Calculo de Pilares

 

INTRODUCCIÓN El cálculo de pilares debe enfocarse en el tipo de diseño y así determinar  el método de cálculo tomando en cuenta factores de distinta índole, como el tipo de roca en la cual se trabajara las formas en que el cerro será presionado

 

por dis distin tintas tas fue fuerza rzas s y de dis distin tintas tas man manera eras, s, tod todos os est estos os son fac factor tores es que puedan afectar el eficiente trabajo de fortificar.  Este informe muestra que se debe prever para lograr realizar el cálculo, para ello analizaremos un método de explotacin subterránea especifico en el cual la utilizacin de pilares es fundamental para poder llevar a cabo dic!a explotacin, me refiero al método "oom and #illar, en el cual analizaremos la presin que ejerce sobre los pilares, como colocar estos, sus dimensiones, la forma en que se trabaja este método, entre otros.

Es preciso conocer un poco sobre el método "oom and #illar para entender como es su funcionamiento y qué importancia tienen los pilares en este método.

 

ROOM AND PILLAR 

Principio

El mé méto todo do de ex explo plota taci cin n "o "oom om an and d #i #illa llarr o $a $ase sero rone nes s y #i #ila lare res, s, consiste como su nombre lo indica, en la explotacin de caserones separados por pilares de sostenimiento del tec!o. %a recuperacin de los pilares puede ser parcial o total, en este <imo caso, la recuperacin va acompañada del !undimiento controlado del tec!o que puede realizarse junto con la explotacin o al final de la vida del yacimiento, lgicamente el !undimiento del tec!o en este caso es totalmente controlado. En un principio, el método de caserones y pilares se llevaba en forma irregular, o sea, que las dimensiones y distribucin de caserones se !acía sobr so bre e la ma marc rc!a !a de la ex expl plot otac aci in, n, de deja jand ndo o pi pila lare res s en fo form rma a ir irre regu gula lar  r  obedeciendo solamente a las características presentadas por el yacimiento, como por ejemplo en las zonas de más baja ley ley,, diques de estériles etc. 'oy en día dado a las condiciones de mecanizacin y a los adelantos obtenidos en las técnic téc nicas as de rec recono onocim cimien iento, to, el mét métod odo, o, se pla planif nifica ica con ant anteri eriorid oridad ad a la explotaci explo tacin n propi propiamen amente te tal, llev llevándos ándose e los case caserones rones con una distr distribuci ibucin n regular como así mismo el trazado de los pilares.

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Campo de aplicación del método

Este método de explotacin se !a desarrollado bastante, debido a su bajo ba jo co cost sto o de ex expl plot otac aci in n y a la ve vez z qu que e pe perm rmit ite e !a !ast sta a cier cierto to punt punto o un una a explotacin moderadamente selectiva. %os yacimientos que mejor se presentan para una explotacin por "oom and #illar, son aquellos que presentan un ángulo de manteo bajo, aunque también es aplicable en yacimientos de manteo entre ()* y +)*, es decir, en yacimientos de manteo crítico, donde el mineral no pued pu ede e es escu curr rrir ir po porr grav graved edad ad.. #o #orr ot otra ra pa part rte, e, la es estr truc uctu tura ra o fo form rma a de dell yacimiento debe ser favorable a un desarrollo lateral de la explotacin por  ejempl eje mplo, o, man mantos tos o ya yacim cimien ientos tos irr irregu egular lares es con gra gran n de desar sarrol rollo lo en el pla plano no !orizontal. En cuanto a la potencia del yacimien yacimiento, to, el métod método o !a sido aplica aplicado do con éxito en yacimientos de !asta +)  -) mt. %os casos corrientes de aplicacin son para yacimientos de baja potencia destacándose espesores de  a ) metros.

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Desarrollo y preparación

 

Desarrollo El desarrollo del yacimiento va a depender de una serie de factores, todos relacionados entre sí, y que pesarán con mayor o menor importancia seg&n las características del yacimiento. /entro de los principales factores se encuentran la posicin del yacimiento con respecto a la superficie del terreno, la forma, la simetría y estructura del cuerpo mineralizado. %a tectnica del yacim ya cimien iento to es otr otro o pu punto nto imp import ortant ante e qu que e deb deberá erá ten teners erse e pre presen sente te para para la elaboracin del programa de desarrollo. #or otra parte deben tomarse muy en cuenta los trabajos o condiciones de explotacin como son la velocidad de arranque, transporte y extraccin, desag0e, ventilacin y seguridad del trabajo. Es así como es posible !acer un desarrollo totalmente por el yacimiento, por el estéril o un desarrollo combinado en estéril y por mineral. En la mayoría de los casos, el tipo de acceso es la rampa.

