Labores mineras

Labores mineras (subterráneas.)

1. Labor minera Una labor minera es cualquier hueco excavado para explotar un yacimiento. Una mina es el conjunto de todas esas labores, especialmente cuando es subterránea. La técnica de aprovechar un yacimiento mediante minería se conoce como Laboreo de Minas. La zona de la labor en que se trabaja para su excavación se denomina frente, corte o testero. La zona de la labor en que se trabaja para su excavación se denomina frente, corteo testero. •Las labores que sólo tienen una entrada (por ejemplo una galería que se está avanzando) seden ominan labores en fondo de saco .Al no tener salida es necesario forzarla ventilación mediante una tubería hasta el frente de la labor.

Las labores que sólo tienen una entrada (por ejemplo una galería que se está avanzando) se denominan labores en fondo de saco. Al no tener salida es necesario forzar la ventilación mediante una tubería hasta el frente de la labor.

2. Galería La labor más común es la galería. Es una excavación horizontal, o poco inclinada, en que una de las dimensiones es mucho mayor que las otras dos. Es similar a un túnel de carretera o ferrocarril. Las galerías reciben distintos nombres según su función o su posición respecto a la roca a explotar. La parte superior de una galería se denomina corona, y las paredes hastiales. Esquema de una mina de carbón de capas inclinadas: A-Pozo B-Transversales CEstériles D-Recorte E-Guías Tipos de labores Las labores se dividen en: 

De acceso: o Pozos: Pueden ser verticales o inclinados. o Socavones: Son galerías de acceso al yacimiento desde el exterior, situadas en la ladera del monte, en las minas subterráneas situadas por encima de nivel del valle. Recibe este nombre, normalmente, la galería inferior de una mina y está situada cerca de la plaza de la mina. o Transversales: Son galerías principales que cortan a las capas perpendicularmente. o Estériles: Normalmente, en dirección paralela al rumbo de las capas y a muro de las mismas, se avanzan galerías de acompañamiento. Estas

o

galerías, al quedar lejos del área de influencia de los talleres, tienen una conservación y un mantenimiento mucho más fáciles y económicos. Recortes: Son galerías de pequeña longitud, perpendiculares a las capas, que comunican una estéril con una guía.

Corte de una guía en carbón posteada con madera en Muttental (Witten, Alemania). Al fondo se ve la capa de carbón con una inclinación de 45º. 

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De preparación o Guías (o galerías en dirección): Son galerías que siguen el rumbo de las capas, excavándolas en parte o totalmente, dependiendo de las potencias de las mismas. En los yacimientos verticales o inclinados, la guía situada en la parte superior del taller se denomina "de cabeza", y la inferior, "de base". o Sobre guías o Chimeneas o Coladeros De arranque o explotación o Talleres Auxiliares o Cubos De reconocimiento o Calicatas o Sondeos

3. Pozos En minería, los pozos se utilizan como labores de acceso desde la superficie en las minas subterráneas situadas por debajo del nivel del fondo del valle. Los pozos pueden ser verticales o inclinados. En este último caso se conocen también como pozos planos, planos inclinados, o simplemente, planos.

Funciones El pozo minero puede tener diferentes funciones, no excluyentes entre sí:    

Para la extracción del mineral del interior de la mina Para la entrada y salida del personal y el acceso de maquinaria y materiales Como conducción para la ventilación Como paso para las diversas conducciones necesarias para el funcionamiento de la mina: energía eléctrica, aire comprimido y desagüe

De todas ellas la más importante es la extracción, siendo el motivo principal de su diseño y construcción. No obstante, lo habitual es que el pozo cumpla con varias de ellas, sobre todo la ventilación. En el caso de minas con más de un pozo es costumbre que uno de ello se dedique en exclusiva a la extracción y los demás al resto de funciones. Por tal razón aquel se denomina principal, maestro, o de extracción y el resto, auxiliares. 3.1 Pozos verticales Los pozos verticales (o simplemente pozos) son los más empleados. Suelen ser de sección circular, que es la más indicada para resistir el empuje de los terrenos. Sus paredes se recubren de hormigón, para su sostenimiento. La boca del pozo se denomina brocal, su pared es la caña y el fondo del pozo recibe el nombre de caldera.

Por el interior del pozo circulan dos elementos de transporte, accionados a través de una cable por la máquina de extracción, situada en el exterior de la mina. Los cables van desde la máquina de extracción hasta la vertical del pozo. Allí pasan por unas poleas sujetadas por un castillete y descienden por el interior del pozo. El movimiento es alternativo, de manera que cuando uno sube el otro baja y viceversa. Los elementos usados son la jaula o el skip. La jaula es un cajón, con forma de prisma rectangular recto, abierto por las dos caras laterales más pequeñas (opuestas), con uno o varios pisos, y vías en cada piso. Se utiliza para el transporte de personal, de materiales y del mineral. Sobre las vías se colocan los vagones de mina, que, normalmente, suben llenos y bajan vacíos. La jaula esta dotada de cierres en los laterales abiertos y elementos para retener los vagones cuando está en movimiento. Por el contrario, el skip es un cajón abierto por arriba, con una compuerta en su parte inferior, que solo se puede utilizar para el transporte de mineral. El movimiento de las jaulas por el pozo está dirigido por las guiaderas, railes dispuestos a lo largo de todo el pozo que impiden el movimiento lateral de la jaula. Las jaulas disponen de unas abrazaderas, en forma de U, que envuelven la guiadera para impedir que se separe de la misma. El pozo se comunica con el resto de la mina a través de los embarques (o enganches). Estos son espacios amplios, hormigonados, situados junto al pozo, del que parten las galerías generales de la mina. En estas zonas se realizan las llamadas maniobras de embarque. En el caso de usar jaula, los vagones llenos se introducen en la jaula, que a su vez sacan los vagones vacíos de su inteior. En el exterior la maniobra es a la inversa. Se introducen los vacíos que empujan fuera a los llenos. En el caso del skip, en el embarque interior se llena por su parte superior y en el exterior se vacía por la compuerta. La sección del pozo se divide en varios compartimentos. La principal se utiliza para el paso de las jaulas (o skips). En algunos casos existen escalas para su uso como salida de emergencia. Además existe un espacio para cables de energía eléctrica y tuberías. En España, es costumbre dar a los pozos un nombre. Se suele usar el nombre de la población donde se encuentra, o el nombre de un santo. En minas con varios pozos también es usual numerarlos. 3.2 Pozos inclinados Los pozos inclinados cumplen las mismas funciones que un pozo vertical. El transporte del mineral hacia el exterior se suele realizar mediante cinta transportadora. Esto límita la pendiente del pozo al ángulo máximo para que no deslice el material sobre la banda de la cinta transportadora.

Suelen disponer de vías, para el transporte con vagones, movidos por un cabrestante. Tienen un uso muy extendido en el interior, como labor de profundización del yacimiento. 4. Socavones.

Etapas de la minería y explotación de los yacimientos mineros. La explotación de un yacimiento minero supone la existencia de una concentración de un mineral, elemento o roca con suficiente valor económico como para sustentar esta explotación minera con un beneficio industrial para la empresa. Para que esto se produzca, se ha de cumplir la ecuación: Valor Producción = Costes + Beneficios El valor de la producción se obtiene mediante la valoración económica del yacimiento, de acuerdo con los datos del estudio de investigación minera, y por tanto, dependen de la naturaleza y características de la mineralización, que serán unas determinadas. De forma que para poder cumplir con esta condición, tenemos que analizar los costes que implica la explotación minera del yacimiento.

Este factor, el coste, depende de muchos factores. Algunos de ellos no son modificables: si el yacimiento se localiza a gran distancia de centros de transporte o de consumo, tendremos un coste de transporte a asumir (y minimizar en lo posible). Otros dependen de decisiones a tomar: por ejemplo, la decisión de abordar una explotación a cielo abierto o subterránea incide de forma decisiva sobre este factor de coste. No obstante, rara vez tomamos este tipo de decisiones libremente, ya que suelen estar condicionadas por factores propios de mineralización: profundidad a la que se encuentra, geometría (horizontal o vertical, mayor o menor espesor). En cualquier caso, en la toma de decisiones implicada en el diseño de una explotación minera siempre tenemos un mayor o menor grado de libertad, que nos permite evaluar distintas alternativas, y elegir la más adecuada para cada yacimiento, de forma que la ecuación se cumpla (lo cual no siempre ocurre, naturalmente). Las etapas de la minería son prospección, exploración, explotación. Esa es la visión clásica aunque se debería agregar la de abandono o cierre de las actividades, exigiendo su planificación y financiamiento previo. A su vez, la etapa de explotación, a menudo se la reduce a la tarea de extracción cuando en verdad implica la concentración, beneficio y comercialización de los minerales u otros elementos extraidos. Al punto que un proyecto minero debe planificar desde el inicio toda la cadena y ejecutarla como proyecto que avanza en cada una de sus fases para que se integren y completen. Nadie puede separar ni concentrar un mineral antes de lograr sacarlo de la tierra, tampoco comercializarlo, pero quien no disñe previamente un plan integral corre serios riesgos. Ello implica estudios prospectivos sobre el mercado específico, sobre ofertas y demandas a mediano y largo plazo, tanto como acuerdos previos con los potenciales compradores. Si eso sucede en muchas otras actividades, en minería se acrecientan por la complejidad lógistica que suele ser necesaria y las inversiones que requiere. Mucho más cuando los plazos de un proyecto para completar todas sus faces suelen ser largos. También son largos los plazos de explotación, lo que permite la amortización de las inversiones y una alta rentabilidad con la incertidumbre sobre los precios internacionales de lo producido y las variantes de la relación entre oferta y demanda, que a su vez dependen de muchas variables. Por ejemplo, la superación tecnológica ayuda a bajar costos de producción pero también implica nuevas inversiones que son necesarias para mantener competitividad; a la vez, también puede significar que el propio elemento ya no sea tan necesario y se reduzca su demanda o incluso desaparezca. La minería, a veces

es una timba, sobre todo en la fase de búsqueda pero también en la de comercialización, las dos puntas de la cadena. Y sin esas, no hay eslabones en medio. Mucho menos otros procesos de agregado de valor. Los seres humanos vienen utilizando recursos minerales desde tiempos inmemoriales, transformándolos en herramientas, armas y adornos y productos de todo tipo al punto que definimos edades de la civilización humana en torno a ella. Incluso, hay quienes afirman que el fuego fue producto del aprovechamiento de una cualidad de las rocas de silex conocida como piezoelectricidad. La primera etapa se llama “prospección. En el mundo moderno esta está reservada a los geólogos. No genera tareas demasiado invasivas sobre los predios, solo tomas de medición y pequeñas muestras. Además, se pueden aplicar técnologías modernas con vuelos sobre la zona o el estudio de imágenes satelitales. _ La actividad minera se genera debido a: – La existencia de un Mercado que demanda metales (commodities) – La existencia geológica de minerales en la tierra. _ Desde el punto de vista económico, la Minería tiene Características especiales, no comparables con la economía Tradicional, debido al “ambiente geológico” de los depósitos Minerales. _ El ambiente geológico de los depósitos minerales influye en el negocio minero porque: – Son inicialmente desconocidos: Hay que encontrarlos. – Son fijos en tamaño: Están sujetos a agotamiento. – Son variables en calidad: Rentabilidad riesgosa. – Son fijos en ubicación: Alto impacto en Inversión y costos. _ Por lo tanto las características que definen el negocio Minero son : – Es un negocio de duración finita. – Es un negocio geográficamente estático.

– Tiene prolongados períodos pre-inversionales y de Construcción. – Es intensivo y de alto riesgo en capital. – Requiere personal altamente calificado. – Tiene productividad decreciente en el tiempo. – Precio tipo comoditi, depende de oferta y demanda.

Especie mineral - mena – ley

Calcopirita

Roca sin valor Comercial CuFeS2

Mena Especie Mineral Ley Mena = 0,9 % Cu

La ley es el % de metal puro (Cu) contenido en una mena Llegar a transformar un depósito de minerales en un yacimiento y operar como una mina no es tarea fácil.

Consta de una serie de extensas etapas que demandan capital, tiempo, exactitud, rigurosidad y esfuerzo de un gran equipo humano, responsable de que todo resulte de la Mejor forma en cada una de las etapas. En resumen estas son: • Prospección • Exploración • Evaluación del proyecto • Desarrollo y construcción • Producción o explotación • Cierre.

