distintos métodos de comunicación entre niveles, el más usado en pequeña minería y gran minería son las labores de pique. Los piques son labores verticales o muy inclinadas (de alto manteo) muy utilizadas en las minerías subterráneas y en obras civiles, que sirven de comunicación entre las mina subterránea y la superficie exterior (también se presentan entre con la finalidad de subir o bajar personal tanto como materiales de uso, equipos mineros, piques de ventilación, comunicación de redes eléctricas y uso para retirar mineral. La construcción varia en secuencia de los estudios realizados previamente por geólogos, ingenieros y topógrafos, haciendo de todos los datos recopilados el método mejor para realizar una labor, en este caso el pique, existen distintos métodos de perforación, pero el que veremos será un caso “casi” inédito en la construcción global, en especial el desafío para Chile. La construcción de un pique de extracción de aire de 918 mts. En el presente informe se dará detalle de cómo es que afecta las labores minerías hoy en día el medio ambiente, considerando factores determinantes para su aplicación (excluyentes según normativa internacional y chilena), como distintos métodos de hacer un pique según las variables tomadas por Chuquicamata y descripción de cada una de ellas.

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Objetivos del proyecto.

1)- Entender la funcionalidad de la selección correcta del método a perforar en la minería considerando aspectos técnicos como la geología de la roca, comparando con labores actuales alrededor del mundo. 2)- Aplicar la normativa chilena e internacional para la correcta selección y aplicación al momento de realizar la labor, considerando análisis técnicos, geotécnicos y ambientales, como lo estipula la ley. 3)- indagar un método apropiado

para la necesidad de la minería subterránea

basándose en el tiempo, la eficiencia del trabajo y la eficacia del resultado..

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num.

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17

Investigacion Piques Investigacion subterranea Investigacion Legal y leyes Investigacion Seguridad Ambiental Analisis de informacion Desarrollo teorico Desarrollo Bases de informe Desarrollo estructura de informe Adelanto de informe 75% Desarrollo de calculos teoricos Investigacion RR.HH. Elaboracion de informe Redaccion de proyecto Desarrollo de presentacion Termino de informe final Presentacion final.

TEMA PIQUES TRASPASO SUBTERRANEA

MÓDULO

TRASPASO SUBTERRANEO

TÉCNICO EN MINERÍA - SECCIÓN 3402 CARTA GANTT PROYECTO PIQUES DE

OCTUBRE SEPTIEMBRE AGOSTO SEM31 SEM30 SEM29 SEM28 SEM27 SEM26 SEM25 SEM24 SEM23 MI VI SA MI VI SA MI VI SA MI VI SA MI VI SA MI VI SA MI VI SA MI VI SA MI VI SA 10 12 13 17 19 20 24 26 27 31 2 3 7 9 10 14 16 17 21 23 24 28 30 1 5 7 8

Planificación del proyecto.

Ilustración 1, Carta Gantt Proyecto Piques Subterranea

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Clasificación de mina subterránea:

Una mina subterránea es aquella explotación de recursos mineros que se desarrolla por debajo de la superficie del terreno. La explotación de un yacimiento mediante minería subterránea se realiza cuando su extracción a cielo abierto no es posible por motivos económicos, sociales, ambientales o técnicos. Para la minería subterránea se hace necesaria la realización de túneles, pozos, piques, chimeneas y galerías, así como cámaras. Los métodos más empleados son mediante túneles y pilares, hundimiento, corte y relleno (Cut and Fill), realce por niveles (Sublevel Stopping) y cámaras y caserones (Shrinkage). Las minas subterráneas se pueden dividir en dos tipos, según la posición de las mismas con respecto al nivel del fondo del terreno: -

Las que se encuentran por encima se denominan Minas de Montaña. En ellas el es más fácil, al poder realizarse mediante galerías horizontales y excavadas en la misma ladera del valle. Así mismo, el desagüe de la misma se realiza por gravedad a través de labores de (piques)

-

En las minas que se encuentran por debajo del nivel del fondo del valle es necesario excavar piques y chimeneas (verticales o inclinadas), labores de que se desciendan al nivel del yacimiento. En este caso el desagüe tiene que realizarse mediante bombas que impulsen el agua desde el interior de la mina a la superficie. Algunas de estas minas, se encuentran debajo del mar, como es el caso de la mina del carbón de Lota en Chile.

Siempre existe el factor del posible derrumbe, por ello se utiliza gran maquinaria para evitarlo y buena comunicación (factores económicos condicionantes). Factores económicos condicionantes: -

Disponibilidad de buena mano de obra y de bajo costo.

-

Buenas vías de comunicación.

-

Todas las maquinarias en condiciones y el apoyo político.

Factores naturales condicionantes. -

La localización del yacimiento.

Pues dependen de la estructura geológica del terreno y de la facilidad de la extracción del mineral. Y mejorar el trabajo de la gente para que no tenga paro y sea una operación fructífera.

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Impactos de la minería en chile. La actividad minera produce prosperidad en las zonas donde se lleva a cabo, pero indudablemente tiene un impacto ambiental. Por ejemplo. La mina La Escondida en Mayo de 1999 tenía una dotación de 2.120 personas (mina, puerto de Coloso y oficinas de Santiago), más 517 personas como contratistas permanentes (servicios de alimentación, servicios de mantención y aseo, explosivos, suministro y distribución de combustibles, seguridad y transportes entre otros), es decir 2.637 personas con empleo directo por la explotación minera. Ahora bien, un empleo en minería crea unos tres empleos indirectos en la comunidad en servicios y construcción, por lo que la operación de una mina representa un impacto importante y claramente así ha sido, particularmente para Antofagasta, la puesta en marcha de La Escondida en 1990 (impacto social). Sin embargo, impactos aun a menor escala pueden crear conflictos por el uso de la tierra y oposición a la explotación minera por grupos ambientalistas, sobre todo en países desarrollados más poblados, pero también en Chile. Ej. Recientemente se publicó en la prensa que la gente del pueblo de Caimanes se opone a la construcción de un nuevo tranque de relave proyectado por la Compañía Minera Pelambres.

Efectos ambientales en operaciones mineras subterráneas. La mayor parte de las minas tienen una planta de procesamiento del mineral en sus cercanías y muchas tienen una fundición cercana. Para la evaluación del impacto ambiental del desarrollo de una nueva operación minera se deben considerar los efectos de las tres. Consecuencias posibles de la minería.

Daño a la tierra: Se ha estimado que el uso de tierra para uso minero entre 1976 y 2000 es de 37.000 km2; esto es cerca del 0,2% de toda la superficie terrestre. Los países desarrollados tienen una mayor proporción de terrenos perturbados por la actividad minera que los menos desarrollados. El grado de recuperación de esos terrenos es creciente y muchos hoyos antiguos se han utilizado para botar desperdicios de minas antiguas o domésticos. Otras áreas mineras han sido transformadas en reservas naturales o parques recreativos. En el futuro las minas producirán menos deshechos ya que las labores son rellenadas con los mismos (corte y relleno).

Esto encarece la explotación, pero es necesario ya que se estima que 27.000 Mt de minerales y sobrecarga se extraen de la corteza terrestre cada año. En Chile la minería se concentra en la mitad norte del territorio, donde el daño a la tierra se minimiza debido a que existe una baja densidad de población, por las condiciones desérticas o semi-áridas. Sin embargo, las restricciones para el uso indiscriminado de terrenos para los procesos o deshechos mineros están cada vez más regulada.

