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UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN ANTONIO ABAD DEL CUSCO FACULTAD DE ARQUITECTURA E INGENIERIA CIVIL Escuela profesional de ingeniería civil
TOPOGRAFIA III
LEVANTAMIENTO TOPOGRAFICO SUBTERRANEO-POZOS Y GALERIAS
DOCENTE: ING. Mgt. Ing. MIGUEL ALFREDO FLORES DUEÑAS PRESENTADO POR:
MAQUERA CHOQUE, Alex Saul
SEMESTRE ACADEMICO 2018-I CUSCO-PERÚ
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UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN ANTONIO ABAD DEL CUSCO FACULTAD DE ARQUITECTURA E INGENIERIA CIVIL ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL INTRODUCCIÓN Estos levantamientos tienen por objeto fijar y controlar la posición de los trabajos subterráneos requeridos para la explotación de minas de materiales minerales y relacionarlos con las obras superficiales. Las operaciones corresponden a las siguientes: Determinación en la superficie del terreno de los límites legales de la concesión y amojonamiento de los mismos. Localización en la superficie de los pozos, excavaciones, perforaciones para las exploraciones, las vías férreas, las plantas de trituración de agregados y minerales y demás detalles característicos. Levantamiento subterráneo necesario para la localización de todas las galerías o túneles de la misma. Dibujo de los planos de las partes componentes de la explotación, donde figuren las galerías. Dibujo del plano geológico, donde se indiquen las formaciones rocosas y accidentes geológicos. Cubicación de tierras y minerales extraídos de la excavación en la mina. Estos levantamientos se refieren a los trabajos necesarios para la obtención de los planos de masas de aguas, líneas de litorales o costeras, relieve del fondo de lagos y ríos, ya sea para fines de navegación, para embalses, toma y conducción de aguas, cuantificación de recursos hídricos, etc. Las operaciones generales son las siguientes: Levantamiento topográfico de las orillas que limitan las masas o corrientes de agua. Batimetría mediante sondas ecográficas para determinar la profundidad del agua y la naturaleza del fondo. Localización en planta de los puntos de sondeos batimétricos mediante observaciones de ángulos y distancias. Observación de las mareas o de los cambios del nivel de las aguas en lagos y ríos. Medición de la intensidad de las corrientes o aforos de caudales o gastos (volumen de agua que pasa por un punto determinado de la corriente por unidad de tiempo). En una galería o túnel de mina se tienen unas condiciones de proyecto y diseño muy diferentes respecto de un túnel carretero, puesto que en el de mina se buscan soluciones para acceder a las capas de mineral, para luego seguir esas capas, excavarlas y efectuar la extracción del mineral. Se utiliza para la preparación de túneles, exploración, de personal y maquinaria a los tajos, transporte de mineral y estera, en ellas se instalan las rieles, trapezoidal o aproximadamente semicircular. TOPOGRAFIA III
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UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN ANTONIO ABAD DEL CUSCO FACULTAD DE ARQUITECTURA E INGENIERIA CIVIL ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL I.- DEFINICIONES: 1.1.- POZOS.- Su finalidad suele ser la de conectar las instalaciones de superficie con el subsuelo. Se utilizan para la extracción de mineral y estéril, transporte de personal y maquinaria, ventilación, etc. Suelen ser verticales, aunque en algunos casos pueden seguir la inclinación del cuerpo mineral. Su diámetro puede variar entre 1 ó 2 metros, para pozos de servicio, hasta 8 ó 10 metros en minas importantes. Pueden tener secciones circulares o elípticas, que resisten mejor las presiones del terreno, o rectangulares, que presentan un mayor coeficiente de utilización. Pueden alcanzar varios centenares de metros de profundidad. Suelen llevar entibación, sobre la que se apoyan las guías por las que se mueven las jaulas o skips.
1.2 GALERÍAS.- Se utilizan para preparación de túneles, exploración, de personal y maquinaria a los tajos, transporte de mineral y estéril, etc. En ellas se instalan las vías, transportes, conducciones, cables eléctricos, etc. Su forma puede ser trapezoidal o aproximadamente semicircular. Si las características del terreno lo exigen, se entiban. En el piso se excava un canal que permita la evacuación de aguas.
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UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN ANTONIO ABAD DEL CUSCO FACULTAD DE ARQUITECTURA E INGENIERIA CIVIL ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL 1.3.- CHIMENEAS Y COLADEROS.- Sirven como conexiones, verticales o inclinadas, entre diferentes niveles de trabajo. Se perforan para permitir el transporte de mineral, de personal, para ventilación o para facilitar las labores de preparación. Tienen sección cuadrada, rectangular o circular. 1.4.- RAMPAS.- Sirven para el a las labores, sustituyendo o completando a los pozos, y para comunicar entre sí diferentes niveles. Su pendiente es inferior al 15% para permitir el movimiento de la maquinaria minera autopropulsada. En estas labores se emplean distintos sistemas de perforación, en los que no vamos a extendernos. En todos los casos, la perforación será dirigida y controlada por los topógrafos, que calcularán la dirección e inclinación de los trabajos y realizarán el replanteo de estos
II.- RAMPAS Y POZOS Los pozos se realizan para poder abrir más frentes de explotación, ya sea en minería subterránea como en obra civil para grandes longitudes y cuando es posible. También se pueden realizar para acceder a las salas de turbinas en una central hidroeléctrica
Pozo desde exterior
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UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN ANTONIO ABAD DEL CUSCO FACULTAD DE ARQUITECTURA E INGENIERIA CIVIL ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL 2.1.- REPLANTEO DE RAMPAS Y OTROS
Rampas: es preciso conocer todos los datos definitorios del eje del túnel o galería. El replanteo en sí es similar al de una galería de túnel. Pozos: tiene mayores dificultades que las rampas y se sigue el siguiente proceso generalmente: Replanteo planimétrico sobre perfil de montera: a partir del perfil de montera se establece la posición y profundidad del pozo. El replanteo planimétrico y la determinación de la cota de un pozo en superficie, ha de realizarse con todo la precisión, para de esta forma poder acceder con toda exactitud a la rasante de la galería. Control de la excavación vertical: una vez que el centro del pozo ha sido replanteado en superficie, ha de ser perfectamente referido a fin de instalar un sistema auxiliar de replanteo que permita, por medio de una plomada óptica o láser materializar el eje central vertical. Bajada de cota a rasante de túnel: a partir de los datos obtenidos y conociendo la rasante de la galería o túnel se obtiene la profundidades del pozo.
2.2.- MÉTODOS DE BAJADA DE COTA DESDE LA SUPERFICIE AL FONDO DE UN POZO:
Con cintas: se mide la distancia de avance del pozo con una cinta métrica suspendida por una plomada para alcanzar la total verticalidad. Con EDM, o electrodistanciómetro: se utiliza una visual electrónica emitida por el distanciómetro. Nivelado por alturas: se utilizan unos clavos de nivelación colocados a lo largo del pozo para poder medir distancias.
