LEVANTAMIENTO SUBTERRANEO

UNIVERSIDAD UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN ANTONIO ABAD DEL CUSCO FACULTAD DE ARQUITECTURA E INGENIERIA CIVIL Escuela profesional de ingeniería civil

TOPOGRAFIA III LEVANTAMIENTO TOPOGRAFICO SUBTERRANEO-POZOS Y GALERIAS DOCENTE: ING. Mgt. Ing. MIGUEL ALFREDO FLORES DUEÑAS PRESENTADO POR: 

MAQUERA CHOQUE, Alex Saul SEMESTRE ACADEMICO 2018-I CUSCO-PERÚ

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UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN ANTONIO ABAD DEL CUSCO FACULTAD DE ARQUITECTURA E INGENIERIA CIVIL ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL

INTRODUCCIÓN Estos levantamientos tienen por objeto fijar y controlar la posición de los trabajos subterráneos requeridos para la explotación de minas de materiales minerales y relacionarlos con las obras superficiales. Las operaciones corresponden a las siguientes: Determinación en la superficie del terreno de los límites legales de la concesión y amojonamiento de los mismos. Localización en la superficie de los pozos, excavaciones, perforaciones para las exploraciones, las vías férreas, las plantas de trituración de agregados y minerales y demás detalles característicos. Levantamiento subterráneo necesario para la localización de todas las galerías o túneles de la misma. Dibujo de los planos de las partes componentes de la explotación, donde figuren las galerías. Dibujo del plano geológico, donde se indiquen las formaciones rocosas y accidentes geológicos. Cubicación de tierras y minerales extraídos de la excavación en la mina. Estos levantamientos se refieren a los trabajos necesarios para la obtención de los planos de masas de aguas, líneas de litorales o costeras, relieve del fondo de lagos y ríos, ya sea para fines de navegación, para embalses, toma y conducción de aguas, cuantificación de recursos hídricos, etc. Las operaciones generales son las siguientes: Levantamiento topográfico de las orillas que limitan las masas o corrientes de agua. Batimetría mediante sondas ecográficas para determinar la profundidad del agua y la naturaleza del fondo. Localización en planta de los puntos de sondeos batimétricos mediante observaciones de ángulos y distancias. Observación de las mareas o de los cambios del nivel de las aguas en lagos y ríos. Medición de la intensidad de las corrientes o aforos de caudales o gastos (volumen de agua que pasa por un punto determinado de la corriente corr iente por unidad de tiempo). En una galería o túnel de mina se tienen unas condiciones de proyecto y diseño muy diferentes respecto de un túnel carretero, puesto que en el de mina se buscan soluciones para acceder a las capas de mineral, para luego seguir esas capas, excavarlas y efectuar la extracción del mineral.












I.- DEFINICIONES: 1.1.- POZOS.- Su finalidad suele ser la de conectar las instalaciones de superficie con el subsuelo. Se utilizan para la extracción de mineral y estéril, transporte de personal y maquinaria, ventilación, etc. Suelen ser verticales, aunque en algunos casos pueden seguir la inclinación del cuerpo mineral. Su diámetro puede variar entre 1 ó 2 metros, para pozos de servicio, hasta 8 ó 10 metros en minas importantes. Pueden tener secciones circulares o elípticas, que resisten mejor las presiones del terreno, o rectangulares, que presentan un mayor coeficiente de utilización. Pueden alcanzar varios centenares de metros de profundidad. Suelen llevar entibación, sobre la que se apoyan las guías por las que se mueven las jaulas o skips.

1.2 GALERÍAS.- Se utilizan para preparación de túneles, exploración, acceso de personal y maquinaria a los tajos, transporte de mineral y estéril, etc. En ellas se instalan las vías, transportes, conducciones, cables eléctricos, etc. Su forma puede ser trapezoidal o aproximadamente semicircular. Si las características del terreno lo exigen, se entiban. En el piso se excava un canal que permita la evacuación de aguas.












