Post on 02-Mar-2018
7/26/2019 5 Diseo de obras subtarrneas-chimeneas y piques
1/51
MIN-314(C5)Diseo de Chimeneas y Piques
INGENIERA DE ROCASPROFESOR : SOLEDAD MAASS V.
7/26/2019 5 Diseo de obras subtarrneas-chimeneas y piques
2/51
Obras
Mineras
S
ubterrneas
Caserones
Pilares
Tneles
Chimeneas ypiques
Cavernas
Puntos deextraccin
Puntos de vaciado
Buzones
Carpetas derodados
7/26/2019 5 Diseo de obras subtarrneas-chimeneas y piques
3/51
Diseo de
Chimeneas y Piques
7/26/2019 5 Diseo de obras subtarrneas-chimeneas y piques
4/51
Sistemas de traspaso
Son construcciones verticales a subverticales diseadas para:
Traspaso de mineral
Aire
Personal
Almacenamiento mineral (Stock interior mina)
7/26/2019 5 Diseo de obras subtarrneas-chimeneas y piques
5/51
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 ?
7/26/2019 5 Diseo de obras subtarrneas-chimeneas y piques
6/51
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 ?
7/26/2019 5 Diseo de obras subtarrneas-chimeneas y piques
7/51
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
7/26/2019 5 Diseo de obras subtarrneas-chimeneas y piques
8/51
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
7/26/2019 5 Diseo de obras subtarrneas-chimeneas y piques
9/51
Chimeneas de traspaso
Chimeneas son construcciones verticales a subverticalesdiseadas para:
Traspaso de mineral
Aire Personal
Almacenamiento mineral (Stock interior mina)
7/26/2019 5 Diseo de obras subtarrneas-chimeneas y piques
10/51
Componentes
1. Chimenea de traspaso
2. Dos o ms niveles en la mina
3. Punto de vaciado: parrillas, chancadores
4. Punto de descarga: buzones
7/26/2019 5 Diseo de obras subtarrneas-chimeneas y piques
11/51
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
7/26/2019 5 Diseo de obras subtarrneas-chimeneas y piques
12/51
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.
7/26/2019 5 Diseo de obras subtarrneas-chimeneas y piques
13/51
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.
7/26/2019 5 Diseo de obras subtarrneas-chimeneas y piques
14/51
7/26/2019 5 Diseo de obras subtarrneas-chimeneas y piques
15/51
7/26/2019 5 Diseo de obras subtarrneas-chimeneas y piques
16/51
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.
7/26/2019 5 Diseo de obras subtarrneas-chimeneas y piques
17/51
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
7/26/2019 5 Diseo de obras subtarrneas-chimeneas y piques
18/51
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
7/26/2019 5 Diseo de obras subtarrneas-chimeneas y piques
19/51
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
7/26/2019 5 Diseo de obras subtarrneas-chimeneas y piques
20/51
Otras causas de colgaduras
Finocompactado
(2)(1)
Futuro
caseroneo
(3) (4)
S l i bl
7/26/2019 5 Diseo de obras subtarrneas-chimeneas y piques
21/51
Soluciones a problemas
operacionales- Colgaduras
A B C
20
m
Coligue con
explosivos
Perforacin
coyotePuntos de
observacin
7/26/2019 5 Diseo de obras subtarrneas-chimeneas y piques
22/51
Solucin ms Frecuente
S l i bl
7/26/2019 5 Diseo de obras subtarrneas-chimeneas y piques
23/51
Solucin en El Teniente. Rojas et al (2004)
Soluciones a problemas
operacionales- Caseroneo
7/26/2019 5 Diseo de obras subtarrneas-chimeneas y piques
24/51
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
7/26/2019 5 Diseo de obras subtarrneas-chimeneas y piques
25/51
Mtodos de Construccin de
chimeneas/ Piques
Alimak
Raise Borer
Vertical Crater Retreat (VCR)
Box hole
7/26/2019 5 Diseo de obras subtarrneas-chimeneas y piques
26/51
Alimak
7/26/2019 5 Diseo de obras subtarrneas-chimeneas y piques
27/51
Construccin de chimeneas
VCR
dimetroPiloto
Este mtodo requiere la construccin previade dos niveles
Chimeneas de 2-3 m de dimetroNivel inferior
Nivel perforacin
7/26/2019 5 Diseo de obras subtarrneas-chimeneas y piques
28/51
Raise Borer
Piloto
Dimetros de 2-7 m
7/26/2019 5 Diseo de obras subtarrneas-chimeneas y piques
29/51
Box Hole
Sistema no requiere de desarrollos en nivelsuperior
7/26/2019 5 Diseo de obras subtarrneas-chimeneas y piques
30/51
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=Ovm4QUxrVD07/26/2019 5 Diseo de obras subtarrneas-chimeneas y piques
31/51
Parrillas
7/26/2019 5 Diseo de obras subtarrneas-chimeneas y piques
32/51
7/26/2019 5 Diseo de obras subtarrneas-chimeneas y piques
33/51
Diseo de parrillas
Punto de descarga
Parrilla
Chimenea
d
bastidor
barrotes
7/26/2019 5 Diseo de obras subtarrneas-chimeneas y piques
34/51
Diseo de parrillas
En el diseo de parrillas se debe determinar los siguientesparmetros.
Distancia de barrotes
Largo de la parrilla
7/26/2019 5 Diseo de obras subtarrneas-chimeneas y piques
35/51
Reduccin en una Parrilla
Cachorreo: Disponibilidad
Rompedor : Hidrulico o Mecnicos:
Inversin
Disponibilidad
7/26/2019 5 Diseo de obras subtarrneas-chimeneas y piques
36/51
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
7/26/2019 5 Diseo de obras subtarrneas-chimeneas y piques
37/51
7/26/2019 5 Diseo de obras subtarrneas-chimeneas y piques
38/51
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
7/26/2019 5 Diseo de obras subtarrneas-chimeneas y piques
39/51
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
7/26/2019 5 Diseo de obras subtarrneas-chimeneas y piques
40/51
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
7/26/2019 5 Diseo de obras subtarrneas-chimeneas y piques
41/51
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
7/26/2019 5 Diseo de obras subtarrneas-chimeneas y piques
42/51
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
7/26/2019 5 Diseo de obras subtarrneas-chimeneas y piques
43/51
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.
7/26/2019 5 Diseo de obras subtarrneas-chimeneas y piques
44/51
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 !
7/26/2019 5 Diseo de obras subtarrneas-chimeneas y piques
45/51
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
7/26/2019 5 Diseo de obras subtarrneas-chimeneas y piques
46/51
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.
7/26/2019 5 Diseo de obras subtarrneas-chimeneas y piques
47/51
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
7/26/2019 5 Diseo de obras subtarrneas-chimeneas y piques
48/51
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
7/26/2019 5 Diseo de obras subtarrneas-chimeneas y piques
49/51
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
7/26/2019 5 Diseo de obras subtarrneas-chimeneas y piques
50/51
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
7/26/2019 5 Diseo de obras subtarrneas-chimeneas y piques
51/51
MIN-314(C5)Diseo de Chimeneas y Piques
INGENIERA DE ROCAS
PROFESOR : SOLEDAD MAASS V.