5 DiseÃ±o de obras subtarrÃ¡neas-chimeneas y piques

7/26/2019 5 Diseo de obras subtarrneas-chimeneas y piques

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MIN-314(C5)Diseo de Chimeneas y Piques

INGENIERA DE ROCASPROFESOR : SOLEDAD MAASS V.


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Obras

Mineras

S

ubterrneas

Caserones

Pilares

Tneles

Chimeneas ypiques

Cavernas

Puntos deextraccin

Puntos de vaciado

Buzones

Carpetas derodados


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Diseo de

Chimeneas y Piques


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Sistemas de traspaso

Son construcciones verticales a subverticales diseadas para:

Traspaso de mineral

Aire

Personal

Almacenamiento mineral (Stock interior mina)


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Chimenea

Excavacin de tipo vertical o subvertical diseada con lafinalidad de traspasar servicios entre niveles en minerasubterrnea .

Principalmente las chimeneas se utilizan como parte del

circuito de ventilacin mina.

Para que se va a utilizar ?

Qu duracin va a tener?

Qu niveles debe conectar ?


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Piques

Excavacin de tipo vertical o subvertical diseada con lafinalidad de traspasar mineral entre niveles en minerasubterrnea .

Los piques se utilizan como traspaso y en algunos casos

almacenamiento de mineral

Qu niveles conecta ?

Qu seccin debe tener ?

Qu inclinacin debe tener ?


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Piques

La infraestructura de piques tiene asociada otras obras que lacomplementan , como

Parrillas de control de mineral con sobretamaoEstacin de

martillos

Infraestructura de control de flujo de salida

Buzones

Cortina de cadenas


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Sistema de traspaso

Punto de descarga a pique

Pique de Traspaso

Descarga Buzn

Nivel de Transporte Principal

Nivel de Produccin o transporte

secundario

Estocada de carguoPunto de recepcin


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Chimeneas de traspaso

Chimeneas son construcciones verticales a subverticalesdiseadas para:

Traspaso de mineral

Aire Personal

Almacenamiento mineral (Stock interior mina)


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Componentes

1. Chimenea de traspaso

2. Dos o ms niveles en la mina

3. Punto de vaciado: parrillas, chancadores

4. Punto de descarga: buzones


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Diseo de piques para traspaso

70 a 80

Buzn

Alimentacin

Quiebre

Seccin Parmetros a definir:

Angulo de chimenea/pique

Largo de chimenea/pique

Dimetro de chimenea/pique

Angulo de quiebre


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Factores en el diseo

El diseo de piques de traspaso requiere que el materialfluya cuando este se activa.

El flujo de material es un proceso de falla por corte

Fuerzas contrarias al flujo son cohesin y friccin.

Se debe evitar condiciones de no-flujo: colgaduras ypiping, as como la estabilidad del pique de traspaso.


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Diseo de chimeneas-

prediccin de colgadurasLa mobilidad del medioparticulado depende de sucomposicin granulomtrica.

Material fino tiende a producircohesin y por lo tanto disminuirla mobilidad de conjunto departculas.

Presencia de agua tiende a

aumentar dicha cohesin.El ngulo al cual el materialfluye entonces es caractersticode cada material.


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Flujo en una chimenea-

material no cohesivoLa probabilidad de colgadura en una chimenea puede serobtenida de la experiencia.

La probabilidad de que exista una colgadura en el caso de

materiales no cohesivos se debe al entrabamiento de granos.En este caso la probabilidad de colgaduras se puededisminuir mediante el aumento del dimetro de la chimeneaya que el arco se hace inestable. Se ha mostrado que para

disminuir la colgadura se debe tener un dimetro de lachimenea de 5 veces el tamao mximo de partcula.


