Inclin a Dos

Sesión 18: INCLINADOS INCLINADOS 1. INTRODUCCION El plano inclinado es el método de extracción más adecuado para yacimientos poco profundos y de profundidad media. Los equipos de transporte tienen por principal función desplazar el material extraído por el equipo de carguío hacia un punto de destino definido por el plan minero. Pueden tener un camino fijo como es el caso de trenes que requieren el tendido de líneas férreas, o bien pueden desplazarse libremente por cualquier camino, como es el caso de los camiones. Además, se pueden dividir en unidades discretas, como es el caso de camiones y trenes, o equipos de transporte continuo como las fajas transportadoras, las que pueden trasladar material de granulometría bastante gruesa dentro de la mina.

2. SISTEMA DE IZAJE EN PIQUE INCLINADO 2.1. METODOLOGÍA DE TRABAJO PARA EL SISTEMA SISTEM A DE EXTRACCIÓN: IZAJE Y TRANSPORTE El sistema de izaje y transporte consistirá de la siguiente manera, se izarán los carros mineros, mediante el uso de un winche de izaje de un solo tambor y un cable de acero, enganchados con estrobos y movilizados mediante un circuito de rieles tanto en el nivel superior, inferior y en la trayectoria del mismo pique. Los ciclos de trabajo serán iguales que en el caso del sistema de extracción actual, es decir, serán los siguientes:

2.1.1. Descenso de carros vacíos: Se engancharán dos carros mineros mediante un estrobo hecho de un cable de las mismas características caracter ísticas del cable del winche de izaje, luego se posicionarán a pulso por delante del winche de izaje para luego enganchar el más cercano con un pin al cable del winche. Una vez que se encuentre bien enganchado, se quitará el taco de seguridad, ubicado justo antes de que empiece el pique, y luego se tocará el timbre dos veces (señal de que va a descender los carros) y el equipo de abajo responderá con dos toques también en señal de que están preparados para recibir los carros vacíos. El operador del winche procederá a encenderlo para que los carros desciendan por el pique. Mientras los carros se encuentran bajando, el equipo de extracción del Nivel Inferior deberá bloquear el acceso de cualquier persona hacia el pique.

2.1.2. Recepción de carros vacíos:  Al llegar los carros vacíos al nivel inferior, estos se desenganchan desenganchan del pin que sostiene al cable del winche, para luego empujarlos hacia el tramo especialmente diseñado para almacenar los carros vacíos. Una vez que los carros vacíos fueron posicionados en el tramo diseñado para estos, se procede a izar los carros llenos, que previamente han sido unidos con los estrobos y pines respectivos.

2.1.3. lzaje de carros llenos: Se engancha al cable del winche mediante un pin al primer carro minero a ser izado, luego se tocará tres veces el timbre y el equipo de extracción del Nivel Superior, debe contestar con el mismo número de toques para que confirme que está preparado. Hecho esto, el operador del winche procede a izar los dos carros llenos.

2.1.4. Recepción de carros llenos: En este caso, el diseño del tramo horizontal que sirve para que los carros que lleguen al Nivel Superior se estabilicen será de 8 m, justamente para que los dos carros que lleguen lo hagan de una manera segura, seguidamente se pondrá el taco de seguridad y se empujarán los carros llenos hacia la parte posterior del winche donde se almacenará los carros llenos. Mientras que dos personas hacen hace n esto (el operador de la locomotora y su ayudante) ayudant e) y luego cambian el estrobo

de cable por la cadena, el timbrero empuja dos carros vacíos previamente enganchados y se sigue el mismo procedimiento que en el punto 2.1.1).

2.2.

ESTRUCTURA DEL PIQUE INCLINADO

La estructura de un pique inclinado, puede ser de madera o de acero. En otros casos, si se contara con un nivel inferior, la construcción del pique se puede realizar de manera convencional o mecanizada, 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. Las dimensiones de la sección de los piques se pueden determinar a partir de la capacidad de la carga y de la profundización de los trabajos de extracción también es factor importante la productividad de la mina.

2.3.

INFRAESTRUCTURA

Con la finalidad de posicionar el winche de izaje se armará una estructura hecha de concreto a 40 m del inicio del pique.

2.4.

