Modulo seguridad en minería

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Modulo seguridad en minería

  1. 1. CURSO EXPERTO EN PREVENCIÓN DE RIESGOS DE LA INDUSTRIA EXTRACTIVA MINERA NACIONAL MÓDULO II: SEGURIDAD EN MINERÍA
  2. 2. Módulo: Seguridad en Minería Curso Experto en Prevención de Riesgos de la Industria Extractiva Minera Nacional 2 1 RIESGOS EN MINERÍA A CIELO ABIERTO ................................................................................................. 13 1.1 MINERÍA A CIELO ABIERTO ............................................................................................................. 13 1.1.1 INTRODUCCIÓN...................................................................................................................... 13 1.1.2 NECESIDAD DE ESPACIO......................................................................................................... 15 1.1.3 FACTORES PARA LA DECISIÓN ECONÓMICA DE PUESTA EN MARCHA................................... 16 1.1.4 CRITERIOS TÉCNICOS PARA EL DISEÑO DEL RAJO DE EXPLOTACIÓN ..................................... 17 1.1.5 RESUMEN DE PARÁMETROS EN PROYECTOS MINEROS A RAJO ABIERTO ............................. 18 1.1.6 OPERACIONES BÁSICAS EN MINERÍA A CIELO ABIERTO......................................................... 18 1.1.7 SISTEMAS DE EXPLOTACIÓN EN MINERÍA A CIELO ABIERTO ................................................. 20 1.1.8 VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE LA MINERÍA A CIELO ABIERTO ............................................... 23 1.2 GEOMETRÍA Y ESTABILIDAD DEL RAJO............................................................................................ 25 1.2.1 ESPACIOS GEOMÉTRICOS....................................................................................................... 25 1.2.2 LOS ÁNGULOS DE TALUD ....................................................................................................... 26 1.2.3 EL BANCO EN UN RAJO ABIERTO............................................................................................ 27 1.2.4 ÁNGULOS EN UNA MINA A CIELO ABIERTO ........................................................................... 30 1.2.5 CAMINOS MINEROS Y/O RAMPAS ......................................................................................... 33 1.3 EQUIPOS MINEROS EN UN RAJO..................................................................................................... 39 1.3.1 MÁQUINAS PERFORADORAS.................................................................................................. 39 1.3.2 EQUIPOS PARA EL CARGUÍO DE EXPLOSIVOS......................................................................... 40 1.3.3 EQUIPOS DE CARGUÍO ........................................................................................................... 40 1.3.4 CAMIONES.............................................................................................................................. 43 1.3.5 EQUIPOS AUXILIARES Y DE SERVICIO ..................................................................................... 44 1.4 RIESGOS EN MINERÍA A CIELO ABIERTO ......................................................................................... 47 1.4.1 RIESGOS POR INESTABILIDAD DE TALUDES............................................................................ 48 1.4.2 EL FACTOR DE SEGURIDAD (FS) EN UN TALUD SEGURO ........................................................ 53 1.4.3 CONTROL DE RIESGOS FRENTE A INESTABILIDAD DE TALUDES ............................................. 56 1.4.4 CONTROL DE RIESGOS EN OPERACIONES UNITARIAS EN MINERIA A CIELO ABIERTO........... 59 2 RIESGOS EN MINERÍA SUBTERRÁNEA..................................................................................................... 78 2.1 GENERALIDADES ............................................................................................................................. 79 2.1.1 LA MINERÍA COMO POLO DE DESARROLLO PARA EL PAÍS..................................................... 79 2.1.2 IMPORTANCIA DE LA PREVENCIÓN DE ACCIDENTES EN LA MINERÍA SUBTERRÁNEA ........... 80 2.2 GENERALIDADES SOBRE MINERÍA SUBTERRÁNEA.......................................................................... 81 2.2.1 ACTIVIDADES BÁSICAS DE UNA MINA.................................................................................... 82 2.2.2 FACTORES A CONSIDERAR EN LA SELECCIÓN DE UN MÉTODO DE EXPLOTACIÓN................. 84 2.2.3 PREPARACIÓN GENERAL DE UNA MINA SUBTERRÁNEA........................................................ 85 2.3 DESCRIPCIÓN GENERAL DE LOS MÉTODOS DE EXPLOTACIÓN SUBTERRÁNEA............................... 91
  3. 3. Módulo: Seguridad en Minería Curso Experto en Prevención de Riesgos de la Industria Extractiva Minera Nacional 3 2.3.1 CLASIFICACIÓN DE LOS MÉTODOS DE EXPLOTACIÓN ............................................................ 91 2.3.2 DESCRIPCIÓN DE LOS MÉTODOS SUBTERRÁNEOS................................................................. 93 2.4 RIESGOS EN LA MINERÍA SUBTERRÁNEA ...................................................................................... 128 2.4.1 INTRODUCCIÓN.................................................................................................................... 128 2.4.2 DEFINICIONES BÁSICAS ........................................................................................................ 129 2.4.3 IDENTIFICACIÓN DE LOS PRINCIPALES RIESGOS ASOCIADOS A LA MINERÍA SUBTERRÁNEA132 2.5 RIESGOS ASOCIADOSALOS MÉTODOSDEEXPLOTACIÓN SUBTERRÁNEOS..................................... 155 2.5.1 PELIGROS ASOCIADOS A LA ELECCIÓN DEL MÉTODO DE EXPLOTACIÓN ............................. 158 2.5.2 PELIGROS ASOCIADOS A LA CARACTERÍSTICA DEL MACIZO ROCOSO.................................. 159 2.5.3 PELIGROS EN LOS MÉTODOS DE EXPLOTACIÓN................................................................... 160 2.5.4 ANÁLISIS DE CASOS .............................................................................................................. 165 2.6 BIBLIOGRAFÍA................................................................................................................................ 205 3 GEOTECNIA Y FORTIFICACIÓN............................................................................................................... 206 3.1 CONCEPTOS DE GEOTECNIA Y FORTIFICACIÓN............................................................................. 207 3.1.1 DISEÑO SOPORTE ................................................................................................................. 207 3.1.2 INFORMACIÓN DE LA ESTRUCTURA GEOLÓGICA................................................................. 208 3.1.3 PARÁMETROS RESISTENTES DE LA SUSTANCIA ROCOSA ..................................................... 229 3.1.4 RESISTENCIA AL CORTE DE DISCONTINUIDADES.................................................................. 233 3.1.5 RESISTENCIA AL CORTE DE FRACTURAS PLANARES CONTINUAS ......................................... 235 3.1.6 FASES REPRESENTATIVAS DE RESISTENCIA AL CORTE DE DISCONTINUIDADES RUGOSAS PERSISTENTE ......................................................................................................................................... 236 3.1.7 CRITERIOS DE RESISTENCIA PARA MATERIALES ROCOSOS .................................................. 238 3.1.8 CRITERIO DE FRACTURA DE HOEK – BROWN PARA MACIZO ROCOSO ................................ 243 3.1.9 RESISTENCIA COMPRESIVA Y DEFORMABILIDAD EN MACIZOS ROCOSOS........................... 245 3.1.10 ESTIMACIÓN DE LOS ESFUERZOS IN SITU............................................................................. 246 3.1.11 HIDROLOGÍA......................................................................................................................... 252 3.2 IDENTIFICACIÓN DE LOS PRINCIPALES RIESGOS ASOCIADOS A LA GEOTECNIA Y FORTIFICACIÓN EN EXCAVACIONES SUBTERRÁNEAS ............................................................................................................... 253 3.2.1 CASO DE TÚNELES O EXCAVACIONES SUBTERRÁNEAS EN TERRENOS POCO COMPETENTES. 253 3.2.2 CASO DE TÚNELES LOCALIZADOS A BAJA PROFUNDIDAD EN ROCAS FRACTURADAS ......... 253 3.2.3 GRANDES EXCAVACIONES (CAVERNAS) EN ROCAS FRACTURADAS ..................................... 254 3.2.4 PILARES................................................................................................................................. 255 3.2.5 PILARES CORONA (CROWN PILLARS).................................................................................... 256 3.2.6 EMBUDOS Y CHIMENEAS DE EXTRACCIÓN (DRAWPOINTS, OREPASSES) ............................ 256 3.3 DEFINICIÓN DE MÉTODOS DE CONTROL APLICADOS A LOS PRINCIPALES RIESGOS EN MINERÍA SUBTERRÁNEA ........................................................................................................................................... 257
  4. 4. Módulo: Seguridad en Minería Curso Experto en Prevención de Riesgos de la Industria Extractiva Minera Nacional 4 3.3.1 ANÁLISIS CINEMÁTICO DE BLOQUES Y CUÑAS PREFORMADAS........................................... 257 3.3.2 DESLIZAMIENTO DE ROCAS EN LA PARED DE UNA EXCAVACIÓN ........................................ 260 3.3.3 ANÁLISIS DE ESTABILIDAD DE CAÍDAS DE CUÑAS DE ROCAS ............................................... 261 3.3.4 PERNO HELICOIDAL .............................................................................................................. 263 3.3.5 MALLAS ................................................................................................................................ 269 3.3.6 PERNO CON ANCLAJE MECÁNICO ........................................................................................ 272 3.3.7 PERNOS DE FRICCIÓN........................................................................................................... 273 3.3.8 CABLES.................................................................................................................................. 275 3.3.9 ESTABILIDAD EN LAS PAREDES LABORES SUBTERRÁNEAS................................................... 280 3.3.10 SHOTCRETE........................................................................................................................... 284 3.3.11 DETERMINACIÓN EMPÍRICA DE ESPESOR DE SHOTCRETE TRADICIONAL ............................ 288 3.3.12 ALGUNAS RECOMENDACIONES EN APLICACIONES DE SHOTCRETE..................................... 289 3.3.13 DISEÑO SOPORTE SHOTCRETE ............................................................................................. 289 3.3.14 ACUÑADURA ........................................................................................................................ 290 3.4 ANÁLISIS DE CASOS DE ESTABILIDAD Y DETERMINACIÓN DE SOPORTE EN EXCAVACIONES SUBTERRÁNEAS ......................................................................................................................................... 292 3.4.1 EVALUACIÓN DE ESTABILIDAD Y DISEÑO DE SOPORTES EN MACIZO ROCOSO DE REGULAR A MALA CALIDAD (RMR = 35)................................................................................................................... 292 3.4.2 EVALUACIÓN DE ESTABILIDAD Y DISEÑO DE SOPORTE BLOQUE DE ROCA ACTUANDO EN LA PARED DE EXCAVACIÓN........................................................................................................................ 299 3.4.3 EVALUACIÓN ESTABILIDAD Y DISEÑO DE SOPORTE CUÑA DE ROCA ACTUANDO EN EL TECHO DE EXCAVACIÓN SUBTERRÁNEA........................................................................................................... 302 3.5 REFERENCIAS................................................................................................................................. 306 4 TALUDES Y DEPÓSITOS MINEROS ......................................................................................................... 307 4.1 TALUDES Y RESIDUOS SÓLIDOS MINEROS .................................................................................... 309 4.1.1 MARCO LEGAL...................................................................................................................... 309 4.1.2 REGULACIONES AMBIENTALES PARA LOS RESIDUOS PELIGROSOS ..................................... 311 4.1.3 RISES MINEROS GENERADOS EN EXPLOTACIONES MINERAS .............................................. 311 4.2 TALUDES Y DEPÓSITOS DE DESECHOS DE MINERÍA...................................................................... 313 4.2.1 ELEMENTOS DE UN TALUD................................................................................................... 314 4.2.2 FACTORES DESENCADENANTES DE LAS CAÍDAS DE TALUDES.............................................. 318 4.2.3 ACCIÓN DEL AGUA EN LOS TALUDES ................................................................................... 318 4.2.4 2.3.1 MÉTODO GRÁFICO DE CÁLCULO DEL FS PARA ROTURA CIRCULAR CON LOS ABACOS DE HOEK Y BRAY......................................................................................................................................... 320 4.2.5 CONSIDERACIONES SOBRE EL ANGULO DE ROZAMIENTO INTERNO ................................... 321 4.3 BOTADEROS DE ESTÉRIL EN MINAS A CIELO ABIERTO.................................................................. 328 4.3.1 MAGNITUD DEL ESTÉRIL GENERADO EN MINERÍA A CIELO ABIERTO .................................. 329
