Materia Ayuda Parte Extraccion Vertical
-
Upload
anonymous-yrlnee -
Category
Documents
-
view
220 -
download
0
Transcript of Materia Ayuda Parte Extraccion Vertical
-
7/24/2019 Materia Ayuda Parte Extraccion Vertical
1/55
UNIVERSIDAD DE ANTOFAGASTA FACULTAD DE INGENIERA EN MINAS
Extraccin Vertical en
mina subterrneaServicios Mineros 2015
-
7/24/2019 Materia Ayuda Parte Extraccion Vertical
2/55
Extraccin Vertical en mina subterrnea 2015
Ayudantia Servicios Mineros Pgina 1
INDICE
Tabla de contenido
INDICE .................................................................................................................................................. 1
OBJETIVOS ........................................................................................................................................... 3
INTRODUCCIN ................................................................................................................................... 4
Extraccin Vertical ............................................................................................................................ 5
ESQUEMA DE EXTRACCIN VERTICAL ................................................................................................. 7
DEFINICIONES ...................................................................................................................................... 9
PEINECILLO: ..................................................................................................................................... 9
POLEA O CATALINA. ...................................................................................................................... 11
Diseo correcto de la Canal de la Polea. ................................................................................... 12
HUINCHE O TAMBOR. ................................................................................................................... 14
TAMBOR DEL HUINCHE. ................................................................................................................ 15
CABLES DE ACERO. ........................................................................................................................ 17
SKIP: ............................................................................................................................................... 22
SKIP VOLCADOR PARA POZOS VERTICALES ............................................................................... 23
SKIP CON DESCARGA DE FONDO PARA POZOS VERTICALES ..................................................... 26
SKIP VOLCADOR PARA POZOS INCLINADOS .............................................................................. 29
SKIP CON DESCARGA DE FONDO PARA POZOS INCLINADOS .................................................... 30
JAULAS ....................................................................................................................................... 31
SKIP-JAULA ................................................................................................................................ 32
DISPOSITIVO DE GUIADO .......................................................................................................... 33
CINEMTICA DE EXTRACCIN ........................................................................................................... 37
DIAGRAMAS DE EXTRACCIN PARA SKIP CON DESCARGA DE FONDO Y JAULAS ......................... 37
CLCULO DE N DE VIAJES NV .................................................................................................... 45
Clculo de carga horaria Qh ....................................................................................................... 45
Clculo de Carga til Qu ............................................................................................................. 46
Diseo del Cable ................................................................................................................................ 46
Factor de seguridad Fs ................................................................................................................ 46
-
7/24/2019 Materia Ayuda Parte Extraccion Vertical
3/55
Extraccin Vertical en mina subterrnea 2015
Ayudantia Servicios Mineros Pgina 2
Fuerza total de resistencia del cable F ....................................................................................... 46
Clculo del Peso del Cable Qc ................................................................................................ 47
Clculo del peso del Skip Qs: ..................................................................................................... 47
Fuerza de aceleracin o carga nominal Fa............................................................................. 51Carga Equivalente de Flexin Fb ............................................................................................ 51
DISEO DEL PEINECILLO. ............................................................................................................... 51
Ecuaciones de cada nudo .............................................................................................................. 52
CONCLUSIN ..................................................................................................................................... 54
-
7/24/2019 Materia Ayuda Parte Extraccion Vertical
4/55
Extraccin Vertical en mina subterrnea 2015
Ayudantia Servicios Mineros Pgina 3
OBJETIVOS
Este informe tiene por objetivo, describir de forma clara y sencilla el proceso de extraccin verticalen una mina subterrnea, la definicin de sus partes principales y clculos necesarios a consideraren la proyeccin de un sistema de extraccin vertical.
-
7/24/2019 Materia Ayuda Parte Extraccion Vertical
5/55
Extraccin Vertical en mina subterrnea 2015
Ayudantia Servicios Mineros Pgina 4
INTRODUCCIN
La extraccin vertical de mineral, ha sido uno de los primeros sistemas
implementados para extraer el mineral de manera vertical hacia la superficie
mediante piques, en la explotacin subterrnea. As para pequeas profundidades
menores de 60 m, se utilizaban tornos movidos por mineros, o empleaban
animales (caballos o bueyes) que tiraban de una cuerda, habiendo una produccin
horaria de aproximadamente 2 ton.
Solo a comienzos del siglo XIX, despus de la introduccin de las mquinas a
vapor, empieza un rpido desarrollo de los sistemas de extraccin vertical,
alcanzando por los aos 1835, profundidades de 120 a 150 m, a una velocidad de
extraccin de 0,4 m/s, soportando una carga til de 300 kg aproximadamente.
Y luego, por los aos de 1834, las cuerdas de extraccin eran reemplazadas por
cables metlicos de extraccin, que proporcionaron mayor carga til para extraer,
y en consecuencia una mayor produccin horaria. Con el aumento de las
profundidades de los piques acercndose a los 300 m, aument el peso de los
cables por metro lineal, lo que produjo que los sistemas de accionamiento tuvieron
que innovarse
EL Sistema de extraccin vertical, se describe como el vnculo que comunica la
superficie con la explotacin del mineral. Este sistema consiste en el
desplazamiento de un skip o jaula a travs de un pique vertical o inclinado, el que
se conecta con un nmero adecuado de niveles, donde se realiza el laboreo,
adems se utiliza principalmente para el ascenso o descenso del personal,
equipos, herramientas y otros materiales.
En este informe se elaborara la descripcin componentes del sistema, descripcin
de las instalaciones de extraccin, conocimiento de diseo de cables, carga til y
cinemtica de extraccin son los tpicos que se desarrollarn en este trabajo.
-
7/24/2019 Materia Ayuda Parte Extraccion Vertical
6/55
Extraccin Vertical en mina subterrnea 2015
Ayudantia Servicios Mineros Pgina 5
Extraccin Vertical
En la minera subterrnea una vez ejecutada la tronadura, es necesario proceder a
la extraccin del material, ya sea estril o mineral, esto independiente del sistemade explotacin que utilicemos. La extraccin vertical es una alternativa para la
evacuacin de estos materiales, y posterior proceso de recuperacin, es decir, el
mineral debe ser transportado a la planta para ser procesado partiendo por su
conminucin o ser stokeado, y el material lastre y estril debe ser llevado al
botadero. Para una mina subterrnea, la extraccin del mineral y del lastre, no
siempre puede realizarse de manera mecanizada por medio de rampas o correas,
producto a que la zona mineralizada se encuentra a una mayor profundidad, o
porque se desea disminuir costos operacionales, por lo que la extraccin del
material, ya sea mineral o estril, se debe realizarse de manera vertical por medio
de pozos o piques. De esta manera el sistema de extraccin vertical puededefinirse como el sistema de subir el mineral o estril, desde el interior de la mina
hacia la superficie, o desde un nivel a otro superior.
El mecanismo principal para extraer el material rocoso verticalmente, se basa en
cables que sostienen un recipiente, el cual contiene o carga cierta cantidad de
material, para luego por un sistema de traccin, alzarse hacia arriba con el objetivo
de ser transportado hacia un nivel superior en contra de la fuerza gravitacional. El
sistema de traccin consiste en enrollar los cables en un huinche, apoyndose en
una estructura denominada castillete y una polea, que ayudan a soportar y
equilibrar las fuerzas y esfuerzos que hay en el subir y bajar el recipiente deextraccin. El sistema de traccin depende de la maquina instalada que debe
enrollar el cable.
Este mecanismo de extraccin, depende de ciertas instalaciones y del
accionamiento de enrollamiento de las lneas tensionadas, de esta manera en el
siguiente esquema se puede mostrar los componentes que posee el sistema de
extraccin vertical.