Preparación general El "oom and #illar sistemát sistemático, ico, como ante anteriorme riormente nte fue menc menciona ionado do requiere de y una programacin deltodos trazado replanteo en el terreno de la direccin orientacin de losprevia ejes de los con trabajos de preparacin como así mismo del de explotacin y distribucin de pilares. %a preparacin del sector que se desea explotar, comienza por limitar  dic!o paño por galerías paralelas 1bases2 con la pendiente que se les desea dar y que va a depender de la mecanizacin de la mina. En seguida se corren galerías transversales 1cruzados2 de explotacin que unen a las galerías bases con el obj objeto eto de es estab tablec lecer er los cir circu cuito itos s de ven ventila tilaci cin. n. 3 parti partirr de est estos os frontones se inicia la etapa de explotacin.

%as variaciones y forma de llevar la preparacin van a depender de4 a. #ote #otencia ncia ex explota plotable ble del y yacimie acimiento nto y va variaci riacin n de ést ésta. a.

 

b. 3ng 3ngulo ulo d de e man manteo teo del y yaci acimien miento. to. c. /ilu /iluci cin n de la ley ley. d. $arac $aracteríst terísticas icas de dell tec!o y pis piso o en cuant cuanto o a la facilid facilidad ad de esta establec blecer er y definir la potencia explotable. e. "esis "esistenc tencia ia del tec!o a los des desprend prendimient imientos os y produ producir cir conta contaminac minacin in del mineral. f. "e "esi sist sten enci cia a de dell piso piso par para a so sopo port rtar ar la ca carg rga a de los pila pilare res s qu que e po podr dría ía produc pro ducir ir en cie cierto rtos s cas casos os el !in !inc!a c!amie miento nto del pis piso o y con contam tamina inarr el mineral g. 5e 5elocid locidad ad de arran arranque que y cap capacida acidad d del equ equipo ipo de perf perforaci oracin. n. !. $apa $apacidad cidad d del el equi equipo po de arras arrastre tre 1scra 1scrapers2 pers2 o ca carguío rguío de dell minera mineral. l. i. 6rans 6ranspor porte te e en n lo los s fr frent entes es d de e ex explo plotac tacin in..  j. /istribucin y problema de rec recuperacin uperacin de los pilares.

Preparación de los lo!"es #reparacin de los bloques en mantos de poco espesor 17 a (m2 En este caso puede correrse un frontn por el yacimiento, de un anc!o que permita trabajar con facilidad en la etapa de arranque 1etapa que viene ensegu ens eguida ida de la pre prepar paraci acin2 n2.. %a alt altura ura de dell fro front ntn n es igu igual al a la pot potenc encia ia explotable. 8i el yacimiento tiene un piso o tec!o, bien definido deberá usarse este como guía de preparac preparacin in del front frontn, n, lo que evitará o dismi disminuirá nuirá muc!o las las po posi sibl bles es dilu diluci cion ones es a to todo do el an anc! c!o o de dell case caser rn, n, de es esta ta fo form rma a el desquinc!e va retrasado con respecto al avance del frontn. Es posible en algunos casos, eliminar el frontn de preparacin y realizar  el avance de arranque a todo lo anc!o del casern, o sea, se elimina el frontn.

#reparacin de caserones de potencia superior a (.) mt %a preparacin de los caserones en yacimientos de este tipo puede !acerse con frontones que llevan como piso el yacente del yacimiento, o como te tec c!o el pe pen ndient iente e del man anto to.. 3mb mbos os ca caso sos s es está tán n suje jeto tos s co como mo se comprenderá a las características del yacimiento, grado de mecanizacin que se tenga o que se pueda obtener, etc. %a preparacin contin&a con el desquinc!e del frontn a todo el anc!o del casern, si es que el trabajo de arranque se va a efectuar en bancos de rebaje o de realce. Es posible también suprimir el desquinc!e y !acer las perforaciones radiales a partir de la galería de preparacin.

 

9bicacin del frontn o galería de preparacin #uede estar centrado con respecto al casern o ubicado en un extremo, en éste <imo caso generalmente se aprovec!a para perforar los tiros de desquinc!e desde el casern del lado. Este método tiene la ventaja de perforar  el desquinc!e cuando cuando la galería de preparac preparacin in o frontn esta llena de saca saca..

8in preparacin En ocasiones, la explotacin del yacimiento se ejecuta más o menos en forma paralela a la creacin de las galerías base, por lo que no se requiere de una preparacin previa. En el fondo, el caseroneo se !ace libremente.

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Prod"cción El ciclo básico es similar al de 8tope and #illars, es decir4

:;arca y perforacin del diagrama de disparo 1usualmente en cuña2. :$arga y tronadura. :5entilacin :5e ntilacin para remover los gases de la tronadura.  3cuñadura de la frente. # 3cuñadura :$arguío y transporte de la roca r oca esponjada. :7J#=0>JK resiste una probeta d de e 7) pulg(.    

a G 3nc!o del pilar 1pies2. ! G 3ltura del pilar 1pies2.