Rampas y pozos de una mina subterránea
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UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN ANTONIO ABAD DEL CUSCO FACULTAD DE ARQUITECTURA E INGENIERIA CIVIL ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL III.- LEVANTAMIENTO DE UNA GALERÍA 3.1.- OBJETIVOS: Realizar el levantamiento topográfico de una galería Empleando los conocimientos adquiridos, en las clases teóricas, y realizar en la práctica del levantamiento de una galería considerando las técnicas propias de topografía general aplicadas al campo de ingeniero de minas. Elaborar planos topográficos minero Diseño y control topográfico de túneles, galerías, rampas. Transferencia de coordenadas 3.2.- FUNDAMENTO TEÓRICO. Los trabajos topográficos intervienen en todas las fases del proceso minero. En el caso de minería de interior, y sin ánimo de ser exhaustivo, podemos mencionarlos siguientes casos:
Prospección y exploración Investigación por senderos del yacimiento, replanteo de la malla de sondeos teórica, levantamiento topográfico de la situación real de los sondeos inclinados Replanteo de registros mineros Levantamiento inicial de la zona minera, replanteo de las obras e instalaciones a construir en el exterior Toma de avances, replanteo de obras e instalaciones a construir en el interior Replanteo de labores subterráneo, rompimiento entre labores
3.2.1.- GALERIAS DE MINA: En una galería o túnel de minería se tiene unas condiciones de proyecto y diseño muy diferentes respecto de un túnel carretero, puesto que en el de mina, se busca soluciones para acceder a las capas de mineral. Desde el punto de vista de la topografía estas galerías tienen una existencia de precisión en los replanteos menores que en el caso de los túneles carreteros.
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UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN ANTONIO ABAD DEL CUSCO FACULTAD DE ARQUITECTURA E INGENIERIA CIVIL ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL 3.2.2.- NOCIONES DE MINERÍA SUBTERRÁNEA La explotación correcta de una mina subterránea requiere una red, cuidadosamente planificada, de pozos, galerías, rampas y chimeneas o coladeros. Estas labores permitirán el al yacimiento, la circulación de personal o maquinaria, la extracción de mineral y estéril, la ventilación de las labores, etc.
Pozos: Su finalidad suele ser la de conectar las instalaciones de superficie con el subsuelo. Se utilizan para la extracción de mineral y estéril, transporte de personal y maquinaria, ventilación, etc. Suelen ser verticales, aunque en algunos casos pueden seguir la inclinación del cuerpo mineral. Galerías: Se utilizan para preparación de túneles, exploración, de personal y maquinaria a los tajos, transporte de mineral y estéril, etc. En ellas se instalan las vías, transportes, conducciones, cables eléctricos, etc. Chimeneas y coladeros: Sirven como conexiones, verticales o inclinadas, entre diferentes niveles de trabajo. Se perforan para permitir el transporte de mineral, del personal, para ventilación o para facilitar las labores de preparación. Tienen sección cuadrada, rectangular o circular.
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UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN ANTONIO ABAD DEL CUSCO FACULTAD DE ARQUITECTURA E INGENIERIA CIVIL ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL 3.3.3.- COMUNICACIÓN DE LABORES SUBTERRÁNEAS:
Como sabemos la comunicación sea el rubro o índole que sea es de vital importancia para el desarrollo de la sociedad, empresa y personal, esto no es ajeno a la minería, para el departamento de topografía y un buen diseño de planeamiento de minado, estas labores subterráneas deben estar comunicadas entre si para un mejor desempeño de los trabajadores, sería más fácil llegar de un punto a otro punto ahorrando costos. La importancia en minería, es el desarrollo de la empresa minera ya que podremos comunicar con fines de exploración y desarrollo, por ende después de un período de seguimiento realizar la explotación y la extracción de la materia prima. También para labores de ventilación y desagüe son fundamentales para el buen desempeño estructural - mecánico de la mina. Esto no se puede realizar de cualquier forma se deben tener en cuenta los controles verticales y horizontales para que el trabajo desempeñado sea óptimo y con beneficios para la empresa.
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UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN ANTONIO ABAD DEL CUSCO FACULTAD DE ARQUITECTURA E INGENIERIA CIVIL ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL 4.- TRABAJOS TOPOGRÁFICOS EN MINERÍA SUBTERRÁNEA A partir de los puntos estratégicamente ubicados durante el enlace con los levantamientos superficiales, se realizan los controles topográficos de todas las labores subterráneas que se desarrollan en interior mina durante el proceso de explotación. El método de enlace de la red exterior con el interior de la mina depende principalmente de la comunicación con la superficie. El área superficial de la concesión minera puede comunicarse con el sub suelo mediante:
Una o varias galerías Por medio de posos verticales, inclinados Por medio de rampas o combinación de los anteriores
4.1.- ESTACIÓN Su fijación se hará por medio de tacos de madera de 2 o 3 cm de diámetro y de unos 10 cm de profundidad materializando el punto exacto por medio de un gancho que servirá para colocar la plomada. Cuando la estación esta en el techo de una galería o túnel, se puede centrar el teodolito de una de las maneras siguientes: Centrando el teodolito debajo de una plomada suspendida del techo hay que nivelas el anteojo y la plataforma del instrumento antes de centrarlo bajo la estación.
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UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN ANTONIO ABAD DEL CUSCO FACULTAD DE ARQUITECTURA E INGENIERIA CIVIL ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL 4.2.- ILUMINACIÓN DE LOS INSTRUMENTOS La iluminación de los instrumentos es muy importante en los trabajos subterráneos. Es esencial poder disponer de una iluminación irreprochable, no deslumbrante, al abrigo del agua, del polvo y de averías eventuales. Los círculos horizontales y verticales, así como el retículo de los teodolitos ópticos se iluminan mediante baterías alcalinas de 1.5v o de baterías acumuladoras.
4.4.-MATERIALIZACIÓN DE PUNTOS TOPOGRÁFICOS El punto topográfico debe ubicarse en lugares convenientes especialmente en la intersección de una galería o un crucero o cerca a una chimenea. Pueden ser:
temporales: Estos puntos se encuentran ubicados en los sombreros o partes de los cuadros, en las extracciones de los tajeos. permanentes: Son puntos que se ubican en los taladros expresamente hechos en los techos de la labor y son empleados para la transferencia de coordenadas y la line a de dirección.
Cuando la entibación es de madera (figura) las señales se clavan con facilidad. Pueden emplearse grapas de hierro, cerrando un poco la curvatura para aproximarla al grosor del hilo de la plomada. También puede emplearse un cáncamo normal, con el ojal pequeño.
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Cuando la entibación es de metal puede sujetarse una cuña de madera, mediante grapas, y proceder como en el caso anterior. También se utiliza una pistola (de las que emplean los electricistas) para empotrar tornillos apropiados, provistos de un ojal, en la entibación.
4.5.- MEDIDA DE ÁNGULOS. Antiguamente se empleaban teodolitos con anteojo excéntrico, de manera que se pudieran lanzar visuales verticales a lo largo de pozos y chimeneas. Pero las complicaciones que suponían, y la necesidad de introducir en todas las mediciones la corrección por excentricidad, han hecho que en la actualidad se utilicen, normalmente, equipos de uso general. Para poder lanzar visuales verticales, estos equipos se dotan de oculares acodados.
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Puesta en estación
Para medir el ángulo entre ejes de un itinerario. se sitúan plomadas en los tres puntos que lo definen, es decir en los puntos que marcan nuestra estación y las estaciones anterior y siguiente. Como en el caso de medición de ángulos en el exterior, si hemos orientado previamente el instrumento (con la visual de espaldas) obtendremos acimuts y si no, obtendremos las lecturas horizontales.