  5. 5. Módulo: Seguridad en Minería Curso Experto en Prevención de Riesgos de la Industria Extractiva Minera Nacional 5 4.3.2 PUNTOS DE INTERÉS PARA LA SEGURIDAD EN UN BOTADERO ........................................... 331 4.4 FACTORES LOCALES PARA LA UBICACIÓN DE UN BOTADERO ...................................................... 334 4.4.1 CRITERIOS GENERALES ......................................................................................................... 334 4.4.2 CRITERIOS ESPECÍFICOS........................................................................................................ 335 4.5 LOS MATERIALES EN UN BOTADERO ............................................................................................ 340 4.5.1 LITOLOGÍA ............................................................................................................................ 340 4.5.2 DISTRIBUCIÓN ESPACIAL Y SEGREGACIÓN DE LOS MATERIALES ......................................... 340 4.5.3 PROPIEDADES FÍSICAS DEL MATERIAL ESTERIL .................................................................... 341 4.5.4 CARACTERÍSTICAS QUÍMICAS DEL MATERIAL ESTERIL......................................................... 341 4.6 DISEÑO DE BOTADEROS................................................................................................................ 342 4.6.1 FORMAS DE VACIADO (CONSTRUCCIÓN) DE UN BOTADERO. ............................................. 342 4.6.2 PROCEDIMIENTOS DE VACIADO (CONSTRUCCIÓN). ............................................................ 344 4.7 ESTABILIDAD DE BOTADEROS DE LASTRE ..................................................................................... 347 4.7.1 RIESGOS PARA ESTABILIDAD DE UN BOTADERO.................................................................. 348 4.7.2 NORMAS DE SEGURIDAD PARA LA DEPOSITACIÓN DE ESTERIL........................................... 348 4.7.3 ROTURA Y COLAPSO DE BOTADEROS................................................................................... 349 4.7.4 CÁLCULO DE LA ESTABILIDAD DE UN BOTADERO. ............................................................... 353 4.8 MANTENIMIENTO DE BOTADEROS Y SEGURIDAD EN SU CONSTRUCCION .................................. 355 4.9 EQUIPOS MINEROS QUE TRABAJAN EN UN BOTADERO............................................................... 356 4.10 RELAVES DE MINAS................................................................................................................... 358 4.10.1 HECHOS HISTÓRICOS REFERENTES A LOS DEPÓSITOS DE RELAVES..................................... 360 4.10.2 TRANQUES DE RELAVES ....................................................................................................... 362 4.10.3 FACTORES PARA LA UBICACIÓN........................................................................................... 364 4.11 MECÁNICA DE SUELOS.............................................................................................................. 365 4.11.1 PERMEABILIDAD DE LOS SUELOS ......................................................................................... 365 4.11.2 DENSIDAD RELATIVA ............................................................................................................ 366 4.11.3 DRENAJE DE LOS SUELOS ..................................................................................................... 367 4.11.4 ENSAYOS DE COMPRESIBILIDAD DE LOS SUELOS................................................................. 368 4.12 MECÁNICA DE LOS RELAVES..................................................................................................... 369 4.12.1 CARACTERÍSTICAS DE LOS RELAVES O LODOS...................................................................... 369 4.12.2 CLASIFICACIÓN DE RELAVES................................................................................................. 370 4.13 MÉTODOS DE CONSTRUCCIÓN DE TRANQUES DE RELAVES .................................................... 372 4.13.1 SELECCIÓN DEL SITIO DE CONSTRUCCIÓN. .......................................................................... 372 4.13.2 OBRAS CIVILES INICIALES...................................................................................................... 373 4.13.3 SISTEMAS QUE USAN LAS ARENAS DE LOS RELAVES PARA CONSTRUIR EL MURO DEL TRANQUE 374
  6. 6. Módulo: Seguridad en Minería Curso Experto en Prevención de Riesgos de la Industria Extractiva Minera Nacional 6 4.13.4 MÉTODO QUE UTILIZA MATERIALES DE EMPRÉSTITO PARA LA CONSTRUCCIÓN DEL MURO 380 4.13.5 MÉTODOS DE DESCARGA ESPESADA.................................................................................... 381 4.13.6 MÉTODO DE DEPOSITACIÓN EN HUECOS MINEROS Y CAVIDADES...................................... 385 4.13.7 OTRAS FORMAS DE DEPÓSITOS DE RELAVES....................................................................... 385 4.14 SISTEMAS PARA RETIRAR EL AGUA DE UN TRANQUE DE RELAVES ......................................... 386 4.14.1 DRENAJE DEL EMBALSE Y DEL MURO DEL TRANQUE........................................................... 386 4.14.2 DRENAJE Y MANEJO DE LA POZA ......................................................................................... 387 4.15 CONDICIONES DE ESTABILIDAD................................................................................................ 388 4.15.1 DESLIZAMIENTO DEL CONJUNTO DEL MURO ...................................................................... 388 4.15.2 DESLIZAMIENTO DEL TALUD ................................................................................................ 388 4.15.3 LICUEFACCIÓN...................................................................................................................... 389 4.15.4 PREVENCIÓN DE LA LICUEFACCIÓN...................................................................................... 390 4.16 MEDIDAS DE CONTROL OPERACIONAL Y DE MANTENCIÓN EN TRANQUES DE RELAVES ........ 391 4.16.1 MEDIDAS QUE DEBEN CONSIDERARSE ENTRE OTRAS AL CIERRE Y POSTERIOR ABANDONO DE UN TRANQUE DE RELAVES.................................................................................................................... 394 4.16.2 ALGUNOS CONCEPTOS QUE SE DEBEN CONOCER Y RECORDAR.......................................... 394 4.16.3 ESTABILIZACIÓN LUEGO DE ABANDONAR EL TRANQUE ...................................................... 395 4.17 TIPOS DE SUELOS – CLASIFICACIÓN.......................................................................................... 397 4.17.1 PROPIEDADES DE LOS COMPONENTES DE LOS SUELOS ...................................................... 398 4.17.2 PROPIEDADES DE LOS LIMOS Y ARCILLAS ............................................................................ 399 4.17.3 TAMAÑO DE LAS PARTÍCULAS DE LOS SUELOS .................................................................... 399 4.17.4 ACTIVIDAD DE SUPERFICIE ................................................................................................... 400 4.17.5 VELOCIDAD DE DECANTACIÓN............................................................................................. 400 4.18 SISMOLOGÍA ............................................................................................................................. 401 4.18.1 ESCALAS DE MEDICIÓN DE SISMOS...................................................................................... 401 4.18.2 ACTIVIDAD SÍSMICA DE CHILE .............................................................................................. 401 4.18.3 BASES DEL DISEÑO ANTISÍSMICO......................................................................................... 401 4.19 CONTROL DE TRANQUES DE RELAVES...................................................................................... 402 4.19.1 ELEMENTOS DE CONTROL.................................................................................................... 403 4.20 PILAS DE LIXIVIACIÓN ............................................................................................................... 404 4.21 EL PROCESO INDUSTRIAL DE LA LIXIVIACIÓN ........................................................................... 405 4.22 EL MINERAL PARA LIXIVIAR – CASO DEL COBRE....................................................................... 406 4.23 LA LIXIVIACIÓN DE MINERALES DE COBRE ............................................................................... 407 4.24 MÉTODOS DE LIXIVIACIÓN ....................................................................................................... 408 4.25 TIPOS DE PILAS SEGÚN EL USO DEL ÁREA QUE OCUPAN ......................................................... 410 4.26 CONSIDERACIONES GENERALES PARA LA LIXIVIACIÓN ............................................................ 410
  7. 7. Módulo: Seguridad en Minería Curso Experto en Prevención de Riesgos de la Industria Extractiva Minera Nacional 7 4.27 ETAPAS EN LA LIXIVIACIÓN EN PILAS (CASO DEL Cu)................................................................ 411 4.27.1 CHANCADO........................................................................................................................... 411 4.27.2 TRANSPORTE DEL MINERAL CHANCADO ............................................................................. 411 4.27.3 PREPARACIÓN DE LA BASE DE LA PILA................................................................................. 411 4.27.4 AGLOMERACIÓN Y CURADO (PRE-TRATAMIENTO DEL MINERAL)....................................... 414 4.27.5 FORMACIÓN DE LA PILA:...................................................................................................... 415 4.27.6 SISTEMA DE RIEGO Y RECOLECCIÓN DE SOLUCIONES ......................................................... 417 4.27.7 APLICACIÓN DE LA SOLUCIÓN LIXIVIANTE ........................................................................... 418 4.27.8 EL PROCESO QUÍMICO ......................................................................................................... 419 4.27.9 RECOLECCIÓN DE SOLUCIONES............................................................................................ 420 4.27.10 PRODUCTO DE LA LIXIVIACIÓN........................................................................................ 421 4.27.11 SELECCIÓN DE AGENTES LIXIVIANTES.............................................................................. 421 4.28 VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE LA LIXIVIACIÓN......................................................................... 423 4.29 RIESGOS DEL PROCESO............................................................................................................. 423 4.30 ESTABILIDAD DE TALUDES EN PILAS DE LIXIVIACIÓN ............................................................... 424 4.30.1 INFORMACIÓN PARA EL CÁLCULO DE LA ESTABILIDAD ....................................................... 424 4.30.2 ANÁLISIS DE ESTABILIDAD.................................................................................................... 424 4.30.3 FALLAMIENTO DEL TALUD.................................................................................................... 425 4.30.4 SISMICIDAD .......................................................................................................................... 425 4.30.5 ELEMENTOS PARA MEJORAR LA ESTABILIDAD..................................................................... 425 4.30.6 MANEJO DE LA SOLUCIÓN LIXIVIANTE................................................................................. 426 4.31 OTRAS VARIABLES DE LA LIXIVIACIÓN EN PILAS....................................................................... 426 4.32 PLAN DE CIERRE Y ABANDONO................................................................................................. 427 5 RIESGOS EN PLANTAS DE PROCESO...................................................................................................... 429 5.1 MODULO II: SEGURIDAD MINERA................................................................................................. 430 5.1.1 BENEFICIO DE MINERALES ................................................................................................... 430 5.2 PROCESOS PLANTA ....................................................................................................................... 431 5.2.1 CONMINUCIÓN .................................................................................................................... 431 5.2.2 CORREAS TRANSPORTADORAS ............................................................................................ 446 5.2.3 LAS PROTECCIONES DE LAS MÁQUINAS............................................................................... 449 5.2.4 PROCESO DE MOLIENDA ...................................................................................................... 457 5.2.5 TRAPICHES............................................................................................................................ 461 5.2.6 PROCESO DE FLOTACIÓN ..................................................................................................... 462 5.2.7 GENERALIDADES SOBRE ESPESAMIENTO............................................................................. 466 5.2.8 GENERALIDADES DE LA FILTRACIÓN .................................................................................... 468 5.2.9 GENERALIDADES SOBRE LOS RELAVES................................................................................. 472