1 Prospección. Normalmente la prospección en la minería abarca descubrir o interceptar los yacimientos metálicos a partir de la incertidumbre de su ubicación

. El método mas usado en nuestro país es usar los ojos para identificar áreas que presenten coloración distinta. Esta coloración distinta indica la presencia concentrada de algún tipo de mineral. Algunos riachuelos de Chile tenían un color

fuertemente azulado como por ejemplo la variante Disputada o el mineral el Cerrado en Cabildo. Aquí la presencia de los yacimientos es evidentemente obvia, pero hay inmensos yacimientos que no son accesados por flujos de agua y son enormes y existen de lo mas bien como La Escondida. Estos yacimiento pueden hacerse notar generando una zona con afloramientos y nuevamente es posible descubrirlos usando los ojos. En Chile por contar con cadenas de cerros esta labor es más que floja pues basta enfocar la vista hacia los cerros y girar la cabeza. Las empresas mineras buscan cuantificar la cantidad del mineral y su ley para buscar inversionistas para extraer el metal. Para este efecto proceden a perforar sistemáticamente el supuesto yacimiento y mediante el uso de un dispositivo llamado SACA TESTIGO logran establecer mediante el prorateo, la cantidad de metal que lograran sacar en un determinado volumen de extracción de mineral. Esta cifra es primordial para poder garantizar la enventual utilidad de la empresa minera. Sin esta cifra no hay interés comercial por explotar minerales nuevos. Un método alternativo muy útil en encontrar afloramientos de minerales, o actividades antiguas, etc. es usar el TRACKERHOUND que permitirá encontrar áreas de interés en mapas de inmensa extensión con precisión de hasta mas menos cinco metros. (Usando un GPS) _ El objetivo de esta etapa es lograr un conocimiento general del área de interés. _ Consiste en localizar anomalías geológicas en la corteza terrestre, en donde posiblemente pueda existir un depósito mineral. _ Las técnicas más usadas son: – Geología regional – Mapas, publicaciones, minas antiguas y presentes. – Geoquímica. – Geofísica. – Fotografías aéreas e imágenes satelitales. _ El éxito de esta etapa es el hallazgo de anomalías minerales. _ Es esta etapa se desconoce el tamaño y el valor del depósito mineral encontrado.

La explotación de los yacimientos minerales, como veremos en el tema siguiente, es una actividad de alto riesgo económico, ya que supone unas inversiones a largo plazo que muchas veces se sustentan en precios del producto minero sujetos a altas oscilaciones. A su vez, la exploración supone también un elevado riesgo económico, derivado éste del hecho de que supone unos gastos que solamente se recuperan en caso de que la exploración tenga éxito y suponga una explotación minera fructífera. Sobre estas bases, es fácil comprender que la exploración supone la base de la industria minera, ya que debe permitir la localización de los recursos mineros explotar, al mínimo coste posible. Para ello, debe cumplir dos objetivos básicos: Identificar muy claramente los objetivos del trabajo a realizar Minimizar los costes sin que ello suponga dejar lagunas Para ello dispone de una serie de herramientas y técnicas básicas, que son las que vamos a sintetizar a continuación. 1.1 Metodología de la investigación minera La base de cualquier trabajo bien hecho es la planificación de las actividades a realizar. Esto es especialmente importante en la investigación minera, por las razones ya expuestas. Así, en Investigación Minera se suele subdividir el trabajo en tres etapas claramente diferenciadas, de forma que solamente se aborda la siguiente en caso de que la anterior haya cumplido satisfactoriamente los objetivos previstos. Aunque pueden recibir distintos nombres, en términos generales se trata de una fase de pre exploración, una de exploración propiamente dicha y otra de evaluación. Si incluso ésta última alcanza los resultados previstos se realiza un estudio de viabilidad económica. Como objetivos generales de cada una de estas etapas se pueden fijar los siguientes: 1.2 Pre exploración: Tiene por objeto determinar si una zona concreta, normalmente de gran extensión, presenta posibilidades de que exista un tipo determinado de yacimiento mineral. Esto se establece en función de la información de que disponemos sobre ese tipo de yacimiento y sobre la geología de la región de estudio. Suele ser un trabajo fundamentalmente de gabinete, en el que contaremos con el apoyo de información bibliográfica, mapas, fotos aéreas, imágenes de satélite, etc., aunque puede incluir alguna salida al campo para reconocer las zonas de mayor interés.

3 .Exploración Una vez establecidas las posibilidades de la región estudiada, se pasa al estudio sobre el terreno. En esta fase aplicaremos las diversas técnicas disponibles para llevar a cabo de forma lo más completo posible el trabajo, dentro de las posibilidades presupuestarias del mismo. Su objeto final debe ser corroborar o descartar la hipótesis inicial de existencia de mineralizaciones del tipo prospectado. Evaluación: una vez que hemos detectado una mineralización de interés minero, es decir, en la que observamos caracteres que permiten suponer que pueda llegar a ser explotada, pasamos a llevar a cabo su evaluación o valoración económica. A pesar de lo que pueda parecer, los datos de ésta no son aún concluyentes, y debe ir seguida, en caso de que la valoración económica sea positiva, de un estudio de viabilidad, que contemple todos los factores geológicos, mineros, sociales, ambientales, etc., que pueden permitir (o no) que una explotación se lleve a cabo.

Para cumplir con cada uno de estos objetivos disponemos de una serie de herramientas, unas para aplicar en campo y otras en gabinete. Herramientas y técnicas de exploración minera La exploración minera se basa en una serie de técnicas, unas instrumentales y otras empíricas, de coste muy diverso. Por ello, normalmente se aplican de forma sucesiva, solo en caso de que el valor del producto sea suficiente para justificar su empleo, y solo si son necesarias para complementar las técnicas que ya se hayan utilizado hasta el momento. Las técnicas serían las siguientes:

Recopilación de información Es una de las técnicas preliminares, de bajo coste, que puede llevarse a cabo en la propia oficina, si bien en algunos casos supone ciertos desplazamientos, para localizar la información en fuentes externas (bibliotecas, bases de datos…). Consiste básicamente en recopilar toda la información disponible sobre el tipo de yacimiento prospectado (características geológicas, volúmenes de reservas esperables, características geométricas…), así como sobre la geología de la zona de estudio y de su historial minero (tipo de explotaciones mineras que han existido, volumen de producciones, causas del cierre de las explotaciones…). Toda esta información nos debe permitir establecer el modelo concreto de yacimiento a prospectar y las condiciones bajo las que debe llevarse a cabo el proceso de prospección. En esta fase resulta muy útil contar con el apoyo de mapas metalogenéticos que muestren no solo la localización (y tipología) de yacimientos, sino también las relaciones entre ellos y su entorno. En este sentido, resulta muy útil la representación gráfica en éstos de metalotectos o provincias metalogenéticas. 3.1 Teledetección La utilización de la información de los satélites artificiales que orbitan nuestro planeta puede ser de gran interés en investigación minera. Sigue siendo una técnica de relativamente bajo coste (condicionado por el precio de la información a recabar de los organismos que controlan este tipo de información) y que se aplica desde gabinete, aunque también a menudo complementada con salidas al campo. La información que ofrecen los satélites que resulta de utilidad geológico-minera se refiere a la reflectividad del terreno frente a la radiación solar: ésta incide sobre el terreno, en parte se absorbe, y en parte se refleja, en función de las características del terreno. Determinadas radiaciones producen las sensaciones apreciables por el ojo humano, pero hay otras zonas del espectro electromagnético, inapreciables para el ojo, que pueden ser recogidas y analizadas mediante sensores específicos. La Teledetección aprovecha precisamente estas bandas del espectro para identificar características del terreno que pueden reflejar datos de interés minero, como alteraciones, presencia de determinados minerales, variaciones de temperatura, humedad… 3.2 Geología

El estudio en mayor o menor detalle de las características de una región siempre es necesario en cualquier estudio de ámbito minero, ya que cada tipo de yacimiento suele presentar unos condicionantes específicos que hay que conocer para poder llevar a cabo con mayores garantías de éxito nuestra exploración, así como otras que puedan emprenderse en el futuro. Es un estudio que se lleva a cabo durante las fases de preexploración y exploración, ya que su coste aún suele ser bastante bajo. Tiene también un aspecto dual, en el sentido de que en parte puede hacerse en gabinete, a partir de los datos de la recopilación de información y de la teledetección, pero cuando necesita un cierto detalle, hay que complementarla con observaciones sobre el terreno. Dentro del término genérico de geología se engloban muchos apartados distintos del trabajo de reconocimiento geológico de un área. La cartografía geológica (o elaboración de un mapa geológico de la misma) incluye el levantamiento estratigráfico (conocer la sucesión de materiales estratigráficos presentes en la zona), el estudio tectónico (identificación de las estructuras tectónicas, como fallas, pliegues, que afectan a los materiales de la zona), el estudio petrológico (correcta identificación de los distintos tipos de rocas), hidrogeológico (identificación de acuíferos y de sus caracteres más relevantes), etcétera. En cada caso tendrán mayor o menos importancia unos u otros, en función del control concreto que presente la mineralización investigada. 3.3 Geoquímica La prospección geoquímica consiste en el análisis de muestras de sedimentos de arroyos o de suelos o de aguas, o incluso de plantas que puedan concentrar elementos químicos relacionados con una determinada mineralización. Tiene su base en que los elementos químicos que componen la corteza tienen una distribución general característica, que aunque puede ser distinta para cada área diferente, se caracteriza por presentar un rango de valores definido por un distribución unimodal log-normal, En otras palabras, la concentración "normal" de ese elemento en las muestras de una región aparece como una campana de gauss en un gráfico semilogarítmico. Sin embargo, cuando hay alguna concentración anómala de un determinado elemento en la zona (que puede estar producida por la presencia de un yacimiento mineral de ese elemento), esta distribución se altera, dando origen por lo general a una distribución bimodal, que permite diferenciar las poblaciones normal (la existente en el entorno de la mineralización) y anómala (que se situará precisamente sobre la mineralización). Así, las distintas variantes de esta técnica (geoquímica de suelos, de arroyos, biogeoquímica) analizan muestras de cada uno de estos tipos, siguiendo patrones ordenados, de forma que se consiga tener un análisis representativo de toda una

región, con objeto de identificar la o las poblaciones anómalas que puedan existir en la misma, y diferenciarlas de posibles poblaciones anómalas que puedan ser una indicación de la existencia de mineralizaciones. El coste de estas técnicas suele ser superior al de las de carácter geológico, ya que implican un equipo de varias personas para la toma y preparación de las muestras, y el coste de los análisis correspondientes. Por ello, se aplican cuando la geología ofrece ya información que permite sospechar con fundamento la presencia de yacimientos. 3.4 Geofísica Dentro de esta denominación genérica encontramos, como en el caso de la geología, toda una gama de técnicas muy diversas, tanto en coste como en aplicabilidad a cada caso concreto. La base es siempre la misma: intentar localizar rocas o minerales que presenten una propiedad física que contraste con la de los minerales o rocas englobantes. Igual que para localizar una aguja en un pajar un imán es una herramienta de gran utilidad, éste mismo imán no nos servirá de nada si lo que hemos perdido entre la paja es una mina de lapicero de 0.5 mm. Así, las diversas técnicas aplicables y su campo de aplicación puede ser el siguiente: Métodos eléctricos: Se basan en el estudio de la conductividad (o su inverso, la resistividad) del terreno, mediante dispositivos relativamente simples: un sistema de introducción de corriente al terreno, y otro de medida de la resistividad/conductividad. Se utilizan para identificar materiales de diferentes conductividades: por ejemplo, los sulfuros suelen ser muy conductores, al igual que el grafito. También se utilizan mucho para la investigación de agua, debido a que las rocas que contienen agua se hacen algo más conductoras que las que no la contienen, siempre y cuando el agua tenga una cierta salinidad que la haga a su vez conductora. Métodos electromagnéticos: Tiene su base en el estudio de otras propiedades eléctricas o electromagnéticas del terreno. El más utilizado es el método de la Polarización Inducida, que consiste en mediar la cargabilidad del terreno: se introduce una corriente eléctrica de alto voltaje en el terreno y al interrumpirse ésta se estudia cómo queda cargado el terreno, y cómo se produce el proceso de descarga eléctrica. Muy utilizado para prospección de sulfuros, ya que son los que presentan mayores cargabilidades. Otras técnicas: polarización espontánea, métodos magnetotelúricos, etc.