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Medición de ángulos
Si interesa calcular el ángulo interior, se puede hacer por diferencia de lecturas o, directamente, haciendo cero en la visual de espaldas. Cuando no sea posible estacionar en el punto E previsto (por existir escombros, agua, inicio de una labor, etc.) lo haremos en un punto P lo más próximo posible y desde el que sean visibles las estaciones anterior A y siguiente B . Aplicaremos la reducción al centro de estación para calcular los ángulos a y b y las distancias DEA y DEB que se habrían medido de haber podido estacionar en E. Tras estacionar en P visamos a los puntos A y B, determinando los ángulos a’ y b’ y midiendo las distancias DPA y DPB. También mediremos la distancia DEP. En todos los casos nos referimos, naturalmente, a distancias reducidas. Resolviendo los dos triángulos formados, de cada uno de los cuales conocemos dos lados y el ángulo comprendido, podremos calcular los ángulos a y b y las distancias DEA y DEB que nos interesan. 4.7.- MEDIDA DE DISTANCIAS. Como ocurre en topografía de exterior, las distancias que van a interesar en topografía minera son las distancias reducidas. Por otra parte, también será necesario, en muchas ocasiones, determinar la profundidad de los pozos y otras labores. 4.7.1.- medida directa de distancias horizontales. La medida directa puede ser conveniente en algunos casos, especialmente cuando nos encontramos con distancias cortas y labores angostas en las que no resulta fácil estacionar un instrumento topográfico. El instrumento que vamos a utilizar es el rodete.
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UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN ANTONIO ABAD DEL CUSCO FACULTAD DE ARQUITECTURA E INGENIERIA CIVIL ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL Para distancias inferiores a 20 ó 25m y sensiblemente horizontales la medición pueden realizarla dos operarios que tensan la cinta sujetándola a la altura del pecho. Las plomadas que nos señalan los puntos servirán de índices de lectura sobre la cinta. Si necesitamos efectuar la medición con más precisión, y para evitar el error producido por la catenaria que forma la cinta, será necesario apoyarla sobre el suelo, clavando en cada extremo (siguiendo las direcciones de las plomadas) unas agujas especiales. 4.7.2.- Medida directa de distancias verticales. Existen varios posibles métodos. En cada ocasión tendremos en cuenta la precisión necesaria antes de elegir entre uno y otro. - Medida con hilo de acero. Se baja por la labor a medir un hilo de acero lastrado, que va enrollado en un torno provisto de freno (ver figura). Haremos sobre el hilo las señales necesarias para medir la profundidad de los distintos puntos de interés. A continuación se saca el hilo y se extiende en un terreno horizontal. Mediremos la distancia L entre las señales utilizando una cinta métrica debidamente contrastada. Si la precisión del trabajo lo requiere, corregimos la distancia medida, teniendo en cuenta el alargamiento elástico del hilo de acero, con la expresión:
Siendo: L la longitud medida con cinta expresada en cm γ el peso específico del acero: 0,0079 kg/cm3 E el módulo de elasticidad del acero: 2.100.000kg/cm2 P el peso del lastre en Kg Ω la sección transversal del hilo en cm2 El resultado viene expresado en cm y hay que añadirlo a la longitud medida.
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Medida en pozos
- Medida con cinta metálica. Se utilizan cintas de 50m de longitud. Si se precisa medir profundidades mayores podemos unir dos cintas, obteniendo una de 100m. Las cintas se lastran con un peso de 5kg y se van bajando de una labor a otra, haciendo sobre ella las señales correspondientes. Normalmente se desprecia el alargamiento de la cinta, pero es conveniente que ésta esté bien contrastada. 4.7.3.- Medida indirecta de distancias. Para medir distancias horizontales en interior se utilizan instrumentos similares a los empleados en topografía exterior. No nos extendemos en los métodos estadimétricos, suficientemente conocidos y que en la actualidad han sido sustituidos por los métodos electrónicos. Los equipos electrónicos de medida de distancias pueden ser empleados en el interior, pero conviene comprobar antes que no se producen errores provocados por la reflexión en las paredes y el techo de las labores. 5Son muy convenientes las estaciones totales láser, ya que las distancias cortas pueden medirse sin empleo de prisma y el mismo haz láser nos indica el punto que estamos visando, lo que facilita el levantamiento de puntos de difícil . El empleo de estaciones totales permite, como sabemos, medir simultáneamente ángulos, distancias y desniveles, lo que simplifica enormemente el trabajo. En el caso de minas grisuosas, es preciso comprobar previamente que los equipos electrónicos cumplen las normas de seguridad.
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UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN ANTONIO ABAD DEL CUSCO FACULTAD DE ARQUITECTURA E INGENIERIA CIVIL ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL Para la medición de distancias verticales en pozos, también pueden emplearse determinados equipos electrónicos. Estos equipos deben ser susceptibles de lanzar visuales cenitales y itir oculares acodados. Para medir la profundidad del pozo, el equipo debe situarse al fondo del mismo. Si fuese preciso estacionarlo sobre una plataforma, se deben montar dos: una para el equipo y otra para el operador. De lo contrario, los movimientos de éste podrían transmitirse a aquel.
5.- TOPOGRAFÍA DE APOYO. Al igual que cualquier obra de ingeniería, las tareas de proyecto, replanteo, construcción, medición de obra, y posible control posterior de deformaciones, de túnel, precisa de la implantación y observación de una serie de puntos de diverso tipo, que junto con el plano topográfico base, donde se ha proyectado dicho túnel, se denomina de forma genérica topografía de apoyo. Ésta será en parte topografía externa y en parte topografía subterránea. La topografía a cielo abierto no difiere de la habitualmente utilizada, sin embargo las labores de enlace de ésta con el interior, si requiere de métodos y técnicas de trabajo específicas. 5.1.- TOPOGRAFÍA DE APOYO EXTERNA: consta de Plano topográfico base Para poder proyectar un túnel tanto en su diseño planimétrico como altimétrico, hemos de disponer de un plano topográfico que permita, estudiar y determinar las características del mismo. Es necesario conocer sobre él plano las características geológicas de la zona. Escalas generales de 1/2000, 1/1000 o 1/500, para parciales del tipo 1/200, 1/100 y tomadas normalmente en las zonas de . 5.2.- RED DE ENLACE ENTRE BOCAS (triangulación, poligonal de precisión, nivelación): Esta red permitirá conocer con toda exactitud las coordenadas espaciales X, Y, Z de los dos puntos iniciales de la excavación, así como los acimuts de las alineaciones rectas de entrada y salida, para ello es necesario relacionarlos, lo que se consigue por medio de: triangulación, poligonales de precisión y nivelación por alturas. La triangulación actualmente se sustituye por una poligonal de precisión, siempre y cuando los condicionantes del túnel, longitud y precisiones del cierre del replanteo por ambas bocas, así lo permita; la utilización del G.P.S. reduce bastante el tiempo de aplicación del método. Como complemento se realiza una nivelación por alturas de manera que se pueda determinar con toda exactitud el desnivel o incremento de cota entre ambos puntos de boquilla N y S, ya que los valores altimétricos de la triangulación o la poligonal no tendrán las precisiones requeridas en estos casos. 5.3.- NIVELACIÓN GEOMÉTRICA. Se emplea en los casos en que los requerimientos en precisión altimétrica sean grandes. Se realizan itinerarios altimétricos con nivel, independientes de los planimétricos, tal como se hace en topografía exterior. Las miras empleadas suelen ser más cortas (2 ó 3 m) para poder situarlas en el interior de las labores.
