UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS(Universidad del Per Decana de Amrica)Facultad de Ingeniera Geolgica, Minera, Metalrgica y GeogrficasEscuela Acadmico ProfesionalIngeniera de MinasDiseo de rampas

Minera SubterrneaUtilizado para yacimientos de mediana y alta leyRitmos de produccin 500-50000 tpdMs selectivo que el mtodo de cielo abierto excepto por los mtodos por hundimientoProblemas de diseo:Geometra de la mina subterrneaEstabilidad y soporteUbicacin de los accesosLogstica para el transporte y movimiento de mineral subterrneo

Componentes de una Mina SubterrneaAcceso horizontal (adit, Drift)Excavacin horizontal de acceso a la minaPiques (shafts) Excavacin vertical de acceso a la minaChimenea (Ore passes) Excavaciones sub-verticales dedicadas al traspaso de mineral, personas y en algunas ocasiones utilizadas como cara libreRampas (Declines or ramps)Son excavaciones horizontales orientadas en espiral con el propsito de conectar dos niveles o acceder a la minaCaserones (Stopes) Corresponden a unidades bsicas de explotacin de las cuales se extrae mineral. En algunos casos estos caserones son rellenados con material estril.

Esquema de una Mina SubterrneaABABA, Breas ProductivasRampaAccesosNivelesSeccin TransversalSeccin Longitudinal

Diseo de rampasEl diseo de rampas requiere de conocimientos matemticos y fsicos que se dictan durante la formacin de los profesionales en ingeniera, pero el conocimiento prctico y la experiencia complementan para efectuar un diseo ptimo y acertado; previo a lo dicho se deben ejecutar los niveles principales de acceso y extraccin, de 60 90 m. de encampane o desnivel; as mismo, se debe disear y planear la ejecucin de chimeneas con mquina Raise Borne, en el eje de la rampa o adyacente a esta, a fin de procurarse los servicios de ventilacin, lneas de aire, agua, electricidad, adems de los echaderos de mineral y desmonte (ore-pass y fill-pass); de esta manera se aumentar notablemente la eficiencia y la velocidad de su ejecucin disminuyendo el tiempo de transporte.

Consideraciones para el diseo de rampasProcurar que la rampa tenga la menor longitud de desarrollo como sea posible.La gradiente debe ser la ptima para desarrollar velocidad de 20 a 30 km7hora y que todos los vehculos no tengan dificultad para subir.Los radios de curvatura mnimo deben de tener una amplitud suficiente y necesaria para que todos los vehculos puedan girar libremente sin retroceder y evitar accidentes.

La seccin transversal debe ser la ptima para la libre circulacin de todos los vehculos de la mina; compensando el ancho con la altura, siendo la mnima posible la altura.Tratar de evitar trabajos de sostenimiento, procurando desviar la rampa por terrenos con mejores condiciones de estabilidad y auto soporte.

Procedimiento de DiseoSe debe preparar un juego de planos topogrficos de c/u de los niveles en el que deben encontrarse los mapeos geolgicos al detalle; as como la seccin longitudinal y secciones transversales del depsito mineralizado.Considerar de que en el sistema trackless, las rampas reemplazan a las chimeneas del sistema convencional, en cuanto a la funcin de acceso, extraccin y ventilacin; por esto, adyacente a la rampa o en el eje de su trayectoria, se debe disear y planear la ejecucin de chimeneas de transferencia de minera (ore-passes) y de servicios; por lo tanto, cada tajeo o grupo de tajeos deben tener rampas de acceso. Como los costos de perforacin, sostenimiento y mantenimiento son mucho ms altos que hacer chimeneas en el sistema convencional, por esto, la longitud de los tajeos debe de ser lo suficientemente largos para justificar y menguar estos costos.