Métodos magnéticos: Basados en la medida del campo magnético sobre el terreno. Este campo magnético como sabemos es función del campo magnético terrestre, pero puede verse afectado por las rocas existentes en un punto determinado, sobre todo si existen en la misma minerales ferromagnéticos, como la magnetita o la pirrotina. Estos minerales producen una alteración del campo magnético local que es detectable mediante los denominados magnetómetros. Métodos gravimétricos: se basan en la medida del campo gravitatorio terrestre, que al igual que en el caso anterior, puede estar modificado de sus valores normales por la presencia de rocas específicas, en este caso de densidad distinta a la normal. El gravímetro es el instrumento que se emplea para detectar estas variaciones, que por su pequeña entidad y por la influencia que presentan las variaciones topográficas requieren correcciones muy detalladas, y por tanto, también muy costosas. Esta técnica ha sido utilizada con gran efectividad en la detección de cuerpos de sulfuros masivos en la Faja Pirítica Ibérica. Métodos radiométricos: se basan en la detección de radioactividad emitida por el terreno, y se utilizan fundamentalmente para la prospección de yacimientos de uranio, aunque excepcionalmente se pueden utilizar como método indirecto para otros elementos o rocas. Esta radioactividad emitida por el terreno se puede medir o bien sobre el propio terreno, o bien desde el aire, desde aviones o helicópteros. Los instrumentos de medida más usuales son básicamente de dos tipos: Escintilómetros (también llamados contadores de centelleo) o contadores Geiger. No obstante, estos instrumentos solo mide radioactividad total, sin discriminar la longitud de onda de la radiación emitida. Más útiles son los sensores capaces de discriminar las distintas longitudes de onda, porque éstas son características de cada elemento, lo que permite discriminar el elemento causante de la radioactividad. Sísmica: La transmisión de las ondas sísmicas por el terreno está sujeta a una serie de postulados en los que intervienen parámetros relacionados con la naturaleza de las rocas que atraviesan. De esta forma, si causamos pequeños movimientos sísmicos, mediante explosiones o caída de objetos pesados y analizamos la distribución de las ondas sísmicas hasta puntos de medida estratégicamente situados, al igual que se hace con las ondas sonoras en las ecografías, podemos establecer conclusiones sobre la naturaleza de las rocas del subsuelo. Se diferencian dos grandes técnicas diferentes: la sísmica de reflexión y la de refracción, que analizan cada uno de estos aspectos de la transmisión de las ondas sísmicas. Es una de las técnicas más caras, por lo que solo se utiliza para investigación de recursos de alto coste, como el petróleo.

En definitiva, la geofísica dispone de toda una gama de herramientas distintas de gran utilidad, pero que hay que saber aplicar a cada caso concreto en función de dos parámetros: su coste, que debe ser proporcional al valor del objeto de la exploración, y la viabilidad técnica, que debe considerarse a la luz del análisis preliminar de las características físicas de este mismo objeto.

3.5 Calicatas A menudo, tras la aplicación de las técnicas anteriores seguimos teniendo dudas razonadas sobre si lo que estamos investigando es o no algo con interés minero. Por ejemplo, podemos tener una anomalía geoquímica de plomo y una anomalía de geofísica eléctrica, pero ¿será una mineralización de galena o una tubería antigua enterrada? En estos casos, para verificar a bajo coste nuestras interpretaciones sobre alineaciones de posible interés minero se pueden hacer zanjas en el terreno mediante pala retroexcavadora, que permitan visualizar las rocas situadas justo debajo del suelo analizado o reconocido. Además, estas calicatas permitirán obtener muestras más representativas de lo que exista en el subsuelo, aunque no hay que olvidar que por su pequeña profundidad de trabajo (1-3 metros, a lo sumo) siguen sin ser comparables a lo que pueda existir por debajo del nivel de alteración meteórica, dado que, como vimos en el apartado correspondiente, precisamente las mineralizaciones suelen favorecer la alteración supergénica. 3.6 Sondeos mecánicos Los sondeos son una herramienta vital la investigación minera, que nos permite confirmar o desmentir nuestras interpretaciones, ya que esta técnica permite obtener muestras del subsuelo a profundidades variables. Su principal problema deriva de su representatividad, pues no hay que olvidar que estas muestras constituyen, en el mejor de los casos (sondeos con recuperación de testigo continuo) un cilindro de roca de algunos centímetros de diámetro, que puede no haberse recuperado completamente (ha podido haber pérdidas durante la perforación o la extracción), y que puede haber cortado la mineralización en un punto excepcionalmente pobre o excepcionalmente rico. No obstante, son la información más valiosa de que se dispone sobre la mineralización mientras no se llegue hasta ella mediante labores mineras. Los sondeos mecánicos son un mundo muy complejo, en el que existe toda una gama de posibilidades, tanto en cuanto al método de perforación (percusión,

rotación, rotopercusión), como en lo que se refiere al diámetro de trabajo (desde diámetros métricos a milimétricos), en cuanto al rango de profundidades alcanzables (que puede llegar a ser de miles de metros en los sondeos petrolíferos), en cuanto al sistema de extracción del material cortado (recuperación de testigo continuo, arrastre por el agua de perforación, o por aire comprimido). Todo ello hace que la realización de sondeos mecánicos sea una etapa especialmente importante dentro del proceso de investigación minera, y requiera la toma de decisiones más detallada y problemática. Interpretación de resultados A la vista de los hasta ahora expuesto, el proceso de exploración minera consiste en una toma de datos continua que hay que ir interpretando sobre la marcha, de forma que cada decisión que se tome de seguir o no con las etapas siguientes esté fundamentada en unos datos que apoyan o no a nuestra interpretación preliminar. De esta forma, cada etapa de la investigación que desarrollamos debe ir encaminada precisamente a apoyar o desmentir las interpretaciones preliminares, mediante nuevos datos que supongan una mejora de la interpretación, pero sin buscar sistemáticamente la confirmación a toda costa de nuestra idea: la cabezonería puede ser muy costosa para la compañía, aunque sin ella a menudo no habría investigación minera. En definitiva, la interpretación de los resultados debe ser muy detallada, y debe buscar las coincidencias que supongan un apoyo a nuestras ideas, pero también las no coincidencias, que debe analizarse de forma especialmente cuidadosa, buscando la o las explicaciones alternativas que puedan suponer la confirmación o el desmentido de nuestras interpretaciones, sin olvidar que al final los sondeos confirmarán o no éstas de forma casi definitiva. El objetivo de esta etapa es lograr un conocimiento detallado del depósito mineral descubierto en la fase de prospección, limitado a un área mas restringida. Consiste en delinear las dimensiones exactas y el enriquecimiento del depósito mineral, es decir el valor del depósito. Las técnicas mas usadas son: – Sondajes diamantinos. – Muestreos de túneles, zanjas, caminos.

La fase de exploración genera un modelo geológico y un modelo de recursos del depósito. En esta etapa se debe realizar un estudio de pre-factibilidad para tomar la decisión de seguir adelante con el proyecto . Si el estudio de pre-factibilidad es positivo, podemos decir que estamos en presencia de un Yacimiento. 4.La perforación Perforaciones en roca. Un túnel se presenta con frecuencia como una solución alternativa de otras a cielo abierto. Chile, nuestro país tiene una accidentada orografía a causa de grandes sistemas montañosos, esto ha dado origen a construcciones de túneles de carretera de razonables longitudes para poder enlazar en forma más expedita ciudades o lugares de importancia y facilitar los transportes más diversos. Además dado al notable crecimiento en la última década de la actividad económica de nuestro país ha sido necesario estudiar nuevas alternativas de transito a las ya existentes (túneles paralelos), mejorando así los niveles de servicios de nuestros caminos. Para seleccionar la mejor alternativa o solución es necesario proceder sistemáticamente; primero un estudio previo, que permita recomendar una solución (a veces varias) y el año óptimo de su puesta en servicio. Luego viene la etapa de anteproyecto de la o las soluciones recomendadas y por último el proyecto de la obra completa. A continuación se indican las fases que se deben considerar al construir un túnel: El objetivo de la obra subterránea La geometría del Proyecto: trazado y sección tipo La geología y geotecnia del macizo El sistema Constructivo La estructura resistente: el Cálculo Las instalaciones para la explotación

1.-TIPOS DE ROCA: Rocas Igneas: Son las que provienen del Magma Ígneo, que es una masa de roca fundida, formada de silicatos, gases y vapor de agua, y que se ubica en la zona más externa del manto y en la zona inferior de la corteza terrestre. Rocas Extrusivas o Lavas: Si salen a la superficie de la tierra en estado de fusión, y luego se enfrían rápidamente. Ejemplo: Bansalto, Andesita,Oesidiana. Rocas Intrusivas: Si no alcanzan a llegar a la superficie de la tierra y se quedan en cavernas subterráneas. Ejemplo: Uranito, Diorita, Diabasa. Rocas hipabisales: Son aquellas que se forman en condiciones intermedias entre las intrusivas y las extructivas. Rocas sedimentarias: Sedimentaria clásicas: (Clasto = partícula). Provienen de rocas desintegradas arrastradas por ríos y depositadas en capas que son sometidas durante un considerable período de tiempo a elevadas temperaturas y presiones.Ejemplos: Areniscas, conglomerados, Brechas. Sedimentarias químicas: Provienen del transporte de partes duras de organismos marinos mezclados con arena y arcillas, este transporte es provocado por las corrientes costeras. Ejemplos: Caliza, Dolomita, Sal, yeso. Sedimentarias orgánicas: Están formadas por restos orgánicos. Ejemplos: Carbón, Diatomita.

Rocas metamórficas: Provienen de un largo proceso de reclistarización de otras rocas, que se produce a altas temperaturas (entre 100 y 600 grados C) y altas presiones (miles de atmósferas), con un aumento de densidad. Las rocas metamórficas son rocas ígneas o sedimentarias que se han transformado mineralogíca y estructuralmente por un proceso que se llama Metamorfismo. 1.1.- Tipos de metamorfismos: Metamorfismo de contacto: Se trata del metamorfismo inducido en las rocas por su cercanía a rocas ígneas intrusivas. Los cambios son mayores al acercarse al contacto, se habla de Aureola de contacto. Metamorfismo regional: Se presenta en áreas extensas (miles de Km.2). Se estima que se debe a concentraciones periódicas de calor, ubicadas en profundidad, que suministraron la energía para causar este metamorfismo. 1.1.1.- Clasificación de las rocas metamórficas: Rocas Foliadas: (Foliación: estructura en láminas por agregación de cristales en capas). La foliación más o menos plana en la roca, se debe a la Esquistocidad, que es una estructura paralela de origen metamórfico. Ejemplos: pizarras, con esquistocidad plana perfecta, esquistos, (metamorfismo regional de conglomerados y areniscas). Rocas no Foliadas: Al no ser Esquistosas, tienen como uniforme. Ejemplos: granulitas, corneanas, mármol. 2.- EL PROBLEMA DE LA EXCAVACION EN ROCA: Los medios necesarios para realizar una excavación varían con la naturaleza del terreno, que desde este punto de vista, se pueden clasificar en: Terrenos sueltos Terrenos flojos Terrenos duros Terrenos de tránsito Roca blanda Roca dura

Roca muy dura I Suelos sueltos semicompactos

II Suelos compactos roca blanda

III Roca de dureza media

IV Roca dura

V Roca muy dura

Arenas, gravas, limos, tierra vegetal, arcillas medias con a humedad media, escombros de roca. Se usa maquinaria de media a baja potencia: topadores frontales, excavadora universal. Arcillas duras, arcilla esquistosa, marga (roca blanda calizoa arcillosa), masa de roca altamente fisurada o estratificada, roca blanda y roca fragmentada por el uso de explosivos. Terrenos que necesitan disgregación con un escarificador o arado. Se usa maquinaria de media a alta potencia (más de 80hp) Roca caliza, pizarra, conglomerados y rocas medianamente estratificadas, rocas muy alteradas y minerales blandos. Se usan máquinas de más de 140 hp, siempre se necesitará disgregación mediante explosivos de baja potencia o escarificadores pesados. Rocas calizas duras o silíceas, rocas ígneas y metamórficas y masas de rocas poco alteradas, cuarcita y minerales de baja densidad Sólo pueden ser excavados por máquinas especiales para cada caso, se usan explosivos de media potencia. Rocas ígneas no alteradas como granito, diorita, diabasa, rocas metamórficas duras, minerales densos. Se necesitan máquinas especialmente diseñadas y el uso de explosivos de alta potencia.

3.- CARACTERISTICAS Y PELIGROS DE LOS DISTINTOS TIPOS DE ROCA. Caliza: Fácil de excavar; consumo reducido de explosivos y barrenos. Pueden encontrarse cavernas, a veces de grandes dimensiones, y manantiales de agua importantes. No suelen hallarse gases peligrosos.