  8. 8. Módulo: Seguridad en Minería Curso Experto en Prevención de Riesgos de la Industria Extractiva Minera Nacional 8 5.3 LA HIDROMETALURGIA................................................................................................................. 474 5.3.1 PROCESO DE AGLOMERACIÓN............................................................................................. 475 5.3.2 LA LIXIVIACIÓN ..................................................................................................................... 476 5.3.3 PROCESO DE EXTRACCIÓN POR SOLVENTES (S-X)................................................................ 481 5.3.4 PROCESO DE ELECTROOBTENCIÓN ...................................................................................... 485 5.4 PROCESO DE CIANURACIÓN DE ORO............................................................................................ 489 5.4.1 LIXIVIACIÓN POR AGITACIÓN............................................................................................... 489 5.4.2 LIXIVIACIÓN POR PERCOLACIÓN LIXIVIACIÓN EN PILAS....................................................... 490 5.4.3 RIESGOS EN LA OPERACIÓN DE CIANURACIÓN DE ORO ...................................................... 492 5.4.4 MEDIDAS DE CONTROL RECOMENDADAS ........................................................................... 492 5.5 PLANTA DE BENEFICIO DE MINERAL DE HIERRO .......................................................................... 493 5.5.1 MÉTODO DE BENEFICIO DE MINERAL DE HIERRO................................................................ 493 5.5.2 PRINCIPALES USOS DE LA SEPARACIÓN MAGNÉTICA .......................................................... 494 5.5.3 TIPOS DE SEPARADORES MAGNÉTICOS ............................................................................... 494 5.6 BIBLIOGRAFÍA................................................................................................................................ 495 6 RIESGOS POR EXPLOSIVOS.................................................................................................................... 496 6.1 EXPLOSIVOS EN LA MINERÍA......................................................................................................... 497 6.1.1 SÍNTESIS HISTÓRICA DEL DESCUBRIMIENTO DE LOS EXPLOSIVOS....................................... 497 6.1.2 DEFINICIONES DE EXPLOSIVO............................................................................................... 498 6.2 CLASIFICACIÓN DE LOS EXPLOSIVOS............................................................................................. 499 6.2.1 LOS EXPLOSIVOS QUÍMICOS................................................................................................. 499 6.2.2 EXPLOSIVOS PRIMARIOS O INICIADORES............................................................................. 502 6.2.3 EXPLOSIVOS SECUNDARIOS O BÁSICOS ............................................................................... 508 6.3 CARACTERÍSTICAS PRÁCTICAS Y PROPIEDADES DE LOS EXPLOSIVOS ........................................... 512 6.4 MEDIDAS DE SEGURIDAD EN LA MANIPULACIÓN DE EXPLOSIVOS .............................................. 520 6.4.1 MEDIDAS DE SEGURIDAD AL ALMACENAR EXPLOSIVOS...................................................... 521 6.4.2 MEDIDAS DE SEGURIDAD AL TRANSPORTAR EXPLOSIVOS .................................................. 521 6.4.3 MEDIDAS DE SEGURIDAD AL PREPARAR PRIMAS O CEBOS ................................................. 523 6.4.4 MEDIDAS DE SEGURIDAD EN EL CARGUÍO DE TIROS ........................................................... 524 6.4.5 MEDIDAS DE SEGURIDAD DURANTE EL TAPADO DE POZOS (RETACADO)........................... 526 6.4.6 MEDIDAS DE SEGURIDAD EN EL AMARRE............................................................................ 526 6.4.7 MEDIDAS DE SEGURIDAD PARA EFECTUAR LA TRONADURA............................................... 527 6.4.8 MEDIDAS DE SEGURIDAD ANTE TORMENTAS ELÉCTRICAS EN SECTORES DE CARGUÍO DE EXPLOSIVOS .......................................................................................................................................... 528 6.4.9 CONDICIONES DE INFRAESTRUCTURA ANEXAS AL ÁREA DE TRONADURA.......................... 529 6.4.10 MEDIDAS DE SEGURIDAD AL HACER TRONADURAS ELÉCTRICAS......................................... 529
  9. 9. Módulo: Seguridad en Minería Curso Experto en Prevención de Riesgos de la Industria Extractiva Minera Nacional 9 6.4.11 MEDIDAS DE SEGURIDAD AL DISPARAR CON MECHA.......................................................... 530 6.4.12 MEDIDAS DE SEGURIDAD EN TIROS QUEDADOS ................................................................. 530 6.4.13 MEDIDAS DE SEGURIDAD AL TRONAR BOLONES ................................................................. 532 6.4.14 MEDIDAS DE SEGURIDAD AL DESHACERSE DE EXPLOSIVOS ................................................ 532 6.4.15 MEDIDAS DE SEGURIDAD GENERALES ANTES Y DESPUÉS DEL DISPARO ............................. 532 6.5 RIESGO DE ACCIDENTE POR EXPLOSIVOS ..................................................................................... 533 6.5.1 RIESGO DE ACCIDENTE POR CAUSA DE TRONADURA NO PLANIFICADA DE EXPLOSIVOS.... 533 6.5.2 RIESGO DE ACCIDENTE POR OTRAS FORMAS DE INICIACION DE UN EXPLOSIVO................ 534 6.5.3 RIESGOS DE ACCIDENTE AL TRABAJAR DIRECTAMENTE CON EXPLOSIVOS ......................... 538 6.6 BIBLIOGRAFIA................................................................................................................................ 540 7 RIESGOS ELÉCTRICOS APLICADOS A LA MINERÍA.................................................................................. 541 7.1 INTRODUCCIÓN............................................................................................................................. 541 7.2 NATURALEZA Y FUENTES DE LA ENERGÍA ELÉCTRICA................................................................... 543 7.2.1 OBJETIVOS............................................................................................................................ 543 7.2.2 EFECTOS DE LA ENERGÍA ELÉCTRICA.................................................................................... 543 7.3 GENERACIÓN DE LA ENERGÍA ELÉCTRICA ..................................................................................... 544 7.3.1 FUENTES PORTÁTILES DE ENERGÍA ELÉCTRICA .................................................................... 544 7.3.2 CENTRALES GENERADORAS.................................................................................................. 545 7.3.3 CENTRALES HIDRÁULICAS .................................................................................................... 545 7.3.4 CENTRALES TÉRMICAS.......................................................................................................... 545 7.3.5 CENTRALES EÓLICAS............................................................................................................. 546 7.3.6 CENTRALES SOLARES............................................................................................................ 546 7.4 TEORÍA ELECTRÓNICA ................................................................................................................... 547 7.5 NATURALEZA DE LA ELECTRICIDAD............................................................................................... 549 7.5.1 PRINCIPIOS BÁSICOS DE LA ELECTRICIDAD .......................................................................... 549 7.5.2 MATERIA............................................................................................................................... 549 7.6 MAGNITUDES ELÉCTRICAS............................................................................................................ 552 7.6.1 EL POTENCIAL ELÉCTRICO .................................................................................................... 552 7.6.2 LA CORRIENTE ELÉCTRICA .................................................................................................... 552 7.6.3 LA RESISTENCIA ELÉCTRICA .................................................................................................. 553 7.7 FORMAS EN QUE SE PRESENTA LA CORRIENTE ELÉCTRICA .......................................................... 554 7.7.1 CORRIENTE CONTINÚA......................................................................................................... 554 7.7.2 CORRIENTE ALTERNA ........................................................................................................... 555 7.8 LA LEY DE OHM Y CIRCUITOS ELÉCTRICOS.................................................................................... 556 7.8.1 OBJETIVOS............................................................................................................................ 556 7.8.2 EL CIRCUITO ELÉCTRICO ....................................................................................................... 556
  10. 10. Módulo: Seguridad en Minería Curso Experto en Prevención de Riesgos de la Industria Extractiva Minera Nacional 10 7.8.3 LA LEY DE OHM..................................................................................................................... 557 7.8.4 APLICACIONES DE LA LEY DE OHM EN CIRCUITOS SIMPLES................................................. 561 7.9 POTENCIA Y ENERGÍA ELÉCTRICA.................................................................................................. 563 7.9.1 CONCEPTO DE POTENCIA..................................................................................................... 563 7.9.2 APLICACIONES DEL CONCEPTO EN UN CIRCUITO SIMPLE.................................................... 565 7.9.3 CONCEPTO DE ENERGÍA....................................................................................................... 566 7.9.4 APLICACIONES DEL CONCEPTO DE ENERGÍA........................................................................ 567 7.10 LOS CIRCUITOS EN CORRIENTE CONTINUA .............................................................................. 568 7.10.1 EL CIRCUITO EN SERIE .......................................................................................................... 568 7.10.2 EL CIRCUITO EN PARALELO................................................................................................... 571 7.11 TRANSFORMADORES................................................................................................................ 575 7.11.1 RECTIFICADORES DE CORRIENTES........................................................................................ 577 7.11.2 CONDUCTORES ELÉCTRICOS ................................................................................................ 577 7.11.3 SISTEMAS INTRÍNSECAMENTE SEGUROS (FIRE PROOF)....................................................... 578 7.11.4 MALLAS DE TIERRA............................................................................................................... 578 7.11.5 EFECTOS FISIOLÓGICOS DE LA CORRIENTE ELÉCTRICA ........................................................ 579 7.11.6 SHOCK ELÉCTRICO ................................................................................................................ 581 7.12 LAS REGLAS DE ORO ................................................................................................................. 590 7.12.1 COMPORTAMIENTO EN CASO DE ACCIDENTES ELÉCTRICOS. .............................................. 592 7.12.2 EQUIPOS DE PROTECCIÓN PERSONAL.................................................................................. 594 7.12.3 USO Y TRABAJOS CON ENERGÍA ELÉCTRICA EN LA MINERÍA Y SUS RIESGOS....................... 595 7.12.4 DESCRIPCIÓN DE LOS SISTEMAS DE ABASTECIMIENTOS DE ENERGÍA ELÉCTRICA............... 596 7.12.5 ENERGÍA ELÉCTRICA EN MINERÍA SUBTERRÁNEA................................................................ 596 7.12.6 ENERGÍA ELÉCTRICA EN MINAS A RAJO ABIERTO ................................................................ 598 7.12.7 ENERGÍA ELÉCTRICA EN MINERÍA DEL CARBÓN................................................................... 599 7.12.8 ENERGÍA ELÉCTRICA EN PLANTAS DE CHANCADO Y HARNEO ............................................. 599 7.12.9 ENERGÍA ELÉCTRICA EN PLANTAS DE CONCENTRACIÓN ..................................................... 599 7.12.10 ENERGÍA ELÉCTRICA EN PLANTAS DE LIXIVIACIÓN Y EXTRACCIÓN POR SOLVENTES ...... 600 7.12.11 ENERGÍA ELÉCTRICA EN REFINERÍAS Y PLANTAS DE ELECTRO DEPOSITACIÓN ............... 600 7.12.12 ENERGÍA ELÉCTRICA EN FUNDICIONES............................................................................ 601 7.12.13 ENERGÍA ELÉCTRICA EN SECTOR DE EXPLOSIVOS............................................................ 601 7.12.14 NORMATIVA LEGAL MINERA Y LOS SISTEMAS ELÉCTRICOS EN LA MINERÍA................... 601 7.12.15 CONCLUSIONES Y ESTÁNDARES DE TRABAJO.................................................................. 602 7.13 BIBLIOGRAFÍA ........................................................................................................................... 604 8 SERVICIOS ASOCIADOS A LA MINERÍA .................................................................................................. 605 8.1 INTRODUCCIÓN A LOS SERVICIOS ASOCIADOS A LA MINERÍA ..................................................... 605
