MINERIA EN PIQUES-PROFUNDIZACIN DE PIQUES INTRODUCCIN En toda obra MINERA existen variables a controlar que muchas veces se escapan de las miradas de los expertos, muchas veces por desconocimiento o por no querer innovar al respecto. La obra en s misma es un ejemplo de variabilidad en el cual se pueden vislumbrar su carcter nico y tcnico. Con el pasar de los aos se han perfeccionado las herramientas para poner en prctica la forma de planificar una obra de minera, es por eso que las tcnicas modernas ponen nfasis en la operacin, en el proceso y la tarea, todos aspectos que van desde un mayor grado de generalidad hasta lo ms particular. Como ya se haba dicho las obras de construccin en minera son un ejemplo de un producto nico y tcnico que puede ser visto como un flujo continuo. En este carcter entran a batallar aspectos como la planificacin organizacional, por proyecto y por actividad, las cuales ponen nfasis en los atributos del proyecto y en los componentes fsicos de los mismos. Y tambin la operacin, el proceso y la tarea, que tienen sus nfasis en la accin en terreno y en los procesos tecnolgicos. Entonces cabe destacar el papel importante que deben cumplir este conjunto de factores y dems est decir que deben trabajar en forma compartida. Muchos son los mtodos de optimizar una operacin, un proceso o una tarea y por ende existen algunos mtodos que no son ampliamente utilizados en el mbito de la construccin. Para la construccin los planes de operaciones ms vistos, pueden ser las cartas de proceso y los diagramas de flujo, que en conjuncin trabajan a la perfeccin en la hora de optimizar el uso de los recursos y sus respectivos planes. La presente investigacin cuenta con el desarrollo del mtodo de programacin de operaciones y el correspondiente estudio de mtodos para la PRODUNDIZACIN DE PIQUES. En este estudio se TOMA COMO REFERENCIA A LA MINA COBRIZA, que actualmente es explotada por la transnacional DOE RUN PER, con los diferentes factores que influyen en su construccin. Todo esto apoyado por el desarrollo de las correspondientes cartas de procesos y diagramas de flujos, que deberan estar presentes para una optimizacin en el uso los sus recursos.

MARCO TERICO Entendemos como planificacin, al desarrollo del estudio previo que se realiza previo a la ejecucin de un proyecto, en donde se establecen el tipo de recursos a utilizar, el presupuesto disponible, la organizacin de las actividades, resultados que se esperan del proyecto, entre otros. Junto con lo anterior, se definen tres niveles de planificacin: Estratgica, Tctica y Operacional, ocupndose cada una de ellas (en trminos generales) de la planificacin a Largo, Mediano y Corto plazo respectivamente. La Planificacin de Operaciones o Estudio de Mtodos, corresponde al nivel de la planificacin operacional. Operacin es una actividad que coloca un elemento definible de construccin, en donde se llevan a cabo determinados procesos tecnolgicos y se tiene una secuencia de tareas determinadas. Dentro de este contexto, la Planificacin de Operaciones, se ocupa de las instalaciones auxiliares, programacin y asignacin de recursos, seleccin y mantencin de equipos, polticas de inventario, diseos de control de los procesos, mtodos de trabajo y aseguramiento y control de calidad. O sea, que es fundamental tener un conocimiento acabado de los factores que participan dicha operacin y de los objetivos que se persiguen para ella. Para lograr realizar un adecuado Estudio de Mtodos, existen diferentes herramientas, que se denominan Planes Operacionales. Estos, describen el trabajo y como debe ser realizado. Entre ellos se destacan los Croquis, Hojas de Asignacin de trabajos, Esquemas de trabajo, Modelos a escala, Cartas de proceso o diagramas de flujo, Sistemas computacionales, Modelos de operaciones y la Planificacin a corto plazo. A su vez, dentro del mismo estudio, es en extremo beneficioso, realizar un estudio de Mejora de Mtodos, en donde se pueden determinar los procedimientos ms fciles y econmicos para ejecutar las operaciones componentes de la actividad.

DESARROLLO Alcance del Plan.