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Ilustración 2, mina rajo abierto, Chuquicamata, Chile

Liberación de sustancias tóxicas: Los metales no solo son importantes para el uso que hacemos de ellos, sino que también son parte integral de nuestra naturaleza y de otros organismos vivos. Sin embargo, así como hay elementos metálicos que son componentes esenciales para los organismos vivos, las deficiencias o excesos de ellos pueden ser muy perjudiciales para la vida. En el medio natural los excesos pueden generarse por drenajes de aguas de minas, de desmontes o de relaves mineros. Algunos metales, como cio y mercurio, y metaloides como antimonio o arsénico, los cuales son muy comunes en pequeñas cantidades en depósitos metálicos son altamente tóxicos, aun en pequeñas cantidades, particularmente en forma soluble, la cual puede ser 3 absorbida por los organismos vivos. Lo mismo se aplica al plomo, pero afortunadamente este metal es bastante poco reactivo a menos que sea ingerido y la mayoría de los minerales naturales de plomo son muy insolubles en aguas subterráneas. El cianuro se ha utilizado desde hace mucho tiempo para recuperar oro en plantas de procesamiento y en el campo aurífero más grande del mundo, la cuenca del Witwatersrand de Sudáfrica, allí existe una contaminación mayor de las aguas superficiales con Co, Mn, Ni, Pb y Zn como resultado del proceso de cianuración y oxidación de aguas ácidas de mina.

El cianuro mismo no es un problema ya que se descompone bajo la influencia de los rayos ultravioleta en las capas superficiales. No obstante, en los países desarrollados la legislación requiere el establecimiento de plantas de neutralización de cianuro en todos los usos industriales de este producto químico.

La recuperación de los elementos tóxicos en actividad minera puede plantear problemas de almacenamiento de los mismos; por ejemplo en la fundición Caletones de la mina El Teniente se recupera arsénico (trióxido de arsénico) mediante filtros electrostáticos, para que este elemento tóxico no se disperse en el aire, pero se había acumulado una cantidad significativa de tambores con este material constituyendo un riesgo su permanencia en el sector industrial. Actualmente está siendo transportado a un depósito de una empresa privada, pero incluso el transporte de elementos tóxicos representa un riesgo ambiental, ante la posibilidad de accidentes.

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Drenaje ácido de minas: Las aguas ácidas generadas por la minería actual o pasada resultan de la oxidación de minerales sulfurados principalmente pirita en presencia de aire, agua y bacterias. La pirita es uno de los sulfuros más comunes y abundantes asociados a mineralización hidrotermal y normalmente es parte de la ganga siendo incorporada en los deshechos mineros (desmontes o relaves) y su oxidación produce ácido sulfúrico y óxidos de hierro. Las aguas ácidas atacan otros minerales, produciendo soluciones que pueden acarrear elementos tóxicos al medio ambiente, Ej. Cio o arsénico. La generación de aguas ácidas puede ocurrir durante la exploración, operación y cierre de una mina. Esta agua pueden venir de tres fuentes principales: sistemas de desagüe de minas, tranques de relaves y desmontes. Estas descargas pueden producir desde algunos efectos menores como decoloración local de suelos y drenajes con precipitación de óxidos de Fe, o llegar a una extensa polución de sistemas de ríos y tierras de cultivo. En algunos distritos mineros el problema es mayor después del cierre de las operaciones mineras. Esto se debe a la recuperación del nivel de aguas subterráneas después que se remueve el equipo de bombeo que mantenía secas las labores mineras.

Salud y seguridad de los trabajadores: Existe el riesgo de exposición de los trabajadores mineros a materiales tóxicos derivados de las menas en las minas, plantas y fundiciones (ej. Cd, Pb, Hg) y a los reactivos químicos utilizados en el procesamiento de menas, para lo cual deben considerarse las medidas de protección adecuadas. En minas de uranio y plantas de tratamiento la exposición a radiación debe ser mínima, lo cual requiere que estas minas tengan un alto nivel de ventilación para remover el polvo de mineral y el gas radón.

Polvo. El control de polvo debe ser importante en cualquier mina en la cual se genere polvo silíceo puesto que este puede producir silicosis y enfermedades pulmonares asociadas. El polvo debe ser mantenido en un mínimo en las minas y áreas industriales asociadas para proteger a los mineros y habitantes locales. Ruido:

Las operaciones mineras, plantas y fundiciones usualmente tienen altos niveles de ruido. Este es uno de los peligros ocupacionales más comunes y los trabajadores deben ser adecuadamente protegidos de ruidos peligrosos o niveles de ruido distractivos. El ruido tampoco debería afectar a los habitantes en las vecindades de actividades mineras.

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Desmontes y relaves: La minería frecuentemente involucra mover mucho material estéril o de leyes no económicas y depositarlos en desmontes en las cercanías de las minas (debido a que el transporte es caro), asimismo el procesamiento del mineral produce relaves que deben almacenarse en condiciones que no afecten el drenaje local y no hayan escapes o infiltración de sustancias perjudiciales. Una manera de minimizar los deshechos mineros es utilizar el método de corte y relleno, utilizar los desmontes para crear nuevas formas de relieve para ocultar las operaciones mineras y reducir la emisión de ruido o procesar los desmontes para usarlos en la industria de la construcción. Los relaves del procesamiento de mineral de cobre de la mina El Salvador fueron descargados por años en el río Salado y a través de este río al mar en la bahía de Chañaral. Esto ya no ocurre en la actualidad, los relaves actualmente se depositan en un tranque, pero la contaminación de la bahía de Chañaral persiste y persistirá por mucho tiempo más debido a los relaves allí depositados.

Fundiciones Las fundiciones emiten SO2, el cual junto con NOx y CO2 origina lluvia ácida. Esto también ocurre en plantas eléctricas termoeléctricas que usan carbón. Las fundiciones de Caletones de Codelco y Ventanas de Enami liberan alrededor de 400 ton al día de SO2 al aire (actualmente una parte se recupera para producir ácido sulfúrico, pero todavía la mayor parte se dispersa en el aire). Las aguas de lluvias normales tienen un pH de alrededor de 5,7, pero en el este de EEUU y Europa occidental ellas pueden llegar a pH 2,9 y los lagos de esas áreas han sufrido una disminución de los peces en ellos. Áreas mineras antiguas con varias fundiciones pueden llegar a estar rodeadas de tierra estéril donde la vegetación ha sido destruida por los ácidos y el suelo erosionado. Las tierras muertas alrededor de las fundiciones de cobre-níquel de Sudbury en Ontario, Canadá se extienden por 100 km2, pero las emisiones han disminuido en un 50% por lo que esto está mejorando. Legislación y costo.

Los medios legales para establecer medidas anti-polución son muy necesarias y muchas compañías mineras mayores siguen actualmente estrictas regulaciones auto-impuestas (certificaciones ambientales de sus propios países de orígen). La legislación

ambiental

ha

sido

incorporada

crecientemente

en

los

países

desarrollados y también en Chile y otros países mineros latinoamericanos. Sin embargo, los acuerdos o cooperación con la industria extractiva son raros, existe más la norma de oposición de conservacionistas o ambientalistas. Minerales Industriales:

Las operaciones de minerales industriales (no-metálicos) tienen un impacto similar en el ambiente como los metálicos, aunque en general se trata de operaciones de menor escala que proporcionalmente causan menos impacto y a que se remueve menos material estéril para su explotación.