Arenisca: Fácil de excavar; consumo de explosivos normalmente menor que en la caliza; mayor consumo de barrenos. No suele presentar discontinuidades ni se encuentran grandes manantiales de agua. Pizarras: De excavación fácil; según su naturaleza y de la inclinación de los estratos, suele encontrarse poco agua, aunque a veces se presentan manantiales importantes cuando la capa freática está sobre la excavación. Las pizarras pueden ir asociadas al yeso y al carbón; en el caso del segundo, puede existir el metano, gas explosivo muy peligroso; puede hallarse también el hidrógeno sulfurado, mortal, aunque en pequeñas cantidades. Rocas graníticas: Generalmente fáciles de excavar; no se necesita entibar y el revestimiento preciso es, normalmente, pequeño; el consumo medio de los explosivos es más del doble que en la arenisca normal; el de barrenos, depende de la naturaleza de la roca, que varía entre límites muy amplios; aunque, normalmente, las condiciones de esta roca son favorables, de vez en cuando pueden encontrarse manantiales de agua con grandes caudales. Rocas volcánicas: Las rocas volcánicas son costosas de barrenar y precisan importante consumo de explosivos; suelen encontrarse estratos de tobas descompuestas que dan lugar a grandes manantiales, como también gases peligrosos, tóxicos o explosivos. 3.1.- EL COSTO DE LA EXCAVACIÓN EN ROCA: El coste de la excavación en roca varía ampliamente con sus características, la diferencia de metros lineales de barreno precisos para excavar un metro cúbico es muy grande , de unos tipos de rocas a otras; puede ser más de el doble cuando la roca parte mal; como el rendimiento por hora de la perforación también varía ampliamente de 0.5 a 5 m. Lineales, y el consumo de explosivos también es muy distinto, se comprende que la variación del coste de la excavación en roca pueda oscilar grandemente, según el tipo de roca, e incluso, dentro de la misma clase, entre que parta bien o mal, característica que depende de el número o situación de los planos de rotura. Al fijar el precio de una excavación en roca, hay que proceder, por tanto, con la máxima prudencia, y previo un reconocimiento cuidadoso del terreno. Excavación con explosivos: Durante muchos años ha sido el método más empleado para excavar túneles en roca de dureza media o alta, hasta el punto de que se conoció también como Método Convencional de Excavación de Avance de Túneles. La excavación se hace en base a explosivos, su uso adecuado, en cuanto a calidad, cantidad y manejo es muy importante para el éxito de la tronadura y seguridad del personal, generalmente se usa dinamita. La excavación mediante explosivo se compone de las siguientes operaciones:

Perforación Carga de explosivo Disparo de la carga Saneo de los hastiales y bóveda Carga y transporte de escombro Replanteo de la nueva tronadura Excavaciones mecánicas con Máquina: Se consideran en este grupo las excavaciones que se avanzan con maquinas rozadoras; con excavadoras, generalmente hidráulica – brazo con martillo pesado o con cuchara, sea de tipo frontal o retro-; con tractores y cargadoras (destrozas) e, incluso, con herramientas de mano, generalmente hidráulicas o eléctricas. Excavación mecánica con máquinas integrales no presurizadas: Esta excavación se realiza a sección completa empleando las máquinas integrales de primera generación o no presurizadas. Otro rasgo común es que, en general, la sección de excavación es circular. Excavación mecánica con máquinas integrales presurizadas: La baja competencia del terreno suele asociarse a casos de alta inestabilidad y presencia de niveles freáticos a cota superior a la del túnel la primera solución aplicada a los escudos mecanizados abiertos para trabajar en estas condiciones fue la presurización total del Túnel.

5.- SECCION TRANSVERSAL DE UN TUNEL: La figura muestra un esquema de la sección transversal de un túnel. Calzada bidireccional con pistas de 4m c/u. Veredas peatonales de 0,85 m. a cada lado. Canaletas de drenaje de filtraciones y derrame de líquidos.

Gálibo útil vertical mínimo de 5m., en todas las pistas de circulación vehicular. Pendiente longitudinal mínima, la que permita un adecuado drenaje. Zonas de aparcamiento en túneles de más de 1.000 m.

5.1.- Túneles de pequeña sección: La sección transversal de un túnel de pequeña sección puede ser alrededor de 4 m2. Esta área proporciona espacio para poder instalar la tubería de ventilación y el uso de equipos pequeños de excavación.

Túneles de sección 4 a 6 m²: En este tipo de sección normalmente se puede utilizar perforadoras manuales neumáticas con empujadores. Atlas Copco fábrica tres máquinas para diferentes características de rocas:

Puma BBC 16 W. Esta perforadora es muy eficaz para la perforación frontal en todo tipo de roca. Esta diseñada con un control centralizado tanto para la perforación como para controlar la fuerza de avance del empujador.

Leopardo BBC 34 W. Perforadora para trabajar en todo tipo de roca, con un sistema de rotación apropiado para taladros largos. Esta diseñada con un control centralizado tanto para la perforación como para controlar la fuerza de avance del empujador. Pantera BBC 94 W. Perforadora semi pesada para trabajar en todo tipo de roca, con un sistema de rotación apropiado para taladros largos. Esta diseñada con un control centralizado tanto para la perforación como para controlar la fuerza de avance del empujador. El diagrama de perforación para un túnel tan pequeño comprende perforaciones de corte y contorno y el número de perforaciones puede ser del orden de 26 + 1 perforación de escariado, si la periferia es cargada con explosivo amortiguado o liviano. Si la periferia no es cargada con explosivos amortiguados, el número de perforaciones es de 21 + 1.

Diagrama de perforación. Explosivos apropiados: Dinamita encartuchada o emulsión en tiros de corte y destoza. Explosivo amortiguado o liviano con un diámetro de 17mm en tiros de contorno, o 40 a 80 gramos por metro en cordón detonante. (detonadores no eléctricos tipo NONEL)

Túneles de sección 6 – 20 m²: Cuando aumenta la sección transversal de una galería es posible usar un equipo de perforación más eficiente. Atlas Copco provee tres poderosos equipos de perforación para túneles pequeños: Rocket Boomer H 104-38 COP 1238, de un brazo, equipo pequeño para áreas de túneles de 6 a 20 m².

Boomer H 281-38 COP 1238, de un brazo, equipo de alta capacidad para áreas de túneles de 6 a 31 m². Boomer H 282-38 COP 1238, de dos brazos, equipo de alta capacidad para áreas de túneles de 8 a 45 m². El equipo puede ser suministro para el traslado por vía férrea o sobre carretera, con ruedas de goma.

El diagrama de perforación para un corte de barreno paralelo. Se sugiere que el diámetro del barreno sea de 48 mm. y la profundidad de perforación 3,30 m usando una barra con hilo R32 con una longitud de 3,66 m. Secuencia de disparo: El diagrama de perforación en un área de túnel de 16,2 m². El número de perforaciones puede ser del orden 45 + 1 perforación de escariado si las paredes y el techo son cargadas con explosivo amortiguado o liviano. Para voladuras normales sin contorno amortiguado, el número de perforaciones es de 37 + 1perforación de escariado.

Explosivos apropiados: Dinamita, emulsión o explosivos acuosos encartuchados. Para trabajos de cargio más eficientes, se puede usar ANFO o emulsión bombeable. 5.3-Túneles de mediana sección: Los túneles de sección entre 20 a 60 m2 son comúnmente empleados en la construcción de plantas hidroeléctricas, construcción de caminos, ferrocarriles minería cavernas o depósitos subterráneos, etc. Atlas Copco provee una amplia gama de equipos de perforación para el desarrollo de túneles de mediana sección. Rocket Boomer 282, equipo de perforación electro hidráulico con dos brazos paralelos para secciones de túneles de 8 – 45 m². Rocket Boomer M2, equipo de perforación electro hidráulico de alta potencia con dos brazos paralelos para secciones túneles hasta de 45m². Rocket Boomer L2, equipo de perforación electro hidráulico de alta potencia para áreas de túneles hasta de 90 m².

Diagrama de perforación y secuencia de disparo.

El diámetro sugerido para los barrenos escariados es de 89 mm con dos barrenos en el cuele. El área del túnel es de 59 m² y el número de barrenos a tronar es de 82 tiros. Explosivos apropiados: ANFO o explosivos de emulsión bombeables del tipo SSE (Explosivos Sensibles en el Sitio) en el cuele y tiros de destroza. Las paredes y techo deben volarse cuidadosamente a fin de evitar un exceso de rotura (sobre excavación). Los explosivos apropiados son cargas de tubos de 17 mm o cordón detonar de 4080 gr. /m. Con equipo de perforación de alta eficiencia, la carga de la voladura también debe ser eficiente para disminuir el tiempo del ciclo de trabajo. Los explosivos SSE poseen la ventaja de que no son explosivos hasta que sean bombeados dentro del barreno. La concentración de la carga se puede cambiar durante el cargio del barreno de manera que no se requiere ningún explosivo especial para las perforaciones del contorno. Para un trabajo de carga eficiente con el camión de carga de SSE, la plataforma de servicio del equipo de perforación se puede usar junto con el equipo de carga del camión de SSE. Explosivos apropiados: ANFO o explosivos de emulsión bombeables del tipo SSE (Explosivos Sensibles en el Sitio) en el cuele u tiros de destroza. Las paredes y techo deben volarse cuidadosamente a fin de evitar una rotura excesiva (sobre excavación). Los explosivos apropiados son cargas de tubos de 17 mm o cordón de detonación de 40 – 80 gr. /m. Con equipo de perforación de alta eficiencia, la carga de la voladura también debe ser eficiente a fin de disminuir el tiempo del ciclo de trabajo.

La concentración de la carga se puede cambiar durante el cargio del barreno de manera que no se requiere ningún explosivo especial en los barrenos del contorno. Para un trabajo de carga eficiente con el camión de carga SSE, la plataforma de servicio del equipo de perforación se puede usar junto con el equipo de carga del camión,SSE. 5.4.-Túneles de gran sección: Los túneles gran sección sobre 60m2 son comúnmente empleados para la construcción de caminos, líneas férreas, plantas hidroeléctricas, galerías de avance cavernas de almacenamiento subterráneo etc. La cobertura mayor que es posible perforar en sección completa es de 168 m², pero normalmente a ningún túnel de dicho tamaño se le vuela la sección completa debido a otros factores que limitan el área práctica, uno de los factores a considerar es el número de períodos de los sistemas de iniciación existentes. Los sistemas eléctricos normalmente poseen 12 periodos mientras que los sistemas con cargas de tubos o cordón detonante alcanzan a 25. La sección práctica de un túnel de tamaño grande es alrededor de 100 m². Los métodos de perforaciones y voladuras para túneles de gran sección son iguales a los métodos para túneles de mediana sección. En secciones transversales mayores, es práctico efectuar más de una voladura para llegar a la sección total. Si el túnel es demasiado ancho para una perforación y voladura de sección completa, la sección transversal se puede dividir en un túnel piloto y barreno lateral al ancho deseado.

Si el túnel es alto, se puede volar primero una galería piloto y después un banco horizontal y banqueo vertical hasta que se obtenga la altura deseada. La razón del banqueo horizontal después de la galería es que normalmente no hay espacio para que el equipo pueda perforar en la galería. En el banqueo horizontal se puede usar el mismo equipo usado para perforar la galería.

Aunque es posible perforar túneles hasta de 168 m² de sección completa, las limitaciones en los sistemas de iniciación hacen que sea más práctico dividir la sección transversal en una galería y banco horizontal. En el ejemplo siguiente un túnel con una altura de 15 m y 12 m se divide en una galería de 7,5 m de altura y un banco horizontal con una altura de 4,5 m. Galería.

} Explosivos apropiados: ANFO o explosivos de emulsión bombeables del tipo SSE (Explosivos Sensible en el Sitio) en el cuele y tiros de destroza. Las paredes y el techo deben volarse cuidadosamente a fin de evitar roturas excesivas (sobre excavación). Los explosivos adecuados son cargas de tubos de 17 mm o cordón detonante de 40–80 gr. /m.

Secuencia de disparo: El mismo tipo de explosivos y sistemas de iniciación se recomiendan para el banqueo horizontal. Para instalar estaciones de energía hidroeléctrica y cavernas para el almacenamiento de aceite, etc.

