Construcción Del Pique Principal

8/17/2019 Construcción Del Pique Principal

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CONSTRUCCIÓN DEL PIQUE PRINCIPAL DE TRANSPORTE DE MINERAL.

Ubicación.

Decidido que el transporte del mineral se hará por medio de un pique, a través de un skip,

un factor importante es la ubicación del mismo. El objetivo es que se encuentre en una

ubicación tal que minimice las distancias de transporte que deberán recorrer los equipos

LHD desde los puntos de carga hasta las onas de vaciado. !n criterio netamente

geométrico permite concluir de manera sencilla que la mejor ubicación será cercana al

centro de gravedad del "acimiento, esto porque dada la distribución " geometr#a del

cuerpo tenderá a ubicarlo en el medio, pudiendo as# e$plotar más de un frente a la ve, lo

que se condice bien con el método a utiliar " logra, en efecto, las menores distancias.

Esta construcción puede realiarse de dos maneras distintas% pasando por el centro de

gravedad mismo, es decir, el pique se introduce en la ona mineral. Esto ofrece la ventaja

de minimiar al má$imo las distancias, sin embargo entre sus desventajas cuenta la

necesidad de dejar pilares en torno al pique, reduciendo la cantidad de mineral a

recuperar " obliga al pique a atravesar onas de diferente caracteriación geológica, con

el consiguiente riesgo de inestabilidades. La otra metodolog#a busca acercarse al centro

de gravedad conservando una distancia tal perpendicular a él, que permita mantener al

pique fuera de la ona mineral. Este criterio ma$imia la estabilidad " la seguridad,

mientras que aumenta las distancias de transporte.

Dado que el ritmo de producción en nuestra mina no es elevado " considerando que

nuestra principal preocupación es ofrecer las mejores condiciones de seguridad, se

elegirá la segunda metodolog#a resultando esquemáticamente lo siguiente%

INCLUIR DIBUJO SKETCH UP


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Estos cuatro tiempos son% tiempo de aceleración al partir 1indicado como t/ en la gráfica2,

tiempo viajando a velocidad constante 1mientras sube o baja, indicado como t-2, tiempo

de desaceleración 1indicado como t02, " finalmente un tiempo de 3reposo4 que

corresponde al tiempo en el que el skip se encuentra detenido, "a sea cargando o

descargando 1indicado como tr2. 5s#, el tiempo de ciclo se puede e$presar como%

6 7 t/ 8 t- 8 t0 8 tr

De acuerdo a la investigación, una buena apro$imación del tiempo de llenado " descarga

puede ser asumida en - segundos para condiciones óptimas. 9i además se hacen otras

consideraciones t#picas para los sistemas de frenados de tambor o fricción, se puede

obtener una buena apro$imación del tiempo de ciclo en función de la longitud 1L2 del cable

a enrollar, es decir, en función de la profundidad. Lo anterior se e$presa como%

: )ara un sistema de montacargas de tambor% 6 7 ,;/- L 8 --,/ L 8 --,-=<

Debemos entonces escoger el sistema de montacargas. (omo se mencionó, son

básicamente dos los sistemas principales 1entendiendo que cada uno de ellos presenta

diversas variaciones seg&n el fabricante2% de tambor " de fricción. El sistema de

montacargas de tambor enrolla o desenrolla el cable de alamiento desde un tambor,mientras que el sistema de fricción utilia un mecanismo similar a una polea, donde el

cable no es enrollado sino que friccionado con el movimiento.


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!n buen criterio para seleccionar el tipo de sistema de montacargas en función de la

profundidad a la que descenderá el skip, el ritmo de producción " la capacidad má$ima

del mismo, es el desarrollado por Harmon 1/=02 " modificado por ?ussell 1/=+-2, que se

presenta en la siguiente tabla%

(omo se puede observar, tanto por profundidad como por ritmo de producción se

descarta el sistema de montacargas de fricción para nuestro pro"ecto. De entre las dos

opciones restantes, ambas funcionan con el sistema de tambor, siendo la &nica diferencia

el n&mero de tambores a utiliar. )ara los efectos de nuestro cálculo, esto no presenta

ma"or importancia por el momento.

5clarado esto podemos calcular el tiempo de ciclo reemplaando la longitud de la cuerda

a ser enrollada por el tambor, donde una buena apro$imación se obtiene con la

profundidad. )ara esto usaremos la má$ima profundidad que alcanará la mina más un

adicional estimado para el correcto descenso del skip, en total, /./ metros. Entonces%

6 7 ,;/- L 8 --, segundos /- minutos.


