PROYECTOS TECNOMINAS
Diseño De Una Alternativa De Transporte Interno Para La Minería
Subterránea Del Carbón (Convenio Colciencias, UPTC y Carbopaz)
Método Para El Control Automatizado De Los Parámetros De
Ventilación Y Seguridad En Una Mina Subterránea De Carbón
Diseño Y Construcción De Puertas De Sostenimiento En Materiales
Alternativos Para La Minería Subterránea (Puertas Inteligentes)
Estudio Geomecánico De Estabilidad De Pilares Y Taludes Para La
Prevención De Riesgos
MOSAR
MÉTODO AORGANIZADO Y SISTEMICO DE
ANÁLISIS DE RIESGOS
Aspectos asociados:
•
La perdida asociada al acontecimiento
•
La probabilidad de la ocurrencia
•
El grado según el cual las consecuencias
MOSAR es un método genérico que permite
analizar los riesgos técnicos de una instalación
humana y definir medios de prevención
necesarios para neutralizarlos.
Se aplica tanto a una nueva instalación como al
diagnostico de una instalación existente.
MONITOREO EN TIEMPO REAL DE LAS VARIABLES
GEOMECÁNICAS DEL MACIZO ROCOSO EN UN
SISTEMA DE EXPLOTACIÓN SUBTERRÁNEO
Realidad Actual
Para desarrollar una minería subterránea con
seguridad, responsabilidad social , así como para
el desarrollo de un método de explotación
técnico y económicamente viable se hace
necesario conocer anticipadamente las
condiciones fisicomecánicas del macizo rocoso,
además el monitoreo y control diario y en tiempo
real de estas para así poder prevenir eventos
inesperados que pongan en peligro el personal, la
infraestructura, la maquinaria y la viabilidad de
proyecto minero.
En la seguridad minera los derrumbes
son estadísticamente el primer factor de
accidentalidad en Colombia
especialmente debido al
desconocimiento de ciertas clases de
condiciones del macizo rocoso lo que
con el presente proyecto mejoraría las
Objetivo
Generar una propuesta de monitoreo en tiempo
real de las variables del comportamiento
geomecánico del macizo rocoso, para conocer
anticipadamente su comportamiento y crear una
reacción temprana ante reacciones imprevistas
que pueda generar en la infraestructura minera.
Metodología
Obtener parámetros propios de la zona
Generar un modelo, aplicarlo, analizarlo,
interpretarlo y corregirlo
Elaborar una guía metodológica para el
monitoreo y un sistema de instrumentación
Generar aportes y transferencia tecnológica
aplicada a proyectos mineros subterráneos
LA MECÁNICA DE ROCAS EN EL
MONITOREO EN TIEMPO REAL
TEMARIO
1. LA MECANICA DE ROCAS APLICADA A LA MINERIA
2. LOS MACIZOS ROCOSOS
3. LA ACTIVIDAD MINERA
4. SEGURIDAD MINERA
5. MACIZOS ROCOSOS: LAS DEFORMACIONES Y ESFUERZOS
6. REPRESENTACIÓN DE LOS ESFUERZOS EN LOS PILARES DE
SOSTENIMIENTO EN CÁMARAS
7. CIERRE Y ABANDONO MINERO
8. NECESIDAD DE MONITOREO GEOMECÁNICO
9. UN CASO PRACTICO DETERMINAR LA ESTABILIDAD
GEOMECANICA DE PILARES
1. LA MECANICA DE ROCAS APLICADA A LA
MINERIA
LA MECANICA DE ROCAS ES
LA DISCIPLINA QUE ESTUDIA
LA DINÁMICA DE LOS
ESFUERZOS Y
DEFORMACIONES EN UN
MACIZO ROCOSO.
ES LA PARTE MATEMÁTICA
DEL CALCULO DE MODELOS
ESTRUCTURALES
ESTATICAMENTE
CARGADAS.
