ALTIMETRIA SUBTERRANEA

ALTIMETRIA SUBTERRANEA

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Las operaciones altimétricas presentan un interés primordial

en los trabajos subterraneos. Es así como, desde su

aparición, los progresos de la técnica en las nivelaciones de

precisión han sido aplicados en la dirección de galerías. Los

aparatos y los métodos modernos han encontrado un vasto

campo de aplicación en el dominio minero.

Por otra parte, las transformaciones profundas que se han

operado desde hace algunos años en el dominio de la

explotación subterránea necesitan medidas altímetricas

subterráneas particularmente cuidadas. La mecanización ha

permitido triplicar la velocidad de avance de las galerías y

de los frentes de corte; se ha seguido un alejamiento cada

vez mas marcado de los frentes, algunos de los cuales se

encuentran a veces 4 o 5 km. del acceso. La dirección,

acondicionamiento e intercomunicación de las labores,

plantean problemas nuevos.

MEDIDA DE LA PROFUNDIDAD DE LOS POZOS

A las operaciones altimétricas se une también la medición de la profundidad de los piques.

1.- Piques inclinados

a) Medida siguiendo la pendiente .- Si la pendiente del del pique es constante, se mide su inclinación con ayuda de un teodolito o de un eclímetro, se mide con la cinta la longitud siguiendo la pendiente y se calcula la altura vertical correspondiente.

Prácticamente, como es dificil tener la inclinación α directamente, se mide α’ en el teodolito T, visando del exterior o del interior, dos miras M y M’, sobre las cuales se hacen unas lecturas l y l’, y estando su pie situado en las referencias R y R’. La inclinación de la línea RR’ esta dada por :

Sen (α – α’) = (l’ – l) cos α’ / L

M’

M

l

l’

α’ α

T R

R’

b) Medida por resaltes.-

Se puede emplear el procedimiento clásico de la nivelación

aplicada en el exterior. Se divide la altura en un cierto número de

niveles fáciles de medir con cinta y se mide la altura vertical de los

diferentes niveles

Se parte de una referencia exterior R y se

llevan lps extremos inferiores de los

puntos verticales A, C, E, etc, a los puntos

B, D, F, etc, en la pared opuesta y a la

misma altura

Se puede así operar con ayuda de una

nivel de agua, de una regla de nivel o de

un eclímetro suspendido de una cuerda.

Se suman después las distancias RA, BC,

DE, etc, medidas con la cinta

R

A B

C D

2.- Pozos verticales

a) Medición con cinta a lo largo de las paredes.- Se hace primeramente una medición vertical de la entibación o conducto del pique. Los operadores pueden deslazarse a lo largo de las escalas o utilizando la jaula de extracción. Uno de los operadores se coloca sobre el techo de la jaula mientras que el otro se situa en el asiento fijado al cable, 10 ó 20 m. por encima. Estas mediciones son bastánte incómodas y la precesión se resiente por ello.

En razón de la cantidad de datos a tomar en piques profundos, este sistema no se recomienda en estos casos.

El número de distancias puede ser considerablemente disminuido con el empleo de cintas hectométricas o incluso kilométricas, cuyo uso se ha extendido mucho estos últimos años.

b) Medida de la longitud del cable de extracción.- Se puede

apreciar la profundidad de un pique , midiendo la longitud del

cable de extracción. Se le hace subir por completo al

exterior, despues de haberlo desenganchado de la jaula , y

se le extiende en el suelo. Hay que aumentar su longitud,

medida con cinta, para tener en cuenta su alargamiento bajo

la acción del peso de la jaula y de su propio peso.

En la práctica, se añade la medida del cable un término

corrector λ dado por una fórmula empírica muy aproximada;

un sólido complejo como un cable de extracción

multirretorcido no puede, en efecto, ser definido físicamente.

A título indicativo, para un cable en servicio de longitud L

tendremos:

λ = L / 450 (aproximadamente)

Metodo de Firminy

En este método se utiliza una plomada, cuyo desplazamiento se mide en el exterior a medida que desciende en el pique. Este método fue experimentado con éxito en Firminy y nos permite alcanzar una precisión de 1/20 000.

Un hilo metálico de 1.5 mm. De diámetro, de invar en los aparatos modernos, lastrado con un peso variable de 5 a 25 kg., se enrolla en un torno T. En el brocal del pique, el cable pasa por la ranura de una polea P y el peso puede ser bajado al fondo del pique. Entre P y T, el cable pasa delante de un contraste R que puede recibir un ligero desplazamiento longitudinal. Este contraste puede ser muy bien una regla de 5 m. )o también un decámetro que se pueda deslizar sobre una superficie plana de cemento).

Se baja el cable por el pozo y se señalan los puntos α y β a la izquierda de los puntos de referencia a y b en el exterior e interior, respectivamente. Se sube el peso y se le detiene en el momento en que β llega al nivel de a.

Método de firminy

P 5 0 T

a

c

b

α

β

Un operador aprieta entonces el cable en 0 por medio de unas pinzas y lo une a la derecha del trazo terminal de la regla R, haciendo desenrollar el torno.

