Acarreo en minería subterránea
Transporte en la minería subterránea
El transporte consiste en el accionamiento, las instalaciones, mecanismos y disposiciones necesarias para desplazar los materiales mineros desde el punto de carga hasta su lugar de descarga o su destino final. Las funciones que debe realizar el transporte son las siguientes: - Mover el mineral arrancado, materia prima que es el fundamento de la mina que se explota. - Mover el estéril que se produce como consecuencia de la explotación del yacimiento. - Mover el material necesario para realizar las labores mineras: madera, cuadros, etc. - Mover la maquinaria y útiles necesarios para efectuar el arranque con garantías. - Mover el relleno si el post taller lo requiere. - Mover el material de aprovechamiento de huecos. - Mover al personal necesario para cumplir todas las labores necesarias en la mina. - Accionar todas las instalaciones que sean capaces de efectuar esos movimientos y desplazamientos. Un factor muy importante incluye el mantenimiento de dichas instalaciones para garantizar su funcionamiento con el mínimo número de averías que ocasionen paradas
Tipos de transporte
Según su situación: transporte interior (desde el taller de arrastre hasta el embarque interior) o de superficie (parte del embarque y llega hasta la preparación, la zona de descarga, o la escombrera, según lo que se esté transportando). Según su dirección: transporte horizontal (en galerías y transversales), inclinado (con una cierta inclinación), y vertical (extracción por jaulas o skips desde el embarque situado en el interior hasta el exterior de la mina). Según su sentido: transporte ascendente o descendente. Según los lugares donde se realiza el transporte: transporte de explotación (por gravedad, manual o mecánico), en galerías (manual por vagones, semoviente por mulas o mecánico), o extracción por planos inclinados y por pozos (desde los embarques interiores de la mina hasta los exteriores).
Según el ciclo de transporte: transporte simple (se transportan unidades llenas o vacías sucesivamente, nunca a la vez) o doble (se transportan unidades llenas y vacías simultáneamente). Según el tipo de minería: transporte de carbón, sal, minería metálica u otras minerías. Según la masa que se transporta: transporte de mineral, de estéril, de material, de maquinaria, de elementos de repuesto, de relleno del post taller y material para aprovechamiento de huecos, de lodos o de personal (tren de personal, cinta transportadora, telemina, telesilla o monorraíl). Según el tipo de proceso: transporte continuo o discontinuo. 1. Transporte discontinuo 1.1. Transporte discontinuo sobre vías
El transporte discontinuo presenta como principales características que se puede descomponer en distintos tramos, con distintas direcciones, siendo más versátil y ajustándose mejor a las condiciones variables de la mina que el transporte continuo. Los principales sistemas de transporte discontinuo son: Trasporte por cabrestante sobre vía o monorraíl. Transporte por locomotora: sistema tradicional de transporte en minería de interior. Si en una mina solo se pudiera tener un medio de transporte, como se necesitaría que éste fuera bidireccional, sería el medio más adecuado. Transporte por monorraíl: se tiene un carril de rodadura formado por un perfil laminado en barras de 3 m de longitud, colgadas por dos puntos de suspensión cada una de la entibación metálica mediante cadenas de acero. Los perfiles de monorraíl van provistos de uniones articuladas, con gorrón y estribo para unir unos a otros y para suspenderlos de la entibación. La carga del material se efectúa en una canoa diseñada para tal fin, o colgada de uno o varios carros. El sistema de transporte puede ser manual o con elemento tractor. Transporte sobre vía: es una solución adecuada para el transporte a larga distancia, pero es poco flexible, pues solo se puede circular por donde hay vía tendida. La vía minera generalmente tiene un ancho de 600-650 mm, aunque llega a 750 mm para locomotoras pesadas y vagones de gran capacidad. La vía minera consta de las siguientes partes: - Carril de patín. Los carriles tienen una longitud de entre 3 y 6 m en galerías de explotación y de 8 a 10 m en galerías generales, uniéndose entre sí por medio de eclipses (placas de hierro atornilladas al alma del carril). - Traviesas: pueden ser de madera o de ferrocarril. Llevan tirafondos o escarpias que atornillan los carriles a las traviesas.
- Balasto: el balasto es grava o roca triturada y calibrada para asentar las traviesas y hacer que el conjunto sea estable y resista los esfuerzos del tren. El balasto debe estar bien drenado.
