Plan de sostenimiento para minas subterráneas de carbón

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   Clasificar la roca

   Se califica el macizo con el RMR89 de Bieniawski y el índice Q de Barton. De ahí salen el vano máximo sin soporte y una primera estimación de la presión sobre el techo.

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   Calcular los esfuerzos

   El esfuerzo vertical se acumula estrato por estrato hasta la labor. Con él se estiman el esfuerzo horizontal y los esfuerzos alrededor de la galería.

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   Estimar la carga del techo

   Se comparan la bóveda de presiones de Protodyakonov, el método de Terzaghi modificado por Rose y, en mantos inclinados, la columna de carbón que empuja sobre el capiz.

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   Verificar la madera

   El capiz se revisa a flexión con compresión y pandeo, y a cortante en el corte de la esquina. Las palancas, a compresión, a flexión por el empuje de la pared y al hundimiento en el piso.

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   Verificar el arco de acero

   La carga admisible del arco TH se lee en las tablas del fabricante y se comprueba con un cálculo propio de la estructura, que incluye las grapas y las placas de apoyo.

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   Comparar con el mínimo

   Cada verificación termina en un factor de seguridad, que es la capacidad dividida entre la demanda. Si no llega al mínimo, se cambia el diámetro, el perfil o la separación y se recalcula.

En el ejemplo de la plataforma, una puerta alemana con capiz de 20 cm da un factor de seguridad de 1,09 en el capiz y de 0,96 en la palanca izquierda. La palanca falla por la flexión que le produce la pared, no por compresión: un problema que solo aparece al calcular pieza por pieza.

• ¿Madera o arco de acero?

  Depende de la carga del techo, de la sección de la labor y del tiempo que deba durar. Se calculan las dos opciones y se comparan. En el ejemplo de la plataforma, un arco TH de perfil Ω21 cada 0,60 m soporta la carga vertical con un factor de seguridad de 1,72 según el ábaco y de 1,54 frente a la rotura en el cálculo estructural. Si el empuje llega por una sola pared, ese factor baja a 0,62: por eso se revisan varios casos de carga.

• ¿El cálculo sirve en mantos muy inclinados?

  Sí. En un manto inclinado la carga llega de forma asimétrica: además del techo empuja la columna de carbón. Por eso la puerta alemana se calcula con una palanca paralela al respaldo y otra con talud, y cada una se verifica por separado.

• ¿Tiene que visitar la mina?

  Depende del caso. Con planos, columna estratigráfica y fotos se puede avanzar bastante. La visita es necesaria cuando faltan datos de la roca o cuando hay deformaciones que los planos no explican. Se lo digo al revisar su información.

• ¿El plan reemplaza al responsable técnico de la mina?

  No. El decreto pone la obligación de definir, implementar e inspeccionar el plan en cabeza del titular, el explotador y el empleador. Yo aporto el diseño y firmo la memoria como autor del cálculo. El responsable del plan lo designa la mina, que lo implementa, lo inspecciona y lo mantiene al día.

• ¿La memoria de cálculo va firmada?

  Sí. La entrego con mi nombre y mi matrícula profesional COPNIA 15217-239949 BYC, que usted puede verificar en la página del Consejo Profesional Nacional de Ingeniería.

• ¿Cuánto cuesta y cuánto demora?

  Depende del número de labores, de los datos que ya tenga la mina y de si hace falta una visita. Por eso no publico tarifas. Después de revisar su información le envío por escrito el alcance, lo que recibirá y el valor, antes de empezar.

• ¿Trabaja fuera de Boyacá?

  Sí. Mi base está en Sogamoso y la matrícula profesional me habilita para ejercer en toda Colombia. Buena parte del trabajo se hace con planos y datos que usted me envía; la visita a la mina se programa cuando el caso la necesita.