La instalaciones no tan solo sirven para la subida del mineral y del lastre, sino que
tambin son adecuadas para la subida y bajada del personal de trabajo, y demaquinarias que cumplan el peso respectivo de extraccin, adems de ciertos
otros materiales, como madera, agua, combustible, entre otros elementos
indispensables para el trabajo minero. Por lo general, la extraccin del material til
y estril o lastre se realiza en skips de carga y de descarga, mientras que la
circulacin del personal y de maquinarias se realiza en jaulas de extraccin.
-
7/24/2019 Materia Ayuda Parte Extraccion Vertical
7/55
Extraccin Vertical en mina subterrnea 2015
Ayudantia Servicios Mineros Pgina 6
Tambin es importante mencionar, que la instalacin de extraccin, depende de la
inclinacin del pozo o pique, as la instalaciones pueden estar inclinadas o
totalmente vertical.
Por lo tanto, un buen sistema de extraccin vertical va a depender de la estructura
de este, en donde su funcionamiento refiere en una estructura de subida y bajada,
a travs de rieles de direccin y un sistema de poleas y cables que sostiene la
jaula u skip que en su interior se incorpora el material o personal a trasladar. Todo
ese equipamiento se ve sostenido por un armazn o ms bien un castillete el que
podra ser de madera o metal, el cual va a depender del peso de los materiales
que desplazar.
Adems la construccin de un pique de acceso colabora en gran medida a la
ventilacin de la mina, debido a que genera una fuerte cada de presin, tanto porventilacin natural como por la ventilacin entregada por un ventilador tipo
principal.
Para el uso de una extraccin vertical se deben tener en consideracin lo
siguiente:
La extraccin vertical se emplea en minas cuya profundidad no permiten o
justifican una extraccin por medio de rampas o correas.
Los sistemas de extraccin vertical utilizan piques por los cuales se
transporta el material/personal hacia la mina o una combinacin de ambos.
-
7/24/2019 Materia Ayuda Parte Extraccion Vertical
8/55
Extraccin Vertical en mina subterrnea 2015
Ayudantia Servicios Mineros Pgina 7
ESQUEMA DE EXTRACCIN VERTICAL
Una instalacin de extraccin vertical sirve para la subida a la superficie de una
especie til, estril, bajada y subida de personal, equipos, maderas y otros
materiales. La cual consta de: una maquina de extraccin, skips o jaulas, cables
de extraccin y castilletes. La extraccin vertical generalmente se efecta por un
pique de produccin o de servicio, ya sea, vertical o horizontal. Este tipo de
extraccin comprende a la minera metlica (cobre), como tambin para la minera
no metlica (carbn).
Esquema general de extraccin vertical
-
7/24/2019 Materia Ayuda Parte Extraccion Vertical
9/55
Extraccin Vertical en mina subterrnea 2015
Ayudantia Servicios Mineros Pgina 8
La extraccin vertical considera los siguientes parmetros:
Produccin
Transporte de personal
Transporte de materiales
Las instalaciones de extraccin vertical se clasifican por:
Por el ngulo de inclinacin del pozo en instalaciones verticales o
inclinadas.
Tipo de recipiente de extraccin (jaula, skips, capachos)
Por el tipo de rgano de arrollamiento
Por el tipo de accionamiento (elctrico, neumtico, mecnico)
Por el mtodo de igualacin (balanceado, no balanceado)
-
7/24/2019 Materia Ayuda Parte Extraccion Vertical
10/55
Extraccin Vertical en mina subterrnea 2015
Ayudantia Servicios Mineros Pgina 9
DEFINICIONES
PEINECILLO:
El peinecillo o castillete de extraccin es la estructura ms importante en la
extraccin del mineral de una mina, y su importancia es que absorbe los esfuerzos
que se producen debido a los cables y maquinas de extraccin. Se utilizan para la
instalacin de las poleas de soporte de cables de extraccin, fijacin de guiaderas
y curvas de descarga skips.
La polea del cable de extraccin de un castillete de mina est sometida en su
periferia a las dos fuerzas ejercidas por el cable, lo que nos interesa conocer es,
qu magnitud y direccin tiene la fuerza resultante que acta sobre los cojinetes
de la polea.
La solucin del problema es como las dos fuerzas son transmitidas por el eje de la
polea a sus cojinetes y por stos al peinecillo, por lo tanto el punto central del eje
es el punto de aplicacin comn de ambas fuerzas, para hallar la resultante se
traza a escala el diagrama de las fuerzas presentes, la resultante es pues, la recta
que une los puntos de origen y final de la poligonal y su sentido es opuesto al de
-
7/24/2019 Materia Ayuda Parte Extraccion Vertical
11/55
Extraccin Vertical en mina subterrnea 2015
Ayudantia Servicios Mineros Pgina 10
las fuerzas que estn actuando; en este caso se considera la fuerza actuante en el
eje Y, y se desprecia la componente en el eje X por ser muy pequea.
El castillete consta de tres partes principales que son:
La base. Que consiste en un apoyo para los puntales del castillete y debe ser decarcter slida, especialmente de concreto, con el fin de no permitirle ningn
movimiento al peinecillo.
Puntales. Son el cuerpo del peinecillo, es decir, el armazn y que puede ser
construido de madera o fierro, depende del esfuerzo al cual se le someter, la
altura del peinecillo va de acuerdo con la base y la distancia a que se encuentra la
mquina de extraccin.
PPoolleeaaooCCaattaalliinnaa:: Para elegir el tamao adecuado de la polea, la experiencia hademostrado que existe una relacin bien definida entre el dimetro del cabley el dimetro de la polea sobre la cual trabaja econmicamente el cable.Las normas de seguridad indican que en superficie el dimetro ser:
Donde:d: es el dimetro del cable en exteriorD: es el dimetro de la polea o catalina
D > 80 * d
-
7/24/2019 Materia Ayuda Parte Extraccion Vertical
12/55
Extraccin Vertical en mina subterrnea 2015
Ayudantia Servicios Mineros Pgina 11
POLEA O CATALINA.
Es una rueda acanalada que gira alrededor de un eje central por el que pasa elcable, se deben obtener los dimetros mas grandes posibles, para as lograr unperiodo de servicio ms largo tanto del cable como de la misma polea.
Para elegir el tamao adecuado de la polea, la experiencia ha demostrado queexiste una relacin bien definida entre el dimetro del cable y el dimetro de lapolea sobre la cual trabaja econmicamente el cable. Es importante elegir losdimetros ms grandes de poleas para obtener el perodo de servicio ms largo,tanto del cable como de la polea.
Las normas de seguridad indican que en superficie el dimetro ser:D>80 d
D>60 d
D: dimetro del cable interiord: dimetro de la polea
-
7/24/2019 Materia Ayuda Parte Extraccion Vertical
13/55
Extraccin Vertical en mina subterrnea 2015
Ayudantia Servicios Mineros Pgina 12
Diseo correcto de la Canal de la Polea.
La profundidad de la canal de una polea debe ser tres veces el dimetro delcable, aunque una profundidad de 1.3/4 veces el dimetro del cable ha
demostrado ser satisfactoria.La canal debe dar un arco mnimo de soporte para el cable de 135, perogeneralmente un arco de 150 mejora el servicio.
La figura "a" muestra un cable trabajando en una polea que est diseadacon un canal que es para un cable de mayor dimetro. A pesar que este canalpuede ser de contorno adecuado para un cable ms grande, no proporciona elsoporte necesario para el cable de tamao ms pequeo. Con una tensinnormal se desarrollar una presin suficiente para que el cable se aplaste o sedeforme en su seccin circular. Esta condicin no slo debilita el cable, sino quetambin aumenta la fatiga de los alambres individuales, con la consiguiente falla
prematura.
