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UNMSM – ING.DE MINAS

INTRODUCCION

El Yacimiento mineral no diseminado, es explotado en niveles inferiores a través de sistemas convencionales o mecanizados, y para el transporte hacia las canchas, o plantas concentradoras se utiliza el izaje o Piques en sus diversas modalidades.

Existe dos factores mecánicos importantes: una que la gravedad siempre está actuando en contra y el segundo factor importante es que todos los equipos están suspendidos por un cable.

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PIQUE MINERO / PIQUE CIRCULAR

1.-DEFINICION

Un pique es una excavación generalmente vertical, sirve para tener una comunicación entre el exterior y el interior, o entre los distintos niveles ya en el interior de la mina.

2.- FUNCION

La función del pique es múltiple, se utiliza para el descenso y la subida del personal , para la extracción del mineral arrancado en los frentes de explotación, así como del estéril obtenido en el avance de galerías u otras labores de excavación, para el descenso o subida del material de trabajo necesario para el laboreo minero (madera, explosivos, maquinaria, etc.)

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3.-TIPOS DE PIQUE:

Tenemos las siguientes clasificaciones:

3.1 POR EL TIPO SERVICIO QUE PRESTARÁ

Cuando se diseña un pique, es establecer el tipo de servicio que éste prestara, por lo tanto debe estar en una de las siguientes categorías:

· Exploración

· Producción

· Servicio

· Ventilación

· Combinación de los nombrados

3.2 POR SU FORMA

Esta clasificación se basa en su tamaño y en su forma. Las formas más comunes son :

A. Rectangulares

B. Circulares

C. Elípticos

3.3. EN FUNCIÓN DEL ÁNGULO

A. Pique Vertical

B. Pique Inclinado

A. PIQUE VERTICAL:

La extracción por Pique vertical, con jaulas o skips, es el sistema tradicional de extracción en minería subterránea profunda.

E1 punto más bajo del pozo se denomina caldera, y en él habitualmente se localizan el depósito del agua de mina y la sala de bombas.

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B.PIQUE INCLINADO:

3.4. SEGÚN SU REQUERIMIENTO DE APOYO : Esta clasificación está basada en el tipo de sostenimiento usado en la estructura del pique según las condiciones que nos depare el terreno. Tenemos:

A. Pique con sostenimiento temporal

B. Pique con sostenimiento permanente.

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A. PIQUE CON SOSTENIMIENTO TEMPORAL: Pueden ser los empernados a las rocas de las paredes o enmallados de alambre.

B. PIQUE CON SOSTENIMIENTO PERMANENTE: Pueden ser concreto, planchas de acero, madera, marcos de acero o anillos de fierro fundido. Este tipo de sostenimiento es generalmente para los piques usados para transporte de personal.

3.5. SEGÚN EL MÉTODO DE EXCAVACIÓN:

Teniendo el método de excavación se presentan dos tipos :

A. Tradicional

B. Perforado a sección completa (Shaft Boring).

A. TRADICIONAL: La profundización del pique se hace de manera habitual, es decir se realiza la perforación con perforadora estándar, luego viene la voladura y la evacuación del material, todo esto combinado con distintos métodos de sostenimiento de terrenos.

B. PERFORADO A SECCIÓN COMPLETA: Usando máquinas de perforación mecánica, se llevará a cabo la profundización del pique, las cuales lo hacen a sección completa. Este tipo de máquinas son las Shaft Boring y Raise Boring.

Todos los piques taladrados a sección completa son circulares, llegándose a usar variados métodos de sostenimiento de terrenos. Estos piques pueden tener cierta inclinación.

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4.-ELEMENTOS PARA LA EXTRACCION DE UN PIQUE / SISTEMA DE IZAJE

Dada la importancia de la extracción por pique y sus particularidades, a continuación se describen los principales elementos de este tipo de extracción:

· Castillete o torre de extracción.

· Sistema de guionaje.

· Elemento de transporte: jaulas o skips.

