RESUMEN EJECUTIVO

CONSIDERACIONES DE DISEÑO PIQUES. CIRCULARES Y RECTANGULARES.

Sabemos que los piques son labores permanentes que sirven de comunicación entre la mina subterránea y la superficie exterior con el objetivo de subir o bajar al personal, material, equipos y el mineral.

¿QUÉ FACTORES NOS INDUCEN PARA PENSAR EN SU CONSTRUCCIÓN?

1. Necesidad de extracción de mineral.2. Reducción de los costos de producción.3. Profundización de los niveles de extracción.

Una vez que ya se determino que es necesaria y viable la construcción de un pique cuales son las consideraciones para el diseño del pique.

CONSIDERACIONES DE DISEÑO:

1. Análisis de costo en relación a otros piques.2. El área debe ser favorable y suficientemente grande para la instalación de

superficie.3. La naturaleza del suelo debe ser adecuada para las cimentaciones, realizando

para ello estudios de geología, hidrogeología, geotecnia y geomecanica que nos indique la calidad del macizo rocoso en el área destinado para el pique.

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

FORMAS DE LA SECCION TRANSVERSAL DE UN PIQUE

Los piques de minas por lo general son de forma rectangular y circulas, pero hay piques elípticos que son raros.

¿QUÉ CRITERIOS USO PARA ELEGIR ENTRE UN PIQUE CIRCULAR Y RECTANGULAR?

1. La calidad del macizo rocoso.2. El tiempo de servicio y el destino final del pique.3. El material de fortificación a ser usado.

Sección Rectangular

Es la forma más empleada sin embargo ofrece las siguientes desventajas:

1. Dificultad en la formación del ángulo recto.

2. Posibilidad de una deformación significativa de las fortificaciones en caso de rocas débiles e inestables.

3. Mala distribución de esfuerzos alrededor de la excavación.

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 esta, se distribuye más uniformemente.

Además los piques circulares poseen un menor coeficiente de resistencia aerodinámica.

DISEÑO DE PIQUES

En un pique rectangular, los marcos de madera o de acero pueden funcionar al mismo tiempo, pero se da muy poca atención al alineamiento. Los trabajadores no están especializados en instalar estos equipos.

Originalmente se pensaba que los piques rectangulares eran más barata. En cambio los circulares se profundizan con equipos de perforación de fase mediana y el trabajo es bastante considerable porque hay que poner diferentes instrumentos para instalarlo. es costoso pero una vez que está instalado, se puede avanzar la construcción 2 metros al día.

En cambio los rectangulares se detendrán el algún punto a diferencia del circular que seguirá a una misma tasa de avance. Esto justifica los costos de instalación e infraestructura del equipo de profundización del pique. Como sabemos cuándo más tiempo tome el proyecto es más probable que haya accidentes. Entonces tratar de ahorrar tiempo es una manera de evitar accidentes en el desarrollo del pique.

Estudios de comparación de costos entre un pique circular y rectangular arrojan que el pique circular es 10% más económico, además que tiene un 10% más de producción. Ahora debido a que los tonelajes de las minas están aumentando se necesitan piques más grandes y en ese caso sería mejor los piques circulares.

En resumen ¿Por qué es una buena opción un pique circular? Porque es un método de profundización de menos costo y mayor efectividad. En el caso de la estructura de acero, ya no es necesario el mantenimiento que exige en las construcciones de madera.

Conclusiones

Ya sabemos los ítems que tenemos que tomar en cuenta para optar por un sistema de piques, pasar de un sistema de rampa al de piques.

Las consideraciones para el diseño del pique (aspectos geológicos, hidrogeológicos, geotecnia, geomecanicos. Del lugar donde se va ejecutar el pique)

La tendencia en la elección de la sección transversal del pique es la circular .Porque es un método de profundización de menos costo y mayor efectividad.

Recomendaciones

Las consideraciones para el diseño de piques se realiza en la fase de ingeniería conceptual, a mi parecer mientras más parámetros se defina para el diseño de un pique en una mina será mejor ya que así se preverá más puntos.

La asesoría externa de de grupos especializados es muy importante.

MARCO TEORICO

DEFINICIÓN DE PIQUES:

Los piques son labores verticales que sirven de comunicación entre la mina subterránea y la superficie exterior con la finalidad de subir o bajar al personal, material, equipos y el mineral.

FACTORES PARA SU CONSTRUCCIÓN:

1. Necesidades de extracción de mineral2. Reducción de los costos de producción3. Profundización de los niveles de extracción.

CONSIDERACIONES DE DISEÑO:

1. Análisis de costos en relación a otros piques.2. El área debe ser favorable y suficientemente grande para las instalaciones de

superficie.3. 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.

4. La mina, debe tener buenas vías de acceso 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.

FORMAS DE LA SECCIÓN TRANSVERSAL 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 curvilíneas.