(Figura a)
-
7/24/2019 Materia Ayuda Parte Extraccion Vertical
14/55
Extraccin Vertical en mina subterrnea 2015
Ayudantia Servicios Mineros Pgina 13
La figura "B" muestra un contorno de polea, de diseo correcto, con el dimetro dela canal de la polea ligeramente ms ancho que el dimetro nominal del cable. Sepuede ver que el cable de esta canal est asentado en casi la mitad de sucircunferencia, disminuyendo la posible distorsin.
(Figura B)
La figura "C" muestra a un cable nuevo, de dimetro nominal, se coloca enservicio sobre una canal gastada, produciendo una accin de cua a cada lado dela canal, bajo tensiones de operacin normal, la presin sobre la polea sersuficiente para forzar el cable hacia abajo de la canal pequea, lo anteriorproducir una restriccin en la rotacin y el desgaste abrasivo normal, en vez dedistribuirse equitativamente por toda la superficie de la circunferencia del cable.
(Figura c)
-
7/24/2019 Materia Ayuda Parte Extraccion Vertical
15/55
Extraccin Vertical en mina subterrnea 2015
Ayudantia Servicios Mineros Pgina 14
HUINCHE O TAMBOR.
El Huinche est siempre constituido por un tambor de fundicin o de acero
moldeado sobre el que se enrolla el cable de traccin. Las dimensiones del tambordeben estar en relacin con el trabajo que la mquina tiene que suministrar.
El tambor es arrastrado por un motor de aire comprimido o elctrico,algunos Huinches tienen dos tambores que permiten el des enrollamiento de uncable y el enrollamiento simultneo del otro.
Todos los Huinches tienen en la actualidad un dispositivo de embragueprogresivo, conseguido casi siempre por engranajes satlites y que permiten elarranque del motor en vaco, lo cual facilita la operacin.
En resumen el Huinche es un sistema de levante mecanizado, accionadocon motor elctrico que permite el izamiento de una carga. Se compone de untambor metlico donde se enrolla el cable de acero.
-
7/24/2019 Materia Ayuda Parte Extraccion Vertical
16/55
Extraccin Vertical en mina subterrnea 2015
Ayudantia Servicios Mineros Pgina 15
TAMBOR DEL HUINCHE.
El tipo de tambor cilndrico ya sea de cara l isa o acanalada, se usa en la mayorade las operaciones de levante. Al trabajar el cable sobre un tambor, se produceflexin y mientras ms pequea sea el dimetro, ms aguda se hace estacondicin.
Tambores de superficie lisa.
Se les denomina de esta manera porque la superficie sobre la cual se
enrolla el cable es lisa y no tiene guas para el paso del cable durante elenrollamiento de la primera capa.Es necesario empezar el enrollamiento de la primera capa de cable en el paso deun espiral verdadera, ya que el enrollamiento de esta primera capa influyegrandemente en la uniformidad del enrollamiento sobre todo el tambor.
Es tambin importante que cada vuelta de estas capas quede junto a lasiguiente.
-
7/24/2019 Materia Ayuda Parte Extraccion Vertical
17/55
Extraccin Vertical en mina subterrnea 2015
Ayudantia Servicios Mineros Pgina 16
El enrollamiento correcto de las vueltas muertas har que las vueltas vivas de laprimera capa sigan la misma espiral, a menos que el ngulo de desviacin sea talque produzca enrollamiento abierto. Otra operacin que se experimenta en estetipo de tambores es que su superficie no ofrece control contra el enrollamientomuy abierto o demasiado cerrado, permitiendo que el cable se apoye en cierto
punto de la primera capa, en vez del soporte adecuado que presentara lacurvatura de una canal.
Muy a menudo la superficie del tambor se acanala generalmente cuando lostambores estn hechos de fierro fundido.
Para corregir partes desgastadas a las fallas en el tambor mencionadasanteriormente, los tambores deben retornearse, o si la coraza es muy delgada,deber reemplazarse por una coraza nueva de acero laminado que debecolocarse firmemente sobre la superficie del tambor original.
Tambores de superficie acanalada.
Ofrecen un mejor soporte y uniformidad de enrollamiento y tambin poseenun mayor apoyo circunferencial, slo un poco menor que la semicircunferencia delcable, en vez de un solo punto de contacto como ocurre en los tambores desuperficie lisa. Debido a este mejor apoyo para el cable se reducir la presinradial y significar una notable reduccin del desgaste del cable y tambor.
Cuando hay varias capas de enrollamiento, la primera influye en el
enrollamiento de la segunda, y de las capas subsiguientes, siempre que el cambiodesde una capa a la siguiente sea debidamente controlado.
-
7/24/2019 Materia Ayuda Parte Extraccion Vertical
18/55
Extraccin Vertical en mina subterrnea 2015
Ayudantia Servicios Mineros Pgina 17
CABLES DE ACERO.
En la extraccin en pozo solamente se ocupan cables de acero. Lasexigencias que deben cumplir los alambres de acero con respecto a launiformidad de su resistencia a traccin como a su flexibilidad para enrollarse sonelevadas:
Proteccin contra la oxidacin.
Deben tener una lubricacin adecuada (interior) el alma de camo delcable debe ser saturada con un lubricante. Tipos de Cables.
Un cable de acero se compone de las siguientes partes:
Centro o alma.El centro o alma sirve de apoyo a los torones, sostenindolos en su
posicin correcta y evitando que se aplasten entre s.
-
7/24/2019 Materia Ayuda Parte Extraccion Vertical
19/55
Extraccin Vertical en mina subterrnea 2015
Ayudantia Servicios Mineros Pgina 18
Se usan tres tipos de almas.
Las almas de fibra se hacen de manila.
Las almas de algodn.
Las almas de materiales sintticos.El algodn se usa frecuentemente en los cables que requieran almas de menos de3/32" de dimetro, la fibra da elasticidad al cable y es apropiada para operacionesnormales.
Torones y alambres.Un torn es un grupo de alambres; el nmero de torones indica cuntos de
estos grupos estn colocados alrededor del alma para formar el cable.
Datos necesarios para pedir cables de acero.
a) Construccin. Numero de i torones
Nmero de alambres por torn
Disposicin de los alambres
Peso
Tipo de torcido
Alma
Tipo de fabricacin
b) Calidad del acero.
Grado de acero
c) Dimensiones
Larg en pies
Dimetro en pulgadas
d) Condiciones de trabajo.
Donde se va a emplear
Accesorios
Diseo de los cables de extraccin.
-
7/24/2019 Materia Ayuda Parte Extraccion Vertical
20/55
Extraccin Vertical en mina subterrnea 2015
Ayudantia Servicios Mineros Pgina 19
Normativas de
Diseo
Seguridad.
En las normativas de diseo se deben considerar: La resistencia a la
traccin, cuanto deber soportar el cable cuando est en pleno funcionamiento, la
resistencia a la compresin (hasta qu grado puede aplastarse el cable), la
resistencia a la corrosin, resistencia a la abrasin, grado de flexibilidad. Con
respecto a la seguridad del cable de extraccin se deben implementar programas
de inspeccin del cable en los lugares donde se produce el arrollamiento,
programas de descarte de cables.
Los esfuerzos que se encuentran sometidos los cables de extraccin son
La tensin esttica por carga suspendida y peso propio.
Los esfuerzos dinmicos: Arranque, frenado y oscilaciones.
La resistencia del pozo.
La flexin del cable sobre la polea y el tambor.
Las presiones sobre estos rganos que originan compresiones internas yflexiones secundarias.
Programas de lubricacin del cable de extraccin.
Condiciones que deben cumplir los lubricantes empleados en programas de
lubricacin:
Deben ser qumicamente neutros.