El alcance del plan de operacin de la profundizacin de Piques, abarca el estudio del anlisis de las variables que engloban el desarrollo del mtodo ms ptimo para esta actividad, tomando en cuenta todos los aspectos que involucran tal proceso, como la gestin y el desarrollo mismo de la operacin, desde el punto de vista del aseguramiento de la calidad, costo, plazo, seguridad para lo cual se utilizaran las herramientas que otorga el estudio de mtodos y que son oportunos de utilizar para este procedimiento. Plan tctico desde el punto de vista de la profundizacin de piques. La justificacin del uso de un Pique pasa por el plan tctico de la empresa. En el cumplimiento de toda organizacin, el de obtener beneficio, la empresa define su objetivos y metas. Para el logro de ellas, la empresa utiliza la planificacin como una herramienta, es decir la racionalizacin de las actividades, evitando entorpecimiento y disminuyendo riesgo. El costo de utilizacin de un Pique es elevado, para justificar la utilizacin de este recurso, se debe planificar de modo que sea ocupado en su capacidad mxima, a lo mejor si es necesario, los procesos constructivos debern modificarse para optimizar dicho recurso, entonces cabe preguntarse, en qu procesos se utilizara este recurso? y como la profundizacin del Pique mejorara el rendimiento de dicho proceso? Plan de operacin para la profundizacin del Pique. Para realizar un plan de operacin (profundizacin del Pique), se debe tener una visin global de la operacin, es decir se debe tener en cuenta todos los recursos que intervienen en la operacin, como, equipo, herramienta, maquinaria, mano de obra, espacio fsico, etc., los cuales nos darn los aspectos tcnicos a considerar en la operacin, en nuestro ejemplo un aspecto importante a considerar es el espacio fsico el cual no nos permite iniciar la obra (en forma vertical). La profundizacin el Pique, por lo cual deberemos utilizar un procedimiento de ejecucin distinto, en el cual tendremos que considerar, el equipo necesario para las operaciones, para el cual utilizaremos los recursos adecuados. En este caso utilizaremos en equipo de alto costo, pero de un manejo operacional acelerado y recortara costos en lo que es la construccin del Pique. Nos referimos al Raise Borer en el cual no utilizaremos explosivos. Las dimensiones del pique actualmente es de 8m de Dimetro y 200 metros de profundidad; El proyecto de Profundizacin abarca una expansin de 100m mas de profundidad.

Figura N 1: PROCEDIMIENTO DE PERFORACIN RAISE BORER

Descripcin de Maquinarias, Equipos y Herramientas. Maquinaria Consiste principalmente en la utilizacin de una mquina electrohidrulica en la cual la rotacin se logra a travs de un motor elctrico y el empuje del equipo se realiza a travs de bombas hidrulicas que accionan cilindros hidrulicos. Bsicamente la operacin consiste en perforar, descendiendo, una perforacin piloto desde una superficie superior, donde se instala el equipo, hasta un nivel inferior. Posteriormente se conecta en el nivel inferior el escariador el cual acta en ascenso, excavando por corte y cizalle, la chimenea, al dimetro deseado. Dependiendo de las caractersticas del equipo el motor elctrico puede ser de 150 HP a 500 HP, este rango de potencias ir directamente en relacin con el dimetro final de perforado y la longitud del pique. En este mtodo de excavacin de chimeneas se necesitar contar con dos superficies de trabajo: Al inicio de la excavacin, en la parte superior y al final de la excavacin en la parte inferior. Es decir el mtodo ser aplicable para excavaciones en interior de la mina entre 2 (dos) galeras ubicadas al interior de la mina. Perforacin del piloto Realizada en forma descendente, vertical o inclinada, utilizando como herramienta de corte un tricono de rodamientos sellados.