PESO Y TIPO DE MATERIAL POR VIAJE

Entonces, se calculará primero la capacidad de carga (en toneladas) que tienen los carros mineros para cargar mineral y desmonte, ya que este valor varía debido a que tienen diferentes densidades (masa/volumen). Después de esto, se calculará el peso a izar por viaje.

2.5.

CABLE

Existen varios tipos de materiales para los cables de alambres, pero el acero es el más usado para la minería. Los tipos de cables de alambre normalmente usados para acarreo son los de tipo "round strand" o "flattenedstrand", ambos tienen 6 torones enrollados sobe un núcleo de fibra.

2.5.1. Factor de seguridad del cable El ratio de la fuerza de rotura entre la carga máxima se le denomina factor de seguridad. Para cables utilizados en acarreos la máxima carga es difícil de especificar y en muchos casos se determina por las fuerzas de inercia generadas debido a repentinas tensiones de los cables.

2.6.

TIPO DE SISTEMA DE IZAJE

Los sistemas de izaje se dividen principalmente en dos tipos:

2.6.1. lzaje no balanceado: Es aquel que se realiza a través de un pique de un solo compartimiento, donde no hay un peso descendiente producto de un carro minero, skip o jaula que ayude a izar a los carros o jaulas ascendentes. Es la forma más simple de izaje.

2.6.2. lzaje balanceado: Se realiza en un pique de dos compartimientos, donde el peso ascendente del carro minero, skip o jaula es compensado por otro de éstos que desciende pero vacío por el otro compartimiento. Para el caso del presente trabajo, el sistema de izaje es no balanceado, debido a que este es el más óptimo para minas de pequeña producción. Por lo tanto, el pique inclinado contará con un solo compartimiento, por donde se realizará el izaje de los carros mineros.

2.7. CARACTERÍSTICAS DE DISEÑO DEL TAMBOR DEL WINCHE A SELECCIONAR 2.7.1. Dimensiones del tambor: (  Artículo 300 DECRETO SUPREMO Nº 024-2016-EM) Cuando el winche es usado en profundización de pique o trabajos preliminares, La relación del diámetro del tambor y el diámetro del cable será igual o mayor que: - 48 a 1 cuando el diámetro nominal del cable es de 25.4 mm o menos. - 60 a 1 cuando el diámetro nominal del cable es más de 25.4 mm.

2.8.

PLANEAMIENTO DEL DESARROLLO MINA PARA EL SISTEMA DE IZAJE

 A continuación se describirán las tareas necesarias para la infraestructura del sistema de extracción.

2.8.1. Tendido de rieles en el pique inclinado: La siguiente tarea será el tendido de rieles a lo largo de toda la extensión del pique, para lo cual se utilizarán rieles de acero.

2.8.2. Desquinches y cuadrados de las estaciones de pique: Luego del tendido de rieles en el pique inclinado, el siguiente paso es ejecutar los desquinches y cuadrados necesarios para poder realizar las estaciones de los piques en los dos niveles. El desquinche es la voladura necesaria para la ampliación de la cámara, con el fin de lograr las dimensiones establecidas en el diseño. Para los desquinches se utilizará perforadoras. Un aspecto importante en estas cámaras es que, debido a que son dimensiones amplias y además son áreas de conexión con otras labores, se sostendrán las conexiones con pernos helicoidales de 5 pies y mallas electro soldadas de forma sistemática cada 1 ,20 m.

2.8.3. Tendido de rieles en las estaciones: Una vez terminados los desquinches y los cuadrados, se procederá al tendido de rieles en las estaciones del pique. El requerimiento está hecho en base al diseño de los circuitos de rieles.

2.8.4. Armado de plataforma de winche de izaje: La siguiente tarea a realizar es el armado de plataforma del winche de izaje, el cual se elaborará con diferentes componentes de madera tales como longarinas, redondos, tablas, así como bloquetas de concreto.

2.8.5. Instalación, energizado y prueba de winche de izaje: Todo este trabajo lo realizará el proveedor del winche, además el costo que representa está incluido en el del equipo, por lo que esta tarea demanda tiempo pero no costo.