Consideraciones Consideracion es sore constr"cción de pilares segBn %*$)IAGO)0 72 5a 5ariacio riaciones nes en la forma del p pilar ilar.. %a forma varía debido a un distanciamiento no adecuado entre los tiros verticales y la secuencia y diagrama de banqueo que producen un efecto tipo cráter en las esquinas disminuyen disminuyendo do la seccin de diseño.  3l diseñar un pilar cuadrado de lado UaV se obtiene en realidad un pilar circular de diámet diámetro ro UaV pero subdimens subdimensionad ionado. o. #ara soluciona solucionar  r  este problema, se postula trabajar con dimensiones mayores a las que se desean obtener en la práctica.

8e desea que se cumpla4 π 1a

Hd d22G a  +

d < =056K8 a /iseñando un pilar de lado UaHdV se obtendrá uno circular con seccin a  equivalente a un pilar cuadrado, con esto se consigue la misma recuperacin.

 

2 $a $ali lida dad d de dell pi pila lar. r. %as vibraciones por efecto debilitamiento primario de los pilares.

de

tron ronadura

se

prod roducen

%a experiencia práctica indica que gran cantidad de los pilares que fallan, lo !acen debido a anomalías estructurales, es decir, a planos de fallas, sistemas de diaclasas y alteraciones de la roca. #or lo tanto, al momento de fortificar un pilar, se debe tomar en cuenta que el objetivo primordial es el de restituir en parte la calidad de la roca y como consecuencia consecuencia de e ello, llo, obtener un pilar con la resistencia asignada en el diseño. %a resistencia se consigue aumentando la co!esin de la zona externa del pilar, ya que es esta la que siempre se ve más afectada. %os mét éto odo dos s má más s com omu une nes s para llev llevar ar a cabo la co! o!e esi in n son el recubrimiento del pilar con concreto u !ormign, pero sin duda lo ptimo es rodear el pilar con planc!as de acero que !agan de camisa de fuerza para el pilar.

$$MPLO T$ÓRICO PARA D$T$RMINAR LA F$OM$TRA D$ UN PILAR %$FN UN &0%0 MINIMO0 8i se tiene una roca maciza fracturada medianamente moderadas, sin diaclasas, y se pretende !acer un casern seg&n el método "oom W #illar, a

 

partir de las dimen dimension siones es de la labor 1AxA 1AxA2, 2, el cual prete pretende nde dejar pilar pilares es cuadrados. /ada la calid lidad de la roca tenemos un coeficie icien nte de proporcionalidad de 7.C, el peso específico de los pilares es de .A tonLm( y el del suprayacente es de .R tonLm(. %a profundidad a la que se encuentra el casern es de +Am.

L"/ < 50K - @ <  m0 . < =0>@@ %egBn Ter/ag.i0 p < σ6 - * 5Qo ?Qp 6  σ5 - .

σ

p < 60> - 8@ - >0K8  60@ - > < >=0J ton?m6 < >0=J Gg0?cm60

σ

La carga a que esta sometid sometida a el pilar en estas condi condicione ciones s es de 97.0 97.06  6  2  (Kg/cm  )

¿Cuál es el esfuerzo máximo ue puede soportar el pilar! %a respuesta respuesta se lo logra gra !ac !aciendo iendo pruebas de c compresin ompresin axial para así obtene obt enerr par paráme ámetro tros s de T, que par para a nue nuestr stro o cas caso o res result ulto o ser de 77ARR ARR.7( .7(  1lbL#ulg 2.

H < G - a =08@#=0@@ .=0>7J#=0>JK H < 55@>>057 x 5J 5J08 08=86 =86 =0@ < 8668085@@ 1lbL#ulg2 660J@KK=0>JK

 

H < 60KKK Gg?cm60

¿Estamos dentro de los estándares de seguridad!

&0%0 < H ? σp &actor de seg"ridad < 60KKK ? >0=J &0%0 < 70=K>5 ## 7  50@ el pilar es estale0  3!ora buscaremos un factor de seguridad más acorde con el diseño econmico del pilar. Es por esto que bajaremos el factor de seguridad de ( a 7.A que es lo mínimo m ínimo que se recomienda.

 < 60>8@60K6 60@=0>@@?5=< >0==J Gg?cm60

σp

 

H < 550@>>2 57 a=2@ ? 660J@K=2>JK ? 5806 < >708@ a Gg?cm 60 &0%0 < H ? σp 50@ < >708@ a ? >0==J a < 50K mt 8eg&n lo anterior para que el pilar respete el mínimo factor de seguridad debe ser de 7.BC y de 7.( metros para encontrarse en el límite de sobrecarga aceptada antes de que comience el debilitamiento sistemático del pilar.

CONCLU%IÓN #ara lograr realizar este trabajo fue necesaria una investigacin no solo de los pilares sino también de los factores que inciden en él. #ara poder definir un pilar es preciso satisfacer algunos agentes que son de gran importancia, para que un pilar cumpla con su funcin principal de fortificar. %a toma de muestras y la realizacin de ensayos de laboratorio para medir la magnitud de los esfuerzos y tensiones son de muc!a importancia para determinar con que tipo de pilar es necesario trabajar.