Contruccion de Accesos A Interior LM1B4T2R0-20191114

Laboratorio de Innovación en Tecnologías Mineras
Introducción a la Minería
Subterránea.
Vol. II: Construcción de accesos
(Serie “Introducción al Laboreo de Minas”)
Madrid - 2019
ADVERTENCIA
El presente documento ha sido preparado con una finalidad exclusivamente
divulgativa y docente. Las referencias a productos, marcas, fabricantes y
estándares que pueden aparecer en el texto, se enmarcan en esa finalidad y no
tienen ningún propósito de difusión comercial.
Todas las ideas que aquí se desarrollan tienen un carácter general y formativo y el
ámbito de utilización se circunscribe exclusivamente a la formación de los
estudiantes de la UPM. La respuesta ante un caso particular requerirá siempre de
un análisis específico para poder dictaminar la idoneidad de la solución y los
riesgos afrontados en cada caso, además de una valoración de su incidencia en los
costes de inversión y explotación. Consulte siempre a su ingeniería, consultor,
distribuidor y fabricante de confianza en cada caso.
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(Imagen: http://www.aniet.pt)
DOI: 10.20868/UPM.book.62724
Archivo Digital de UPM: http://oa.upm.es/62724/
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Juan Herrera Herbert

juan.herrera@upm.es
Universidad Politécnica de Madrid (Technical University of Madrid)

E.T.S.de Ingenieros de Minas y Energía (H.T. School of Mines and Energy)
Laboratorio de Innovación en Tecnologías Mineras (Mining Technologies Innovation Lab)
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Antes de imprimirlo, piense si es necesario hacerlo.
La ciencia puede divertirnos y fascinarnos, pero es la
Ingeniería la que cambia el mundo
Isaac Asimov (escritor y científico estadounidense)

Contenido 3.4. Peso máximo y capacidad del skip............................................... 71
3.5. Contrapesos .................................................................................. 71
1. INTRODUCCIÓN A LA CONSTRUCCIÓN DE ACCESOS DE MINA7 3.6. Cables de extracción .................................................................... 72
3.6.1. Características de los cables ........................................................ 73
1.1. Accesos mineros ............................................................................. 7 3.6.2. Cálculo de los cables .................................................................... 74
1.2. Características generales de las labores de acceso y 3.6.3. Tamaño Del Tambor De Arrollamiento ......................................... 75
comunicación con el exterior ........................................................ 11 3.7. Diferentes tipos de máquinas de extracción ................................. 76
1.2.1. Pozo ............................................................................................. 11 3.8. Amarre, unión del cable y guionaje .............................................. 80
1.2.2. Rampa o Planos inclinados .......................................................... 12 3.8.1. Amarre del cable........................................................................... 80
1.2.3. Socavón ....................................................................................... 13 3.8.2. La unión del cable ......................................................................... 80
1.2.4. Pozo inclinado .............................................................................. 14 3.8.3. Guionaje ....................................................................................... 81
1.2.5. Pozos para el sistema de ventilación ........................................... 15 3.8.4. Cálculo de la potencia de la máquina de extracción (Método de
Harmon) ........................................................................................ 82
2. CONSTRUCCIÓN DE POZOS ........................................................ 17 3.8.5. Máquina de tambor de arrollamiento ............................................ 83
3.8.6. Máquina de polea de fricción o “Polea Koepe” ............................. 86
2.1. Características de los pozos mineros ........................................... 17
2.2. Selección de la ubicación para el emplazamiento del pozo ......... 18 4. CONSTRUCCIÓN DE PLANOS INCLINADOS ............................... 89
2.2.1. Sección y profundidad .................................................................. 20
2.2.2. Diámetro del pozo ........................................................................ 21 4.1. Diseño y construcción de planos inclinados ................................. 89
2.2.3. Revestimiento del pozo ................................................................ 24 4.2. Planteamiento general .................................................................. 89
2.2.4. Compartimentación del pozo ........................................................ 26 4.2.1. Dimensiones del túnel .................................................................. 90
2.2.5. Entradas horizontales al pozo. Enganches .................................. 27 4.2.2. Sección ......................................................................................... 91
2.3. Profundización de pozos ............................................................... 32 4.2.3. Entronques y estocadas ............................................................... 93
2.4. Profundización de pozos por el sistema tradicional de perforación 4.3. Métodos de excavación de un plano inclinado ............................. 93
y voladura ...................................................................................... 34
2.5. Desarrollo en nivel ........................................................................ 45
5. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS ................................................ 95
2.6. Excavación de pozos por métodos mecánicos ............................. 48
2.6.1. Método Shaft Drilling .................................................................... 49
2.6.2. Shaft Boring .................................................................................. 52
2.6.3. Shaft Boring Machine (SBM) de Herrenknecht ............................. 57
2.6.4. Shaft Boring Roadheader (SBR) .................................................. 59
2.6.5. Vertical Shaft Sinking Machine (VSM) .......................................... 61
2.7. Otros metodos y técnicas utilizadas en la profundización ............ 63
2.7.1. Método de congelación ................................................................ 63
2.7.2. Método de cementación ............................................................... 64
2.7.3. Método de hinca ........................................................................... 64
2.7.4. Método de tablestacas ................................................................. 64
2.7.5. Método de desecación ................................................................. 65
3. CONSTRUCCIÓN E INSTALACIÓN DE MÁQUINAS DE

EXTRACCIÓN.................................................................................. 67
3.1. Introducción ................................................................................... 67
3.2. Ciclo de trabajo ............................................................................. 70
3.3. Capacidad de producción ............................................................. 71
JUAN HERRERA HERBERT (2019). INTRODUCCIÓN A LA MINERÍA SUBTERRÁNEA. CONSTRUCCIÓN DE ACCESOS.
1. INTRODUCCIÓN A LA CONSTRUCCIÓN DE
ACCESOS DE MINA
1.1. ACCESOS MINEROS

La cuestión de qué forma de acceso es aplicable para pulgar”) para establecer la profundidad a partir de la • Método de explotación y condiciones
explotar un yacimiento que se va a explotar por medio cual debía aplicarse un criterio u otro, ya no pueden geomecánicas.
de un proyecto minero subterráneo, es una de las más aplicarse más, especialmente a medida que los • Requisitos y requerimientos para el acceso de
complejas a la hora de tomar decisiones cuando se camiones se vuelven más grandes, más potentes y los servicios vía plano inclinado.
analiza la viabilidad de la mayoría de los depósitos más eficientes en cuanto a consumo de combustible. • Requisitos para el acceso lateral y vertical al
poco profundos. Tradicionalmente se consideran yacimiento y extensión lateral del yacimiento.
cuatro tipos de acceso: Son muchos los factores que influyen en la decisión • Profundidad desde la embocadura o portal del
de seleccionar un pozo frente a un plano inclinado plano inclinado hasta la parte superior del
• Socavón como forma de acceso a una mina subterránea. cuerpo mineralizado.
• Plano inclinado o rampa Algunos de estos factores incluyen la profundidad del • Ratio de avance vertical planificado en
• Pozo inclinado. depósito, aspectos geotécnicos, tasa de producción, relación a la distribución de la mena y la tasa
• Pozo vertical. dimensiones, disponibilidad de capital y costes de producción.
• operativos. Una consideración clave es que es • Reservas mineras, plan de producción y vida
extremadamente costoso convertir un proyecto planificada para la mina.
diseñado para una rampa en otro donde la extracción • Existencia o no de pozos de exploración en
La creciente profundidad a la que se deben desarrollar se hace por pozo, por lo que la ingeniería debe condiciones favorables para su
los proyectos mineros y el uso cada vez mayor de considerar todo el recurso mineral o el potencial para transformación en pozos de acceso.
aumentar el recurso en profundidad.
métodos de minería no ya mecanizados, sino • Posibilidades de que el plano inclinado se
autónomos y robotizados, lleva poco a poco a tomas encuentre suficientemente avanzado con
de decisiones más complejas. Cada mina tiene sus propias características y
respecto a las áreas en explotación.
circunstancias que influyen en la determinación de la
• Tasas de descuento utilizadas en el análisis.
La economía de los pozos verticales frente a los solución. Entre otros factores, cabe destacar los
siguientes: • Vida de la mina.
planos inclinados se complica aún más con los • Distancias de transporte hasta el pozo.
aumentos de las tarifas eléctricas habidos de forma
constante desde 2010, hace que los criterios • Financiación o capital disponible para el
anteriormente utilizados (conocidos como “reglas del desarrollo del proyecto.
7
Parámetro Plano inclinado / rampa Pozo inclinado Pozo (vertical)
Límite de la inclinación en apertura Hasta 8° Hasta 20° > 20° con la vertical
La profundidad excede los 100 m de
Limitaciones de profundidad No solía exceder los 250 m No supera los 150 m
sobremanera
Tipo de roca en la que se excava
Estéril a muro Estéril a muro Estéril a muro o mineral
habitualmente
Acceso temprano a partes superiores o
más superficiales del yacimiento para
Acceso temprano a partes superiores o Acceso a cualquier depósito y explotar
desarrollar y producir mena lo antes
más superficiales del yacimiento para la mena en producción de forma
Propósito principal posible.
desarrollar y producir mena lo antes regular.
También destinado a ser un acceso
posible. Utilizado como acceso permanente.
para servicios de mina o también para
entrada y salida de personal.
Velocidad de entrada / salida Rápida Es el más rápido Lento
Costes de construcción Altos Bajos Son los más altos
8
Criterio de selección Ventajas Desventajas / Inconvenientes
Se requiere mano de obra altamente cualificada.

Altos costes laborales.
Elevada inclinación del cuerpo Acceso rápido a cuerpos mineralizados profundos.
Altos costes iniciales de capital.
mineralizado. Eficiente a profundidades superiores a 500 m.
Pozo vertical Altos costes de mantenimiento.
Cuerpo mineralizado muy Más barato por metro a medida que aumenta la profundidad
profundo. Requiere máquina de extracción.
Retorno anticipado de la inversión
Capacidad de extracción limitada.
Requiere alimentación eléctrica constante, estable y en
alta tensión.
Se puede extraer en la dirección de ataque transversal o a Mayor distancia al cuerpo mineralizado.

favor de buzamiento.
Solo económico a 500m.
Fácil acceso al cuerpo de mineral poco profundo.
Excesivos tiempos de desplazamiento hasta el cuerpo
Cuerpo mineral de inclinación Bajos costes iniciales de capital. mineralizado.
Plano inclinado muy horizontal / poco inclinado. Bajos costes de operación. El transporte realizado con medios distintos a las
Cuerpo mineral poco profundo vagonetas o ferrocarril, es lento y congestionado.
Capacidades de construcción y equipos fácilmente
disponibles. Exposición al calor de roca en toda la longitud.
Alta capacidad de extracción con cintas transportadoras. Retorno más lento del capital invertido.
La gestión del agua puede ser problemática.
Descarrilamientos.
Inclinación muy plana del cuerpo
Desarrollo de mina limitado para llegar al cuerpo mineral. El mantenimiento del pozo y las reparaciones requieren
mineralizado.
Pozo inclinado mucho tiempo.
Se requiere un sistema de galerías al mineral corto.
Cuerpo mineral poco profundo.
La limpieza de derrames lleva mucho tiempo.
Capacidad de extracción limitada.
9
La evaluación de las alternativas para acceder al disponibilidad de capital o la capacidad del proyecto
yacimiento es uno de los primeros pasos para • Geología y recursos minerales. para convertirse en rentable lo antes posible.
desarrollar un plan de mina. La selección del tamaño • Hidrología
adecuado, la configuración, disposición y tipo de • Profundidad del cuerpo mineral Si no se consideran todos los criterios de diseño en la
excavación requerida para desarrollar un nuevo • Flexibilidad para cambios en el plan minero, fase inicial del proyecto, el acceso de la mina puede
yacimiento subterráneo o expandir una mina método minero o expansión del proyecto. convertirse en un cuello de botella. A modo de
existente, es un problema de ingeniería complejo y a • Requisitos de tonelaje de producción. ejemplo, considérese que el acceso debe tener el
menudo difícil. Cada depósito tiene sus propias • Consideraciones geotécnicas. tamaño suficiente para gestionar eficientemente la
características y requisitos, y requiere una evaluación • Requisitos de ventilación. ventilación y el movimiento del equipo planificado. Por
precisa de todos los factores que pueden afectar al lo tanto, es aconsejable diseñar garantizando una
• Costos de capital y operación.
diseño de la solución para acceder al yacimiento. cierta flexibilidad en el acceso de la mina como forma
• Esquema, cronograma y planificación. Inicio
de tener un resguardo contra cambios inesperados en
del cash flow
Entre los parámetros básicos de diseño que deben ser el diseño. Puede resultar imposible plantearse un
considerados, se encuentran los siguientes: • Disponibilidad de capacidades y condiciones incremento en la producción si el tamaño del pozo o
laborales. del plano inclinado es insuficiente.
• La inversión de capital más baja. • Seguridad.
• Coste operativo más bajo. • Productividad y gestión del sistema. La solución de un plano inclinado es interesante para
• Sistema operativo seguro y confiable. yacimientos minerales poco profundos o para una
• Sistema flexible y eficiente. continuación de las operaciones desde una
El diseño del acceso de una mina es un aspecto muy explotación a cielo abierto hacia el interior. Sin
• Apoyo a la planificación de la mina. importante del diseño general de la mina. Cada
• Proporciona acceso rápido al yacimiento para embargo, a medida que la minería profundiza más y
depósito individual debe ser revisado los requisitos de tonelaje aumentan, la extracción por
conseguir flujos de caja de forma temprana. cuidadosamente. La selección de plano inclinado o pozo se vuelve una solución más atractiva.
pozo vertical puede no ser sencilla ya que la
economía de las opciones de acceso cambia con la
Algunos de los criterios de diseño que deben profundidad y el tonelaje y, a menudo, la decisión está
considerarse son: influenciada por factores mitigadores tales como la
10
1.2. CARACTERÍSTICAS GENERALES DE LAS LABORES DE ACCESO Y COMUNICACIÓN CON EL EXTERIOR
1.2.1. POZO
• Acceso vertical para:

 Personal (jaulas).
 Transporte de materiales, estéril o mineral (skips)
 Ventilación.
• Secciones: 5-200m2.
• Profundidad: >6 años de producción.
• Aplicación: Roca poco competente, profundidad >300m, gran producción.
11
1.2.2. RAMPA O PLANOS INCLINADOS
• Accesos inclinados para:

 Personal.
 Transporte de materiales, estéril o mineral (cinta o camión)
 Ventilación.
• Secciones: 5-25 m2.

• Pendientes:
 <20% (equipos sobre neumáticos).
 <35% (cinta)
12
1.2.3. SOCAVÓN
- Radio de giro: 15-20 m como mínimo (palas, camiones, jumbos, etc.).