El avance de la perforacin se logra, agregando barras a la columna de perforacin, la cual se estabiliza con barras estabilizadoras de piloto. El detritus producto de la perforacin es barrido con agua a presin impulsada por bombas de 37 a 50 KW de potencia, extrayndolo por el espacio anular que queda entre la pared del pozo y la columna de barras de perforacin. Una altura de salida del flujo de agua, con detritus, de 10cm a 12 cm, medida de la salida del pozo, nos indicar un buen barrido. Bajo ese valor ser necesario revisar posibles inconvenientes como: prdidas de agua por el fondo, falta de volumen de agua para barrer o aumento de densidad del material a extraer. En todos esos casos ser necesario agregar aditivos qumicos que nos ayuden con la extraccin. Normalmente junto al equipo ser necesario tener dos piscinas de unos 15 m3 cada una para almacenamiento y recirculacin de agua utilizada en el barrido del detritus. En caso de tener un tipo de roca muy disgregadle, en que el barrido con agua no sea adecuado, ser necesario utilizar aire comprimido a alta presin para esta operacin. Ahora lo utilizaremos para la profundizacin del Pique que consta de 100m. La deflexin o desviacin del taladro piloto depender de la pericia de operacin y de la calidad del macizo rocoso a perforar. La presencia de diques, fallas o discontinuidades en general, tender a provocar mayores desviaciones. Ensanchamiento del tiro piloto. Una vez perforado el tiro piloto y despus de retirado el tricono, se procede a conectar el cabezal o escariador provisto con cortadores, en la galera ubicada en el interior de la mina, donde finaliz la perforacin piloto. El escariador avanza en ascenso, excavando la roca por corte y cizalle, al dimetro final de la chimenea. Normalmente la presin de empuje en la etapa de escariado es de unas 5 veces mayor a la etapa de perforacin piloto. Para retirar el escariador al final de la excavacin existen 2 alternativas. Bajar la columna de barras, desconectar y retirar el escariador por el fondo de la chimenea o pique, a travs de la galera inferior. En este caso ser necesario dejar un puente de roca, no excavado, en la parte superior de 2 a 3 metros dependiendo del dimetro final de excavacin y la calidad geomecnica de la roca excavada. Excavar la chimenea completa, retirando el escariador por la parte superior de la excavacin. Normalmente es posible utilizar esta alternativa cuando el inicio del pique o chimenea est en la superficie. Para realizar esta operacin se requiere montar el equipo Raise Borer en vigas metlicas que atraviesen la excavacin circular abierta en superficie, sostener el escariador desconectado de la columna mediante una gra, retiro del equipo, para finalizar con el retiro del escariador.

Relacin entre el dimetro de perforacin piloto y dimetro de escariado Existir una relacin entre los dimetros de perforacin que ser determinante para la eleccin del material de perforacin, en la excavacin. En la prctica se ha determinado que hasta 2,5 metros de dimetro final de excavacin, utilizar un dimetro de perforacin del piloto de 12 pulgadas es adecuado. Para dimetros finales de excavacin de 2,7 mts. a 3,5 mts. se utiliza perforacin con tricono de 13 " de dimetro. En nuestro caso es de 8m Sobre 3,5 mts. de dimetro final de excavacin y hasta 8,0 mts. de dimetro se utiliza normalmente, perforacin con tricono de 15". En la tabla a continuacin se indica los dimetros de chimeneas ms frecuentes y los dimetros de perforacin piloto utilizados.

Tabla N 1: Relaciones de dimetros de trabajo.Dimetro de chimenea (mt.) 1,50 1,80 2,10 2,50 2,70 3,00 3,50 4,00 4,50 5,00 6,00 Dimetro perforacin piloto (plg) 12 12 12 12 13 13 13 15 15 15 15

Descripcin de un Equipo Raise Borer. Los siguientes son los componentes principales que forman un equipo Raise Borer Motor Elctrico Tiene como misin dar la rotacin a la columna de perforacin en las 2 etapas : perforacin piloto y escariado. En la etapa de perforacin piloto la columna rota a una velocidad de 30 RPM y en la etapa de escariado a 8 RPM. Normalmente en potencias de 150 HP a 500 HP, 750 RPM y 550 o 380 Volt, dependiendo del tipo de equipo. Conjunto de Reductores Conjunto de 3 o 4 transmisiones en base a engranajes y piones planetarios que reducen las velocidades de rotacin a los valores sealados anteriormente, segn la operacin que se est realizando. Sistema de Empuje electrohidrulico. Conjunto de bombas hidrulicas y electrovlvulas de alta presin, alrededor de 3000 PSI, que entrega la presin de trabajo a los cilindros hidrulicos para el empuje en las dos etapas de la operacin. La presin necesaria para la operacin depender de: longitud de la columna suspendida, calidad geomecnica de la roca a excavar, calidad estructural de la roca y dimetro final de la excavacin. En general podemos indicar los siguientes rangos de presin de trabajo: Perforacin Piloto: 0 a 3 megapascales Escariado: 4 a 20MP Sistema de Sujecin de la Columna de Barras Corresponden a componentes mecnicos, tratados trmicamente que tienen como misin sujetar la columna en las 2 etapas de la operacin, transmitiendo la energa de empuje y rotacin a las herramientas de corte.

