Rastrillaje e Izaje

Equipos de rastrillaje e Izaje Servicios Auxiliares Mineros Dr© MONER URIBARRI URBINA 2012 moner uribarri urbina 2012

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RASTRILLAJE • Es una operación que consiste en situar al mineral de los tajeos adyacentes al shut, tender el relleno en dicho tajeo, llenar carros mineros en una galería, mediante la acción de un rastrillo y winche. • El rastrillaje es de suma importancia en el palaneo mecánico dentro del ciclo de minado y su uso es muy difundido en algunas minas subterráneas, con los sistemas convencionales de minado como con los sistemas de trackless. Usándose en forma combinada y de acuerdo a ciertas consideraciones que se presentan en el trabajo de extracción. moner uribarri urbina 2006 2

COMPONENTES DEL RASTRILLAJE • • • • •

Winche Tambora Cable Polea Rastrillo o Scraper

• Canacamo moner uribarri urbina 2006

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WINCHE • Es un winche de izaje que puede usar motor eléctrico o neumático de 15 y 20 HP con una fuerza de tracción de 1500 kilos, con una velocidad de 54 mts x minuto aproximadamente. • Este winche es adecuado para trabajos horizontales y verticales porque tiene embrague y acople automático; el acoplamiento es directo con sistema de engranajes. moner uribarri urbina 2006

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Tipos de Winche • Es un winche de arrastre de dos tambores que puede proveerse de un motor eléctrico de 7.5 o 10 HP y si es neumático de 9.4 HP, tiene un peso de 275 Lbs. (125 Kg.) aprox. Tiene una tracción de cable de 1100 Lbs. (499 Kg.) a 150 pies (46mts.) por minuto. • Es pequeño en tamaño con solo 28 ¾” (73 cm de largo) de modo que podrá ser colocado en sitios estrechos ya sea con motor eléctrico o neumático. moner uribarri urbina 2006

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Winche de un tambor • Es un Winche de izaje de un tambor que puede proveerse de un motor eléctrico o neumático, tiene un peso de 150 Kg. Aprox., puede izar hasta 2200 Lbs. (998 Kg.) aprox. • Con una velocidad de 30 mt por minuto, por su tamaño y peso es la solución a cualquier problema de evasión de corriente. moner uribarri urbina 2006

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Winches a control remoto • Los winches también pueden ser acondicionados para ser operados a distancia mediante un control remoto (aire-eléctrico) que actúa con válvulas para la entrada de aire a los cilindros que accionan los frenos. • El winche puede instalarse en un emplazamiento, el operario puede situarse a la distancia que él crea conveniente (más segura para él) operándolo en una zona protegida, el operario controla perfectamente el trazado de la rastra sin necesidad de estar cerca de winche. moner uribarri urbina 2006

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WINCHE • • • •

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Elemento motriz; que comprende la Tambora y el motor, de acuerdo a esto y para uso en la minería se tiene winches de 2 a tres tamboras con motor eléctrico y aire comprimido, con potencias de 7 a 40 HP. La tambora tiene capacidad de 40 a 150 metros de cable. Base: Es una pieza rígida de acero fundido. Tiene orificios para el anclaje en el piso, provee rigidez a toda la estructura de la máquina durante el trabajo. Tamboras: Con diámetros grandes aumenta la capacidad de trabajo del cable y reduce el desgaste de este. Una tambora apropiada y ancha realiza un buen arrollamiento del cable Embrague: Sirve para transmitir el movimiento a cada uno de las tamboras desde el eje principal. Dos engranajes locos o intermedios giran entre el piñón de mando del eje principal y la corona dentada del embrague, resultando una reducción de velocidad en los engranajes. Las bandas exteriores del embrague son controlados mediante una palanca. Frenos: Son regulables del tipo de banda exterior y se halla al lado del operador. Actúan a manera de mordaza al presionar la palanca de freno. Algunas winchas tienen frenado automático. Engranajes y Chumaceras: Las tamboras, el engranaje y los piñones están situadas en el mismo eje. Por lo general en cada tambor existen tres engranajes intermedios que transmiten el movimiento del eje a la corona dentada, resultando menor así la rotación del tambor. Guías de Cables: Sirven para prevenir el arrastre angular y reducen el desgaste del cable. Tiene rodillos de tubos de acero cubiertos de caucho resistente a la abrasión. Están colocados vertical y horizontalmente. Protector de cable: Tiene por objeto proteger al operador de accidentes cuando se rompa el cablE. Plataforma: Sirve Para instalar en él el Winche. En el tajeo se confecciona con tablas y puntales en la dirección del echadero, debiendo estar bien asegurada para evitar uribarri urbinael2006 8 posibles desprendimientos almoner momento de operar Winche.