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UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN ANTONIO ABAD DEL CUSCO FACULTAD DE ARQUITECTURA E INGENIERIA CIVIL ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL Se aplica el método del punto medio, estacionando el nivel en un punto aproximadamente equidistante de aquellos cuyo desnivel se quiere determinar. Las miras se sitúan en el piso, normalmente sobre los carriles del transporte, sise hace por vía férrea. En ocasiones se nivela por el techo, utilizando miras que cuelgan desde éste.
a) nivelación por el piso de la labor. Se estaciona en un punto intermedio E, visando sucesivamente a una mira situada en los puntos A y B cuyo desnivel pretendemos determinar.
ZAB=mA -mB Y la altitud de B se calcula, a partir de la de A, mediante:
ZB =ZA+ ZAB
Empleando el método del punto medio, cada punto que se nivela se refiere al anterior, no al punto de estación. Por tanto, no es necesario señalar de forma permanente los puntos de estación utilizados.
Nivelación por piso de la labo
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UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN ANTONIO ABAD DEL CUSCO FACULTAD DE ARQUITECTURA E INGENIERIA CIVIL ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL b) nivelación por el techo de la labor. En este caso la Z de los puntos se refiere al techo de la labor, no al suelo. Las miras se cuelgan de las señales situadas en el techo. Hay que tener en cuenta que las miras se sitúan al revés, con el origen en el techo. En este caso, la expresión a emplear es la siguiente:
ZAB=mB - mA
Fig.: Nivelación geométrica
Y la altitud de B se calcula, a partir de la de A, como en los casos anteriores:
ZB =ZA+ ZAB
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UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN ANTONIO ABAD DEL CUSCO FACULTAD DE ARQUITECTURA E INGENIERIA CIVIL ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL 6.- MATERIALES Y EQUIPOS: EQUIPOS:
01 Nivel de Ingeniero. 01 Trípode. 01 Brújula. Calculadoras.
MATERIALES:
12 palos de 2.40 x 2.40 metros 04 tarugos 20 m de pita de amarre 03 plomadas 01 wincha de lona 01 flexómetro Lámpara de minero Alambres y alicate Clavos de 3” Barreta
Material de recolección de datos:
1 libreta de campo (Transit book)
7.- PROCEDIMIENTO DE TRABAJO: PROCEDIMIENTO DE CAMPO: El procedimiento que realizamos es el siguiente:
Para realizar el trabajo de campo se consiguió todos los materiales, equipos y herramientas necesarias mencionadas anteriormente. Elegimos un lugar de Huamachuco el “Maracana”. Luego plantamos cada 10 metros los cuadros de madera simulando un túnel en mina de dimensiones 2.40 x 2.40 m (alto, ancho). Después se procede a instalar el nivel de ingeniero en el punto de inicio del túnel, cuyo eje debe coincidir con la plomada colocada en la parte superior y centro del arco (en punto A).
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Todos los puntos topográficos se bajan del techo de las labores mediante cordeles que llevan suspendido en uno de sus extremos plomadas.
Una vez realizado esto, ubicamos las coordenadas y cota respectiva para empezar el levantamiento topográfico, medimos el Azimut AB con ayuda de la Brújula, en el punto A: medimos AI, AS, cota gradiente, distancia a la derecha, izquierda. Luego visamos ha B para marcar la altura de señal en B y colocamos un mosquito. Una vez conocidos las coordenadas de inicio y cota, procedimos a visar los puntos A y B, teniendo en cuenta la gradiente (1.00 m de altura sobre el lomo de riel) y escala (0.5/100). Luego ubicamos el teodolito en el punto B para continuar con el levantamiento, ya que la sección no era lineal (curvatura). Haciendo cero a la izquierda, medimos el ángulo externo a la derecha desde el P.P. hacia el punto C, siendo este de 110°52´14´´; así se empleó el mismo método hasta llegar al frente. Finalmente todos los datos obtenidos anotamos cuidadosamente en nuestra libreta de campo para luego realizar los cálculos convenientes.
A continuación se presenta un dibujo de cómo se realizó más o menos el procedimiento de campo:
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8.- RESULTADOS OBTENIDOS: Resultados obtenidos en campo: ∆
O
DH
MEDIDAS WINCHA I D T A 0 1.13 1.27 1.03 B 10 1.19 1.19 0.85 C 20 1.05 1.35 0.83 D 30 1.06 1.16 0.76 Frente 40 1.06 1.16 0.76 DATOS DE LIBRETA CE COMPO
OBSERVACIONES P 1.37 1.37 1.32 1.31 1.31
BM: 600 E 800 N Cota: 500 m.s.n.m Sección base: 2.4 x 2.4 m2 Avance base: 40 metros Gradiente: 0.5/100
8.1.- RESULTADOS OBTENIDOS EN GABINETE: Se presentan a continuación: cálculo de las coordenadas UTM control horizontal ∆ A
O B C D FRENT E
DH 0 10 20 30 40
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Z
∆x
∆y
1100 1100 1100 1100
9.40 18.79 28.19 37.59
-3.42 -6.84 -10.26 -13.68
ESTE 600 609.4 618.79 628.19 637.59
NORTE 800 796.58 793.16 789.74 786.32
PT A B C D FRENT E P á g i n a 20
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Galería de fotos realizando el trabajo de campo:
9.- CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES:
Concluimos que debemos tener un amplio conocimiento de movimiento de tierras, técnicas que se emplea en un levantamiento de galería, para optimizar resultados con el máximo benéfico y reducción de costos. Debemos hacer un uso adecuado del nivel para obtener una gradiente adecuada; y minimizar errores. Los planos son de suma importancia las labores de interior mina, deben llevarse al día, para poder organizar adecuadamente los trabajos de salvamento en caso de accidente, para relacionar las labores con posibles efectos en el exterior, para evitar intrusiones en los registros mineros colindantes, para evitar el problema de las aguas colgadas, etc. Según los datos obtenidos debemos realizar desquinche en el Techo y relleno en el Piso. En el crucero se removió un volumen de 333.39 m3. Debido a que las condiciones en las que se trabaja no son favorables, se recomienda llevar mucha luz (lámparas de minero, lámparas, etc.) y así anotar datos correcto y sean lo más exactos posibles.
10.- BIBLIOGRAFIA:
www. Donatario.com/Fecha 21/06/11. www.fing.edu.uy/ia/deptogeo/elemtopo/Cap-2.pdf /Fecha 21/06/11. www.extremos.org.ve/brujula-brunton.html/Fecha 15/06/11. ) http://es.wikipedia.org/wiki/Cinta_m%C3%A9trica"/Fecha 15/06/11. http://es. kipedia.org/wiki/Libreta de campo/”transit book” /Fecha 15/06/11.