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Flujo en una chimenea-

material no cohesivo

Compactacin = f (peso columna, caractersticas del mineral)

Arco

Dchimenea/d100 Observacion

> 5 Flujo continuo

3 - 5 Existe probabilidad de entrabamiento

< 3 Existe una alta probabilidad de entrabamiento


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Flujo en una chimenea-material

cohesivo Un arco cohesivo falla si el peso del arco excede la

resistencia al corte (Parisseau, 1983)

)sin(1

cos11

c

rD

D: dimetro de la chimenea (m)

1/r = 1; para un pique circular

1/r=D/L para un pique rectangular

1/r= para un slot largo

C = cohesin

= peso especifico

= ngulo de friccin


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Efecto cohesin en dimetro

0.0

1.0

2.0

3.0

4.0

5.0

6.0

0 5 10 15 20 25 30 35

Cohesion (KN/m2)

Diametro(m)

= 30, = 18.6 KN/m3

Chimenea circular


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Otras causas de colgaduras

Finocompactado

(2)(1)

Futuro

caseroneo

(3) (4)

S l i bl


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Soluciones a problemas

operacionales- Colgaduras

A B C

20

m

Coligue con

explosivos

Perforacin

coyotePuntos de

observacin


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Solucin ms Frecuente

S l i bl


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Solucin en El Teniente. Rojas et al (2004)

Soluciones a problemas

operacionales- Caseroneo


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Parmetros de Diseo

Largo y pendiente de la chimenea

La inclinacin de las chimeneas depende de lascaractersticas de flujo del material, se han usado desde 90

a 30 de pendiente.

Largos son variables y dependen del uso: de 18 a 180metros.

Intervalo entre niveles de observacin es 46 metros.

Mtodos de Construccin de


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Mtodos de Construccin de

chimeneas/ Piques

Alimak

Raise Borer

Vertical Crater Retreat (VCR)

Box hole


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Alimak


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Construccin de chimeneas

VCR

dimetroPiloto

Este mtodo requiere la construccin previade dos niveles

Chimeneas de 2-3 m de dimetroNivel inferior

Nivel perforacin


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Raise Borer

Piloto

Dimetros de 2-7 m


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Box Hole

Sistema no requiere de desarrollos en nivelsuperior


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https://www.youtube.com/watch?v=Ovm4QUxrVD0https://www.youtube.com/watch?v=5jE0MWEESE0https://www.youtube.com/watch?v=649dZPCTD30
https://www.youtube.com/watch?v=Ovm4QUxrVD0https://www.youtube.com/watch?v=5jE0MWEESE0https://www.youtube.com/watch?v=5jE0MWEESE0https://www.youtube.com/watch?v=5jE0MWEESE0https://www.youtube.com/watch?v=Ovm4QUxrVD0https://www.youtube.com/watch?v=Ovm4QUxrVD0


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Parrillas


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Diseo de parrillas

Punto de descarga

Parrilla

Chimenea

d

bastidor

barrotes


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Diseo de parrillas

En el diseo de parrillas se debe determinar los siguientesparmetros.

Distancia de barrotes

Largo de la parrilla


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Reduccin en una Parrilla

Cachorreo: Disponibilidad

Rompedor : Hidrulico o Mecnicos:

Inversin

Disponibilidad


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Distancia entre barrotes

Chimenea(m)

Distancia entre barras (m)

Ejemplo:

Determinar el espaciamiento

de barras para asegurar flujoen una chimenea de 3 m de

dimetro.

Barras espaciados a 0.6 m


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La energa potencial que tiene la roca en 0, se gasta en eltrayecto y como lmite (mximo) la roca se detiene en 2 (fin de la parrilla ).

La energa se gasta en trabajo.

La energa en 2 debe ser 0.

La roca llega a 2 con toda la energa gastada es decir contodo el trabajo realizado.

Qu ocurre en el camino ?

Principio


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Disipacin de energa en 1 producto del choque.

Gasto de energa por roce dinmico entre:

Roca - roca y entre roca - barrotes de la parrilla.

Trabajo para vencer la fuerza de roce en 1-2, que tambinincluye la disipacin de energa por cambio de planos.

Se define:

e = disipacin de energa en 1

f = coeficiente de roce dinmico entre rocas y barrotes.