Los vagones son el elemento de transporte propiamente dicho en el transporte sobre vía, ya sea con locomotora o con cabrestante. Se carga por medio de palas cargadoras, por descarga sobre ellos de un elemento de transporte continuo, o por gravedad en los pocillos o pozos de carga. Las partes de un vagón son: - Rodamen: el rodamen está formado por la rueda, los ejes y sus piezas de unión. Al aumentar el tamaño del vagón han de aumentar la distancia entre los ejes (batalla), para evitar cabeceos. - Topes: están diseñados para absorber los golpes que reciben los vagones. Son rígidos en los vagones pequeños y elásticos en vagones grandes. - Caja: es el recipiente de transporte, que contiene el mineral o el estéril. - Bastidor o chasis: sobre el que se fija la caja, los topes y los enganches. - Enganches o acoplamientos para unir vagones: el más habitual es del tipo anillo-gancho.
1.2. Transporte discontinuo sobre ruedas
Cada vez más los carriles son un obstáculo y se tiende a la minería sin vías ( tracklessmining ), a utilizar el transportes rodado sobre neumáticos, o vehículos de tipo FSV. Los vehículos de tipo FSV se clasifican en: Vehículos para transporte de personal: son jardineras para uso de personal dotadas de asientos. Vehículos para el transporte del material: se dedican únicamente al transporte de material, normalmente de material muy determinado como los elementos de entibación. Vehículos para transporte de mineral: el primer vehículo que cabe mencionar son las palas de perfil bajo. Pero, además, en este grupo se tiene el shuttle car o camión lanzadera, el volquete minero, el camión articulado o vehículos más especiales como el camión de tipo kiruna. 2. Transporte continuo
Transporte continuo por chapas: es un transporte continuo por canales fijos o chapas metálicas de acero al carbono o aluminio galvanizadas o esmaltadas, habitualmente de 2 m de longitud y 1,5 mm de espesor. Las chapas se colocan consecutivamente montadas una sobre otra, con una pestaña. Son un elemento de transporte económico aunque su precio depende del precio del acero. Estas chapas pueden tener distintas formas y diseños, pero, es más habituales son las semicirculares con un ancho de 500 mm. Transporte continuo mediante transportador blindado: el transportador blindado se denomina también panzer en el argot minero. Es muy robusto, su robustez hace que aguante muy bien los golpes del mineral y roca que se descargan sobre él provenientes directamente del arranque o de un sistema de carga (como el de la pala o de las patas de cangrejo), así como los desprendimientos de mineral y roca del techo que caen en el taller o en el frente de explotación. En talleres con arranque con cepillo o rozadora cobra otra función importantísima: la de servir de soporte y guía del elemento de arranque a lo largo del frente. Transporte continuo mediante cinta transportadora: Es un sistema basado en una cinta sinfín colocada sobre unos rodillos locos, 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 motor-reductor. Sobre ella se vierte el mineral, el estéril o se coloca el personal a ser transportado, que permanecen inmóviles mediante el proceso de transporte.
Carguío Tipos de carga
La carga tradicionalmente se divide en:
Carga manual, efectuada por el hombre. Tiene un rendimiento bajo, con un máximo de tan solo 1,5 a 2,25 t/h por hombre, con lo que está completamente en desuso en la actualidad. Se efectúa como operación auxiliar o de limpieza de galerías, sobre vagón o sobre transportador blindado. Carga mecánica, mediante un equipo mecánico cuyos principales elementos y dispositivos de carga son:
Pala cargadora. A su vez puede ser de descarga o vuelco central, pala sobre vías, orugas o ruedas, con una cuchara de capacidad entre 100 y 400 L; y de descarga o vuelco lateral, las principales diferencias con las de descarga central son: su mayor capacidad, su mayor rapidez, su mayor rendimiento y que suelen estar accionadas por motores de combustión interna; pero la diferencia más notable es el propio sistema de descarga. La cuchara está cerrada por un lateral y abierta por otro. Una vez cargada, la cuchara se eleva y pivota sobre uno de sus extremos, volcando por la parte abierta sobre el sistema de evacuación. Scraper (rascador), es un sistema de carga que retira el mineral o el estéril del frente mediante un elemento de carga similar a una cuchara arrastrada por un cable; dicha cuchara tiene una capacidad variable, desde 0,4 a 1 metro cúbico y presenta distintas formas según la densidad y granulometría del material a cargar. Elección de Sistemas