El banqueo vertical se puede aplicar cuando existe suficiente altura para el equipo de perforación. El diagrama de perforación para los bancos verticales depende del diámetro de los barrenos. En el banqueo vertical los barrenos de mayor tamaño se pueden usar para economizar la operación. Como en otras operaciones, se deben usar explosivos eficaces en función de los costos como ANFO y SSE (Emulsiones Sensitivas al Terreno). Preferentemente se debe usar un sistema de tubos de impacto no eléctrico. El túnel piloto se puede colocar en cualquier lugar de la sección del túnel pero tal vez sea práctico colocarlo lo más bajo posible a fin de que la excavación hacia el túnel piloto sea lo más fácil posible.

6.-PERFORACION O BARRENADO: Existen diferentes equipos y accesorios para realizar un barrenado o perforación en roca, las que de acuerdo con la forma en que se desarrollan su trabajo, se dividen en máquinas rotativas y de percusión. Maquinas Rotativas: Realizan la perforación por medio de una herramienta cortante giratoria en forma de corona, que puede estar revestida de materiales en movimiento granallas. El efecto cortante es determinado por la velocidad de rotación, el poder abrasivo de la corona, la presión ejercida por el mecanismo de avance y el peso de varillaje y de herramientas. La naturaleza de la roca, además de los factores señalados determina la velocidad de avance. Maquinas de Percusión: Las máquinas de percusión realizan su trabajo por medio de una herramienta cortante o trepano que golpea sobre el fondo de la perforación; los bordes agudos de la herramienta cortan la roca y el mecanismo de rotación de la maquina hace girar la broca a una nueva posición por cada golpe. Los factores que fundamentalmente determinan la velocidad de avance son: el número de golpes por minuto y la naturaleza de la roca.

Perforadoras de Percusión: “Jacklegs”: Debido a su facilidad para barrenar en cualquier posición, esta máquina fue la más utilizada en las galerías de Ralco y Pangue. Además es liviana, fácil de manejar y basta con un solo operario para realizar barreno. “Guagua”: Es una máquina liviana equipada con mangos, para trabajar con ella a pulso. Debido a su poco peso y pequeño tamaño, es muy apropiada para barrenar en lugares estrechos. Este tipo de perforadora es de uso general en trabajos de superficie y en el interior de túneles.

6.1.- Barrenos: La forma más corriente de empleo de explosivos en cámara cerrada es el barreno. En la roca a remover se practican una serie de agujeros de diámetro y profundidad variable, bien a mano o bien con medios mecánicos (martillos perforadores); la carga de explosivos se coloca en el fondo del orificio, con una altura tal que en la parte superior quede espacio suficiente para cerrar la salida de la manera más perfecta posible, rellenando con material escogido, bien comprimido, para evitar que los gases encuentren en el orificio del barreno la línea de menor resistencia, en cuyo caso se perdería una parte importante de la eficacia de la explosión; cerrar herméticamente es fundamental para el rendimiento de la explosión. La longitud del cierre no debe ser menor de 200 mm. para 100 grs. de carga, y 50 mm. Más para cada 100 grs. más de explosivos, con un máximo práctico de 50 mm.; el cierre puede hacerse con arena fina o arcilla ligeramente húmeda, terminando con yeso o cemento rápido. Cuando el cierre no está bien hecho, sale por él, en pura pérdida, parte de la fuerza de la explosión; entonces se dice que el barreno ha dado "bocazo". Los barrenos que por cualquier causa no hubieren hecho explosión después de haberles dado fuego, no deberán de ninguna manera vaciarse, se volarán con nuevos barrenos colocados, como mínimo, a 25 cm. de distancia.

Las dimensiones convenientes de los barrenos, diámetro y longitud, dependen de la naturaleza de la roca y de la forma de llevar el trabajo; en el rendimiento interviene, además, un factor importante: la disposición relativa y separación de los orificios. El diámetro de los agujeros varía, normalmente, de 30 a 90 mm., habiéndose llegado en canteras hasta 100 mm.; la longitud depende del tipo de trabajo a realizar y de la separación. En trabajos especiales de cantera se llega a barrenos de mayor diámetro, hasta 200 mm., empleándose para ello sondas rotativas a gran velocidad de corona de diamante; en trabajos de excavación estos diámetros excepcionales no son recomendables, pues precisan fuertes cargas y se producen escombros de gran volumen, que es imprescindible cuartear para poderlas cargar al medio de transporte; la reducción de piedras de gran tamaño a uno conveniente para su carga, el "taqueo", es trabajo enojoso y caro, que retrasa el transporte de escombros y complica la explotación normal del tajo. La determinación del diámetro, longitud del terreno, separación entre éstos, su disposición relativa y carga de explosivo son factores todos ellos que influyen decisivamente en la economía de la explotación; al tratar de los diferentes trabajos que interesan, se dan datos de orientación; pero hay que tener presente, que solo una cuidadosa experimentación, al comenzar la explotación, asegurará la solución correcta. Perforación de barrenos: La perforación de barrenos puede hacerse a mano o mecánicamente.

Perforación a mano: Para la perforación a mano se utilizan de acero fundido o de hierro con la punta de acero, su sección es generalmente, octogonal, de punta afilada con diferentes formas, según la naturaleza de la roca; cuando es muy dura, se emplea la forma c), mientras que, para rocas de mediana dureza, se emplea la b); el ángulo varía de 60º a 90º; el rendimiento óptimo para cada clase de roca, se obtiene con un ángulo determinado, que es conveniente fijar experimentalmente antes de empezar los trabajos. Para ejecutar el agujero de un barreno, se empieza por preparar en la roca una superficie plana, normal a la dirección en que se ha de practicar; el agujero se inicia con golpes de barra, teniendo cuidado de hacer girar esta a cada golpe; cuanto más pequeño sea el ángulo que se haga girar la barra, más perfecto será el agujero practicado. Cuando la roca en la cual se ejecuta el barreno está seca, la operación se ayuda echando agua en el agujero, con lo cual se hace más fácil la maniobra y se evita el excesivo calentamiento de la barra. Es muy importante que el agujero sea circular, bien derecho, el acero de las barrenas debe ser duro y presentar una gran resistencia al choque; se emplean para las puntas de las barras aceros especiales al cromo, manganeso o wolfram.

Perforación mecánica: Cuando la obra a realizar es importante, la perforación a mano resulta lenta y costosa; por ello resulta, salvo raras excepciones, económicamente recomendable recurrir a la perforación mecánica; su rapidez es, por lo menos, tres veces la de perforación a mano; el agujero resulta más regular y su coste es menor; se pueden alcanzar 5 o 6 mt. de profundidad con un diámetro hasta de 90 mm. Los sistemas de perforación están fundados en dos principios distintos: 1.- Sistema de percusión:

a).- De percusión directa b).- De martillo

2.- Sistema de rotación :

a).- Presión débil y gran número de revoluciones b).- Presión fuerte y rotación lenta

En relación con el sistema motor, las perforadoras pueden ser: a).-Neumáticas

b) Hidráulicas c).-Eléctricas Las perforadoras corrientemente empleadas en la construcción de túneles son neumáticas de percusión; requieren una presión de aire de aire de 5 a 8 atmósferas; y el aire comprimido se produce en compresores, generalmente móviles. Las perforadoras hidráulicas se utilizan principalmente en excavación de galerías de avance de los túneles con roca de gran dureza; trabajan con una presión de aire de 25 a 100 atmósferas. Las perforadoras eléctricas pueden ser de percusión o de rotación; son más económicas que las anteriores, pero hasta ahora solo son utilizables, para roca de pequeña dureza. Perforadoras neumáticas: Para poder realizar la labor completa tienen que ejecutar los siguientes movimientos:

Un movimiento, de ida y de vuelta del émbolo al cual va unida la barra. Un movimiento de rotación de la barrena. Un movimiento de avance de la perforadora, en su conjunto, para seguir el avance del agujero. Un movimiento de retirada de la barrena en el agujero. 7.- CARGA Y TRONADURA: Explosivo; Es una mezcla de sustancias químicas que cuya rápida descomposición debido a la combustión, produce un gran volumen de gas, a gran temperatura. Los explosivos pueden emplearse colocando la carga en un espacio perfectamente cerrado; al provocarse la explosión, la fuerza expansiva del gas origina una fuerte presión que, venciendo la elasticidad, cohesión y peso de la roca, la quebranta y separa del resto. En esta forma se utilizan los explosivos de cualquier tipo, rápidos o lentos. Los explosivos más usados en obras civiles son la pólvora, la dinamita, las mezclas a base de nitrato de amonio, petróleo y las emulsiones gelatinosas, las características principales son la densidad, que determina la cantidad de energía en

el barreno, velocidad de detonación determinando la potencia y por ultimo, la sensibilidad del explosivo a los efectos térmicos y mecánicos. La clasificación de los explosivos comerciales es la siguiente: Explosivos lentos (pólvora negra). Explosivos violentos (dinamitas). Explosivos de gran seguridad. Materiales para tronaduras (mecha y detonadores). 1.-Explosivos lentos (pólvora negra): Es una mezcla de carbón, azufre y nitrato de potasio o de sodio, en las siguientes proporciones de peso: 62% nitrato de potasio o sodio. 20 % azufre. 18 % carbón vegetal. La pólvora negra se fabrica, principalmente, en dos formas. Granular y en cartuchos. La pólvora granular se envasa en tarros de fierros, aproximadamente de 20 Kg. La pólvora en cartuchos es una pólvora aprensada en cilindros los que tienen una perforación para pasar las mechas o fulminantes de encendido. La pólvora es inflamable a 300 º C. 2.- Explosivos violentos (dinamita): Puede presentarse en diversas composiciones, cuyas características son variables, en general, puede decirse que la dinamita esta formada por nitroglicerina absorbida en alguna sustancia porosa inerte ( mezcla de nitrato de sodio con pulpa de maderas y otros ), que adquiere la consistencia de una pasta. La dinamita absorbe humedad, lo que la hace menos sensible y de menor rendimiento en el trabajo.

Tipos de dinamitas: Dinamita común o dinamita estable, a base de nitroglicerina: Este tipo contiene solamente nitroglicerina como explosivo violento. El porcentaje de nitroglicerina varía entre 15-60% en peso. Produce gases nocivos, por lo que debe manejarse cuidadosamente, no debe usarse en lugares cerrados, se usa especialmente para trabajos bajo agua. Dinamita extra o dinamita amónica: La dinamita amónica es una dinamita estable de nitroglicerina, a la que se ha agregado nitrato de amonio. La potencia varia entre un 20-60%, produce gases nocivos en menor cantidad que la dinamita común, no resiste la humedad. Puede usarse en túneles con buena ventilación y rocas de dureza media fulminantes. Gelatina explosiva: Es un producto parecido a la goma, formado por una mezcla de algodón impregnado en ácido nítrico y nitroglicerina liquida. Es uno de los explosivos más poderosos y violentos que se conocen. Dinamita gelatinosa: Se obtiene disolviendo pólvora en nitroglicerina su potencia puede variar, es denso y tiene características plásticas, se puede taquear bien dentro de los barrenos con lo que se obtiene una gran velocidad de explosión, es resistente al agua casi no produce gases nocivos, usa en rocas duras y túneles. Dinamita gelatinosa amoniacal o Amón gelatina: Este explosivo ha sustituido la parte de nitroglicerina por nitrato de amonio, para hacerlo menos inflamable, es in congelable, muy potente y produce gases poco nocivos, resistente al agua, y más barata que las anteriores.

7.1.-Materiales para tronadura: En las operaciones de carguío y tronadura se utilizan otros elementos aparte de explosivos, como son: mechas o guías, detonadores y cebos. 7.1.1.- MECHAS: Mechas o guías para minas: Están constituidas por núcleo central o reguero de pólvora, cubierta por una o varias capas de tejido de algodón o cáñamo y de sustancias impermeabilizantes. El objeto de la mecha es llevar el fuego de una manera uniforme y continua, al detonador o a la carga explosiva. Las capas exteriores de la mecha evitan que chispas o llamas del exterior enciendan la pólvora del núcleo, por esto, el encendido de la mecha debe iniciarse por un extremo. Mecha o cordón detonante: Posee un núcleo de tetanitrato de pentocritrito o trilita, dentro de una envoltura impermeable, reforzada por cubiertas que la protegen. La velocidad de detonación es muy alta, 6000 m/s aproximadamente; tiene muy buena resistencia a la tensión es liviana y flexible, razón por la cual es fácil manejar y conectar.