  11. 11. Módulo: Seguridad en Minería Curso Experto en Prevención de Riesgos de la Industria Extractiva Minera Nacional 11 8.1.1 EL NEGOCIO MINERO ........................................................................................................... 605 8.1.2 IMPORTANCIA DE LOS SERVICIOS ASOCIADOS A LA MINERÍA............................................. 605 8.1.3 SERVICIOS ASOCIADOS A LA MINERÍA MÁS COMUNES ...................................................... 606 8.2 SISTEMA DE GESTIÓN DEL CONTRATISTA..................................................................................... 607 8.2.1 POLÍTICA DE SEGURIDAD Y SALUD EN EL TRABAJO.............................................................. 608 8.2.2 PLANIFICACIÓN DE LAS ACTIVIDADES .................................................................................. 608 8.2.3 FORMULACIÓN DE PROCEDIMIENTOS OPERACIONALES..................................................... 609 8.2.4 PROGRAMA DE CAPACITACIÓN............................................................................................ 609 8.2.5 PROGRAMA DE EQUIPOS DE PROTECCIÓN PERSONAL........................................................ 609 8.2.6 PROGRAMA DE SEGURIDAD................................................................................................. 610 8.3 IDENTIFICACIÓN DE SERVICIOS ASOCIADOS A LA MINERÍA......................................................... 611 8.4 PROCESOS DE INCORPORACIÓN DE TERCEROS EN SERVICIOS ASOCIADOS A LA MINERÍA.......... 612 8.4.1 TIPOS DE CONTRATOS A EJECUTAR CON TERCEROS............................................................ 612 8.4.2 PROCEDIMIENTOS PARA UN LLAMADO A PROPUESTA O LICITACIÓN................................. 614 8.4.3 EVALUACIÓN DE LAS PROPUESTAS ...................................................................................... 622 8.5 RIESGOS INHERENTES A LOS SERVICIOS ASOCIADOS A LA MINERÍA. ........................................... 623 8.6 BIBLIOGRAFÍA................................................................................................................................ 645 9 VENTILACIÓN DE MINAS ....................................................................................................................... 647 9.1 CONCEPTOS BÁSICOS.................................................................................................................... 648 9.1.1 FLUIDO ................................................................................................................................. 648 9.1.2 EL AIRE.................................................................................................................................. 648 9.1.3 HUMEDAD DEL AIRE............................................................................................................. 648 9.1.4 LEY DE LAS PRESIONES PARCIALES DE DALTON ................................................................... 649 9.1.5 HUMEDAD ABSOLUTA.......................................................................................................... 649 9.1.6 HUMEDAD RELATIVA ( H.R.)................................................................................................. 649 9.1.7 NÚMERO DE REYNOLD (NR)................................................................................................. 650 9.2 SISTEMA RESPIRATORIO ............................................................................................................... 650 9.2.1 CUOCIENTE RESPIRATORIO (CR)........................................................................................... 651 9.2.2 CANTIDAD DE AIRE REQUERIDO........................................................................................... 651 9.3 EL OXIGENO .................................................................................................................................. 653 9.3.1 CONSUMO DE OXIGENO EN LAS MINAS .............................................................................. 653 9.4 LOS AEROSOLES ............................................................................................................................ 653 9.4.1 EL POLVO DE MINAS............................................................................................................. 653 9.4.2 INGENIERÍA DE CONTROL DE POLVO ................................................................................... 656 9.4.3 GASES DE MINAS.................................................................................................................. 657 9.5 VENTILACIÓN DE MINAS ............................................................................................................... 660
  12. 12. Módulo: Seguridad en Minería Curso Experto en Prevención de Riesgos de la Industria Extractiva Minera Nacional 12 9.5.1 FUNDAMENTOS DEL FLUJO DE AIRE .................................................................................... 660 9.5.2 CLASIFICACIÓN DE LA VENTILACIÓN .................................................................................... 661 9.5.3 CAÍDA DE PRESIÓN ............................................................................................................... 661 9.5.4 AUMENTO DE LA TEMPERATURA DEL AIRE EN LAS MINAS SUBTERRÁNEAS....................... 663 9.5.5 CIRCUITOS BÁSICOS DE VENTILACIÓN ................................................................................. 663 9.5.6 CURVA DE RESISTENCIA DE LA MINA ................................................................................... 667 9.6 VENTILADORES DE MINAS ............................................................................................................ 668 9.6.1 VENTILADOR AXIAL .............................................................................................................. 669 9.6.2 VENTILADOR CENTRÍFUGO................................................................................................... 669 9.6.3 PARÁMETROS QUE INFLUYEN EN LA CURVA DEL VENTILADOR........................................... 670 9.7 COMPONENTES DE UN SISTEMA DE VENTILACIÓN ...................................................................... 670 9.8 DISEÑO DE UN SISTEMA DE VENTILACIÓN ................................................................................... 672 9.9 VENTILACIÓN NATURAL................................................................................................................ 673 9.9.1 CARACTERÍSTICAS DE LA VENTILACIÓN NATURAL ............................................................... 673 9.10 LEYES DE LOS VENTILADORES................................................................................................... 675 9.11 CONEXIÓN DE VENTILADORES.................................................................................................. 676 9.11.1 CONEXIÓN EN SERIE............................................................................................................. 676 9.11.2 CONEXIÓN EN PARALELOS ................................................................................................... 677 9.12 VENTILACIÓN AUXILIAR ............................................................................................................ 678 9.12.1 VENTILACIÓN AUXILIAR IMPELENTE - VISTA DE PLANTA ..................................................... 679 9.12.2 VENTILACIÓN AUXILIAR ASPIRANTE -VISTA DE PLANTA ...................................................... 680 9.12.3 DUCTOS METÁLICOS ............................................................................................................ 681 9.12.4 DUCTOS FLEXIBLES LISOS ..................................................................................................... 681 9.12.5 DUCTOS FLEXIBLES REFORZADOS ........................................................................................ 681 9.13 INSTRUMENTOS DE AFORO...................................................................................................... 684 9.14 EXTRACTO DEL REGLAMENTO DE SEGURIDAD MINERA .......................................................... 687 9.14.1 GENERALIDADES................................................................................................................... 687 9.14.2 MAQUINARIA ACCIONADA MEDIANTE COMBUSTIBLE ........................................................ 687 9.14.3 VENTILACIÓN........................................................................................................................ 688 9.15 SOFTWARES PARA MODELAR CIRCUITOS DE VENTILACIÓN DE MINAS ................................... 689 9.16 CUESTIONARIO ......................................................................................................................... 690 9.17 EJERCICIO.................................................................................................................................. 690 9.18 BIBLIOGRAFÍA ........................................................................................................................... 695
  13. 13. Módulo: Seguridad en Minería Curso Experto en Prevención de Riesgos de la Industria Extractiva Minera Nacional 13 1 RIESGOS EN MINERÍA A CIELO ABIERTO 1.1 MINERÍA A CIELO ABIERTO 1.1.1 INTRODUCCIÓN La humanidad, en su búsqueda y obtención de minerales, se enfrenta en el inicio del Siglo XXI a la siguiente realidad: al agotamiento progresivo de depósitos minerales superficiales, depósitos con minerales con leyes bajas y por la aparición de normativas con fuertes restricciones relacionadas con el cuidado del medio ambiente para la apertura de nuevas minas. De tal modo, las compañías explotadoras y productoras de minerales se ven obligadas a la búsqueda de nuevos yacimientos lo que ha traído aparejado las siguientes consecuencias para enfrentar sus proyectos: Yacimientos en profundidad con geologías más complejas. Altas Relaciones Estéril - Mineral. Mayor presencia de aguas subterráneas. Necesidad de rigurosos estudios Geomecánicos para la estabilidad de taludes de los rajos. Necesidad de grandes capitales de riesgo e inversión. Necesidad de grandes áreas superficiales para desarrollar el proyecto. Grandes riesgos de provocar desastres ambientales. Como consecuencia de lo anterior y para enfrentar exitosamente esta realidad, las empresas mineras se han apoyado principalmente en el desarrollo tecnológico, aplicado a las maquinarias principalmente, para desarrollar proyectos mineros de superficie denominados rajos abiertos, con lo cual han podido: Garantizar la viabilidad económica de los proyectos mineros. Lograr una economía de escala efectiva. Dar lugar al gigantismo de las máquinas o equipos mineros. Lograr relevantes indicadores de seguridad en personas y equipos. Minimizar impactos ambientales, inevitables. Explotación de grandes depósitos en menor tiempo posible.
  14. 14. Módulo: Seguridad en Minería Curso Experto en Prevención de Riesgos de la Industria Extractiva Minera Nacional 14 De tal forma, una explotación a cielo abierto se puede definir como una excavación realizada en la superficie del terreno con el fin de extraer un material beneficiable de la corteza terrestre. Esta operación implica, generalmente, mover cantidades variables de estéril, según la profundidad del depósito o espesor del recubrimiento. Con respecto al gigantismo de las máquinas y equipos utilizados en minería a cielo abierto, su desarrollo se ha debido principalmente a: Alto costo del petróleo a nivel mundial, un camión gigante, para transportar 200 t o más, puede consumir sobre 2.000 litros de petróleo por día. Camión con transmisión y frenado eléctrico, sin duda significó la invención de mayor importancia para la economía de escala en el transporte de materiales de las minas. Avances en electrónica que han permitido una mayor automatización de los sistemas de control de las máquinas. Mecanismos y sistemas modulares que facilitan su reemplazo. Mayor rendimiento (t/Hr. Operación), por mejor aprovechamiento de la energía. Mayor Disponibilidad Física de los equipos mineros por la calidad de sus componentes. Menor costo de operación, consecuencia directa de la economía de escala. Mayor seguridad para los operadores y entorno. Con respecto a la necesidad de grandes espacios para desarrollar este tipo de minería, se puede considerar que por cada unidad de área de mina (rajo) propiamente tal, se necesitan entre 8 a 10 unidades de área superficiales extra para instalaciones industriales, tratamiento de minerales y botaderos, ver Figura 1.1.
  15. 15. Módulo: Seguridad en Minería Curso Experto en Prevención de Riesgos de la Industria Extractiva Minera Nacional 15 Área ocupada por el rajo. Área ocupada por instalaciones, pilas de tratamiento de minerales y botaderos. Figura 1.1 Relación de necesidad de superficie entre el rajo y proyecto industrial minero total. 1.1.2 NECESIDAD DE ESPACIO El espacio superficial necesario para desarrollar un proyecto minero del tipo rajo abierto es ocupado principalmente por: Botaderos de estéril. Tranques de relaves. Pilas de tratamiento de minerales (lixiviación). Plantas de tratamiento de minerales. Subestaciones eléctricas. Instalaciones de mantenimiento mecánico y eléctrico. Estanques de abastecimiento de agua, petróleo. Bodegas y patios de desechos. Oficinas. Barrio cívico para el personal. Etc.