Es prácticamente imposible al ayudante que manda la polea detener el torno en el punto deseado, y el operador hace entonces deslizar la regla de ε para trae el trazo 5 frente al trazo señalado por la pinza.

El peso se baja así al pique 5 m. + ε, pudiendo ser positivo o negativo. Un segundo operador sujeta entonces el cable en 0 como anteriormente, y lo lleva hasta el trazo 5; después de deslizar la regla de ε’ para verificar la coincidencia. El peso es bajado al pique de 5 m. + ε’ ; se miden así, sucesivamente, tdos los tramos 5 m. + ε, 5 m. + ε’; 5 m. + ε’’.. deteniéndose cuando β ha rebasado la referencia del fondo b. Entonces se mide directamente este exceso llamado d.

Siendo n el número de referencias, la profundidad p será igual a: n x 5m + Σ ε – d

Σ ε representa el desajuste entre el cero inicial y el cero final.

Pero si se tiene la precaución, fuera de la medida del último tramo, de 5 m., aproximadamente, de reemplazar la regla en su posición inicial, la suma algebraica de las ε es nula y así se evita el tener que medir los picos o complementos. La propfundidad del pique será: n x 5m – d.

Nivelación de Labores Subterráneas.

En las labores mineras es preciso calcular las cotas de los puntos, para llevar el control de elevación, por lo que se requiere hacer los perfiles longitudinales de las labores, para colocar puntos de gradiente, y controlar las pendientes de las vías de acceso y/o acarreo, facilitando así el desplazamiento de las unidades móviles que transportan mineral, y tener un buen drenaje; así como también en el control de gradiente en la comunicación de labores.

El trabajo de nivelación subterránea es igual que en topografía superficial, con la diferencia de que la mira va colocada con el cero (0), hacia arriba o puesta en los puntos verticalmente, teniendo presente en los cálculos, lo siguiente:

Cota conocida y por conocer en el techo:

Cota ß = Cota A – Vista Atrás + Vista Adelante

Cota conocida en el piso y por conocer en el techo:

Cota ß = Cota A + Vista Atrás + Vista Adelante

La nivelación que se efectúa es la geométrica diferencial, por su alta precisión y así poder determinar la cota de puntos bases, para el control altimétrico.

Con un buen trabajo de nivelación se obtienen

conexiones muy precisas con la misma gradiente

proyectada, para que los vehículos cargados transiten sin

mayor dificultad. La nivelación puede ser cerrada o

abierta; la primera se emplea para trabajos de

comunicación o transferencia de coordenadas.

Levantamiento de perfiles

Se efectúa con el objeto de apreciar la inclinación del piso de una labor, inclusive la del techo, con fines de drenaje y transporte, para lo cual se debe tener una pendiente de acuerdo a los propósitos a emplearse.

El perfil nos mostrará si es necesario realizar perforaciones y voladuras secundarias para los correspondientes rebajes, desquinches y/o rellenos.

Para el levantamiento se procede en la siguiente forma:

a) Se realiza una nivelación geométrica diferencial, leyendo por lo menos 2 veces la vista atrás y la vista adelante, igualmente la distancia debe medirse 2 veces.

b) La mira colocada en la vista adelante no debe moverse, hasta que no se dé la vista atrás desde la nueva estación, con el fin de evitar mayor acumulación de error.

c) Se debe efectuar la nivelación del techo y piso, cuando se quiere comunicar labores (chimeneas, cruceros)

El perfil longitudinal viene hacer la proyección del techo y/o piso de la galería sobre un plano vertical. Si la labor está enrielada, se escoge de preferencia puntos sobre la parte superior del riel.

El perfil longitudinal nos mostrará el volumen de relleno o corte (rebaje), que debe efectuarse entre los distintos tramos de la labor, y su altura o rebaje se halla por la diferencia entre la cota real y la cota proyectada, y que será controlada por los puntos de gradiente (ver figura).

Lo expuesto anteriormente se aplica a labores de poca inclinación y de amplia sección. Si el perfil longitudinal de la labor es estrecha y con obstáculos, el levantamiento se hace con la dispensación.

Dispensación.- Se traduce en un perfil longitudinal que representa a la vez el techo y el piso de la labor (ver figura).

Se utilizan generalmente dos escalas diferentes para el dibujo; de forma tal, que la escala horizontal con relación a la escala vertical sea de 1:10 ó 1:20

Puntos De Gradiente Se llama así a un par de puntos que están materializados a ambos lados de la galería, ubicados generalmente a un metro (3’) por encima del emplazamiento teórico del piso o línea decauville. Sirven para llevar el piso de la galería, para tender rieles o para el drenaje de aguas.

El par de puntos se colocan a 10 ó 12 pies de distancia (3 ó 7 m.), máximo a 10 m y en las curvas inclusive cada metro. La pendiente para maquinaria sobre rieles será de 4–6%; para equipo sin rieles de 8-10% es lo óptimo (para equipo cargado de subida o bajada) y del 12%, cuando la rampa es sólo de servicios sin carga, puede ser hasta 20-25%. La gradiente G se calcula por la relación siguiente:

G = (DN/DH)x 100; G = (DN/DH )x 1000

Donde:

G = Gradiente

DN = Diferencia de nivel

DH = Distancia Horizontal