ESTADO DE EQUILIBRIO DEL
MACIZO ROCOSO
ESFUERZOS DEFORMACIONES
LAS LABORES MINERAS ALTERAN EL ESTADO
TENSIONAL Y DEFORMACIÓN DEL MACIZO ROCOSO Y
DEPENDEN DE LOS SIGUENTES PARAMETROS:
1. TOPOGRÁFICAS: POSICION ESPACIAL
2.GEOLOGIA: LITOLOGIA, ESTRUCTURAL, TECTONICA
3. PROPIEDADES: QUIMICAS, FISICAS, MECÁNICAS
4. LABOREO MINERO
•
TUNELES
•
FRENTES DE EXPLOTACIÓN
2.MACIZOS ROCOSOS
2.1 LA ROCA EN PROBETAS
2.2 MACIZO ROCOSO
CUERPO GEOLOGICO CON TODO
TIPO DE DISCONTINUIDADES Y
HERENCIA GEOLOGICA DE
ORIGEN, ESFUERZOS
3. LA ACTIVIDAD MINERA
SE FUNDAMENTA EN LA
CONSTRUCCIÓN DE
EXCAVACIONES
DENOMINADAS
ESTRUCTURAS MINERAS.
TUNELES
FRENTES DE EXPLOTACIÓN
INCIDENCIA O ÁREA DE
INFLUENCIA GEOMECÁNICA
TUNELES: HASTA TRES VECES A
CADA LADO EL ANCHO
FRENTES DE EXPLOTACIÓN POR TAJO
NIVEL SUPERIOR NIVEL INFERIOR INCL INADO PRI NCI PAL O D E T R A N S P OR T E T AM BO R DE VE N T IL A C IÓN M ACHÓ N DE PR OT E C C IÓN DERRUMBE DIRIGIDO 2 20 40 CARBÓN A A' LÍNEA DE CANASTAS 24°4. SEGURIDAD MINERA
SE ASOCIA A EVITAR, PÉRDIDAS:
ECONÓMICAS, HUMANAS, RECURSOS NO RENOVABLES; Y DERRUMBES
1. SALUD OCUPACIONAL: LA
PERSOMA Y SU BIENESTAR 2. VENTILACIÓN: AMBIENTE AEREO AIRE: CAUDAL, VELOCIDAD, RESISTENCIA
TUNEL
GASES: PROPORCIÓN Y CLASES 3. MECANICA DE ROCAS: ESTABILIDAD
DEL MACIZO ROCOSO FRENTE A LAS LABORES EN PROFUNDIDAD,
5. MACIZOS ROCOSOS: LAS
DEFORMACIONES Y ESFUERZOS
6.REPRESENTACIÓN DE LOS ESFUERZOS EN LOS
PILARES DE SOSTENIMIENTO EN CÁMARAS
7. CIERRE Y ABANDONO MINERO
1. DIAGNOSTICO DEL ESTADO DE
ESTABILIDAD DE LAS LABORES
MINERAS
2. LINEA BASE GEOMECANICA.
3. IMPACTO AMBIENTAL CON EL
TIEMPO
3.1. HUNDIMIENTOS Y ZONAS DE
INFLUENCIA.
3.2. INVENTARIO DE MANTOS
AFECTADOS
3.3. EMISIÓN DE GASES
8. NECESIDAD DE MONITOREO
GEOMECÁNICO
1. INICIO PROYECTO MUESTREO MONITOREO IN SITU • 2. PROYECTO EN DESARROLLO PARA DISEÑO CONTROL3. PROYECTOS EN ABANDONO O CIERRE DE MINA LOS FRENTES DE EXPLOTACION UNA VEZ HAN
CUMPLIDO CON SU OBJETIVO, NO ES POSIBLE ACCEDER A ELLOS POR TAL RAZÓN ES NECESARIO DEJAR INSTRUMENTOS QUE PERMITAN EL MONITOREO EN TIEMPO REAL
DE LOS EFECTOS VELOCIDAD DE CERRAMIENTO MEDIANTE UN SISTEMA DE
TRANSMISION DE DATOS.
•
MONITOREO ESTÁTICO REALIZADO
EN ESTACIONES:
CONVERGENCIA = TENSIOMETROS
DESPLAZAMIENTOS =
ESFUERZOS = GATOS PLANOS
•
MONITOREO MOVIL O
TRANSITORIO:
DE RESISTENCIA A
ESFUERZOS A
COMPRESION O
SIMILARES EN PILARES
O PAREDES DEL TUNEL
MEDIANTE MEDIDA DE
ONDAS ULTRASONICAS
9. UN CASO PRACTICO DETERMINAR LA
ESTABILIDAD GEOMECANICA DE PILARES
MARCO TEORICO
CRITERIO DE COULOMB
MOHR
MODELO ANALITICO:
ECUACIÓN
MODELO GRAFICO
1. PARAMETROS
PROFUNDIDAD, PESO
ESPECIFICO, CLASIFICACION
MACIZO ROCOSO, COHESION
DE LA ROCA, RESISTENCIA A
LA COMPRESION, ANGULO DE
FRICCION INTERNA.