· Cables de extracción, con sus amarres y suspensiones.

· Máquina de extracción.

· Embarques.

· Señalización.

4.1 CASTILLETE O TORRE DE EXTRACCIÓN:

En los Piques, la estructura principal es un castillete o una torre de extracción, según donde esté instalada la máquina de extracción.

4.1.1 Castillete

Es una estructura de acero u hormigón que alberga en su parte superior las poleas de reenvío, por cuyas gargantas pasan los cables provenientes de la máquina de extracción que en el otro extremo llevan suspendidas las jaulas o los skips.

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4.1.2 Torre de extracción

Es un sistema que incorpora la máquina de extracción en su parte superior, dotando al sistema de extracción y, más concretamente a los cables, de una disposición geométrica diferente a la del castillete, al eliminar la componente transversal de las tensiones que aparece en el castillete. Con está disposición se evita la utilización de los tornapuntas. El cable o los cables pasan por la garganta de la polea o poleas de reenvío, según el diseño y características de la torre, manteniendo una disposición vertical de los

cables.

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4.2 SISTEMA DE GUIONAJE:

El guionaje constituye el camino por el que circulan o deslizan las jaulas y los skips a lo largo del pique y a su vez los guía por dicho pique.

El guionaje se dispone en la caña del pique sujeto a una estructura formada por

unas vigas horizontales o traviesas como se muestra en la siguiente figura.

4.3. ELEMENTO DE TRANSPORTE :

El elemento de transporte en la extracción puede ser una jaula o un skip. A continuación se describen ambos elementos.

4.3.1 Jaula :

La jaula es el elemento de extracción de personal, material, maquinaria y vagones, que pueden ir llenos o vacíos. Está formada por una caja de chapa de acero o de aleaciones ligeras, normalmente perforada para aligerar peso, con una armadura que le da solidez y consistencia. Tienen uno o varios pisos y están dotadas de un hueco practicable en el techo y en el piso intermedio para una hipotética evacuación del personal en emergencias. En su interior, tienen una vía que puede ser sencilla o doble, así como topes de sujeción de vagones para evitar oscilaciones y movimientos bruscos que desequilibren la jaula.

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4.3.2 Skip o vasija:

E l skip o vasija es el elemento de extracción que extrae el mineral a granel, eliminando el embarque y desembarque de vagones.

El skip se carga o llena de mineral por su parte superior en el interior de la mina y se extrae la vasija hasta el exterior de la mina, donde se eleva el skip por encima del nivel del embarque y se descarga por su parte inferior sin desengancharlo.

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4.4 CABLES DE EXTRACCIÓN CON SUS AMARRES

4.4.1 Cables de extracción

El cable de extracción es un conjunto de hilos o alambres de acero de diámetro entre 1,5 y 3,5 mm, trenzados de una forma determinada (normalmente en hélice y en sentido a derecha), con un alma central, a cuyo alrededor van arrollados los cordones, que tiene la misión de absorber los esfuerzos internos de compresión que se producen principalmente por aplastamiento en los órganos de arrollamiento. Cada cordón a su vez tiene un alambre central y varios alambres trenzados .

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El alma de acero se utiliza para aplicaciones donde el cable esta sujeto a severos aplastamientos o cuando el cable trabaja en lugares donde existen temperaturas muy elevadas que ocasionen que el alma de fibra se dañen con el calor. También este tipo de alma proporciona una resistencia adicional a la ruptura, de aproximadamente un 10%, dependiendo de la construcción del cable.

• Los cables con alma de acero son ligeramente más rígidos que los cables de alma de fibra, pero soportan los dobleces adecuadamente.

• Los Cables con alma de fibra se usan en aquellas aplicaciones en que los cables no están expuestos a las condiciones mencionadas. Estos cables son fáciles de manejar y más elásticos.

Torones o Cordones.- Un cable está formado por un conjunto de torones o enrollados. Cada torón está formado por un conjunto de hilos.