- Aplicación: roca sana, profundidad <500m, producción baja/media.
- Acceso horizontal para personal, ventilación o transporte (cinta, camión o
tren), que se diseña con una pequeña pendiente hacia el exterior para
facilitar el drenaje (0’25 - 0’30%)
13
1.2.4. POZO INCLINADO
14
1.2.5. POZOS PARA EL SISTEMA DE VENTILACIÓN
Los pozos de ventilación, sin máquina de extracción, se calcularán en función de la mínima

resistencia a la circulación del aire.
Estos pozos suelen, además, formar parte del sistema de emergencia y rescate de la mina.
15
2. CONSTRUCCIÓN DE POZOS
2.1. CARACTERÍSTICAS DE LOS POZOS MINEROS

El pozo de extracción es la apertura más importante en perforado admite escasas posibilidades
minas subterráneas ya que es un elemento de de modificación. Por ello, su adecuado
infraestructura fundamental para el desarrollo de un diseño inicial contemplando su eficiencia
proyecto de interior. Requiere unas inversiones muy durante toda la vida operativa del pozo,
fuertes y su diseño y ejecución, acertado o no, que no de la mina, es uno de los
condicionará necesariamente todo el desarrollo del parámetros más críticos. La capacidad
proyecto. del pozo se diseñará pensando en
posibles ampliaciones de producción
Los pozos son accesos verticales destinados al posteriores.
transporte la personal (mediante jaulas); materiales, ya
se estéril o mineral (mediante skips); sistemas de La localización y ubicación específica de
ventilación y otro tipo de suministros para la un pozo es una decisión que depende
explotación necesarios en el interior de la mina, tales de:
como suministros tales como: electricidad, aire
comprimido, agua y bombeo. La sección puede variar • Criterios de eficiencia minera.
entre 5 y 200 m2 en función de los servicios que • Factores orográficos.
albergue, y suelen superar los 300 metros de • Factores geológicos.
profundidad. Generalmente, suelen tener una vida útil • Factores geotécnicos.
en producción mayor a 6 años y se perforan en roca • Factores técnicos.
poco competente. • Factores económicos.
• Riesgos.
Dada su importancia, debe escogerse adecuadamente
• Otros.
su ubicación, su diámetro, el método de
profundización, el recubrimiento de las paredes del
pozo, el brocal, los enganches en los niveles y la
maquinaria de extracción puesto que, una vez
17
2.2. SELECCIÓN DE LA UBICACIÓN PARA EL EMPLAZAMIENTO DEL POZO

Los pozos de extracción no deben ser afectados por
las inundaciones, y para ello se analizará la máxima
avenida de los cien años. Tampoco deben situarse
demasiado próximos a carreteras de gran circulación,
ni en entornos industriales que puedan ser objeto de
incendios con gran producción de humos. En los
parajes boscosos con árboles incendiables, se talará
previamente un radio de unos 100 m y se eliminará la
vegetación que pueda incendiarse, todo ello con el fin
de evitar que entren humos en la ventilación. Se
analizarán todas aquellas cuestiones externas que
pudieran poner en peligro la vida de los trabajadores y
la integridad de la mina y que pueden influir en la
decisión sobre el emplazamiento del pozo.
El número mínimo de pozos que deben excavarse para recorridos menores del aire de ventilación. Los
la explotación de la mina es dos, siendo dedicado uno pozos deben estar separados al menos 100m.
de ellos para producción, personal, entrada de
materiales, equipos y aire. El otro pozo es para el Sin embargo, la necesidad de dejar unos macizos
retorno del aire y como vía adicional de escape. A de protección importantes reduce la reserva
veces es necesaria la excavación de tres pozos explotable. En yacimientos tabulares monocapa a
cuando la extensión de la mina no permite una profundidad moderada es la ubicación más eficaz.
adecuada ventilación con dos pozos. Cuatro pozos Una localización lateral (b) a muro del yacimiento,
serán necesarios cuando las necesidades de incrementa los costes de transporte y las distancias
producción doblen aproximadamente la capacidad de de ventilación, pero no se hace imposible la
una eventual mina de dos pozos con la mitad de explotación de parte de las reservas mineras por la
Localización de los dos pozos de una mina: producción. existencia de los macizos de protección de los
a) En el centro de gravedad, pozos.
b) En el muro con el eje de unión en dirección Dos pozos:
de la corrida. La posición central (a) de los pozos tiene las El eje de unión de los pozos será paralelo a la
ventajas de menores costos de transporte y dimensión máxima del yacimiento, y si los pozos
18
concesión minera en esta dirección

sea 2 a 3 veces mayor que en la
dirección del buzamiento.
En el caso de un yacimiento masivo,

estrecho, alargado en el sentido de la
corrida el pozo principal se sitúa en el
centro y a muro; los pozos auxiliares
se ubican en los extremos y fuera del
yacimiento.
Si el área a minar se alarga en el

sentido del buzamiento el pozo
principal y uno de los auxiliares se
colocan en el centro del yacimiento,
mientras que el segundo pozo
auxiliar se colocará en la zona del
yacimiento más próxima a la
superficie.
son rectangulares el eje mayor se pondrá
perpendicular a la corrida de la capa o filón, a la Cuatro pozos:
esquistosidad, a los planos de sedimentación, y a En este caso el pozo principal se usará para extraer
los esfuerzos tectónicos regionales y planos de la producción y como entrada, el segundo pozo
exfoliación de las rocas presentes. para personal y entrada de materiales y los otros
dos para ventilación. Los cuatro pozos serán de
diámetro similar. Los dos primeros se colocarán en
Tres pozos: posición central y los dos de ventilación en posición
El pozo principal suele tener un diámetro (7 a 8 m) extrema en la dirección de la corrida. Si el
mayor que los auxiliares de ventilación (5 a 6 m). yacimiento es alargado en la dirección del
buzamiento tres pozos se colocarán en el centro y
Si el pozo principal se coloca en el centro de el cuarto en la zona en la que el yacimiento está
gravedad del yacimiento, los pozos auxiliares se más próximo a la superficie.
colocarán en los extremos opuestos de la dirección
de la corrida siempre que la longitud de la
Esquema representativo de la ubicación de pozos:

a), b), c), minas con tres pozos. d) mina con cuatro
pozos
19
2.2.1. SECCIÓN Y PROFUNDIDAD
• La ubicación de escalas y
salidas de emergencia.
La sección más utilizada en

Europa es la circular, por ser la
que mejor resiste a las presiones
del terreno. El diámetro es muy
variable, desde 1 o 2 m para
pozos de servicio hasta 8 m o
más en pozos de extracción de
grandes explotaciones mineras.
En América, sin embargo, son
más normales las secciones
rectangulares ya que tienen
mayor aprovechamiento; sus
dimensiones más comunes son
de 5 por 4 m, aunque el lado
mayor puede alcanzar los 12 m
en las explotaciones más
Sección de un pozo circular con revestimiento en modernas. Otras secciones
hormigón. Posición de los diferentes menos usuales son la
compartimentos entradas cuadrangular y la elíptica. Esta
última se ha utilizado en las
La sección de los pozos verticales se evalúa de forma minas de Cardona para la
que permita en su interior: ejecución de pozos interiores, ya
que resiste en su zona más Pozo vertical de sección rectangular. El skip se guía con cables y la jaula
estrecha las presiones máximas. con guionaje de madera.
• La circulación de jaulas y skips.
• El paso de:
 Cableado de acometida eléctrica. Con respecto a la profundidad, en minería son en la
 Cableado de señales e instrumenta-ción. actualidad muy corrientes profundidades de varias
 Tuberías de aire comprimido. centenas de metros. En Europa las mayores
 Tuberías de agua fresca. profundidades de pozos se dan en Bélgica con
 Tuberías de bombeo y desagüe. explotaciones a más de 1.300 m. Existen no pocos
 Tuberías de relleno. casos de explotaciones, especialmente de minerales
 Sistema de tuberías de combustible para como oro, platino y cromo), donde se alcanzan las
maquinaria móvil. mayores profundidades, pues se trabaja a más de
2.200 m.
20
2.2.2. DIÁMETRO DEL POZO
Se realiza un plano de la sección del pozo y se dibujan Basándose en estas estimaciones y cálculos y
la sección y disposición de cada uno de los elementos teniendo en cuenta las consideraciones previas, se
anteriores, adaptando en lo necesario el contorno del dispone del ábaco, representado en la página anterior,
pozo. Se tendrá en cuenta las distancias mínimas a para la evaluación de los principales parámetros del
considerar entre los elementos móviles y los pozo.
paramentos del pozo.
Se comprueba que la cantidad y la velocidad del aire

de ventilación son las especificadas. El volumen de los
skips se estima de la forma siguiente:
Sea Q la carga máxima de mineral del skip que se

quiere utilizar para una producción diaria de W
toneladas, siendo T las horas de extracción diarias. Se
tiene:
ktW
Q=
3600T
Dónde:
En el pozo principal o de producción, el diámetro se
evalúa de modo que sea el mínimo requerido para: k es un factor de irregularidad = 1,5 para dos
skips y = 1,25 para solo un skip o jaula;
• La circulación de jaulas y skips.
t = t1 + t2 es el tiempo total de en ciclo en s, (t1
• El paso de:
es tiempo de funcionamiento, t2 es el tiempo de
o Cableado de acometida eléctrica.
parada).
o Cableado de señales e instrumentación.
o Tuberías de aire comprimido.
El volumen del skip es:
o Tuberías de agua fresca.
o Tuberías de bombeo y desagüe.
Q
o Tuberías de relleno. P=
o Sistema de tuberías de combustible para γ
maquinaria móvil.
dónde γ es la densidad aparente de la carga de mineral
• La ubicación de escalas y salidas de emergencia.
en t/m3. Para carbón se toma un valor entre 0,8 - 0,85
y para minerales, de 1,4 a 1,5.
21
Pozo vertical de sección circular.
22
Ejemplo de ábaco para la determinación de diferentes parámetros y la capacidad de extracción con

1 y 2 skips.
23
2.2.3. REVESTIMIENTO DEL POZO
El revestimiento del pozo cumple las misiones de servir actualidad el hormigón o el acero.
de soporte a los equipos, guionaje y estructuras, y  
d = r ⋅  
sostener las paredes. Los pozos en minería deben ser Rc
− 1 
utilizados durante numerosos años, por ello se revisten En los pozos modernos de sección circular o elíptica,  R − Fp 12
 c 
con materiales que aseguran su perfecta el revestimiento se hace de hormigón armado con un
conservación; este revestimiento recibe el nombre de espesor mínimo de 20 cm., aunque en pozos de
entibación, y los materiales empleados son en la sección rectangular perforados en rocas competentes En el caso de que se considere que la presión se aplica
puede usarse revestimiento de madera. Antiguamente de golpe provocando una reacción elástica del
se ha usado revestimiento de ladrillo o de bloque. hormigón (fórmula de Lamé), o bien en el caso en que
la presión sea alta y se aplica gradualmente,
Las ventajas del hormigón son las posibilidades de provocando una reacción plástica del hormigón
conseguirse resistencias altas de hasta 50 Mpa y que (fórmula de Huber).
puede impermeabilizarse para presiones hidrostáticas
no demasiado elevadas de los niveles freáticos. Dónde:
d = espesor del revestimiento en m
Normalmente el revestimiento no se calcula en pozos r = radio interior del pozo en m
realizados en rocas duras ya que la resistencia del Rc = resistencia del hormigón en Mpa
hormigón es inferior a las tensiones de la roca, por lo p = presión externa que actúa sobre el
que el hormigón no debería estar sometido a presiones hormigón en Mpa
del terreno. Sin embargo, el brocal y la parte de pozo F = 2, coeficiente de seguridad respecto de la
excavado en el terreno de recubrimiento sí pueden tensión de compresión
estar sometidos a tales esfuerzos del terreno o de la
presión del freático. La presión del agua se calcula EJEMPLO
fácilmente como la altura máxima de la columna de Hallar el espesor d de hormigón necesario para un pozo circular
agua, y la presión debida a terrenos no cohesionados sometido a presión externa mediante la fórmula de Lamé.
(arenas) como el producto altura x densidad. Si los
Datos:
terrenos están cohesionados conviene recurrir a un Diámetro interior del pozo D = 6,1 m
especialista en geotecnia o mecánica de suelos. Presión externa p = 1,4 MPa
Resistencia del hormigón a los 28 días R = 25 Mpa
Para calcular el espesor de hormigón del brocal y del
Solución:
revestimiento en el recubrimiento se utilizan las
 25 
siguientes expresiones: d = 3,05 ⋅  − 1
 25 − 2 ⋅ 2 ⋅ 1,4 
  = 0,412 m
 Rc 
Vista general del revestimiento en hormigón armado d = r ⋅ − 1
 R c − 2pF 
de un pozo en construcción.  
24
recubrimiento. La forma es a menudo de doble tronco

Para el cálculo del revestimiento del brocal y del de cono para mejor transmitir los esfuerzos.
recubrimiento es prudente suponer que la columna de
agua llega hasta la superficie y que al menos el 70% Además de los esfuerzos descritos, pueden inducirse
de la presión máxima teórica del terreno activo se otros por la presencia de fundaciones o cimentaciones
aplica a lo largo de toda la embocadura del pozo. próximas. Se define una zona de influencia por el cono
de eje vertical con 35º de semiángulo en el vértice con
éste en la base de la cimentación. El efecto de cargas
adicionales será despreciable cuando la distancia
horizontal del borde del pozo a la cimentación sea
mayor que (ℎ𝑜𝑜 − ℎ𝑓𝑓) · 𝑡𝑡𝑡𝑡 (55º), donde ho es la
profundidad de la embocadura del pozo y hf es la
profundidad de la cimentación.
El revestimiento de hormigón también puede hacerse Zona de influencia de otras cimentaciones

a base de dovelas (pieza para formar arcos o círculos) próximas. Se dibuja el semicono cuyo eje vertical
forma 35º con la generatriz y cuyo vértice se
de hormigón prefabricadas, de distintas anchuras y
encuentra en el vértice de base de la cimentación.
espesores, que se unen entre sí y al anillo posterior y El efecto de las cargas adicionales será
siguiente, quedando perfectamente ensambladas. Si el despreciable cuando L0 es mayor que (𝒉𝒉𝒉𝒉 − 𝒉𝒉𝒉𝒉) ·
revestimiento es de acero suelen ser tramos de cilindro 𝒕𝒕𝒕𝒕 (𝟓𝟓𝟓𝟓º), siendo h0 la profundidad del brocal del
que se sueldan entre sí. pozo, y hf la profundidad de la cimentación de la
construcción aneja.
Sobre esta entibación se fijan unas guías metálicas,
Diferentes formas de brocal de pozos. necesarias para el descenso y la subida de las jaulas,
armazón generalmente de hierro con el que se equipa bajar otros servicios como son las tuberías de agua,
a los pozos para subir y bajar operarios y materiales, y las de aire comprimido y distintas líneas de cables
de los “skips” preparados principalmente para la subida (eléctricos, telefónicos, etc.).
del mineral y la bajada de materiales de relleno si fuese
La forma del brocal depende de las condiciones del
necesario.
terreno. El primer tramo se reviste con un espesor de
1 a 2 m; el siguiente tramo es de 0.6 a 1 m de espesor
Las minas más modernas disponen de skips de alta
o aproximadamente dos veces el espesor del
velocidad en los que uno sube cuando el otro
revestimiento normal del pozo. El espesor en el tercer
desciende.
tramo estará entre el del primero y el del revestimiento
normal. La base de la embocadura se asentará en roca
También anclados a la entibación del pozo se hacen
firme, a 2 o 3 m por debajo del terreno de
25
2.2.4. COMPARTIMENTACIÓN DEL POZO
Una vez perforado y revestido, se instalarán en el pozo

los diferentes elementos necesarios para la operación.
En primer lugar, se instalan las traviesas y los
guionajes. El pozo se divide en compartimentos y se
instalan las jaulas y skips definitivos.
Se dotará al pozo de la escala de escape y de la

plataforma de salida. La tubería de ventilación estará
en su compartimento, así como la tubería de agua, aire
comprimido, de evacuación del bombeo, de energía,
de introducción de rellenos, y alguna conducción de
respeto.
26
2.2.5. ENTRADAS HORIZONTALES AL POZO. ENGANCHES
Las entradas en los pozos de ventilación, sin de aire recomendadas

maquinaria de extracción, deben calcularse en función son de 4 m/s para los
de la mínima resistencia a la circulación del aire, como pozos de producción y
se ha indicado antes. de 8 m/s para los pozos
de ventilación.
En la entrada del nivel

se debe además prever
espacio para todas las
instalaciones y equipos
necesarios para la
subida y bajada de
personal, así como de
equipos y suministros.
En el caso de
estaciones de embarque
de mineral, bien sea por
vagoneta o skip, se
debe prever la
construcción de los
empujadores, giro y
volteo de plataformas y
vagonetas, galerías
para entrada y salida simultánea de personal de las vacíos y formación de trenes, tanto vacíos como con
jaulas multipiso, nichos para equipos de control, material y para circulación de material. En el de
Cálculo de la altura de la entrada: bypass alrededor del pozo, etc. superficie hay que cargar y descargar las jaulas, pero
𝑯𝑯 = (𝑳𝑳 − 𝑫𝑫) · 𝐭𝐭𝐭𝐭𝐭𝐭 𝛂𝛂 los vagones circulan sueltos en dirección a los
D = diámetro del pozo, α = 45º. La altura de la entrada en el nivel se determina por la basculadores o al almacén y vuelven vacíos o con
máxima longitud de los objetos transportados como, material.
Las dimensiones de las entradas en los niveles de un por ejemplo, los carriles de las vías.
pozo de extracción se calcularán de acuerdo con el En cualquier caso, se utiliza la gravedad para ayudar
ancho y el número de skips y jaulas que se elevan a Por su parte, se denominan “enganches” a las galerías al movimiento de los vagones y además cables,
ese nivel, número de pisos por jaula y la longitud que, en los niveles, enlazan el pozo con los cadenas rastreras, empujadores, o bien, frenos y
máxima de los equipos y suministros que deban transversales y sirven para las maniobras de carga y topes.
descargarse en el nivel. descarga. En los enganches de interior cuando se
utilizan vagonetas, se realiza la recepción de los Los enganches para skips tienen ventajas sobre los
Además, se comprueba que la sección eficaz es vagones cargados, desenganchado de los mismos, de vagones. La capacidad de extracción es mayor, el
suficiente para la ventilación requerida: las velocidades carga y descarga de las jaulas, reunión de vagones coste de la instalación es menor, menos pérdidas de
27
tiempo, automatismo más fácil y menos personal de

operación. Sin embargo, desmenuzan más el
mineral, las excavaciones son mayores para alojar
tolvas, producen más polvo y vertidos a la caldera
del pozo durante la carga de los skips.
28
29
30
31
2.3. PROFUNDIZACIÓN DE POZOS