8.1.2.-DETONADORES: Fulminantes Corrientes: Consisten en una cápsula de cobre de mas o menos 6 a 12 mm de diámetro por 30 a 60 mm de longitud, que se llenan aproximadamente, hasta la mitad, con una mezcla explosiva a base de fulminante de mercurio, pentrita, tetrilo, dejando un espacio vacío para fijar la punta de la mecha. Los fulminantes son los explosivos más sensibles al calor, fricción y golpes, por lo cual deben manejarse con mucho cuidado. Fulminantes o Estopines Eléctricos: Son iguales que los descritos anteriormente, pero dotados de un sistema para hacerlos explotar por medio de la corriente eléctrica. Dentro de la cápsula del fulminante hay dos conductores de corriente, que llevan unidos los extremos interiores por un puente de alambre de platino muy fino, o de otro metal de gran resistencia, que al hacer pasar una corriente eléctrica se pone incandescente. Este puente esta colocado sobre el fulminato y se cubre con algodón – pólvora o fulminato de mercurio en polvo. El espacio que queda libre esta cerrado con un tarugo, enseguida va colocado un material impermeable, finalmente un aglutinante, a base de azufre, el que se mantiene adherido en su sitio por las corrugaciones de la cápsula. Los conductores de cobre aislados que

sobresalen de la cápsula, son de una longitud que varía de unos centímetros hasta unos 75 metros. Tipos de estopines eléctricos: Instantáneos: Todos los fulminantes se inician al mismo tiempo. Milisegundos: Estos estopines son de retardo y tienen diferencias entre números de serie, que va de los 25 milisegundos a los 750 milisegundos, de acuerdo con la procedencia de la fabricación. Ordinarios de tiempo: Los retardos entre números de las series son aproximadamente del orden del medio segundo y vienen numerados como 0, 1, 2, 3, 4, 5,6. Las normas nacionales prohíben el uso de estopines de distinto tipo en una serie.

7.1.3 CEBOS O PRIMARIAS: Estos cebos o primarias se utilizan para detonar explosivos de gran seguridad que necesiten una gran velocidad de detonación. 8.- ENTIBACIÓN: Se entiende como entibación al conjunto de elementos que se colocan durante la ejecución de un túnel, cuando las condiciones de la roca lo requiere, y cuya finalidad es doble: Proteger con seguridad suficiente al personal. Asegurar la estabilidad de la excavación, respetando la forma y dimensiones exigidas en el proyecto. El diseño debe ser hecho en forma racional, es decir, debe proyectarse el tipo de sostenimiento que efectivamente se requiere para cada caso y en la cantidad realmente necesaria. Si se sigue este camino, el diseño resulta ser además, económico y seguro. La importancia del sostenimiento es decisiva pues de el depende la estabilidad del túnel. El revestimiento solo se aplica normalmente, bastante tiempo después que la roca ha alcanzado un equilibrio final, salvo en los casos donde se coloca por razones de tipo hidráulico o estático.

Forma de actuar de una entibación: Según su comportamiento estructural pueden ser: Rígida: Cuando es prácticamente desplazamiento de la roca

indeformable,

es

decir,

no

permite

Flexible: Cuando permite deformaciones controlada de la roca. Según la presión que puede ejercer o recibir se distinguen dos formas de actuar de una entibación puede ejercer una presión de estabilización contra la roca si se aplica durante la fase de la descompresión; limita las deformaciones permitiendo la redistribución de tensiones y posibilita a la roca poder resistir por si misma las presiones del cerro al no perder totalmente sus propiedades mecánicas. Puede recibir una presión de descompresión o de soporte, la presión la ejerce la roca totalmente suelta que al haber perdido sus propiedades mecánicas, ya no es capaz de transmitir esfuerzo y sólo actúa libremente por su propio peso. Esta pérdida se debe por una parte, a un paro hecho sin ningún cuidado, que deja a la roca excesivamente agrietada. Cuando la galería de avance se realiza en roca consistente puede limitarse a “cabezales” apoyados en cajas expresamente realizadas en las paredes de la galería; el cabezal debe quedar exactamente encajado en ellas; entra oblicuamente y luego se va forzando hasta ponerlo normal al eje; si hay huelgos en algún sentido, se retaca el cabezal con cuñas de madera que lo fijen. Cuando el terreno produzca empujes de gran importancia, puede resultar preciso unir los pies derechos, en su base, por rollizos transversales estampidores, que eviten que, por los empujes horizontales, puedan moverse los asientos de aquellos. La distancia entre los cuadros, normalmente de 1 m. A 1,50 m., puede ser menor si la naturaleza del terreno así lo exige; los rollizos serán de diámetro variable entre 25 y 30 cm. Cuando la cohesión del terreno es pequeña, la excavación se forra con tablas, cuyo espesor varía de 1 a 3 pulgadas (2,5 a 7´5 cm) .Cuando la presión del terreno sea muy grande, se puede recurrir a reforzar los cuadros, añadiendo otros nuevos interiormente o bien a colocar puntales o tornapuntas. El último sistema tiene el inconveniente que las nuevas piezas reducen el espacio libre ya por sí pequeño, cuando el terreno es muy incoherente, es preciso forrar no solo las paredes y el techo si no también el fondo y el frente; en algunos casos la incoherencia del terreno obliga a que el revestido de las tablas vaya por delante de la excavación; para ello las tablas se van hinchando en el terreno por delante de aquella, se levantan las tablas de forro el frente y las longitudinales se hincan a

golpes de mazo en una pequeña longitud que luego se excava en toda la sección o bien solo en una pequeña zona. 8.2.- Mecanismo de las maquinas perforadoras para entibaciones: Componentes fundamentales: Los componentes fundamentales de las perforadoras son: El cilindro, el émbolo o pistón, las válvulas de paso para el aire y el agua, el mecanismo de rotación, el tubo de inyección de agua o bombilla, las conexiones para aire comprimido y agua, con sus respectivas llaves de paso. Otros componentes importantes son: la bocina, que sirve para sostener el culatín de las brocas y transmitir el movimiento giratorio, el freno u orquilla provista de resortes para la retención de la broca, los tirantes, que mantienen unidos las partes que componen la carcaza de la máquina. Funcionamiento: El aire comprimido a la presión de 80 a 90 libras por pulgada cuadrada, origina un movimiento de percusión y otro de rotación. El movimiento de percusión es el que produce el avance, y el de rotación tiene por objeto cambiar la posición de la cabeza para cortar mejor la roca y darle la forma a la perforación. Los movimientos y golpes se transmiten a la broca o barra, en cuyo extremo va colocada la cabeza, que es la herramienta que corta la roca. El agua entra por el cabezal de la máquina continúa por la bombilla, sigue por el orificio central de la broca, y es inyectada al frente de la perforación, a través del orificio de la cabeza misma. La arena resultante es acarreada fuera del hoyo por el agua y el aire comprimido. Normalmente es necesario entibar la excavación; solamente en terrenos muy consistentes es posible reducirla o suprimirla a un mínimo cuando el túnel tenga una profundidad pequeña y por la consistencia del terreno no sea precisa la entibación, hay que procurar que el revestimiento vaya inmediatamente después de la excavación, pues no hay que olvidar cuanto se dijo a cerca del comportamiento del terreno: una excavación que se mantiene perfectamente sin entibar recién ejecutada, puede derrumbarse al cabo de un cierto tiempo, aunque sea parcialmente, con grave peligro para el personal y con grave trastorno económico. Con objeto de lograr la máxima economía en el volumen del material, mano de obra y rapidez en las operaciones de montaje y desmontaje, la forma de entibar los

túneles debe estar inspirada en los siguientes principios: a) Todos los elementos de la estructura deben trabajar a compresión, evitando disposiciones que produzcan flexiones; b) La longitud de las diferentes piezas debe reducirse con puntales, para evitar la flexión; c) Las juntas de unión deben ser sencillas, para evitar gastos inútiles en su ejecución y en la mano de obra de montaje y desmontaje; d) La disposición general de la estructura debe permitir la fácil extracción de los escombros y ejecución de la fábrica del revestimiento; e) Se deberá disponer la entibación de manera que pueda ser fácilmente reforzada sin modificar la disposición general; debe preverse al proyectarla donde y como debe ser colocada la madera de refuerzo, si se necesitase con objeto de que no estorbe el trabajo; f) No ha de ser posible cambiar, si fuese necesario, los distintos elementos de la entibación produciendo el menor trastorno en el conjunto; g) Con el objeto de que el material de la entibación no sea sometido a trabajo excesivo, se debe llevar la obra de revestimiento lo más cerca posible de la excavación; se obtendrá de este modo no solamente una economía en el volumen total de la madera a emplear, si no también en sus dimensiones. El material corrientemente usado es la madera. Como las cargas a que la entibación esta sometida alcanzan, a veces, valores enormes ( 200 toneladas por metro cuadrado y aún superiores), las escuadrías que es posible dar al material no pueden ser las precisas para que los coeficientes de seguridad alcanzan los valores corrientes de 3 y 4, pues resultaría carísimo y no quedaría en la excavación espacio para que los trabajos se desenvolviesen; como los coeficientes de seguridad que se adoptan son muy bajos, hay que observar constantemente la entibación y sustituir, antes de su rotura, aquellas piezas que empiecen a averiarse. Las maderas corrientemente empleadas son el pino y el abeto. 8.3.- Sistemas de excavación: La excavación de un túnel en terreno consistente se realiza efectuando primero una pequeña galería denominada galería de avance, que posteriormente se ensancha hasta alcanzar la sección total del túnel; el ensanche de la galería de avance se llama “destroza “. Las dimensiones de la galería deben ser estrictamente precisas para que un hombre pueda trabajar: 2,5 a 3,5 m. de ancho por 2 a 3 m. de alto. La galería de avance va adelantada en relación a la excavación de la sección total, unos 15 o 20 m. La situación de la galería de avance en relación con la sección total del túnel y el orden en que se realice el ensanchamiento depende de la naturaleza del terreno; en todo caso habrá que tener presente: a) La rapidez de la excavación y carga de los productos obtenidos; b) Posibilidad de fácil evacuación de los productos de la excavación; a este fin se ha de tenerse en cuenta que la entibación que se proyecte no estorbe la colocación de las vías y el movimiento en ellas de las vagonetas

encargadas del transporte; c) Que el revestimiento de la excavación pueda realizarse con la mayor rapidez y facilidad. Los explosivos rápidos se pueden también utilizar colocándolos, sencillamente, al lado de la roca que se trata de desintegrar; al producirse la explosión, la fuerza viva de la masa de aire y gas, la onda explosiva, produce el efecto deseado; este procedimiento se utiliza especialmente en la desintegración de trozos de roca, previamente extraídos por el sistema de cámara cerrada, pero que son de tamaño excesivo para su carga o manipulación. 9.- APERNADO EN ROCA: Luego que la “Us Bureau of Mines”, diera a conocer las bondades que presentan los pernos de anclaje, se ha intensificado cada vez más la utilización e investigación de la técnica del apernado de roca como medio de entregar su estabilidad a las excavaciones subterráneas. El éxito que logre este sistema de soporte radica principalmente en reducir los movimientos de la roca que rodea la abertura pese a ser un elemento activo del sistema de soporte. El apernado de roca puede actuar de diferentes formas sobre el comportamiento del terreno circundante a la cavidad, en primer lugar representa un electo que aumenta la resistencia del deslizamiento entre bloques. Además, se ha propuesto que el apernado puede representarse como un aumento de cohesión del terreno que rodea la excavación. El apernado basa gran parte de su eficiencia al hecho que puede colocarse rápidamente junto a la frente. La selección apropiada del sistema de anclaje se realiza considerando las condiciones de excavación y la vida útil del túnel. Mediante la colocación sistemática del anclaje se consigue el valor más significativo del apernado. De esta forma es posible aproximarse a una estructura de roca reforzada continua y de propiedades homogéneas, la que tendrá mayores probabilidades de éxito, como sistema de fortificación. Inicialmente se pensaba que el apernado servía para anclar los bloques de roca suelta a la roca más sólida que se encuentra detrás de ellos. Pero su empleo para este propósito es limitado, más aún los pernos ubicados en forma desordenada y puntual puede comprometer la estabilidad general del túnel.´ Principio sobre apernado de roca: Cuando efectuamos una excavación subterránea se produce una redistribución de las solicitaciones preexistentes, esto es, se altera el equilibrio inicial. Alrededor de la cavidad se produce, concentraciones de presiones que en la mayoría de los casos provocan la ruptura y el desprendimiento

de la roca. La función del soporte es controlar los cambios de las solicitaciones y limitar los movimientos de la roca. El principio fundamental del apernado de roca es mantener el equilibrio original, modificando estructuralmente la roca para hacerla auto soportante. El empleo de pernos de anclaje para el soporte de una cavidad se puede clasificar en cuatro grupos, de acuerdo a su forma de actuar. El perno actúa soportando bloques inestables individuales, en este caso, el perno debe resistir el peso de la roca, suspendida con coeficientes de seguridad 3, de esta manera se aseguran las estimaciones de cargas erróneas y se previenen los anclajes imperfectos. Los pernos de roca consolidan las distintas capas o estratos de roca, impidiendo el deslizamiento entre ellas, formando vigas más resistentes que las placas individuales. Además, de las propiedades resistentes y la calidad del terreno interesan el efecto del tiempo, el nivel de tensiones originales, el comportamiento mecánico y las posibilidades de meteorización del terreno o de alteración de las propiedades de los pernos al momento de revestir. Los materiales que se emplean en el revestimiento han de poderse colocar con facilidad, pues no hay que olvidar las condiciones difíciles de trabajo en la construcción de túneles: se dispone de poco espacio, la luz es mala y, frecuentemente hay agua. Los revestimientos han de ser consistentes, inalterables a la acción de agentes atmosféricos, impermeables al agua y capaces de resistir la acción de los gases que el tráfico produzca.