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Declaraciones de impacto ambiental: Actualmente la legislación chilena exige la realización de estudios de impacto ambiental para todas las operaciones mineras y declaraciones de impacto ambiental para las actividades de exploración minera. Los estudios ambientales deben incluir los efectos sobre la sociedad, vegetación, fauna, sitios de interés arqueológico, clima, calidad del aire, ruido, aguas superficiales y subterráneas, los métodos propuestos para la recuperación de los terrenos al término de 5 la operación minera, etc. En algunos países se exige además una garantía para asegurar que la recuperación de los terrenos realmente ocurra al final de la minería. Los estudios debe incluir un registro de la condición del ambiente en el área minera potencial, cuando se hizo la solicitud respectiva (nivel base ambiental). Las compañías recogen esta información en la etapa de exploración, incluyendo la descripción de la superficie y fotografías, análisis geoquímicos para mostrar los valores medios de metales y acidez y detalles de la flora y fauna locales previos a la operación. Esto es esencial dado que localmente puede existir contaminación natural; Ej. en la zona de la mina El Indio existen vetas y vetillas con enargita y/o escorodita lo que produce naturalmente altos niveles de arsénico en el río Malo que drena la zona (de ahí su nombre); el río Malo es afluente del río Elqui y hace un tiempo atrás en este último se detectaron valores relativamente altos de arsénico, lo que llevó a acusar a la Cía. Minera El Indio de contaminar sus aguas. Sin embargo, los altos valores de arsénico eran normales dentro del río Malo (de acuerdo al registro histórico) y su presencia en el río Elqui se debía a un período de sequía que redundó en menor volumen de agua en este último y por ende menor dilución del elemento tóxico.

Ilustración 3, Rio Malo, Coquimbo, Chile

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Desarrollo del Pique. Los piques mineros son labores mineras que se hace normalmente de arriba para abajo, con una inclinación superior a 45°, que sirve como comunicación entre la mina subterránea y la superficie exterior con la finalidad de transportar al personal, material, equipos, el mineral, ventilación, aire comprimido, agua para la perforación, desaguar la mina y todo lo que sea necesario para la construcción de la mina subterránea.

Factores para la elección y construcción de un pique minero: -

La cantidad mínima de piques que se deben construir en una mina es de dos. Uno que se utiliza para la producción, transporte de personal, entrada de material, equipos y aire, y el otro es para que retorne el aire y como una vía adicional de escape de las personas.

-

Según la importancia del pique se debe escoger su porte, su diámetro, el método de profundización, el recubrimiento de las paredes del pique, la estructura del brocal, los enganches en los niveles, y la maquinaria de extracción.

Consideración del diseño de un pique minero: -

Análisis de costos en relación a otros piques.

-

El área debe ser favorable y suficientemente grande para las instalaciones de superficie.

-

La naturaleza del suelo debe ser adecuada para las cimentaciones, realizando para ello estudios de geotecnia conducentes a la clasificación del macizo en el área destinada para el diseño del pique.

-

La mina, debe tener buenas vías de y espacio libre para favorecer el trabajo.

Estructura de un Pique:

La estructura de un Pique, puede ser de madera o de acero. En otros casos, si se contara con un nivel inferior, la construcción del pique se puede practicar con un equipo raise borer, para el cual se perfora primero el hueco piloto y luego del nivel inferior se empieza a rimar (ensanchar) con una broca de mayor diámetro y finalmente se completa a la sección diseñada. En todos los casos el terreno debe ser competente y debe ser una zona donde no exista agua de filtración.

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Distribución de un pique según el uso: Dependiendo del diseño. Puede tener dos o más compartimentos, los que dependen de la capacidad y de las instalaciones con que cuenta la operación, por lo que cada sección puede ser: -

Para la jaula y su contrapeso

-

Para los baldes o Skips

-

Para tuberías de agua, aire, relleno.

-

Para cables eléctricos

-

Para caminos.

Ilustración 4, Sección Transversal de un Pique

Dentro de la estructura del pique el sistema que cumple efectivamente la función de bajar y subir los materiales está formado por cinco elementos con sus respectivos rios y son: -

Winche o tambora o aparatos de enrollamiento

-

Cable

-

Polea

-

Jaula y/o balde (Skips)

-

Torre o Castillo.

Ilustración 5, Sistema de izaje para perforacion Blind Sinking, Chuquicamata, Chile

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Formas de un pique

Los piques de mina, por lo general son de forma rectangular y circular, son menos frecuentes y muy raramente los de sección elíptica o curvilínea. Para elegir la forma de la sección transversal, es necesario tener en cuenta lo siguiente: -

La calidad del macizo rocoso;

-

El tiempo de servicio y el destino final del pozo; y

-

El material de fortificación a ser utilizado.

Sección Rectangular

Es una forma muy empleada sin embargo, ofrece las siguientes desventajas: -

Dificultad en la formación de ángulos rectos, particularmente en rocas duras.

-

Posibilidad de una deformación significativa de la fortificación en caso de rocas débiles e inestables.

-

Mala distribución de esfuerzos alrededor de la excavación.

Ilustración 6, Forma rectangular de la seccion transversal de un pique

Compartimientos: 1: de ascenso; 2: de escalera; 3: de tuberías y cables Sección Circular La sección circular garantiza una mayor estabilidad, debido a que la fortificación va a resistir mejor la presión causada por la roca circundante; ya que ésta, se distribuye más uniformemente. Además los piques de sección circular poseen un menor coeficiente de resistencia aerodinámica.

Compartimientos: 1: de ascenso; escalera; 3: de tuberías y cables

2:

de

Ilustración 7, Forma Circular de la Sección Transversal de un Pique

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Ubicación de los piques según la veta Tipos principales: piques verticales e inclinados (chiflones)

Los piques verticales se pueden ubicar respecto a la veta de la siguiente manera:

-

Al pendiente de la veta mineral

-

Interceptando la veta mineral

-

Al yacente de la veta mineral

Pique ubicado al pendiente

Ilustración 8, Pique con ubicación a la pendiente

Ventajas: -

Presenta un desarrollo ordenado en la construcción, presentando buenos pilares de protección.

-

Se pueden encontrar vetas paralelas al yacimiento mineral

Desventajas. -

Presenta un costo elevado debido a la explotación en la parte del estéril.

-

Deslizamiento de masas rocosas al encontrar la veta perdiendo asi la estabilidad y el control del terreno.

-

Se puede perder el yacimiento debido a la una mala acción en la labor

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Pique Interceptando la veta

Ventajas: -

Se accede fácilmente al yacimiento, generando ganancias al corto plazo.

-

El costo de desarrollo inicial es menor.

-

El desarrollo es más armónico en los niveles. Ilustración 9, Pique con intersección de la veta

Desventaja: -

Se generan problemas en el terreno por debilitamiento.

-

Se pierden material útil al hacer pilares de protección en el mineral.

-

-Costos elevados de mantención, (pilares, estabilización de los suelos).

Pique al Yacente Ventajas: -

La extracción se vuelve más fácil porque se aprovecha la gravedad.

-

Más económico con respecto a los anteriores.