3. FAJAS TRANSPORTADORAS La fajas transportadora es un sistema de transporte continuo basado en una cinta sinfín colocada sobre rodillos , en forma de artesa, que es arrastrada por adherencia sobre dichos rodillos, por medio de una cabeza motriz formada por un tambor o tambores y por un grupo motorreductor. Según la inclinación del plano inclinado, se emplean fajas de distinto tipo: 

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Fajas convencionales: se usan para una inclinación máxima del plano de hasta 16 ó 18º Fajas con gran ángulo de artesa, cuando la inclinación del plano llega hasta 28º- 30º.   Fajas no convencionales: para mayores inclinaciones.

Las estaciones motrices de cabeza de cada faja disponen de los accionamientos y sistemas de mando y control necesarios para el funcionamiento de la instalación, haciéndose el vertido, en general, sobre otra cinta, por lo que es necesaria una altura

0

VELOCIDAD DE LA FAJA (m/s)

200 400 100 300 500

T AM A O M X IM O DE L MATERIAL A TRANSPORTAR (mm)

Fig. 1: Tipos de fajas transportadoras según la  pendiente de trabajo de las mismas.

de descarga suficiente y un puente en rampa con un radio de curvatura en función de las características de diseño de la faja.

3.1.

Inclinación de la faja

El transporte de materiales a granel se ve limitado por el ángulo máximo que impide remontar la pendiente y que, en función de las características del material, oscila entre 15º y 20º. No obstante, para conseguir mayores inclinaciones se dispone de tipos de fajas especiales como puede verse esquemáticamente en la Fig.1, donde se indican, para cada tipo de faja, el ángulo, la velocidad recomendada y la granulometría más aconsejable.

3.2.

Velocidad de transporte

El aumento de la velocidad de la faja produce un incremento en la capacidad de transporte para una faja dada; pudiendo seleccionarse entonces una menor anchura o un menor ángulo de artesa del ramal superior. Consecuentemente, esta reducción en los esfuerzos de accionamiento puede ayudar a disminuir el tamaño de los elementos constitutivos de las fajas. Los inconvenientes de las velocidades elevadas son: desgastes de las fajas, especialmente en faja cortas, posibilidad un mal transporte del material y mayores potencias de accionamiento.

3.3.

Ancho

Las anchuras de fajas se encuentran estandarizadas, al igual que los rodillos y otros elementos constructivos de las fajas. La anchura de banda se ve condicionada por los siguientes factores: Producción horaria, y Granulometría del material. En función de la granulometría máxima del material se puede determinar la anchura de banda más adecuada.  

TAMAÑO MAXIMO DE BLOQUE DIMENSION K (mm)

ANCHURA MINIMA DE FAJA (mm) 100

400

150

500

200

650

300

800

400

1000

500

1200

550

1400

650

1600

700

1800

800

2000

Pero en la práctica, el tamaño máximo de los bloques se suele limitar a los 400 mm, pues de lo contrario, el número de averías y problemas operativos sufrirían un fuerte incremento.

3.4.

Carga de la faja

El diseño y construcción de la zona de carga o transferencia del material son de la mayor importancia, ya que en ella se pueden producir daños y desgastes de la banda, así como una degradación del producto a manipular. Por ello, la tendencia es reducir al máximo el número de estos puntos de transferencia. En general, debe tratarse de conseguir: 



Caída material en la misma dirección con una velocidad de transferencia igual a la de la faja para evitar turbulencias. Altura de caída lo menor posible para evitar el desgaste y riesgo de rotura de la faja.



3.5.

Disposición regular del material en el centro de la faja.

Consideraciones de selección

El proceso de selección de una cinta transportadora parte de los siguientes datos: Características del material a manipular. Tonelaje horario a transportar. Características de la ruta de transporte. Frecuencia de cambios de situación. Las propiedades del material que han de considerarse son, las siguientes:   Granulometría.   Densidad. Angulo de reposo, y Alterabilidad en diferentes condiciones.    

   

3.6.

Ventajas   

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3.7.