TAMBORA • Es un elemento que Sirve para enrollar el cable durante el izaje y puede ser de diferentes formas: Cilíndrica o cónica. • Partes : • A: Profundidad de enrollamiento • B: Largo de enrollamiento B • D: Diámetro interior de la tambora • H: Diámetro de la brida • K: Factor de línea mas adecuada H D moner uribarri urbina 2006

A

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CABLES DE ACERO

• Es un producto que se fabrica con alambres de acero, colocados ordenadamente para desempeñar un trabajo determinado. • Al diseño y arreglo de las partes que forman un cable de acero que consiste en alambres, torones y alma, se denomina construcción. • Como los cables se someten a distintos trabajos dependiendo de la maquinaria en que se utilicen así como de las condiciones en que trabajen, existen construcciones específicas para llenar los requisitos de cada trabajo en particular. • En izaje Son elementos que se enrollan en la tambora; siendo el cable un conjunto de torones, dispuestos en capas y que sirve para jalar y subir la carga y se debe elegir de acuerdo a la función y la resistencia del cable. • Partes del cable: Alambres, torones, Alma, aisladores, lubricantes. moner uribarri urbina 2006

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Cable sus partes Toron

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Tipos de cable • Cable de CAPA SIMPLE: es el cable de siete alambres. Tiene un alambre central y seis alambres del mismo diámetro que lo rodean. La composición más común es 1+6= 7. • Cable SEALE: Es aquella construcción en la que la última capa tiene los alambres de gran diámetro y por lo tanto, posee una gran resistencia a la abrasión. La composición más común es 1+9+9= 19.

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Continuación • Cable WARRINGTON:Se caracteriza por tener una capa exterior formada por alambres de dos diámetros diferentes, alternando su colocación dentro de la corona. El tipo de cordón más usado es: 1+6+6/6= 19. • Cable WARRINGTON SEALE: Es una combinación de las mencionadas anteriormente y conjuga las mejores características de ambas: la conjunción de alambres finos interiores aporta flexibilidad, mientras que la última capa de alambres relativamente gruesos, aportan resistencia a la abrasión. La construcción más usual es: • 1+7+7/7+14 = 36.

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TIPOS DE CONSTRUCCION DE CABLE DE ACERO

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NOMENCLATURA PARA DESIGNAR CABLES S: SEALE W: WARRINGTON F: FILLER WS: WARRINGTON SEALE AT: ALMA TEXTIL AA: ALMA DE ACERO

TIPO COBRA

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NOMENCLATURA • Los cables de acero se identifican mediante la nomenclatura que hace referencia a: • la cantidad de Torones O Cordones. • la cantidad (exacta o nominal) de alambres en cada Torón o cordón. • una letra o palabra descriptiva indicando el tipo de construcción. • una designación de alma, cualitativa o cuantitativa.

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Diámetro de cables • Forma de comprobar el diámetro del cable

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Flexibilidad y Resistencia a la abrasión • •

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Todos los cables de acero implican, en su diseño, características de compromiso técnico. En la mayoría de los casos, un cable no puede aumentar al mismo tiempo su resistencia a la fatiga y su resistencia a la abrasión. Por ejemplo, cuando se aumenta la resistencia a la fatiga seleccionando un cable con más alambres, posiblemente el cable vaya a tener menos resistencia a la abrasión debido al menor tamaño de los alambres exteriores. Esta es la razón por la cual es necesario elegir el cable de acero del mismo modo en que se lo haría con cualquier otra máquina: muy cuidadosamente. Deben ser consideradas todas las condiciones operativas y todas las características del cable. Mientras que la clasificación 6x19 da un énfasis primario a la resistencia a la abrasión, la clasificación 6x37 es importante para su resistencia a la fatiga. Esta resistencia a la fatiga se hace posible por el mayor número de alambres en cada cordón.

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El principal cuidado que se debe tener es el de no provocar torsiones en el cable al desenrollarlo.

