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Curso de topografiaTRANSCRIPT
CAPITULO I
GENERALIDADES
1.- DEFINICION Y OBJETO DE LA TOPOGRAFIA MINERA:
Es una rama de la Topografa plana, que se ocupa de las operaciones de medidas y levantamientos de planos que se necesitan en los trabajos de preparacin y de explotacin de las minas, en la cual se adaptan los instrumentos y mtodos empleados en los levantamientos topogrficos superficiales, a las condiciones de un trabajo que debe realizarse casi siempre bajo la superficie del suelo.
2.- METODOS GENERALES DE LEVANTAMIENTO:
Los mismos mtodos empleados en un levantamiento topogrfico superficial son los que se emplean en un levantamiento subterrneo, es decir, se establece un cierto nmero de puntos o estaciones que forman una red topogrfica y apoyndose en estos puntos se hace el levantamiento de todos los detalles que deben figurar en el plano.
En los levantamientos superficiales, las redes topogrficas de apoyo que se utilizan pueden ser la triangulacin (vrtices de un sistema de tringulos) o la poligonacin (vrtices de un sistema de polgonos); en cambio, en los levantamientos subterrneos se emplea exclusivamente la poligonacin, que es el nico mtodo aplicable cuando se trata de un levantamiento topogrfico largo y estrecho, como el que puede realizarse por las galeras y dems labores de una explotacin minera.
El mtodo tradicional para medir las distancias (longitud de los lados de la poligonal) en los levantamientos subterrneos, se hace empleando la cinta de acero de 50 20 metros de longitud de acuerdo con la longitud de las distancias por medir; y los ngulos horizontales y verticales en los vrtices o estaciones de la lnea poligonal, se miden con teodolito.
Con la aparicin de la Estacin Total, este mtodo se ha simplificado, trabajando directamente con coordenadas UTM y cotas calculadas directamente, ganando precisin y rapidez en el trabajo.
Empleando teodolito, para la medida de ngulos horizontales se emplea el mtodo de azimutes o, ms corrientemente, el mtodo de ngulos a la derecha, que permite emplear fcilmente la repeticin o la reiteracin en la medida de los ngulos
METODO DE LOS AZIMUTES
El mtodo de azimutes permite leer directamente el azimut de cada una de las estaciones (B, C, D), partiendo de una lnea (AB) cuyo azimut magntico o geogrfico Z es conocido (Fig. 1), siendo la estacin A un punto que puede estar ubicado en la entrada de una labor minera y estar conectado con el levantamiento superficial.
METODO DE LOS ANGULOS A LA DERECHA
En el mtodo de los ngulos a la derecha se parte tambin de una lnea AB de azimut Z conocido (Fig. 2), siendo necesario para el clculo de las coordenadas obtener previamente los azimutes de las lneas BC, CD, etc con respecto a la lnea de referencia AN; para esto se sigue la siguiente regla: al azimut Z de la direccin conocida AB se le suma el ngulo a la derecha en B; si esta suma es mayor de 180 se resta 180; si es menor, se suman 180 y el resultado es el azimut de la lnea BC; conocido el azimut de BC se calcula con la misma regla el azimut de CD, empleando esta vez el ngulo en C y as sucesivamente.
En resumen, se utilizan diversos aparatos por lo difcil del acceso a cada una de las labores mineras; la brjula se emplea en levantamientos poco precisos y rpidos como tajeos, mapeos, chimeneas, etc.; el teodolito, son los ms utilizables, se usa en galeras, tajeos, cruceros, chimeneas, en superficie, triangulacin, plataformas, etc. ; el nivel, es importante en proyectos de comunicacin de chimeneas, cruceros, galera en el control de cotas y gradientes (actualmente la Estacin Total est reemplazando al teodolito y nivel juntos); el GPS, de amplio uso por su ubicacin con coordenadas UTM, y su empleo mayormente en exploraciones mineras.
3.- TRABAJOS TOPOGRAFICOS MINEROS:Estos trabajos se dividen en las labores de campo y las labores de gabinete. La organizacin racional de estas labores requiere de la eleccin de la metodologa adecuada, teniendo en cuenta el lugar de su ejecucin, la precisin establecida y la existencia de equipos correspondientes.
Durante la prospeccin de yacimientos minerales se efectan los levantamientos topogrficos superficiales, conjuntamente con los levantamientos geolgicos (tipos de roca, contactos, estructuras, forma de los yacimientos, clculo de reservas, etc.)
Durante la planificacin, se realiza el paso del proyecto tcnico al terreno, estableciendo la direccin de las excavaciones mineras, determinando el volumen de los trabajos y preparando la documentacin y planos para la explotacin de la mina.
Durante la etapa de explotacin del yacimiento, se realiza labores de trazado y levantamiento de planos de galeras, chimeneas, tajeos, cruceros, plataformas, rampas, botaderos, canchas, etc.
Durante la liquidacin de una empresa, se determina el grado de mineral extrado, se determina el levantamiento de las excavaciones y se prepara la documentacin de evaluacin topogrfica.
4.- GEOMETRIZACION DE LOS YACIMIENTOS MINERALES:
El conjunto de diagramas geomtricos mineros se confeccionan en la etapa de exploracin y explotacin.
Comprende los datos, acotacin y levantamiento de planos, secciones, excavaciones, relieve de la superficie y los puntos de la red, completndose con el mapeo geolgico.
En el proceso de la exploracin de un yacimiento, se acumula un gran nmero de datos que caracterizan la forma de los cuerpos minerales o las capas, sus condiciones del yacimiento y la particularidad fsico qumica del material, permiten elaborar un mapa geolgico detallado, con levantamientos subterrneos de galeras, chimeneas, subniveles, piques, para la confeccin de planos topogrficos, secciones longitudinales, secciones transversales y modelos tridimensionales.
En el proceso de la explotacin, el levantamiento de las galeras, tajeos, chimeneas, pique, etc permiten observar el comportamiento de la roca, minerales, estructuras, etc.
Los diagramas podemos dividirlos en diagramas geomtricos para el departamento de geologa y diagramas geomtricos para el trabajo operativo de produccin del departamento de mina.
Se usan planos topogrficos, secciones longitudinales, secciones transversales y modelos tridimensionales.
CAPITULO II
INSTRUMENTOS Y ACCESORIOS EMPLEADOS EN LA TOPOGRAFIA MINERA
1.- TEODOLITO:
Puede emplearse cualquier teodolito que est en buenas condiciones, agregndole algunos pequeos accesorios que, en caso necesario, pueden fabricarse por el mismo operador. Sin embargo el trabajo se hace ms fcil y rpido si se emplea teodolitos fabricados especialmente para la topografa subterrnea.
2.- CINTA DE ACERO:
Para la medida de las longitudes de los lados de los polgonos que constituyen las redes, los cuales se medirn directamente empleando la cinta de acero de 20 a 50 metros de longitud de poco peso, de unos 5 mm de ancho.
3.- FLEXOMETRO:
De dos o tres metros, para medir detalles.
4.- PLOMADAS:
De poco peso y de 5 6 cm de alto para ser suspendidas, dotadas de un cordel de 6 metros de largo, bastante delgado.
5.- ALCAYATAS O CLAVOS:
Para engramparse en los tarugos del techo o fijar estaciones en el piso. 6.- PINTURA:
Roja o blanca para el marcado de las estaciones.
7.- TARUGOS:
De madera, en forma piramidal y de seccin cilndrica para colocarlos en los huecos del techo o paredes.
8.- NIVELES:
En la nivelacin de galeras de poca inclinacin se emplea generalmente el teodolito provisto de un nivel de aire asegurado al anteojo; con menos frecuencia se emplean los niveles topogrficos corrientes. Las miras empleadas son generalmente del tipo telescpico y no mayores de un metro de longitud, pudiendo extenderse hasta un metro y medio. En el trabajo subterrneo habr que iluminar la mira o la tarjeta, si es que se emplea miras de este ltimo tipo. Una mira de tarjeta puede adaptarse muy bien para el trabajo subterrneo cortando una ranura en la mitad de la cara de la tarjeta, de manera que puede iluminarse colocando una lmpara por detrs.
9.- BRUJULA: Tanto la Brunton, como la brjula colgante para el levantamiento de labores en donde no se puede usar el teodolito, como tajeos, chimeneas, subniveles, etc.
10.- CLINOMETRO: Para la medicin de la inclinacin o ngulo vertical de las labores.
Recientemente, para el levantamiento de galeras y labores con la suficiente amplitud para su operacin, se est empleando la Estacin Total, por la precisin y rapidez en las medidas.
METODO DE TRABAJO:
1.- UBICACIN DE ESTACIONES:
Los puntos escogidos para cada estacin deben resultar visibles tanto a la vista adelante como a la vista atrs, y deben colocarse adems de forma estratgica de tal manera que se puedan levantar los detalles y con la posibilidad de tener que hacer conexiones con otras poligonales de levantamientos de labores laterales. Para facilitar la bsqueda de los puntos de estacin en una labor minera, es recomendable pintar un crculo alrededor de cada punto si est en el techo; si est en el piso se debe colocar una lnea vertical en la pared y el nmero respectivo de la estacin, o clavar en la madera una placa numerada de metal.
2.- MARCADO DE ESTACIONES:
Los puntos de estacin de las poligonales en los trabajos subterrneos pueden colocarse ya sea en el piso o en el techo de las labores. Cuando est la estacin en el piso, puede emplearse una tachuela clavada en un durmiente o en un marco de madera si la labor est enmaderada.
Cuando la labor est en el techo, en el punto marcado se le incrusta un tarugo en el hueco a presin y se coloca una alcayata, de la que va a pender un cordel y la plomada, si la labor est enmaderada, se coloca la alcayata en un sombrero.
Si el agua de la mina es cida, los puntos de estacin deber marcarse con alcayatas, clavos o remaches de cobre.
3.- SEALES:Las seales deben estar constituidas por una luz o bien por algn dispositivo que permita iluminarlas por una lmpara.
En la mayor parte de los casos se puede emplear como seal una plomada colgada del punto de estacin emplazado en el techo de la labor. Para que la plomada resulte visible en la oscuridad se coloca detrs de ella una superficie blanca, que se ilumina desde un lado con una lmpara. Cuando se trata de distancias cortas puede visarse a la cuerda de la plomada; pero cuando las distancias son largas o cuando hay mucho humo en la atmsfera ser necesario emplear la superficie blanca reflectora.
Cuando el punto visado est sobre el piso, se puede suspender sobre l la plomada o una pequea varilla de fierro, o simplemente un lpiz colocado sobre la marca de la estacin e iluminado por la superficie blanca, en la forma ya indicada.
Se emplean tambin seales que se colocan sobre un trpode y que estn formadas por una base nivelante, como la de los teodolitos, y que lleva una tarjeta con ranuras, para poderla iluminar por detrs con una lmpara, o bien se emplea una luz especial en lugar de una tarjeta
OPERACIONES:
Luces: Cada miembro del personal en el levantamiento, debe tener su propia luz; las lmparas pueden ser a carburo, a batera o a pilas.
Personal necesario: En la mayora de los casos se puede ejecutar el trabajo topogrfico con tres personas: una para el instrumento, otra para llevar la libreta y hacer los croquis y la tercera para colocar las estaciones y hacer todo el trabajo auxiliar. Conviene sin embargo tener dos personas mas adiestradas en el manejo de la cinta de acero para que se ocupen exclusivamente de la medida de las distancias y detalles.
Libreta de Campo: Es imprescindible para la anotacin de las lecturas durante el levantamiento, detalles y dibujos de croquis.
Plan de Trabajo: En superficie:
Levantamientos sin puntos de triangulacin: El primer punto en superficie es referido al norte magntico con estacin en el suelo ubicado en la cancha de la bocamina. Al ingresar a la mina, los puntos pueden estar en el suelo o en el techo de la labor, la lectura de ngulos horizontales se pueden emplear los mtodos conocidos anteriormente, siendo los ngulos verticales positivos o negativos.
Levantamientos con puntos de triangulacin: Se ubica la primera estacin en la bocamina con base de cemento y punto de fierro, por ser un lugar estable e inamovible. Este punto debe triangularse a partir de dos puntos ya triangulados. Para ingresar a la labor, la lectura de ngulos horizontales y verticales re realiza como en el caso anterior
CAPITULO III
DEFINICIONES Y CALCULOS SEGN LA L.G.M.
1.- CONCEPTOS BASICOS:
Segn el Art. 16 de la Ley General de Minera, las operaciones tcnicas para las diligencias periciales estarn definidas por los siguientes conceptos bsicos.
A.- POLOS GEOGRAFICOS Y MAGNETICOS: Las dos intersecciones de la superficie de la tierra con los extremos del eje imaginario alrededor del cual gira, se denominan Polos Geogrficos Norte y Sur. Los puntos variables muy cercanos a los polos geogrficos, ubicados aproximadamente a quince grados (15) de latitud donde se manifiesta el campo electromagntico de la tierra, se denominan Polos Magnticos.
B.- NORTE GEOGRAFICO O VERDADERO (NG): Es la direccin de un punto de la tierra al polo Norte.
C.- NORTE MAGNETICO (NM): Es la direccin que indica la aguja de la brjula y que es distinto para cada punto de la tierra.
D.- NORTE DE CUADRICULA (NC): Es la indicada por la lnea vertical del cuadrillado de la Carta Nacional.
E.- AZIMUT GEOGRAFICO: Es el ngulo entre una direccin cualquiera y el Norte Geogrfico.
F.- AZIMUT DE CUADRICULA: Es el ngulo formado por una direccin cualquiera y el norte del cuadrillado de la Carta Nacional.
G.- AZIMUT MAGNETICO: Es el ngulo formado por una direccin cualquiera y el Norte Magntico que indica la brjula.
A = Posicin actual.
B = Posicin del punto por medir.
Convergencia de Meridianos (NG NC) = - 0 39
Declinacin Magntica (NG NM) = 1 55
Entonces DC (NC-NM) = 1 16 y
Azimut Magntico = N 245 00 E
Azimut de Cuadrcula = N 245 00 E + 1 16 = N 246 16 E
Azimut Geogrfico = N 245 00 E + 1 55 = N 246 55 E
La Inclinacin Magntica (en la brjula) se corrige moviendo el contrapeso de la aguja magntica.
La Declinacin Magntica (en la brjula) se corrige moviendo el limbo de la brjula.
H.- DECLINACION MAGNETICA (DM): Es el ngulo formado por el Norte Geogrfico (NG) con el Norte Magntico (NM), siendo variable en funcin del tiempo para cada punto de la tierra. Existe declinacin al Este, Oeste y cero cuando coincidan los Nortes Geogrfico y Magntico.
El Instituto Geofsico del Per, es la entidad oficial del Estado que expide los valores de las declinaciones magnticas.
I.- CONVERGENCIA DE MERIDIANOS (CM): Llamado tambin Convergencia de Cuadrcula Es el ngulo formado por el Norte Geogrfico (NG) y el Norte de Cuadrcula (NC).
J.- DECLINACION DE CUADRICULA DESVIACION MAGNETICA (DC): Es el ngulo formado por el Norte Magntico (NM) y el Norte de Cuadrcula (NC).
K.- VARIACION MAGNETICA (VM): Es el ngulo formado entre el ao del denuncio (ao de la medicin) y el ao de la diligencia (actual).
L.- COORDENADAS UTM: Las coordenadas Planas Universal Transversal Mercator son obtenidas por la proyeccin de las coordenadas geodsicas del elipsoide de referencia al cilindro paralelo al Ecuador que lo envuelve. El Sistema Geogrfico Nacional utiliza como datum horizontal el punto La Canoa 1956, referido al Elipsoide Internacional de Hayford de 1924.
M.- COORDENADAS GEOGRAFICAS: La posicin de un punto colocado en el elipsoide geodsico o en el esferoide geogrfico, queda determinado por dos coordenadas que se denominan latitud y longitud, referidas a un sistema de planos que son el Ecuador y un meridiano de origen (meridiano de Greenwich).
N.- ENLACE GEODESICO Y SATELITAL: Es relacionar un punto a dos seales geodsicas a travs de operaciones topogrficas o de posicionamiento satelital.
O.- PUNTOS O SEALES GEODESICAS: Son los hitos debidamente codificados establecidos por el Instituto Geogrfico Nacional o el Catastro Minero a travs de la triangulacin, poligonacin electrnica o posicionamiento satelital, de acuerdo a las normas o especificaciones tcnicas para puntos de Primer, Segundo y Tercer orden.
P.- GRADOS: Toda referencia en el presente Reglamento a grados, se entender como grados sexagesimales.
EJ. DE CALCULO DE LA DECLINACION MAGNETICA (FORMA RAPIDA)
Datos: Ej.: Hoja OCOA (33-p)
- Convergencia de Meridianos: 0 29
El signo + significa que el NG se encuentra a la izquierda o a la derecha del NC respectivamente.
La convergencia de meridianos se puede obtener con aproximacin de las Hojas Topogrficas del IGN. Se obtiene de forma exacta con informacin o softwares del MEM (INGEMMET INACC (Instituto Nacional de Concesiones y Catastro Minero), antes RPM).
- Declinacin de Cuadrcula:(NCNM 1967)
= 5 15 ; se obtiene tambin con aproximacin de las hojas del IGN.
- Variacin Magntica Anual: 0 7.5 al W.
Declinacin Magntica para el ao 1967 = (NG-NM 1967) = 5 15 - 0 29 = 4 46
Variacin Magntica Anual = 0 7.5 al W
Tiempo de Clculo = 44 aos.
Por lo tanto, Variacin Magntica = (NM 1967 NM 2011) = 5 30
Entonces:
Declinacin Magntica para el ao 2011 = 5 30 4 46 = 0 44
CALCULO DE LA D. C. Y V.M. EN FORMA OFICIAL Y EXACTA
El Norte de Cuadrcula (NC) se grafica en forma perpendicular (grillado).
Con la Hoja de Convergencia expedida por el MEM o softwares, se grafica el Norte Geogrfico (NG) de la siguiente manera:
Cuando el ngulo entre los cuadrantes (convergencia) es positivo, el NG se grafica a la derecha del NC.
Cuando el ngulo entre los cuadrantes (convergencia) es negativo, el NG se grafica a la izquierda del NC.
Con la hoja de Declinacin Magntica, expedida por el Instituto Geofsico del Per, se grafica la declinacin en el ao del denuncio (medicin) y en el ao de la diligencia (actual). Esta declinacin se grafica al Este o al Oeste a partir del NG, segn se indique en la hoja respectiva.
EJEMPLO
Clculo de la Declinacin de Cuadrcula y la Variacin Magntica (2011) del derecho minero Rosita N 65, denunciado en el ao 1983, para el posterior clculo de los vrtices de la cuadratura y conformidad del Punto de Partida.
Dato de Convergencia de Meridianos (CM) obtenido con software del RPM:
Registro Pblico de Minera
Nombre del Punto: P.P. ROSITA N 65
Latitud: 15 31 43.57206 S Longitud: 72 11 34.22081 W
Norte: 8281,191.664 Este: 801,152.440 Zona: 18
Factor C (Convergencia de Meridianos) = - 0 12 43.200
Datos:
CM = - 01243.200 (RPM)
DM 1983 = 0 54.97 15 Este (IGP)
DM 2011 = - 1 16.75 20 Oeste (IGP)
RESPUESTAS: Derecho Minero: ROSITA N 65
Variacin Magntica (VM) (1983 - 2011) = 2 11 43.2
Declinacin de Cuadrcula (DC) (NC - NM) 1983 = 0 42 15
Declinacin de Cuadrcula (DC) (NC - NM) 2011 = 1 29 28.2
ANGULO DE CONVERGENCIA DE CUADRICULA CONVERGENCIA DE MERIDIANOS
Es el ngulo formado entre el Norte de Cuadrcula y el Norte Geogrfico. Este ngulo medido en grados y minutos sirve para dar relacin entre la posicin del mapa y la diferencia del mismo con respecto al Norte Geogrfico. Le sirve adems al usuario para orientar su mapa con referencia al polo norte.
Frmula para calcular el ngulo de convergencia:
Ang C = (MC Long) x Sen Lat
Donde:
C = Convergencia
MC = Meridiano Central de la Zona donde est la hoja.
Long = Longitud media de la hoja.
Lat = Latitud media de la hoja
El ngulo de convergencia se calcula con aproximacin al minuto.
Frmula: Ang C = (MC Long) x Sen Lat
Ang C = (69 - 71 45) x Sen 2 15
Ang C = - 2 45 x 0.039259815 = - 0 6 28.67
Ang C = - 0 6
Nota: El ngulo negativo indica que el ngulo de convergencia est al oeste del meridiano central de la ZONA.
CAPITULO IV
APLICACIONES DE LA BRUJULA EN MINERIA SUBTERRANEA.
La brjula en general, es un instrumento poco preciso para los levantamientos subterrneos y se usa principalmente en los trabajos de menor importancia y en los casos en los cuales no hay perturbaciones magnticas locales que hagan imposible su aplicacin; puede dar resultados satisfactorios, principalmente cuando se trata de economizar tiempo. Es tambin muy til en los levantamientos de detalles, en las labores subterrneas muy angostas y sinuosas, en donde la multiplicidad de estaciones que habra que hacer con el teodolito dara probablemente un error acumulado mayor que en la brjula. Las perturbaciones magnticas locales son bastante corrientes en las minas, debido a la presencia de minerales magnticos en las rocas y objetos de fierro y acero, tales como maquinarias, tableros carros, rieles, etc o a la presencia de corrientes elctricas de conductores y otros.
En los trabajos subterrneos, la brjula debe estar arreglada de tal manera que se pueda tomar con ella visuales muy inclinadas, debiendo tambin tener alguna disposicin que permita leer los ngulos verticales
CLASES DE BRUJULAS USADAS EN MINERIA:
BRUJULA BRUNTON.- Es una brjula cmoda y precisa para hacer toda clase de levantamientos topogrficos y muy usada por los gelogos.
Se puede operar en el campo o apoyndose en un trpode adecuado. Esta brjula est constituida por una caja de latn, con una tapa que tiene un espejo con una raya central en su cara, los pnulos se pueden doblar; tiene un nivel de burbuja tubular y esfrico, el arco del eclmetro para ngulos verticales, que est dividido en grados, tiene un vernier y posee adems un arco para las pendientes de elevacin o de depresin.
Esta brjula se utiliza frecuentemente para encontrar el rumbo y buzamiento de los estratos rocosos y vetas
BRUJULA COLGANTE.- Este instrumento se utiliza para realizar levantamientos de labores mineras (subterrneas), donde no se puede utilizar el teodolito tales como: tajeos en vetas, chimeneas o cruceros o en subniveles con vas de exploracin. La brjula y el clinmetro vienen en una caja de madera forrada con cartn impermeable y no son instrumentos de gran precisin, pero se utiliza dentro del margen de exactitud requerida para el caso. CARACTERISTICAS:
Doble anillo de suspensiones cardnicas.
Dimetro 130 mm. Aguja de 105 mm
Eclmetro de 25 cm dividido en cuartos de grado.
Dimensiones y Peso:
Del instrumento: 260 x 185 x 170 mm.
1,320 kg.
ECLIMETRO O CLINOMETRO:
Consiste en un semicrculo graduado, de bronce o aluminio de ms o menos 10 cm de radio, en cuyo centro cuelga una pequea plomada. Cualquiera que sea la posicin del arco, la plomada queda vertical, indicando as la inclinacin de la graduacin del arco.
FORMA DE REALIZAR UN LEVANTAMIENTO CON BRUJULA COLGANTE:
Equipo:
Ovillo de cordel o piola.
Cinta de acero
Flexmetro
Brjula colgante.
Procedimiento:
Templar la piola entre dos puntos (que no choque).
Colgar la brjula (asegurando con horquilla) Norte hacia adelante.
Leer el rumbo y/o azimut.
Colgar el clinmetro, y leer su ngulo de inclinacin.
Tomar lectura de los detalles.
En gabinete, calcular las coordenadas de los puntos y realizar el dibujo de los planos correspondientes.
LEVANTAMIENTO DE CHIMENEA
Para controlar el avance
Realizar sobre los mismos el mapeo Geolgico.
En chimeneas dirigidas, llevar en forma correcta la direccin e inclinacin.
Procedimiento: Con el mtodo general pero partiendo de puntos fijos de la galera y luego puntos en los puntales.
MANERA DE ESTABLECER LA DIRECCION O INCLINACION DE UNA CHIMENEA CON BRUJULA COLGANTE.
Chimeneas con direccin y gradiente dadas.
Al comienzo con teodolito y antes de poner la tolva (punto en el techo).
Otro punto a 4 5 y se pone el rumbo determinado en gabinete.
Se cuelgan alambres de los puntos y se determina la inclinacin deseada, marcando con clips o nudos.
Se ordena los desquinches necesarios.
LEVANTAMIENTO DE TAJEOS CON BRUJULA COLGANTE
No difiere del mtodo para levantar chimeneas.
Consideraciones:
Las estaciones no son permanentes en los tajeos (desaparecen al continuar la explotacin). Los puntos base deben estar en las chimeneas de descarga.
Se debe tomar como referencia las tolvas (son los lmites de cada tramo de explotacin).
Se debe tener la precaucin de cerrar en la otra chimenea (acceso y descarga).
Se debe tomar en cuenta la inclinacin de la caja techo (para chequeo de ramificaciones de la veta principal).
LEVANTAMIENTO DE PLANOS CON BRUJULA EN AREAS DE ATRACCION MAGNETICA
Lo constituyen tubos de fierro, cables, carros mineros, rieles, lneas de alta tensin y minerales magnticos (pirrotina, magnetita). Son inevitables.
Se nota que la aguja de la brjula se mantiene esttica, para esto se cuelga la brjula en dos o ms lugares de la alineacin (de preferencia extremo y final). Si hubiera demasiada diferencia diremos que existe atraccin magntica.
Se puede realizar el levantamiento con brjula con muchas precauciones tomando dos lecturas y sacando el promedio.
Se puede utilizar la brjula con mucha precaucin tomando dos lecturas y sacando el promedio.
LEVANTAMIENTO CON BRUJULA
(LIBRETA DE CAMPO)
BRUJULA BRUNTON:
Se miden azimuts o rumbos de cada tramo.
Se miden los ngulos verticales
Se deben hacer en ambas direcciones.
TRAMO
DISTANCIA
AZIMUT
< VERTICAL
AB
D 1
Az 1
< 1
AD
D 2
Az 2
< 2
BA
D 3
Az 3
< 3
BC
D 4
Az 4
< 4
CB
D 5
Az 5
< 5
CD
D 6
Az 6
< 6
DC
D 7
Az 7
< 7
DA
D 8
Az 8
< 8
Lo ideal es que se cumpla:
D1 = D3; D2 = D8; D4 = D5; D6 = D7
Az 1 = Az 3; Az 2 = Az 8; Az 4 = Az 5; Az 6 = Az 7
< 1 = < 3; < 2 = < 8; < 4 = < 5; < 6 = < 7
Pero normalmente hay pequeas discrepancias.
BRUJULA COLGANTE
CALCULO Y COMPENSACION DE UNA POLIGONAL CERRADA CON BRUJULA
La suma terica de los ngulos internos del polgono resultante debe ser:
180 (n-2) , donde n es el nmero de vrtices de la poligonal.
de ngulos calculados (Campo) - terica de ngulos = ERROR
EJEMPLO
Dados los siguientes datos, determinar los ngulos internos y rumbos corregidos
CALCULO DE LOS ANGULOS INTERNOS
En el vrtice A:
= 9 20 + (180 - 81 50)
= 107 30
CALCULO DE LOS ANGULOS INTERNOS
En el vrtice B:
= 180 - (9 35 + 77 35)
= 92 50
En el vrtice C:
= 77 35 28 40
= 48 55
CALCULO DE LOS ANGULOS INTERNOS
En el vrtice D:
= 180 + 15 45 + 28 40
= 224 25
CALCULO DE LOS ANGULOS INTERNOS
En el vrtice E:
= 81 40 15 40
= 66 00
Sumatoria de ngulos internos calculados:
Ang. Internos Calc.= 107 30 + 92 50 + 48 55 + 224 25 + 66 00 = 539 40
b.- Anlisis sobre el Error (Tolerancia y Correccin):
Ang. Internos (Terico) = 180 (n-2) = 180 (5-2) = 540
Error = 540 00 539 40 = 0 20 (por defecto)
Tolerancia = 10 n = 10 5 = 22
Anlisis: Como el error es menor que la tolerancia, es procedente la compensacin de los ngulos internos; en este caso se ha decidido por una distribucin equitativa del error (por defecto) detectado anteriormente.
Correccin para cada ngulo interior = 20/5 = 4
c.- Correccin de los ngulos internos calculados:
Angulo A = 107 30 + 0 04 = 107 34
Angulo B = 92 50 + 0 04 = 92 54
Angulo C = 48 55 + 0 04 = 48 59
Angulo D = 224 25 + 0 04 = 224 29
Angulo E = 66 00 + 0 04 = 66 04
d.- Clculo de los rumbos directos corregidos:
Teniendo en cuenta los ngulos internos corregidos y el rumbo del lado BC (por ser igual el rumbo directo e inverso)
Angulo de los Rumbos:
Rumbo B C = 77 35
Rumbo C D = = 77 35 48 59 = 28 36
Rumbo D E = = 224 29 (180 + 28 36) = 15 53
Rumbo E A = = 66 04 + 15 53 = 81 57
Rumbo A B = IV = 107 34 (180 - 81 57) = 9 31
CAPITULO V
POLIGONACIONES SUBTERRANEAS
METODO DE LA PLOMADA:
El mtodo de la plomada, empleado en los trabajos subterrneos no difiere, en principio, del mtodo de poligonacin utilizado en los trabajos superficiales, segn el cual se miden las distancias con la cinta de acero y los ngulos azimutales con el teodolito, emplendose las lecturas de los ngulos verticales para reducir a la horizontal las distancias medidas.
En los trabajos subterrneos, conviene tener, como ya se ha dicho, todos los puntos de estacin o vrtices de la poligonal en el techo, colocndolos en el piso nicamente cuando las condiciones locales obliguen a ello, por ejemplo cuando existan tajeos o excavaciones grandes en el techo.
Cuando la poligonal se lleva por galeras principales, que tienen nicamente la pendiente necesaria para el desage, digamos 1 %, se pueden medir las distancias sobre el piso, o paralelamente a l entre cada dos plomadas que cuelgan de los puntos de estacin y utilizarse el nivel del anteojo con un juego de dos pequeas miras para determinar las diferencias de nivel.
Cuando las labores tienen una inclinacin fuerte o cuando hay obstrucciones, tales como montones de desmonte, estrangulaciones de las labores, etc, y en general, en los casos en que no se necesita una precisin demasiado grande en el levantamiento, se procede de la manera siguiente: Las visuales se toman hacia la cuerda de la plomada para las estaciones en el techo, o hacia un objeto adecuado colocado verticalmente sobre la seal cuando las estaciones estn en el piso, colocando el cruce de los hilos del retculo del instrumento en coincidencia con un punto bien definido, tal como un nudo en la cuerda de la plomada, leyndose el correspondiente ngulo en el limbo vertical y midiendo la distancia desde el centro del eje horizontal de rotacin del anteojo hasta el punto visado: se toma adems las alturas del instrumento y de la seal visada con respecto a los puntos de estacin, contndose esta altura como positiva cuando la estacin est en el piso y negativa cuando la estacin est en el techo. La distancia medida en estas condiciones dar la distancia horizontal entre las dos estaciones multiplicndola por el coseno del ngulo de inclinacin ledo en el limbo vertical del instrumento; esa misma distancia multiplicada por el seno del mismo ngulo dar una distancia vertical que, combinada con la altura del instrumento y la altura de la seal visada, dar la diferencia de alturas entre los dos puntos de la poligonal
La cota del punto B, cuando el instrumento est en el punto A, puede encontrarse empleando la siguiente frmula general:
Cota B : Es el punto del cual se desea la cota.
Cota A :Es la cota del punto donde est estacionado el instrumento.
AI :Altura del instrumento medida en la estacin (A). Es positiva si se cuenta a partir de una estacin en el piso y negativa a partir de una estacin en el techo.
DV :Es la distancia vertical, resultado de multiplicar la distancia inclinada medida por el seno del ngulo de inclinacin y ser positiva para un ngulo subiendo y negativa para un ngulo bajando.
AS :Es la altura de la seal visada, en el punto (B). Es positiva si se mide desde una estacin en el piso y negativa si se mide desde una estacin en el techo.
LEVANTAMIENTO DE DETALLES:
Detalles por Distancias: En la distancia medida entre dos puntos (A y B), se toman los detalles cada dos metros o cuando las inflexiones lo requieran a los hastiales de la galera, con un flexmetro de dos a tres metros, en forma perpendicular a la cinta, obtenindose la forma de la galera o labor.
Detalles por ngulos: Consiste en fijar un punto por la interseccin de dos visuales, a partir de dos puntos cuyas distancias se conocen. Tienen muy poca aplicacin en los trabajos subterrneos debido a que no siempre hay la seguridad de ver el mismo punto desde la segunda estacin. Se usa en casos muy especiales, por ejemplo, cuando el punto que se va a fijar es inaccesible y puede ser iluminado por un rayo de luz
CAPITULO VI
CONTROL DE GRADIENTE
Todo tnel o galera tiene determinada gradiente positiva hacia dentro para dar salida a las aguas y facilidad a los carros mineros que salen cargados de mineral o desmonte; por lo general esta gradiente es de 0.5 % a 1 %. Se mide una distancia de 20 metros y en el hastial de la galera se coloca una marca en ambos lados de la galera, de tal manera que los dos puntos de adelante tengan la diferencia de nivel con respecto a los puntos anteriores; estos puntos deben estar a un metro del riel o piso.
Esta operacin puede hacerse con clinmetro, pero de preferencia debe hacerse con nivel. El teodolito puede usarse como nivel ajustando el anteojo en posicin horizontal.
FORMA DE ESTABLECER LOS PUNTOS DE GRADIENTE:
a) Colocar la mira o flexmetro sobre el riel, a la altura del ltimo par de puntos de gradiente.
b)Tomar la lectura sobre la mira, tal como A.
c) Hallar D = A 1 m.
d) Poner la mira delante del nivel, aproximadamente a 20 metros de las marcas anteriores.
e) Medir la distancia L desde el ltimo par de puntos hasta la ubicacin de los nuevos.
f) Realizar la siguiente operacin, con la finalidad de hallar la altura correspondiente de pendientes:
E = L x 0.6/100
g) Proceder a calcular C = D E.
h) La cantidad obtenida de la operacin realizada en el item g se visar en la mira, debiendo ponerse un tarugo a la altura de la parte inferior de la mira o flexmetro con su correspondiente alcayata, que indicar el nuevo punto de gradiente. Es decir, que este nuevo punto estar a 1 metro sobre la posicin del riel.
i) Con este dato obtenido, realizar la misma operacin al otro lado de la galera y as completar el otro punto que conforma el par. Para colocar el otro par de puntos de gradiente, se procede de igual manera, solamente que se debe tener en cuenta agregar a L la distancia de 2 a 3 metros.
EJEMPLO
A = 1.322 m
D = A 1 m = 1.322 1 = 0.322 m
L = 18.60 m
E = L x 0.6/100 = 18.60 x 0.6/100 = 0.112 m
C = D E = 0.322 m 0.112 m = 0.21 m
Otro mtodo Utilizado:
a) Gradiente positiva de G % de A a B:
Se ubica el nivel entre el ltimo par de puntos de gradiente y el lugar donde se va a ubicar los nuevos puntos.
1.- Se mide la distancia horizontal L.
2.- Se lee Z.
3.- Se calcula X:
100 ................ G
L ............... X X = (G/100) L
4.- Anlisis:
Si X > Z, entonces, la lectura N (N = X Z) se har hacia arriba de la horizontal (Visual del nivel).
Si X < Z, entonces, la lectura N (N = Z X) se har hacia abajo de la horizontal (Visual del nivel).
b) Gradiente negativa de F % de A a B:
Se ubica el nivel entre el ltimo par de puntos de gradiente y el lugar donde se va a ubicar los nuevos puntos.
b-1) Lectura Z hacia arriba del ltimo punto de gradiente:
1.- Se mide la distancia horizontal L.
2.- Se lee Z.
3.- Se calcula X:
100 ................ F
L ............... X X = (F/100) L
4.- Se lee N (N = Z + X) hacia abajo de la visual (horizontal) del nivel.
b-2) Lectura Z hacia abajo del ltimo punto de gradiente:
1.- Se mide la distancia horizontal L.
2.- Se lee Z.
3.- Se calcula X:
100 ................ F
L ............... X X = (F/100) L
4.- Anlisis:
Si X > Z, entonces, la lectura N (N = X Z) se har hacia abajo de la horizontal (Visual del nivel).
Si X < Z, entonces, la lectura N (N = Z X) se har hacia arriba de la horizontal (Visual del nivel).
REGLAS PRACTICAS QUE SE CONSIDERAN AL HACER EL TRABAJO DE COLOCAR LOS PUNTOS DE GRADIENTE:
La finalidad de poner puntos de gradientes en galeras, es tender los rieles con cierto grado de pendiente, para que estos ofrezcan el mnimo de resistencia cuando sean usados los carros metaleros en general, siendo ya regla comn que los rieles deben tenderse sobre el piso a 3 pies un metro debajo de los puntos de gradiente, colocndose para esta finalidad dos pares de estos puntos por tramo, de manera que, en cada par los carrilanos colocan cordeles y siguen la visual haciendo coincidir los dos cordeles. La distancia entre cada par de puntos es casi siempre de 10 pies y muchas veces de 5 pies.
Poniendo en claro que la regla prctica detallada anteriormente es el procedimiento generalizado y dado que se utiliza muchas veces una mira y generalmente esta no es plegable (o sea que es muy grande), esta se suple por la cinta de acero o flexmetro y se procede de la siguiente manera:
a) Se toma la visual con el nivel sobre el ltimo punto de la gradiente, cuya lectura se realiza sobre una cinta de acero, que el ayudante sostiene verticalmente.
b) Se debe tener cuidado sobre que pendiente se est siguiendo, si es ascendente o descendente, a fin de realizar la operacin de sumar o restar el valor obtenido que se indica en el item g (pgina 21).
c) Se debe tener en cuenta que los puntos de gradiente deben estar colocados en una galera donde sta no tenga inflexiones o curvas ya que siempre estas ofrecen poca visibilidad y por lo tanto sirven muy poco para estas referencias.
d) Cuando se tiene irregularidades casi insalvables en las paredes de la galera, se debe proceder a colocar puntos de gradiente, ayudndose con un cordel y un clinmetro. Una vez colocadas las estacas o tarugos y en ellas los spads (alcayatas), se comprueba con la cinta de acero y el nivel.
e) Se deben realizar los huecos a una profundidad bastante aceptable a fin de que la estaca no se salga con la intensidad de jalar el cordel al momento de utilizar la gradiente.