  16. 16. Módulo: Seguridad en Minería Curso Experto en Prevención de Riesgos de la Industria Extractiva Minera Nacional 16 De la Fig. 1.1, se puede concluir que la principal necesidad de espacio para desarrollar un rajo es para el depósito de material estéril, el que se considera como sobrecarga y debe ser removido para dejar el cuerpo mineral a la vista y en condiciones de explotar. 1.1.3 FACTORES PARA LA DECISIÓN ECONÓMICA DE PUESTA EN MARCHA La decisión económica para iniciar un proyecto tipo rajo abierto, en un marco de Seguridad, Higiene, Prevención de Riesgos y preocupación por el Medio Ambiente, depende de: Calidad de la Información de los sondajes exploratorios del yacimiento y su continuidad durante el desarrollo y explotación de la mina. Ubicación del yacimiento con respecto a los puntos de venta o puertos para el embarque (exportación) de los minerales o concentrados producidos, latitud y altitud. Profundidad del Cuerpo Mineral, principal indicador que puede decidir entre desarrollar un proyecto superficial o en su defecto, subterráneo. Esto puede resumirse en el indicador minero REM, Relación Estéril – Mineral y que indica las unidades de material estéril que se debe remover para extraer una unidad de mineral. Se puede expresar en toneladas o metros cúbicos. Topografía Superficial, aspecto relevante considerando las dificultades de desarrollar un proyecto minero en la alta cordillera comparado con el desarrollo de una mina en una zona plana (desierto, por ejemplo), representando para el primer caso, enormes desafíos en la prevención de riesgos, depósitos de desechos, medicina de altura, etc. Condiciones climáticas. Geología, forma, tamaño y extensión del yacimiento. Tipo de mineralización, calidad (ley media) del mineral y su distribución en el yacimiento y la complejidad para recuperar la especie de valor en la planta y su valor real en el mercado a futuro. Proceso Físico-Químico para recuperar el mineral (o metal): Conminución, flotación, fundición, aglomeración, lixiviación, electro obtención, etc. Estudio Geomecánico para determinar las características del Macizo Rocoso desde el punto de vista de su estabilidad. Modelo Geológico, Modelo de Bloques y Modelo de Costos generados. Nivel de Recursos y Reservas minerales. Leyes de Corte y Ley Media del yacimiento. Planificación Minera de largo plazo. Precio del Mineral. Geometría del rajo.
  17. 17. Módulo: Seguridad en Minería Curso Experto en Prevención de Riesgos de la Industria Extractiva Minera Nacional 17 Nivel de recursos económicos que disponga la empresa interesada en realizar dicha explotación. Contabilidad y Finanzas. Programa de adquisición de equipos mineros y maquinaria. Depreciación de los equipos e instalaciones. Calidad y nivel de confianza en proveedores de maquinaria e insumos. Inversiones asociadas a la compra de maquinaria minera, costos, beneficio, inversiones, flujos de caja, etc. Demanda de Energía Eléctrica, propia y comprada. Nivel de confianza en el suministro. Administración y Recursos Humanos calificados para operación y mantención de equipos, maquinarias e instalaciones. Política ambiental de la empresa frente a restricciones Medio Ambientales. Cercanía del proyecto a zonas habitadas, ver Figura 1.2. Política de Control y Aseguramiento de la Calidad, en todos sus procesos y actividades. Venta del producto (transporte, seguros, impuestos, etc.). Figura 1.2. Gran mina a rajo abierto asociada a centros poblacionales. 1.1.4 CRITERIOS TÉCNICOS PARA EL DISEÑO DEL RAJO DE EXPLOTACIÓN Desde el punto de vista de la ingeniería de minas, se deben desarrollar, técnicamente, estudios de:  Geología local y regional.  Campañas de sondajes exploratorios y de prospección.  Modelamiento geológico del yacimiento.
  18. 18. Módulo: Seguridad en Minería Curso Experto en Prevención de Riesgos de la Industria Extractiva Minera Nacional 18  Evaluación de reservas.  Características litológicas y estructurales del estéril y mineral.  Pruebas metalúrgicas en plantas piloto.  Optimizar la geometría del rajo final.  Planificación de los trabajos a mediano y largo plazo.  Control y previsión de la calidad de los minerales.  Definición de equipos mina y planta.  Necesidades de recursos humanos.  Rentabilidad del negocio. 1.1.5 RESUMEN DE PARÁMETROS EN PROYECTOS MINEROS A RAJO ABIERTO En un resumen, un Proyecto de una mina a cielo abierto debe considerar cuatro grupos de parámetros: Geométricos. Función de la estructura y morfología del yacimiento, pendiente del terreno, límites de propiedad, etc. Geotécnicos. Dependientes de los ángulos máximos estables de los taludes en cada uno de los dominios estructurales en que se haya dividido el yacimiento. Operativos. Dimensiones necesarias de los equipos mina para que la maquinaria empleada trabaje en condiciones adecuadas de eficiencia y seguridad: alturas de banco, anchuras de berma y pistas, anchura del fondo de la mina, etc. Ambientales. Aquellos que permiten la restauración de los terrenos afectados, la reducción de ciertos impactos ambientales y la no interferencia con la calidad del aire y aguas subterráneas y superficiales. 1.1.6 OPERACIONES BÁSICAS EN MINERÍA A CIELO ABIERTO La explotación minera de un rajo es una sucesión de operaciones unitarias aplicadas al material estéril y al mineral. Según las condiciones del proyecto que se esté llevando a cabo podrán existir otras operaciones auxiliares o de apoyo, cuya misión es hacer que se cumplan con la mayor eficiencia y seguridad posible las operaciones básicas pertinentes.
  19. 19. Módulo: Seguridad en Minería Curso Experto en Prevención de Riesgos de la Industria Extractiva Minera Nacional 19 Las operaciones unitarias del ciclo minero son:  Perforación.  Tronadura.  Carguío.  Transporte.  Servicios. Las cuatro primeras están encadenadas en su accionar, conformando el ciclo económico operativo vital de los trabajos mineros. Perforación: es la primera operación unitaria, desarrollada por equipos, eléctricos o diesel, llamados perforadoras y su función es realizar perforaciones en la roca virgen con un diámetro y longitud calculadas, destinados a recibir en su interior los explosivos necesarios para fragmentar la roca circundante. Tronadura: acción de fragmentación de la roca debido a la energía liberada por los explosivos colocados dentro de las perforaciones. El tamaño de los fragmentos de roca es fundamental para realizar su posterior carguío sobre camiones en forma segura y expedita. Carguío: acción de recoger el material ya fragmentado por la tronadura para depositarlo seguidamente, en la mayoría de los casos, sobre tolvas de equipos de transporte, como camiones. Transporte: acción de traslado de los materiales fuera de la mina, por parte de los camiones mineros, hasta una planta de tratamiento de minerales o hasta los botaderos de estéril, según sea el material que se esté extrayendo. Servicios: corresponde a todas las acciones necesarias para mantener la continuidad de las operaciones anteriores, entre otras se tiene: mantener expedito el acceso de los diferentes equipos mineros a sus frentes de trabajo, riego y mantención de caminos, instalación de postes para abastecer eléctricamente los equipos al interior de la mina, etc.
  20. 20. Módulo: Seguridad en Minería Curso Experto en Prevención de Riesgos de la Industria Extractiva Minera Nacional 20 1.1.7 SISTEMAS DE EXPLOTACIÓN EN MINERÍA A CIELO ABIERTO A partir del hecho que se trata de una minería de materiales rocosos, se necesitan por lo tanto las Operaciones Unitarias Productivas Principales. Se debe consignar que las operaciones más importantes corresponden a las de carguío y transporte, responsables del 70% de los costos mineros. De acuerdo a lo anterior, se pueden considerar los siguientes métodos principales: Rajo abierto, Cielo abierto u Open Pit: Se aplica preferentemente a la minería metálica. Pueden superar los 300 m de profundidad. Tiempo de explotación superior a los 15 o 20 años. Principales equipos mineros utilizados: Pala electro mecánica. Operación de Carguío: pala-camión Camión de alto tonelaje. Descubierta: Se aplica en yacimientos tumbados u horizontales de carbón con recubrimiento superficial de estéril de menos de 50 m. Tienen una fuerte componente ambiental, de forma tal que se va cubriendo inmediatamente la zona explotada con el mismo material de la sobrecarga para su restauración ambiental. Principal equipo utilizado: Dragalina
  21. 21. Módulo: Seguridad en Minería Curso Experto en Prevención de Riesgos de la Industria Extractiva Minera Nacional 21 Terrazas: Se aplica a : − Yacimientos horizontales, 1 o más niveles mineralizados. − Sobrecarga potente. Principal equipo utilizado: Rotopala Contorno: Se aplica a:  Yacimientos de carbón principalmente en zonas de montaña. − Topografía desfavorable, Poca potencia. Talud económico. Principales equipos utilizados: Cargadores frontales, Sistema Auger.
  22. 22. Módulo: Seguridad en Minería Curso Experto en Prevención de Riesgos de la Industria Extractiva Minera Nacional 22 Cantera: Se aplica para la extracción de: − Rocas industriales y/o Rocas ornamentales. Pequeño tamaño. − Material para la construcción (granel).  Material para ornamentación: gran cantidad de bancos. Principales equipos utilizados: cortadoras de diamante, cargador frontal y montacargas. Graveras: Se aplica para la extracción de:  Áridos desde lechos de ríos.
  23. 23. Módulo: Seguridad en Minería Curso Experto en Prevención de Riesgos de la Industria Extractiva Minera Nacional 23 Principales equipos utilizados: dragas, cargador frontal y plantas de chancado y selección. 1.1.8 VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE LA MINERÍA A CIELO ABIERTO Ventajas: Alta productividad. Mayor producción por explotación. Favorece la incorporación de sistemas automáticos en las operaciones mina. El gigantismo de las máquinas permite alcanzar un alto rendimiento y a su vez variarlo con mayor facilidad. Puede operar yacimientos masivos y controlar los avances de expansiones para arrancar el mineral según los requerimientos de tonelajes y calidad de la Producción planificada. La extracción puede adaptarse fácilmente a las condiciones de mercado e incluso pueden suspenderse en algunos casos y volverse a reanudar, caso de minas en USA. Puede arrancarse casi todo el contenido del yacimiento, siendo mínimas las pérdidas de mineral que puede quedar en las cajas. La perforación, el carguío de tiros con explosivos y las tronaduras son más seguras, efectivas y con menor consumo de explosivos por tonelada de material tronado. La clasificación del material tronado según calidad y tamaño, es posible realizarla con cierta facilidad en la operación de carguío para satisfacer las necesidades de la Planta. Se puede obtener una visión más general de las reservas de mineral y de las condiciones geológicas del cuerpo o de los cuerpos de mineral y de las rocas circundantes.