Principio


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E 1 = m g h ( 1 - e ) + m g l sen

Energa que se debe gastar en el trabajo que se realizarpara recorrer el plano inclinado y el tramo horizontal s.

W = Fd en general.

W = mgl cos f + mgsf

Al suponer que la roca se detiene en 2, toda la energa que

tenamos en 1 se gasta en hacer este trabajo.

As E 1 - W = 0

Principio


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Reemplazando:

mg h ( 1-e ) + mg l sen - mg l cos f - mgsf = 0

h ( 1 - e ) + l sen - l cos f - sf = 0

Se debe encontrar , l, s, h.

Falta conocer e y f.

e y f dependen del tipo de roca.

Principio


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Condicin de borde: Si h = 0 f = l sen l cos + s

Se arrojan rocas y se mide hasta donde llegan (s) en diferentesparrillas.

l (m) s (m) f

27 2,10 0,82 0,3625 2,31 0,78 0,3421,5 2,82 0,54 0,3333,5 1,63 1,20 0,35

Para los valores de l, s y se calcula f.

Se supone que las propiedades de la roca son constantes y seobtiene un promedio para f = 0,345


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Determinacin de e

Si no se perdiera energa, Cuanto s debera desplazarse unboln , para subir un h?.

Como E = W y W = Fd

La energa suplementaria es:

mg h = mg f sh = f s

h = 0,345 s

Al suponer h = 16 cm s = 46,5 cm es el desplazamientosuplementario en caso de no haber disipacin de energa.


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s fue menor.% = s - s real

ss real = 65 % s hay disipacin de energa% = 1 - 0,65 = 0,35

1 e = 35 % de disipacin de energa

e = 0,35

Al chocar la roca en 1, pierde un 35% de la energa que tenaen 0. El resto la pierde en el trabajo que an le resta porrealizar.

Hay 2 incgnitas resueltas !


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Reemplazando en

0,65 h + l sen - 0,345 l cos - 0,345 s = 0

0,65 h + l sen - 0,345 l cos = s0,345

Para = constanteh = constante

s = nl + c

en que n = sen - 0,345 cos 0,345


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Por ejemplo si = 25, n = 0,319 y s = 0,319 l + 1,88 h

Se desarrolla sabiendo es una variable constructiva

Se puede fijar en el diseo

Luego: s = 0,319 l + 1,88 h

Dependiendo de la altura de vaciado tendremos una familia de

curvas de parrillas a elegir.


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h depende del sistema de carguo hacia la parrilla dependedel tipo de maquinaria con la cual se vace a la parrilla.

si hay una buitra h 0

si es un camin h 0,5 m.

si es un scoop h 1,5 m.

Por lo tanto, el sistema de carguo determina h.

Con esto se ha determinado otra incgnita y solo resta porconocer s y l.

Construyamos una familia de curvas para h = 0,5 y 2, con


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y p y

s = 0,319 l + 1,88 h.

s h = 2 ; = 25

43

2

1 h = 0,5 ; = 25

1 2 3

Entonces se procede as: h l s25 0,5 0 0,94

1 1,259

25 2 0 3,76

1 4,07

si h = 0,5 s = 0,319 l + 0,94

si h = 2 s = 0,319l+ 3,76

l

S aumenta en la medida quaumenta la altura de cadalas colpas

R h


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Resumen chimeneas

Seleccin de dimetro

Caso no cohesivo: Usar parrilla para caso de flujo.

Caso cohesivo: determinar esfuerzos y resistencia a lacompresin simple del material y la funcin de flujofuncin de flujo ff como: c /zz

ff < 1 (flujo es probable que ocurra)

ff >= 1 (flujo intermitente o no flujo)

R Chi


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Resumen Chimeneas

Determinar el largo de la parrilla utilizando la energaasociada a la cada de rocas desde la altura del equipo (h)y perdidas de energa asociadas.

En el diseo se asume una parrilla con ngulo

Construccin

Diseo d


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