Desventajas. -

Mientras más se avanza en profundidad, Ilustración 10 , Construcción de Pique al yacente

mayor será el avance por estéril para poder llegar al yacimiento.

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Piques inclinados respecto a la veta

Inclinado por la veta: Este tipo de pique puede ser uniforme por lo cual puede tener una mayor capacidad de extracción por su forma, pero las irregularidades de la veta (si se desvía en su forma) van a entorpecer el transporte aumentando así los costos de producción y disminuyendo la capacidad de arrastre del mineral. Este tipo de pique por su estructura se debe poner pilares de contención del pique

Inclinado por el yacente: En la formación de los yacimientos la inclinación por lo general tiene manteo variable por lo que no se puede hacer un pique regular por el yacimiento ubicándose al yacente del mineral por el estéril, Una de sus ventajas es que no necesita mucha fortificación ya que el material en las cajas de estéril es mucho mejor que el del mineral mismo, pero es más caro ya que se encarece la producción al tener que hacer estocadas de producción.

Ilustración 11, Construcción de un pique vertical e inclinado mediante el método Jaula Alimak.

Perforación y Voladura en Piques

Los métodos de ejecución de piques pueden dividirse en tres grupos: -

Método de banqueo.

-

Método en espiral.

-

Métodos de sección completa.

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Método de Banqueo Este método es adecuado para pozos de sección rectangular o cuadrado, consiste en perforar en cada avance la mitad del piso. Primero el que se encuentra a una mayor altura, dejando la otra mitad como cara libre o para el bombeo de agua, de ser el caso. El método es en pequeños bancos, donde la perforación suele ser manual, con martillos neumáticos.

Método de Espiral

Consiste en excavar el fondo del pozo en forma de un espiral, cuya altura de paso dependerá del diámetro del pozo y el tipo de terreno a fragmentar. Dentro de cada corte se vuela una sección del espiral con un ángulo lo suficientemente grande, como para que el tiempo que exige realizar un corte completo, coincida con un múltiplo entero del tiempo de trabajo disponible. Los taladros en cada radio se perforan paralelos y con la misma longitud, ya que siempre existirá una cara libre en cada posición descendente.

Ilustración 12, Construcción de pique mediante método en espiral

Ventajas del Método Espiral: -

Alto rendimiento y bajo costo.

-

No se requiere perforistas de gran experiencia.

-

Son sencillos los esquemas de perforación y voladura.

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Método de Sección Completa

Los métodos de sección completa se utilizan con mucha frecuencia en la excavación de pozos y piques tanto de sección rectangular como circular. En forma similar a lo que sucede en

túneles y galerías es necesario crear

inicialmente una cara libre. Los tipos de voladura empleados son: con cuele o rainura en “V”, cónico, paralelo y con barreno de expansión. Los cueles en “V” se aplican a los pozos con sección rectangular. El ángulo de inclinación de los taladros debe estar entre 50° y 75° y deben estar en la dirección de las discontinuidades a fin de aprovecharlas en el arranque. Los cueles cónicos son los más empleados en los pozos y piques circulares debido a que se puede mecanizar la perforación de los taladros y por otro lado el menor consumo de explosivos con respecto al cuele de taladros paralelos. El cuele de taladros paralelos trabaja de forma semejante a como lo hacen en las galerías o túneles, presentando ventaja adicional de una mayor sencillez en la perforación.

Ilustración 13, Trazo de perforación para un pique de sección rectangular

Ilustración 14, Diseño de la malla de perforación para un pique de sección circular con cueles cónicos a sección completa

Ilustración 15, Método de barrenos paralelos

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Piques de traspaso En las minas subterráneas, para el paso de mineral se deben proporcionar métodos de bajo costo para el transporte de material, siendo los más comunes los métodos gravitacionales a través de largas distancias verticales (piques de traspaso). Lo piques de traspaso, son piques que se utilizan para unir dos niveles para el traspaso de mineral para cargar y extraer la marina del mineral. Para construir un pique de traspaso se puede utilizar el método convencional de perforación y tronadura controlada o el método de raise boring, jaula alimak. Fortificación del Pique Con el objetivo de proteger a los trabajadores y evitar derrumbes en faenas subterráneas, la industria ha implementado en la construcción de túneles el proceso de fortificación, que básicamente consiste en recubrir o reforzar el entorno de una labor subterránea, mediante algún elemento de sustento, tales como marcos, mallas, pernos, shotcrete, o una combinación de estos elementos. Expertos del rubro coinciden que es una actividad que constituye una importante contribución a la seguridad en labores subterráneas, por lo tanto, su ejecución debe ser cuidadosa y realizada responsablemente. El éxito del sistema y la seguridad de los trabajadores, depende de que el trabajo de fortificación esté bien hecho. De acuerdo a la Guía Metodológica para Sistemas de Fortificación y Acuñadura del Servicio Nacional de Geología y Minería, Sernageomin, existen dos tipos de fortificaciones. En primer lugar están las rígidas que corresponden a las que sostienen sin permitir ningún movimiento de la roca y deben ser resistentes para sujetar los bloques que puedan caerse. “En la actualidad, solo se usan en las bocas de las minas o sectores donde, por razones tectónicas, de mala calidad de la roca o explotaciones hundidas antiguas, se ha perdido totalmente las propiedades resistentes de la roca”, se explica en la guía. Los sistemas más usados para estas fortificaciones son los marcos de madera o acero. El segundo tipo de fortificación, son las flexibles, que permiten deformaciones de la roca con lo que (según se indica en el documento) se alivian los esfuerzos y al deformarse mejoran sus propiedades resistentes. El revestimiento en un pique cumple la función de soporte de las paredes de este mismo, en los piques modernos los revestimiento se hacen de hormigón armado con un espesor mínimo de 20cm, pero en piques rectangulares en su forma con roca competente se usan revestimientos de madera. Existen situaciones donde es necesario calcular el recubrimiento de los piques donde la roca no es muy competente de esta forma es necesario calcular el revestimiento con la siguiente formula: 𝑅𝑐 𝑑 = 𝑎 × (√ ) (𝑅𝑐 − 𝑛 × 𝑝 × √3) − 1

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En cualquier tipo de pique se debe fortificar el muy bien el brocal de este mismo ya que es aquí donde recibe todos los embates de la labor de la mina. La fortificación del collar en la mayoría de los casos, puede construirse de bloques de concreto o de hormigón armado.