No deben contener humedad en su estructura.
Deben ser fcilmente aplicables.
Deben ser resistentes a altas temperaturas.
No deben endurecerse al ser aplicados sobre la superficie del cable.
Criterio para evaluar el dimetro del cable de extraccin.
El factor de seguridad de un cable es la razn entre la resistencia y su
esfuerzo de operacin. Los esfuerzos de operacin constituyen el conjunto deesfuerzos aplicados al cable durante el trabajo, como son: flexin, friccin, cargade aceleracin y aquellos derivados de las cargas manejables.
La vida del cable vara directamente con el factor de seguridad si losfactores abrasivos del cable permanecen constantes.
-
7/24/2019 Materia Ayuda Parte Extraccion Vertical
21/55
Extraccin Vertical en mina subterrnea 2015
Ayudantia Servicios Mineros Pgina 20
Un cable que trabaje con factor seis, durar casi el doble que uno quetrabaje con un factor de seguridad tres. de tal manera que n p debe estar enfuncin de una carga mxima admisible que soporta un cable y de los esfuerzosoperacionales que afectan al mismo:1,5 < np< 5,0
Una de las formas de calcular el factor de seguridad (np) es:
130
alambrecable
po lea
cabletaa
bacablemulesoperaciona
lesoperaciona
mazp
dd
d
aQQQF
FFQQQF
F
Qn
Luego:
bacablemu
pFFQQQ
Qn
max
Donde:
Qu: Carga til
Qm: Carga muerta
Qcable: Carga del cable
Fa: Factor nominal que soporta el cable.
Fb: Es la fuerza equivalente de flexin.
Qt: Carga total
a : Aceleracin (m/seg2)
g : Gravedad (m/seg2) = 9,8
A : Seccin del cable en mm.
E : Modulo de elasticidad del acero que compone el cable.
Tipos de aceros que conforman los torones de un cable de extraccin.
-
7/24/2019 Materia Ayuda Parte Extraccion Vertical
22/55
Extraccin Vertical en mina subterrnea 2015
Ayudantia Servicios Mineros Pgina 21
a) b) c)
d) e) f)
a) redondos del mismo dimetro
b) Redondos de dimetros diferentes
c) Redondos de formas especiales
d) Garganta doble
e) Corchado doble de capa nica
f) Corchado doble de varias capas
-
7/24/2019 Materia Ayuda Parte Extraccion Vertical
23/55
Extraccin Vertical en mina subterrnea 2015
Ayudantia Servicios Mineros Pgina 22
SKIP:Los recipientes de extraccin, segn su construccin se dividen en 4 tipos, tachos,
skips, jaulas, y skip-jaula.
Los tachos son simples recipientes compuestos por una cuba y un estribo de
suspensin. Hoy en da los tachos se emplean exclusivamente en la
profundizacin de pozos, especialmente en la mediana y pequea minera.
Los skips y las jaulas tienen mayor importancia en las labores de extraccin
vertical, por lo que se dar mayor nfasis a estos recipientes de extraccin.
Los skips son recipientes que se utilizan para subir mineral y esteril, desde un
pique de gran profundidad, y as extraer el material verticalmente desde un nivel a
otro superior, en especial en piques de gran produccin.
Los skips pueden clasificarse para pozos verticales y para pozos inclinados, y
segn su descarga, pueden clasificarse como volcadores o con descarga de
fondo, siendo que estos ltimos pueden ser con recipiente inmvil o con
inclinacin en la parte inferior del mismo.
Las dimensiones del skip, dependen de la seccin del pozo o pique, del tamaodel material a transportar, adems de la humedad y de la presencia de arcilla
dentro del pozo.
-
7/24/2019 Materia Ayuda Parte Extraccion Vertical
24/55
Extraccin Vertical en mina subterrnea 2015
Ayudantia Servicios Mineros Pgina 23
SKIP VOLCADOR PARA POZOS VERTICALES
Generalmente consta de un recipiente rectangularsin tapa, un marco de acero, un
aparato de suspensin fijo al marco ubicado en el eje de suspensindel skip, tal
como se muestra en el siguiente esquema.
El recipiente gira para la descarga del material por el eje de giro, respecto a sucentro de gravedad apoyndose por un eje de apoyo, y al llegar a las guas de
descarga, los rodillos de volteoentran en unas ondulaciones que poseen las guas
de descarga, donde desvan al recipiente y finalmente lo vuelcan en un ngulo de
135 aproximadamente. Con movimiento inverso el skip vuelve a su posicin
inicial.
1 Recipiente rectangular
2 Marco de acero3 Aparato de suspensin
4 Eje de suspensin
5 Eje de giro
6 Eje de apoyo
7 Rodillos de volteo8 Topes triangulares
9 Cerrojos automticos10 Rodillos de cerrojo
-
7/24/2019 Materia Ayuda Parte Extraccion Vertical
25/55
Extraccin Vertical en mina subterrnea 2015
Ayudantia Servicios Mineros Pgina 24
Los cerrojos automticosque poseen los skip, son para evitar el vuelco accidental
durante su desplazamiento por el pique, y un momento antes de que los rodillos
de descarga volteen el recipiente, los cerrojos de levantan automticamente
producto de una rampa prensora instaladas sobre el casquillete.
Las paredes y el piso del recipiente del skip se hacen de acero, con un espesor de
6 a 12 mm de espesor para las paredes, y de un espesor de 2 a 4 mm para el
piso. Se debe destacar que las paredes y el piso del skip se protegen con madera.
Estos tipos de skip se utilizan con mayor frecuencia en la minera subterrneametlica para pozos de gran produccin. En la siguiente tabla se muestra la
capacidad en volumen de los skip estandarizada para la minera metalfera.
Capacidad
del Skip (ton)
Volumen del
Skip (m3)
Dimensiones del Skip (cm) Peso propio del
Skip (kg)a b h
2.0 1.00 90 100 115 1400
3.0 1.50 90 100 170 1700
4.5 2.25 110 130 160 29006.0 3.00 110 130 210 3600
Tambin se pueden distinguir skip volcadores para pozos verticales, con recipiente
en forma de copa, con fondo esfrico, y con la pared delantera inclinada en un
ngulo de 40 a 60 respecto a la horizontal. Estos skip presentan la ventaja de
necesitar un menor ngulo de vuelco disminuyendo a 105, lo que implica una
-
7/24/2019 Materia Ayuda Parte Extraccion Vertical
26/55
Extraccin Vertical en mina subterrnea 2015
Ayudantia Servicios Mineros Pgina 25
menor altura del casquillete, aunque presenta la desventaja de necesitar una
mayor seccin del pozo. Por sus caractersticas, este tipo de skip fue diseado
especialmente para la extraccin vertical en la minera del carbn, aunque ha
entregado buenos resultados en la minera metlica.
-
7/24/2019 Materia Ayuda Parte Extraccion Vertical
27/55
Extraccin Vertical en mina subterrnea 2015
Ayudantia Servicios Mineros Pgina 26
SKIP CON DESCARGA DE FONDO PARA POZOS VERTICALESLos skip con descarga de fondo tienen un recipiente o cuba inmvil, los cuales
poseen una compuerta trasera abatible, que se cierra cuando el skip se carga y se
abre cuando se desea la descarga. A continuacin se muestra un esquema dl skip
de descarga de fondo.
