Perforación de chimeneasLas chimeneas en una mina conectan niveles entre sí adistintas elevaciones verticales. La conexión puede servircomo pasadera para'los mineros para que éstos l leguen asus áreas de trabajo en un tajo, como coladero para eltransporte vertical de mineral, para dar aire puro y ventilaruna parle de la mina, etc.

Las chimeneas se preparan a ángulos de vertical a 55o, loque permite que la roca cortada caiga o pase rodando sinresistencia. La sección transversal normal varía entre 4 y6 m2, con un perfi l iectangular o redondo.

Se usan varios métodos para la perforación de chime-neas. Los métodos tradicionales son simples y dependende mano de obra. El minero se construye una estructuradenlro de la chimenea, que sirve de apoyo para una esca-lera y una plataforma en la parte superior, desde donde ser ealiza la perforación.

Todos los métodos manuales de perforación de chime-neas son peligrosos y dif íci les. La altura de tales chime-neas se mantiene normalmente a un máximo de alrede-dor de 50 m para l imitar el esfuerzo f Ísico en el minero.

La exigencia de esfuerzos f ísicos para la perforación dechimeneas se reduce considerablemente cuando se usauna plataforma trepadora. Este es un dispositivo mecáni-co que se puede mover por un carri l empernado a la pa-red de la chimenea. La plataforma trepadora l leva al mi-nero y su equipo a la parte superior de la chimenea, don-de se realiza la perloración desde la plataforma deldispositivo. Con una plataforma trepadora no hay ningúnlímite práctico a la altura máxima de la chimenea.

,La perforación de chimeneas es una técnica nueva queha aumentado de popularidad durante los últ imos años. ,Una máquina especial, la perforadora de chimeneas, seusa para perlorar un barreno guía de un diámetro de alre;.dedor de 200 mm en el cenlro de la chimenea planeada. .Después de que el barreno guía ha sido perforado a pe-nelración, se conecta una cabeza de escariar a la cadenade tubos. La sección completa de la chimenea es escariq-da después por la perloradora ascendente que tira haciaarr iba.

La perforadora de chimeneas es capaz de ejercer unafuerte presión hacia abalo para perforar el barreno guía, yuna luerza de tiro aún más fuerte al realizar el escariado.La perforaclón de chimeneas es una técnica completa-mente mecanizada que elimina casi todos los riesgos enesta tarea que es tradicionalmente peligrosa. La capaci- rdad de la perforadora de chimeneas en lo que se refiere adiámetro y altura de chimenea es suficienle para los re-querimientos normales en el plan de preparación de unamina.

l lAvance oe rampasLa mina que basa sus operaciones en equipos sobre car-ri les está obligada a usar una red de transporte-comuni-cación con niveles horizontales conectados por chimene-as y pozos verticales o empinados. Las máquinas deaccionamiento diesel sobre ruedas de goma que se usanahora en muchas minas, funcionan sin carri les y puedendesplazarse por calzadas inclinadas.

Rampa es la denominación de una galería inclinada. Lasrampas han llegado a ser un elemento común en una dis-posición de preparaclón de una mina, al mismo t¡empoque se realiza la conversión de equipos para uso con asin carr i les.

Las rampas sirven de vías de conexión entre elevacionesverticales en una mina. La rampa es por esto un elemenloindispensable de preparación para la explotación de cria-deros con extensión vert¡cal. Las máquinas con ruedas

Fig. 11. Broca de escariar para perforadora de chimeneas

Fig. 12. Una rampa de superficie a nivel subterráneofacilita el transporte de equipos pesados.Mina de Kamoto, Zaire. 25012.

de goma pueden desplazarse hacia arriba y hacia abajopor las rampas, lo que resulla en una alta uti l ización delequipo que es caro.

Las dimensiones de una rampa, en analogía con seccionesde galerias, son determinadas por las máquinas que sedesplazarán por la misma. Las máquinas sobre ruedas degoma son generalmente más anchas que los equipos sob-re carri les y requieren un espacio l ibre más grande a las pa-redes, y así las secciones suelen ser más grandes.

No hay reglas fi jas para determinar la inclinación de unarampa. Una cargadora o un jumbo de perforación con trac-ción en las cualro ruedas debe poder desplazarse por unapendiente de 1:3 en una calzada seca.

El ángulo empinado implica un fuerte esfuerzo en la ma-quinaria, y l leva consigo un posible riesgo, a pesar de lossistemas dobles de frenado. La práctica normal en la mine-ría es de preparar rampas con inclinaciones de entre 1:5 y'l:7, por las que se pueden desplazar también vehículos conuna tracción menos potente.

Las rampas son preparadas con los mismos jumbos de per-foración sobre ruedas de goma que se desplazarán mástarde por las mismas.'La excavación se arregla preferible-mente para avanzar hacia abajo, ya que se facilita el deses-combro cuando la gravedad ayuda a la cargadora a cavaren la pila de escombros.