Pernos Se usan diferentes tipos de pernos de anclaje. La diferencia solo radica en su diseño que corresponde a variedades del mismo concepto. Sin embargo, es posible clasificarlos en pernos anclados mecánicamente, pernos anclados con resina o cemento y pernos anclados por fricción. Los pernos anclados mecánicamente (de anclaje con cabeza de expansión) son los más comunes de este tipo de anclaje mecánico. Es usado tanto en las labores mineras como en las de ingeniería civil. Con muy pocas excepciones, estos pernos se usan en rocas medianamente duras; sin embargo, no es recomendable emplearlos en rocas muy duras, pues la cabeza de expansión puede que no penetre adecuadamente en las paredes de la perforación y con el tiempo resbala. En lugares donde la labor permanecerá por muchos años se puede rellenar con cemento. Los pernos de anclaje constan de las siguientes partes: cabeza de expansión, plancha metálica (4’ x 4’ y 1/4” de espesor) y tuerca del perno. Por otro lado, existen los pernos anclados con resina o cemento. El tipo más común en esta categoría es el perno de barra de fierro o acero tratado, que utiliza la resina o el cemento como un adherente, es por eso, que se debe asegurar la adherencia necesaria para solidarizar la barra al terreno. La resina resulta conveniente para ser usada en pernos sometidos a altas tensiones desde momentos tempranos y se prestan para pretensado, lo cual no descarta su uso en pernos sin tensión previa. También están los pernos anclados por fricción, los cuales son los más recientes en la técnica del anclado. Existen dos tipos: Split set y Swellex. Para ambos sistemas, la resistencia a la fricción para el deslizamiento entre la roca y el acero, sumado a la acción mecánica de bloqueo, es generada por la fuerza axial entre la superficie del barreno y el perno. En instalaciones transitorias la presencia de humedad no es inconveniente, pero debe descartarse para uso permanente bajo estas condiciones. Aunque los dos sistemas están descritos bajo un mismo denominador, estrictamente hablando solo el Split set es de fricción. En caso del Swellex, combina la fuerza de fricción sumada al mecanismo de expansión del perno al interior del barreno que habitualmente tiene paredes irregulares. Esta situación genera una acción de bloqueado que permite obtener alta resistencia a la tracción.

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Existen también los pernos autoperforantes, que son utilizados principalmente en macizos rocosos de mala calidad, se instalan en forma mecanizada con Jumbos de perforación. Se emplean en suelos y macizos rocosos, donde las condiciones del terreno hacen que las paredes de la perforación colapsen, impidiendo la normal instalación de cualquier soporte estándar. Este tipo de perno, consiste en una barra roscada en sentido izquierdo en toda su longitud, estas barras constan de una perforación central la cual sirve para el paso de aire o agua de barrido de la perforación, y también para la inyección de la lechada que puede ser desde el principio de la perforación o al final de ésta. Para la prolongación del perno, se utiliza una copla y para la perforación e instalación de este, se utilizan bits de diferentes tipos dependiendo del suelo o roca. Shotcrete El hormigón proyectado o shotcrete es un material transportado a través de una manguera, que se lanza neumáticamente, a alta velocidad, contra una superficie. La fuerza con que el hormigón o mortero llega a la superficie, hace que la mezcla se compacte logrando que esta se sostenga a sí misma, sin escurrir, incluso en aplicaciones verticales y sobre la cabeza. Este sistema, relativamente nuevo y que ha tenido en los últimos años un gran desarrollo, solo o combinado con otros métodos activos de sostenimiento, daría mayor rapidez, seguridad y menor costo a la faena. La teoría del sostenimiento por shotcrete se basa en que todo macizo rocoso tiene una tensión interna estable la que se ve alterada cuando, por efecto de la construcción del túnel, se efectúa una perforación en él. Si la roca está muy averiada por efectos de fallas, meteorización y/o el disparo, la fricción de las partes quebradas no será suficiente para detener el movimiento de los fragmentos; es decir, este punto de la excavación es ahora inestable y trata de desplazarse en dirección de la menor fuerza, o sea, hacia adentro del túnel. Asimismo, investigaciones han demostrado que si las rocas quebradas alrededor del túnel están ligadas entre sí y se soportan unas a otras, la estabilidad se recupera, logrando que la roca se autosoporte.

Ilustración 16, Shorcreteo de una Corona.

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Perforadoras Verticales de Gran Diámetro Para el proyecto de nuevo nivel mina de Chuquicamata, se estudiaron distintas variables para determinar el correcto método de perforación del pique de ventilación, para esto se determinó en tres posibles métodos, Shaft Boring System (SBS), Shaft Boring Roadheader (SBR) y Shaft Sinking Jumbos (o Blind sinking), estos métodos cumplen con el común que son para grandes diámetros y grandes profundidades. Si bien estos métodos son desconocidos en la actualidad, hay una gran inversión a nivel tecnología minera para hacer de estos métodos más rentables, ya que el coste de estos es elevado, dejando solo alternativas de uso de estas maquinarias solo si existen los estudios que avalen que sea una inversión con fines positivos. Los métodos clásicos de perforación vertical se han descartado de manera inmediata, ya que hay variables que hacen que no se puedan aplicar, ejemplo claro es el diámetro de perforación y la profundidad. Uno de los pozos más grandes realizados hasta ahora por el método, es el pozo de ventilación de RUSTENBERG PLATE MINE en Sudáfrica con un diámetro de 6022 mm y una profundidad de 1099 Mts. (aun así no cumple con el diámetro requerido para Chuquicamata). A continuación se brindara información de los dos primeros métodos nombrados, Shaft Boring System (SBS), Shaft Boring Roadheader (SBR), el ultimo Shaft Sinking Jumbos (o Blind sinking), se detallara en el proceso de “Pique de ventilación Chuquicamata”, donde mostrara el método de trabajo y detalles específicos de la construcción del pique de ventilación.

Ilustración 17, Perforadora Shaft sinking.

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Shaft Boring System (SBS)

Características Generales: -

Piques Verticales (Producción y Ventilación) Profundidad: 2.000m (mayores según requerimientos)

-

Diámetro de Excavación: 10,0m a 12,0m

-

Peso (Basic set up): ~2.800t

-

Geología: Roca dura

-

SBS se soporta mediante la tecnología de Gripper

-

Parte inferior equipada con escudo contra polvo

-

Cabeza de Corte equipada con Disco de Corte

-

Cambio de discos de corte en posición segura – Cabeza de corte accesible totalmente

-

Remoción de marina a través de Conveyor vertical

Ilustración 18, Sistema de izaje para Perforacion SBS

Partes Del Cabezal SBS

-

(1) Cutterhead

-

(2) Dust shield

-

(3) Rock bolters

-

(4) Gripper system

-

(5) Vertical conveyor

Ilustración 19, Equipo de perforación SBS

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Trabajo De Personal Por Sección S1: Trabajo bajo el escudo de polvo -

Permanente: Prohibido ingreso

-

Solamente durante mantenimiento y preexcavation drilling.

S2: Main beam area -

Permanente: colocación de pernos

-

Solo durante cambio de cortadores

S3: Plataformas de Infraestructura -

Permanente: SBS operador.

-

Infraestructura

Ilustración 20, Sección de trabajo de Personal en sistema de perforación SBS

Shaft Boring Roadheader (SBR) Características Generales: -

Profundidad : 2.000m (según requerimiento & headframe setup)

-

Diámetro de Excavación: 7,0m a 12,0m

-

Peso (Basic set up): ~300t

-

Geología: Roca medianamente dura & suelo congelado

-

Diámetros variables en un solo pique es posible

-

SBR suspendida desde el headframe (cables)

-

Sección Baja equipada con escudo de protección

-

Cabeza cortadora con picas

-

Remoción de marina mediante PNM – pneumatic mucking system

-

Instalación de revestimiento bajo el escudo de polvo es posible

Ilustración 21, Sistema de izaje para método de perforación SBR

Ilustración 22, Sistema completo de maquinaria SBR con cabezal neumático de trabajo.

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Sistema de trabajo SBR.