1.3.- CHIMENEAS Y COLADEROS.- Sirven como conexiones, verticales o inclinadas, entre diferentes niveles de trabajo. Se perforan para permitir el transporte de mineral, de personal, para ventilación o para facilitar las labores de preparación. Tienen Tien en sección cuadrada, rectangular r ectangular o circular. 1.4.- RAMPAS.- Sirven para el acceso a las labores, sustituyendo o completando a los pozos, y para comunicar entre sí diferentes niveles. Su pendiente es inferior al 15% para permitir el movimiento de la maquinaria minera autopropulsada. En estas labores se emplean distintos sistemas de perforación, en los que no vamos a extendernos. En todos los casos, la perforación será dirigida y controlada por los topógrafos, que calcularán la dirección e inclinación de los trabajos y realizarán el replanteo de estos

II.- RAMPAS Y POZOS Los pozos se realizan para poder abrir más frentes de explotación, ya sea en minería subterránea como en obra civil para grandes longitudes y cuando es posible. También se pueden realizar para acceder a las salas de turbinas en una central hidroeléctrica

 Pozo desde exterior












2.1.- REPLANTEO DE RAMPAS Y OTROS 

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Rampas: es preciso conocer todos los datos definitorios del eje del túnel o galería. El replanteo en sí es similar al de una galería de túnel. Pozos: tiene mayores dificultades que las rampas y se sigue el siguiente proceso generalmente: Replanteo planimétrico sobre perfil de montera: a partir del perfil de montera se establece la posición y profundidad del pozo. El replanteo planimétrico y la determinación de la cota de un pozo en superficie, ha de realizarse con todo la precisión, para de esta forma poder acceder con toda exactitud a la rasante de la galería. Control de la excavación vertical: una vez que el centro del pozo ha sido replanteado en superficie, ha de ser perfectamente referido a fin de instalar un sistema auxiliar de replanteo que permita, por medio de una plomada óptica o láser materializar el eje central vertical. Bajada de cota a rasante de túnel: a partir de los datos obtenidos y conociendo la rasante de la galería o túnel se obtiene la profundidades del pozo.

2.2.- MÉTODOS DE BAJADA DE COTA DESDE LA SUPERFICIE AL FONDO DE UN POZO: 

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Con cintas: se mide la distancia de avance del pozo con una cinta métrica suspendida por una plomada para alcanzar la total verticalidad. Con EDM, o electrodistanciómetro: se utiliza una visual electrónica emitida por el distanciómetro. Nivelado por alturas: se utilizan unos clavos de d e nivelación colocados a lo largo del pozo para poder medir distancias.












III.- LEVANTAMIENTO DE UNA GALERÍA 3.1.- OBJETIVOS: Realizar el levantamiento topográfico de una galería Empleando los conocimientos conocimientos adquiridos, en las clases teóricas, y realizar en la práctica del levantamiento de una galería considerando las técnicas propias de topografía general aplicadas al campo de ingeniero de minas. Elaborar planos topográficos minero Diseño y control topográfico de túneles, galerías, rampas. Transferencia de coordenadas

3.2.- FUNDAMENTO TEÓRICO. Los trabajos topográficos intervienen en todas las fases del proceso minero. En el caso de minería de interior, y sin ánimo de ser exhaustivo, podemos mencionarlos siguientes casos:  

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Prospección y exploración Investigación por senderos del yacimiento, replanteo de la malla de sondeos teórica, levantamiento topográfico de la situación real de los sondeos inclinados Replanteo de registros mineros Levantamiento inicial de la zona minera, replanteo de las obras e instalaciones a construir en el exterior Toma de avances, replanteo de obras e instalaciones a construir en el interior Replanteo de labores subterráneo, rompimiento entre labores

3.2.1.- GALERIAS DE MINA: En una galería o túnel de minería se tiene unas condiciones de proyecto y diseño muy diferentes respecto de un túnel carretero, puesto que en el de mina, se busca soluciones para acceder a las capas de mineral. Desde el punto de vista de la topografía estas galerías tienen una existencia de precisión en los replanteos menores que en el caso de los túneles carreteros. carreteros .














3.2.2.- NOCIONES DE MINERÍA SUBTERRÁNEA La explotación correcta de una mina subterránea requiere una red, cuidadosamente planificada, de pozos, galerías, rampas y chimeneas o coladeros. Estas labores permitirán el acceso al yacimiento, yacimiento, la circulación de personal o maquinaria, la extracción de mineral y estéril, la ventilación de las labores, etc.