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(onocidos el tiempo de ciclo " el ritmo de producción, procedemos entonces a calcular la

carga &til del skip, como el cuociente entre el ritmo de producción " la cantidad de ciclos

por hora. 5s#%

(arga &til 7 @/0 AtonBhC@ $ ;=> AsegC 7 -; AtonC

0; AsegBhC

Es decir, dado que un ciclo completo demora doce minutos, el skip deber#a tener una

carga &til de veintiséis toneladas para cumplir a cabalidad con el ritmo de producción

requerido. 9e deberá considerar entonces, puesto que el llenado obedece a un factor que

raramente alcana el cien por ciento, un skip con capacidad superior, buena apro$imación

siendo treinta toneladas de carga nominal. 5demás, la metodolog#a permite estimar elpeso apro$imado del skip en base a la carga &til, esto utiliando el siguiente formulismo%

)eso sip 7 ,> $ carga &til sip 8 ;+ AgC 7 -;, AtonC 7 - AtonC

Del mismo modo, es posible estimar otros parámetros de interés tales como los H)

requeridos para el motor principal " el consumo estimado de energ#a, esto conociendo la

eficiencia apro$imada del sistema instalado por el fabricante. De acuerdo a un estudio

realiado por 9outer, la eficiencia del sistema, en general, suele variar en un rango entreel " el =>. )uesto que pondremos especial énfasis en las mantenciones " en

contratar un sistema de calidad comprobada, solamente para efectos estimativos

usaremos una eficiencia del 1sólo para calcular el consumo de energ#a " la

capacidad requerida del motor en la peor de las situaciones2. Es as# que%

H) requeridos 7 ,/- $ carga &til AlbC 7 ,/- $ >.0-,/++ 7 =.+- H)

eficiencia ,

Fatts requeridos 7 -,< $ carga &til AgC 7 -,< $ -;. 7 >.- AFC

eficiencia ,


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(on todos los datos anteriores, procedemos finalmente a la selección del tipo de sip.

5ctualmente son tres los tipos más comunes% sips de volteo, sips de cuerpo oscilante "

los sips de cuerpo fijo. Los de volteo son generalmente para cargas peque'as, debido a

que el sistema de descarga por volteo se hace dif#cil para cargas ma"ores, generando

además un ma"or desgaste en el cable que lo sostiene, por lo tanto se descarta. Elsistema de cuerpo oscilante si bien aguanta mejor los esfueros, su movimiento genera

oscilaciones que son en parte controladas por el sistema de gu#a, requiriendo ma"or

mantenimiento del mismo, además de e$istir la posibilidad de que una oscilación da'e

alguna tuber#a de servicio o de relleno, fundamentales para el normal funcionamiento de

nuestra mina, por lo que se descarta también el sistema. )or tanto, el sistema adoptado

es el de cuerpo fijo, que aguanta tonelajes a&n ma"ores " evita oscilaciones, sin embargo

es de ma"or costo por el material empleado en su fabricación, con ma"ores refueros.


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5hora es posible definir las dimensiones del skip, las que serán determinantes en el

diámetro del pique. 9abiendo que la densidad del mineral a remover es de -,; AtonBm 0C "

conociendo la carga &til 1se asumirá un porcentaje de llenado del +2, entonces%

Golumen skip 7 @@@@@@@@@carga &til sip@@@@@@@@@@@ densidad $ porcentaje llenado

Golumen skip 7 @@@@@@-; AtonC@@@@@@ 7 //,> m0

-,; AtonB m0C $ ,+

El tipo de skip de cuerpo fijo suele tener una sección transversal cuadrada, la que puede

ser modificada a rectangular seg&n recomendaciones del fabricante o por pedidos

especiales. )uesto que no se desea realiar modificaciones, seleccionamos una seccióncuadrada t#pica de acuerdo al fabricante L9midthI de /,+m $ /,+m. 5s#, se requerirá

una altura de sip de 0,;m.

(onsiderando que el pique será también utiliado para cables de servicio 1aire

comprimido, agua, electricidad2 " para la tuber#a de relleno, además de considerar una

segunda salida de emergencia, es que se diagramó finalmente la sección del pique con

un diámetro &til del doble del skip, la que quedar#a como sigue%

INCLUIR IMA%EN DE LA SECCIÓN.

ESPERAR RESULTADOS DE C&LCULOS DE 'ENTILACIÓN( DI&METRO DE CABLES

) TUBER*AS.