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UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN ANTONIO ABAD DEL CUSCO FACULTAD DE ARQUITECTURA E INGENIERIA CIVIL ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL INTRODUCCIÓN Estos levantamientos tienen por objeto fijar y controlar la posición de los trabajos subterráneos requeridos para la explotación de minas de materiales minerales y relacionarlos con las obras superficiales. Las operaciones corresponden a las siguientes: Determinación en la superficie del terreno de los límites legales de la concesión y amojonamiento de los mismos. Localización en la superficie de los pozos, excavaciones, perforaciones para las exploraciones, las vías férreas, las plantas de trituración de agregados y minerales y demás detalles característicos. Levantamiento subterráneo necesario para la localización de todas las galerías o túneles de la misma. Dibujo de los planos de las partes componentes de la explotación, donde figuren las galerías. Dibujo del plano geológico, donde se indiquen las formaciones rocosas y accidentes geológicos. Cubicación de tierras y minerales extraídos de la excavación en la mina. Estos levantamientos se refieren a los trabajos necesarios para la obtención de los planos de masas de aguas, líneas de litorales o costeras, relieve del fondo de lagos y ríos, ya sea para fines de navegación, para embalses, toma y conducción de aguas, cuantificación de recursos hídricos, etc. Las operaciones generales son las siguientes: Levantamiento topográfico de las orillas que limitan las masas o corrientes de agua. Batimetría mediante sondas ecográficas para determinar la profundidad del agua y la naturaleza del fondo. Localización en planta de los puntos de sondeos batimétricos mediante observaciones de ángulos y distancias. Observación de las mareas o de los cambios del nivel de las aguas en lagos y ríos. Medición de la intensidad de las corrientes o aforos de caudales o gastos (volumen de agua que pasa por un punto determinado de la corriente por unidad de tiempo). En una galería o túnel de mina se tienen unas condiciones de proyecto y diseño muy diferentes respecto de un túnel carretero, puesto que en el de mina se buscan soluciones para acceder a las capas de mineral, para luego seguir esas capas, excavarlas y efectuar la extracción del mineral. Se utiliza para la preparación de túneles, exploración, de personal y maquinaria a los tajos, transporte de mineral y estera, en ellas se instalan las rieles, trapezoidal o aproximadamente semicircular. TOPOGRAFIA III
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UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN ANTONIO ABAD DEL CUSCO FACULTAD DE ARQUITECTURA E INGENIERIA CIVIL ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL I.- DEFINICIONES: 1.1.- POZOS.- Su finalidad suele ser la de conectar las instalaciones de superficie con el subsuelo. Se utilizan para la extracción de mineral y estéril, transporte de personal y maquinaria, ventilación, etc. Suelen ser verticales, aunque en algunos casos pueden seguir la inclinación del cuerpo mineral. Su diámetro puede variar entre 1 ó 2 metros, para pozos de servicio, hasta 8 ó 10 metros en minas importantes. Pueden tener secciones circulares o elípticas, que resisten mejor las presiones del terreno, o rectangulares, que presentan un mayor coeficiente de utilización. Pueden alcanzar varios centenares de metros de profundidad. Suelen llevar entibación, sobre la que se apoyan las guías por las que se mueven las jaulas o skips.
1.2 GALERÍAS.- Se utilizan para preparación de túneles, exploración, de personal y maquinaria a los tajos, transporte de mineral y estéril, etc. En ellas se instalan las vías, transportes, conducciones, cables eléctricos, etc. Su forma puede ser trapezoidal o aproximadamente semicircular. Si las características del terreno lo exigen, se entiban. En el piso se excava un canal que permita la evacuación de aguas.
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UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN ANTONIO ABAD DEL CUSCO FACULTAD DE ARQUITECTURA E INGENIERIA CIVIL ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL 1.3.- CHIMENEAS Y COLADEROS.- Sirven como conexiones, verticales o inclinadas, entre diferentes niveles de trabajo. Se perforan para permitir el transporte de mineral, de personal, para ventilación o para facilitar las labores de preparación. Tienen sección cuadrada, rectangular o circular. 1.4.- RAMPAS.- Sirven para el a las labores, sustituyendo o completando a los pozos, y para comunicar entre sí diferentes niveles. Su pendiente es inferior al 15% para permitir el movimiento de la maquinaria minera autopropulsada. En estas labores se emplean distintos sistemas de perforación, en los que no vamos a extendernos. En todos los casos, la perforación será dirigida y controlada por los topógrafos, que calcularán la dirección e inclinación de los trabajos y realizarán el replanteo de estos
II.- RAMPAS Y POZOS Los pozos se realizan para poder abrir más frentes de explotación, ya sea en minería subterránea como en obra civil para grandes longitudes y cuando es posible. También se pueden realizar para acceder a las salas de turbinas en una central hidroeléctrica
Pozo desde exterior
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UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN ANTONIO ABAD DEL CUSCO FACULTAD DE ARQUITECTURA E INGENIERIA CIVIL ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL 2.1.- REPLANTEO DE RAMPAS Y OTROS
Rampas: es preciso conocer todos los datos definitorios del eje del túnel o galería. El replanteo en sí es similar al de una galería de túnel. Pozos: tiene mayores dificultades que las rampas y se sigue el siguiente proceso generalmente: Replanteo planimétrico sobre perfil de montera: a partir del perfil de montera se establece la posición y profundidad del pozo. El replanteo planimétrico y la determinación de la cota de un pozo en superficie, ha de realizarse con todo la precisión, para de esta forma poder acceder con toda exactitud a la rasante de la galería. Control de la excavación vertical: una vez que el centro del pozo ha sido replanteado en superficie, ha de ser perfectamente referido a fin de instalar un sistema auxiliar de replanteo que permita, por medio de una plomada óptica o láser materializar el eje central vertical. Bajada de cota a rasante de túnel: a partir de los datos obtenidos y conociendo la rasante de la galería o túnel se obtiene la profundidades del pozo.
2.2.- MÉTODOS DE BAJADA DE COTA DESDE LA SUPERFICIE AL FONDO DE UN POZO:
Con cintas: se mide la distancia de avance del pozo con una cinta métrica suspendida por una plomada para alcanzar la total verticalidad. Con EDM, o electrodistanciómetro: se utiliza una visual electrónica emitida por el distanciómetro. Nivelado por alturas: se utilizan unos clavos de nivelación colocados a lo largo del pozo para poder medir distancias.
Rampas y pozos de una mina subterránea
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UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN ANTONIO ABAD DEL CUSCO FACULTAD DE ARQUITECTURA E INGENIERIA CIVIL ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL III.- LEVANTAMIENTO DE UNA GALERÍA 3.1.- OBJETIVOS: Realizar el levantamiento topográfico de una galería Empleando los conocimientos adquiridos, en las clases teóricas, y realizar en la práctica del levantamiento de una galería considerando las técnicas propias de topografía general aplicadas al campo de ingeniero de minas. Elaborar planos topográficos minero Diseño y control topográfico de túneles, galerías, rampas. Transferencia de coordenadas 3.2.- FUNDAMENTO TEÓRICO. Los trabajos topográficos intervienen en todas las fases del proceso minero. En el caso de minería de interior, y sin ánimo de ser exhaustivo, podemos mencionarlos siguientes casos:
Prospección y exploración Investigación por senderos del yacimiento, replanteo de la malla de sondeos teórica, levantamiento topográfico de la situación real de los sondeos inclinados Replanteo de registros mineros Levantamiento inicial de la zona minera, replanteo de las obras e instalaciones a construir en el exterior Toma de avances, replanteo de obras e instalaciones a construir en el interior Replanteo de labores subterráneo, rompimiento entre labores
3.2.1.- GALERIAS DE MINA: En una galería o túnel de minería se tiene unas condiciones de proyecto y diseño muy diferentes respecto de un túnel carretero, puesto que en el de mina, se busca soluciones para acceder a las capas de mineral. Desde el punto de vista de la topografía estas galerías tienen una existencia de precisión en los replanteos menores que en el caso de los túneles carreteros.