El recipiente del skipse suspende por el eje de suspensinsostenindose por el
marco de acero, y cuya descarga del material se realiza por medio de una
compuerta giratoriaubicada en el fondo del recipiente sobre el eje de apoyo. Esta
compuerta se retiene en posicin cerrada por rodillos de apoyo, cuyo eje est fijo
en la parte inferior del marco de acero. Al llegar el skip a las guas de descarga, al
igual que en los skip volcadores, los rodillos de descarga entran en las curvas o
ondulaciones que posen las guas en el lugar de descarga, en donde el recipiente
del skip se inclina 15 respecto a la vertical, y luego de esto, se abre la compuerta
de descarga al ya no estar sostenida por los rodillos de apoyo y cerrojo, formando
una canaleta de descarga en un ngulo de 45 respecto a la horizontal, por lo que
el material cargado cae y se desliza por su peso aprovechando la accin de la
gravedad.
1 Marco de acero
2 Recipiente del skip3 Eje de suspensin
4 Compuerta de descarga giratoria5 Eje de apoyo
6 Rodillos de apoyo y cerrojo
7 Eje de los rodillos de apoyo8 Rodillos de descarga
-
7/24/2019 Materia Ayuda Parte Extraccion Vertical
28/55
Extraccin Vertical en mina subterrnea 2015
Ayudantia Servicios Mineros Pgina 27
Este tipo de skip se utiliza principalmente para el transporte de carbn y de
mineral de hierro para ngulos de inclinacin del pozo no mayor de 25, cuyo
funcionamiento depende especialmente de la compuerta de descarga.
Entre los Skip de descarga de fondo, se puede distinguir el Skip Venot, que posee
dos compuestas de fondo, una principal y otra auxiliar, que aseguran gran
apertura para la salida del producto. En el siguiente esquema se puede
representar al skip venot.
-
7/24/2019 Materia Ayuda Parte Extraccion Vertical
29/55
Extraccin Vertical en mina subterrnea 2015
Ayudantia Servicios Mineros Pgina 28
La compuerta principalse apoya sobre una estructura alrededor del cual gira, y
adems se apoya por un conjunto de bielas que aseguran su cierre y abertura. Encambio la compuerta auxiliarsolo se manejo por el conjunto de bielas que unen la
compuerta principal, de tal manera que una vez abierta la compuerta principal,
seguidamente se abre la compuerta auxiliar.
Las bielas superioresllevan resortes los que frecuentemente empujan la
compuerta contra el fondo del recipiente y amortiguan los choques e impactos
producidos por la cada del material a cargar en el skip.
La abertura de las compuertas de descarga est asegurada por planchas de
cerrojo y descargacolocadas sobre una estructura ubicada en las guas en ellugar de descarga. Cuando el skip llega al lugar de descarga, los rodillos de
articulacinde las bielas se articulan con las planchas y su movimiento provoca la
abertura de la compuerta principal y de la compuerta auxiliar.
1 Compuerta de descarga principal
2 Compuerta de descarga auxiliar3 Bielas de unin
4 Biela superior5 Planchas de cerrojo y descarga
6 Rodillos de articulacin7 Biela inferior
8 Eje de ubicacin
-
7/24/2019 Materia Ayuda Parte Extraccion Vertical
30/55
Extraccin Vertical en mina subterrnea 2015
Ayudantia Servicios Mineros Pgina 29
Por ltimo es importante mencionar los skip de descarga de fondo con recipiente
inmvil, que son aquellos cuyo recipiente est fijado al marco del skip. En este tipo
de skip, la descarga se produce por una inclinacin de las guas del skip que por s
lo inclinan, para luego abrir la compuerta de descarga. En la siguiente tabla se
muestra la capacidad en volumen de los skip con recipiente inmvil, estandarizadapara la minera del carbn.
Capacidad
del Skip (ton)
Volumen del
Skip (m3)
Dimensiones del Skip (mm) Peso del
Skip (kg)b a d g h
3 3.6 1.7 1.35 1.54 3.30 5.30 2700
4 4.7 1.85 1.59 1.78 3.70 6.00 3910
6 7.1 1.85 1.59 1.78 4.50 6.90 4530
8 9.4 1.85 1.59 1.78 5.40 7.70 50309 10.6 2.23 1.77 1.98 5.00 7.70 5700
12 14.1 2.23 1.77 1.98 6.00 8.70 6330
SKIP VOLCADOR PARA POZOS INCLINADOS
Se compone de un recipiente prismtica montado sobre 4 ruedas, siendo que las
ruedas traseras son siempre ms anchas que las delanteras. El funcionamiento de
este tipo de skip es por deslizamiento de las ruedas guiadas por rieles, cuyo
deslizamiento se logra por el tirar de cables sujetos al skip, tal y como se muestraen el siguiente esquema.
1 Recipiente
2 Ruedas
3 Marco de acero4 Ejes de sostenimiento
5 Aparato de suspensin
-
7/24/2019 Materia Ayuda Parte Extraccion Vertical
31/55
Extraccin Vertical en mina subterrnea 2015
Ayudantia Servicios Mineros Pgina 30
El skip se carga y se descarga por la pared frontal abierta. Durante la descarga del
skip, las ruedas traseras pasan sobre una va ms ancha del camino
suplementario, apoyndose sobre los rieles por la parte exterior de sus anchas
ruedas. La parte delantera del skip va inclinada de manera que est horizontal
durante el movimiento del skip en el pozo inclinado.
Este tipo de skip se utiliza en especial en la minera metalfera, para pozos
inclinados entre 20 a 70.
SKIP CON DESCARGA DE FONDO PARA POZOS INCLINADOS
Estos skip tienen el mismo mecanismo de traslado que los skip volcadores para
pozos inclinados teniendo el recipiente fijo al marco del skip, la nica diferencia
que posee es que como su nombre lo dice poseen una descarga con compuerta
de fondo, y adems son de mayor tamao y de mayor capacidad, alcanzando las
9 y 12 ton.
Este tipo de skip se frecuenta su utilizacin en la minera del carbn en la minera
de hierro, para pozos inclinados no mayores de 25.
-
7/24/2019 Materia Ayuda Parte Extraccion Vertical
32/55
Extraccin Vertical en mina subterrnea 2015
Ayudantia Servicios Mineros Pgina 31
JAULASLas jaulas se utilizan ms para la circulacin, bajada y subida de personal y de
maquinaria, adems de herramientas, y en ocasiones para la extraccin de
material rocoso mediantes vagonetas, sobre todo en minas poco profundas y de
baja produccin.
Las jaulas estn construidas de acero, las cuales constan de 2 marcos
horizontales unidos por montera. Esta unin por lo general se hace por roblonado
con ciertos elementos soldados. Los costados de la jaula se revisten por chapa de
acero perforada.
El techo de la jaula generalmente se construye con una compuerta doble para la
bajada y subida de materiales de tamao largo o superior al largo de la jaula. Los
costados de la jaula se revisten con acero, los lados frontales de la jaula se cierrany abren con puertas, y en el piso de la jaula hay dispuestos rieles para el descanso
de vagonetas cargadas de material.
-
7/24/2019 Materia Ayuda Parte Extraccion Vertical
33/55
Extraccin Vertical en mina subterrnea 2015
Ayudantia Servicios Mineros Pgina 32
Los cables de extraccin estn unidos a la jaula por un aparato de amarre, y por
debajo de su chasis inferior puede tener suspendidos uno o dos cables inferiores.
Las jaulas pueden tener uno, dos y hasta tres pisos, de una misma seccin. Las
jaulas de ms de un piso, dan mayor produccin, pero la carga y descarga de las
vagonetas es ms complicada, ms an si son varios pisos, siendo necesario de
maniobras suplementarias o de construcciones de enganches de varias
plataformas.
En la siguiente tabla se muestra la capacidad de las jaulas, estandarizada para la
minera metalfera.