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Métodos de explotaciónExplotación por cámaras y pilaresDescripciónCon la explotación por cámaras y pilares se excava elcriadero lo más complelamente posible, dejando sec-ciones de mineral como pilares para soslener el techo.Las dimensiones de las cámaras y los pilares dependende la estabil idad del techo y el miheral mismo, la potenciadel criadero y el empuje de la roca. La explotación tienegeneralmenle como objetivo de extraer el mineral lo máscompletamente posible sin poner en peligro las condi-ciones de trabajo.

Los pilares se disponen generalmente en forma regular.Pueden ser circulares, cuadrados o tener la forma de pa-redes alargadas, separando las cámaras. El mineral quequeda en los pilares puede ser exlraido por despilanami-ento como una operación l inal en la mina, pero general-mente es no recuperable.

Aplicaciones:1. Criaderos horizontales o con poco buzamiento, máximo

de unos 30o

2. Roca estable en el techo y el mineral

Debe hacerse resaltai que la estabil idad del mineral y ellecho es un concepto flexible en este aspecto. El aumentode las dimensiones de los pilares y la reducción de an.chura de las cámaras compensará las malas condicionesdel suelo. Sin embargo se sacrif ica la recuperación, yaque se deja una gran parte del criadero para fortalecer eltecho. El anclaje del techo es una técnica que mejorará laestabil idad del techo y que se usa mucho en la explota-ción por cámaras y pilares

Fig. 13. Explotación por cámaras y pílares en un yacimiento horizontal. 40351-3.

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El método de cámaras y p i lares es e l único que es práct icopara explotar capas horizontales de poca polencia. Estemétodo se usa mucho en la explotación de depÓsitos eslra-tif icados de origen sedimentario lales como esquistos mi-neralizados de cobre y minerales industriales tales comocaliza, sal, potasa y carbón.

A continuación se lratan lres sistemas distintos de explota-ción por cámaras y pilares:

El sislema más conocido es aplicable a yacimientos hori-zonlales o casi horizontales, y puede ser usado también enyacimientos inclinados de más.polencia. Lo característicoes que las cámaras l ienen un suelo con pendiente modera-da, permitiendo el uso de equipos de explotaciÓn mÓviles.

El segundo s is tema es apl icable a cr iaderos inc l inados, conun buzamiento de alrededor de 20-30". Aquí se hace laexcavación hacia arriba a lo largo del buzamienlo. La pen-dienle del suelo de la cámara impide e l uso de equiposmóviles.

El tercer sistema es una adaplación a un criadero inclinadodel método de excavación plana que se describe arriba.Una disposición especial de excavaciones y secuencia deextracción de mineral resulta en áreas de traba.io con pisosde inclinación moderada, permitiendo el uso de equiposmóvi les.

Explotación plana por cámaras y pilaresPreparaciónEn yaclmientos planos o casi horizontales se requiere sóloun minimo de trabajos de preparación para la explotacién.be requteren galer¡as para el transporte del mineral excava_do, y comunicaclón entre las áreas de trabajo. Estas pue-den ser combinadas con la exlracción misma del mirieral ylos ta1os ya explolados se pueden usar como vÍas det fanspof te.

ProducciónLa operación de perforación-voladura en la explotación pla-na por camaras y pilares puede ser comparadá a la perfora-c ión y cor te de galer ías, donde la anchuia y la a l lura deltajo corresponden a las dimensrones de la galería. En ge-neral se pueden usar jumbos grandes de pér forac ión deproducción.

En criaderos masivos no se excava necesar¡amenle la oo- '

lencia total del criadero en una fase. La extracción "omI"n-za normalmenle con la sección superior. Durante esta fase

se real iza e l ancla je y e l contro l del techo. El minera¡ resran_te se explola por bancos en una o más fases. Se puedenusar equipos de perforación sobre orugas para lá perfora_cion de los barrenos ver t ica les o ¡nc l ¡nádoé. El bancosepuede per forar tantb lén con barrenos hor izonta les usandojumbos de per forac ión requlares

Manejo y transporte del mineralEl mineral volado se carga d¡rectamente en los frentes deltajo, frecuentemente con cargadoras de accionamiento die_sel. Se usan dislintos sislemas de transporte dependiendoen el espacio disponible y la distancia de transporte. Dondees suficiente la altura de los tajos se pueden usar camionesvolqueles standard de capacidad apiopiada para obrenerun transporte económico de mineral. Hay vehículos espe_ciales de diseño bajo para el transporte de minerat en altu-ras más bajas, y para los criaderos de aún menos potenciase puede aplicar la técnica de carga-acarreo-descarga.El hecho de que el mineral t iene una amplia extensión hori-zontal y que la producción se l leva a cabb en un número defrentes de excavación que se extienden por una gran árearequiere el uso de equlpos de explotación con alfa capaci-dad de movimienlo.