La mayoría de hilos utilizados en la construcción de cables son redondos y de diámetro comprendidos corrientemente entre 2 y 3 mm.

TIPOS DE CABLES

• Regular. Los alambres del torón están torcidos en dirección opuesta a la dirección de los torones del cable.

• Lang.- Los torones en un cable torcido Lang, están torcidos en la misma dirección de los torones del cable.

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4.4.2 Carga de rotura del cable

Para el cable de extracción se pueden definir tres tipos de carga de rotura:

· Carga de rotura nominal o calculada: Es la carga teórica de rotura, que se calcula multiplicando el área de la sección metálica de los alambres por la resistencia nominal de los alambres (que está normalizada entre 160 y 180 kg/mm2).

· Carga de rotura real: Es la carga máxima que soporta el cable antes de romper.

Según la norma UNE 7326, se determina por un ensayo destructivo de tracción, sometiendo el cable a tracción hasta producir- su rotura.

· Carga de rotura garantizada: Es la carga de rotura nominal multiplicada por el coeficiente de cableado, que es un coeficiente que depende del tipo de cable y varía en función del trenzado de los cordones y del tipo de cableado. La carga de rotura garantizada debe ser menor que la carga de rotura real; es decir, se debe de garantizar una carga por debajo de la cual el cable no rompería.

4.4.3 Tipos de cable redondo

Existen los siguientes tipos de cable redondos (que son los más frecuentes) en función de su tipo de alma:

· De alma textil

· De alma de cordón

· De alma de cable

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4.4.4 Coeficientes de seguridad

Un aspecto muy importante a la hora de estudiar los cables de extracción es que, los cables deben dimensionarse con unos valores mínimos de los coeficientes de seguridad de proyecto, que a efectos del dimensionado de los cables se define como el cociente entre la fuerza de rotura total mínima del cable y la fuerza estática máxima que soportará en servicio y que dependen del tipo de cordada (de personal o de material) y de la longitud máxima de cable suspendida (L), medida entre la polea de fricción o bobina de arrollamiento y la posición más baja que pueda alcanzar el aparato de carga en el pozo o plano y expresada en metros .

4.5 MÁQUINA DE EXTRACCIÓN :

El tipo de máquina de extracción viene determinado por el órgano de arrollamiento de los cables de extracción y por el tipo de accionamiento de la máquina. En la actualidad es frecuente incluso modelizar el órgano de arrollamiento.

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4.5.1 Tambora

Son cilindros metálicos donde se enrolla el cable. Podríamos hablar del enrollado activo que es el cable que verdaderamente trabaja y el enrollado de reserva para los cortes reglamentarios que dispone la ley de seguridad.

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4.5.5 Polea Koepe

Rueda acanalada que gira alrededor de un eje central por el que pasa el cable en cuyos extremos se encuentra la jaula o skip (resistencia)y en la otra la wincha o tambora (potencia). La garganta es una ranura cóncava abierta en el contorno de la polea donde se localiza el cable.

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4.5.6 Frenos

Además de ser capaces de frenar con el propio motor, las máquinas de extracción deben disponer de dos frenos que actúen sobre el tambor o la polea Koepe, con los mandos dispuestos al alcance del maquinista para que pueda accionarlos rápidamente y sin cambiar de posición. Estos frenos son:

· Freno de maniobra, que actúa durante las maniobras habituales de extracción (frenos de zapata, ver siguiente fotografía).

· Freno automático de seguridad, del tipo de contrapeso, sin intervención de engranajes.

4.6 EMBARQUES – IZAJE

Los embarques o enganches son la zona de la mina en la que el transporte horizontal (que viene de las galerías o de la plaza de la mina) se transforma en extracción vertical (del pique) y la extracción vertical da paso de nuevo al transporte horizontal.

En el nivel de transporte, por un lado de la jaula se «desenjaulan» unos vagones y por el lado contrario se «enjaulan» otros (ver siguiente figura).

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