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El sentido de enrollamiento del cable en las poleas debe ser el correcto para no ocasionar desperfectos al cable en su funcionamiento

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MANIPULEO E INSTALACION DE CABLES

Para cables con torsión a la derecha corresponde enrollamiento de Izquierda a derecha.

Dorso mano derecha

Para cables con torsión a la derecha corresponde enrollamiento de derecha a izquierda

Palma de mano derecha moner uribarri urbina 2006

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Para cables con torsión a la izquierda corresponde enrollamiento de derecha a izquierda.

Dorso mano izquierda:

Para cables con torsión a la izquierda corresponde enrollamiento de izquierda a derecha.

Palma mano izquierda:

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ANGULOS DE DESVIACIÓN ADMISIBLES

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TOLERANCIAS ENTRE CABLE Y RANURA DE POLEA  CABLE ¼” 5/16” 3/8” ¾” 1 3/16” 1 1/8” 1 3/16” 1 ½” 1 19/32” 2”

TOLERANCIA + 1/64” 1/32” + 1/32” 1/16” + 3/64” 3/32 + 1/16” 1/8” + 1/8” 3/16”

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Relación de diámetros de Cable y Polea La relación D/d; diámetros de poleas y tambores: Esta es una relación de extrema importancia en muchos aspectos del estudio de los cables de acero. Mide la curvatura del eje de un cable en relación con su propio diámetro.

Los diámetros de poleas y tambores deben ser proporcionados al tipo de construcción y diámetro del cable que será instalado en ellos, de manera que no exista peligro de daños durante su servicio y se obtenga el máximo rendimiento del cable:

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Partes del Cable • Alambre: Es el elemento metálico resistente o hilo, del cual está compuesto principalmente el cable • Torón: Es la parte del cable que está constituido por alambres ubicados en un trenzado; si el cable tiene alma, alrededor del alma va el torón, que puede ser circular, triangular o plano. • Alma: Es una fibra (cáñamo o metal) que va al interior del torón o cable, con la finalidad de darle flexibilidad y resistencia. • Aisladores: Son cubiertas que aíslan los torones. • Lubricantes: Son partes del cable que sirven para disminuir la fricción entre sus partes. • Cubierta Galvanizada: Lo poseen los cables para darles mayor resistencia a la oxidación y tracción. moner uribarri urbina 2006

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TABLA DE RECOMENDACION PARA POLEAS Y CABLES: • • • • • • •

TIPO DE DIÁMETRO DE POLEA TIPO DE SERVICIO CABLE RECOMENDADO MIN Cable de arrastre 6x7 72 d 42 d Cable de izaje Estándar 6 x 19 45 d 30 d Cable extraflexible para izaje 8 x 19 31 d 21 d Winches de Mina 100 d 60 d Cable flexible para izaje 6 x 37 7d 18 d Torres de perforación 30 d 20 d

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Elemento que ayuda al deslizamiento del cable y debe poseer las siguientes tolerancias: • • • • • •

 CABLE ¼” 5/16” 3/8” ¾” 1 3/16” 1 1/8” 1 3/16” 1 ½” 1 19/32” 2”

TOLERANCIA + 1/64” 1/32” + 1/32” 1/16” + 3/64” 3/32 + 1/16” 1/8” + 1/8” 3/16” moner uribarri urbina 2006

P O L E A

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POLEA LISTA PARA COLOCAR EN EL SISTEMA DE RASTRILLAJE

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RASTRILLO Llamado también SCRAPER son de formas y tamaños diferentes, de acuerdo al trabajo al que está destinado; sin embargo dos componentes básicos permanecen constantes el asa y la placa posterior de excavación. La hoja de excavación tiene dos partes una rígida unida al asa y la otra consistente de una cuchilla o uña cambiable y fijada a la primera mediante pernos. El asa es el que une los extremos de la placa posterior y termina a manera de una “V” y su función es equilibrar y en la mayoría de los rastrillos es fija, en otras tienen cierto juego en el contacto con la placa posterior. moner uribarri urbina 2006

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CLASES DE Rastrillo: • Tipo azadón o abierto.- Generalmente carece de placas laterales y la placa posterior tiene un ángulo de abertura grande. Se usa para el acarreo de material grueso. • Tipo Caja o Cerrado.- Tiene placas laterales fijas y el conjunto tiene una apariencia de una caja. Se usa en el acarreo de material fino a mediano y detiene la carga en forma satisfactoria en distancias grandes y cuando el piso por donde transita es lisa. • Existen también formas intermedias. moner uribarri urbina 2006