Por ejemplo: en una mina se divide en niveles, cuyas diferencias de cotas es de 90m. se obtiene la tabla # 1 con el sgte anlisis:Desarrollo de rampas para subir de un nivel a otro con diferencias de cotas de 90m., con diferentes gradientes y sus costos respectivos

AlternativaHaGradienteLongitudHorizontalLongitudInclinadaCOSTO U.S. $UnitarioTotal18%1,1251,1291,200/m1355,00210%9009051,200/m.1086,00312%7507551,200/m. 906,00414%6436491,200/m. 779,00516%5635701,200/m. 684,00

Alternativa N1:LH = (90/8)(100) = 1,125m.L.I. = (1,125)2 + (90)2 = 1,129m.Alternativa N2:LH = (90/10)(100) = 900m.L.I. = (900)2 + (90)2 = 905m.Alternativa N3:LH = (90/12)(100) = 750m.L.I. = (750)2 + (90)2 = 755m.Alternativa N4:LH = (90/14)(100) = 643m.L.I. = (643)2 + (90)2 = 649m.Alternativa N5:LH = (90/14)(100) = 563m.L.I. = (563)2 + (90)2 = 570m.

Segn esta ptica, lo lgico sera disear una rampa de 14% o 16% debido a la menor longitud de desarrollo, como: 649m. y 570m. respectivamente

Para que el equipo pueda rodar con tal resistencia a la rodadura, se requerir un motor de mayor potencia, mayor consumo de combustible y llantas. An pavimentando la rampa de 16% tiene una resistencia a la rodadura superior a la de 14%.El siguiente paso es determinar los radios de curvatura mnimos, de acuerdo o en funcin al equipo que se va a emplear, las dimensiones de las labores y la geometra del depsito mineralizado. En los catlogos de los equipos se especifican estos radios de curvatura mnimos, los que se deben de tomar como pauta para adaptar a cada caso particular de tipo y forma de yacimiento y dimensiones de labores y pilares.Luego se tiene tambin, que determinar el eje de la trayectoria de la rampa en funcin de la forma o geometra del yacimiento, las condiciones mecnicas del relleno mineralizado y de las rocas encajonantes, tambin se tiene que considerar el mtodo de explotacin por aplicarse, para definir el ingreso a los tajeos y el acceso de los servicios y por ltimo, tambin se debe considerar el mnimo radio de curvatura durante su desarrollo

Las rampas rectas, como se puede observar en la figura #1, tienen la ventaja respecto a las de trayectorias combinadas de tramos rectos y cursos, de proporcionar mayor visibilidad a los operadores de equipo pesado y en general a todo el personal que trabaja en la mina, que se moviliza generalmente en vehculos con motores diesel, y con esto evitar riesgos de accidentes; pero se tendra la desventaja de extraerse mucho desmonte, si se desarrolla fuera del yacimiento, o bajar el porcentaje de recuperacin, si se desarrolla sobre mineral.

Las rampas en zig-zag, como se puede apreciar en la figura #2, se compone de una combinacin de tramos rectos y curvos, estas se caracterizan por tener 5 tramos por vuelta y repetitivas en las siguientes vueltas; estos tramos se componen, de 3 tramos curvos de un solo radio de curvatura, dos de un cuarto de circunferencia y uno de media circunferencia; adems, tiene un tramo recto largo y un tramo recto corto; la diferencia entre el tramos recto largo y corto, es funcin del buzamiento del yacimiento mineralizado.Este diseo es ventajoso en yacimientos compuestos por varias vetas o mantos paralelos de similares buzamientos o en cuerpos mineralizados irregulares; adems, permite mejor visibilidad que otras rampas con tramos curvos.

Las rampas en espiral, como se puede apreciar en la figura #3, se compone de una combinacin de un tramo recto y un curvo, estas se caracterizan por tener dos tramos por vuelta y repetitivas en las siguientes vueltas; el tramo curvo se compone de tres cuartos de circunferencia y el recto es funcin del buzamiento del yacimiento mineralizado.Los inconvenientes que puede presentar este tipo de diseo pueden ser:El trfico de volquetes es mayor.Causa un mayor desgaste de los neumticos.Aumentan con respecto a otros diseos, el riesgo de accidentes por dificultad de visin, cruce con maquinaria, etc.Este diseo es ventajoso en yacimientos compuestos por una sola veta o manto, as mismo tiene la ventaja de desarrollarse slo o en la mayor parte de la zona mineralizada.