2.DETERMINAR LA CURVA DE
ESTABILIDAD DE EQUILIBRIO
LIMITE DEL MACIZO ROCOSO
3.MEDIANTE INSTRUMENTO DE
ULTRASONIDO IN SITU
DETERMINAR LA RESISTENCIA
A LA COMPRESION
4.TRANSMISION DE DATOS
CONSTRUIR CURVA TIPICA PARA
CASO PARTICULAR MEDIANTE
SOFTWARE O PROGRAMA DE
COMPUTADOR (ROCK LAB)
INFORMACION EN TIEMPO
REAL EN PANTALLA SEGÚN
LAS VARIABLES QUE INCIDAN
EN LA DESESTABILIZACIÓN.
5.INTERPRETACION POR PARTE
DEL INGENIERO A CARGO
PARA SUGERIR CORRECTIVOS
QUE PUEDEN SER:
ESTABILIZACION
ABANDONO
10. CONCLUSIONES
LOS YACIMIENTOS MINERALES SON ROCAS MODIFICADAS QUE SE ENCUENTRAN DENTRO DE UN MACIZO ROCOSO QUE CORRESPONDE A UN CUERPO GEOLÓGICO CONSTITUIDO POR DIFERENTES UNIDADES LITOLÓGICAS, ESTRUCTURALMENTE AFECTADAS POR DISCONTINUIDADES QUE SE REFLEJAN
EN EL COMPORTAMIENTO GEOMECÁNICO.
EL MACIZO ROCOSO EN SU ESTADO NAURAL, TENSIONALMENTE SE ENCUENTRA EN EQUILIBRIO, AL CONSTRUIR LABORES MINERAS SE DESESTABILIZA GENERANDO ESFUERZOS SECUNDARIOS QUE AFECTAN LAS PAREDES DEL
TÚNEL Y EL ÁREA DE INFLUENCIA DONDE PREDOMINAN LOS ESFUERZOS A COMPRESIÓN Y CORTANTE CON SUS RESPECTIVAS DEFORMACIONES. LOS ESFUERZOS INDUCIDOS Y LAS DEFORMACIONES GENERADAS SE
MANIFIESTAN EN EL TÚNEL MEDIANTE DILATACIÓN VOLUMÉTRICA (CONVERGENCIA, COMPORTAMIENTO ELÁSTICO) LUEGO FALLAMIENTO (COMPORTAMIENTO PLÁSTICO) CON LA POSTERIOR FORMACIÓN DE BLOQUES
Y EN ULTIMA INSTANCIA DESPRENDIMIENTO DE LOS MISMOS GENERANDO DERRUMBES E INESTABILIDAD EN LA LABOR MINERA.
10. CONCLUSIONES
LOS ESFUERZOS Y DEFORMACIONES SE HAN
MONITOREADO TOMANDO MEDICIONES INICIAL MENTE
CON INSTRUMENTACIÓN DE TIPO MECÁNICO,
POSTERIORMENTE CON SISTEMAS ELECTRÓNICOS,
ANALÓGICOS Y ACTUALMENTE DIGITALES; PERMITIENDO
LA TRANSMISIÓN DE DATOS A DISTANCIA A CONSOLAS
DONDE SE PUEDEN TOMAR DECISIONES
LA MINERÍA NO PUEDE QUEDARSE ATRÁS EN LA
IMPLEMENTACIÓN Y USO DE ESTAS TECNOLOGÍAS YA
QUE SON UNA INVERSIÓN A CORTO Y MEDIANO PLAZO Y
EN UN FUTURO INMEDIATO SERÁ UNA NECESIDAD EL
MONITOREO DE ÁREAS EXPLOTADAS EN PROCURA DE
DETERMINAR LA LÍNEA BASE GEOMECÁNICA QUE PUEDE
CAUSAR INCIDENCIA EN SUPERFICIE ESPECIALMENTE
CON HUNDIMIENTOS Y EMANACIÓN DE GASES AL
EXTERIOR EN EL PERIODO DE CIERRE Y ABANDONO
Recepción, Procesamiento e
Interpretación de Datos
Esquema general de un sistema de procesamiento de datos
Transductor
Variable
Física ADC DAC
Sistema Digital (Microcontrolador, Procesador, DSP, etc.) Actuador Señal Para Controlar la Variable Física Entrada Analógica Salida Analógica . . . . . . Entradas
Esquema general de un sistema de procesamiento de datos
Transductor
Variable
Física ADC DAC
Sistema Digital (Microcontrolador, Procesador, DSP, etc.) Actuador Señal Para Controlar la Variable Física Entrada
Analógica Analógica Salida
. . . . . . Entradas
Digitales Digitales Salidas
SENSOR
Parámetros Importantes: # de muestras por segundo
Retención Filtro Anti-Alias
Esquema general de un sistema de procesamiento de datos
Transductor
Variable
Física ADC DAC