Ilustración 23, Método de trabajo en sistema SBR

Pique de ventilación Mina Chuquicamata

Por primera vez en la historia del país se está ejecutando un hundimiento que, por su longitud, abarcaría tres veces la Gran Torre del Costanera Center. El pique de ventilación de aire viciado mide 918 metros de profundidad y once metros de diámetro que sería único en Sudamérica, marcando un récord en la región. La ejecución de este proyecto, que forma parte de las obras de Chuquicamata Subterránea, es responsabilidad del Consorcio Aveng Mas Errázuriz (CAME), que suma la gestión de Mas Errázuriz y la experiencia de la compañía sudafricana Aveng Mining. Para este mega proyecto, estuvieron presente 245 trabajadores en promedio, la que demoraron tres años y medio en completar el trabajo. Este pique, para el primero de abril del año 2015 llevaba 290 metros de avance, forma parte del sistema de ventilación principal de la mina subterránea en el circuito de extracción de aire viciado de las galerías interiores. La superficie seubica en la cota 2.990 msnm y llegará a los 2.072 msnm en interior mina.

Ilustración 24, Ubicación aérea geográfica del Pique de Ventilación Norte 1, Chuquicamata, Chile.

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Inicio Del Pique El proceso de construcción del pique de ventilación del proyecto Mina Chuquicamata Subterránea se inició a fines de 2012 y se lleva a cabo mediante la metodología blind sinking o hundimiento ciego, que se caracteriza por ser realizada en forma ciega desde superficie, contemplando las siguientes etapas: - Construcción del collar, el cual abarca los primeros 42 m de profundidad del pique, en avances parciales de 3 m cada uno, presentando un diámetro final, después de fortificado, de 11 m - Profundización del pique, que considera el tramo comprendido entre los metros 42 (fin del collar – brocal) y 918 de profundidad, todo ello con un diámetro final, después de fortificado, de 11 m.

Ilustración 25, Visión general del proyecto Chuquicamata Subterránea. Chuquicamata, Chile

El pique parte en superficie con un soporte más ancho de concreto para darle un mejor asentamiento a esta estructura que, de alguna manera, “cuelga”. Así, sobre los 11 m de diámetro, hay al inicio del pique 2,5 m adicionales de hormigón en un tramo de 3 m de profundidad. Después hay 1,5 m de hormigón (sobre los 11 m) en 9 m de profundidad. Luego hay 0,9 m de hormigón en otra longitud de 32 m. Y, a continuación, 0,45 m de hormigón hasta el fondo del pique desde el metro 42 hasta el 910. En los primeros 42 m –en el brocal o collar del pique– se implementó hormigón armado con enfierradura, mientras que desde los 42 a los 910 m se está empleando hormigón con fibra polipropileno. Este último es un H-40 autocompactante que escurre por si solo y no necesita vibración. El hormigón se prepara arriba en una planta, se transporta por una canoa por gravedad y llega abajo a un remezclador (kettle).

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Ilustración 26, Mayo 2013, Brocal Del Pique Norte 1, Chuquicamata, Chile

Entre estas dos etapas se realizó el montaje de toda la infraestructura de superficie requerida para la profundización principal o main sinking. Este procedimiento consistió en el montaje de la plataforma de 5 pisos o stage (que se usa para el hormigonado y la instalación de servicios), la que se introduce al pique, para luego montar la torre central (headgear) y el peinecillo, alcanzando una altura cercana a los 42 m. En la parte superior del peinecillo van las poleas de los cables del huinche de la plataforma, o stagewinder que es el huinche de izaje y sujeción de la plataforma, así como las del cable del huinche principal o kibble winder, que es el con el cual se realiza: la extracción de marina, ingreso y salida del personal, extracción del agua al fondo del pique, ingreso de explosivos y otras actividades propias del ciclo.

Ilustración 27, Mayo 2013, Construcción de Plataforma, Shaft Sinking, Chuquicamata, Chile.

Ilustración 28, Construcción sistema de izaje y Montaje de Plataforma de trabajo, Sistema Shaft Sinking, Chuquicamata, Chile.

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Para tomar las piezas con los estrobos y levantar la plataforma de 5 pisos. Este montaje se hizo a las 6 am cuando había poco viento, indica, ya que debían coincidir las dos piezas. En este procedimiento de montaje de 600 t, participaron 40 trabajadores. Con todo, cuando se pasa del pre hundimiento al hundimiento, se deja de hacer minería. Desde el consorcio explican que se hace minería (excavaciones) hasta los 60 metros, se para para realizar el armado de la estructura afuera, luego se instala dentro del pique y nuevamente se retoma la minería. Ciclos De Construcción A continuación se detalla los procedimientos involucrados en cada ciclo de operación para la profundización del pique: -

Perforación de la frente o fondo del pique con un jumbo de 8 brazos neumático, conocido como jumbo Araña (perfora 3,4 m efectivo).

-

Tronadura – “Primado”, carguío de explosivos, conexión de los tiros, tronadura propiamente tal, monitoreo de la calidad del aire y revisión del disparo.

-

Ventilación.

-

Acuñamiento e instalación de fortificación de construcción en base a pernos swellex (de 2, 3 o 4 m, o pernos lechados de 5 m) y malla.

-

Carguío y extracción de marinas. Esto se realiza con un equipo del tipo draga neumática (cactus grab), que cuelga de la plataforma en su piso inferior. Dicha draga carga los capachos (kibble) con marina, alcanzando cerca de 25 toneladas. Estos kibbles ascienden a superficie para su volteo en la torre central. El proceso de extracción de marina es un ciclo continuo de ascenso y descenso de los kibbles, los que alcanzan velocidades cercanas a los 10 metros por segundo, para profundidades por sobre los 400 metros.

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Mapeo y evaluación geotécnica – geomecánica.

-

Instalación de fortificación de operación en base a revestimiento de hormigón, la que se realiza en forma desfasada del avance del fondo del pique (se ocupa un equipo electrohidráulico para la fortificación). En general se mantiene una diferencia de 20 a 25 m entre el revestimiento definitivo de hormigón y la frente de avance. El hormigonado se realiza desde la plataforma.

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Como moldajes del revestimiento se consideran anillos de un metro de altura, los que se unen y alcanzan los 6 m. La actividad de hormigonado se realiza en forma ascendente, instalando el anillo de moldaje inferior, el que se hormigona primero. Una vez alcanzada su resistencia inicial (cerca de un día), se continúa con el hormigonado del tramo superior en una etapa. -

Instalación de servicios y tuberías (el pique en su perímetro lleva una serie de servicios de agua, aire y concreto). En el consorcio agregan que la plataforma (stage) de 120 t, sube aproximadamente 60 m solamente para hacer el disparo y después vuelve a bajar a una distancia aproximada de 25 m del fondo pique para poder proceder con el hormigonado.

Asimismo, los ciclos han disminuido conforme avanzan las obras. Se inició con un ciclo de 120 horas y termino en un ciclo entre 55 y 60 horas. Se ha logrado dos veces un ciclo de 45 horas.

Ilustración 29, Secuencia de explotación, Sistema Shaft sinking.

Ilustración 30, Etapas proyectivas de trabajo y proyección de finalización de cada etapa.