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UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN ANTONIO ABAD DEL CUSCO FACULTAD DE ARQUITECTURA E INGENIERIA CIVIL ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL 3.2.2.- NOCIONES DE MINERÍA SUBTERRÁNEA La explotación correcta de una mina subterránea requiere una red, cuidadosamente planificada, de pozos, galerías, rampas y chimeneas o coladeros. Estas labores permitirán el al yacimiento, la circulación de personal o maquinaria, la extracción de mineral y estéril, la ventilación de las labores, etc.
Pozos: Su finalidad suele ser la de conectar las instalaciones de superficie con el subsuelo. Se utilizan para la extracción de mineral y estéril, transporte de personal y maquinaria, ventilación, etc. Suelen ser verticales, aunque en algunos casos pueden seguir la inclinación del cuerpo mineral. Galerías: Se utilizan para preparación de túneles, exploración, de personal y maquinaria a los tajos, transporte de mineral y estéril, etc. En ellas se instalan las vías, transportes, conducciones, cables eléctricos, etc. Chimeneas y coladeros: Sirven como conexiones, verticales o inclinadas, entre diferentes niveles de trabajo. Se perforan para permitir el transporte de mineral, del personal, para ventilación o para facilitar las labores de preparación. Tienen sección cuadrada, rectangular o circular.
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UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN ANTONIO ABAD DEL CUSCO FACULTAD DE ARQUITECTURA E INGENIERIA CIVIL ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL 3.3.3.- COMUNICACIÓN DE LABORES SUBTERRÁNEAS:
Como sabemos la comunicación sea el rubro o índole que sea es de vital importancia para el desarrollo de la sociedad, empresa y personal, esto no es ajeno a la minería, para el departamento de topografía y un buen diseño de planeamiento de minado, estas labores subterráneas deben estar comunicadas entre si para un mejor desempeño de los trabajadores, sería más fácil llegar de un punto a otro punto ahorrando costos. La importancia en minería, es el desarrollo de la empresa minera ya que podremos comunicar con fines de exploración y desarrollo, por ende después de un período de seguimiento realizar la explotación y la extracción de la materia prima. También para labores de ventilación y desagüe son fundamentales para el buen desempeño estructural - mecánico de la mina. Esto no se puede realizar de cualquier forma se deben tener en cuenta los controles verticales y horizontales para que el trabajo desempeñado sea óptimo y con beneficios para la empresa.
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UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN ANTONIO ABAD DEL CUSCO FACULTAD DE ARQUITECTURA E INGENIERIA CIVIL ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL 4.- TRABAJOS TOPOGRÁFICOS EN MINERÍA SUBTERRÁNEA A partir de los puntos estratégicamente ubicados durante el enlace con los levantamientos superficiales, se realizan los controles topográficos de todas las labores subterráneas que se desarrollan en interior mina durante el proceso de explotación. El método de enlace de la red exterior con el interior de la mina depende principalmente de la comunicación con la superficie. El área superficial de la concesión minera puede comunicarse con el sub suelo mediante:
Una o varias galerías Por medio de posos verticales, inclinados Por medio de rampas o combinación de los anteriores
4.1.- ESTACIÓN Su fijación se hará por medio de tacos de madera de 2 o 3 cm de diámetro y de unos 10 cm de profundidad materializando el punto exacto por medio de un gancho que servirá para colocar la plomada. Cuando la estación esta en el techo de una galería o túnel, se puede centrar el teodolito de una de las maneras siguientes: Centrando el teodolito debajo de una plomada suspendida del techo hay que nivelas el anteojo y la plataforma del instrumento antes de centrarlo bajo la estación.
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UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN ANTONIO ABAD DEL CUSCO FACULTAD DE ARQUITECTURA E INGENIERIA CIVIL ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL 4.2.- ILUMINACIÓN DE LOS INSTRUMENTOS La iluminación de los instrumentos es muy importante en los trabajos subterráneos. Es esencial poder disponer de una iluminación irreprochable, no deslumbrante, al abrigo del agua, del polvo y de averías eventuales. Los círculos horizontales y verticales, así como el retículo de los teodolitos ópticos se iluminan mediante baterías alcalinas de 1.5v o de baterías acumuladoras.
4.4.-MATERIALIZACIÓN DE PUNTOS TOPOGRÁFICOS El punto topográfico debe ubicarse en lugares convenientes especialmente en la intersección de una galería o un crucero o cerca a una chimenea. Pueden ser:
temporales: Estos puntos se encuentran ubicados en los sombreros o partes de los cuadros, en las extracciones de los tajeos. permanentes: Son puntos que se ubican en los taladros expresamente hechos en los techos de la labor y son empleados para la transferencia de coordenadas y la line a de dirección.
Cuando la entibación es de madera (figura) las señales se clavan con facilidad. Pueden emplearse grapas de hierro, cerrando un poco la curvatura para aproximarla al grosor del hilo de la plomada. También puede emplearse un cáncamo normal, con el ojal pequeño.
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Cuando la entibación es de metal puede sujetarse una cuña de madera, mediante grapas, y proceder como en el caso anterior. También se utiliza una pistola (de las que emplean los electricistas) para empotrar tornillos apropiados, provistos de un ojal, en la entibación.
4.5.- MEDIDA DE ÁNGULOS. Antiguamente se empleaban teodolitos con anteojo excéntrico, de manera que se pudieran lanzar visuales verticales a lo largo de pozos y chimeneas. Pero las complicaciones que suponían, y la necesidad de introducir en todas las mediciones la corrección por excentricidad, han hecho que en la actualidad se utilicen, normalmente, equipos de uso general. Para poder lanzar visuales verticales, estos equipos se dotan de oculares acodados.
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UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN ANTONIO ABAD DEL CUSCO FACULTAD DE ARQUITECTURA E INGENIERIA CIVIL ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL 4.6.- TEODOLITOS, TAQUÍMETROS Y ESTACIONES TOTALES. Como hemos indicado, suelen emplearse instrumentos similares a los de exterior, siempre teniendo en cuenta las condiciones de iluminación de las labores subterráneas y, en caso necesario, que sean antigrisú. No obstante, existen equipos especialmente diseñados para trabajos de interior. Estos equipos se estacionan de manera que no interrumpan los servicios de arranque y de transporte de material. En algunos casos se coloca el instrumento sobre una barra horizontal, que se apoya en los hastiales a altura suficiente para no interrumpir el transporte. En otros casos, especialmente si las labores son angostas, el instrumento se suspende de un perno introducido en el hastial o en el techo de la labor. Las plomadas y las señales de puntería se iluminan desde atrás, interponiendo una pantalla de papel o de plástico para no deslumbrar al operario del instrumento. También pueden iluminarse lateralmente. Todos los equipos de iluminación, en caso de minas de carbón, deben ser antigrisú. La puesta en estación se realiza, generalmente, con relación a una plomada que cuelga de un cáncamo situado en el techo de la labor, como hemos visto Moveremos el instrumento, montado sobre el trípode, hasta situarlo aproximadamente bajo la plomada y, a continuación, utilizaremos el juego del instrumento sobre la meseta del trípode para afinar mejor. La plomada debe estar en la prolongación del eje principal del instrumento.