Tipo y
tamao
N
pisos
L B H b h h K P W
1 KSh 1 1 2550 1156 2650 1022 2350 --- 600 1282 23502 KSh 1 1 3600 1536 2710 1382 2350 --- 900 1684 3850
3 KSh 1 1 4000 1636 2940 1472 2400 --- 900 1826 5590
1 KSh 2 2 2550 1156 2950 1022 2350 2100 600 1338 3850
2 KSh 2 2 3600 1536 5140 1382 2400 2100 900 1734 6470
3 KSh 2 2 4000 1636 5380 1472 2500 2100 900 1790 8000
3 KSh 1 a 1 4000 1720 2940 1555 2400 2100 900 1855 5700
3 KSh 2 a 2 4000 1720 5380 1555 2500 2100 900 1975 8120
Dimensiones bsicas en unidades de mm
L Largo
B Ancho exterior
H Altura del armazn
b Ancho interior
h Altura del piso inferior
h Altura del piso superior
K Ancho de la va
P Tamao de paracadas
W Peso sin cable inferior
SKIP-JAULA
Son recipientes combinados constituidos por skip y por jaula, utilizados
especialmente cuando se requiere la extraccin de material y la circulacin de
personal en el mismo pozo, adems de otras operaciones auxiliares. Es
importante mencionar que durante la circulacin de personal en la jaula, el skip no
debe cargarse.
Los inconvenientes de este tipo de recipiente de extraccin, son que posee mayor
peso muerto y requieren de una mayor altura del casquillete.
-
7/24/2019 Materia Ayuda Parte Extraccion Vertical
34/55
Extraccin Vertical en mina subterrnea 2015
Ayudantia Servicios Mineros Pgina 33
DISPOSITIVO DE GUIADOPara el deslizamiento de los recipientes de extraccin, se identifican tres
dispositivos:
Deslizaderas:Todos los recipientes de extraccin llevan dispuestos dispositivos
de deslizaderas para que puedan deslizarse por las guiaderas del pique. Los
dispositivos de deslizaderas estn compuestos por una suela y de dos hierros
laterales, aunque tambin se utilizan guas elsticas de tres rodillos revestidos decaucho.
Guiaderas:Las jaulas y los Skips estn guiados por guiaderas para que puedan
deslizarse por el pique, ya sea vertical o inclinado, las cuales estn fijas sobre los
divisores. Este deslizamiento de los recipientes depende de los dispositivos de
deslizaderas que posee cada recipiente de extraccin.
-
7/24/2019 Materia Ayuda Parte Extraccion Vertical
35/55
Extraccin Vertical en mina subterrnea 2015
Ayudantia Servicios Mineros Pgina 34
Las guiaderas pueden ser rgidas, ya sean de madera, metlicas o mixtas, y
tambin pueden ser flexibles, como son las guiaderas de cables. Las guiaderas de
madera pueden tener una seccin de 12 x 15 cm, 15 x 18 cm, y 18 x 20 cm con un
largo de 6 m, y pueden estar hechas de roble, pino, o de azobe, siendo que estas
ltimas son las ms utilizadas por su gran resistencia a la friccin y a la
compresin. Por otra parte las guiaderas metlicas se hacen de rieles de 46 a 62
kg/m, con una longitud de 12 m.
El guiado por cable, es un guiado flexible, el cual solo se utiliza en la extraccin
con jaulas, el cual presenta ciertas ventajas con respecto a los otros tipos de
guiado rgido, entre las cuales podemos destacar:
1. Gran velocidad de extraccin, con un movimiento bastante suave.
2. Se excluye la necesidad de divisores
3. El cambio de guiaderas es bastante rpido, en caso de que se deterioren
4. Mejoran la ventilacin en el pique, al reducir las prdidas de presin.
5. Disminuye la resistencia al movimiento de extraccin de los recipientes,
mejorando los ciclos de extraccin vertical.
Sin embargo el guiado por cable, presenta sus pro y sus contra, teniendo ls
siguientes inconvenientes:
-
7/24/2019 Materia Ayuda Parte Extraccion Vertical
36/55
Extraccin Vertical en mina subterrnea 2015
Ayudantia Servicios Mineros Pgina 35
1. Imposibilidad de utilizar paracadas o lo que sera lo mismo, frenos. Estos
implica una menor seguridad.
2. Necesidad de cambiar todo el cable de extraccin de forma inmediata en
caso de presentar dao local.
3. Necesidad de construir castilletes altamente resistentes y slidos.4. Imposibilidad de utilizar ls cables en piques curvados.
5. Necesidad de utilizar cables de extraccin antigiratorios.
En las instalaciones de extraccin de pequea capacidad, con pequea y mediana
profundidad de pozos, se utilizan 2, y a veces 3 cables guas por jaula. En las
instalaciones potentes para pozos de 500 a 1000 m de profundidad se utilizan
comnmente 4 cables por cada jaula. Ms frecuentemente los cables de guiado se
colocan 2 por cada lado mayor de la jaula. La distancia entre los cables debe ser
lo mayor posible, para crear mayor resistencia a la rotacin del recipiente deextraccin, provocada por distorsin del cable de extraccin.
Divisores:Los divisores, como su nombre lo indica dividen la seccin del pozo o
pique en varias otras secciones, que determinan por ejemplo el rea por donde
pasa el recipiente, el rea por donde pasan cables de alimentacin elctrica, u
otros elementos que crucen el pique. Los divisores pueden ser de madera o ser
metlicos.
Con el fin de hacer el guiado de cables capaces de resistir a los esfuerzos
laterales, estos deben estar fuertemente tensados mediante instalaciones
apropiadas con pesas. Esta tensin generalmente es de 1 ton por cada 100 m de
cable
-
7/24/2019 Materia Ayuda Parte Extraccion Vertical
37/55
Extraccin Vertical en mina subterrnea 2015
Ayudantia Servicios Mineros Pgina 36
Tipos de armado de guiado
La fijacin de las guiaderas con los divisores, se hacen con pernos de acero
hundidos, o con abrazaderas especiales en el caso de unir guiaderas con
divisores ambos metlicos.
Ahora segn el tipo de divisores, de guiaderas y de deslizaderas, se puede
distinguir varios tipos de armado, siendo los ms importantes:
Armado de madera:Es el que est compuesto por divisores y guiaderas de
madera, el cual presenta las caractersticas de ser poco
duradero y de presentan una alta resistencia de friccin al
desplazamiento del recipiente.
Armado metlico:Es el que est compuesto por divisores y guiaderas metlicas,
el cual es ms duradero y presenta un poco resistenciaaerodinmica del pozo. Este tipo de armado se utiliza en los
piques con extraccin por skips.
Armado mixto:Es el que est compuesto por divisores metlicos y guiaderas
metlicas, el cual aumenta la suavidad del movimiento de los
recipientes y la seguridad de trabajo de los paracadas (frenos)
con cargas suspendidas de hasta 10 ton, sin embargo presenta
la desventaja de necesitar mayores niveles de divisores y de
presentar una menor duracin. Este tipo de armado es eficiente
por extraccin en jaulas con cargas suspendidas menores de 10ton, siendo que para cargas mayores debe n haber cables de
frenado para paracadas (frenos).
Los dispositivos de guiado soportan los esfuerzos estticos producto a: torsin del
cable de extraccin, inclinacin del pozo (del orden de 100 kg), y los esfuerzos
horizontales por choque y de friccin durante el desplazamiento del recipiente. En
la prctica los esfuerzos pueden calcularse a base de los esfuerzos desarrollados
durante el agarre de un paracadas (frenos), siendo que el caso ms desfavorable
sera que los esfuerzos seran soportados por una sola guiadera.
-
7/24/2019 Materia Ayuda Parte Extraccion Vertical
38/55
Extraccin Vertical en mina subterrnea 2015
Ayudantia Servicios Mineros Pgina 37
CINEMTICA DE EXTRACCIN
La cinemtica de extraccin incluye todos los factores que definirn los ciclos de
extraccin, como es la velocidad de extraccin, aceleracin de extraccin, tiemposde extraccin, cuyos factores depende de la altura del pique y de las instalaciones
de extraccin vertical.