Para elegir la forma de la sección transversal, es necesario tener en cuenta lo siguiente:

1. La calidad del macizo rocoso.2. El tiempo de servicio y el destino final del pozo.3. El material de fortificación a ser utilizado.

Sección Rectangular

Es la forma más empleada sin embargo ofrece las siguientes desventajas:

1. Dificultad en la formación del ángulo recto.2. Posibilidad de una deformación significativa de las fortificaciones en caso de

rocas débiles e inestables.3. Mala distribución de esfuerzos alrededor de la excavación.

Forma Rectangular de la Sección 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 esta, se distribuye más uniformemente.

Además los piques circulares poseen un menor coeficiente de resistencia aerodinámica.

Forma Circular de la Sección Transversal de un Pique Compartimientos: 1: de ascenso; 2: de

escalera; 3: de tuberías y cables

DETERMINACIÓN DE DIMENSIONES DE LA SECCIÓN TRANSVERSAL DE UN PIQUE:

1. Las dimensiones de la sección de los piques se pueden determinar a partir de la ubicación de los compartimientos, teniendo en cuenta los espacios a dejar entre dichos compartimientos y entre la fortificación.

2. Dependen de la capacidad de la carga y de la profundización de los trabajos de extracción.

3. Es factor importante, la Productividad dela mina.

PERFORACIÓN Y VOLADURA EN PIQUES MINEROS

Los métodos de ejecución de pozos y piques pueden dividirse en tres:

1. Método de banqueo2. Método en espiral3. Métodos de sección completa

Método de Banqueo:

Este método es adecuado para pozos de sección rectangular o cuadrada Consiste en perforar en cada avance la mitad del piso Primero el que se encuentra a una mayor altura, dejando al otra mitad como cara libre o para el bombeo de agua, de ser el caso.

El método es en gradines rectos o 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.

Ventajas del Método Espiral:

1. Alto rendimiento y bajo costo.2. No se requiere perforistas de gran experiencia.3. Son sencillos los esquemas de perforación y voladura.

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 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 deben 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.

EXPERIENCIAS EN EL PERÚ.

PIQUE JACOB TIMMERS

Se piensa en el proyecto pique Jacob timmers ante la necesidad de extracción de mineral, reducción de los costos de producción, profundización de los niveles de extracción.

Ante esto la empresa realiza un planeamiento integral para la ejecución del proyecto pique j. timmers.

-Planificación:

1. Fase 1: ideas preliminares y estudio de factibilidad.2. Fase 2: ingeniería conceptual y planeamiento de la ejecución del proyecto.3. Fase 3: compra de los equipos principales.

-Ingeniería:

1. Fase 4: ingeniería básica y de detalle e ingeniería de profundización.

-Cronograma del proyecto de construcción del pique Jacob timmers

-Presupuesto del proyecto

-Participación de firmas especializadas

-Con que contamos (EPCM)

En la primera fase el área multidisciplinario de la propia empresa (EACH) encargada del planeamiento, mina, y proyectos. Identifica las necesidades, oportunidades de inversión, evalúa las alternativas (continuar la profundización de la rampa, profundización o ampliación de sus otros piques, nuevo pique.

El equipo multidisciplinario considera para la selección de su alternativa el planeamiento de la mina, la mina, geología e hidrogeología, geomecanica. Al seleccionar su alternativa determina la inversión requerida y un estudio de factibilidad (si es justificable).

En esta fase los parámetros de diseño que se utilizaron fueron:

En la segunda etapa de planificación fase 2: ingeniería conceptual, compra de equipos principales y planeamiento de la ejecución del proyecto.

Desarrollo de la ingeniería conceptual: se definieron casi 200 parámetros y criterios generales de diseño para el cálculo y selección adecuada de equipos y componentes: -incidencia en la infraestructura y sistemas operativos. –grado o nivel de automatización del proyecto. –performance de los equipos de izaje y de servicios. –planos conceptuales de los componentes del proyecto. –monto de inversión.

Se realiza la compra de equipos principales para el izaje y servicio, las alternativas posibles de excavación del pique, se desarrolla el planeamiento de ejecución del proyecto con asesoría externa.

En la fase de ingeniería básica y de detalle se realizan los estudios de suelo, hidrogeológicos, geomecanicos y una evaluación energética y de servicios ausiliares.con asesoría externa. El resultado de esto es la elaboración de planos y cálculos específicos.

Finalmente la fase de cronograma de construcción del pique.

Etapa de desarrollo del pique j. timmers

BIBLIOGRAFÍA

Libro

1. Revista de seguridad minera (ISEM) – publicación numero 55 mayo del 2007

PDF

1.

Capacitación para trabajadores mineros cerro rico –base rey (Sistema de izaje en minería subterránea piques y winches año 2006)

2. Planeamiento integral para la ejecución del proyecto pique J. Timmers – marzo 2011 (Ernesto Zelaya, Luis Alfredo Martínez)