CURSO: MECANICA DE ROCAS

EXPLOTACIN DE CANTERAS

Ing. Tefilo Crdenas Palacios

UNIVERSIDAD ANDINA NESTOR CACERES VELASQUEZINGENIERIA CIVIL PUNO

EXPLOTACION DE CANTERASLa cantera es la formacin geolgica del cual se extraen rocas para la construccin (piedras), en edificaciones se utilizan en los cimientos de todas las obras, obtencin de aglomerantes como arenas; tambin se utilizan en los acabados como mrmoles, pizarras, cermicas y todo tipo de vidrios. EXPLOTACION DE CANTERAS, METODO DE BANCOS.

La roca es el conjunto de partculas minerales fuertemente ligadas entre s, por las fuerzas de interaccin molecular o por un material cementante, que defieren por sus caractersticas geolgicas y litolgicas. La diversidad de propiedades de las rocas depende del orgen y de los procesos geolgicos, transcurridos despus de su formacin durante el largo tiempoLas propiedades fsico-mecnicas renen las propiedades fsicas y mecnicas, se manifiestan por la influencia de tensiones exteriores y se expresan por la capacidad de las rocas a poner resistencia al proceso de perforacin.

FORMACION DE ROCASLas rocas pueden ser formados por uno o varios minerales, las rocas no han tenido una unidad de formacin y por lo tanto es un agregado de minerales. Geolgicamente las rocas se clasifican por el modo en que se formaron. Las que estuvieron fundidas y se solidificaron son las rocas gneas, las que se formaron como consecuencia de sedimentacin son las rocas Sedimentarias y las que han sufrido alteraciones y cambios se denominan metamrficas.Rocas sedimentarias

RocasgneasRocasmetamrficas

EXPLORAC. Y CARACTERIZACION GEOTECNICALos trabajos de investigacin geotcnica son destinados a esclarecer las condiciones geolgicas de superficie, los tipos de suelos y rocas existentes y los cuales son sus elementos estructurales donde se ejecutar la obra.La exploracin se realiza por medio de pozas o calicatasLa calicata es el pozo excavado con el propsito de realizar exploraciones, para determinar sus caractersticas del suelo donde se cimentar la estructura.

Calicatas

PERFORISTA CON MARTILLO JACK HAMMER

Las mquinas perforadoras modernas se caracterizan por su gran rendimiento, ya que son sumamente rpidas y adems muy fciles de operar, dotado de ciertos mecanismos empujadores, el mecanismo de funcionamiento se basa en movimientos de rotacin y percusin que provoca el corte en la roca.La rapidez que se ha consegui-do al aumentarse el nmero de golpes del martillo y tambin la fuerza de cada golpe.En canteras se utiliza las perfo-radoras tipo Jack-Hammer, que es una mquina para peforar en bancos.

VOLADURA:La voladura es un fenmeno fsico - qumico, que consiste en arrancar de una masa rocosa, una porcin de las mismas. Este fenmeno se realiza a travs de una violenta reaccin qumica de los ingredientes de una mezcla explosiva, que al liberar repentinamente gases sometidos a grandes presiones y altas temperaturas como consecuencia de esta reaccin produce la rotura de ciertas porciones de material rocoso.En todo tipo de voladura hay tres elementos bsicos que se conjugan para un eficiente disparo que son: fuerza del explosivo, resistencia de la roca y nmero de caras libres.

Los explosivos propiamente dichos son las dinamitas, tienen una velocidad de reaccin de detonacin de 3,000 a mas de 7,000 m/seg.La dinamita est compuesta generalmente de tres elementos principales; sensibles como la Nitroglicerina, proveedores de Oxgeno como Nitrato de Amonio o Nitrato de Sodio y combustibles como aserrn, tierra de diatomeas, almidn etc.

Fotografa Cordn detonanteEn canteralneas troncales

GRAVERAS:Arranque directo.CANTERAS:Arranque con explosivos.