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Con$+r,cción.

(on el avance de la tecnolog#a, diversos métodos han ido apareciendo para la

construcción de piques. Desde los métodos manuales empleando perforación " tronadura,

hasta avanados sistemas de escareo. 5l final de esta sección se presenta una tablaresumen del Mining Engineering Handbook para mejor comprensión de los métodos

usados en la actualidad.

Gariados son los criterios que se emplean para la selección del método correcto, dentro

de los cuales resultan importantes el costo, la seguridad, la profundidad, el tiempo, el

diámetro " el uso del pique. 9erán estos nuestros criterios que nos permitirán decidir el

mejor sistema para la construcción del pique en base a las consideraciones del mismo,

mencionadas anteriormente en este informe.

La seguridad, pilar fundamental de la mina (olicura, permite descartar de inmediato el

método tradicional, puesto que además de generar ma"or da'o al macio rocoso

remanente, es más lento " costoso para grandes profundidades. Del mimo modo, el

método Jlind 9haft Jorer requiere trabajos en el pique a medida que se va constru"endo

1este método es similar al empleado por las tuneleras 6JK 16unneling Joring Kachine2,

pero en vertical, por lo que requiere "a instalado el sistema de montacargas para evacuar

el material a medida que la máquina avana. )or esta raón, este método también fuedescartado.

6anto los métodos de ?aise Joring como de G:Kole requieren galer#as de acceso al nivel

inferior del pique. Esto, es claro, podr#a lograrse constru"endo primero la rampa 1"a que

se definió que la mina contar#a con estos dos sistemas2, sin embargo presenta un

inconveniente que nos permite descartar esta posibilidad. Esto es que, dado que se

pretende comenar a e$plotar partiendo por la primera subunidad de e$plotación 1el

primer nivel que alcanar#a la rampa2, esto obligar#a a paraliar el pique una ve sealcancen las subunidades siguientes, a ma"or profundidad, pues se requiere una

cone$ión entre el nivel inferior " el superior. Del mismo modo, estos métodos si bien

presentan buenas tasas de avance promedio, obligan a finaliar primero la rampa,

mientras que otro método permitir#a la construcción de ambas v#as en paralelo, con la

consiguiente ganancia de tiempo, la que se aprovechar#a en una e$plotación más pronta


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de la primera subunidad de e$plotación, consiguiendo as# una recuperación de capital en

menor plao 1lo que a"udar#a a pagar las inversiones realiadas2.

inalmente, " tal como lo recomienda la tabla presentada en el ane$o, conviene ver

disponibilidad de equipos por parte de las empresas especialiadas para asegurarse dediámetros " profundidades a alcanar. 5 este respecto, el estudio realiado por Donald

Louis Gieth en /=+, titulado Advances in technology for the construction of deep-

underground facilities, se'ala que el método Jlind Drilling encuentra sus l#mites en

diámetros entre /- " /; AftC 10, " > AmC apro$.2 " 0. " >. pies de profundidad 1=/> "

/>- metros, apro$.2. Del mismo modo, el siguiente gráfico presentado en el Mining

Engineering Handbook da una idea de las tecnolog#as " sus l#mites%


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Es as# que identificamos como el método más conveniente para la construcción de

nuestro pique el sistema Jlind Drilling, el que cuenta además con el respaldo de variadas

empresas l#deres a nivel mundial en cuanto a disponibilidad de equipos para su

aplicación, tales como 5erI, FirthI " 5bergeldieI. 9iguiendo recomendaciones de la

e$periencia en terreno de esta &ltima, en base a un trabajo realiado para la minaDendrobium, de JH) Jilliton, además aprovechando el diámetro e$istente del equipo, que

se adapta a nuestros requerimientos, es que el pique se construirá con un diámetro global

de


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9obre el método escogido, encontramos pertinente hacer hincapié en las siguientes

ventajas%

: El trabajo es de fácil automatiación, requiriendo como má$imo cuatro operadores,

todos trabajando en superficie.: )ermite avanar en paralelo a otras labores de acceso, en este caso la rampa, sin

interferir ni generar alteraciones en los estados de la roca en pro$imidades de

otras e$cavaciones cercanas.

: Durante el proceso de perforación el pique se encuentra lleno con agua, lo que

a"uda a controlar posibles infiltraciones de gases u otros que pudieren

encontrarse, además de actuar como un medio de soporte " de estabiliación.