De todas las aperturas realizadas en minas de interior, especiales para el mantenimiento de la estabilidad del realce con sección estrecha que se ensancha bajando.
los pozos son las obras más costosas en tiempo y paramento. Para proteger el personal se deja un macizo de 5 a 10
dinero. Además, la profundización de pozos es un metros en el fondo del pozo que se destruye en el
procedimiento complicado. Los pozos se perforan de arriba abajo, aunque en último momento. Con un solo pozo es más frecuente
minas ya existentes a veces se realizan de abajo a trabajar en caldera descendente o en calderilla, para lo
Aunque algunos pozos se perforan mediante sondeos arriba desde labores en un nivel inferior. cual se construye un techo de madera bajo el cual se
de gran diámetro, en la mayoría se emplea el método trabaja. Cuando el terreno es suelto y descompuesto y
tradicional de perforación y voladura bien de sección la venida de agua importante se emplean métodos
rectangular con sostenimiento de madera bien de especiales que se encargan a empresas
sección circular con sostenimiento de hormigón, que especializadas.
es hoy lo comúnmente empleado, y recurriéndose a
contratistas externos para ello.
Construcción de embocadura de un pozo.
Cuando se trata de minas ya establecidas con pozos

gemelos la operación de profundización se facilita ya Construcción de pozo para el proyecto
Excepto a grandes profundidades, los pozos Chuquicamata Subterráneo (Chile).
perforados en roca dura no requieren consideraciones que se reprofundiza el pozo auxiliar y con una galería
se llega a la proyección del pozo principal y se sube en
32
Sistemas, técnicas y tecnologías de excavación de pozos verticales.

Fuente Herrenknecht
33
2.4. PROFUNDIZACIÓN DE POZOS POR EL SISTEMA TRADICIONAL DE PERFORACIÓN Y VOLADURA

Para la excavación de pozos de gran longitud y
sección, se utilizan estructuras metálicas o equipos de
accionamiento neumático o hidráulico que van
equipados con 3 o 4 brazos e igual número de
deslizaderas y perforadoras.
Durante el trabajo estos conjuntos se apoyan en el

fondo del pozo y se anclan a los hastiales con unos
cilindros hidráulicos horizontales. La columna soporte
central puede girar 360°, y los brazos, que son
semejantes a los de los jumbos de túneles, pueden
variar su inclinación con respecto a la vertical y
alargarse si son telescópicos.
Una vez perforada y cargada cada pega, el conjunto se

pliega y eleva hasta una posición segura, pasando a
continuación a la operación de desescombro con
cucharas bivalva o retro hidráulicas y cubas.
Equipo de excavación de pozo.
34
Secuencia de excavación de pozo.
35
Secuencia de excavación de un pozo

Fuente: www.sciencedirect.com
36
37
cada corte se vuela una sección de la espiral con un

ángulo lo suficientemente grande como para que el
Los métodos de ejecución de pozos pueden dividirse tiempo que exige realizar un corte completo coincida
en tres grupos: método de banqueo, método de espiral con un múltiplo entero del tiempo de trabajo disponible.
y método de sección completa.
Los barrenos en cada radio se perforan paralelos y con
Método de banqueo: la misma longitud, ya que siempre existirá una cara
Este método es adecuado para pozos de sección libre que en cada posición desciende.
cuadrada o rectangular. Consiste en perforar en cada
pega la mitad del fondo del piso, que se encuentra a
una mayor cota, dejando la otra mitad para la recogida
de aguas, si fuera necesario, o como hueco libre.
Las voladuras actúan como en pequeños bancos con

un frente libre, desplazando el material hacia el hueco
Profundidad de las pegas en función de la sección
de la pega anterior. El sistema de perforación suele ser
del pozo.
manual con martillos neumáticos.
− Los cueles en "V" se aplican a los pozos con

sección rectangular. Los planos de los diedros
formados por los barrenos inclinados, entre
50° y 75°, deben tener direcciones paralelas a
las discontinuidades del macizo, a fin de
aprovecharlas en el arranque.
− Los cueles cónicos son los más empleados en

los pozos circulares, debido, por un lado, a la
Excavación de pozos por el método de espiral. facilidad con que se puede mecanizar la
perforación de los barrenos y, por otro, al
Método de sección completa: menor consumo de explosivo con respecto al
Los métodos de sección completa se utilizan con cuele de barrenos paralelos. Los taladros se
mucha frecuencia en la excavación de pozos tanto de disponen formando en la parte central diversas
sección rectangular como circular. Las técnicas de superficies cónicas invertidas, tal como se
Disposición típica de los barrenos para la disposición de los barrenos son diversas, pues, de indica en la siguiente.
excavación de pozos por el método de banqueo. forma similar a lo que sucede en el avance de túneles
y galerías, es necesario crear inicialmente con algunos Tanto la profundidad de las pegas como el número de
barrenos una superficie libre, a no ser que se disponga barrenos dependen de un gran número de variables
de un taladro de gran diámetro o chimenea de como son: el tipo de terreno, el diámetro de las cargas
Método de espiral expansión. de explosivo, esquema de voladura, tipo de cuele,
Consiste en excavar el fondo del pozo en forma de una organización de los trabajos y sobre todo sección de la
espiral, cuya altura de paso dependerá del diámetro Los tipos de voladuras empleados son: con cuele en excavación.
del pozo y el tipo de terreno a fragmentar. Dentro de "V", cónico, paralelo y con barreno de expansión.
38
No pueden darse pues unas reglas concretas para las

dos variables de diseño citadas, ya que será preciso
ajustarlas en cada caso. A título de ejemplo, algunos
Consumo específico de explosivo en función de la

sección de los pozos.
autores calculan el número de barrenos necesarios en

la ejecución de pozos utilizando cargas de 32 mm de
diámetro, mediante la siguiente expresión:
NB = 2 ∗ Dp + 20 Una variante de la anterior la constituyen las voladuras

siendo: con barreno central de gran diámetro o chimenea. En
estos casos se dispone de una cara libre más efectiva
NB = Número de barrenos, sin incluir los de que favorece la rotura y desplazamiento de la roca, así
contorno si se realizan voladuras especiales. como su carga.
DP = Diámetro del pozo (m).
En lo referente a los explosivos, si se utilizan
encartuchados, la relación entre el diámetro de los
En cuanto a la profundidad de perforación en cada barrenos y el calibre de los cartuchos pequeños debe
pega y el consumo específico de explosivo en función estar entre 1,2 y 1,25, o disponer de una holgura de
de las dimensiones de los pozos, recomienda partir de unos 10 mm en los grandes.
los valores indicados en las figuras siguientes.
La conexión de los detonadores se realiza en la
El cuele de barrenos paralelos trabaja de forma mayoría de los casos en paralelo, disponiendo los
semejante a como lo hacen en las galerías o túneles. circuitos en forma de anillos.
Los resultados que se han obtenido hasta la fecha son
interesantes, presentando la ventaja adicional de una
mayor sencillez de la perforación.
39
Voladura con chimenea central.

Esquema de perforación para un pozo de 9 m
de diámetro
Esquemas de perforación con cueles Anillos de conexión en una voladura en

cónicos. pozo
40
41
Operación de profundización
42
43
“Cactus Crabs” para operaciones de desescombro.

Fuente: http://www.leedem.com/
44
2.5. DESARROLLO EN NIVEL

A medida que se va profundizando el pozo, es
necesario proceder a la apertura de los
correspondientes niveles en grado suficiente para
facilitar su posterior excavación y antes de continuar
profundizando el pozo hasta el siguiente nivel. Esto
requiere, consecuentemente, de la introducción a
través del pozo excavado, de la maquinaria necesaria
para ello y la extensión de las labores en horizontal lo
suficiente para que las posteriores obras de
excavación de la infraestructura en cada nivel puedan
desarrollarse con suficiente espacio y capacidad de
maniobra y movimiento, garantizándose la seguridad.
Obras de apertura de nivel como paso intermedio a la continuación de la profundización del pozo.
Fuente: https://miningnews.co.za/
45
Entrada de la maquinaria para el

desarrollo de los niveles
46
47
2.6. EXCAVACIÓN DE POZOS POR MÉTODOS MECÁNICOS

Los métodos mecánicos de perforación de pozos y menor tiempo de ejecución.
chimeneas se introdujeron en su mayoría a principios • Shaft Drilling (profundización de pozos
de los años 60 en la industria minera. Las principales • Menores costes, como consecuencia del mediante plataforma de superficie).
aumento de la productividad. Aunque sea
ventajas que presentan estos métodos frente al
mayor la partida de amortización, ésta se ve • Shaft Boring (profundización de pozos con
tradicional procedimiento de perforación y voladura, máquina).
radican en: compensada por el ahorro en mano de obra y
materiales que suponen estos métodos. • Raise Boring (perforación de chimeneas
• Mayor seguridad para el personal, ya que en mediante escariador de realce). Este sistema
algunos métodos no se precisa que los Por estas razones, estos métodos son de uso se describe en el capítulo correspondiente a
trabajadores se encuentren dentro de la frecuente en ingeniería civil y en minería, debiendo perforación de chimeneas.
excavación durante la realización del pozo o utilizar los sistemas convencionales cuando haya
chimenea, y en los que sí es necesario, dificultades casi insalvables para su excavación
disponen de una mayor protección que en los mecánica o no se justifique por la envergadura de la
métodos convencionales. obra.
• Mejor estabilidad del terreno, al no ser
Para la construcción mecanizada de pozos existen tres
necesario el uso de voladuras, la roca no se
tipos fundamentales de máquinas, si bien, también
deteriora y se obtienen superficies lisas, con lo
existen ligeras diferencias en las mismas según la
que esto supone menor necesidad de
compañía que las fabrique, el emplazamiento y el
sostenimiento y menor resistencia al paso del
proyecto en que se precise su utilización. Los tres
aire.
grupos de máquinas son:
• Mejores rendimientos de perforación, debido al
48
2.6.1. MÉTODO SHAFT DRILLING
Inspirado en los métodos de perforación rotativa de 4. Diseño del sistema de sellado frente al agua.
pozos de petróleo en los años 60, consiste en excavar
un pozo en sentido descendente utilizando una 5. Organización del lugar de perforación y
plataforma de perforación de gran diámetro que se localización de los tanques para el lodo de
encuentra situada en superficie. La excavación del perforación, para la planta de producción de
pozo puede realizarse en una sola etapa, o en lodo, y para almacenamiento del revestimiento
sucesivas etapas de ensanche. La evacuación de los y otros materiales.
detritus se consigue normalmente mediante la
circulación inversa del lodo de perforación.
Manteniendo el pozo lleno de lodo de perforación se
consigue la estabilidad de éste y se impide el flujo de
agua mientras se realiza la instalación de
revestimiento.
Es de aplicación en rocas débiles o medias,

pudiéndose adaptar a las condiciones hidrogeológicas
más difíciles. Las mayores torres de perforación llegan
a perforar formaciones con resistencias a compresión
superiores a los 300 MPa.
El diseño en las operaciones de perforación requiere la

consideración de los siguientes pasos: 2.6.1.1. Embocadura del pozo y cimentación
1. Elegir el método de perforación en elación a La embocadura del pozo se efectúa usando una
las condiciones hidrogeológicas y a los plataforma de perforación “auger” o mediante el
parámetros geotécnicos de la roca a lo largo método convencional de perforación y voladura. Su
del pozo. A continuación, la torre se deberá profundidad depende de la longitud de perforación
seleccionar en función del diámetro y de la prevista para asegurar que el sistema de perforación
profundidad del pozo (habrá que adecuar los se posiciona correctamente debajo de la mesa de
cortadores al tipo de roca), de las etapas de rotación. Dependiendo de las condiciones del terreno
perforación, y si acaso de las propiedades del a atravesar, puede reforzarse con acero, inyección de
lodo de perforación. cemento u hormigón, dependiendo
Shaft Drilling. Equipo de perforación Hughes Micon de las condiciones del terreno.
2. Diseño de la cabeza del pozo. CSD 300.
Se complementa con una losa de hormigón armado
3. Selección del tipo y tecnología en la colocación que debe soportar la plataforma con el equipo de
del revestimiento. perforación.
49
2.6.1.3. Sarta de perforación
Está formada por el acoplamiento de rotación, que es

el elemento que transmite el par de rotación desde la
cabeza hasta la sarta que se encuentra más abajo, las
barras de perforación y el sistema de perforación.
La barra de perforación se elige a partir de la tensión

máxima y condiciones de torsión; además habrá que
considerar los requisitos que supone la circulación del
lodo de perforación a través de estos elementos. Estos
datos son suministrados por los fabricantes.
Una barra de perforación típica utilizada en EE.UU.

tiene un diámetro de 340 mm, un peso de 134 kg/m y
requiere más de 136 kN-m de par de apriete. En el
sistema de perforación se incluyen el trépano de
perforación, los estabilizadores y los contrapesos. Los
cortadores se montan en una base abovedada y se
atornillan al trépano de perforación.
El trépano se atornilla al acoplamiento que sirve como

usada en la perforación rotativa. El movimiento para la base para colocar los contrapesos. Estos contrapesos
perforación rotativa se transfiere desde la mesa se añaden para proporcionar la fuerza que se requiere
rotativa hasta la barra de perforación mediante una por cada cortador, de 44,5 a 89 kN, siendo esta fuerza
2.6.1.2. Plataforma de perforación barra kelly de sección cuadrada. función de la dureza relativa del macizo rocoso. Los
pesos se aseguran a la barra de perforación mediante
Está constituida por una torre con sus Para obtener una adecuada velocidad de penetración un soporte tipo abrazadera. Los estabilizadores
correspondientes subestructuras, bombas, malacate es preciso aplicar un determinado empuje, que pueden añadirse directamente sobre el trépano y en la
de elevación, mesa de rotación, corona, grúas móviles, depende tanto de la resistencia de la roca como del parte superior del sistema de perforación para
sistema de enganche, cabeza giratoria y barra de diámetro del pozo. Como el peso de las barras no es conseguir la dirección de la perforación prevista.
transmisión tipo “Kelly”. suficiente para obtener el empuje necesario, será
indispensable aplicar fuerzas adicionales que suelen
La barra de arrastre y la sarta de perforación del fondo transmitirse casi exclusivamente a través de energía
se soportan a través de una corona y grúas móviles hidráulica. Estos mecanismos permiten, además de 2.6.1.4. Lodo de perforación
ensambladas mediante un sistema de elevación suministrar un esfuerzo de empuje perfectamente
convencional. La capacidad de elevación estática para controlado, subir las barras que constituyen la sarta de El lodo de perforación es una emulsión coloidal de
grandes diámetros de perforación puede oscilar desde perforación. arcilla natural en agua, que posee una presión
cientos de miles a medio millón de kilogramos, hidrostática que proporciona un estado de equilibrio, y
necesitándose una torre más sólida que la típicamente también actúa evacuando los detritus de perforación y
50
2.6.1.6. Revestimiento interior del pozo