  24. 24. Módulo: Seguridad en Minería Curso Experto en Prevención de Riesgos de la Industria Extractiva Minera Nacional 24 Existen menos riesgos de accidentes y con mejores condiciones higiénicas ya que no existe la necesidad de alumbrado y ventilación adecuada permanente. Si puede darse el fenómeno de la inversión térmica. La supervisión y vigilancia de las operaciones resulta más efectiva. Los rendimientos por hombre son más elevados necesitándose, por consiguiente, menos personal y menos capital para construcciones o campamentos. Mayor concentración de operaciones y gestión más sencilla de recursos humanos y materiales. Menor costo de operación por tonelada extraída. Menor inversión por tonelada de concentrado producida. Posibilidad de explotar con altas REM así como yacimientos de baja ley. Mejor conocimiento geológico del yacimiento. Mayor volumen de reservas disponibles para su explotación. Operaciones auxiliares y de mantenimiento más sencillas. Mayor recuperación del mineral y menor dilución. Desventajas: La Explotación está limitada por los costos de la Remoción de Estéril y la profundidad final del yacimiento. La Inversión Inicial es mayor por la necesidad de eliminar la roca estéril y por la mayor capacidad de equipos exigida, especialmente camiones y palas. Los trabajos operacionales son afectados por condiciones climáticas adversas como lluvia o nieve. Aguas lluvia y derretimientos de nieve se acumulan en el nivel más profundo. La superficie exterior queda destrozada, lo que obliga a tomar medidas especiales de Prevención de Riesgo de Accidente y de Conservación del Medio Ambiente. Deben considerarse lugares adecuados para ubicar los botaderos de estéril (desechos del rajo), y ripios de lixiviación y relaves (desechos de planta).
  25. 25. Módulo: Seguridad en Minería Curso Experto en Prevención de Riesgos de la Industria Extractiva Minera Nacional 25 1.2 GEOMETRÍA Y ESTABILIDAD DEL RAJO El accionar de los equipos mineros, de todos los tamaños, al interior de un rajo, requieren de espacios físicos en ancho, largo y alto suficientes para su desempeño y movilización con seguridad, de tal forma que puedan cumplir sus funciones de diseño, evitando accidentes con otros equipos y/o a las personas, optimizando así la producción conjunta de la mina, ver Figura 2.1. 1.2.1 ESPACIOS GEOMÉTRICOS Se consideran con este nombre todos los trabajos necesarios para el desempeño seguro de equipos pesados mineros principalmente, entre estos se tienen: Talud del rajo y bancos. Accesos a la mina y bancos de trabajo. Bermas de seguridad y cunetas de bancos. Rampas de acceso a niveles y rampa del pit final. Pendientes de rampas. Cruce de camiones o doble vía. Ancho máximo de plataformas de trabajo de perforadoras, palas y camiones. Distancia segura entre equipos de producción, en particular las palas excavadoras. Distancia entre vehículos de transporte de personal, camionetas de supervisores, camiones de servicios y Camiones de Extracción en circuitos interior mina. Ancho mínimo de operación de equipos de Perforación, Carguío y Transporte.
  26. 26. Módulo: Seguridad en Minería Curso Experto en Prevención de Riesgos de la Industria Extractiva Minera Nacional 26 La unidad de explotación básica en una mina a cielo abierto es el Banco. Figura 2.1. Aspectos geométricos del rajo asociados a las operaciones mineras. 1.2.2 LOS ÁNGULOS DE TALUD Los ángulos de talud son los parámetros geométricos más relevantes del Pit. Angulo de Talud: ángulo formado entre una horizontal y la línea que conecta el fondo (pata) con el borde superior (tope) de una excavación desarrollada en la corteza terrestre. Hay un gran número de ángulos en el desarrollo de un Pit que deben ser considerados: Durante toda la vida operacional y productiva del proyecto y, Etapas de Cierre y Post Cierre. Sistema de rampas y accesos a bancos. Bancos explotados. Altura del talud
  27. 27. Módulo: Seguridad en Minería Curso Experto en Prevención de Riesgos de la Industria Extractiva Minera Nacional 27 Importancia de los ángulos de Talud. Los ángulos de talud correspondientes al de Rajo Final y al del banco tienen gran importancia en la determinación de los límites del rajo. Ambos ángulos son calculados de tal manera que puedan satisfacer tanto las condiciones de estabilidad de las paredes como los resultados económicos de la explotación del yacimiento. El correcto cálculo del ángulo de talud de los bancos de trabajo debe satisfacer las condiciones de seguridad para los equipos y trabajadores. Principal preocupación operacional de los supervisores del rajo: Garantizar la estabilidad de los sectores en explotación de la mina, con el objetivo de mantener una geometría de diseño óptima para obtener el máximo beneficio económico en función de un mínimo factor de riesgo de que ocurra algún siniestro Geomecánico. 1.2.3 EL BANCO EN UN RAJO ABIERTO Banco, es la unidad básica de explotación en una mina a cielo abierto conformando, después de su extracción, una forma de escalón (Figura 2.2), comprendido entre dos niveles que constituyen la rebanada ó nivel, que se explota de estéril o mineral, y que es objeto de excavación desde un punto inicial del espacio hasta una posición final preestablecida. Sus elementos básicos son: altura, berma, pata, tope y ángulo de talud, ver figuras 2.3a, 2.3b y 2.4. Figura 2.2. Pared de un rajo con bancos explotados. Figura 2.3a. Partes de un banco.
  28. 28. Módulo: Seguridad en Minería Curso Experto en Prevención de Riesgos de la Industria Extractiva Minera Nacional 28 Figura 2.3b. Partes de un banco. Figura 2.4. Equipos de carga y transporte en la extracción de un nivel. Talud de banco, es el ángulo delimitado entre la horizontal y la línea de máxima pendiente de la cara del banco. Se puede definir también como Ángulo de la cara del banco y/o “corte del banco”. Este ángulo es función del tipo de material y la altura del banco, así, cuanto más coherente es el material y más bajo sea el banco, más vertical puede ser la cara del mismo y, por el contrario, cuanto más suelto y alto, más tendido deberá será el talud del banco; es función, pues, de las características estructurales y resistente de la roca y deberá ser determinado con estudios geomecánicos Altura de banco, es la distancia vertical entre dos niveles consecutivos y topográficamente definidos. La altura de banco se establece, en general, a partir de un análisis técnico - económico de las dimensiones de los equipos de perforación, de los de excavación y carga y de las características geológicas y geotectónicas del macizo rocoso que incluyan el aspecto de seguridad de las operaciones. Con respecto al equipo de excavación y carga, es la altura máxima que alcanza su cucharón o balde, uno de los condicionantes para establecer la altura del banco. Este criterio permite utilizar a este mismo equipo para “sanear” todo el talud del banco, principalmente al bajar de la altura rocas que constituyen un riesgo a las personas y/o equipos. Banco Talud Berma
  29. 29. Módulo: Seguridad en Minería Curso Experto en Prevención de Riesgos de la Industria Extractiva Minera Nacional 29 Propósito de los bancos. El propósito principal está orientado a cuidar aspectos de seguridad, tales como: El desarrollo de una explotación racional. Recibir el material que se desprende y desliza desde los niveles superiores y evitar que el mismo se deslice hacia abajo. Evitar la caída de bolones hacia los niveles inferiores. Lograr la mayor rentabilidad. Bermas Las bermas se utilizan como áreas de protección, detienen y almacenan los materiales que suelen desprenderse de los frentes de los bancos superiores, ver Figuras 2.5 y 2.6, y también como plataformas de acceso o, incluso, transporte. La altura o separación entre bermas, así como su anchura, son función de las características geotécnicas del macizo de explotación, que conjuntamente con el resto de los parámetros que intervienen en el diseño de la mina conducen a la obtención de un factor de seguridad que garantice la estabilidad del talud general y seguridad de los trabajos. Figura 2.5. Bermas sin derrames. Figura 2.6. Bermas cubiertas por derrames. SI EL BANCO YA HA SIDO EXPLOTADO, LAS BERMAS NO PUEDEN SER UTILIZADAS NI POR PERSONAS NI EQUIPOS.
  30. 30. Módulo: Seguridad en Minería Curso Experto en Prevención de Riesgos de la Industria Extractiva Minera Nacional 30 1.2.4 ÁNGULOS EN UNA MINA A CIELO ABIERTO En una mina a cielo abierto, la extracción de materiales necesita definir una serie de trabajos que configuran a su vez distintos ángulos de talud para los mismos. De tal forma, se pueden indicar: a) Ángulo de Talud del Banco (): es el ángulo formado por el borde de un banco con un plano horizontal, ver Figura 2.7. Representa la inclinación con que queda la pared (Talud) del banco después de su explotación. Figura 2.7. Geometría segura de un Banco mostrando el Ángulo de Talud de la pared del Banco.  Ángulo de talud total (Overall) o Ángulo de Talud del Rajo Final: corresponde al ángulo de inclinación con que queda la pared final del rajo respecto de un plano horizontal, incluyendo todas las singularidades geométricas existentes, formado por la línea imaginaria que une el tope o cresta del banco ubicado en el nivel superior más alto de la explotación con la pata del banco ubicado en el nivel más bajo del Rajo. Ver Figura 2.8 siguiente. Figura 2.8 Angulo de pit final. Banco más bajo 75º 35` 35` 35` 35` Tope Banco más alto Angulo de Talud Total ó Angulo de Pit Final h h h h h α
  31. 31. Módulo: Seguridad en Minería Curso Experto en Prevención de Riesgos de la Industria Extractiva Minera Nacional 31  Ángulo de Talud Total con rampa incluida: considera la(s) rampas. Ver Figura 2.9. Figura 2.9 Angulo de talud en pared de un rajo considerando una rampa. b) Ángulo de talud inter-rampas y/o plataformas: Representa la inclinación con que queda el conjunto de bancos que se sitúan entre una rampa (o plataforma) y la rampa (o plataforma) consecutiva. Se mide desde la pata del banco donde se encuentra una rampa hasta la cresta del banco donde se encuentra la otra rampa o plataforma. En la Figura 2.10 siguiente se observan los ángulos de talud interrampa 1 y 2. Figura 2.10 Angulo de talud entre rampas (inter-rampas). Pata Banco más bajo 75º 35 ` 35` 35` 35 Tope Banco más alto Angulo de Pit Final h h h h h Tope Rampa Rampa 100` Tope Banco más alto Banco más bajo 75º 35` 35` 35` 35` h h h h h Ang. IR 2 Ang. IR 1 Rampa
  32. 32. Módulo: Seguridad en Minería Curso Experto en Prevención de Riesgos de la Industria Extractiva Minera Nacional 32 c) Berma de contención (Catch Berm). Berma de seguridad, cada 4 -5 bancos normales, con un ancho 3 a 5 veces la berma normal de un banco explotado, C. Berm evita la caída hacia niveles inferiores de materiales rocosos que se desprenden de los niveles superiores o un evento geomecánico imprevisto (cuñas o C. Berm volcamiento de bancos). No se usan como pistas de transporte. Rampa de Transporte Ángulo de talud final para el talud Topografía superficie con la incorporación de las rampas de transporte en las paredes del Pit y C. Berm, ver Figura 2.11. C. Berm C. Berm Rampa de Transporte C. Berm C. Berm  Pit Final Figura 2.11 Pared a rajo final de un pit.