PASOS PREVIOSIDENTIFICION POSIBLE ZONAESTUDIOS DE FACTIBILIBILIDADOBTENCION DE LOS PERTINENTES PERMISOS (CONCESION)COMPRA DE TERRENOS

IDENTIFICACIN DE LA ZONADOCUMENTACIN SOBRE POSIBLES ZONASESTUDIOS GEOLGICOSANTIGUAS LABORES MINERASPROXIMIDAD DE OTRAS CANTERASZANJAS Y CALICATASSONDEOS CON Y SIN RECUPERACIN DE TESTIGO

ESTUDIOS DE FACTIBILIDADCLCULO DE ESPESORESDETERMINACIN DE CALIDAD DEL MATERIALCLCULO DE RATIOS ESTRIL/MINERALPERSPECTIVAS DE VENTAS DE MATERIAL EN LA ZONA

OBTENCIN DE PERMISOSINVESTIGACIN, EXPLORACIN, EXPLOTACINDECLARACIN DE IMPACTO AMBIENTALINSTALACIN DE PLANTA INDUSTRIALEtc

COMPRA DE TERRENOSNEGOCIACIONES CON COMUNIDADES Y PROPIETARIOS

INICIO DE LAS LABORESImportante en todo momento tener claros los lmites de la futura explotacin. MARCAR LMITES

CONCESIN

PROPIEDAD

EJEMPLO (1)CANTERA DE VALDIVIASituacin entre dos canteras de calizaCalizas del pramo: Heterogneas en calidad, espesores variables en la zona entre 10 y 40 m.Ratio estril/mineral de 28%Prxima a Trujilio. Posee como principal cliente las plantas de hormign del grupo. Asegura ventas de determinados productos.Terrenos en propiedad fuera de cuadrcula en algunas zonas y cuadrcula fuera de terrenos en propiedad en otras.No se conocen resultados de estudios previos de sondeos.

EJEMPLO (2)Material fragmentado en yacimiento, intercalaciones arcillosas y terrosas. (Caractersticas de las calizas del pramo). Aumentos de ratio esteril/mineral respecto a yacimientos de caliza Sana.Humedad en los frentes. Tierra+Humedad = Barro (problemas en trituracin y cribado), (Problemas de calidad en productos finales)

DIMENSIONAMIENTO

Ratio Estril/mineral + Ventas (Producto til) determinarn las necesidades en t/h para abastecer la planta de tratamiento, en funcin de esto se dimensionarn las mquinas de la planta. La calidad del yacimiento y la exigida al producto final determinar el tipo de maquinaria a emplear. El tamao de la planta determinar el hueco necesario para su ubicacin.

Las toneladas de producto final a obtener y el diseo de la explotacin (Distancias previstas a los frentes etc.) son factores determinantes a la hora de dimensionar tanto la capacidad como el nmero de vehculos a emplear en las operaciones de carga y transporte.

UBICACIN DE LA PLANTA DE TRATAMIENTOCuidadosa eleccin del emplazamientoMinimizar el impacto visual ( Buscar las cotas ms bajas del terreno o aprovechar huecos existentes)Lo mas cerca posible de los frentes de explotacinPlanificacin de accesos, pasos de vehculos y peatones, oficinas y servicios, bscula de ventas, zona de residuos, Zonas de mantenimiento y talleres etc. = NECESIDAD DE MAYORES SUPERFICIES.

CONDICIONANTES A LOS EQUIPOS DE PERFORACIN, CARGA Y TRANSPORTEPerforacin: En n capaz de perforar los m^3 de material necesarios en tolva. Capaz de perforar con la malla necesaria para obtener el tamao idneo para la planta de tratamiento.Carga: Suficientemente grande como para poder abastecer a la planta de tratamientoTransporte: En n o capacidad suficiente como garantizar el servicio de la planta.

INVERSIONES INICIALES Todos los pasos seguidos hasta el momento implican unos costos de inversin. Se supone que dichos costos debern recuperarse durante la vida de la explotacin para garantizar la RENTABILIDAD DE LA EXPLOTACIN. Estos costes se reparten entre los aos disponibles para amortizacin de las inversiones realizadas hasta el momento. (C0)

Primeros costos de produccin (Costos de operacin)Perforacin y Voladura (Cp+Cv)Carga (Cc)Transporte (Ct)Retirada de acopios + Carga ventas (Cav)TENDENCIA ACTUAL A SUBCONTRATAR = Precio cerrado con material en tolva. En base a la produccin y ventas estimadas el contratista oferta un precio por tonelada en tolva debiendo considerar todos estos costes.

DNDE COMENZAR LAS LABORES?Ideal comenzar en frentes abiertos, (accesos y pistas ya abiertos) y cercanos a la planta de tratamiento.Buscar comienzo en lmites de explotacin, esto permite acopiar estriles en zonas donde no debern ser movidos posteriormente (Restaurar y semirestaurar + Rpida recuperacin de Avales)

COMIENZO DE LAS LABORESEn frente abierto : Perforacin y Voladura del frente.En terreno virgen : Perforacin y Voladura de Rampa de acceso hasta obtener un frente abierto y espacio suficiente para la maniobra de la maquinaria.