Se adaptan a una gran variedad de materiales. Exigen poca energía y pueden transportar grandes distancias. Pueden trabajar con gradientes positivas o negativas de hasta 30% sin pérdida de eficiencia. Comparándolo con equipos de bajo perfil y trenes, podemos ver que las gradientes máximas de trabajo son 20 % y 1% respectivamente. Son instalados normalmente sobre el piso, siendo suficientes cimentaciones livianas y un mínimo de soportes estructurales; en minería subterránea puede ser instalado debajo del techo. Pueden fácilmente atravesar carreteras, líneas férreas, ríos y otros obstáculos, mediante soportes livianos tipo puente. Son posibles el empleo de altas velocidades (5 a más m/seg) debido al uso de fajas reforzadas con alambre o tejidos de acero. Pueden transportar hasta 20,000 TM/hora, usando fajas de anchos mayores a 2.10 m (83 pulgadas).

Limitaciones 

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El material no debe estar demasiado seco ni demasiado húmedo, ya que los costos de mantenimiento por limpieza o reparación de poleas, de las zonas aledañas, de las estructuras, etc, se incrementan. La operación continua de este sistema de transporte requiere equipos y accesorios en stand by, de modo se eviten las paralizaciones. El costo inicial suele ser elevado.

4. CABLE RIEL Es un medio de transporte aéreo de flujo continuo en que unos baldes o recipientes se desplazan a través de boggies (carretillas) o rodillos sobre un cable de acero estático (riel) por acción de un cable tractor que gira permanentemente entre poleas extremas situadas en las estaciones por medio de un motor eléctrico que transmite movimiento a la polea motriz, circulando por una vía los baldes cargados y por la otra, paralela, los vacíos. El cable tractor (o de tracción) puede estar instalado sobre el boggie o debajo del cable riel en el bastidor, de acuerdo a diseño.

4.1.

Componentes

Se presentan varios componentes que ayudan a un buen funcionamiento de este método de transporte de mineral, cada uno representa una parte fundamental y un eslabón de la cadena que hacen que todo funcione adecuadamente.

4.1.1. Torres Son instalados principalmente para soportar el peso de los cable, baldes y mineral, además de servir de puntos de cambios de gradiente o dirección y de mantenerlos a una

altura prudencial del terreno (8 a 12 metros). Las distancias entre estas estructuras alcanzar los 2000 metros. Pueden ser de concreto o fierro y de diferentes formas estructurales.

4.1.2. Estaciones Son puntos en que los baldes son cargados con mineral (Estación de Carguío) o descargados (Estación de Descarguío). En éstas, se ubican las poleas del cable tractor, tolvas, motores eléctricos, tensores de los cables, transmisiones, sistemas de acoplamiento automático al cable tractor, frenos de seguridad, sistemas de apertura y cierre de los baldes, talleres de mantenimiento, etc. Las estaciones de Carga cuentan por debajo con las tolvas de carguío.

4.1.3. Cable riel  

  

Se utilizan cables de acero con grosores hasta de 1 3/8”. Su trabajo es contener a los baldes en ambas direcciones (Bicable) o contener/trasladar los baldes (Monocable). De acuerdo a la distancia de recorrido, puede ser de uno o más tramos de cable, instalados convenientemente. Se requiere de aceite RONAX 65 para la lubricación y de vagonetas de engrase. Periódicamente se hace girar ¼ de vuelta de tal manera que el desgaste sea uniforme. Las roturas de sus hebras exteriores pueden causar descarrilamientos de los baldes.

4.1.4. Baldes, vasijas y vagonetas Constan de: Un bogie (carretilla) de dos o cuatro ejes que contienen ruedas o poleas Uno o dos bastidores de suspensión Una caja o balde Dispositivos de acoplamiento al cable al cable tractor (patentado) Dispositivos de cierre/apertura de los baldes Sistema de articulación bastidor/boggie que permite posición horizontal Existen baldes en V, en U, cilíndricos, así como variadas formas de descargué.

4.2.

Descripción del sistema bi-cable 

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4.3.

El cable riel soporta a los baldes y permite el deslizamiento de éstos a través de los bogies. El cable tractor se encuentra debajo y pone en movimiento a los baldes. Los baldes viajan espaciados a intervalos equidistantes y a velocidad uniforme. El motor eléctrico acciona y frena automáticamente (en caso de fallas) al sistema. Acoplamiento de los baldes a la riel Espaciador automático de los baldes El sistema es automático y requiere de poco personal.