Puesta en estación
Para medir el ángulo entre ejes de un itinerario. se sitúan plomadas en los tres puntos que lo definen, es decir en los puntos que marcan nuestra estación y las estaciones anterior y siguiente. Como en el caso de medición de ángulos en el exterior, si hemos orientado previamente el instrumento (con la visual de espaldas) obtendremos acimuts y si no, obtendremos las lecturas horizontales.
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Medición de ángulos
Si interesa calcular el ángulo interior, se puede hacer por diferencia de lecturas o, directamente, haciendo cero en la visual de espaldas. Cuando no sea posible estacionar en el punto E previsto (por existir escombros, agua, inicio de una labor, etc.) lo haremos en un punto P lo más próximo posible y desde el que sean visibles las estaciones anterior A y siguiente B . Aplicaremos la reducción al centro de estación para calcular los ángulos a y b y las distancias DEA y DEB que se habrían medido de haber podido estacionar en E. Tras estacionar en P visamos a los puntos A y B, determinando los ángulos a’ y b’ y midiendo las distancias DPA y DPB. También mediremos la distancia DEP. En todos los casos nos referimos, naturalmente, a distancias reducidas. Resolviendo los dos triángulos formados, de cada uno de los cuales conocemos dos lados y el ángulo comprendido, podremos calcular los ángulos a y b y las distancias DEA y DEB que nos interesan. 4.7.- MEDIDA DE DISTANCIAS. Como ocurre en topografía de exterior, las distancias que van a interesar en topografía minera son las distancias reducidas. Por otra parte, también será necesario, en muchas ocasiones, determinar la profundidad de los pozos y otras labores. 4.7.1.- medida directa de distancias horizontales. La medida directa puede ser conveniente en algunos casos, especialmente cuando nos encontramos con distancias cortas y labores angostas en las que no resulta fácil estacionar un instrumento topográfico. El instrumento que vamos a utilizar es el rodete.
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UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN ANTONIO ABAD DEL CUSCO FACULTAD DE ARQUITECTURA E INGENIERIA CIVIL ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL Para distancias inferiores a 20 ó 25m y sensiblemente horizontales la medición pueden realizarla dos operarios que tensan la cinta sujetándola a la altura del pecho. Las plomadas que nos señalan los puntos servirán de índices de lectura sobre la cinta. Si necesitamos efectuar la medición con más precisión, y para evitar el error producido por la catenaria que forma la cinta, será necesario apoyarla sobre el suelo, clavando en cada extremo (siguiendo las direcciones de las plomadas) unas agujas especiales. 4.7.2.- Medida directa de distancias verticales. Existen varios posibles métodos. En cada ocasión tendremos en cuenta la precisión necesaria antes de elegir entre uno y otro. - Medida con hilo de acero. Se baja por la labor a medir un hilo de acero lastrado, que va enrollado en un torno provisto de freno (ver figura). Haremos sobre el hilo las señales necesarias para medir la profundidad de los distintos puntos de interés. A continuación se saca el hilo y se extiende en un terreno horizontal. Mediremos la distancia L entre las señales utilizando una cinta métrica debidamente contrastada. Si la precisión del trabajo lo requiere, corregimos la distancia medida, teniendo en cuenta el alargamiento elástico del hilo de acero, con la expresión:
Siendo: L la longitud medida con cinta expresada en cm γ el peso específico del acero: 0,0079 kg/cm3 E el módulo de elasticidad del acero: 2.100.000kg/cm2 P el peso del lastre en Kg Ω la sección transversal del hilo en cm2 El resultado viene expresado en cm y hay que añadirlo a la longitud medida.
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Medida en pozos
- Medida con cinta metálica. Se utilizan cintas de 50m de longitud. Si se precisa medir profundidades mayores podemos unir dos cintas, obteniendo una de 100m. Las cintas se lastran con un peso de 5kg y se van bajando de una labor a otra, haciendo sobre ella las señales correspondientes. Normalmente se desprecia el alargamiento de la cinta, pero es conveniente que ésta esté bien contrastada. 4.7.3.- Medida indirecta de distancias. Para medir distancias horizontales en interior se utilizan instrumentos similares a los empleados en topografía exterior. No nos extendemos en los métodos estadimétricos, suficientemente conocidos y que en la actualidad han sido sustituidos por los métodos electrónicos. Los equipos electrónicos de medida de distancias pueden ser empleados en el interior, pero conviene comprobar antes que no se producen errores provocados por la reflexión en las paredes y el techo de las labores. 5Son muy convenientes las estaciones totales láser, ya que las distancias cortas pueden medirse sin empleo de prisma y el mismo haz láser nos indica el punto que estamos visando, lo que facilita el levantamiento de puntos de difícil . El empleo de estaciones totales permite, como sabemos, medir simultáneamente ángulos, distancias y desniveles, lo que simplifica enormemente el trabajo. En el caso de minas grisuosas, es preciso comprobar previamente que los equipos electrónicos cumplen las normas de seguridad.
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UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN ANTONIO ABAD DEL CUSCO FACULTAD DE ARQUITECTURA E INGENIERIA CIVIL ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL Para la medición de distancias verticales en pozos, también pueden emplearse determinados equipos electrónicos. Estos equipos deben ser susceptibles de lanzar visuales cenitales y itir oculares acodados. Para medir la profundidad del pozo, el equipo debe situarse al fondo del mismo. Si fuese preciso estacionarlo sobre una plataforma, se deben montar dos: una para el equipo y otra para el operador. De lo contrario, los movimientos de éste podrían transmitirse a aquel.
5.- TOPOGRAFÍA DE APOYO. Al igual que cualquier obra de ingeniería, las tareas de proyecto, replanteo, construcción, medición de obra, y posible control posterior de deformaciones, de túnel, precisa de la implantación y observación de una serie de puntos de diverso tipo, que junto con el plano topográfico base, donde se ha proyectado dicho túnel, se denomina de forma genérica topografía de apoyo. Ésta será en parte topografía externa y en parte topografía subterránea. La topografía a cielo abierto no difiere de la habitualmente utilizada, sin embargo las labores de enlace de ésta con el interior, si requiere de métodos y técnicas de trabajo específicas. 5.1.- TOPOGRAFÍA DE APOYO EXTERNA: consta de Plano topográfico base Para poder proyectar un túnel tanto en su diseño planimétrico como altimétrico, hemos de disponer de un plano topográfico que permita, estudiar y determinar las características del mismo. Es necesario conocer sobre él plano las características geológicas de la zona. Escalas generales de 1/2000, 1/1000 o 1/500, para parciales del tipo 1/200, 1/100 y tomadas normalmente en las zonas de . 5.2.- RED DE ENLACE ENTRE BOCAS (triangulación, poligonal de precisión, nivelación): Esta red permitirá conocer con toda exactitud las coordenadas espaciales X, Y, Z de los dos puntos iniciales de la excavación, así como los acimuts de las alineaciones rectas de entrada y salida, para ello es necesario relacionarlos, lo que se consigue por medio de: triangulación, poligonales de precisión y nivelación por alturas. La triangulación actualmente se sustituye por una poligonal de precisión, siempre y cuando los condicionantes del túnel, longitud y precisiones del cierre del replanteo por ambas bocas, así lo permita; la utilización del G.P.S. reduce bastante el tiempo de aplicación del método. Como complemento se realiza una nivelación por alturas de manera que se pueda determinar con toda exactitud el desnivel o incremento de cota entre ambos puntos de boquilla N y S, ya que los valores altimétricos de la triangulación o la poligonal no tendrán las precisiones requeridas en estos casos. 5.3.- NIVELACIÓN GEOMÉTRICA. Se emplea en los casos en que los requerimientos en precisión altimétrica sean grandes. Se realizan itinerarios altimétricos con nivel, independientes de los planimétricos, tal como se hace en topografía exterior. Las miras empleadas suelen ser más cortas (2 ó 3 m) para poder situarlas en el interior de las labores.