Para grandes diámetros se suele
utilizar el sistema de circulación El revestimiento final en la perforación consiste en un
inversa, que consiste en inyectar aire anillo reforzado de acero. Se equipa de guias externas
comprimido en el interior de la barra, para facilitar el desacoplamiento de la tubería de
así se crea una mezcla de aire con cementación y su ajuste interior.
lodo de perforación de densidad
decreciente. La presión positiva del Las secciones de revestimiento se fabrican fuera del
lodo de perforación induce la lugar de perforación, en longitudes adecuadas para su
circulación del aire, resultando una transporte y manejo; estas secciones pueden ser de
velocidad de flujo alta en la barra de más de 18 m de longitud. El revestimiento se baja
perforación que posibilita el utilizando gatos hidráulicos o la misma torre de
transporte de los detritus a la perforación. Cada sección de revestimiento se alinea y
superficie. Cuanto más fluido es el suelda a la otra situada por debajo para proporcionar
lodo menor velocidad se precisa para la estanqueidad total frente a la entrada del agua. El
la evacuación. empleo de gatos hidráulicos puede limitar la carga en
el caso de los pozos más profundos.
Cuando la instalación del revestimiento se termina, el

refrigerando los útiles de corte. El lodo de perforación espacio entre el revestimiento de acero y la pared del
suele tener una densidad entre 1,15 y 1,25 g/cm3. El pozo se rellena con una lechada de cemento.
lodo se prepara en mezcladores, desde los cuales se 2.6.1.5. Sostenimiento del terreno
lleva a un tanque en el que se bombea la mezcla hasta Se han desarrollado otros sistemas de revestimiento.
el pozo. Para impartir movimiento al lodo, se utiliza un Durante la perforación una delgada película de lodo va basados en el uso de elementos prefabricados,
agitador de aire comprimido. En pequeños diámetros, depositándose en las paredes del pozo. El grosor y compatibles con el concepto de rapidez, y cuya
donde el espacio anular entre la perforadora y la pared resistencia de esta película puede optimizarse colocación se gobierna por control remoto, pero no son
del pozo es pequeño, se aplica la circulación normal o basándose en la evacuación de los detritus y muy comunes.
directa en la que el aire se inyecta en este espacio y necesidad de soporte del terreno para prevenir la
de este modo el lodo de perforación fluye hacia el pérdida del lodo durante la perforación. El control de la Finalmente, si las condiciones del suelo lo permiten
fondo a través de la barra de perforación saliendo entre densidad y peso de la columna de lodo actuando en se pueden utilizar las técnicas convencionales de
los cortadores para elevar los detritus hasta la contra de esta superficie impermeable permite la colocación de revestimiento.
superficie. excavación del pozo en terrenos malos.
51
2.6.2. SHAFT BORING
El Shaft Boring constituyó un salto espectacularmente

novedoso y probablemente el más avanzado en
construcción de pozos, aunque esta tecnología sea de
la década de los años 60 del siglo XX. El equipo se
denomina “Máquina de Profundización de Pozos”
(Shaft Boring Machine) y se asemeja a una tuneladora
(Tunnel Boring Machine) con personal a bordo,
realizándose el transporte del escombro hacia el
exterior y el servicio desde la superficie. El principal
problema que se encontró en este tipo de
perforaciones fue, y sigue siendo, la evacuación de los
escombros de excavación. Consecuentemente, para
este problema se han desarrollado diferentes técnicas
correspondientes a las empresas que fabrican este tipo
de máquinas.
Las principales empresas de equipos Shaft Boring son

Wirth GmbH (Alemania), la Robbins Company de
Seattle (EE.UU.) y Herrenknecht (Alemania). El
desarrollo e historia de esta técnica está
estrechamente ligado a las dos primeras.
2.6.2.1. El modelo 214SB-184
El primer modelo que se desarrolló, fue el 214SB-184

de Robbins. En 1976 la Robbins Company firmó un
contrato con el United States Bureau of Mines por el
que desarrolló una máquina con la que construir un
pozo de 7,44 m de diámetro. Esta compleja máquina
era capaz de perforar verticalmente y evacuar los
detritus por medio de un sondeo piloto. El modelo
estaba diseñado para perforar un máximo de 12,3 m Componentes de la SBM modelo 214SB-184
por día.
una cabeza cortante y una rótula hidráulica en la parte que iban montados los distintos servicios de la
La máquina tenía un chasis central en forma de cilindro de arriba. El chasis estaba dividido en 4 pisos en los máquina: evacuación de los detritus, sala de control y
de 11 ,6 m de diámetro que llevaba en la parte inferior
52
zona de montaje del revestimiento del pozo. álabes movían los detritus alrededor de las
2 aberturas situadas en la base de la
El soporte de la cabeza cortante es la carga principal artesa; para luego pasar a uno o dos
que deberá soportar el chasis central, ya que la depósitos, de 2,8 m3, que albergan a los
máquina deberá suministrar el empuje necesario para detritus que llegan.
la penetración y la reacción de torsión por parte de la
cabeza cortante. Además, el soporte de la cabeza El sistema estaba tan sumamente
cortante deberá absorber el empuje de los controlado que cuando los depósitos
estabilizadores contra la pared del pozo, suministrando estaban llenos, la válvula situada bajo el
una estabilidad direccional a la máquina. carrusel se encontraba cerrada, y la válvula
situada debajo de los depósitos de
La cabeza consiste en una sección circular con 4 cubicación estaba abierta, permitiendo
extensiones radiales, cada una de ellas llevando 6 pasar los detritus al skip que se encontraba
cortadores de rodillo, en los que hay que incluir esperando. El skip llevaba el material hasta
cortadores y elementos de arrastre. Estas extensiones la superficie. Cuando el skip se estaba
se fijan a intervalos de 90° alrededor del chasis, dos llenando (los que hacía en
están integrados en la sección central y otros dos son aproximadamente 8 s), los álabes
móviles. Estas secciones móviles permiten a la cabeza continuaban llenando los depósitos de
de corte reducir el paso total y el tamaño para ser cubicación. Todo este sistema estaba
elevado a través del reducido espacio del pozo. controlado mediante un sistema de
válvulas reguladas hidráulicamente, y un
La máquina tenía 56 discos cortadores que se montan sistema de parada que aseguraba la
en la cabeza cortante. En el centro de la cabeza se descarga puntual dentro de los depósitos
fijaban 12 cortadores de 330 mm, en 3 grupos en forma de cubicación.
de cruz (cada grupo consiste en un semigrupo de 4
discos, dos de ellos idénticos). Los 44 cortadores El sostenimiento temporal del terreno se
restantes de 330 mm se disponían de acuerdo al garantizaba por medio de un escudo que
equilibrio de la cabeza. se extiende desde la parte delantera de la
cabeza cortante (a 600 mm) hasta por
SBM desarrollada por Robbins
El modelo disponía de 6 motores eléctricos encima del piso dedicado a la transferencia
independientes de 93 kW cada uno, que daban un total de los detritus. Las zapatas estabilizadoras
de 560 kW de potencia instalada. La transmisión se máquina posee una carrera de 760 mm. Durante el y los dispositivos de anclaje se manipulan por medio
realizaba a través de las 2 cajas de cambio que ciclo de avance, las zapatas estabilizadoras se de unas aberturas situadas en el escudo.
llevaban los motores, y que se engranaban en un extienden contra la pared.
cambio central localizado en la cabeza cortante. Los El sistema de anclaje necesitaba tres zapatas que
motores eléctricos y las cajas de cambio se montaban Con respecto al sistema de evacuación de detritus, los forman un círculo alrededor de la periferia de la
en el piso que soportaba la cabeza cortante. cortadores de la cabeza movían los detritus hacia el máquina. En cada junta de zapata se conectaban un
punto más bajo del frente de corte, donde son par de cilindros hidráulicos que hacían que éstas se
El sistema de avance estaba formado por 9 cilindros recogidos por dos transportadores de cadenas que los extendieran contra la pared del pozo.
de propulsión hidráulicos (en grupos de 3, colocados a transportaban hacia los elevadores de cangilones.
intervalos de 120° alrededor de la sección central), Estos elevadores eran de polietileno y subían los Con respecto al drenaje y el sistema de conducción del
capaces de producir un empuje de 6.360 kN. La detritus verticalmente 14,3 m, para después dejarlos aire, dos bombas Moyno de 380 l/min tenían la misión
caer hasta unas paletas en forma de carrusel. Los
53
de drenar el agua que se encontraba en el fondo del protección contra las sobrecargas, baja presión del
pozo; esta agua pasaba directamente a un ciclón, o si aire, etc.
se deseaba, también a un tanque. Para mantener la
zona de control libre de polvo y gas metano se llevaba
aire fresco a través de una tubería de 900 mm de
sección, con un caudal de 850 m3/min; el aire pasaba 2.6.2.2. El desarrollo de la SBM de Robbins y
a través de la máquina por el espacio anular que forma Redpath
el piso que soportaba la cabeza cortante y la pared del
pozo. La Compañía Robbins junto con la compañía de
ingeniería Redpath Ltd. Invirtieron e investigaron hasta
El aire se conducía desde la parte inferior del pozo, a conseguir prototipos de máquinas Shaft Boring más
través de la columna central de la máquina, hasta un perfectas. Los nuevos prototipos usaban el mismo tipo
conducto de 760 mm que lo llevaba directamente a la de rueda cortante que los minadores móviles
superficie. Lo más destacable del sistema de convencionales; de hecho una de las razones
seguridad de este prototipo radicaba en: principales para adoptar el diseño del minador móvil en
las nuevas SBM era la de proporcionar una rueda
• La válvula de carga de los detritus no podía cortante que podía excavar el frente de un modo
abrirse hasta que el skip llegaba a la posición selectivo y evacuar los detritus por medio de un
de carga. sistema de cangilones tipo almeja. Como resultado de
• La válvula superior (situada debajo del la primera experiencia con el modelo 214SB-184 se
agitador) se encontraba cerrada cuando el llegó a la conclusión de que el problema principal
depósito estaba lleno. radicaba en la evacuación de los detritus.
• El skip no se mueve hasta que la válvula
inferior está cerrada. Los detritus pueden evacuarse neumáticamente,
• Si los dos depósitos de cubicación estaban hidráulicamente, por un dispositivo mecánico o por un
llenos se activaba el cierre automático de la sistema hidráulico de vacío, pero cada sistema acarrea
máquina. unos inconvenientes. Por esto se adoptó el cambio de
• Si la presión de los dispositivos de anclaje la cabeza cortante por un minador móvil para el nuevo
descendía por debajo de 12,4 Mpa, la rotación modelo de SBM.
de la cabeza se detenía.
• La rotación de la cabeza también se La máquina llevaba unos cilindros inclinados que SBM desarrollada por Redpath y Robbins
interrumpía por una baja presión del aceite. controlan el empuje de los cortadores de disco en la
• Si se registraba un nivel de gas del 2% en rueda de corte. El empuje dependía del grado de polvo. La “vagoneta” se colocaba en una estructura
algunos de los 3 monitores, colocados en penetración, así el giro de éstos venía influenciado por que giraba sobre el eje vertical del pozo y la estructura
lugares estratégicos, se interrumpía el tipo de roca y la resistencia a compresión. La rueda de giro también soportaba los componentes de
automáticamente el accionamiento de la cortante de la SBM gira en un plano vertical, radial a la evacuación de los detritus.
máquina. línea central del pozo. El eje de la rueda cortadora
estaba colocado horizontalmente y se soportaba El diseño de la estructura de giro era muy complejo
mediante una “vagoneta” que se movía en unas debido a problemas de dimensionamiento. Estas
Esta máquina también incorpora otras medidas de columnas guías y en sentido descendente (movimiento limitaciones venían impuestas porque la máquina tiene
seguridad que incluyen la separación por etapas de las vertical de 0,75 m) por medio de unos cilindros que ser capaz de transportarse por lugares estrechos.
operaciones, circuitos de detención de tierra, hidráulicos colocados debajo del escudo protector del En un primer momento se utilizó un apoyo estándar
54
(cojinete estándar), pero que resultaba demasiado superior y unos sistemas de

grande. Al final, el mecanismo de válvulas que se fijación más abajo.
adoptó comprendía un rodillo simple y unas vías de
apoyo. La dirección de la máquina se
controla por medio de dos rayos
Cuatro motores de velocidad variable suministraban un láser, cuya misión es que se
par de torsión máximo de 720.000 Nm al sistema de produzcan las menores
giro, que se transmitía a través de un cambio reductor desviaciones en el eje del pozo.
y un cambio final de anillo de émbolo. La evacuación Se utilizan dos sistemas
de los detritus consistía en un brazo que se movía en hidráulicos, el primero para
un plano vertical y que también giraba. Este brazo se suministrar energía a las
adosaba a la almeja que era la encargada de llevar los válvulas, a los cilindros
detritus hasta el fondo del pozo mientras se perforaba, inclinados y al sistema de
y entonces se depositaban dentro de una tolva. La evacuación de los detritus; y el
tolva estaba fija y en la posición de carga más baja, de otro para el sistema de fijación.
este modo la almeja depositaba los detritus dentro de
ella. El sistema de ventilación está
diseñado para asegurar que los
Cuando la tolva se encontraba llena, esto debería operadores tengan siempre aire
ocurrir al final del ciclo de corte, se levantaba, y fresco y libre de polvo. Si hay
entonces la carga de detritus se vaciaba dentro una problemas de agua, la SBM
cuchara o cuba. La cuchara estaba sujeta por un tiene una bomba situada en la
dispositivo convencional (grúas) que la permitía subir y parte inferior de la máquina que
bajar dentro de la estructura de la máquina. bombea el agua hasta otras
bombas mayores que impulsan
La máquina tenía dos cucharas colocadas a 180° una el agua fuera del pozo.
respecto a la otra. Cada ciclo de evacuación de los
detritus representaba una vuelta y media de la
estructura giratoria. La profundidad de penetración de
los cortadores era tal que la tolva se llenaba cada 540° 2.6.2.3. Sistema V-MOLE de
de giro. la compañía Wirth
En 1971 la empresa alemana Etapas de la excavación con la SBE de Wirth
El movimiento del sistema de almeja era complejo, la Wirth diseñó una máquina capaz
apertura y cierre de la almeja, y la extensión de la de realizar pozos verticales con ensancharlo mediante la máquina Wirth. La cabeza
barrera de doble sección era controlado mediante un un diámetro superior a los 5 m. Se trataba de una perforadora es accionada por motores situados encima
ordenador, aunque también se podía hacer máquina de perforación horizontal modificada para su de ella. En el mismo plano se cuenta con unos
manualmente en caso de emergencia. Es necesario utilización en vertical y que nació como consecuencia dispositivos de anclaje que son los encargados de
que la máquina se detuviese en el mismo azimut con de las limitaciones que presentaba la técnica Raise proteger la máquina contra el hundimiento del pozo. La
el fin de que la unidad entera permanezca en línea con Boring para grandes diámetros. perforación del pozo está dirigida por un sistema de
el sistema de grúas de la cuchara. Para contrarrestar
guiado con láser; el alineamiento de la unidad se
la tendencia a oscilar alrededor del eje vertical, se Primero se debe perforar un sondeo piloto, realiza desde el panel de control del operador de la
conectan un par de cilindros inclinados en la parte preferiblemente con Raise Boring, para después máquina.
55
reforzar el pozo directamente detrás de la

El movimiento de giro de la máquina se transmite El equipo humano que controla la máquina se debe máquina.
desde el sistema de anclaje a la cabeza perforadora a formar de manera que sea consciente de los riesgos
través de una barra de transmisión, y hasta por seis específicos y potenciales que supone el proyecto, • La transmisión del par a la cabeza perforadora
cilindros de empuje que son controlados por el debido a que la operación de profundización tiene que se realiza por la vía más corta.
operador para proporcionar la velocidad de realizarse en seco, con los problemas que esto supone • Se hace posible el control inmediato de la
penetración requerida. en cuestión de habitabilidad de la máquina. cabeza y trépano.
Como en las máquinas Robbins, el principal problema Este tipo de máquina posee una serie de ventajas en
radica en la evacuación de los detritus. Los detritus se relación con la técnica Raise Boring:
llevan, por medio de unos raspadores que se
encuentran en la cabeza perforadora y que los • No se necesitan sondeos pilotos.
transportan hasta el sondeo piloto. El revestimiento se
coloca desde la plataforma de trabajo que está • Al ser la máquina pilotable, puede conseguirse
colocada en la parte superior de la máquina una mayor exactitud en la dirección del pozo.
proporcionando un ciclo continuo de excavación y/o • Cuando la roca es de baja calidad, se puede
revestimiento.
56
2.6.3. SHAFT BORING MACHINE (SBM) DE HERRENKNECHT
Dado el desarrollo que está alcanzando éste equipo,

es necesario describirlo como un capítulo aparte. Se
trata de un desarrollo conseguido trabajando
conjuntamente con la empresa minera Rio Tinto en el
que los ingenieros de Herrenknecht han trabajado para
conseguir una Shaft Boring Machine (SBM) que
permitiera alcanzar depósitos profundos de una forma
segura, económica y, sobre todo, rápida.
Esta máquina, de altas prestaciones permite la

construcción de pozos verticales ciegos con diámetros
de hasta 12 metros en roca estable y hasta no sólo da lugar al desprendimiento de fragmentos de transferencia para el transporte hasta la superficie a lo
profundidades de 2.000 metros. roca, sino que también permite la labor de largo del pozo. Dispone de 3 sistemas de apoyo contra
desescombro al actuar como una especie de noria de las paredes del pozo para el soporte de la máquina y
En una primera etapa, la rueda de corte penetra en la paletas o cangilones que va conduciendo los su estabilización durante el proceso de excavación.
roca como una sierra circular, creando así una ranura fragmentos de roca a través de canales integrados
con una profundidad de 1,5 metros. En el segundo hacia el centro de la rueda cortadora. Allí, el material En el desarrollo de la SBM, se aplicó un fuerte énfasis
paso, la rueda además comienza a girar también se transfiere a un transportador de cinta vertical, que a en el aumento de la seguridad en el trabajo. Uno de los
alrededor de un eje vertical de la máquina para cortar su vez transporta todo el escombro a un punto de adelantos introducidos fue, al igual que en el caso de
todo el perfil del eje. De este modo, la rueda de corte
57
la tuneladora de roca dura, que el hormigón proyectado

se introduce por control remoto directamente detrás de
la rueda de corte. Asimismo, la operación de
sustitución de los cortadores de disco se hace en un
área de trabajo especialmente asegurado que es
fácilmente accesible y protegido contra la caída de
rocas. Por lo tanto, no hay personal que tenga que
permanecer en las zonas peligrosas durante el
funcionamiento normal.
Con su Shaft Boring Machine (SBM), Herrenknecht y

Río Tinto, han desarrollado un concepto de máquina
que cumple con los nuevos requisitos de la industria
minera. Tanto los cortos plazos de construcción de
pozos como la consecución de unos altos niveles de
seguridad en las operaciones son elementos clave
dentro de los nuevos desarrollos para el sector minero.
58
2.6.4. SHAFT BORING ROADHEADER (SBR)
La Shaft Boring Roadheader (SBR) fue desarrollada

para la excavación mecanizada de pozos ciegos en
roca blanda. En contraste con la Shaft Boring Machine
(SBM), la SBR ha sido equipada con una cabeza de
minador en lugar de una rueda de corte. Esto permite
la excavación de diámetros de pozo variables de 8 a
12 metros. Basado en la tecnología de la Herrenknecht
Shaft Sinking Máquinas (VSM), este desarrollo ofrece
una mayor seguridad en el trabajo en comparación con
los procesos convencionales y, al mismo tiempo,
actuaciones altas prestaciones en la excavación de
pozos.
El equipo SBR está equipado con una cabeza de

minador especial y un tambor de corte gire para
satisfacer las necesidades del sector de la minería. El
brazo es telescópico y permite la excavación de la
sección transversal del pozo con una profundidad de
un metro en una sola operación. El SBR no necesita
ser movido verticalmente durante este proceso de
corte.
En el primer paso del ciclo de corte, el tambor de corte

crea un corte de hasta 200 milímetros de profundidad.
Posteriormente, se cortan más secciones circulares en
sentido horario desde el centro a las paredes del pozo.
Después de cada uno de estos 5 ciclos de corte, la
sección transversal del pozo es un metro más
profundo. Se procede entonces a hacer descender el
SBR y el ciclo de corte comienza de nuevo. La roca
suelta procedente de la excavación se retira de la parte
inferior del pozo a través de un sistema de
desescombro neumático. La pared del pozo se
asegura con hormigón proyectado desde una cubierta
de trabajo superior.
59
60
2.6.5. VERTICAL SHAFT SINKING MACHINE (VSM)
La Vertical Shaft Sinking Machine (VSM) es un equipo montado sobre un brazo telescópico, será el separación que se dispone en superficie elimina el
desarrollado para la construcción rápida y fiable de dispositivo que vaya realizando la excavación. Desde agua de la mezcla que trae todo el material excavado
pozos en condiciones complicadas como es por debajo una posición determinada en la caña del pozo y gracias y permite su almacenamiento en un tanque para su
de las aguas subterráneas, en terrenos blandos y al brazo telescópico y su capacidad de giro, la máquina reutilización.
estables con resistencias a la compresión de hasta 80 excava una rebanada o sección vertical del fondo del
mega pascales. pozo que abarca toda la sección transversal del pozo.
El material excavado se retira hidráulicamente a través
de una bomba sumergible y transportado a una planta
de separación ubicada en la superficie. El anillo inferior
de hormigón de la estructura del pozo, que es el límite
de corte, está biselado y por lo tanto permite la acción
de la máquina por debajo. La combinación del corte
descendente y la lubricación que permite la bentonita
en el espacio anular reducen las fuerzas de fricción
entre la pared del revestimiento del pozo y el suelo
circundante.
En la superficie, existen entre 3 y 4 unidades de

empuje dotadas de cilindros hidráulicos que están
unidos firmemente a la base de hormigón en forma de
anillo alrededor del pozo. Estos a su vez están unidos
a la parte inferior del anillo de base de hormigón de la
estructura del pozo por cables de acero. De esta
manera, toda la estructura del pozo puede ser
soportada y empujada hacia debajo de una forma
controlada durante la excavación. La construcción de
los anillos tiene lugar simultáneamente en la superficie
utilizando elementos prefabricados de hormigón. Estos
procesos de trabajo simultáneos (excavación, remo-
ción de material excavado, construcción del pozo, y
descenso de la estructura de revestimiento) hacen
posible que la tecnología VSM pueda lograr altas tasas
de avance de hasta 5 metros por turno.
Cada máquina consta de dos componentes
Al comienzo de la excavación, todo el pozo se inunda
principales: la VSM propiamente dicha y las unidades
con lodo ya que el circuito de agua y lodo requerido La estructura del pozo va siendo bajada sucesiva-
externas que controlan su descenso. La máquina se
para transportar el material excavado debe cebarse. mente mientras se van construyendo anillos en
introduce dentro del pozo de ataque y se sujeta
Esto evita tener que bajar el nivel freático, algo que no superficie. Cuando se ha alcanzado la profundidad
firmemente a las paredes del pozo por medio de tres
ésta técnica ya no es necesario. La planta de deseada, se recupera la máquina e inmediatamente
brazos. Un tambor de corte rotativo dotado de picas,
61
después el fondo del pozo se sella con un tapón de Todos los procesos operativos se controlan y Esta tecnología permite una construcción segura,
hormigón colocado mientras el pozo continúa monitorean desde la superficie. Además de la planta rápida y ecológica de pozos verticales de todo tipo y es
inundado, al tiempo que el espacio anular se llena con de separación, las unidades y los cabrestantes de particularmente atractiva en situaciones de geologías
lechada de cemento, creando un soporte de fricción recuperación y de bajada, el emplazamiento de trabajo difíciles por debajo de niveles de aguas subterráneas,
que bloquea y fija la estructura del pozo en su lugar. debe incluir una unidad o centro de control que se así como en situaciones donde está limitado el espacio
Culminadas estas labores, se bombean todos los lodos instala en un espacio tan pequeño y práctico como un en obra.
fuera del pozo con lo que éste queda listo para su uso contenedor. Se requieren además unidades de
posterior. generadoras de energía. Toda la información
generada durante la excavación se recoge y se
visualiza en el centro de control. Allí, el operador tiene
una visión completa de la situación y de la marcha de
la excavación y puede actuar y responder en todo
momento. Después de completar la excavación o cada
vez que se requiera cambiar de herramientas de
excavación, la máquina perforadora se recupera
mediante los tornos de recuperación.
Los pozos construidos usando esta tecnología tienen
una amplia gama de aplicaciones. Abarcan una gama
de diámetros que van desde 4,5 hasta 12 metros, y son
posibles soluciones personalizadas para diámetros
incluso mayores, de hasta 16 metros.
62
2.7. OTROS METODOS Y TÉCNICAS UTILIZADAS EN LA PROFUNDIZACIÓN
2.7.1. MÉTODO DE CONGELACIÓN
Consiste en congelar el terreno suelto y muy acuífero

y perforar el pozo en la zona congelada. Para ello se
hacen una serie de sondeos en círculo a 2 ó 3 m del
contorno del futuro pozo y separados 1 m entre sí
hasta llegar a una base firme impermeable. Estos
sondeos se entuban con tubos cerrados por el fondo y
se introduce en ellos, mediante otros tubos de menor
diámetro, una lejía o salmuera de cloruro magnésico o
cálcico, refrigerada de –19 a –25ºC. El terreno se
congela y el pozo puede perforarse. La verticalidad de
los sondeos es extremadamente importante porque en
caso contrario pueden quedar zonas sin congelar. Este
método permite explotar yacimientos en el permafrost
que de otro modo sería imposible.
63
2.7.2. MÉTODO DE CEMENTACIÓN
Consiste en inyectar una lechada de cemento a suficientemente permeables para no comportarse esta es un veneno que impide el fraguado del cemento.
presión a través de una corona de sondeos. La como un filtro y detener el cemento rápidamente. Este La cementación se hace desde el fondo y solo en los
cementación cierra las grietas y poros método sirve también para galerías cimentaciones etc. tramos con grietas.
impermeabilizando el terreno. Las grietas deben tener Al secar el macizo se profundiza por el método
más de 0,1 mm de ancho para admitir la lechada. En ordinario y es de excelente aplicación en rocas firmes
las arenas solo puede aplicarse cuando son lo con grietas no demasiado grandes y sin arcilla ya que
2.7.3. MÉTODO DE HINCA
En este método el revestimiento se clava en el terreno de fundición. Cuando su propio peso no basta se 30 m de profundidad. Se trabaja a nivel lleno por lo que
a medida que se completa su construcción por la parte ayuda a hincar el revestimiento con gatos hidráulicos, para sacar las tierras se emplean cucharas y buzos si
superior y se extraen las tierras interiores. Para ello el inyectando aire comprimido, lubricante con tubos por es preciso.
revestimiento apoya sobre un anillo o rodete cortante detrás del revestimiento, etc. Este método solo se
de acero pudiendo ser el resto de hormigón o de anillos aplica en terrenos blandos o sueltos con agua y hasta
2.7.4. MÉTODO DE TABLESTACAS
Se trabaja como en el avance de galerías en terrenos

inconsistentes y acuíferos en los que la fortificación se
clava avanzada sobre el arranque, para evitar que las
tierras fluyan inundando el hueco abierto. Se llega
hasta 25 m de profundidad. Las tablestacas se solapan
entre sí impidiendo el paso de las tierras y se clavan a
maza o con peso suspendido o martinete. Son de
madera o metálicas y se apoyan en cuadros de madera
o en anillos metálicos como en el avance de galerías
64
2.7.5. MÉTODO DE DESECACIÓN
Consiste en bajar el nivel del acuífero mediante alrededor del futuro pozo, para a continuación
bombas introducidas en sondeos de diámetro elevado, proceder como habitualmente.
65
3. CONSTRUCCIÓN E INSTALACIÓN DE
MÁQUINAS DE EXTRACCIÓN
3.1. INTRODUCCIÓN
El objetivo final del dimensionamiento de la máquina • Peso de la carga y de los equipos de elevación
de extracción es determinar: • Diámetro del cable de elevación
• Dimensiones, Con estos datos se puede determinar la potencia del

• Capacidad, y motor eléctrico necesario para subir y bajar los pesos
• Tamaño de los componentes mecánicos necesarios en los tiempos requeridos.
• Potencia del motor eléctrico necesario para
subir y bajar los pesos necesarios en los Los datos deben ser calculados o estimados en el
tiempos requeridos. orden siguiente:
(1) tiempos de los ciclos de trabajo,

Aunque no es posible exponer aquí el diseño detallado (2) velocidad de elevación,
completo de la maquinaria de extracción, se intenta en (3) pesos de las cargas de mineral y de los medios
lo que sigue que se pueda comprender la forma de de transporte,
determinar el ciclo de trabajo y las necesidades (4) dimensiones del cable de extracción,
eléctricas y de potencia consumidas. (5) dimensiones de los tambores,
(6) potencia requerida del sistema motor de la
Para determinar las dimensiones, capacidad y tamaño máquina de extracción (Root Mean Square
de los componentes mecánicos el diseñador debe power equivalent, RMS kw).
tener en cuenta determinados criterios básicos. Son
estos entre otros:
• Velocidad de elevación incluyendo la

aceleración, desaceleración o frenado, y
velocidad máxima
• Producción en t/h
• Peso máximo que debe ser elevado
67
68
69
3.2. CICLO DE TRABAJO

El ciclo de trabajo describe el tiempo total necesario − Guionaje de carril de acero 15 m/s
para mover el elemento de transporte desde el punto Tiempo de frenado (s) − Guionaje de cable 20 m/s.
de carga en la base del pozo de extracción hasta el t3 = V
punto de descarga en la cabeza o parte alta del pozo r Además, el ingeniero ha de comprobar cuál es la
en el caso de doble tambor con dos skips ó jaulas y en legislación al respecto en la comunidad autónoma,
Distancia de frenado (m) provincia, estado o país en el que ha de instalarse el
Vt 3 V 2 pozo minero.
=
2 2r
Tiempo a plena velocidad (s)

t2 = L - V × ( 1 + 1 )
V 2 a r
Recorrido a plena velocidad (m)

2
L - V × ( 1 + 1)
2 a r
el caso de un solo tambor con una sola jaula ó skip el Donde a es la aceleración en m/s2, r es la
ciclo comprende la subida y la bajada. Para que sea desaceleración o frenado en m/s2, t1 es el tiempo de
completo el ciclo debe comprender los períodos de aceleración, t2 es el tiempo de a plena velocidad, t3 es
tiempo de carga, marcha lenta inicial, aceleración, el tiempo de frenado, todos ellos en segundos, V es la
velocidad plena, desaceleración, marcha lenta de máxima velocidad o velocidad plena en m/s, y L es el
parada, descarga y parada. A menudo se representan recorrido máximo asimilable a la profundidad del pozo
estos tiempos mediante un gráfico de tiempos – en m. Si llamamos tr al tiempo de reposo (carga y
velocidades. descarga) tenemos tiempo del ciclo (en s):
Las relaciones entre la velocidad máxima, longitud de t = t1 + t2 + t3 + tr = L + V + V + t .

r
recorrido, y tiempo de trabajo son como sigue: V 2a 2r
Por ejemplo, si L = 400m; V = 10 m/s; a = r = 0,75 m/s2;

Tiempo de aceleración (s) tr = 20 s; el ciclo en s es
t1 = V
a t (ciclo) = 74 (s).
Distancia de aceleración (m) Las velocidades máximas a utilizar serán las siguientes
Vt1 V 2 en función del tipo de guionaje utilizado
=
2 2a
− Guionaje de madera 10 m/s
70
3.3. CAPACIDAD DE PRODUCCIÓN

Debe definirse la producción horaria en t/h en función pretendida, tales como la inversión necesaria, la que puede ser tan alto como 0,90 en minas muy bien
de las necesidades de producción anual de la empresa plantilla de personal, las horas de trabajo anuales, las organizadas, aunque lo normal es 0,70.
o mina en cuestión. Una vez definido el objetivo anual productividades de cada máquina, etc. La humedad del
se analizará con extremo cuidado todas las mineral ha de ser tenida en cuenta para el cálculo de
condiciones necesarias para obtener la producción la producción horaria, así como el factor de utilización
3.4. PESO MÁXIMO Y CAPACIDAD DEL SKIP

El peso máximo que ha de ser elevado en el pozo de 𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑜𝑜 ú𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡 𝑝𝑝 = producción(t / h) × ciclo( s)
extracción se compone del peso del cable y del peso 3600( s / h) − Peso skip = 0,5 peso del mineral + 680 (kg) o
del skip o peso muerto y del peso del mineral cargado 𝑛𝑛º 𝑑𝑑𝑑𝑑 𝑣𝑣𝑣𝑣𝑣𝑣𝑣𝑣𝑣𝑣𝑣𝑣 = 3600( s / h) bien 5/8 del peso del mineral en el skip.
en cada skip o peso útil. La carga por skip se deduce ciclo( s )
de: De todas formas, se consultará con los fabricantes de
A su vez, el peso del skip se aproxima con alguna de los equipos de extracción.
las relaciones siguientes:
3.5. CONTRAPESOS
En determinadas circunstancias y en particular en
máquinas de tambor simple se utiliza a veces una sola
jaula o skip equilibrado mediante un contrapeso. El
contrapeso se ha de calcular como la media de la suma
del peso de la jaula o skip totalmente cargado y
descargado. Con ello se obtiene el mejor compromiso
para el contrapeso.
71
3.6. CABLES DE EXTRACCIÓN

Los factores que deben considerarse en el diseño de a) Trenzado cruzado:
los cables de extracción son: los torones se
enrollan al contrario
que los hilos para
1) Los hilos de acero: Los cables de extracción se
obtener cables más
construyen con hilos de acero de 1,5 a 3,5 mm de
rígidos. Tienen
diámetro cuya resistencia a la ruptura llega a los
buena resistencia a
2500 Mpa. Los hilos pueden ser de sección circular,
los golpes y no se
en Z y de doble garganta; estos dos últimos tipos
desenrollan y
de hilos se emplean en cables cerrados y
aguantan bien los
semicerrados.
aplastamientos y
2) Los torones: se llama torón o cordón al cable más distorsiones. Se
sencillo que puede obtenerse del hilo de acero y usan para eslingas y
para formar el torón los trozos de alambre se unen para cables de
con soldaduras que no deben coincidir y se equilibrio.
disponen varios hilos en hélice adosados en una o
b) Trenzado Lang: los
varias capas. El torón se caracteriza por la
torones se enrollan
naturaleza del alma, el número de capas, el sentido
en el mismo sentido
del trenzado y el paso de la hélice. Hay cuatro tipos
que los hilos para
de torones: redondos, triangulares, ovalados y
cables más flexibles.
planos. Los torones se designan por el número de
Estos tipos de
hilos del alma y de las capas sucesivas. Diferentes tipos de cables.
cables son los
3) El alma: el objeto del alma es absorber los habituales en
esfuerzos internos de compresión que se producen extracción. Estos cables tienen mayor de estos últimos la superficial. Estos cables
principalmente por aplastamiento en los tambores resistencia a la abrasión y se alojan mejor en son anticorrosivos, antigiratorios y de fácil
de arrollamiento y en las poleas. Las fibras los tambores. Por su tendencia a enrollamiento, aunque más rígidos, además
naturales como el cáñamo se utilizan normalmente, destrenzarse no se emplearán si las cargas de ser sensiblemente más caros y propensos
aunque para aplicaciones anticorrosivas se utilizan a elevar no van guiadas. a destrenzarse.
fibras sintéticas tales como el nylon y el
c) Cables compuestos Nuflex: se realizan con
polipropileno. Los cables planos están formados por 6 a 12 cables de
dos capas de torones de hilos de acero más
4) El trenzado: Los cables redondos se forman finos. Son flexibles y antigiratorios. Existen 4 torones y alma de cáñamo, trenzado
enrollando en hélice, en una sola capa, 4 a 8 otros tipos de cables tales como los alternativamente e derechas e izquierdas, adosados
torones alrededor de un alma de cáñamo. El especiales formados por torones de sección paralelamente y cosidos. Se arrollan en bobinas sobre
trenzado más normal es a derechas, a menos que triangular, aplastados en la última capa que sí mismos. Son también antigiratorios y se usaban en
por alguna circunstancia especial haya de ser a se usan poco. Los cables cerrados están Bélgica antes del cierre de la minería del carbón.
izquierdas. Los trenzados pueden ser de varios formados por series de capas de hilos
tipos: circulares, de dos gargantas o en Z, siendo
72
Malacate de producción con un motor de inducción de

1600 kW (Fuente: ABB).
3.6.1. CARACTERÍSTICAS DE LOS CABLES
Las características físicas más importantes de los Las características mecánicas principales son: un laboratorio homologado
cables son:
• Carga de rotura experimental que se • Alargamiento: el límite elástico llega al 0,75
• Sección teórica: es la suma de las secciones determina sometiendo un trozo de cable a un de la carga de rotura. Hay un alargamiento de
de los hilos ensayo de tracción en el laboratorio acomodación que llega al 3 % del largo del
cable, y otro elástico que se recupera
• Diámetro teórico: es el círculo circunscrito a • Resistencia totalizada experimental que se
la sección teórica obtiene sumando las individuales de los hilos • Fatigas: el cable está sometido a fenómenos
del cable obtenidas por separado de giro, sacudidas diversas y fenómenos de
• Diámetro práctico: es el del cable nuevo sin resonancia.
usar y es mayor en un 2 a 5 % al usado La resistencia que se retendrá a efectos
reglamentarios es la obtenida sobre el cable
• Peso por metro: figura en los catálogos en kg. completo por un ensayo de rotura a tracción en
73
3.6.2. CÁLCULO DE LOS CABLES
Los esfuerzos que soporta el cable son cargas en mm, se tiene:

estáticas, esfuerzos dinámicos, flexiones de Valores de σ
enrollamiento, presiones diversas, torsiones, Profundidad (m)
Koepe Otros tipos D = 1200 δ ; δ = d + 1; D = 80 a 110 d.
fenómenos de fatiga, roces, etc. 2000 30
0 - 500 7 7
El cálculo detallado del cable es cuestión de A grandes profundidades, mayores de 1500 m, las
especialistas, y en la práctica el Ingeniero de Minas 500 – 1.000 6,9 5,9 a 5,5
fórmulas anteriores no pueden aplicarse y debe
necesitará calcular el esfuerzo estático o carga 1.000 – 1.500 6,4 a 6 5,4 a 5 recurrirse a otros expedientes tales como aumentar el
máxima que ha de soportar el cable y multiplicarla por diámetro del cable, disminuir el coeficiente de
un coeficiente de seguridad σ : seguridad (por ejemplo, σ = 5 ), emplear contrapozos
El valor de σ = 8 es el mínimo que debe tomarse en
R= σ · Cmax condiciones normales. En realidad un análisis
en serie, utilizar cables de sección decreciente,
instalaciones multicables con cables paralelos.
detallado permitiría ajustar el valor σ de acuerdo con
donde:
la autoridad minera local, de modo que se establezca
• R es la resistencia a la ruptura
un protocolo completo para el control periódico del
• Cmax es la carga máxima EJEMPLO:
cable de extracción. Este procedimiento se
• La carga máxima Cmax se obtiene mediante la establecerá par escrito y previa la autorización
Un cable de 5 cm de diámetro pesa
expresión siguiente. aproximadamente:
adecuada será seguida escrupulosamente.
• Cmax = Cm + Cu + pc·L en dónde pc( φ c = 5cm) = π ×
52
× 0.0095 × 100 = 18,65 kg/m
• Cm = carga muerta (jaulas, skips, etc.) Valores de σ en función de la profundidad y del tipo 4
• Cu = carga útil (la del mineral, personal, de máquina de extracción. .
equipos) De todas formas, se consultarán los catálogos de los
• pc = peso por m del cable. Se puede estimar Además, para evitar fatigas excesivas en el fabricantes y se les pedirá las informaciones que se
sabiendo que el hilo de acero pesa 0,0095 arrollamiento, se deben cumplir las siguientes consideren necesarias.
kg cm 3 condiciones: Si D es el diámetro del tambor de
• L = longitud del cable arrollamiento, d el del cable y δ el del hilo, todos ellos
74
3.6.3. TAMAÑO DEL TAMBOR DE ARROLLAMIENTO
Conocido el diámetro d del cable de extracción, se L G

+ 8 = − 2 , operando se obtiene
puede determinar la longitud G de la generatriz del πD d
cilindro del tambor de arrollamiento. El diámetro Se procurará enrollar las menos capas posibles con el
mínimo del tambor suele estar definido por la G = d ( L + 10) , y L = πD (G − 10d ) fin de que el cable dure el máximo tiempo posible
reglamentación minera al uso: así se hace D > 60d πD d compatible con la reglamentación vigente.
para planos inclinados y D > 80 a 110 d para cables de
d > 25mm ó D > 60d para cables con d < 25mm en En el caso de que se enrollen n capas de cable Supongamos ahora que queremos operar con un solo
pozos verticales. Si los cables son de tipo cerrado se obtenemos de forma suficientemente aproximada tambor y dos skips en equilibrio, o un skip y un
tomará D > 100d. contrapeso o dos jaulas, o jaula y contrapeso. El
G = d ( L + 10) , y L = πnD (G − 10d ) tambor está diseñado de tal manera que cuando el
πnD d cable de un skip se desenrolla el del otro se enrolla el
mismo número de vueltas.
Si llamamos EJEMPLO: Se quiere que la parte de cable de cada skip esté

L = profundidad del pozo La profundidad del pozo es de 600 m y el diámetro del separada en el tambor por 5 vueltas y que se deje
D = diámetro del tambor cable es de 4 cm. Calcular el diámetro y la longitud del además otras 3 vueltas muertas y 3 más para cortes.
G = longitud de la generatriz del tambor tambor de enrollamiento, suponiendo que el cable se
d = diámetro del cable enrolla en una y en dos capas. El número total de vueltas en el tambor será:
N = número de espiras enrolladas
Solución:
Se tiene: D = 80 · d = 80 · 0,04 = 3,20 m L L
𝐿𝐿
N= +8+5+6 = + 19 .
𝑁𝑁 = +3+3+2 π ·D π ·D
𝜋𝜋𝜋𝜋
En una capa De este modo se ve como se incrementa el número de
Ya que además de las espiras activas del G = 0,04 ( 600 + 10) = 2,79 m y L = espiras o vueltas en el tambor cuando se opera con
enrollamiento, debe contarse 3 muertas adicionales, π ·3,20 dos elementos en suspensión en vez de uno.
otras 3 para los cortes de inspección y dos más
π ·3,20
adicionales de respeto. Por otra parte: (2,79 − 10·0,04) = 600 m que evidentemente es la Se comprende que cuando uno de los skips desciende
0,04
una determinada distancia el otro sube exactamente la
𝐺𝐺 profundidad del pozo misma por lo que la cantidad total de cable
𝑁𝑁 = −2
𝑑𝑑 desenrollado es siempre la misma y en consecuencia
con este sistema sólo se puede acceder a un solo
debido a que se deja al menos un espacio de (2d) a En dos capas nivel.
ambos lados del tambor. G = 0,04( 600 + 10) = 1,59 m y L =
2π ·3,20 Para acceder a varios niveles con una máquina de
De aquí:
2·π ·3,20 extracción es necesario utilizar tambores dobles con
(1,59 − 10·0,04 ) = 598 ≈ 600 m embragues que permiten el giro independiente uno de
0.04 otro.
75
3.7. DIFERENTES TIPOS DE MÁQUINAS DE EXTRACCIÓN
76
77
Mina Kemi (Outokumpu) y detalle de la sala de control de la operación del pozo

(Fuente: ABB).
78
79
3.8. AMARRE, UNIÓN DEL CABLE Y GUIONAJE
3.8.1. AMARRE DEL CABLE
El amarre del cable a la jaula puede hacerse:

d) De pinzas, con juegos de cuñas y palancas.
a) Con casquillo cónico (a), en el que se introducen las
puntas del cable destrenzadas en el hueco e) Amarre de guardacabos o anillo (c). La jaula
troncocónico del casquillo en el que se cuela una enganchada en el anillo y la punta del cable se
aleación fundida. envuelve alrededor del mismo, fijándose después
con unas grapas.
b) Amarre Davies (b). Dos piezas alojan el cable como
mandíbulas. Se fijan con una envolvente y seis f) De aprieto automático (d). La jaula cuelga de una
anillos. pieza en la que encaja un guardacabo en forma de
cuña al tensar el cable. g) Amarre del cable plano. Con anillos y grapas de
c) Reliance. Parecido, pero con las mandíbulas eclises y tornillos.
solidarias verticalmente con un juego de molduras.
3.8.2. LA UNIÓN DEL CABLE
Esta unión del cable con la jaula se hace a través del Los cables de equilibrio se unen por
guardacabo. sus extremos en los fondos de las
dos jaulas. El amarre con
Los sistemas antiguos de cuatro cadenas o de cuatro patas guardacabos, análogo al anterior.
de acero no se montan en la actualidad, salvo en pequeñas Se guían en el fondo del, pozo con
instalaciones. uno o varios rollizos acodados entre
los parámetros del mismo.
La suspensión de barra maestra es la empleada
actualmente. Consta de una barra unida directamente a la La suspensión multiplicable lleva
armadura del techo de la jaula y que acciona eventualmente unos dinamómetros que miden la
el paracaídas. Varios eslabones la unen con el guardacabo. tensión en cada cable. Reguladores
de longitud de los 2 ó 4 cables. La
La regulación para compensar el alargamiento del cable compensación de las tensiones se
puede hacerse con cadena tipo Galle, tensor de tornillo, consigue con balancines.
cuñas, paso Nonius, etc., elementos que se unen a la barra.
80
3.8.3. GUIONAJE
El guionaje sirve para conducir las jaulas o skips a lo menores de esta. Es racional para los esfuerzos, pero
largo del pozo. El guionaje rígido comprende las interrumpe el acceso en los enganches, por lo que hay El guionaje por cable, muy empleado en Inglaterra, se
guiaderas, de madera o metálicas, y las traviesas de que dotarlos de guionajes auxiliares de ángulo en las compone de los cables guías, sobre los que deslizan
fijación de aquellas también de madera o metálicas. esquinas de las jaulas o cortar el guionaje en un trozo las jaulas o skips, y los cables de seguridad, colocados
que puede plegarse. entre las jaulas o skips, en la parte central del pozo,
Cuando se usan, las guiaderas de madera suelen ser para frenar las oscilaciones y evitar choques.
de roble o de maderas coloniales, resistentes al roce,
humedad y choques. La separación vertical entre Los cables serán cerrados, semicerrados o de torón
traviesas es de 1,5 a 3 metros. La sección de las único. Los cables se fijan en un extremo y se tensan
guiaderas es de 180 x 200 mm. Su longitud máxima es en el otro, con tensor a veces y casi siempre con
de seis metros en roble y de 10 metros en madera contrapeso.
exótica. Se empalman a media madera o con eclises
atornillados sobre la guiadera. Las juntas pueden Para calcular el contrapeso se cuenta una tonelada
coincidir o no sobre la traviesa, al mismo nivel o métrica por cada 100 metros de profundidad. (± 25 por
alternados. Entre guiaderas se deja una holgura de 3 cien según profundidad).
milímetros.
Las abrazaderas, zapatas o deslizaderas son
Las guiaderas metálicas pueden ser de perfiles normalmente rígidas y tienen forma de U, dentro de la
laminados y de carril. Se emplean los segundos casi cual desliza la guiadera. Pueden ser simples o
exclusivamente, con pesos de 32, 45 ó 62 kilogramos. reforzadas. En el guionaje Briart se agarran al carril y
Las juntas se colocan al mismo nivel o cruzadas. Es el tienen su forma.
sistema Briart. Las traviesas son de madera o
metálicas para las guiaderas de madera y metálicas En los cables son cerrados y con camisa de desgaste.
para las de carril. El Briart de traviesa central lleva una sola traviesa Las deslizaderas elásticas pueden ser un juego de
diametral y dos guiaderas laterales para cada jaula. ruedas de goma o neumáticos o tener tacos de goma
La guiadera de madera se fija en traviesa de madera Los esfuerzos no son simétricos, y el desgaste, que amortiguan los choques.
con tornillos de cabeza embutida o con piezas grande. El Briart de traviesas laterales se emplea poco.
especiales. En estas piezas los agujeros de los La holgura entre abrazadera y guionaje es de 10
tornillos son ovales para corregir desplazamiento. En El guionaje bilateral es más empleado en las minas milímetros.
traviesa metálica se enlaza lo mismo. Las guiaderas metálicas; lleva dos filas de guiaderas o cuatro
metálicas se fijan a las traviesas por medio de situadas en los lados mayores de las jaulas. Se colocan abrazaderas en cada piso de jaula o arriba
entalladuras en éstas o bridas atornilladas. y abajo sólo.
Las separaciones son mínimas para aprovechar la
Las traviesas se fijan al revestimiento empotrándolas sección. Serán de 150 milímetros entre jaulas y entre
en agujeros previstos para ello. La disposición del éstas y el pozo.
guionaje puede ser frontal, Briart de traviesas centrales
o laterales y bilateral. Las guiaderas de madera son las más empleadas, y
las de carril, menos. En España, sin embargo, ocurre
El frontal lleva dos guiaderas por jaula en los lados lo contrario.
81
3.8.4. CÁLCULO DE LA POTENCIA DE LA MÁQUINA DE EXTRACCIÓN (MÉTODO DE HARMON)
Después del dimensionamiento del cable y de la constantemente porque el cable está siendo
especificación del ciclo de trabajo, el cálculo de la arrollado en el tambor durante la subida del skip y en
potencia del motor de la máquina de extracción es el consecuencia disminuye la potencia demandada. En
criterio más importante a tener en cuenta en el diseño un sistema de polea de fricción con cable de
del sistema de extracción. Existen dos conjuntos contrapeso, el par motor permanece constante y por
básicos diferentes de máquinas de extracción: el lo tanto también la potencia instantánea. La potencia
sistema de tambores y el sistema de polea de ficción o entre los puntos B y C decrece en función del tiempo
polea Koepe. en el caso de máquina de tambor y permanece
constante en el caso de la polea de fricción ya que el
Las figuras a) y b) ilustran la diferencia de las curvas cable no se arrolla en la polea.
de potencia versus tiempo de los dos sistemas. La
diferencia refleja el hecho de que con un tambor de El método de cálculo de la potencia del motor en
arrollamiento del cable el par motor decrece ambos casos es como sigue:
r es el diámetro del tambor de arrollamiento en pies

(feet, ft)
Wr2 = EEW x r2, dónde Wr2 es el momento de inercia,
EEW es la masa efectiva equivalente,
r es el diámetro del tambor de arrollamiento del cable
de extracción. (Harmon, 1973).
1 ft = 0,3048 m; 1lb = 0,4536 kg.
Fig. a), Ciclo de potencia en función del tiempo para un tambor único con
dos skips.
(H 1973)
82
3.8.5. MÁQUINA DE TAMBOR DE ARROLLAMIENTO
Las ecuaciones necesarias para calcular la potencia Potencia o energía recuperada por la red debido a frenado o desaceleración
necesaria en todos los puntos de A a F de las curvas la desaceleración o frenado del sistema (se
de potencia/ tiempo son las siguientes: computa como una energía negativa): HP5 = SLT · V · g,
HP2 = − TSL·V
2
Potencia requerida para acelerar el sistema (la (kw); en dónde SLT es el peso total suspendido arriba al final
inercia del motor no incluida): TR de la carrera, pero antes del inicio del frenado:
2
Donde TR es el tiempo de frenado incluida la marcha SLT = (SL - R + 1 V · TR · PC) + ( 1 V · TR · PC) = (SL -
HP1 = TSL·V (kw) en dónde 2 2
Ta lenta.
R) + (V · TR · PC)
TSL es la masa total suspendida y la masa de las Potencia de funcionamiento en el fondo del pozo
partes en rotación que son aceleradas sin aceleración, esto es la potencia necesaria para Potencia de funcionamiento al final de la
elevar una carga del skip lleno en el fondo del pozo que desaceleración
TSL = EEW + SL + 2SW + 2R
se mueve a velocidad máxima en ese punto particular
Donde: del pozo HP6 = (SL - R) · V · g
EEW (Equivalent Effective Weight) = peso o masa HP3 = (SL + R) · V · g

efectivo equivalente de los elementos giratorios Factor de corrección de potencia por ser la
No se considera SW porque se compensa con el otro eficiencia del motor y de la transmisión menor que
Wr2 = EEW · r2; en dónde Wr2 es el momento de skip o el contrapeso, y no es 2R porque el otro skip 100%. Se toma una eficiencia del 85%. La corrección
inercia de las partes mecánicas que giran excluido está arriba y su parte de cable enrollado. g es la es entonces de 100 − 85 = 0,176
el motor, r es el radio del tambor. aceleración de la gravedad. 85
SL(skip load) = peso o masa cargada en el skip (kg) Potencia de funcionamiento al final del periodo de HP7 = SL · V · g · 0,176
aceleración al alcanzar la plena velocidad
SW(skip weight) = Peso o masa del skip(kg) A. Pico de potencia durante la aceleración
HP4 = SLB · V · g en dónde A = HP1 + HP7 + HP4 + 2 HP3
R(rope weight) = peso o masa del cable (kg) 3
SLB es la carga total suspendida en el fondo del pozo B. Potencia a plena velocidad al final del periodo
V = velocidad del cable en m/s al final de la aceleración de aceleración
B = HP4 + HP7
Ta = tiempo total de aceleración (se compone del PC = peso por metro de cable
tiempo de marcha lenta más el tiempo de SLB = (SL + R - 1 V · Ta · PC) – ( 1 V · Ta · PC) = (SL + C. Potencia en el inicio del frenado
aceleración para alcanzar la velocidad máxima de 2 2 C = HP5 + HP7
extracción) R) – (V · Ta · PC)
D. Potencia para la desaceleración ó frenado
Potencia de funcionamiento al final de la carrera a D = HP2 + HP7 + HP5 + 2 HP6
plena o máxima velocidad justo en el inicio del 3
83
− Tiempo a velocidad máxima: 39,4 s

Potencia requerida para acelerar el rotor del motor La bondad de los cálculos se comprueba mediante la
expresión − Tiempo de frenado hasta velocidad
lenta: 9,0 s
HP8 = 0,6 A·1,2
Ta A B+C D SL· profundidadPozo · g − Tiempo desde 0,61m/s2 hasta
·Ta + TFS + TR =
2 2 2 0,85 velocidad lenta: 4,0 s
Potencia requerida para frenar el rotor del motor
La anterior igualdad debe verificarse al 1 ó 2 %. Esta − Frenado hasta reposo: 10,0 s
HP9 = − 0.6 A·1,2 prueba es simplemente una aproximación del área
Entonces:
TR bajo la curva potencia-tiempo de los diagramas
mostrados y representa el trabajo realizado que es el
peso suspendido multiplicado por la profundidad del Ta = 10 s; (1 + 9)
E. Potencia total para acelerar el sistema de TR = 10 s; (9 + 1)
pozo con un factor de eficiencia de 0,85.
extracción y el rotor del motor TFS = 39,4 s
Cuando solamente hay un skip y no existe contrapeso TSL · V 2
E = A + HP8 HP1 =
sólo hay que modificar el peso total suspendido TSL. Ta
F. Potencia total para desacelerar el sistema de
En este caso TSL = EEW + SL + 1SW + 1R. TSL = EEW + SL + 2 • SW + 2 • R
extracción y el rotor del motor
EJEMPLO EEW obtenido del gráfico es (para un solo
Determinar la potencia en kw (RMS) de una tambor) 49896,00 kg
F = D + HP9
máquina de extracción con motor de corriente
continua con dos skips de 9,076 t de capacidad SL = 9072 kg
Finalmente las ecuaciones para calcular la potencia
RMS (Root Mean Square Power Equivalent) del motor
(SL) en un pozo de 304,8m de profundidad. La 2 • SW = 2 • 0,75 • 9072 = 13608 kg
eléctrico de la máquina de extracción son:
velocidad V del cable es de 6,096m/s, la R = 1714,5 kg
relación del peso del skip (SW) al peso de la 2 • R = 2 • 1714,5 = 3429 kg
a) Motor de corriente continua
carga (SL) es de 0,75, la aceleración es de TSL = 76005 kg
0,61m/s2, la desaceleración es de 0,61m/s2, el 76005 • 37,16
tiempo de parada TP es de 10s. HP1 = = 282 kw
10
B 2 + C 2 + BC −76005 • 37,16
E 2 ·Ta + ·TFS + F 2 ·TR HP2 = = −282 kw
RMS (kw) = 3 El cable tiene un diámetro d de 38,1 mm y pesa 10
0,75Ta + TFS + 0,75TR + 0,5TP 5,625 kg/m. La máquina de extracción se HP3 = ( 9072 + 1714,5) 6,096 • 9,81
compone de un solo tambor de 4,572 m de = 645 kw
b) Motor de corriente alterna diámetro D. El ciclo de funcionamiento en
segundos (s) es el siguiente: HP4 = SLB • V • g
B + C + BC
2 2
− Tiempo de aceleración hasta
E 2 ·Ta + ·TFS + F 2 ·TR donde:
RMS (kw) = 3 velocidad lenta: 1.0 s
0,5Ta + TFS + 0,5TR + 0,25TP
SLB = (9072 + 1714,5) – (6,096 • 10
− Tiempo de velocidad lenta hasta llegar • 5,625) = 10443,6 kg
a 0,61m/s2: 2.0 s luego:
Dónde: HP4 = 10443,6 • 6,096 • 9,81 = 624,55 kw
TFS es el tiempo a plena velocidad (Full Speed) − Tiempo de aceleración hasta plena
TP es el tiempo de parada. velocidad: 9,0 s
HP5 = SLT • V • g
84
donde: Se obtiene: 31517,1 frente a 31913. La

SLB = (9072 − 1714,5) + ( 6,096 • 10 diferencia es del 1,2% < 2% y por lo tanto el
• 5,625) = 7700,4 kg cálculo es correcto dentro de un margen de
luego: error del 2%.
HP5 = 7700,4 • 6,096 • 9,81 = 460,5 kw
La potencia del motor de corriente continua
será:
HP6 = (SL – R) • V • g 2 7202 + 5562 + 720 • 556

• 39,4 + 187,182 • 10
�1088,8 • 10 + 3
𝑅𝑅𝑅𝑅𝑅𝑅 𝑘𝑘𝑘𝑘 = =
0,5 • 10 39,4 0,5 • 10 0,25 • 10
HP6 = (9072 – 1714,5) • 6,096 • 9,81 = 738,8 𝑘𝑘𝑘𝑘
= 440 kw
De esta forma, un motor de corriente continua
HP7 = 9072 • 6,096 • 9.81 • 0,176 de 750 kw es suficiente para las condiciones
= 95,5 kw de extracción propuestas.
624,5 + 2 • 645
A = 282 + 95,5 +
3
= 1015,68 kw
B = 624,55 + 95,5 = 728 kw
C = 460,5 + 95,5 = 556 kw
460,5 2 • 440
D = − 282 + 95,5 +
3
= 260,3 kw
0,6 • 1015,68 • 1,2

HP8 = = 73,12 kw
10
−0,6 • 1015,68 • 1,2
HP9 = = −73,12 kw
10
E = 1015,68 + 73,12 = 1088,8 kw
F = 260,3 – 73,12 = 187,18 kw
Prueba:
1015,68 720 + 556 260,3

+ • 39,4 + • 10
2 2 2
9,072 • 304,8 • 9,81
=
0,85
85
3.8.6. MÁQUINA DE POLEA DE FRICCIÓN O “POLEA KOEPE”
Los cálculos a realizar en este caso son similares a los TSL · V 2 Potencia de funcionamiento al final de la
realizados para las máquinas de tambor aunque más HP1 = (kw) carrera a plena velocidad:
Ta
simples. Esto es debido a que la potencia de Dónde:
funcionamiento no cambia después de la aceleración HP5 (para acelerar el rotor del motor y los
inicial como resultado del peso constante del cable TSL = EEW + SL + 2·SW + R (kw) demás equipos):
(suma del cable de extracción y del cable de equilibrio) R = (Profundidad del pozo) * (peso en
a lo largo de todo el recorrido. Ver diagrama de 0,75A • 1,2
kg por m del cable) * 2 * (nº de cables) HP5 =
potencia – tiempo para la polea Koepe. = L * PC * 2 * n Ta
Potencia de aceleración: HP6 (para desacelerar el rotor del motor y los

Potencia recuperada: demás equipos) =
−TSL · V 2 −0,75A • 1,2

HP2 = (kw) HP6 =
TR TR
Potencia de funcionamiento en el fondo D (potencia total para acelerar los equipos y el

del pozo: rotor-motor) = A + HP5
E (potencia total para frenar los equipos y el
HP3 = SL • V • g (kw) rotor-motor) = C + HP6
Potencia de funcionamiento al final de la Motor de corriente continua: potencia en kw (RMS kw)

aceleración:
𝐷𝐷 2 𝑇𝑇𝑎𝑎 + 𝐵𝐵2 𝑇𝑇𝐹𝐹𝐹𝐹 + 𝐸𝐸 2 𝑇𝑇𝑅𝑅
HP4 = SL • V • g • 0,111 (kw) 𝑅𝑅𝑅𝑅𝑅𝑅 𝑘𝑘𝑘𝑘 = �
0,75𝑇𝑇𝑎𝑎 + 𝑇𝑇𝐹𝐹𝐹𝐹 + 0,75𝑇𝑇𝑅𝑅 + 0,5𝑇𝑇𝑃𝑃
Se ha supuesto que en este caso la eficiencia
del motor y de la transmisión es mayor que Motor de corriente alterna: potencia en kw (RMS kw)
en el caso anterior. Se toma una eficiencia:
𝐷𝐷 2 𝑇𝑇𝑎𝑎 + 𝐵𝐵2 𝑇𝑇𝐹𝐹𝐹𝐹 + 𝐸𝐸 2 𝑇𝑇𝑅𝑅
100 − 𝐸𝐸 𝑅𝑅𝑅𝑅𝑅𝑅 𝑘𝑘𝑘𝑘 = �
𝐸𝐸 𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑 90%: = 0,111 0,5𝑇𝑇𝑎𝑎 + 𝑇𝑇𝐹𝐹𝐹𝐹 + 0,5𝑇𝑇𝑅𝑅 + 0,25𝑇𝑇𝑃𝑃
𝐸𝐸
Ciclo de potencia en función del tiempo para la polea Koepe. A (el pico de aceleración) = HP3 + HP4 + HP1 La prueba a realizar para ver si los cálculos han sido
B (potencia a plena velocidad) = HP3 + HP4 correctos es:
C (potencia de frenado total) = HP3 + HP4 +
HP2
86
A C SL ∙ Profundidad POZO D = A + HP5 = 445,44 + 40,09 = 485, 53 kw

T + B ∙ TFS + ∙ TR = ∙g
2 a 2 0,90 TSL = EEW + SL + 2·SW + R = 16783 + 4536 +
4536*1,2*2 + 304,8m * 2,6786kg/m * 2 * 4cables = E = C + HP6 = 122,44 + (- 50,11) = 72,33 kw
La igualdad debe cumplirse con un margen de 38737 kg
error del 2%.
38,737 · 6,096 Prueba:
HP1 = = 144 kw
10
EJEMPLO: 445,44 122.4
−38,737 · 6,096 · 10 302,44 · 39.75 + ∙8
Determinar la potencia en kw de un motor de c.a. para
HP2 = = −180 kw 2 2
una polea Koepe con dos skips de 4,536 t de 8 4,536 · 304,8 · 9,81
=
capacidad cada uno equilibrados en un pozo de 304,8 0,90
m de profundidad. Se tiene la siguiente información HP3 = 4,536 * 6.096 * 9,81 = 271,3 kw
adicional: y se obtiene 14739 y 15070, es decir una diferencia
HP4 = 271,3 * 0,111 = 30,14 kw del 2% aproximadamente.
• La máquina es de 4 cables de 2,54 cm de
diámetro cada uno y 2,6786 kg/m. A = HP3 + HP4 + HP1 = 271,3 + 30,14 + 144 = 445,44
• Velocidad del cable V = 6,096 m/s kw La potencia del motor de corriente alterna será:
• Diámetro de la polea D = 3,048m
• Peso skip/peso carga = 1,2 B = HP3 + HP4 = 271,3 + 30,14 = 302,44 kw 𝑅𝑅𝑅𝑅𝑅𝑅 𝑘𝑘𝑘𝑘
• Ciclo de trabajo: 485,532 ∙ 10 + 302,442 ∙ 39,75 + 72,332 ∙ 8
o Ta = 10 s C = HP3 + HP4 + HP2 = 302,44 + (- 180) = 122,44 kw =�
0,5 ∙ 10 + 39,75 + 0,5 ∙ 8 + 0,25 ∙ 10
o TFS = 39,75 s
o TR = 8 s 0,75A • 1,2 0,75 · 445,44 · 1,2 = 343,16
HP5 = = = 40,09 kw
o TP = 10 s Ta 10
El motor escogido tendrá una potencia de 350 kw.
El cálculo es el siguiente: −0,75A • 1,2 −0,75 · 445,44 · 1,2
HP6 = =
TR 8
TSL · V 2 = −50,11 kw
HP1 = (kw)
Ta
87
4. CONSTRUCCIÓN DE PLANOS INCLINADOS
4.1. DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE PLANOS INCLINADOS

En este capítulo se aborda la metodología de • Ventilación de las labores
desarrollo de un plano inclinado o rampa, que cumplirá subterráneas.
la función de permitir el acceso a los trabajadores y
equipos móviles sobre neumáticos y, en su caso, de • Combinación de las tres opciones.
cadenas, a las labores subterráneas de producción. Las principales ventajas de realizar este
tipo de acceso son el tiempo necesario
Mediante el término “plano inclinado” se hace para su construcción y el coste de
referencia a un túnel con pendiente horizontal a sub- desarrollo del mismo lo que hacen que la
horizontal, cuyas funciones principales pueden ser: rampa sea un método efectivo y práctico
• El acceso al mineral y a las labores de para acceder de la manera más rápida al
producción por parte del personal y mineral y poner en producción la mina en
maquinarias. el menor periodo de tiempo posible
pudiendo así aprovechar las ventajas de la
• El transporte de mineral desde los buzones de situación económica que se hayan
acopio subterráneos mediante cinta proyectado.
equipos y materiales, aportándole valor añadido frente
transportadora, ferrocarril o camiones, hasta la
a otros tipos de acceso.
superficie. Además, permiten mayor flexibilidad en el acceso de
4.2. PLANTEAMIENTO GENERAL

Para yacimientos de poca profundidad y que hayan de inversión, menor tiempo de construcción y menores inclinado se utiliza como entrada de ventilación y se
explotarse por minería subterránea, y para yacimientos costes de mantenimiento y de seguridad. Una cinta perfora un pozo de ventilación para el retorno del aire.
de profundidad media (500 m), se prefiere realizar transportadora admite un ángulo máximo de 15º de
planos inclinados en vez de pozos para el acceso pendiente con la horizontal. Como se necesita un
principal al yacimiento debido a su menor coste de mínimo de dos accesos a las labores, el plano
89
4.2.1. DIMENSIONES DEL TÚNEL
Para el diseño del túnel se determinará en primer lugar

el punto donde se accederá a la superficie, que en
función de la finalidad que tenga vendrá determinado
por diferentes factores, como el punto de mejor calidad
de aire en el caso de ser un túnel para ventilación, o el
punto más cercano a las infraestructuras de superficie
como campamento u oficinas en el caso de ser un túnel
para acceso de personal.
Tras esto, se buscará siempre situar el túnel en las

zonas de mejor calidad geotécnica del macizo rocoso,
lo que nos evitará aumentar gastos en fortificación
mayoritariamente, pero también en explosivos y otros
insumos. Esto deberá compaginarse con el hecho de
que a menor longitud del túnel, menores costes y
menor tiempo necesario para su desarrollo.
90
4.2.2. SECCIÓN
cumplir los túneles en minería subterránea es que su bajan por la cuneta y se instalará el sistema de bombeo
sección se ajuste al mínimo tamaño que permita correspondiente. El piso o muro del plano inclinado se
cumplir con sus funciones. Esto se debe a que a menor realizará lo más plano posible y se hormigonará en
sección, se minimizan todas las operaciones unitarias caso necesario. Los tramos que atraviesen niveles de
dentro del túnel, así como la fortificación y estabilidad agua se impermeabilizarán y se fortificará con los
del mismo, teniendo esto un impacto considerable medios adecuados los tramos sujetos a debilidad del
sobre los costes y tiempo de desarrollo del plano techo o a deformación del perfil del plano inclinado.
inclinado.
De manera general, en el dimensionado de la sección
El plano inclinado servirá de entrada a todos los del túnel deberán tenerse en cuenta básicamente, los
servicios de mina, por lo que su sección se diseñará de siguientes factores:
acuerdo con la sección de cada uno de los que se
instalen, de forma similar a como se hizo para la • Tamaño máximo de los equipos que circularán
sección de los pozos de extracción, procurando que las por el túnel.
tuberías y mangueras se pongan del lado de la cuneta • Localización de los cableados de servicios
para dar espacio a la cinta transportadora y a la tales como el aire comprimido, el agua, o la
circulación de las máquinas de mayor dimensión de la electricidad.
mina.
El plano inclinado servirá de entrada a todos los • Situación de los conductos de ventilación.
servicios de mina, por lo que su sección se diseñará de
Estos factores tienen mayor impacto en los túneles
acuerdo con la sección de cada uno de los que se
dedicados a personal, transporte de mineral o una
instalen, de forma similar a como se hizo para la
combinación de ambos, puesto que en aquella cuya
sección de los pozos de extracción, procurando que las
única función es la ventilación, no suele permitirse el
tuberías y mangueras se pongan del lado de la cuneta
acceso a personas ni a equipos dado el gran caudal
para dar espacio a la cinta transportadora y a la
que circula por ellos, y es en ese caso donde se
circulación de las máquinas de mayor dimensión de la
deberán tener presentes otros factores como la forma
mina. En las curvas o en los cambios de dirección
de la sección libre, la rugosidad de las paredes o la
bruscos, se excavarán calderas para recoger las aguas
longitud total del túnel.
que bajan por la cuneta y se instalará el sistema de
bombeo correspondiente. El piso o muro del plano
En cuanto a la geometría de la sección, las formas más
inclinado se realizará lo más plano posible y se
extendidas son circulares o semi-circulares, rectangu-
hormigonará en caso necesario. Los tramos que
lares y tipo herradura, donde la sección circular o semi-
atraviesen niveles de agua se impermeabilizarán y se
circular es la que mayor estabilidad ofrece pues al no
fortificará con los medios adecuados los tramos sujetos
existir esquinas abruptas, evitan la concentración de
a debilidad del techo o a deformación del perfil del
tensiones disminuyendo de esa manera la fortificación
plano inclinado.
En las curvas o en los cambios de dirección bruscos, y evitando posibles daños del túnel a largo plazo. La
se excavarán calderas para recoger las aguas que figura siguiente muestra cuatro secciones típicas de
En cualquier caso, la característica principal que deben
túneles.
91
Pendientes recomendables para un túnel
Pendiente
Tipo de túnel
recomendada
< 8%
Acceso de personal y/o transporte
Nunca mayor de
mediante equipos sobre ruedas
10% o 15%
Transporte de mineral mediante ≤ 25%

cinta transportadora Según el diseño
Transporte de mineral mediante

Entre 0.25% y 2%
equipos sobre raíles
Fuente: SME Mining Engineering Handbook.
Secciones transversales más típicas.
En los túneles dedicados al acceso principal y al

transporte de mineral donde circularán equipos tales
como perforadoras, camiones, autobuses de personal,
etc., suele darse cierta pendiente transversal al
pavimento, de forma que se ayude al drenaje del agua
subterránea (ver figura siguiente). Además, en función
del método de extracción, la configuración siempre
será de aquella forma que permita dejar un espacio
libre para la circulación de personal y de vehículos de
mediano tamaño.
En cuanto a la pendiente longitudinal del túnel, ésta

vendrá dada por el tipo de equipos que vayan a circular
por él, y siempre teniendo en cuenta que a mayor
pendiente, menor longitud será necesario excavar, por
lo tanto, menos tiempo será necesario para el
desarrollo del mismo, impactando enormemente en el
coste de ejecución. En la tabla 1 se muestran las
pendientes más utilizadas.
92
4.2.3. ENTRONQUES Y ESTOCADAS
Las denominadas “estocadas” son ensanchamientos

Estos ensanchamientos tienen la finalidad de facilitar
de la sección del túnel o bien galerías horizontal o sub
la gestión de las actividades que continuamente están
horizontal que se construye a partir de otra galería
llevándose a cabo en el túnel, proporcionar las
mayor y que es relativamente corta, que están
condiciones de seguridad que la normativa minera
destinadas a permitir diversas actividades como
establezca y optimizar la instalación de servicios
pueden ser:
necesarios para el túnel.
• Localización de refugios mineros.
Las dimensiones de éstos elementos de diseño vienen
• Almacenamiento de balsas de recepción de definidas por la finalidad para la que deban construirse.
aguas dentro del sistema de drenaje. Por ejemplo, si se destinaran a la construcción de
• Almacenamiento temporal de escombros. balsas de decantación de aguas, las dimensiones
necesarias serían aquellas que permitan la
• Estacionamiento de vehículos. configuración y alojamiento de estos elementos
• Conexión con la superficie en caso de calculados por ingeniería.
emergencia y para facilitar la ventilación.
4.3. MÉTODOS DE EXCAVACIÓN DE UN PLANO INCLINADO

La ejecución del plano inclinado es más rápida que la de sujetar bien las tierras de ladera, si es el caso.
de un pozo vertical y puede realizarse con el personal
de la propia mina ya que se diferencia poco de la La ejecución de los planos inclinados puede
perforación de galerías. En rocas competentes se hacerse con métodos mineros similares a los
necesita poco sostenimiento y basta con un simple utilizados para la perforación de galerías, aunque
gunitado de hormigón. Aunque para llegar a la misma ofrece alguna dificultad suplementaria debido a la
cota la longitud del plano es mayor que la de un pozo pendiente del piso.
vertical, en grandes producciones los costes de
operación del plano inclinado son sensiblemente Existen dos métodos principales para el desarrollo
menores que los del pozo por lo que el plano es a de túneles: los métodos mecánicos o los métodos
menudo la opción escogida. basados en la perforación y voladura. Como es
sabido, dentro del primer grupo entran los métodos
La entrada al plano desde el exterior se eleva con continuos y sin uso de explosivos.La decisión de
respecto a la cota del terreno con el fin de evitar optar por uno u otro vendrá dada tras un estudio
entradas de agua, y es ejecuta en hormigón con el fin técnico-económico, donde se tendrán en cuenta Plano inclinado de acceso a la mina de diamantes de
Argyle (Australia).
93
factores como: a utilizarse tuneladoras siempre que las distancias a

perforar compensen el coste de instalación de tales
• Dimensiones y geometría del túnel. ingenios.
• Longitud del túnel y volumen total de roca
excavada. En el caso del minador continuo se da al techo forma
abovedada y se mantiene la dirección de arranque
• Condiciones geológicas y geomecánicas del mediante un láser. El polvo se controla con ventilación
macizo rocoso. y con aspersión de agua. El techo se sostiene con
• Condiciones hidrogeológicas. cuadro metálico o con bulones. El escombro se evacua
mediante cinta transportadora que habitualmente se
No obstante, a estos deberán añadirse los factores cuelga del techo para dejar espacio suficiente para los
económicos, que en el fondo son los que mayor peso vehículos. Si el avance se hace por perforación y
Aplicabilidad de los distintos métodos en función
tendrán en la toma de decisión. En la figura siguiente de las características de la roca.
voladura se empleará un jumbo apropiado, una
se muestra una gráfica de comparación de los métodos cargadora de roca dura, un transportador blindado con
mecánicos frente a los de perforación y voladura en un molino rompedor incorporado para poder verter en
función de la dureza de la roca. cinta transportadora, una máquina elevadora de una
celda de hombre para el saneo del techo y una
En rocas cuya resistencia a compresión
máquina de gunitar para sostener los paramentos y
no excede de 110 MPa se pueden
evitar desprendimientos de piedras.
emplear minadores continuos para el
arranque y carga de la roca debido a la
No obstante, lo anterior, las distintas técnicas y
alta velocidad de avance que dan a la
procedimientos se describen en los siguientes
obra. En rocas de mayor dureza se
capítulos de construcción de galerías e
empleará el sistema tradicional de
infraestructura de mina.
perforación y voladura. En planos de
sección circular de gran diámetro llegan
94
JUAN HERRERA HERBERT (2019). LA UTILIZACIÓN DE UNA PLANTILLA EN LA EDICION DE PUBLICACIONES MODERNAS
5. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
Herrera Herbert, Juan; Gómez Jaén, Juan Pedro (2007) “Diseño de Explotaciones
e Infraestructuras Mineras Subterráneas”. Universidad Politécnica de Madrid.
Escuela Técnica Superior de Ingenieros de Minas. Laboratorio de Tecnologías
Mineras. Archivo Digital de la UPM (www.oa.upm.es)
Herrera Herbert, Juan; Castilla Gómez, Jorge (2014). “Métodos de Minería

Subterránea. Construcción de Accesos. Apuntes”. Universidad Politécnica de
Madrid. Departamento de Explotación de Recursos Minerales y Obras
Subterráneas. Laboratorio de Tecnologías Mineras
95
UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE MADRID
ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIEROS DE MINAS Y ENERGIA
LABORATORIO DE INNOVACIÓN EN TECNOLOGÍAS MINERAS
TECHNICAL UNIVERSITY OF MADRID

HIGHER TECHYNICAL SCHOOL OF MINES AND ENERGY
MINING TECHNOLOGIES INNOVATION LABORATORY

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Juan Herrera Herbert

Universidad Politécnica de Madrid (Technical University of Madrid)

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Isaac Asimov (escritor y científico estadounidense)

3. CONSTRUCCIÓN E INSTALACIÓN DE MÁQUINAS DE

1.1. ACCESOS MINEROS

Parámetro Plano inclinado / rampa Pozo inclinado Pozo (vertical)

Costes de construcción Altos Bajos Son los más altos

Criterio de selección Ventajas Desventajas / Inconvenientes

Se requiere mano de obra altamente cualificada.

Se puede extraer en la dirección de ataque transversal o a Mayor distancia al cuerpo mineralizado.

1.2. CARACTERÍSTICAS GENERALES DE LAS LABORES DE ACCESO Y COMUNICACIÓN CON EL EXTERIOR

• Acceso vertical para:

1.2.2. RAMPA O PLANOS INCLINADOS

• Accesos inclinados para:

• Secciones: 5-25 m2.

- Radio de giro: 15-20 m como mínimo (palas, camiones, jumbos, etc.).

1.2.4. POZO INCLINADO

1.2.5. POZOS PARA EL SISTEMA DE VENTILACIÓN

Los pozos de ventilación, sin máquina de extracción, se calcularán en función de la mínima

2.1. CARACTERÍSTICAS DE LOS POZOS MINEROS

2.2. SELECCIÓN DE LA UBICACIÓN PARA EL EMPLAZAMIENTO DEL POZO

concesión minera en esta dirección

En el caso de un yacimiento masivo,

Si el área a minar se alarga en el

Esquema representativo de la ubicación de pozos:

2.2.1. SECCIÓN Y PROFUNDIDAD

La sección más utilizada en

2.2.2. DIÁMETRO DEL POZO

Se comprueba que la cantidad y la velocidad del aire

Sea Q la carga máxima de mineral del skip que se

Pozo vertical de sección circular.

Ejemplo de ábaco para la determinación de diferentes parámetros y la capacidad de extracción con

2.2.3. REVESTIMIENTO DEL POZO

recubrimiento. La forma es a menudo de doble tronco

El revestimiento de hormigón también puede hacerse Zona de influencia de otras cimentaciones

2.2.4. COMPARTIMENTACIÓN DEL POZO

Una vez perforado y revestido, se instalarán en el pozo

Se dotará al pozo de la escala de escape y de la

2.2.5. ENTRADAS HORIZONTALES AL POZO. ENGANCHES

Las entradas en los pozos de ventilación, sin de aire recomendadas

En la entrada del nivel

tiempo, automatismo más fácil y menos personal de

2.3. PROFUNDIZACIÓN DE POZOS

Construcción de embocadura de un pozo.

Cuando se trata de minas ya establecidas con pozos

Sistemas, técnicas y tecnologías de excavación de pozos verticales.

2.4. PROFUNDIZACIÓN DE POZOS POR EL SISTEMA TRADICIONAL DE PERFORACIÓN Y VOLADURA

Durante el trabajo estos conjuntos se apoyan en el

Una vez perforada y cargada cada pega, el conjunto se

Secuencia de excavación de pozo.

Secuencia de excavación de un pozo

cada corte se vuela una sección de la espiral con un

Las voladuras actúan como en pequeños bancos con

− Los cueles en "V" se aplican a los pozos con

− Los cueles cónicos son los más empleados en