4.VOLADURA. Voladura (llamada además tronadura en algunos países de América del Sur), es la acción de fracturar o fragmentar la roca, el suelo duro, el hormigón o de desprender algún elemento metálico, mediante el empleo de explosivos. Las mismas se realizan para lograr un objetivo predeterminado, pueden ser controladas, o no, puede ser a cielo abierto, en galerías, tunes o debajo del agua. Explosivos. Características físicas de los explosivos.

Explosivo: composición o mezcla de dos sustancias, una explosiva y otra noexplosiva. Son dos sustancias, una oxidante, y otra reductora. Cuando un cartucho explota los gases son aproximadamente 10.000 veces el volumen inicial del cartucho. Para que haga el mejor efecto procuraremos que esté el cartucho lo más encerrado posible.

Para hacer una voladura barrenaremos el terreno, a continuación llenamos el barreno con explosivo, y el espacio que quede del barreno sin rellenar se retaca, es decir, tapar el agujero lo mejor posible, lo que permitirá una voladura mucho más efectiva. En caso de no realizar este retacado, la voladura “pegará bocazo”, es decir, los gases producidos en la reacción se escaparán por la parte superior del agujero abierto, con lo cual perderemos mucha efectividad en la voladura.

Gases

Retacado Sin retacar

Características generales de los explosivos. Las características básicas de un explosivo y que nos van a ayudar a elegir el explosivo más idóneo para un fin determinado son las siguientes:

1.- Estabilidad química. 2.- Sensibilidad. 3.- Velocidad de detonación. 4.- Potencia explosiva. 5.- densidad de encartuchado. 6.- Resistencia al agua. 7.- Humos. 1.- Estabilidad química. Es la aptitud que el explosivo posee para mantenerse químicamente inalterado durante un cierto periodo de tiempo. Esta estabilidad con la que el explosivo parte de fábrica se mantendrá sin alteraciones mientras las condiciones de almacenamiento sean adecuadas. Esto permitiría al usuario tener un producto totalmente seguro y fiable para los trabajos de voladura.

Las pérdidas de estabilidad en los explosivos se producen bien por un almacenamiento excesivamente prolongado o bien porque las condiciones del lugar no sean las adecuadas. Si los explosivos son polvurolentos con nitrato amónico se estropearán perdiendo dinero pero no tendremos accidentes. Los explosivos con nitroglicerina si pierden su estabilidad química puede significar que la nitroglicerina se ha descompuesto. El cartucho suda o se observan manchas verdes en la envoltura. En este caso el peligro es inminente y es imprescindible la destrucción de este explosivo. 2.- Sensibilidad. Se define la sensibilidad de un explosivo como la mayor o menor facilidad que tiene un explosivo para ser detonado. Se dice por lo tanto que un explosivo es muy sensible cuando detona sin dificultades al detonador y a la onda explosiva que se produzca en sus cercanías. Un explosivo insensible es todo lo contrario. Los explosivos sensibles aseguran pocos fallos en los barrenos. Los insensibles por lo contrario provocarán más barrenos fallidos. En este sentido son mejores los explosivos sensibles. Ahora bien, están más cercanos a producirse una explosión fortuita que los explosivos insensibles en los que la probabilidad de accidente es prácticamente nula. En este sentido los insensibles son más seguros que los sensibles. Existe otro concepto de sensibilidad debido a experimentos realizados en los laboratorios, donde se realizan la sensibilidad al detonador, sensibilidad a la onda explosiva, sensibilidad al choque y sensibilidad al rozamiento. De estas las dos primeras son deseadas, mientras que las dos últimas son sensibilidades indeseadas. Sensibilidad al detonador. Todos los explosivos industriales precisan para su iniciación como norma general de la detonación de otro explosivo de mayor potencia. Este explosivo puede ir colocado dentro de un detonador, de un cordón detonante o de un multiplicador, según el procedimiento que sigamos para la iniciación de la explosión. Si algún explosivo no fuera sensible al detonador, entonces los multiplicadores salvarían esta pega, aunque el 99% de los explosivos que actualmente se fabrican son sensibles al detonador. Sensibilidad a la onda explosiva. Se basa en determinar la máxima distancia a que un cartucho cebado trasmite la detonación a otro cartucho receptor. Colocamos cartuchos en línea y ambos a continuación del otro, separados una determinada

distancia d. Pero lo que sucede en realidad es que al cargar los barrenos entre cartucho y cartucho pueden haber materias inertes que siempre dificultan la propagación y a veces llegan a anularla. Por esta razón la norma indica que “ la carga cuando se trate de explosivos encartuchados estará constituida por una fila de cartuchos en perfecto contacto unos con otros.” Cartucho cebado: Cartucho con detonador. (Es el cartucho madre). d d´

Sensibilidad al choque. Los diferentes tipos de explosivos industriales pueden ser o no sensibles al choque, lo cual no quiere decir otra cosa que en algunos explosivos se puede producir su iniciación por un fuerte impacto. La forma de determinar la sensibilidad al choque se hace mediante una maza que se coloca a una determinada altura con una masa definida, se mide la altura hasta que el explosivo explota. Sensibilidad al roce. Al igual que con la sensibilidad al choque existen algunos explosivos que son sensibles al rozamiento. Es por esto que existe un ensayo normalizado que nos indica si un explosivo es sensible o no al rozamiento, y en caso de serlo en que grado lo es. Este ensayo se realiza con una máquina provista de un objeto cuyo coeficiente de rozamiento conocemos. La sensibilidad se conoce pasándolo por la longitud de todo el explosivo cada vez con mayor intensidad hasta que el explosivo explote. 3.- Velocidad de detonación.

V

A B

C Mecha patrón v

D

E

V = velocidad buscada. v = Velocidad de mecha. (Conocida).

t = BC + CE = BE V

v

v

BC = BE – CE V

(1)

v

V =

BC

. v

(2)

BC – CE

La velocidad de detonación es la característica más importante del explosivo. Cuanto más grande sea la velocidad de detonación del explosivo, tanto mayor es su potencia. Se entiende por detonación de un explosivo a la transformación casi instantánea de la materia sólida que lo compone en gases. Esta transformación se hace a elevadísimas temperaturas con un gran desprendimiento de gases, casi 10.000 veces su volumen. Sea un cartucho de un determinado explosivo M del cual queremos hallar su velocidad de detonación V. Si le introducimos un detonador en el interior y a su vez

le practicamos dos orificios B y C de los que salen una mecha patrón cuya velocidad de detonación es conocida, v, y colocamos una placa de plomo, como indica la figura, tendremos lo siguiente. Al explotar el detonador explota todo el cartucho, pero lo hace antes en B que en C, ¿por qué?. Porque está más cerca del detonador. Por lo tanto las ondas no se encuentran en el punto medio D, sino en otro punto E (visible en la placa por ser de plomo la placa). El tiempo empleado en seguir un camino o el otro es el mismo, por lo tanto se cumple (1), y operando llegamos a (2) que nos determina la velocidad de detonación V de un explosivo. Para algunos trabajos interesan explosivos lentos, de poca potencia. (En canteras de roca ornamental). Si queremos grandes producciones (sobre todo estéril), usaremos explosivos de baja velocidad de detonación, de poca potencia. 4.- Potencia explosiva. La potencia puede definirse como la capacidad de un explosivo para fragmentar y proyectar la roca. Depende por un lado de la composición del explosivo, pese a que siempre es posible mejorar la potencia con una adecuada técnica de voladura. Para la medida de la potencia de un explosivo existen en el laboratorio diferentes técnicas de las cuales es la más empleada la del péndulo balístico. Por este procedimiento se mide la potencia de un explosivo en porcentaje en relación con la goma pura, a la que se le asigna por convenio la potencia del 100 %. 5.- Densidad de encartuchado. La densidad de encartuchado es también una característica importante de los explosivos, que depende en gran parte de la granulometría de los componentes sólidos, y tipo de materias primas empleadas en su fabricación. El usuario en este caso nada tiene que hacer. Al ser fundamental que los fondos de los barrenos estén completamente llenos de explosivos, si estos tuvieran densidad menor de uno y los barrenos tuvieran agua física, los cartuchos flotarían siendo imposible la carga del barreno. Utilizar en este caso explosivos de densidad inferior a uno sería un gravísimo error.

6.- Resistencia al agua. Se pueden diferenciar tres conceptos: 1.- Resistencia al contacto con el agua. 2.- Resistencia a la humedad. 3.- Resistencia al agua bajo presión de la misma.

Se entiende por resistencia al agua o resistencia al contacto con el agua a aquella característica por la cual un explosivo sin necesidad de envuelta especial mantiene sus propiedades de uso inalterables un tiempo mayor o menor, lo cual permite que sea utilizado en barrenos con agua. Si un terreno contiene agua emplearemos gomas, riogeles, etc., cuyo comportamiento al agua es excelente. Nunca se deben emplear explosivos polvurolentos (Anfos) en contacto directo con el agua. Ahora bien, si el agua la agotamos con la carga de fondo, podremos emplear en la carga de columna explosivos polvurolentos. En cualquier caso los explosivos polvurolentos se comportan muy bien en barrenos sumamente húmedos si el contacto con el agua no es mucho. Es aconsejable en estos casos hacer la mitad de barrenos para cargarlos rápidamente y efectuar la pega.

Retacado

Carga columna (Nagolita) Carga de fondo (Goma 2) En referencia al tercer punto, nos referimos no solo a que el explosivo soporte el contacto con el agua, sino que además aguante altas presiones debidas a las grandes profundidades. Los explosivos utilizados en este caso contienen como aditivos metales pesados, que les confieren características muy especiales, como es el caso de la goma GV submarina.

7.- Humos. Se designa como humos al conjunto de los productos resultantes de una explosión, entre los que se encuentran gases, vapor de agua, polvo en suspensión , etc. Estos humos contienen gases nocivos como el óxido de carbono, vapores nitrosos, etc., y si bien su presencia no tiene importancia en voladuras a cielo abierto, si la tiene en voladuras en minas subterráneas y sobre todo si se realizan en lugares con poca ventilación. En este caso pueden ocasionar molestias e intoxicaciones muy graves a las personas que vayan a inspeccionar la voladura. Para los trabajos subterráneos la composición del explosivo debe tener una proporción suficiente de O2 capaz de asegurar la combustión completa. Formulas para el cálculo de voladuras. Piedra máxima en metros Piedra práctica en metros Error de perforación Espaciamento práctico en metros Sobreperforación en metros Longitud del barreno en metros Altura de banco en metros (vertical) Carga de fondo en kilogramos Carga de columna en kilogramos Carga total en kilogramos / barreno Carga específica en kg / m³ Concentración de la carga de fondo en kg / m Altura de la carga de fondo en metros Altura de la carga de columna en metros Retacado en metros Perforación específica m / m³. Metros perforados Anchura de la pega en metros

V máx. V1 F E1 U H K Qb Qp Q tot q Qbk hb hp ho b B

5.CICLO DE CARGUÍO Y ACARRÉO CARGUÍO: A través de palas mecánicas gigantes se carga material fragmentado en los camiones gigantes. El material que se recoge es de 2 clases principales: Mineral: económico

material

con

contenido

alta

calidad

y

alto

valor

Desmonte: material con bajo o ningún valor económico.

Dentro de los procesos productivos de mayor costo se encuentra el carguío y transporte de material, debido a que es el proceso con mayor cantidad de equipos involucrados (flota), alto grado de mecanización, menor rendimiento productivo por equipo y constituye un proceso de operación prácticamente continuo y lento.