Para los diseños de sistema de manejo de minerales es indispensable contar previamente con información de la estimación de la curva granulométrica esperada en los puntos de extracción y de las características del material a tratar. Esto ayudará a seleccionar equipos adecuados para las labores de carguío y transporte de mineral. No existe faena minera que tenga un sistema de carguío y transporte idéntico a otra. Esto es debido a que el sistema escogido responde a criterios particulares de cada mina, como la geometría del yacimiento mineralizado, el tipo y calidad del macizo rocoso, la profundización de las labores, cantidad de material a extraer, criterio de costos, entre otros. La mayoría de los casos revisados, utilizan un sistema de acarreo de minerales discreto mediante camiones de bajo perfil, trenes o por LHD que acarrean el mineral distancias largas hasta un chancadora o hasta el punto de vaciado para camiones, mermando el rendimiento de estos equipos. La correa transportadora es una alternativa para transportar minerales de forma continua, pero requiere de una chancadora previa debido a la restricción sobre el tamaño máximo tratable
El uso de la energía de la gravedad juega un rol muy importante en el manejo de minerales, por ejemplo en un método de block caving. La mayoría de las minas emplean este sistema de transporte mediante piques para separar labores como la extracción, acarreo, reducción y transporte. Pero, hay que tener en cuenta que mientras más se profundice, mayor será el costo de llevar el mineral a superficie, siempre y cuando la salida no esté en una cota cercana al nivel de transporte principal (ejemplo El Teniente en Chile). El tamaño físico de los equipos de carguío, está relacionado a su vez con los requerimientos de la capacidad de la pala, el cual está relacionado con el tamaño del material a manipular. Por ejemplo, si se espera una fragmentación gruesa, es necesario un tamaño de balde mayor y por ende equipos de mayores dimensiones. Conociendo el tamaño del equipo a usar, se puede llegar a determinar la sección de las galerías, el que también estará restringido por las características geotécnicas del sector. A su vez la distancia entre puntos de extracción determina la recuperación del sector. Clasificación de Equipos para el manejo de minerales
Los equipos se clasifican según la función que pueden satisfacer. Es así como se distingue entre equipos de carguío, de transporte y mixtos. Los primeros realizan principalmente la labor de carga del material desde la frente de trabajo hacia un equipo de transporte que llevará el material a un determinado destino (planta, botadero, stock). Los equipos de carguío pueden separarse a su vez en unidades discretas de carguío, como es el caso de palas y cargadores, o bien, como equipos de carguío de flujo continuo, como es el caso de excavadores de balde que realizan una operación continua de extracción de material. Otra forma de diferenciar los equipos de carguío considera si éstos se desplazan o no, por lo que se distingue entre equipos sin acarreo (en general su base no se desplaza en cada operación de carguío) y equipos con acarreo mínimo (pueden desplazarse cortas distancias). 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 por circuitos definidos, 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 de flujo continuo. En esta última categoría califican las correas transportadoras.
Carguío y transporte
El mineral tronado se carga directamente en los frentes de trabajo, de preferencia con equipos cargadores diésel montados sobre neumáticos. El espesor del manto, las dimensiones de los espacios y de los accesos disponibles, y la capacidad productiva de la faena, determinan el nivel de mecanización que es posible utilizar. En mantos de gran potencia, sin problemas de espacio, se usan cargadores frontales y camiones normales. Con restricciones de espacio, se prefieren los cargadores LHD conjuntamente con camiones especiales de bajo perfil. En labores con cierta inclinación se utiliza winches neumáticos o eléctricas con rastrillo.
Sistema LHD:
De la evolución de los equipos de carguío par interior mina, a principios de los años 60 aparecen los LHD (load-haul-dump), que basados en el concepto de Cargar-Transportar y Descargar surge como la solución más efectiva para compatibilizar la terna RendimientoCapacidad-Maniobrabilidad. Esta estaba limitada principalmente a la necesidad de minimizar el desarrollo de infraestructura y por ende el costo que implica construir accesos a labores subterráneas. Los LHD corresponden a palas de bajo perfil que pueden clasificarse tanto como equipos de carguío con acarreo mínimo o como equipo combinado de carguío y transporte. Tienen la particularidad de poseer un balde (o cuchara, de ahí que también se denominen scoops) de gran tamaño, el cual puede ser elevado para cargar un equipo de transporte, tal como un camión de bajo perfil o un camión convencional. Poseen una gran versatilidad y por ende son equipos de alta productividad a un bajo costo operacional.