: El sistema de aire reverso permite acumular el detritus en superficie " estoquearlo

si se estima necesario, sin necesidad de requerir transporte desde la mina por otrav#a. Esto es particularmente &til en un método de e$plotación como el cut and fill,

donde ese material será usado como relleno.

: El sistema de agua permite la instalación inmediata de sistemas de lechada, si son

necesarios, " de revestimiento a presión.

!na idea general de la distribución de los costos involucrados en este método también es

entregada por el Mining Engineering Handbook como sigue%


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Ti#-o$.

En una construcción de este tipo, el factor tiempo pasa también a jugar un papel

fundamental, pues en este pro"ecto es el pique el que permitirá el transporte del mineral,

por lo que la producción no puede comenar hasta que éste esté completamenteoperativo. Es as# que distinguimos los siguientes tiempos para dejar operativo al pique%

: 6iempo de construcción del pique% tiempo de montaje " desmontaje equipo Jlind

Drilling, tiempo de perforación, tiempo de revestimiento.

: 6iempo de construcción del sistema de cargu#o% tiempo de instalación

lineamientos, tiempo de instalación skip, tiempo de instalación marco, tiempo de

instalación sistema de montacargas:

: 6iempo de instalación de servicios% tiempo de instalación cables, tiempoinstalación tuber#as, tiempo instalación sistema emergencias.

En cuanto al tiempo asociado a la construcción del pique propiamente tal, el Mining

Engineering Handbook nos entrega una tabla que resume algunos estudios realiados

para el sistema de Jlind Drilling en diferentes condiciones con sus tiempos%


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(onsiderando una profundidad total de // metros para nuestro caso, el pique en su

profundidad má$ima al alcanar la &ltima subunidad de e$plotación, " un avance

promedio de ; AmBd#aC, entonces tenemos /+< d#as. 9i le agregamos un tiempo de 0 d#as

que inclu"a todos los otros tiempos asociados 1revestimiento, armado, moviliación, etc.2,

se tiene entonces un tiempo total de -/< d#as.

)or otro lado, el tiempo de construcción del sistema de cargu#o demora,

fundamentalmente, en el armado e instalación del marco, "a que es esta estructura la

principal que soportará el sistema de montacargas, el skip, además de actuar como ona

de descarga del material transportado " estar habilitado también para realiar trabajos de

mantención. 9obre este punto, es necesario aclarar que e$isten dos tipos de marcos

usados para el sistema de piques industrialiado% de acero " de concreto. 9eg&n un

estudio realiado por De La Gergne 1-02, los marcos de acero se prefieren cuando elsistema de montacargas utilia tambor, mientras que los marcos de concreto se prefieren

cuando el sistema es de fricción. Es as# entonces que el marco a construir, el cuál viene

incluido junto al sistema de skip " de montacargas ofrecido por los fabricantes, es de

acero.


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*ste sistema de marco ofrece una serie de ventajas con respecto al de concreto, dentro

de las cuales se encuentran%

: Kenor tiempo de instalación, dada su capacidad de ser prearmados "

ensamblados.: Ka"or facilidad de corregir errores as# como de ser adaptados a otras funciones o

e$pansiones " cambios en el sistema de montacargas o de skip.

: ?equiere menor trabajo de fundaciones, dado que son más ligeros.

: (ostos mucho menores.

: Kenores tiempos de instalación " armado, fle$ibilidad en éste.

Es esta &ltima caracter#stica la que nos interesa, "a que nos permite armar el marco de

acero durante la etapa final del proceso de construcción del pique, a modo de minimiar eltiempo requerido en su instalación. 9e considerará el tiempo necesario para esto de una

semana, la que comenará a contar una ve terminado el proceso de perforación del

pique " de revestimiento del mismo 1este tiempo no inclu"e el prearmado, "a que como se

mencionó esto se realiará en paralelo mientras se termina el pique2.

inalmente, el tiempo de instalación de servicios dependerá de la cantidad de sistemas a

instalar, aunque no suele ser una tarea especialmente complicada, más bien requiere una

correcta coordinación entre el personal de instalación en el interior del pique " el personalen superficie. 5signamos una semana para estos efectos.

5s#, el tiempo total en el que el pique estará operativo es de%

-/< d#as 8 d#as 8 d#as 7 --+ d#as 7 meses " medio, apro$imadamente.


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ANEO/ TABLA COMPARATI'A DE M0TODOS DE CONSTRUCCIÓN DE PIQUES.

(Según Mining Engineering Handbook)

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