En este paso corresponde calcular las distancias reducidas a la horizontal, tanto de los tramos rectos de la rampa, como el de las curvas; para dibujar en el plano la trayectoria longitudinal del eje de la rampa.Suponiendo que la gradiente de la rampa sea del 12% y la distancia inclinada entre los puntos AB=DE=L.I. y la distancia inclinada entre los puntos BC=CD=L.I, calcularemos la distancia horizontal entre los puntos AB = L.H y BC = R.; as tendremos:L.H. = 0.12 L.I. Para 12% de gradiente

R= 2 (0.12) LI = 0.24 LIR = 0.24 LI

Clculo de las proyecciones curvas de la rampa al plano vertical; como premisa tenemos el radio de curvatura mnimo, que es el radio de curvatura interno de la rampa. La curva se traza en el plano horizontal, como podemos apreciar en la figura # 6, donde se aprecia R2, es el radio de curvatura mnimo o del flanco interno; R1, es el radio de curvatura del flanco externo o el radio de curvatura de la externa y R, es el radio de curvatura del eje de la rampa.

Calcular y determinar las dimensiones del pilar de la rampa, y dibujar en los planos y secciones.Luego se debe calcular la altura de los pasos que deben de ser constantes y cuyo nmero de pasos debe guardar relacin con la altura de nivel a nivel. Tambin se debe calcular la longitud de cada curva o vuelta, as como la longitud de los tramos largos y los tramos cortos de las rectas, en funcin del buzamiento del depsito mineralizadoLuego se ubican las chimeneas. Seguidamente se deben de ubicar los accesos a tajeos a partir de la rampa principal, preferiblemente, desde los tramos rectos. Durante el desarrollo de la rampa principal, la ubicacin de los futuros accesos a los tajeos serviran de cmaras de carguo de los camiones de acarreo si no se tuvo el criterio de perforar previamente las chimeneas de echadero (ore pass).Dibujar las rampas en planta y en secciones, sobre copias de planos topogrficos, para correlacionarlas el diseo con la topografa y las estructuras mineralizadas.

Diseo de Rampa en Espiral en la Mina Cobriza CaractersticasCuando se iniciaron las operaciones en Cobriza el diseo de las rampas fue en espiral, con las siguientes caractersticas:Radio de curvatura: 14m.Paso:12m.Gradiente:12%Desarrollo sobre mineral:86%Desarrollo sobre desmonte:14%Pilar:72m.Las chimeneas de servicio y pre-pass se encuentran al costado de la espiral.

Diseo de Rampa en Zig-Zag en la Mina CobrizaA principios de los aos 80, al iniciarse el proyecto de expansin para extraer 10000 t/da se cambi las caractersticas de las rampas las siguientes:Radio de curvatura:14m.Paso:24m.Gradiente:12%Ancho de pilas:52m.Desarrollo sobre mineral:44%Desarrollo sobre desmonte:56%La chimenea de ore-pass o echadero, se hace dentro del centro de figura del zigzag y la chimenea de servicio se perfora al costado del zigzag.

1.4.- Operaciones MinerasFases:- Exploracin- Desarrollo- Explotacin- Transporte.

MI 58B: Diseo de Minas SubterrneasCtedra Codelco de Tecnologa MineraInstructor: Enrique RubioPgina *MI 58B: Diseo de Minas SubterrneasCtedra Codelco de Tecnologa MineraInstructor: Enrique RubioPgina *In general for underground mines:

Small output mines (4,000 tpd) - a main haulage level is used and all the ore is dropped to that haulage level via ore passes.

A level includes all the horizontal workings tributary to a shaft station. Ore excavated in a level is transported to the shaft to be hoisted to the surface.

Note the different types of drilling: development drilling to open up the orebody and exploration drilling to better define the limits of the orebody.