DIAGRAMAS DE EXTRACCIN PARA SKIP CON DESCARGA DE FONDO YJAULAS
Para este tipo de extraccin se pueden distinguir el diagrama trapezoidal y el
diagrama con parbola al principio.
Diagrama Trapezoidal:Este diagrama se emplea cuando el motor de extraccin
es a vapor, o es motor asincrnico. Este diagrama consta de tres periodos como
se muestra a continuacin, para un periodo total (T) de extraccin, el cual se
efecta a una aceleracin constante.
Donde podemos mencionar los siguientes parmetros:
-
7/24/2019 Materia Ayuda Parte Extraccion Vertical
39/55
Extraccin Vertical en mina subterrnea 2015
Ayudantia Servicios Mineros Pgina 38
1 periodo de duracin t1Movimiento uniforme con aceleracin (a1)
constante hasta alcanzar una velocidad
mxima (v max).
2 Periodo con duracin t2Movimiento con velocidad constante igual a la
mxima y aceleracin nula (a2=0).
3 Periodo con duracin t3Movimiento con desaceleracin (a3) hasta
alcanzar una velocidad cero (v=0).
Cada periodo de movimiento, implica un desplazamiento en el pique, de esta
manera, si dividimos al pique en tres tramos y si decimos que para cada periodo
se llega a un tramo del pique, entonces, se puede distinguir lo siguiente:
De esta manera la profundidad del pique ser igual a:
-
7/24/2019 Materia Ayuda Parte Extraccion Vertical
40/55
Extraccin Vertical en mina subterrnea 2015
Ayudantia Servicios Mineros Pgina 39
Ahora, la velocidad es la razn de la distancia por el tiempo, entones:
Siendo que la velocidad media es igual a:
Por lo tanto la profundidad del pozo queda expresada como:
Como el periodo total de extraccin es igual a:
Por lo tanto la formula anterior queda expresada como:
Ahora, la velocidad de extraccin en los tres periodos, est relacionada con la
aceleracin, por lo que podemos distinguir lo siguiente:
-
7/24/2019 Materia Ayuda Parte Extraccion Vertical
41/55
Extraccin Vertical en mina subterrnea 2015
Ayudantia Servicios Mineros Pgina 40
Por lo tanto:
Designando como modulo de aceleracin a:
Por lo tanto:
Por lo que, resolviendo esta ecuacin cuadrtica, encontramos que la velocidad
mxima est expresada como:
-
7/24/2019 Materia Ayuda Parte Extraccion Vertical
42/55
Extraccin Vertical en mina subterrnea 2015
Ayudantia Servicios Mineros Pgina 41
Diagrama de inicio parablico:Este diagrama se emplea cuando el motor de
extraccin es elctrico de corriente continua. Este diagrama al igual que el
diagrama trapezoidal, consta de tres periodos como se muestra a continuacin,
para un periodo de extraccin total (T), cuya nica diferencia con el diagrama
trapezoidal, es que en el primer periodo de extraccin la aceleracin es variable.
Donde podemos mencionar los siguientes parmetros:
1 periodo de duracin t1
Movimiento con aceleracin variable
decreciente (a1) hasta alcanzar una velocidad
mxima (v max).
2 Periodo con duracin t2Movimiento con velocidad constante igual a la
mxima y aceleracin nula (a2=0).
3 Periodo con duracin t3Movimiento con desaceleracin (a3) hasta
alcanzar una velocidad cero (v=0).
Cada periodo de movimiento, implica un desplazamiento en el pique, de esta
manera, si dividimos al pique en tres tramos, entonces la profundidad del pique se
expresa como:
-
7/24/2019 Materia Ayuda Parte Extraccion Vertical
43/55
Extraccin Vertical en mina subterrnea 2015
Ayudantia Servicios Mineros Pgina 42
Y al igual que en el diagrama trapezoidal, la velocidad es la razn de la distancia
por el tiempo, entones:
Siendo que la velocidad media es igual a:
En el primer periodo de movimiento, la velocidad de extraccin se expresa como:
Al final del periodo (para t = t1), se obtiene la velocidad mxima de extraccin, que
es igual a:
Comparado esta frmula con la obtenida por el diagrama trapezoidal, se observa
que la duracin del primer periodo es dos veces mayor que en el primer periodo
del diagrama trapezoidal.
Ahora, la distancia recorrida para una aceleracin variable, se puede determinar
de la siguiente manera:
-
7/24/2019 Materia Ayuda Parte Extraccion Vertical
44/55
Extraccin Vertical en mina subterrnea 2015
Ayudantia Servicios Mineros Pgina 43
Por lo tanto al final del periodo 1 (t = t1 ; v = v max), el tramo recorrido en el pique
es igual a:
Como ya se tiene la expresin t1, por lo tanto esta frmula se expresa como:
Por lo tanto la profundidad del pique queda expresada como:
Pero como, la velocidad tambin puede expresarse en funcin de la aceleracin,
para una aceleracin constate:
Entonces:
-
7/24/2019 Materia Ayuda Parte Extraccion Vertical
45/55
Extraccin Vertical en mina subterrnea 2015
Ayudantia Servicios Mineros Pgina 44
Por lo tanto la expresin de la profundidad del pique se expresa como:
Simplificando trminos, se llega al siguiente polinomio:
Designando como modulo de aceleracin a:
Por lo tanto la expresin anterior queda expresada como:
-
7/24/2019 Materia Ayuda Parte Extraccion Vertical
46/55
Extraccin Vertical en mina subterrnea 2015
Ayudantia Servicios Mineros Pgina 45
Por lo que:
Resolviendo el polinomio cuadrtico, se tiene que la velocidad mxima de
extraccin queda expresada como:
CLCULO DE N DE VIAJES NVEs el N de viajes que realiza el Skip en una hora.
Tt= Tiempo total de ciclo (en segundos)
Es el tiempo que demora el Skip en dar una vuelta, considerando tiempo de viaje,
tiempo de maniobra y carga, ms el tiempo de regreso
T= tiempo de viaje (sg)Tm= tiempo de maniobra (sg)Tc= tiempo de carga (sg)
Clculo de carga horaria QhEs la carga a transportar en una hora segn meta de produccin
C= Coeficiente de irregularidad de produccin para el Skip: 1,15(A+a)= Carga diaria a sacar (ton)
A= Tonelaje diario de MineralA= Tonelaje diario de esteril
-
7/24/2019 Materia Ayuda Parte Extraccion Vertical
47/55
Extraccin Vertical en mina subterrnea 2015
Ayudantia Servicios Mineros Pgina 46
T= N de horas de trabajo al da (hrs)
Para poder calcular las toneladas diarias, hay que considerar el mineral estril, elcual se podr calcular sabiendo la ley mineral y las toneladas diarias de mineralexigidas por produccin.
Clculo de Carga til QuEs la carga en toneladas que transportar el Skip por cada vuela
Diseo del CableEs muy importante el escoger un cable adecuado, segn las necesidades de
produccin, sin embargo, generalmente se cuanta con un cable de extraccin y
por ende hay que verificar si el cable de extraccin proporcionado es adecuado
para el trabajo. Adems los tonelajes de produccin pueden variar segn el precio
de venta del mineral y capacidad de la planta.
Factor de seguridad Fs
Por razones de seguridad la resistencia de ruptura del cable Ro no puede sermenor a la fuerza total que debe resistir el cable de extraccin F, ni tampoco estedebe ser exigido en su lmite, es por ello, que es necesario considerar un factor deseguridad el cual deber encontrarse entre los valores [2 y 5].