El objetivo del proceso es “Retirar el material tronado de la frente y transportarlo adecuadamente a su lugar de destino”, lo cual se puede resumir en la siguiente secuencia: Preparación de la zona de trabajo, Posicionamiento de equipos, Retirar el material volado desde la frente de trabajo (Carguío), Traspaso del material al equipo de transporte dispuesto para el traslado, Transporte del material a su lugar de destino (Planta, acopio, botaderos, etc.), Descarga del material, Retorno del equipo de transporte al punto de carguío (si es que se requiere su retorno). Esta secuencia se cumple hasta que haya sido retirado el material requerido de la frente. Como lo mencionamos anteriormente, este proceso productivo es el más influyente en los costos de operación (45% al 65% del costo mina), por lo que es de gran importancia garantizar un ambiente de operación apto para lograr los mejores rendimientos de los equipos involucrados, tanto en la parte física (material, equipos, mantención, disponibilidad, insumos, etc.), como en la parte humana (operadores, mantenedores, jefes de turno, etc.) En esta etapa los camiones gigantes llevan el mineral extraído del tajo a la pila de lixiviación acondicionada previamente. Esta pilas son estructuras parecidas a cerros q se van formando por capas según se va formando el mineral. Se utiliza diversas máquinas de acarreo y transporte, sobre ruedas neumáticas ya que se requiere una gran movilidad por desplazarse de un lado a otro. En los niveles de explotación convencional y yacimientos inclinados; el rastrillo de arrastre es el principal equipo de acarreo de mineral sobre el suelo en pendiente del tajeo. El transporte es la operación por la que se traslada el mineral arrancado hasta el exterior de la mina. El transporte dentro de una mina puede ser continuo, discontinuo o una mezcla de ambos. El transporte continuo utiliza medios de transporte que están continuamente en funcionamiento. Dentro de este tipo de transporte se utilizan

cintas transportadoras, transportadores blindados y el transporte por gravedad, en pozos y chimeneas. En el transporte discontinuo los medios de transporte realizan un movimiento alternativo entre el punto de carga y el de descarga. En este grupo se utiliza el ferrocarril y los camiones. Dentro de las minas subterráneas se distingue, además, entre el arrastre y la extracción. Por arrastre se entiende el transporte por las labores situadas, aproximadamente, a la misma cota. Y por extracción el transporte vertical que tiene por objeto situar el mineral en la superficie. 4.1ACARREO EN MINERÍA SUPERFICIAL El proceso productivo de acarreo- carguío y transporte se puede esquematizar de la siguiente forma: Una vez que el material ha sido volado y que se ha revisado el área verificando que la operación será segura (tiros quedados colpas muy grandes, derrumbes, etc.), se procede a preparar la zona de acarreo (sello), para lo cual se requerirá ( si es necesario) de quipos de apoyo como bulldozers, wheeldozers, cargadores de servicio, camiones de riesgo, que dejen expedito el sector para a operación de los quipos de car guio y correspondiente flota de equipos de transport5e para iniciar la operación. En minas de tajo abierto la preparación del sello no constituye una operación unitaria para el ciclo de carguío y transporte, ya que por lo general es más de una la zona a cargar y mientras que los equipos de carguío y transporte operan en un sector, los equipos de apoyo están preparando otro. Para el carguío se cuenta con varios equipos como cargadores frontales palas hidráulicas de excavación frontal o retroexcavadoras palas cable, dragalinas, roto palas, etc. La flota seleccionada tendrá relación directa con las características de la mina, tanto físicas, geométricas y operacionales (rendimientos exigidos). 4.2 ACARREO EN MINAS SUBTERRÁNEAS Se realizan galerías, piques, chineas, rampas. El transporte consiste en la movilización del mineral desde el frente de trabajo hasta la superficie para lo cual

se emplean métodos manuales: cubetas empujadas, malacates o métodos más eficientes como pequeños trenes. RECEPCION DE MINERALES: El mineral extraído de la mina es recibido en una cancha o patio, acondicionados para la clasificación del mineral, que luego pasara al proceso de chancado y los bloques de mineral demasiados grandes, previamente serán tratados para reducir sus dimensiones para pasar a la chancadora primaria. En este proceso se utilizan perforadoras, cargadores y otros equipos necesarios con sus respectivos operadores.

CHANCADO: El mineral clasificado es llevado a la chancadora primaria en donde se produce el primer proceso de chancado reduciendo el tamaño del mineral a dimensiones determinadas, de allí pasa a la chancadora secundaria en donde el mineral se reduce a diámetros menores, pasando inmediatamente a la chancadora terciaria, en donde el mineral chancado, queda reducido y listo para pasar al proceso de molienda. MOLIENDA: En este proceso el mineral chancado mezclado con agua es procesado en recipientes cilíndricos denominados molinos de bolas y/o barras; convertido en polvo, pasa a la clasificadora, en donde la mezcla que tiene consistencia muy fina también denominada finos, ingresan a las celdas de flotación, a su vez los gruesos retornan al molino para ser nuevamente molidos. FLOTACION: El mineral molido, mezclado con agua, cal y reactivos, mediante un sistema de bombeo por tubos, pasa de la clasificadora a las celdas de flotación. En estas celdas un agitador de paletas revuelve la pula, a la vez que una corriente de aire que sale de la parte inferior de la celda, forma una especie de burbujas que sale a la superficie llevando consigo partículas de sulfuros de mineral, formando una espuma o nata que rebasa las celdas de flotación, la que es recogida para ser espesada o sedimentada y filtrada para obtener el concentrado final. Cuando se procesan dos o más tipos de concentrados, el proceso de flotación pasa por tantos procesos como tipos de concentrados se deseen obtener. ESPESAMIENTO, FILTRADO, SECADO Y MANIPULEO DE CONCENTRADOS: La “nata” resultante del proceso de flotación es recogida a través de canaletas y conducida mediante agua a los tanques espesadores, de donde se traslada al proceso de filtrado y secado. DESAGUE, DISPOSICION DE RELAVES Y RECUPERACION DE AGUA: El material que se descarta de las celdas de flotación se denomina relave y esto se

conduce según sea el caso a la planta de recuperación de agua o directamente a lugares de almacenamiento acondicionados especialmente para tal fin. Cuando la planta de concentración esta ubicada en lugares donde hay escasez de agua, suele haber una planta de recuperación de agua.

DISPOSICION DE RELAVES: Los desechos (relaves), tanto del proceso de flotación como de la planta de recuperación de agua, son trasladados a canchas de relaves en donde se almacenan bajo condiciones establecidas de acuerdo con las disposiciones sobre el control ambiental.

LIXIVIACION: El procesamiento hidrometalúrgico (lixiviación) es el proceso mediante el cual algunos minerales (óxidos de cobre, minerales de oro y plata libres) son acondicionados en pilas denominadas pads de lixiviación (montículos de mineral) donde son rociados con una determinada solución (para el cobre, ácido sulfúrico; para el oro, cianuro de sodio) la cual disuelve los contenidos metálicos valiosos, formando una solución enriquecida con contenidos metálicos disueltos. Esta solución se purifica posteriormente y se le somete a algunos procesos físicoquímicos, mediante los cuales se recupera el o los metales. Para los óxidos de cobre se utiliza el ácido sulfúrico para su disolución, posteriormente se procede a su electro refinación; para el oro/plata, se utiliza el cianuro de sodio, que forma una solución enriquecida, a la que se añade polvo de zinc (proceso Merril Crowe), para la precipitación de oro y plata. LIXIVIACION BACTERIANA (Biolixiviacion): La lixiviación bacteriana consiste básicamente en el uso de bacterias para la generación del sulfato férrico, que se constituye en el disolvente del sulfuro de cobre. El principio se basa en la utilización de bacterias que oxidan el hierro y bacterias que oxidan el azufre. Estas bacterias utilizan el oxigeno y el carbono de la atmósfera para que mediante su metabolismo generen la oxidación del hierro y el azufre. Efectuada la disolución de los sulfatos de cobre se procede a la recuperación del contenido metálico del mismo, siguiendo los demás procedimientos de una planta de lixiviación. CHANCADO: El mineral es transportado hasta las chancadoras para su trituración a dimensiones requeridas y luego acumulado en las canchas de lixiviación (pads). El chancado puede pasar por varios ciclos, y el transporte puede realizarse mediante el uso de vehículos o fajas transportadoras. PROCESO DE LIXIVIACION: El material apilado en las canchas o Pads es regado con una solución por sistemas de aspersión y/o goteo. Esta solución

disuelve el contenido de metal en el mineral, produciendo una solución rica en dicho metal, denominada solución pregnant la cual es recuperada en pozas, para su tratamiento posterior (precipitación, extracción por solventes etc.) EXTRACCION POR SOLVENTES: En este proceso se purifica y concentra el metal de la solución obtenida por el proceso de lixiviación. La solución es puesta en contacto con reactivos químicos que extraen el metal. Para conseguir recuperar los metales desde los concentrados o las soluciones lixiviadas se los somete a procesos de fundición y/o refinación, en los cuales se obtienen los metales en estado de pureza listos para su transformación industrial. FUNDICION PROMETALURGICA: Una gran parte de los metales no ferrosos, se encuentran en la naturaleza ligados al oxigeno y otros se encuentran bajo la forma de sulfuros. La mayoría de los sulfuros metálicos se tuestan con el fin de convertirlos en sus respectivos óxidos. La obtención de los metales a partir de sus óxidos mediante el uso del calor se Denomina “Procesos Piro metalúrgicos”, y consiste en la obtención de los metales mediante la destrucción de la unión de enlaces entre el oxigeno y el metal, el cual puede ser muy débil o muy fuerte. Los procesos de fundición consisten en la separación de los metales contenidos en los concentrados. Comienzan con la eliminación del azufre, para ello se aplica, en hornos de soleras múltiples un tostado a temperaturas moderadas (de 600º a 800º C) que causa una transformación de sulfuros a óxidos al haber eliminado el azufre.

Beneficio del mineral. Esta etapa busca, por distintos medios, lograr que el mineral pueda ser comercializable. Para esto se recurren a distintos métodos de beneficio de minerales, los cuales no solo dependen del tipo de mineral, sino también del yacimiento, ya que cada yacimiento tiene características propias. Para el caso de los minerales metalíferos, normalmente es necesario concentrarlo. Esto consiste en una primera etapa, en liberar el mineral de la roca en donde está inserto, valiéndose de medios mecánicos como la trituración, la molienda y la clasificación. El grado de liberación del mineral depende de varios factores, y principalmente de la relación costo/beneficio, es decir, del costo económico y mecánico, contra las ventajas que se obtienen a partir de la liberación. Luego de la liberación, posiblemente el mineral deba ser concentrado. Esto consiste en elevar el grado de concentración del mineral (que puede estar dado en gramos/tonelada, o en porcentaje). Para ello se aprovechan distintas técnicas como la lixiviación (para el caso del oro, por ejemplo), la flotación (para el caso de ciertos yacimientos de cobre, zinc u otros) o la electro obtención (para el caso de algunos yacimientos de cobre).

Cierre de Mina. Es la ejecución de un programa que garantice que el cierre de la mina se llevará a cabo en armonía con el medio ambiente, asegurando la sustentabilidad de las comunidades cercanas. Desarrollo de estudios y análisis geológicos, hidrológicos, geotécnicos y ambientales a cargo de especialistas. Su objetivo es establecer los procesos y acciones a desarrollar, que se enmarcan dentro del Plan de Cierre. Trabajo estrecho con la autoridad ambiental y con representantes de las comunidades de la zona. El concepto es dejar el área impactada por las operaciones mineras en condiciones similares a las naturales. Es la preparación (desde el inicio de las operaciones) y ejecución de actividades para restaurar las áreas afectadas por la explotación: Las fases del proceso de cierre incluyen: a. Diseño inicial b. Aprobación gubernamental del plan de recuperación y financiamiento. c. Recuperación progresiva durante la operación d. Fin de la producción con costos asociados al despido del personal

e. Desmantelamiento de construcciones, reperfilado de áreas explotadas, para estabilización y propósitos estéticos. Asimismo la responsabilidad abarca hasta el monitoreo de los posibles efluentes posteriores al cierre y tratamiento de fluentes de la mina. La etapa entre la paralización de las actividades productivas y el abandono definitivo puede varias desde periodos muy breves hasta casos en que es necesario mantener una acción permanente y sin un término previo. ABANDONO: Es el momento en que se alcanza el equilibrio por lo que no es necesario mantener los trabajos de control o monitoreo, es en este momento que se considera que la empresa puede retirarse definitivamente del lugar. Cuando es una concesión esta vuelve a ser tomada por el estado.