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UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN ANTONIO ABAD DEL CUSCO FACULTAD DE ARQUITECTURA E INGENIERIA CIVIL ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL Se aplica el método del punto medio, estacionando el nivel en un punto aproximadamente equidistante de aquellos cuyo desnivel se quiere determinar. Las miras se sitúan en el piso, normalmente sobre los carriles del transporte, sise hace por vía férrea. En ocasiones se nivela por el techo, utilizando miras que cuelgan desde éste.
a) nivelación por el piso de la labor. Se estaciona en un punto intermedio E, visando sucesivamente a una mira situada en los puntos A y B cuyo desnivel pretendemos determinar.
ZAB=mA -mB Y la altitud de B se calcula, a partir de la de A, mediante:
ZB =ZA+ ZAB
Empleando el método del punto medio, cada punto que se nivela se refiere al anterior, no al punto de estación. Por tanto, no es necesario señalar de forma permanente los puntos de estación utilizados.
Nivelación por piso de la labo
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UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN ANTONIO ABAD DEL CUSCO FACULTAD DE ARQUITECTURA E INGENIERIA CIVIL ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL b) nivelación por el techo de la labor. En este caso la Z de los puntos se refiere al techo de la labor, no al suelo. Las miras se cuelgan de las señales situadas en el techo. Hay que tener en cuenta que las miras se sitúan al revés, con el origen en el techo. En este caso, la expresión a emplear es la siguiente:
ZAB=mB - mA
Fig.: Nivelación geométrica
Y la altitud de B se calcula, a partir de la de A, como en los casos anteriores:
ZB =ZA+ ZAB
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UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN ANTONIO ABAD DEL CUSCO FACULTAD DE ARQUITECTURA E INGENIERIA CIVIL ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL 6.- MATERIALES Y EQUIPOS: EQUIPOS:
01 Nivel de Ingeniero. 01 Trípode. 01 Brújula. Calculadoras.
MATERIALES:
12 palos de 2.40 x 2.40 metros 04 tarugos 20 m de pita de amarre 03 plomadas 01 wincha de lona 01 flexómetro Lámpara de minero Alambres y alicate Clavos de 3” Barreta
Material de recolección de datos:
1 libreta de campo (Transit book)
7.- PROCEDIMIENTO DE TRABAJO: PROCEDIMIENTO DE CAMPO: El procedimiento que realizamos es el siguiente:
Para realizar el trabajo de campo se consiguió todos los materiales, equipos y herramientas necesarias mencionadas anteriormente. Elegimos un lugar de Huamachuco el “Maracana”. Luego plantamos cada 10 metros los cuadros de madera simulando un túnel en mina de dimensiones 2.40 x 2.40 m (alto, ancho). Después se procede a instalar el nivel de ingeniero en el punto de inicio del túnel, cuyo eje debe coincidir con la plomada colocada en la parte superior y centro del arco (en punto A).
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Todos los puntos topográficos se bajan del techo de las labores mediante cordeles que llevan suspendido en uno de sus extremos plomadas.
Una vez realizado esto, ubicamos las coordenadas y cota respectiva para empezar el levantamiento topográfico, medimos el Azimut AB con ayuda de la Brújula, en el punto A: medimos AI, AS, cota gradiente, distancia a la derecha, izquierda. Luego visamos ha B para marcar la altura de señal en B y colocamos un mosquito. Una vez conocidos las coordenadas de inicio y cota, procedimos a visar los puntos A y B, teniendo en cuenta la gradiente (1.00 m de altura sobre el lomo de riel) y escala (0.5/100). Luego ubicamos el teodolito en el punto B para continuar con el levantamiento, ya que la sección no era lineal (curvatura). Haciendo cero a la izquierda, medimos el ángulo externo a la derecha desde el P.P. hacia el punto C, siendo este de 110°52´14´´; así se empleó el mismo método hasta llegar al frente. Finalmente todos los datos obtenidos anotamos cuidadosamente en nuestra libreta de campo para luego realizar los cálculos convenientes.
A continuación se presenta un dibujo de cómo se realizó más o menos el procedimiento de campo:
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8.- RESULTADOS OBTENIDOS: Resultados obtenidos en campo: ∆
O
DH
MEDIDAS WINCHA I D T A 0 1.13 1.27 1.03 B 10 1.19 1.19 0.85 C 20 1.05 1.35 0.83 D 30 1.06 1.16 0.76 Frente 40 1.06 1.16 0.76 DATOS DE LIBRETA CE COMPO
OBSERVACIONES P 1.37 1.37 1.32 1.31 1.31
BM: 600 E 800 N Cota: 500 m.s.n.m Sección base: 2.4 x 2.4 m2 Avance base: 40 metros Gradiente: 0.5/100
8.1.- RESULTADOS OBTENIDOS EN GABINETE: Se presentan a continuación: cálculo de las coordenadas UTM control horizontal ∆ A
O B C D FRENT E
DH 0 10 20 30 40
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Z
∆x
∆y
1100 1100 1100 1100
9.40 18.79 28.19 37.59
-3.42 -6.84 -10.26 -13.68
ESTE 600 609.4 618.79 628.19 637.59
NORTE 800 796.58 793.16 789.74 786.32
PT A B C D FRENT E P á g i n a 20
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Galería de fotos realizando el trabajo de campo:
9.- CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES:
Concluimos que debemos tener un amplio conocimiento de movimiento de tierras, técnicas que se emplea en un levantamiento de galería, para optimizar resultados con el máximo benéfico y reducción de costos. Debemos hacer un uso adecuado del nivel para obtener una gradiente adecuada; y minimizar errores. Los planos son de suma importancia las labores de interior mina, deben llevarse al día, para poder organizar adecuadamente los trabajos de salvamento en caso de accidente, para relacionar las labores con posibles efectos en el exterior, para evitar intrusiones en los registros mineros colindantes, para evitar el problema de las aguas colgadas, etc. Según los datos obtenidos debemos realizar desquinche en el Techo y relleno en el Piso. En el crucero se removió un volumen de 333.39 m3. Debido a que las condiciones en las que se trabaja no son favorables, se recomienda llevar mucha luz (lámparas de minero, lámparas, etc.) y así anotar datos correcto y sean lo más exactos posibles.
10.- BIBLIOGRAFIA:
www. Donatario.com/Fecha 21/06/11. www.fing.edu.uy/ia/deptogeo/elemtopo/Cap-2.pdf /Fecha 21/06/11. www.extremos.org.ve/brujula-brunton.html/Fecha 15/06/11. ) http://es.wikipedia.org/wiki/Cinta_m%C3%A9trica"/Fecha 15/06/11. http://es. kipedia.org/wiki/Libreta de campo/”transit book” /Fecha 15/06/11.
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