Descripcion del sistema mono-cable

Constituido por un solo cable continuo que soporta y hala a los baldes al mismo tiempo, a intervalos regulares. El resto de componentes son similares al Bi-cable.

4.4.

Ventajas     

4.5.

Puede salvar obstáculos existentes en el terreno sobre el que se construye. Se encuentra suspendido a una altura sobre el nivel del terreno. Puede seguir una línea recta, reduciendo distancias y tiempo de transporte Son de larga vida con un relativo bajo costo de mantenimiento. Su costo de operación es menor relativamente de acuerdo a las distancias de transporte.

Desventajas  

La capacidad de carga por balde es reducida. Existe el riesgo de caída de material transportado y de los baldes, si no es controlado.

REGLAMENTO DE SEGURIDAD Y SALUD OCUPACIONAL EN MINERÍA DECRETO SUPREMO Nº 024-2016-EM Artículo 143.- En las inspecciones internas generales de las zonas de trabajo, equipos y maquinarias de las operaciones mineras se tomará en cuenta lo siguiente:

Mensual:

1. Escaleras portátiles. 2. Cables de izaje y cablecarril. 3. Sistemas de alarma. 4. Sistemas contra incendios. 5. Instalaciones eléctricas. 6. Sistema de bombeo y drenaje.

Artículo 213.- En la ejecución de las labores mineras horizontales, inclinadas o verticales y otras, se procederá a su sostenimiento sistemático inmediato, sobre la base de los estudios geomecánicos, antes de continuar las perforaciones en el frente de avance, aplicando el principio de “labor avanzada, labor sostenida”, en lo que sea aplicable.

Artículo 277.-  En las bocaminas, piques, chimeneas e inclinados de minas subterráneas y en operaciones a cielo abierto, se debe observar las siguientes condiciones de seguridad, en l o que corresponda: a) Los caminos peatonales exteriores que conduzcan a la labor minera deberán ser amplios y seguros con gradientes menores a veinte (20). e) Los inclinados con pendiente superior al veinticinco por ciento (25%) tendrán su suelo tallado en escalones y se instalará pasamanos para facilitar el tránsito del trabajador. h) Los caminos peatonales inclinados deben de ser de tipo antideslizante.

Artículo 292.- Para carga, acarreo y descarga subterránea, el titular de actividad minera cumplirá lo siguiente: d) Los accesos de las galerías a los inclinados debeen estar protegidos igual que las estaciones de pique con su respectiva iluminación y señalización para evitar accidentes debido a caídas de personas, materiales o maquinaria minera. Artículo 293.- Para carga, acarreo y descarga en labores donde se utilice rieles, el titular de actividad minera cumplirá lo siguiente: e) Los enganches de los carros en planos inclinados deben tener sistemas de engrapes adecuados para evitar que puedan desprenderse durante la marcha. g) Se tomará las precauciones de seguridad necesarias para evitar que los carros o vagonetas puedan trasladarse más allá del límite fijado, colocando barreras delante de dicho límite.

Artículo 342.-  En los lugares donde se utilice como medios de transporte cable carriles, planos inclinados, líneas Decauville, ferrocarriles, entre otros, se tendrá los siguientes planos a escala conveniente: a) Plano de instalación b) Detalles de construcción c) Perfiles longitudinales y transversales d) Estaciones

Artículo 373.- En las bocaminas, piques, chimeneas e inclinados se debe observar las siguientes condiciones de seguridad: a) Los inclinados subterráneos con más de veinte (20) grados con respecto a la horizontal y más de veinte (20) metros de avance deben tener un compartimiento con escaleras para permitir el tránsito de los trabajadores. Este compartimiento debe estar separado de aquél que se use para el transporte mecánico por medio de un tabique de seguridad hermético. b) Las escaleras usadas para el tránsito en las labores mineras no deberán tener una inclinación de más de ochenta (80) grados con la horizontal. Los peldaños deberán ser empotrados, uniformemente espaciados y a una distancia no mayor de cero punto treinta (0.30) metros. c) El compartimiento de escaleras tendrá dimensiones adecuadas para el paso cómodo de una camilla en posición vertical. d) Es obligación mantener las escaleras y vías de tránsito libres y en perfecto estado de conservación. e) Las escaleras deberán tener descansos a distancias no mayores a cinco (5) m etros.