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OPERACIÓN DE RASTRILLAJE

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OPERACIÓN DE RASTRILLAJE moner uribarri urbina 2006

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CALCULO DE RASTRILLAJE • CAPACIDAD DE RASTRILLAJE.- La capacidad teórica de rastrillaje se calcula con la siguiente fórmula: • C = c x T x V x E / 2D en pies cúbicos. • Donde: • T : Tiempo total de rastrillaje, en minutos. • C: Capacidad de rastrillaje o carga; en pies3. • c: Capacidad de rastrillaje elegido; en pies3. • V: Velocidad de jalado en pies/minuto. • E: Eficiencia total de 45 a 75% • D: Distancia de rastrillaje; en pies. moner uribarri urbina 2006

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Traccion del cable • • • • • • • • • • • • • • • • • • •

Cuando se rastrilla sobre el nivel, la tracción en el cable viene a ser la fuerza que resulta del peso del rastrillo más la carga por el coeficiente de fricción. F = f (Wr + Wm) Donde: F: Fuerza de tracción en el cable; en Lbs. f: Coeficiente de fricción. Wr: Peso del rastrillo; en lbs. Wm: Peso del mineral cargado por el rastrillo en Lbs. El coeficiente de Fricción (f) depende de: De la naturaleza del piso, pudiendo ser de 0.5 para pisos uniformes y 1.0 para pisos ásperos. De la gradiente según la tabla siguiente: ANGULO CON LA SUBIENDO BAJANDO HORIZONTAL +% -% 10° 15 20 20° 30 40 30º 35 60 40° 40 Resbala 45° 45 Resbala En resumen f= f1 + f2 donde: f1 = Factor de seguridad que varía de 0.5 a 1 f2 = Factor de gradiente que da la tabla. moner uribarri urbina 2006

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POTENCIA DE MOTOR DE WINCHE: • • • • •

HP = (F + s) / 33000 Donde: F= Fuerza de tracción en el cable en libras. S= Distancia equivalente recorrida. VELOCIDAD DEL CABLE La velocidad del cable para los cálculos se puede estimar en base a la tabla siguiente: •

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VELOCIDAD

BAJA

MEDIA

Pies/minuto 150 – 200 225 –275 Distancias Cortas Largas Para Material Grueso Medio Para formas Angulosas suaves Fondos Asperos Medio Densidad alta o baja alta o baja TIPOS DE USOS DE RASTRILLOS TIPO DE RASTRILLO ABIERTO Para Material grueso Para formas: anguloso Facilidades para excavar buena Facilidades para acarrear mala Facilidades para deslizarse mala moner uribarri urbina 2006

ALTA

300 a más. Largas Fino Suaves lisos baja. CERRADO fino suaves mala buena buena 38

CALCULO Y SELECCIÓN DE EQUIPO DE RASTRILLAJE • Para el cálculo de todo equipo de rastrillaje es necesario considerar el tipo de material, fragmentación, volumen y demás condiciones que permitan la operación en condiciones óptimas. • Calcular el HP del Winche, tipo de cable para rastrillar mineral en una labor de piso accidentado, para un desplazamiento uniforme; el material (mineral de Zinc) seco, con peso específico de 125 lbs/pie3, tamaño promedio 6” de diámetro, con bastante fino, ocasionalmente trozos de 12” de diámetro. • Objeto jalar mineral del tajeo al shut. • Tonelaje por guardia: 180 tn • Distancia máxima del frente al shut: 100 pies • Gradiente máxima: 20° bajando. moner uribarri urbina 2006

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Selección del Rastrillo: • • • • • • • • • • • • • • • • • • •

Selección del rastrillo, para lo cual se deben considerar las condiciones del terreno, material, para elegir un rastrillo abierto de media caja. Volumen Horario: se tiene que considerar lo siguiente: Tiempo efectivo de trabajo: 6 horas/gdis. Tonelaje a extraer: 180 tn/gdia. Tonelaje horario = 180/6 = 30 Tn/hr Volumen horario = (30 tn/hr x 200 lb) / (125 lbs/pie3 x 1 tn) = 480 pies3/hr Velocidad del Cable De acuerdo a la tabla consideramos velocidad media entonces hallamos: Velocidad de arrastre = (225 + 275) / 2 = 250 pies / minuto Velocidad de Retorno = (250 pies/min/3) + 250 pies/min = 333.33 pies/min. Velocidad promedio de trabajo = (250 + 333.33) / 2 = 291 pies/min Velocidad Promedio de trabajo = 291 pies/min = 4.85 pies/seg Distancia Equivalente Distancia : 100 pies Distancia recorrida por viaje = 100 x 2 = 200 pies Cambios de posición: marcha y contramarchas = 4 seg x 4.85 = 20 pies Carga: rastrillaje en el frente = 5 seg x 4.85 = 25 pies (aprox) Descarga vaciado en el shut = 3 seg x 4.85 = 15 pies (aprox) Distancia total equivalente: 260 Pies recorridos por viaje. moner uribarri urbina 2006