Comentar iosLa explotaoón por cámaras y pilares de criaderos planos ocasi horizontales es un método que favorece el uso de equi-pos mecanizados. La d isposic ión de la mina es esquemát i -ca, se pueden establecer varias áreas de producción y lacomunicación es simple. Todos son factores que formán labase de una a l ta ut i l izac ión de tanto hombres 'como maqui-naria en un proceso eficaz de explotac¡ón.

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tFig. T4 Jumbo hidráulico de perloración con cabina insonorizada, Zinkgruvan, Suecia. qOBi9.

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Explotación inclinada Por Explotación en etaPas Porcámaras y pilares cámaras y pilaresPreparaciónLa preparación de un criadero inclinado para explotaciónpoi cámaras y pilares requiere normalmente niveles hori-zonlales a inlervalos verticales. A cada nivel se prepara unagalerÍa de transporte, siguiendo el conlacto del muro delcriadero. Las galerías de lranspode sirven tanlo para el ac-ceso a las áreas de producción como para el acarreo delrnineral explotado al pozo de elevaciÓn'

ProducciónLa explolación comienza de los niveles horizontales y siguehacia arr iba, a lo largo del buzamiento, hasta gue se encu-enlre el nivei siguieÑe. La perforación se realiza con perfo-radoras con patas empujadoras y se avanza el tajo con bar-renos arreglados en forma de corte' El fondo inclinado y de-sigual implde la aplicación de equipos mecanizados. Estosignifica que el método de explotaciÓn inclinada por cáma-raé y pilares requiere un contenido más alto de esfuerzosmanüales que muchos olros métodos de mineria.

Manejo y transporte del mineralEl fondo inclinado del talo hace que las cucharas de arrast-re sean el sistema dominanle para arrastrar el mineral ex-cavaclo hacia abaio a un punto donde puede ser transferidoa vagonetas de minas para lransporte al pozo.

Comentar iosLa consecuencia del buzamiento desfavorable es un siste-nra de explotación que requiere mucha mano de obra yof rece pocas aberturas para mecanizaciÓn. Se han hechointentos de desarrollar alternativas que meiorarán la efica-cia. La explotaciÓn en etapas q,ue se describe abaio está di-señada para complelar el método tradicional de explota-ción inclinada por cámaras y pilares.

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de lransPorle

Fig. 15. Exptotación por cámaras y pilares de un mineral inclinado. 40351-4

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PreparaciÓnEl s is tema de explotac ión en e lapas está basado en la ut i l i -zación cle equipos mÓviles que no van por carri les en vezdel acarreo sobre carri les que sé ha descrito arrles El mé-todo saca provecho de que los vehículos son capaces dedesplazarse hacia arrikra y hacia abaio por fondos inclina-dos. Las galerías para acceso a las áreas de explotacióneslán oriéntadas en el plan de explotación para alravesar elcr iadero a una inc l inación predeterminada, correspondien 'do a la capacidad de trepar de las máquinas mÓviles'

ProducciónLa exl racc ión de mineral comienza con galer ías hor izonia-les que se der ivan de las galer ías de acceso. Estas galer íasde taio están hechas para seguir de cerca el límile de mine-ral (técho). La secuencia siguienle de exlracción de mineralserá de empezar una operación similar de perforaciÓn ocorle advacente V paralela a la primera galería, a un nivelinrnedia iamente bor debaio. Este procedimiento se repi tedespués y la ext racc ión del cr iadero desciende hacia abajo 'paso a paso.

Durante la operación de explotación se deben lomar pre-cauciones para deiar secciones del mineral para pilaresque pueden complicar la excavación- La exlracciÓn de mi-rieral se realiza sin embargo en taios con fondos casi pla-nos oue eslán irrlerconectados por las galerías de accesoinc l inadas. Estas condic iones permi ten e l uso de equiposmecanizados mÓviles. La perforación, por eiemplo, puederealizarse de forma conveniente con jumbos móviles parala perforación de galerías.

Manejo y t ransporte del mineralEl método de manejo y t ransporte del mineral co inc ide conlos srsternas apl icables para yacimientos hor izonta les. Elmrneral se recoge en el frente y se l leva al pozo de eleva-cron u olro punto de transferencia. El equipo depende del9:p^a9io y la altura l ibre y será de camiones a cargadorasLHU (carga-acarreodescar ga) .

Comentar iosFsle sistema de cámaras en etapas es una idea relativa-mente recrente. La variante de cámaras en etapas tiene po-tencia l como un enfoque ef icaz y moderno a cr iaderos demrna donde e l buzamiento ha s ido t radic ionalmente unobstáculo a la mecanización, a pesar de que no se pueclegeneral tzar por completo su apl icac ión para cr iaderos in_cl inados.

F¡9. 17. Cargadora f rontal y camión en explotación porcámaras y pilares. Mina de Stekeniokk, Suecra40010-40.

L o s n u m e r o s I n d r c ¡ ñ l ¡s e c u e n c r a d c e ¡ t r a c c &

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F¡9. 16. Explotación en etapas por cámaras y pitaresaplicada a un mineral inclinado. 40351-5.