  33. 33. Módulo: Seguridad en Minería Curso Experto en Prevención de Riesgos de la Industria Extractiva Minera Nacional 33 Obs. El ángulo de pit final seguro depende de las características geotécnicas del macizo rocoso por lo que se pueden encontrar una amplia gama de valores, por ejemplo, desde 35° hasta 43°. 1.2.5 CAMINOS MINEROS Y/O RAMPAS Son las estructuras viarias dentro de una explotación a través de las cuales se extraen los materiales, o se efectúan los movimientos de equipos y servicios entre diferentes puntos de la misma. Se caracterizan por su anchura, su pendiente y su perfil. En general, al interior de un rajo las pistas que tienen pendiente se les denomina rampas. Ver figura 2.12. Figura 2.12 Pistas de transporte al interior de un rajo. Los caminos de transporte expeditos al interior del rajo permiten mantener su funcionamiento. Su diseño, debe ser tal que no sea demasiado ancho, agrandando la mina, ni demasiado angosto como para entorpecer las actividades. Con respecto a su pendiente, ésta no debe ser mayor a la recomendada por los fabricantes de camiones. Su diseño entonces incide directamente en la geometría de los taludes seguros de la mina. De tal forma, en su diseño hay que considerar una serie de parámetros que mantenga la continuidad de todas las operaciones mineras en forma segura. Estos parámetros son: Pendiente de acuerdo a lo indicado por los fabricantes de camiones. Firmeza del piso o carpeta. Anchura de pista segura. Curvas con sus radios, peraltes y sobreancho definidos y mantenidos durante su uso. Visibilidad en curvas, verticales y horizontales.
  34. 34. Módulo: Seguridad en Minería Curso Experto en Prevención de Riesgos de la Industria Extractiva Minera Nacional 34 Cambios de rasante al entrar o salir de una rampa. Lomos de toro. Riego permanente y mantención periódica con motoniveladora. Estos parámetros, bien calculados y establecidos, mantendrán los rendimientos de los equipos, la seguridad de su uso y entorno y disminución de los riesgos por enfermedades profesionales (lumbalgias), provocadas por baches en caminos y botaderos. - Ancho de caminos La anchura mínima para una pista en un rajo puede estimarse con la siguiente expresión: Ancho camino A = a (0,5 + 1,5 n), de donde: A =Ancho total de la pista (m). a = Ancho del vehículo (m). n = Número de pistas deseadas. Esto significa que tanto a la izquierda como a la derecha de cada vehículo debe dejarse una separación de seguridad equivalente a la mitad de la anchura de éste. - Radios y sobreancho en las curvas Las curvas son puntos de alto riesgo para los vehículos, especialmente si son parte de caminos de doble vía. En general, al interior del rajo, las curvas son cerradas, en U. Por otra parte, en ningún caso se debe suponer que las curvas puedan significar disminución de velocidad de los vehículos que las pasan, para ello deben construirse con radios y peralte acorde a las dimensiones del vehículo de mayor tamaño de la mina. El sobreancho es necesario debido a que en curva los camiones ocupan una anchura mayor que en recta, ya que por un lado, sus ruedas traseras no siguen exactamente la trayectoria de las delanteras debido a la rigidez del chasis, este sobreancho es función del radio de la curva y la longitud del camión, ver Figura 2.13 siguiente.
  35. 35. Módulo: Seguridad en Minería Curso Experto en Prevención de Riesgos de la Industria Extractiva Minera Nacional 35 Figura 2.13 Curva en U en rampa. - Peralte. Para contrarrestar la fuerza centrífuga que afecta los vehículos que transitan por una curva, originando deslizamientos transversales e incluso vuelcos, el peralte de la curva debe considerar las relaciones recomendables entre el radio de una curva circular, peralte con que se la debe dotar y la velocidad más adecuada para recorrer la misma. En las uniones de tramos con diferentes peraltes es preciso establecer una longitud de pista en la que el peralte variará de forma gradual, ésta es la denominada "zona de transición". - Lomo de toro La sección transversal de un camino minero debe estar diseñada con una determinada convexidad, es decir a dos aguas, para conseguir una evacuación efectiva de las aguas hacia las cunetas o bordes laterales del camino. Los valores más usuales de dichas pendientes transversales varían entre un 2% y un 4%. En curvas, la pendiente transversal de la superficie es la que corresponde al peralte y se dispone por tanto, de una sola agua. Terreno Base Pendiente 2-3% Pendiente 2-3% Vista de perfil camino minero Lomo de toro
  36. 36. Módulo: Seguridad en Minería Curso Experto en Prevención de Riesgos de la Industria Extractiva Minera Nacional 36 - Visibilidad en curvas horizontales y verticales y cambios de rasante. Desde el punto de vista de la seguridad debe considerarse, tanto en las curvas como en los cambios de rasante, la distancia de visibilidad para frenadas de emergencia seguras de los móviles. Esta distancia de visibilidad corresponde a aquella necesaria para que un vehículo pueda detenerse, sin desaceleraciones bruscas, antes de llegar a chocar con cualquier obstáculo que pueda hallarse en su camino. En el caso de los camiones, el fabricante entrega normalmente una carta con las distancias seguras de frenado de acuerdo a la velocidad del móvil y pendiente de la ruta, información utilizada en la planificación de la mina. Ver figuras siguientes:  Rampas Permiten la conexión de dos puntos de la mina con cotas topográficas diferentes, permitiendo el desplazamiento, entre esos puntos, de todo tipo de equipo minero como: camiones, cargadores frontales, palas, equipos de servicio, etc. El elemento más importante en el diseño de una rampa es su pendiente, la que normalmente los fabricantes recomiendan específicamente para el mejor y seguro desempeño de sus equipos.
  37. 37. Módulo: Seguridad en Minería Curso Experto en Prevención de Riesgos de la Industria Extractiva Minera Nacional 37 Pendiente: i ó m: relación entre la distancia vertical y horizontal que delimitan dos puntos topográficos diferentes. La pendiente máxima recomendada (por los fabricantes) para el desplazamiento de equipos hoy en día en los rajos oscilan entre 8 – 10%. Se expresa por: m = distancia vertical x 100 dist. Horizontal. Por ejemplo, en una vista de perfil, se muestra una pendiente de 8% entre los niveles 100 y 90:  Tipos de rampas: - Rampa de producción: permite el acceso a un nivel de producción, generalmente se consideran como “rampas operacionales” y se construyen para ser usadas para cortos periodos de tiempo (semanas, meses o un par de años). La extracción de material de un nivel puede significar la construcción de varias de estas rampas hasta que sólo queda la correspondiente al camino o rampa del rajo final. Pueden llegar a tener hasta un 12% de pendiente para períodos muy cortos de tiempo. Períodos más largos deben tener entre 8 – 10%. - Rampa de transporte: estas rampas se planifican para ser utilizadas por largos períodos de tiempo, se caracterizan por: - Tener una pendiente pareja en toda su extensión. - Un ancho seguro para permitir, incluso, el doble tránsito de los equipos de mayor tamaño de la mina. - Tener zanjas de desagüe y cunetas.
  38. 38. Módulo: Seguridad en Minería Curso Experto en Prevención de Riesgos de la Industria Extractiva Minera Nacional 38 - Tener un programa de mantención diaria (periódica): riego, rellenos y limpieza de derrames con el objetivo de no disminuir la velocidad de los camiones. - Atención preferente de la supervisión mina así como de los equipos de servicio a la operación: motoniveladoras, tractores con ruedas (pato) y camión regador, para su uso expedito. - Rampa del Pit Final: esta rampa se va construyendo en la medida que el rajo se va profundizando, es única y se planifica para ser utilizada para la extracción del material con valor comercial del nivel más profundo de la mina, prácticamente al final de la vida de la mina, ver Figura 2.14. Figura 2.14. Rampa de pit final.
  39. 39. Módulo: Seguridad en Minería Curso Experto en Prevención de Riesgos de la Industria Extractiva Minera Nacional 39 1.3 EQUIPOS MINEROS EN UN RAJO Los equipos más importantes en minería a cielo abierto, de acuerdo a las operaciones unitarias en que se desempeñan son: 1.3.1 MÁQUINAS PERFORADORAS La perforación de la roca se realiza mediante la acción de la energía mecánica de una herramienta cortante, accionada por un equipo Perforador. Ver Figuras 3.1 y 3.2. La perforación de la roca, según el tipo de accionamiento mecánico de la herramienta cortante, puede ser por: Métodos rotopercutivos: son los más utilizados para casi todos los tipos de roca, la herramienta cortante es un martillo con una broca que logra penetrar la roca con golpes y giros. Métodos rotativos: la penetración se realiza con la herramienta “tricono”, para rocas de dureza media a alta o con brocas con elementos de corte para rocas blandas, la penetración de la roca se logra por rotación del tricono. Los equipos de perforación se caracterizan por: Ser autopropulsados, sobre ruedas u orugas, con accionamiento diesel o eléctrico y remolcable según la necesidad. Poseer un compresor de aire incorporado. Realizar perforaciones con diámetros de 50 a 380 mm. El diámetro de perforación es directamente proporcional con el nivel de producción de la mina. Figura 3.1 Perforadora de gran diámetro. Fig. 3.2 Perforadora para tiros de menor diámetro.
  40. 40. Módulo: Seguridad en Minería Curso Experto en Prevención de Riesgos de la Industria Extractiva Minera Nacional 40 1.3.2 EQUIPOS PARA EL CARGUÍO DE EXPLOSIVOS Considerando los grandes volúmenes de material que se deben mover diariamente en una mina a rajo abierto, se hace necesario realizar tronaduras masivas de esos materiales y para tal efecto se debe contar con equipos que sean capaces de abastecer, en cantidad y seguridad, los explosivos. Para ello la industria de explosivos cuenta con los denominados Camiones Fábrica, ver Figuras 3.3 y 3.4. Estos camiones transportan las materias primas, en compartimientos separados para luego, en el sitio del carguío de los tiros o pozos “mezclarlas, fabricando así el explosivo y disponiéndolo en los pozos perforados. Figura 3.3. Camión Fábrica. Figura 3.4. Camión Fábrica, cargando pozos de tronadura primaria. 1.3.3 EQUIPOS DE CARGUÍO Cargadores frontales Son unidades de ruedas dotadas de un balde o cuchara en la parte delantera. Son equipos utilizados para la carga de camiones o cintas transportadoras. Ver Figuras 3.5. y 3.6. Se caracterizan por realizar la operación de carguío con rapidez, alta movilidad y versatilidad. Su capacidad de balde es limitada. Las características generales de diseño son: Chasis articulado, dándole alta capacidad de maniobra. Radio de giro pequeño. Accionamiento por motores diesel. Adaptable a diferentes métodos de carguío. Puede ocuparse como medio de transporte en distancias cortas (menores a 50 m). Capacidad para trabajar en pendientes.
  41. 41. Módulo: Seguridad en Minería Curso Experto en Prevención de Riesgos de la Industria Extractiva Minera Nacional 41 Figura 3.5 Cargador frontal en operación de carguío de unidad de transporte. Figura 3.6 Cargador frontal. Palas electromecánicas de cable Son los equipos más utilizados en las operaciones de carguío de materiales tronados en minería a cielo abierto. Ver Figuras 3.7 y 3.8. Como características de diseño y operación destacan: Chassis montado sobre orugas con giro completo de la superestructura. Elevación del balde por cables y empuje por cable o cremallera y piñón. Accionamiento eléctrico, con potencia instalada de hasta 4.500 kW. Baldes de gran capacidad, hasta 90 yd3 . La descarga del balde la puede realizar sobre camiones o sobre una tolva para sistemas de cinta transportadora.
  42. 42. Módulo: Seguridad en Minería Curso Experto en Prevención de Riesgos de la Industria Extractiva Minera Nacional 42 Figura 3.9 Sistema carguío Pala – Camión. Figura 3.10 Sistema Doble Carguío Pala Camión. Palas hidráulicas En minería desempeñan funciones de carguío sobre camiones o instalaciones de transporte continuo (cintas transportadoras), ver Figuras 3.11 y 3.12. Sus características básicas son: Accionamiento diesel o electrohidráulica con potencias de hasta 1800 kW. Sistemas de arranque y carga frontal o retro. Montaje sobre orugas. Superestructura con giro completo y diseño compacto. Figura 3.11 Pala hidráulica, balde carguío retro. Figura 3.12 Pala hidráulica, balde carguío frontal.