Bases y Cuerpo Principal del Equipo Componentes fabricados en fierro fundido donde se montan los elementos anteriormente sealados. El conjunto completo es montado en la base de concreto.

Conjunto Elctrico Sistema de componentes elctricos compuestos por transformadores, sistemas de partidas suaves, "soft starter", limitador de torque y sistemas de seguridad que resguardan la rotura o dao de la columna extendida en situaciones de partidas y detenciones de rotacin en cualquiera de las etapas.

Columna de perforacin. Formada bsicamente por barras, estabilizadores de piloto y de escariado, cross over, stem bar y barra de partida. La adecuada combinacin de este material, permite una operacin eficiente y segura. Habitualmente una barra de 11 1/4" de dimetro y 1,50 mt. de longitud tiene un peso de 420 kgs. Una barra similar a la anterior pero de 10" de dimetro pesa 260 kgs.

Escariador o Cabezal. Estructura metlica, asimtrica, donde van ubicados los cortadores que dan el rea de corte final de excavacin. Normalmente construido en aceros especiales, conectada a la barra stem, trabaja por empuje y rotacin en forma ascendente, contra el macizo rocoso provocando su ruptura por corte cizalle. El nmero y disposicin de los cortadores definir el rea final de excavacin En la tabla siguiente se indica el nmero de cortadores segn el tamao de escariadores ms comunes.

Tabla N 2 : N de cortadores segn dimetro de escariador.Dimetro Final de Escariado Nmero de Cortadores (mt) (un) 1,5 1,8 2,1 2,5 2,7 3,0 3,5 4,0 4,5 8 10 12 14 14 16 22 26 28

Estacin de Trabajo. La Estacin de Trabajo podr estar ubicada en superficie o interior de la mina. Para estaciones en superficie se requiere una plataforma de unos 100 m2 de superficie donde se ubicar la losa de concreto donde se anclar el equipo Raise Borer. Los diferentes modelos de equipo Raise Borer definen alturas mnimas de operacin y rea de trabajo en interior mina. A continuacin se entrega las dimensiones de estaciones respecto de diferentes modelos de equipos. Tabla N 3 : Estaciones de Trabajo segn modelo de equipo.Marca Modelo Master Drilling RD-3-250 Robbins 73-R Robbins 71-R Robbins 61-R Robbins 41-R Robbins 43-R Robbins 83-R Altura (mt) 6,0 7,5 6,0 5,0 4,5 4,5 7,5 Area (mt) 3x3 3x3 3x3 3x3 3x3 3x3 3x3

Rendimientos de Excavacin. El rendimiento en la excavacin de chimeneas con equipos Raise Borer es variable y depender fundamentalmente de la calidad geomecnica de la roca, la profundidad del pique o chimenea y por supuesto del dimetro final de excavacin. En general podemos indicar los siguientes rendimientos netos para rocas competentes con una resistencia a la compresin uniaxial de hasta 180 Mpa. Perforacin Perforacin Escariado Escariado Escariado Escariado Piloto Piloto a a a a 12 : 13 " : 12 8 6 4 12 10 a a a a 8 a a 20 15 20 14 10 mts. mts por por por por por da da da da da da

1,5 mt: 2,5 mt: 3,0 mt: 3,5 mt:

mts. mts. mts. mts. por

Descripcin del rea de trabajo. El rea de trabajo no solamente se define por sus dimensiones desde el punto de vista de la operacin. Podemos disponer de un gran espacio fsico para la profundizacin del Pique, pero esto depender en que etapa de la obra se realizar la operacin, por ejemplo, si ya se han realizado las actividades de excavacin puede que sta actividad nos reduzca considerablemente nuestro espacio fsico. Tambin tendremos que considerar cual es el punto estratgico para la ubicacin de nuestra gra torre, lo cual esta en directa relacin con el emplazamiento del edificio, de modo que con nuestra gra se pueda transportar los distintos elemento a travs del edificio donde se requiera. Para nuestro ejemplo la distribucin de la zona de trabajo esta en el esquema siguiente: