Cálculo de Hundimiento y Macizos de Protección
Por el método de trazado teórico, la forma afectada corresponde aproximadamente a la forma de una pirámide invertida. Desde los extremos de la labor minera se trazan planos con 30º de inclinación respecto a la vertical para terrenos primarios, y 45º para los recientes. Para la determinación del área de influencia del hundimiento se intersecan los planos con el terreno. El efecto máximo de superficie será:
Siendo i: inclinación, k: coeficiente entre 0-1 según profundidad, a: coeficiente de reducción de las capas, p: potencia de las capas.
Otro método se basa en una tabla en la que se entra con la inclinación i de la labor respecto a la horizontal y se obtienen los valores de los ángulos límites A y B, siendo A el ángulo límite que es el punto más alto de la explotación y B el más bajo. Estos valores se trazan sobre secciones verticales del yacimiento para prever la zona afectada de la explotación o si en esa zona se encuentra un punto de la superficie.
También se puede usar este método para determinar el macizo de protección, que es la parte del yacimiento que se deja sin explotar para evitar efectos en determinadas zonas de la superficie que se desee proteger.
Métodos de Levantamiento Topográfico en Minería Subterránea
a) Métodos Planimétricos
En labores subterráneas, el método de intersección para el levantamiento planimétrico de vértices es inviable. Suele emplearse la intersección directa para el levantamiento de los puntos de difícil acceso. El procedimiento operativo consiste en estacionar en dos puntos conocidos (alejados) y visar desde cada uno de ellos al otro punto conocido y al punto que se desee medir, cuyas coordenadas pueden calcularse a partir de los puntos conocidos y de las lecturas horizontales obtenidas.
a1) Método de Itinerario:
– Itinerario cerrado: aquellos en los que el punto inicial coincide con el final. Para seleccionar las coordenadas de los puntos visados con las de los vértices de levantamiento exterior es necesario tener las coordenadas de la primera estación del itinerario y disponer de una dirección de acimut conocido. Otras veces se hacen itinerarios cerrados recorriendo una labor en un sentido y volviendo en el otro hasta llegar al punto estación.
– Itinerario encuadrado: se tienen dos puntos de coordenadas conocidas entre los que se puede establecer un itinerario encuadrado. En los de exterior se lanzan visuales entre las dos estaciones extremas para conseguir la orientación (en interior no se puede). En los pozos, con plomadas se marcan las estaciones en el interior y sus coordenadas planas x, y son iguales a las de exterior, por tanto conocidas. También en rampa. Cuando las estaciones no están visibles entre sí es posible calcular sus coordenadas pero no el error de cierre. La solución a esto es repetir el itinerario en sentido contrario en distintos puntos a los anteriores (a poder ser).
a2) Método de Radiación:
Se levantan todos los detalles que deban figurar en los planos de la explotación para las labores de investigación y planificación minera. Se aplica desde las estaciones de los itinerarios. Es posible trabajar con el instrumento topográfico orientado o no, es preciso lanzar una visual a una dirección de acimut conocido para trabajar con corrección de la orientación. Lo más adecuado es realizar itinerarios y radiación a la vez, ahorrando tiempo y disminuyendo errores. Todos los puntos radiados deben referirse a la red exterior. Si es necesario puede levantarse una estación destacada desde la que se levantarán 1, 2, 3… Y para orientarla, una vez estacionado en ella se lanza una visual de espaldas a la estación P.
a3) Método de Abcisas y Ordenadas:
Se aplica cuando las distancias se miden con cintas métricas. Se emplea para levantar puntos de detalle a partir de una alineación central (IF).
b) Métodos Altimétricos
Los trabajos altimétricos de interior han de estar relacionados con los de exterior para determinar la altitud de los puntos de interior a partir de los de exterior.
- Medir con cinta métrica la profundidad del pozo desde la embocadura hasta cada uno de los niveles de explotación.
- Medir con estación total la profundidad del pozo con una visual vertical.
- Realizar un itinerario altimétrico a través de una rampa hacia el interior.
Al calcular la altitud de algún punto de interior se arrastran a todos los puntos que se levanten, sean estaciones de itinerarios o puntos radiados. En ocasiones las señales que marcan las estaciones de los itinerarios están en el techo de la labor y otros en el piso.
b1) Nivelación Trigonométrica:
Si no requiere mucha precisión puede efectuarse en paralelo a los itinerarios planimétricos aprovechando las mismas puestas en estación. Se usa también para medir z.
b2) Nivelación Geométrica:
Gran precisión. Se realizan itinerarios altimétricos con nivel independiente de los planimétricos. Se aplica el método de punto medio. Las miras se sitúan en el piso o cuelgan del techo.
Enlace entre Levantamientos Subterráneos y de Superficie
a) Coordenadas
Es necesario determinar las coordenadas x, y, z (UTM) al menos de un punto del interior a partir del cual se realiza el levantamiento de las labores. Casos:
a1) Comunicación por Rampa:
Realizar un itinerario siguiendo la rampa hasta dar coordenadas a un punto del interior (ida y vuelta).
a2) Comunicación por Pozo Vertical:
Las coordenadas xy se transmiten al interior por medio de una plomada. Las coordenadas del hilo de esta se determinan en el exterior. Las coordenadas en el interior son las mismas. Con una estación total es posible determinar las tres coordenadas del punto de estación en el interior lanzando una visual vertical, si no a partir de la de exterior midiendo la profundidad del pozo.
a3) Comunicación por Rampa y Pozo a Dos Pozos:
Es posible calcular las coordenadas de dos puntos de interior, uno a través de cada labor. Posteriormente puede realizarse un itinerario encuadrado entre los dos puntos.
b) Transmisión de Orientación
Condiciona la precisión de todos los trabajos subterráneos. Es complicada dependiendo del número de comunicación entre interior y exterior:
b1) Itinerario Enlazado con el Exterior:
En el caso de una mina de acceso desde el exterior por una rampa. Un itinerario cerrado, empezando en un punto del exterior conocido, permitirá hallar las coordenadas de uno o más puntos en el interior.
b2) Por Métodos Magnéticos:
Es el más sencillo para orientar las labores de interior. Se centran en una aguja imantada, estando sujeta por el centro y pudiendo girar libremente según el campo magnético terrestre. Inconvenientes: precisión limitada, miden rumbos no acimutes, no pueden usarse en zonas que presentan anomalías magnéticas.
b3) Por Métodos Ópticos:
Materializan un plano vertical que contiene a dos puntos fijos del exterior y a otros dos del interior, quedando así orientada. El acimut de los puntos exteriores coincide con el de la alineación de interior. Puede ser mediante:
- Teodolito, taquimétrico o estación total: deben de estar perfectamente nivelados y su eje de colimación debe describir un plano vertical. Para pozos de poca profundidad.
- Anteojos cenit-nadir: lanzan visuales al nadir. La precisión depende de la sensibilidad del sistema de nivelación que tengan.
- Equipos láser: permiten lanzar un rayo láser en la dirección del eje de colimación. La ventaja es que la luz láser es visible al proyectar sobre un objeto.
b4) Métodos Mecánicos:
Emplean plomadas que permiten proyectar al interior del pozo los puntos medidos en el exterior: mediante:
- Métodos directos de orientación: se estaciona el instrumento de forma que su eje principal esté sostenido en el plano vertical.
- Métodos trigonométricos: se emplean dos plomadas y una estación o dos estaciones. El primero exige medir las longitudes y emplear tres plomadas.
b5) Métodos Giroscópicos