  43. 43. Módulo: Seguridad en Minería Curso Experto en Prevención de Riesgos de la Industria Extractiva Minera Nacional 43 1.3.4 CAMIONES Los camiones constituyen el sistema para transportar materiales más extendido o importante en la minería. Sus características principales son: Chassis con dos o tres ejes. Capacidad de carga de 30 a 400 t. Potencias desde 225 a 2.250 HP. Transmisiones mecánicas o eléctricas. Frenado tradicional (fricción) o retardo eléctrico. Accionamiento por motores diesel. Figura 3.13 Camión para 50 t. Figura 3.14 Camión para 320 t.
  44. 44. Módulo: Seguridad en Minería Curso Experto en Prevención de Riesgos de la Industria Extractiva Minera Nacional 44 1.3.5 EQUIPOS AUXILIARES Y DE SERVICIO La flota de equipos auxiliares en una mina está formada por las siguientes máquinas: Motoniveladoras: para el extendido de materiales en caminos, rampas, plataformas y su posterior reperfilado, ver Figura 3.15 siguiente. Figura 3.15 Motoniveladora. Tractores de orugas y ruedas: utilizados en la excavación y relleno de zonas muy deterioradas, construcción de nuevos trazados de caminos, rampas y retiro de grandes rocas, ver Figuras 3.16 y 3.17. Normalmente deben apoyar el trabajo de palas y cargadores en las frentes de carguío, cortando “patas” o moviendo bolones y son responsables del estado de los pisos y bordes de descarga de botaderos de estéril. Figura 3.16 Tractor sobre orugas. Figura 3.17 Tractor sobre ruedas. Camión de riego: equipado con un aljibe, este camión tiene por misión eliminar el polvo de las pistas de transporte, regando y manteniendo el grado de humedad y/o cohesión de los materiales superficiales, ver Figura 3.18. Se movilizan por todos los caminos de la mina, preferentemente las rampas y caminos de producción.
  45. 45. Módulo: Seguridad en Minería Curso Experto en Prevención de Riesgos de la Industria Extractiva Minera Nacional 45 Figura 3.18 Camión aljibe – regador. Camiones de mantención y abastecimiento. Están diseñados para abastecer directamente en terreno a los diferentes equipos mineros con aceites, grasas y petróleo, disminuyendo los tiempos de mantención, ver Figuras 3.19 y 3.20. Figura 3.19. Camión lubricador. Figura 3.20. Camión abastecedor de petróleo. Manipuladores de cables y neumáticos. Debido al peso de los cables eléctricos de palas y perforadoras (varios kg/m) y neumáticos de camiones y cargadores (varias toneladas), se hace necesaria su manipulación con equipos diseñados especialmente para esos objetivos, ver Figuras 3.21 y 3.22.
  46. 46. Módulo: Seguridad en Minería Curso Experto en Prevención de Riesgos de la Industria Extractiva Minera Nacional 46 Figura 3.21. Manipulador de neumáticos gigantes. Figura 3.22. Enrollador de cables de palas y perforadoras.
  47. 47. Módulo: Seguridad en Minería Curso Experto en Prevención de Riesgos de la Industria Extractiva Minera Nacional 47 1.4 RIESGOS EN MINERÍA A CIELO ABIERTO Considerando los diferentes ámbitos en que se pueden presentar los riesgos en minería a cielo abierto, como son por efectos naturales, técnicos y de operación de los equipos y que, sin embargo, están vinculados, se pueden clasificar en: Riesgos naturales por inestabilidad de taludes. Riesgos técnicos inherentes a la operación de equipos mineros. Riesgos por tronaduras. En la Figura 4.1 siguiente se ve este efecto en que como consecuencia de un deslizamiento de un talud se vieron afectados equipos de producción y fatalmente sus operadores. Figura 4.1. Deslizamiento de talud que afecta equipos y sus operadores. Asegurar la estabilidad de las paredes del rajo es la función técnica más importante en toda la vida del proyecto minero. Sin paredes seguras no hay mina a cielo abierto.
  48. 48. Módulo: Seguridad en Minería Curso Experto en Prevención de Riesgos de la Industria Extractiva Minera Nacional 48 1.4.1 RIESGOS POR INESTABILIDAD DE TALUDES En la explotación de minas a cielo abierto con el paso del tiempo, indefectiblemente debe esperarse el fallamiento de los taludes, lo que pueden afectar a equipos, instalaciones y personas, incidiendo naturalmente en los costos de la empresa minera, tales como: Costo de paralización de la producción por varios meses, si quedan obstruidos caminos principales y las rampas de salida de la mina. Costo de reparación y/o reemplazo, por daños a equipos e instalaciones por aplastamiento del material deslizado. Costo por accidentes a personas. Costo extra de extracción del material caído por el fallamiento. Un aspecto que afecta en mayor o menor medida las consecuencias de un fallamiento es la velocidad con que se produce el fenómeno. Al respecto, si un fallamiento da pocas señales previas de desplazamiento y luego ocurre (normalmente a gran velocidad), sus consecuencias serán catastróficas en algunos casos. En el caso contrario, si un sector de la mina empieza a indicar un futuro desplazamiento (normalmente se evidencia con el “goteo” de las paredes, u otras), se tiene el tiempo necesario para tomar las precauciones necesarias, evitando daños a equipos, instalaciones y personas, independiente de la magnitud final del fenómeno. Los problemas para los operadores de minas a rajo abierto por el deslizamiento de materiales y rocas tienen diferente orígenes y comúnmente tienen importantes efectos en el diseño y la forma de trabajar el rajo. En tal sentido, se entregan a continuación definiciones básicas en torno a la estabilidad de taludes en mina a rajo abierto: Talud: Inclinación o pendiente de un terreno que queda al excavar. Talud de un banco. Talud en un conjunto de bancos. Cresta Talud superficie de Pata deslizamiento de posible falla Inclinación o pendiente de un terreno que queda al excavar. Talud Talud
  49. 49. Módulo: Seguridad en Minería Curso Experto en Prevención de Riesgos de la Industria Extractiva Minera Nacional 49 Densidad: masa de la roca (t) / volumen de la roca (m3 ). Deslizamiento: movimiento de materiales rocosos en un talud por medio de una superficie de rotura determinada en el macizo rocoso, pudiendo producirse en suelos, rocas, rellenos artificiales (botaderos, por ejemplo) o combinación de los mismos. Discontinuidades: formas en que se puede identificar la pérdida de continuidad del macizo rocoso: fracturas, planos de estratificación, fallas, planos de debilidad, etc. Macizo rocoso: masa de roca intacta más discontinuidades. Planos de Debilidad: fallas, estratificaciones y diaclasas. Porosidad: volumen de huecos de una masa rocosa / volumen total de esa masa. Roca: material natural consolidado y resistente que, para su remoción, se necesitan explosivos. Modos de rotura (inestabilidad) de los taludes rocosos. Los modos de inestabilidad (Figura 4.2), que pueden incidir en la determinación de un ángulo de talud dependen de: Las propiedades de las rocas. Sobre carga en la superficie, cercano o sobre la cresta de un talud (proveniente de un botadero o tranque), podrían crear condiciones especiales de carga. La filtración de agua al interior del pit, proveniente de un tranque de relaves o lluvias torrenciales, por ejemplo. Figura 4.2 Deslizamiento de material por un plano de debilidad.
  50. 50. Módulo: Seguridad en Minería Curso Experto en Prevención de Riesgos de la Industria Extractiva Minera Nacional 50 En la siguiente Figura 4.3 se muestran los modelos de inestabilidad principales que pueden ser usados para definir el tipo de movimiento acaecido o por suceder: Planar Cuña Circular Volcamiento (toppling) Figura 4.3. Modos de inestabilidad más comunes en minería a cielo abierto. Los problemas por inestabilidad de taludes se pueden agrupar en dos categorías: Tipo 1: Fallamiento a nivel de banco. Tipo2: Fallamiento de rocas con fallas y/o descompuestas, involucrando varios bancos.
  51. 51. Módulo: Seguridad en Minería Curso Experto en Prevención de Riesgos de la Industria Extractiva Minera Nacional 51 a) FALLAMIENTO A NIVEL DE BANCO Este tipo de fallamiento es muy común en minas a cielo abierto extendiéndose en una distancia vertical menor o igual a la altura del banco, generalmente involucrando pequeñas masas de rocas a lo largo de uno o más planos o bien por rocas sueltas en la cresta del banco. Ver Figura 4.3 siguiente. Figura 4.3 Fallamiento tipo cuña en un banco. Una inestabilidad puede provocar la caída de rocas sueltas sobre los equipos o personas y son difíciles de eliminar completamente sin usar ángulos de talud muy conservadores. Debe requerirse que el personal de más experiencia de la mina observe muy de cerca este tipo de fallas, en particular después de tronaduras o la limpieza del banco donde se está trabajando. El equipo más adecuado para realizar una limpieza de bordes de bancos es la retroexcavadora. El Reglamento de Seguridad Minera (Decreto 72) establece: «La operación de acuñar los bloques debe realizarse, según su magnitud, manualmente o bien con equipo mecanizado. En el primer caso, la operación estará a cargo de personal competente experimentado y provisto de cinturones de seguridad. La acuñadura se deberá realizar con barretíllas de acuñadura y se iniciará por la parte superior de los taludes y lateral al bloque por desprender. El Director podrá prescribir que las operaciones de inspección y acuñado de cualquiera mina de tajo abierto se regulen por un reglamento interno, sometido a su aprobación». CAUSAS DE DESESTABILIZACIÓN DE UN BANCO En general se producen por: Sobre quebraduras en las tronaduras o vibraciones provocadas por las mismas. “Remate” a medias de un banco, poca prolijidad en la limpieza final del corte.
  52. 52. Módulo: Seguridad en Minería Curso Experto en Prevención de Riesgos de la Industria Extractiva Minera Nacional 52 El equipo de carguío no es capaz de alcanzar la cresta del banco dejando los taludes con “viceras”. Sobre excavación de la base de los bancos o talud. Excavación de taludes escarpados. Condiciones hidrogeológicas, como: Lluvia y/o presencia de agua subterránea. Aumento de peso del terreno. Procesos de meteorización y cambios en la composición mineralógica. Relleno de fisuras y grietas. Presencia de: planos de debilidad (fracturas, planos, etc.), estratificación: zonas de cizalle, etc. b) FALLAMIENTO POR MASAS DE ROCAS QUE INVOLUCRAN VARIOS BANCOS Este concepto involucra varios bancos en una pared y su efecto puede afectar la economía de la mina. El problema de riesgo en la mina empieza con el diseño del rajo, cuando con los antecedentes obtenidos se diseña el ángulo del talud del rajo. Estos antecedentes se refieren a los parámetros de cohesión de la masa rocosa, el ángulo de fricción de la misma, las estructuras presentes (fallas, diaclasas, tipos geotécnicos), niveles freáticos, familias de diaclasas, etc. Desde el punto de vista económico el ángulo de diseño de la pared del rajo tenderá a ser lo más alto posible, lo que permitirá recuperar el máximo de mineral con la remoción del mínimo de estéril, sin embargo, un ángulo de talud alto implica riesgos de inestabilidad también altos. Ver figura 4.4. Figura 4.4. Falla de un conjunto de bancos.

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