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Pozos: Su finalidad suele ser la de conectar las instalaciones de superficie con el subsuelo. Se utilizan para la extracción de mineral y estéril, transporte de personal y maquinaria, ventilación, etc. Suelen ser verticales, aunque en algunos casos pueden seguir la












3.3.3.- COMUNICACIÓN DE LABORES SUBTERRÁNEAS: 

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Como sabemos la comunicación sea el rubro o índole que sea es de vital importancia para el desarrollo de la sociedad, empresa y personal, esto no es ajeno a la minería, para el departamento de topografía y un buen diseño de planeamiento de minado, estas labores subterráneas deben estar comunicadas entre si para un mejor desempeño de los trabajadores, sería más fácil llegar de un punto a otro punto ahorrando costos. La importancia en minería, es el desarrollo de la empresa minera ya que podremos comunicar con fines de exploración y desarrollo, por ende después de un período de seguimiento realizar la explotación y la extracción de la materia prima. También para labores de ventilación y desagüe son fundamentales para el buen desempeño estructural - mecánico de la mina. Esto no se puede realizar de cualquier forma se deben tener en cuenta los controles verticales y horizontales para que el trabajo desempeñado sea óptimo y con beneficios para la empresa.












4.- TRABAJOS TOPOGRÁFICOS EN MINERÍA SUBTERRÁNEA A partir de los puntos estratégicamente ubicados durante el enlace con los levantamientos superficiales, se realizan los controles topográficos de todas las labores subterráneas que se desarrollan en interior mina durante el proceso de explotación. El método de enlace de la red exterior con el interior de la mina depende principalmente de la comunicación con la superficie. El área superficial de la concesión minera puede comunicarse con el sub suelo mediante:   

Una o varias galerías Por medio de posos verticales, inclinados Por medio de rampas o combinación de los anteriores

4.1.- ESTACIÓN Su fijación se hará por medio de tacos de madera de 2 o 3 cm de diámetro y de unos 10 cm de profundidad materializando el punto p unto exacto ex acto por medio de un gancho que qu e servirá para colocar la plomada. Cuando la estación esta en el techo de una galería o túnel, se puede centrar el teodolito de una de las maneras siguientes: Centrando el teodolito debajo de una plomada suspendida del techo hay que nivelas el anteojo y la plataforma del instrumento antes de centrarlo bajo la estación.












4.2.- ILUMINACIÓN DE LOS INSTRUMENTOS La iluminación de los instrumentos es muy importante en los trabajos subterráneos. Es esencial poder disponer de una iluminación irreprochable, no deslumbrante, al abrigo del agua, del polvo y de averías eventuales. Los círculos horizontales y verticales, así como el retículo de los teodolitos ópticos se iluminan mediante baterías alcalinas de 1.5v o de baterías acumuladoras.

4.4.-MATERIALIZACIÓN DE PUNTOS TOPOGRÁFICOS El punto topográfico debe ubicarse en lugares convenientes especialmente en la intersección de una galería o un crucero o cerca a una chimenea. Pueden ser: 

temporales: Estos puntos se encuentran ubicados en los sombreros o partes de los cuadros, en las extracciones de los tajeos.












Cuando la entibación es de metal puede sujetarse una cuña de madera, mediante grapas, y proceder como en el caso anterior. También se utiliza una pistola (de las que emplean los electricistas) para empotrar tornillos apropiados, provistos de un ojal, en la entibación.














4.6.- TEODOLITOS, TAQUÍMETROS Y ESTACIONES TOTALES. Como hemos indicado, suelen emplearse instrumentos instrumen tos similares a los de exterior, siempre teniendo en cuenta las condiciones de iluminación de las labores subterráneas y, en caso necesario, que sean antigrisú. No obstante, existen equipos especialmente diseñados para trabajos trab ajos de interior. Estos equipos se se estacionan de manera que no interrumpan los servicios de arranque y de transporte de material. En algunos casos se coloca el instrumento sobre una barra horizontal, que se apoya en los hastiales a altura suficiente para no interrumpir el transporte. En otros casos, especialmente si las labores son angostas, el instrumento se suspende de un perno introducido en el hastial o en el techo de la labor. Las plomadas y las señales de puntería se iluminan desde atrás, interponiendo una u na pantalla de papel o de plástico para no deslumbrar al operario del instrumento. También pueden iluminarse lateralmente. Todos los equipos de iluminación, en caso de minas de carbón, deben ser antigrisú. La puesta en estación se realiza, generalmente, con relación a una plomada que cuelga de un cáncamo situado en el techo de la labor, como hemos visto Moveremos el instrumento, montado sobre el trípode, hasta situarlo aproximadamente bajo la plomada y, a continuación, utilizaremos u tilizaremos el juego del instrumento sobre la meseta del trípode para












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Medición de ángulos

Si interesa calcular el ángulo interior, se puede hacer por diferencia de lecturas o, directamente, haciendo cero en la visual de espaldas. Cuando no sea posible estacionar en el punto E previsto (por existir escombros, agua, inicio de una labor, etc.) lo haremos en un punto P lo más próximo posible y desde el que sean visibles las estaciones anterior A y siguiente B . Aplicaremos la reducción al centro de estación para calcular los ángulos a y b y las distancias DEA y DEB que se habrían medido de haber podido estacionar