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Magnitud del proyecto Los retos no han sido menores en la implementación de una metodología poco conocida en el país. Si bien existe la minería de pique tradicional y también hundimientos desarrollados en el ámbito civil, se tienen antecedentes de que sus profundidades no van más allá de los 350 metros. Codelco comenta que el principal desafío constructivo es llevar a cabo la implementación de una metodología para la cual no hay experiencia en Chile, tanto como metodología de ejecución en sí, como por la magnitud de la obra. Para poder enfrentarlo, es que se consideró trabajar con empresas de reconocido prestigio internacional, tanto en la etapa de ingeniería como en la actual fase de ejecución. Este proceso no ha estado exento de dificultades, que van desde la barrera idiomática hasta las diferentes idiosincrasias y concepción de aspectos de seguridad, lo que ha obligado a llegar a intensivos procesos de aprendizaje, entrenamiento, asimilación de las técnicas y actividades unitarias de esta metodología, así como su adaptación a los estándares de seguridad minera nacional y de Codelco. Personal De Trabajo. El minero de pique también debe cumplir muchas otras funciones, a diferencia del trabajador de la minería de túneles. “En la minería de túneles las perforaciones las hace un equipo, entra el operador con el equipo jumbo, perfora, saca el jumbo y después entra una cuadrilla y carga la frente con explosivos. Aquí la misma persona que perfora saca el jumbo, después tiene que cargar los hoyos y también participa en la etapa de retirar la marina. No es un equipo como en el caso de los túneles, que es automatizado y no hay intervención. Él (operador) tiene que estar acá para desenganchar las cadenas de los baldes, amarrar las cadenas de los baldes. Del mismo modo, el 10% de personal calificado sudafricano (de un total cercano a los 210 trabajadores) ha tenido que mantenerse por más tiempo, para poder capacitar a los chilenos en sus funciones. Como el huinchero, por ejemplo, cuya labor es muy específica y su certificación tarda dos años en Sudáfrica, lo que representa otra dificultad. El certificar ciertas competencias en Chile no ha sido fácil porque en Chile no se tiene conocimiento ni entidades que certifiquen. Hemos encontrado un vacío en la parte técnica operacional para certificar ciertas aptitudes que no hay. No está el organismo que lo valide”, añaden desde el CAME. Otro de los retos que se debe asumir en la minería de pique es el trabajo en un solo frente (mono-frente). En la minería de túneles si se tiene un problema en el frente uno, se traslada a la gente al frente dos o al tres y se sigue avanzando. En el pique, si se presenta un problema no se puede hacer otra actividad. Además, exige ser muy metódico y riguroso en el cumplimiento de los tiempos establecidos en cada una de las actividades.

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Seguridad El trabajo en el pique ha seguido procedimientos de seguridad minuciosos que han permitido a la fecha no reportar accidentes graves. El proyecto fue un trabajo en equipo, de permanente desarrollo, que ha considerado el acompañamiento continuo, de manera de buscar la adaptación y ajuste de la metodología del Shaft Sinking a los estándares de seguridad nacionales y de nuestra empresa, Cada actividad, cada operación, considera un procedimiento de trabajo, un instructivo paso a paso, un análisis de riesgo que busca, además de identificar los riesgos, trabajar con estos bajo control. Por su parte, la constructora destaca también los resultados obtenidos. Se registraron al fin del proyecto 475 días sin accidentes con tiempo perdido, con un record anterior de 343 días libres de accidentes. La tecnología introducida en el pique es una metodología establecida, segura y probada, usada en todo el mundo. Las buenas tasas de excavación se han producido a nivel internacional con esta tecnología y metodología. Si bien, la transición, formación y certificación de los equipos locales han sido lentas como unidad principal para la formación de habilidades especializadas, esto ha mejorado la seguridad. Entre las metodologías de seguridad están los huinches que funcionan uno a la vez, con sus respectivos sistemas de comunicación de luces. También las labores arriba o abajo no pueden realizarse simultáneamente, ya que al estar siempre en la vertical la caída de un objeto se convierte en un riesgo. En esta misma línea, se suman los sistemas de baja automatización para minimizar el peligro de un incendio. Tanto el jumbo perforador como el cactus grab, son equipos neumáticos, manual-dependientes. Por otra parte, en caso de un corte eléctrico los sistemas de elevación poseen un funcionamiento manual para bajar la carga de las personas al fondo del pique.

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Marco Legal.

A continuación se detallara según el Código de Minería Chilena, artículos con directa relación al sistema de piques (en general) TITULO I, De los Objetivos, Campo de Aplicación y Atribuciones del Servicio

Artículo 1 El presente reglamento tiene como objetivo establecer el marco regulatorio general al que deben someterse las faenas de la Industria Extractiva Minera Nacional para: a) Proteger la vida e integridad física de las personas que se desempeñan en dicha Industria y de aquellas que bajo circunstancias específicas y definidas están ligadas a ella. b) Proteger las instalaciones e infraestructura que hacen posible las operaciones mineras, y por ende, la continuidad de sus procesos. Título III Explotación de Minas Subterráneas #Artículo 78 La Empresa Minera deberá elaborar reglamentos específicos de a lo menos, las siguientes actividades: a) Control de ingreso de personas a las faenas. b) Transporte, uso y manejo de Explosivos. c) Tránsito y Operación de Equipos en interior de mina. d) Fortificación. e) Emergencias. f) Transporte, Manipulación, Almacenamiento y Uso de Sustancias y Elementos Peligrosos. g) Operación del método de explotación, reconocimientos y desarrollos. h) Otros de acuerdo a las necesidades operacionales. #Artículo 79 En toda mina en explotación deberán existir, a lo menos, dos labores principales de comunicación con la superficie, ya sean piques, chiflones o socavones, de manera que la interrupción de una de ellas no afecte el tránsito expedito por la otra. Las labores en servicio activo de la mina deberán, a su vez, tener una comunicación expedita con las labores principales de comunicación a la superficie, las que se mantendrán siempre en buen estado de conservación y salubridad. Las referidas labores principales de comunicación con la superficie, deberán tener los elementos necesarios para la fácil circulación de las personas, en tal forma que, en caso de emergencia, éstas no tengan necesidad de adaptar equipos especiales de izamiento o de movilización para salir a la superficie.

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#Artículo 80 En las minas nuevas en explotación, las labores principales de comunicación con la superficie se construirán separadas por macizos de veinte (20) metros de espesor, a lo menos, y no podrán salir a un mismo recinto o construcción exterior. Las instalaciones de cabrías o edificios construidos sobre la entrada de las labores de comunicación con la superficie, serán de material incombustible y no podrán ser utilizadas, a la vez, como depósitos de materiales combustibles o explosivos. En las instalaciones antiguas o provisorias que no cumplan con lo prescrito en el inciso anterior, se tomarán las precauciones indicadas por las circunstancias con el fin de evitar la propagación de un incendio y el efecto perjudicial del humo en la respiración de las personas que se encontrasen en las labores subterráneas. En tal caso se deberán instalar puertas contra incendio y eficaces sistemas de detección y extinción de incendios, los que pueden ser automáticos o manuales; si dichos sistemas fueren manuales, en el recinto deberá permanecer una persona adecuadamente instruida mientras se encuentre una o más personas en las labores subterráneas. #Artículo 81 Toda excavación minera, tales como piques de traspaso, debe contemplar los sistemas de protección para evitar la caída a ellas de personas, de objetos o de materiales, hacia los niveles inferiores. #Artículo 83 Cuando se desarrollen labores verticales, horizontales o inclinadas y falten aproximadamente veinte (20) metros para comunicarse con otra labor, se deberán extremar las medidas de prevención antes de cada tronadura. #Artículo 92 En aquellas labores cuya operación haya sido discontinuada por algún tiempo, el dispondrá que sea exhaustivamente inspeccionada antes de reanudar los trabajos, a fin de cerciorarse que en el lugar no existan condiciones de riesgos en la fortificación, sistemas de desagüe, superficies de tránsito, gases nocivos o deficiencias de oxígeno que pongan en peligro la vida o salud de las personas. Esta inspección deberá realizarse por un grupo formado por a lo menos de dos personas, avanzando de uno en uno separados por una distancia razonable, que les permita auxiliarse en caso de emergencia. Estos deberán contar con detectores y elementos de protección personal apropiados. #Artículo 93 Cada vez que por estrictas razones de operación el personal deba transitar o trabajar sobre mineral o material de relleno en caserones, piques, tolvas u otros se deberán adoptar las medidas de seguridad pertinentes para evitar que éstos sean succionados por un eventual hundimiento del piso, tales como, cables vida, instalación de plataformas, tapados o pasarelas con sujeción independiente del material contenido en ellos.