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Potencia del Winche: • • • • • • • • • •

Factor de fricción: f = 1.0 – 0.40 = 0.60 (20° bajando) Fuerza de tracción: F = f (Wr + Wm) Wr = 810 lbs. Wm = peso específico por volumen N° de viajes/hr = (291 pies/min x 60 min x 0.75) / (260 pies/viaje x 1 hr) = 50 viajes/hr. Capacidad de Rastrillo= 480 pies3/ hr / 50 viajes/hr = 10 pies3/hr. (aprox) Peso del material = 125 lbs/pie3 x 10 pies3/viaje = 1250 lbs F = 0.6 (810 + 1250) = 1236 lbs HP = F x De / 33000 = 1236 lbs x 260 pies / 33000 = 10 HP Entonces el cable para 10 HP se busca en la tabla y se determina el tipo de cable como 3/8” de diámetro para un HP de 5 a 10 HP. moner uribarri urbina 2006 41

IZAJE • Es una operación muy importante dentro de los trabajos de minería, que permiten la extracción a superficie de mineral de los tajos, así mismo el transporte de materiales, suspensión de jaulas para transporte de personal, carros mineros, Skips, para perforaciones inclinadas mediante jaulas suspendidas, para suspender rezagadoras, para la ampliación y ensanche de pozos, mediante plataformas de trabajo, para transportar maquinaria, etc. • Empleándose Winches de 01 ó 02 tamboras, con un motor, 2 motores, 3 motores , etc, las plataformas pueden suspenderse mediante 2 cables, 3 o 4 cables y pueden estar controlados por 2,3 0 4 winches sincronizados mediante control remoto. moner uribarri urbina 2006

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Castillo del pique Mina Shungar

Se puede apreciar 02 Poleas de 72”

Para Izar Mineral con Skip

Sirve para instalar las poleas y el sistema de carga y descarga

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ELEMENTOS DE UN SISTEMA DE IZAJE

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SISTEMAS DE IZAJE • • • • • • • • • • • •

Por medio de un cable no equilibrado Se usa en minería poco profunda Se usa en explotaciones pequeñas Se usa en exploraciones Se usa en Piques inclinados Por medio de 2 cables y un cable de equilibrio Se usa en tonelajes medios Se usa en minas de mediana profundidad Por medio de 2 cables parcialmente equilibrados Se usa en Minas profundas Se usa en grandes tonelajes Es una variante de la Polea Koepe. moner uribarri urbina 2006

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COMPONENTES DEL SISTEMA • • • • • •

Winche Tambora Cable Polea Skip, Jaula o Balde Castillo moner uribarri urbina 2006

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P

CASTILLO

W

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SKIP

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SALA DE WINCHE DE IZAJE

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SKIPS PARA IZAJE DE MINERAL

Son Equipos que se utilizan para la extracción del mineral en minas subterráneas cuando se ha profundizado, pueden tener diferentes capacidades de acuerdo a la producción por guardia, las velocidades de extracción siempre van a depender del diseño de la mina, esto va ha limitar la tasa de producción, así mismo la profundidad del pique permitirá una mayor o menor velocidad de trabajo por o tanto Productividad. SKIP JAULA

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COTA 3250 CX 496 SE

CX 520 SW

CX 515 NE

CX 516 NE

31.80 m

PROFUNDIZACION DEL PIQUE N° 504 VETA ZORRO ROJO SE NIVEL 3240 CLAVO 50 1Y2 moner uribarri urbina 2006 MINA ANTAPITE

COTA 3250 CX 410 SE

CX 462 SW

CX 425 N

Niv 3190

Niv 3130

57.50 m

EJECUTADO moner uribarri urbina 2006 PROYECTADO

Niv 3070

Niv 3010 51