Para distancias inferiores a 20 ó 25m y sensiblemente horizontales la medición pueden realizarla dos operarios que tensan la cinta sujetándola a la altura del pecho. Las plomadas que nos señalan los puntos servirán de índices de lectura sobre sobr e la cinta. Si necesitamos efectuar la medición con más precisión, y para evitar el error producido por la catenaria que forma la cinta, será necesario apoyarla sobre el suelo, clavando en cada extremo (siguiendo las direcciones de las plomadas) unas agujas especiales.

4.7.2.- Medida directa de distancias verticales. Existen varios posibles métodos. En cada ocasión tendremos en cuenta cuent a la precisión necesaria antes de elegir entre uno y otro.

- Medida con hilo de acero. Se baja por la labor a medir un hilo de acero lastrado, que va enrollado en un torno provisto de freno (ver figura). Haremos sobre el hilo las señales necesarias para medir la profundidad de los distintos puntos de interés. A continuación se saca el hilo y se extiende en un terreno horizontal. Mediremos la distancia L entre las señales utilizando una cinta métrica debidamente contrastada. Si la precisión del trabajo lo requiere, corregimos la distancia medida, teniendo en cuenta el alargamiento elástico del hilo de acero, con la expresión:












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Medida en pozos

- Medida con cinta metálica. Se utilizan cintas de 50m de longitud. Si se precisa medir profundidades mayores podemos unir dos cintas, obteniendo una de 100m.












Para la medición de distancias verticales en pozos, también pueden emplearse determinados equipos electrónicos. Estos equipos deben ser susceptibles de lanzar visuales cenitales y admitir oculares acodados. Para medir la profundidad del pozo, el equipo debe situarse al fondo del mismo. Si fuese preciso estacionarlo sobre una plataforma, se deben montar dos: una para el equipo y otra para el operador. De lo contrario, los movimientos mov imientos de éste podrían transmitirse a aquel.

5.- TOPOGRAFÍA DE APOYO. Al igual que cualquier obra de ingeniería, las tareas tare as de proyecto, replanteo, construcción, cons trucción, medición de obra, y posible control posterior de deformaciones, de túnel, precisa de la implantación y observación de una serie de puntos de diverso tipo, que junto con el plano topográfico base, donde don de se ha proyectado dicho túnel, se denomina de forma genérica topografía de apoyo. Ésta será en parte topografía externa y en parte topografía subterránea. sub terránea. La topografía a cielo abierto no difiere de la habitualmente utilizada, sin embargo las labores de enlace de ésta con el interior, si requiere de métodos y técnicas de trabajo específicas.

5.1.- TOPOGRAFÍA DE APOYO EXTERNA: consta de Plano topográfico base Para poder proyectar un túnel tanto en su diseño planimétrico como altimétrico, hemos de disponer de un plano topográfico que permita, estudiar y determinar las características del mismo. Es necesario necesar io conocer sobre él plano las características geológicas de la zona. Escalas generales de 1/2000,














Se aplica el método del punto medio, estacionando el nivel en un punto aproximadamente equidistante de aquellos cuyo desnivel se quiere determinar. Las miras se sitúan en el piso, normalmente sobre los carriles del transporte, sise hace por vía férrea. En ocasiones se nivela por el techo, utilizando miras que cuelgan desde éste.

a) nivelación por el piso de la labor. Se estaciona en un punto intermedio E, visando v isando sucesivamente a una mira situada s ituada en los puntos A y B cuyo desnivel pretendemos determinar.












b) nivelación por el techo de la labor. En este caso la Z de los puntos se refiere al techo de la labor, no al suelo. Las miras se cuelgan de las señales situadas en el techo. Hay que tener en cuenta que las miras se sitúan al revés, con el origen en el techo. En este caso, la expresión a emplear es la siguiente:












6.- MATERIALES Y EQUIPOS: EQUIPOS:    

01 Nivel de Ingeniero. 01 Trípode. 01 Brújula. Calculadoras.

MATERIALES:  

12 palos de 2.40 x 2.40 metros 04 tarugos












Todos los puntos topográficos se bajan del techo de las labores mediante cordeles que llevan suspendido en uno de sus sus extremos plomadas.

























Galería de fotos realizando el trabajo de campo:

LEVANTAMIENTO SUBTERRANEO

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