PERFORACINCalidad de frentes + Tamao final deseado determinan la malla de perforacin.Clculo terico de la malla de perforacin y posteriores ajustes prcticos destinados a disminuir el coste de perforacin por metro lineal.

ELECCIN DEL EXPLOSIVOCARGA DE FONDO: Explosivo con alto poder rompedor.SOBREPERFORACIN: Arrancar desde el fondo.CARGA DE COLUMNA: Explosivo capaz de generar grn cantidad de gases tras la explosin.RETACADO: Impedir la salida de gases por la parte superior del barreno.

ELECCIN Y CONEXIN DE DETONADORESDetonadores elctricos en cabeza + Cordn detonante. Retardo entre barrenos segn nmero del detonadorDetonadores en fondo con retardo segn tipo e iniciacin con un detonador elctrico en superficie.

EJEMPLO (4)Carga de fondo: Explosivo Gelatinoso tipo dinamita. GOMA 2ECO 65mm y GOMA 2ECO 55mm.Carga de Columna: Explosivo tipo Anfo. Nagolita o Riogel si hay agua en los barrenos)Detonadores de fondo: No elctricos. PrimadetConectores: Retardos de 25ms, 42ms y 67ms. EZTLDetonador de inicio: Elctrico altamente insensible.

PREPARACIN DEL TAJO PARA LA CARGAITC 07.1.03 = Limpieza y nivelado de superficies de trabajo.Apartar las probables proyecciones de la voladura para facilitar el acceso de los vehculos a la zona de trabajo

CARGAFRONTAL O RETRORUEDAS O CADENAS

Funcin de la movilidad que esperamos para la mquina, y de las alturas mximas de trabajo esperadas (ITC. 07.1.03)

TRANSPORTE A TOLVA DE RECEPCINDumperes rgidos o articuladosCapacidad suficiente para abastecer a planta de tratamientoITC 07.1.03 Dimensiones de pistas y accesosITC 07.1.03 Una disposicin interna de seguridad regular las velocidades y normas de trfico en todo momentoITC 07.1.03 Limpieza peridica de pistas y accesos, la carga en exceso obliga a frecuentes mantenimientos.

CARGA PARA VENTAS Y RETIRADA DE ACOPIOSPalas cargadoras sobre ruedasNecesaria movilidad con rapidez

TRANSPORTE DE MATERIAL A ACOPIOSDumperes rgidos o articulados, Camiones baera.Lo ideal es utilizar los vehculos de transporte de material del frente de cantera a planta como auxiliares para el movimiento de acopios cuando haya paradas en planta.

EJEMPLO (5)Perforadora Atlas Copco Roc F6 con martillo en fondoRetroexcavadora Liebher 9742 Dumpers Terex Tr-601 Dumper Caterpillar Cat-7731 Pala cargadora Volvo L-220-D1 Pala cargadora Caterpillar Cat 980 G1 Dumper Articulado Volvo A-401 Vehculo auxiliar Pegaso (Riego y repostaje)1 Manipulador telescpico Manitou (Elevacin y transporte de palets y repuestos, barredora de pistas)1 minipala Komatsu

TRATAMIENTO DEL MATERIAL EN PLANTARecepcin del material. TOLVA.Alimentacin. ALIMENTADORES.Machaqueo y Trituracin. MACHACADORAS Y MOLINOS.Cribado. CRIBAS.Transporte del material de unos elementos a otros. CINTAS TRANSPORTADORAS.

PRODUCTO FINALVenta directa de materialRetirada a acopios y Venta desde estosRelleno de huecos de excavacin para restauracin segn MEM autorizado.

COSTES DE TRATAMIENTORepuestos y Mantenimiento Cr y CmPersonal CpEnerga (Elctrica o Gasoil) CeOtros

Estos costes van encareciendo el producto final.

RESUMEN BSICO DE COSTES DE PRODUCCINPerforacin y VoladuraCarga y TransporteRetirada de acopios y ventasTratamiento de material hasta el producto final.Cpt

CAUSAS QUE PROVOCAN AUMENTOS EN COSTO UNITARIO NETO

Inadecuado mantenimiento implica averas y aumentos en el costo de repuestos.Escaso rendimiento de la planta o de la maquinariaAumentos en precios de repuestos, combustibles, explosivosRotaciones de productosProductos no conformes

LOS PILARES BSICOS EN PRODUCCINPRODUCCINSEGURIDADCALIDADMEDIO AMBIENTEUno slo de ellos no es vlido, debe buscarse el equilibrio entre los cuatro factores.

GRACIAS