Perfil de un equipo LHD Algunos factores que afectan la productividad y la operación del LHD son:
Área de carguío (debe tener piso firme para que no se entierre el balde y no genere esfuerzos que puedan dañar el equipo, por ejemplo al cilindro central de volteo) Granulometría del material a cargar (colpas muy grandes disminuyen factor de llenado) Altura sobre el nivel del mar (se pierde 1% de potencia cada 100 metros a partir de los 300 metros sobre el nivel del mar. Para alturas superiores a 1.500 msnm se adicionan turbos); Temperatura (cada 2 °C en ascenso se pierde 1% de potencia a partir de los 20°C)
El mercado de los equipos LHD ofrece una gran variedad de modelos, de diferentes tamaños, con capacidades de balde que van desde 1,7 hasta 14 yd3. Según sean las necesidades, se disponen de versiones con accionamiento Diésel o con accionamiento Eléctrico.
Equipos Carga-Transporte.
La carga de mineral volado en una mina esta siempre conectada con algún medio para sacarlo del punto de arranque. La carga y el transporte se pueden integrar en una unidad mecánica o bien separada en una unidad clara de carga y un sistema de transporte independiente. Los sistemas carga transportes en las minas subterráneas se pueden definir en:
Transporte sobre carriles (locomotoras) Transporte Carga-Acarreo-Descarga (LHD) Transporte con camiones Dumper Transporte con fajas Uso de winches Carguío con palas sobre rieles Carguío con palas cavo y mas
Scooptram: Equipo LHD
Un Scooptram es un equipo de bajo perfil diseñado sobre todo para realizar trabajos en minería subterránea o en zonas confinadas. Los Scooptrams son principalmente necesarios en labores de subsuelo, debido al tamaño limitado de las labores. Debido a la posición del asiento del operador, puede viajar en marcha adelante así como en marcha reversa. El Scooptram se diseña para levantar cargas pesadas. Cargar.Cargar una cantidad grande de material Transportar.- Transportar el material a un área específica. Descargar.- Descargar la carga en un camión o en un áreaespecifica
Pala neumática
Es un equipo de limpieza que realiza las funciones de carguío, es accionado a través de aire comprimido, siendo su desplazamiento sobre rieles. Reduce los tiempos en la etapa de limpieza.
Locomotora a batería
Locomotora eléctrica
Son locomotoras cuya fuente de energía proviene de una línea de corriente continua que corre a 1.80 m de altura, la locomotora tiene un pantógrafo para el contacto con la línea de trolley
Transportes con camión bajo perfil (Dumper)
Equipo HD Equipo pesado cuyo principal objetivo es la extracción de mineral. Su alta relación potencia/peso asegura la subida veloz en rampas empinadas. Es un volquete articulado que está diseñado para minado de vetas angostas y ofrece alta maniobrabilidad en lugares confinados. Transporta y Descarga.
Camión AD30
El Camión Articulado Subterráneo AD30 está diseñado para el acarreo de alta producción y bajo costo por tonelada en aplicaciones más pequeñas de minería subterránea. La construcción sólida y mantenimiento fácil garantizan una larga vida útil con costos de operación bajos. Diseñado para ser cómodo y productivo, fabricado para durar.
Faja trasportadora
Esta versátil banda de construcción entretejida para trabajo pesado, ofrece un excelente servicio en las minas subterráneas de carbón. La carcasa de poliéster brinda una buena retención de pernos, un bajo estiramiento y una excelente retención de grapas. La construcción de la banda cumple y excede los estándares de seguridad establecidos por la CSA para propiedades retar dantes de flama.
Conclusiones
Logramos describir los equipos utilizados en forma detallada en el acarreo de material en minería subterránea. Se clasificó los Equipos, de acuerdo al sistema continuo o discontinuo, para el manejo de minerales. Se conoció los diferentes tipos de transporte y clasificaciones en una mina subterránea. Relacionar el presente trabajo directamente con los conocimientos recibidos en clase, reforzando información sobre la variedad de estos equipos que se pueden utilizar en el acarreo en minería subterránea.