Ro=Resistencia de ruptura del cableF= fuerza total que debe soportar el cable
Fuerza total de resistencia del cable FEs la suma de todas las fuerzas relacionadas a la extraccin vertical del skip.
-
7/24/2019 Materia Ayuda Parte Extraccion Vertical
48/55
Extraccin Vertical en mina subterrnea 2015
Ayudantia Servicios Mineros Pgina 47
Qu= Carga til, (este calculado fue explicado anteriormente.Qc= peso del cable.Qs= Peso del Skip, este se calcula segn las dimensiones y material ocupado,
como lo veremos ms adelante.Fa= Fuerza de aceleracin o carga nominal.Fb= Carga equivalente de flexin.
Clculo del Peso del Cable QcEl peso del cable tambin es considerado para efectos del clculo de las fuerzas
Pc = Peso por metro lineal del cable (ton/mts)
Ho= la profundidad total del Pique (mts)
Clculo del peso del Skip Qs:Para este clculo se debe considerar el material de la estructura, y sus
dimensiones.
Ejemplo de dimensionamiento del Skip:
-
7/24/2019 Materia Ayuda Parte Extraccion Vertical
49/55
Extraccin Vertical en mina subterrnea 2015
Ayudantia Servicios Mineros Pgina 48
Primero debemos saber cul es el volumen de material a transportar
Vm=Volumen de materialQu= Carga til, (clculo demostrado anteriormente)m= Densidad del material (mineral + esteril)
Ahora este volumen debe ser equivalente al volumen interno del skipVskip, pero no es posible llenar a tope siempre al skip, por lo tanto,debemos castigar el volumen del skip al 80% para poder igualarlo alvolumen del material
-
7/24/2019 Materia Ayuda Parte Extraccion Vertical
50/55
Extraccin Vertical en mina subterrnea 2015
Ayudantia Servicios Mineros Pgina 49
Ahora teniendo definido el modelo del skip, podemos igualar el volumeninterno del skip (por diseo) con el volumen interno calculado.
Volumen interno del Skip
Por lo general, las dimensiones del pique ya se encuentran definidas, entoncesdejaremos el ancho y largo (Z e Y) fijos (valores ya conocidos), y la altura Xcomo variable dependiente del volumen.
Ahora sabiendo los lados del Skip podemos calcular el sus lados, luego el
volumen de la estructura metlica, y sabiendo la densidad de esteobtendremos finalmente el peso:Para ello se necesita saber el grueso del acero que se va a ocupar
Para efectos del clculo consideraremos el siguiente esquema.
-
7/24/2019 Materia Ayuda Parte Extraccion Vertical
51/55
Extraccin Vertical en mina subterrnea 2015
Ayudantia Servicios Mineros Pgina 50
Los datos a, b y c, son conocidos por diseo.Para el Clculo del volumen de las paredes del Skip, consideraremos conocidotambin el espesor e.
Volumen total de las paredes del Skip:
Peso total del Skip:
-
7/24/2019 Materia Ayuda Parte Extraccion Vertical
52/55
Extraccin Vertical en mina subterrnea 2015
Ayudantia Servicios Mineros Pgina 51
Fuerza de aceleracin o carga nominal Fa
g= 9,8 (mts/seg2) fuerza de aceleracin de gravedada= aceleracin del Skip.
Carga Equivalente de Flexin Fb
A= reaEn= mdulo de elasticidad del cabledW= dimetro de un alambre, componente de un tornD= dimetro de la polea
DISEO DEL PEINECILLO.
Para realizar el diseo del peinecillo, debemos calcular las fuerzas que estn
actuando en cada barra, para esto se utiliza el mtodo de los nudos. Este mtodo consisteen hacer sumatoria de fuerzas en el eje x e y e igualarlas a 0, para cada nudo.
Consideremos un peinecillo bsico con el siguiente esquema (ejemplo):
-
7/24/2019 Materia Ayuda Parte Extraccion Vertical
53/55
Extraccin Vertical en mina subterrnea 2015
Ayudantia Servicios Mineros Pgina 52
Para realizar este clculo, se debe considerar la fuerza total que ejerce el sistema sobre la
polea en el peinecillo, que ser la misma calcula anteriormente F
Ecuaciones de cada nudo.
Nudo 1.FX= R1 sen = 0FY= - R2R1 cos1 + F+Peso estructura/n de nudos = 0
Nudo 2.FX= R3sen1= 0
-
7/24/2019 Materia Ayuda Parte Extraccion Vertical
54/55
Extraccin Vertical en mina subterrnea 2015
Ayudantia Servicios Mineros Pgina 53
FY= R2- R4 - R3cos1 + Peso estructura/n de nudos = 0
Y se prosigue de la misma forma con todos los nudos restantes, para obtener eltotal de las fuerzas en cada barra, se debe igualar la sumatoria de momento enciertos nudos segn corresponda.
Luego de obtener todas las fuerzas que reaccionen en las barras, se calcula elpandeo de las barras sometidas a compresin, estas son las barras que resultancon fuerza positiva.
Se tiene que cumplir que: crtico >=solicitantePara el clculo del crtico se tiene que realizar el siguiente clculo:
= [L geom *K] /i
Donde:
= esbeltezL geom.= largo geomtrico de la barrai = radio de giroK = 0,65 (empotrado-empotrado)i= [(D^2 + d^2) ^ (1/2)]/4D = dimetro exteriord = dimetro interior
Calculo solicitante:solicitante=P/A
Donde:P=fuerza de la barra
A=AreaA=/4 (D^2-d^2)
Estos datos se comparan y si el crtico >=solicitante, esto nos indicar que laestructura del peinecillo es suficientemente resistente a los esfuerzos que estarsometido.
-
7/24/2019 Materia Ayuda Parte Extraccion Vertical
55/55
Extraccin Vertical en mina subterrnea 2015
CONCLUSIN
Revisadas las caractersticas del mtodo de extraccin vertical, nosmuestra que este sistema es una alternativa que brinda muchas ventajas, ya que
muchas veces por la profundidad del yacimiento no justifican una extraccin pormedio de rampas o correas.
En su uso tenemos principalmente jaulas o skips, que son recipientes semiabiertos o cerrados respectivamente Adems este sistema tambin otorga lafacilidad de poder transportar persona, materiales y herramientas que se necesiteninterior mina. Estos se utilizan para el traslado de mineral, desde cotas inferiores acotas superiores. Estos sistemas de transporte son impulsados por cables sonimpulsados por un Huinche y a su vez sostenido por una polea que se encuentrasobre un Peinecillo, que es una estructura metlica que se encuentra en lasuperficie.
Tenemos como ventajas ciertos factores que son importantes, como el
material a remover de la mina, la cantidad de material que se encuentra en el
yacimiento, la produccin que se necesita en mina, por lo cual uno puede ver
como una alternativa factible la extraccin vertical.
Cuando ya se tienen las caractersticas de remocin y produccin de la mina, se
debe asignar el tamao del skip o jaula, el grosor del cable, las dimensiones del
peinecillo, el dimetro de la polea, la potencia del motor, etc.
Ciertos factores variables a considerar dentro de los componentes de la
extraccin vertical girarn en torno a la carga til que se pretenda tener, es decir,dependiendo de la carga es la eleccin del dimetro de cable, el consumo de
energa, el tipo de skip, las dimensiones de las maquinas de extraccin, entre
otros.
Toda empresa minera tiene que tener parmetros aceptables para poder
explotar un yacimiento y es por eso que la extraccin vertical puede llegar a ser
una de las formas ms seguras de extraer el material, ya que sus parmetros de
seguridad son bastante altos, adems para grandes profundidades se pueden
asegurar costos de extraccin muy bajos y convenientes a comparacin de otros
mtodos de extraccin.