Aplicacin del teodolito para ubicar puntos de gradiente:
Si se tiene la plena seguridad de que el instrumento est bien corregido y el nivel de burbuja con el anteojo son exactos o sea que el vernier vertical coincida exactamente con el nivel de burbuja, puede usarse sin temor a errores, el teodolito como nivel, y se procede de la siguiente manera:
Se estaciona en un punto y a una altura normal el instrumento, de preferencia, al centro de la longitud donde se hallan los puntos anteriores de gradiente y el lugar donde se va a colocar la nueva gradiente; se nivela en la forma que se hace con un nivel, en esta operacin se tiene especial cuidado en poner horizontal el anteojo y el nivel de burbuja dentro de sus reparos, luego se mide una distancia tal que d una cifra entera y otra ms adelante a unos 5 10 pies y luego se calcula la altura a la que se est llevando la galera y entonces se tiene que adicionar o quitar de la lectura, previamente se tiene que hacer lectura sobre el ltimo punto de gradiente; obtenido esto se visualizar por segunda vez el punto para estar seguro del dato que se utiliza como base, y con la operacin aritmtica y el resultado obtenido, se busca en la mira la altura correspondiente, entonces se coloca el clavo que corresponde al siguiente juego de gradientes, de igual forma se realiza la misma operacin en el otro lado de la galera y como se necesita otro par de puntos se aade el dato obtenido a la altura encontrada; repetimos la misma operacin como para el primer par de puntos: para esto se debe saber la gradiente que se est colocando y si es al 1 %, se tiene:
En 100m. subir o bajar 1,00m.
En 50m. subir o bajar 0,50m.
En 10m. subir o bajar 0,10m.
En 1m. subir o bajar 0,01m.
Entonces si se ha medido previamente 15 y 17 metros, se realiza la regla de tres simple y se dice:
En 10 m. sube - - - - -0,10 m.
En 15 m. subir - - - - - X
Luego X = (15 x 0,10) / 10 = 0,15 m.
Con este dato se ve si se suma o no a la lectura sobre el punto anterior y se tiene por ejemplo:
Lectura anterior: 0,424 m.; si se asume que la gradiente es de + 1 %, entonces:
0,424 m 0,15 m = 0,274 m.
Este dato es el que debe leerse en la cinta y se colocar la alcayata a la altura de 1m. Que es la altura desde la cual se controlar la puesta del riel en la galera, de la misma forma se procede para los puntos que estn a 17 mts.
MANERA DE TOMAR NOTAS:
Existen formas y mtodos de llevar los datos de una nivelacin; en esta oportunidad se toma como referencia el que se utiliza en Cerro de Pasco, en el cual se requieren pginas en las que se anotan los siguientes datos:
a) Estacin.
b) Vista atrs.
c) Altura de instrumento.
d) Vista adelante.
e) Elevacin o cota.
f) Distancia horizontal.
En la parte superior de esta pgina se anota la labor donde se est realizando la nivelacin, seguida de la fecha y el nombre del topgrafo; adems, si es necesario el tipo de nivel que se est usando. La otra cara de dichas hojas es cuadriculada, igual que la que se utiliza para teodolito, en ella siempre se lleva o anota observaciones y el respectivo croquis de la forma como se est siguiendo la nivelacin.
Se puede concluir que la nivelacin, es una labor muy variada e importante, por el uso amplio que se le da, ya que es una operacin necesaria para instalaciones de maquinaria, canales de drenaje, gradientes y una infinidad de operaciones.
COMENTARIO:
El control de elevacin o control vertical en el interior de la mina, el uso del nivel y el mtodo establecido a redundado en beneficio y efectividad del trabajo de desarrollo y explotacin:
a) Al colocar gradientes en labores de desarrollo, el mtodo utilizado y establecido cubre ampliamente la necesidad de informacin y referencia para cualquier trabajo de esta ndole, puesto que es de fcil entendimiento y de manera no muy esforzada puede un minero utilizar los puntos de gradiente hasta un avance mnimo de 25 metros, sin temor de cometer error.
b) Este margen de tiempo da facilidad a los topgrafos a realizar un trabajo de ampliacin o traslados de gradiente ms adelante sin obstculo ni molestia al personal que labora en ese sector.
c) En la oficina se hace necesario llevar un record o archivo de nivelacin de galeras y cruceros, por niveles y zonas.
d) Se debe implementar un archivo de nivelacin de puntos topogrficos en formas especiales, que estn clasificados por niveles y zonas, de igual forma los activos y separados los inactivos.
e) Tener clasificadas las libretas de nivelacin, aparte de los levantamientos de otra naturaleza.
f) Llevar un record al da de los trabajos de nivelacin, con fines de comunicacin y clasificar solamente los que tienen este fin.
g) Con los instrumentos que existen y el mtodo de nivelacin cerrada que se utiliza muy a menudo, se cumple a la perfeccin toda la informacin que se necesita para comunicacin y tendido de vas en el interior de la mina; adems se debe tener en cuenta que los trabajos de topografa en la mina requieren mas que tiempo, cuidado, y este se debe considerar como factor principal.