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#Artículo 96 Para poder explotar labores subterráneas en la misma vertical o en zonas muy próximas a labores subterráneas pertenecientes a otra faena minera, se deberá presentar al Servicio un estudio técnico sobre la viabilidad del proyecto, con relación a cautelar debidamente la estabilidad de las labores mineras y la seguridad de personas e instalaciones. Igual medida deberá tomarse cuando se explote zonas aledañas a otras explotadas con antelación, susceptible a la acumulación de agua o afecte la estabilización del sector. El Servicio tendrá un plazo de sesenta (60) días, desde la fecha de presentación ante su Oficina de Parte, de la solicitud, para aprobar el proyecto presentado. #Artículo 97 La Empresa Minera debe documentarse en forma detallada respecto a la situación, extensión y profundidad de las labores antiguas, características del terreno, rocas, presencia de nieve y de los depósitos naturales de agua (fallas y cuevas acuíferas) que puedan existir dentro de sus pertenencias. Esta información deberá estar actualizada y disponible en todo momento. Se tomarán las acciones necesarias para proteger a las personas contra inundaciones de agua o barro, cuando los trabajos mineros se desarrollen en las proximidades de napas o bolsones de agua. En las vías principales o de tránsito deberán hacerse cunetas para mantener el escurrimiento de las aguas y evitar la existencia de lodo y aguas estancadas. #Artículo 98 La construcción en superficie de: edificios, talleres, plantas de beneficio, fundiciones u otras, deben ser realizadas a una distancia tal que no puedan ser afectadas por la explotación de la mina o con ocasión de ella; a su vez toda obra o infraestructura de servicio y apoyo que se construya en los s a la mina o su cercanía deben garantizar a todo evento, que cualquier situación de emergencia que en ellas se produzca, como un incendio o explosión, no afectará la seguridad de las personas en interior mina. #Artículo 99 El deberá elaborar y mantener actualizado un procedimiento de evacuación del personal en casos de emergencia en la faena minera. Dicho procedimiento debe considerar, entre otras, las siguientes materias: a) Tipo de emergencia. b) Señalización interna de la mina e indicación de las vías de escape y refugios. c) Sistemas de alarma y comunicaciones. d) Instrucción del personal. e) Simulacros y funcionamiento de brigadas de rescate.

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#Artículo 101 Ninguna persona podrá ingresar al interior de la mina, sin contar con un sistema de iluminación personal, aprobado por la istración para tal objetivo. Se deberá disponer de alumbrado de emergencia en todos los recintos, s, pasillos y vías de escape de una mina subterránea. #Artículo 103 Las chimeneas o piques usados para tránsito de personal deben ser debidamente habilitados para tal efecto con escaleras y plataformas de descanso. La distancia máxima entre canastillos o plataformas de descanso en el compartimento de escalas en piques verticales o de fuerte inclinación, será de cinco metros (5m), y el piso de cada canastillo deberá estar entablado con madera de un grueso mínimo de cinco centímetros (5 cm) o con otro material de resistencia equivalente o superior y colocarse alternadamente a lo largo del tramo total que cubre la escala. En casos calificados por el , se podrá usar rejilla de acero Kerrigan o de resistencia equivalente para piso de los canastillos, con el fin de permitir la circulación del aire.

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Bibliografía

-

Impacto en la Productividad del Nivel de Traspaso en la Confiabilidad de un Programa de Producción, Autor: Cornejo Castro, Marco Antonio, U de chile.

-

Evaluación numérica del empuje de suelo sobre revestimientos en piques circulares considerando el efecto del método constructivo, Autor: Navarro Álvarez, Héctor Rodrigo; U de Chile.

-

http://www.revistaseguridera.com/operaciones-mineras/procedimiento-detrabajo-seguro-en-voladura/ , Autor: Justo M. Arellano .Seguridad Minera

-

http://www.construccionminera.cl/piques-chuquicamata-subterranea-record-vertical/. Autor: Consorcio Aveng Mas Errázuriz

-

http://www.mch.cl/2016/07/27/proyecto-chuquicamata-subterraneo-finalizaconstruccion-pique-918-metros/, Autor: www.mch.cl

-

PROYECTO MINA CHUQUICAMATA SUBTERRÁNEA, Autor: SERGIO BUSTAMANTE GUTIÉRREZ, Codelco Chile.

-

Reporte de Sustentabilidad, LOS PROYECTOS DE INVERSIÓN Y EL FUTURO DE CODELCO, Autor: Nelson Pizarro C.

-

Excavaciones Subterráneas, Autor: Sonami

-

Glosario Piques Mineros: Autor Cristian Arevalo.

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Conclusión: Durante el trabajo realizado, se dio a conocer métodos nuevos con tecnologías poco vistas en el mundo de la minería, aun así como el consumo a nivel mundial crece, también lo hacen las tecnologías y sus métodos de trabajo. Es claro que existen métodos convencionales de perforación de piques, como Raise Borer, Blind Hole o Jaula Alimak. Pero estos métodos son usados para la pequeña y mediana minería en esta época de industrialización global. Por esto se han desarrollado métodos nuevos y combinación de métodos distintos para hacer más efectivo el trabajo en la minería, considerando todos los factores (tiempo, geología, tecnología, capacidad, etc), durante el trabajo se mostraron tres métodos pocos conocidos, que si bien no existen de manera tan común como los otros tres, si hay trabajos realizados con ellos en todo el mundo, dejando una huella y un record en cada lugar que estos métodos han trabajado. Se vio la manera en que Chuquicamata tomo este desafío de 3 años y medio (3 meses menos de lo esperado), en que se lograron dejar de lados todos los inconvenientes, ya sea tecnológico hasta nivel humano. Hubo choques de idiomas, de culturas diferentes entre chilenos y sudafricanos, donde dejan de lado sus diferencias y hacen un trabajo completo y correcto, respetando los tiempos y haciendo de este un desafío cumplido a nivel nacional como internacional. En el presente informe se dejó clara la idea del sistema de trabajo de cada sistema de trabajo, analizando sus capacidades, sus defectos y el porqué de la selección del método Shaft Sinking para Chuquicamata. A nivel grupal agradecemos este desafío de entrar a un mundo nuevo de tecnologías y métodos de perforación, no solo para piques, si no a nivel mundial con el avance continuo de estos métodos.

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