Sistema Digital (Microcontrolador, Procesador, DSP, etc.) Actuador Señal Para Controlar la Variable Física Entrada
Analógica Analógica Salida
. . . . . . Entradas
Digitales Digitales Salidas
CONVERSOR A/D
Parámetro Importante: Resolución (# de bits)
Esquema general de un sistema de procesamiento de datos
Transductor
Variable
Física ADC DAC
Sistema Digital (Microcontrolador, Procesador, DSP, etc.) Actuador Señal Para Controlar la Variable Física Entrada
Analógica Analógica Salida
. . . . . . Entradas
Digitales Digitales Salidas
PROCESAMIENTO DE DATOS
Análisis, Almacenamiento Ejm: Análisis Temporales y/o
Esquema general de un sistema de procesamiento de datos
Transductor
Variable
Física ADC DAC
Sistema Digital (Microcontrolador, Procesador, DSP, etc.) Actuador Señal Para Controlar la Variable Física Entrada
Analógica Analógica Salida
. . . . . . Entradas
Digitales Digitales Salidas
CONVERSOR D/A
Parámetros Importantes: Resolución, Precisión,
Esquema general de un sistema de procesamiento de datos
Transductor
Variable
Física ADC DAC
Sistema Digital (Microcontrolador, Procesador, DSP, etc.) Actuador Señal Para Controlar la Variable Física Entrada
Analógica Analógica Salida
. . . . . . Entradas
Digitales Digitales Salidas Convierte señal eléctrica al
contexto de la variable física
Ejemplo: Acelerógrafo GIRA-UPTC 2013-1
•
Características Definidas por las Normas NSR-98 y
NSR-10 del Servicio Sismológico Colombiano.
Frecuencias 0-10 Hz.
200 Muestras por segundo
Rango de aceleración 1-2G
.
Resolución
≥
18 bits.
Ejemplo: Acelerógrafo GIRA-UPTC 2013-1
•
Características Definidas por las Normas NSR-98 y
NSR-10 del Servicio Sismológico Colombiano.
Frecuencias 0 - 10 Hz.
200 Muestras por segundo
Rango de aceleración 1-2G
.
Resolución
≥
18 bits.
Frecuencias 0 - 10 Hz.
230 Muestras por segundo
Rango de aceleración 1-2G
.
Resolución
21
bits.
Ejemplo: Acelerógrafo GIRA-UPTC 2013-1
•
Aplicaciones:
Monitoreo Sísmico
En Estructuras (Movimiento Fuerte)
– Detección y almacenamiento de Eventos sísmicos.
Ejemplo: Acelerógrafo GIRA-UPTC 2013-1
•
Aplicaciones:
Monitoreo Sísmico
En Estructuras (Movimiento Fuerte y Ruido Ambiental)
– Frecuencia 0 - 50 Hz.
Ejemplo: Acelerógrafo GIRA-UPTC 2013-1
•
Aplicaciones:
Monitoreo Sísmico - Microaceleraciones
– Frecuencia 0,001 - 10 Hz.
– Uso de sensores Piezoeléctricos.
– Alta sensibilidad. (0.5 a 1000 μC./g.) Baja
Ejemplo: Acelerógrafo GIRA-UPTC 2013-1
•
Aplicaciones:
Industria
– MOTORES y MAQUINAS (vibración).
• Sistemas de alarma.
– Pruebas de suelo en impacto de vehículos y trenes.
• Resistencia de materiales.
– Aplicaciones de navegación inercial (BARCOS, AVIONES, MISILES).
Resultados Esperados
Organización de una guía metodológica para el análisis, formulación y monitoreo
Desarrollo un sistema de instrumentación con tecnología propia y disponible en el mercado Socialización mediante ponencias en eventos,
artículos y cartillas
Adaptación y transferencia de tecnologías aplicadas a proyectos mineros subterráneos en el país
