DISEÑO DE RAMPAS

DISEÑO DE RAMPAS

   Las rampas son llamadas también desarrollos inclinados o galerías inclinadas, cuyo objetivo fundamental es                       

aprovechar o ganar o ganar altura.

Normalmente se realizan fuera de veta por su alto costo de mantenimiento en mineral.

PARÁMETROS DE DISEÑO

Principales: Sección, gradiente, radio de curvatura, longitud.

Auxiliares:   Peralte y declive.

1.- SECCION: Varia de acuerdo a la capacidad de producción  a las características geotécnicas del terreno con los cuales se elige el tamaño del equipo a emplear:

                                                                  ANCHO                     ALTURA

RAMPAS PRINCIPALES                                   3.2 – 6.0 m                 3.0 – 4.0 m

RAMPAS AUXILIARES                          2.5 – 3.5 m                 2.5 – 3.0 m

Para determinar estas secciones y otros accesos se tienen varios métodos:

a)    El ancho debe ser entre 1.75 a 2.0 m. mas ancho que el equipo mas grande que se emplea y la altura es 0.50 m. mas alto que la suma del ancho y altura del equipo elegido.

b)    Otro método considera  que la altura de la labor de be ser 1.0 m. a 1.3 m mas alto que el equipo elegido.

c)    También se menciona que la diferencia entre el ancho y la altura de una labor debe ser en un máximo de 2.0 m.

Rampas de 6.0 m. x 4.0 m. (Mina Cobriza) DUX de 30 TM. Scooptrams de 13 Yd³. Jumbos Hidráulicos de 3 brazos. Otros equipos de servicios de gran capacidad.	Rampas de 3.2 m. x 3.2 m. (Mina San Cristobal) Camiones de bajo perfil de 11 TM Scooptrams de  2 a 5 Yd³. Jumbos y Track drill).
Rampas de 4.2 m. x 4.2 m. (Mina Andaychagua). Camiones volquetes de bajo perfil 9 (Teletrams). Payloaders o Cargadores frontales. Scooptrams de hasta 8 Yd³.	Rampas Auxiliares de 2.5 m. x 2.5 m. Equipos de baja capacidad de transporte.

2.-GRADIENTE O PENDIENTE : cada rampa tiene una pendiente mas favorable a su gradiente optima, determinada principalmente por su producción, evolución o desarrollo y por sus costos de operación.

La gradiente optima esta entre 8 a 10 % pudiendo llegar hasta 15 %; siendo en nuestra minería la gradiente promedio de 12 % con resultados satisfactorios.

Para casos especiales, cuando se trata de rampas  auxiliares la gradiente puede alcanzar entre 17 y 20 % en tramos cortos.

3.- RADIO DE CURVATURA: Lo aconsejable es que las vías de transporte deban ser lo mas rectas posibles, o que las curvas deben tener  un radio de curvatura mas grande. Estos radios se eligen en razón a los equipos a emplearse. Tenemos dos tipos de curvatura que  se especifican en los catálogos:

a)    RI : Radio de curvatura interno

b)    RC: Radio de curvatura  externo.

Es más usual tener en cuenta el RE que es el mas optimo a fin de evitar choques accidentales u otros problemas de interrupción de transporte, debiendo ser lo suficientemente amplio para una circulación eficaz.

Para elegir el radio de curvatura óptimo en una mina, se tomara el RE del equipo mas grande en longitud.

Calcular:                                                                                                Diagrama.

a)    Numero de vueltas.

b)    Longitud total de rampa

Calculo del diseño.

a)    Longitud de rampa en  curvas de radio promedio de 6.75 m.

Lc= 2 π R = 42.41 m.

1 vuelta de circunferencia  = 42.41 m.

½  vuelta de circunferencia = 21.21 m.

b)    Longitud de rampa con gradiente 12 % ganando una altura de 18 m.

100--------------------12 m.                   Longitud horizontal: X

X  ---------------------18 m.                   X = 100 x 18 / 12 = 150 m.

 

                                                                Li

12                               18 m.

100                                                       150 m

  ½

Longitud inclinada: Li = (18²  + 150² )     =  151.08 m.

c)    Calculo de la longitud real de una vuelta.

LR = AB + BC + CD + DE = 21.21 m.  75.54 m. + 75.54 m. + 21.21 m. = 193.49 m.

d)    Distancia entre dos niveles:

-Cota del Subnivel :               4,326.5 m.

-Cota del Nivel 300:               4,236.8 m.

                                                    89.7 m.

e)    Calculo  del numero de vueltas del Z/Z.-

Nº de vueltas = 89.7 m. / 18 m. / vuelta = 4.98 z/z ≈ 5 z/z

f)     Calculo de la longitud total de construcción de la rampa:

LT =193.49m. / Vuelta x 4.98 Vueltas / Rampa = 963.58 m. / Rampa .

SELECCIÓN DE EQUIPOS DE PERFORACIÓN

1.- Datos generales:

- Sección:  3.4 m. x 3.4 m	- Roca     :  Andesita dura
- ø del barreno             : 39 mm. (Jack Leg) - Longitud de barreno  : 8 pies - Eficiencia de perforación: 87.50% - Longitud Perforada         : 7 pies = 2.10 m. - Nº tal. de (39 mm ø): 10 x √ 3.4 x 3.4 = 34 tal.	- ø de broca             : 51 mm. (Jumbo ) - Longitud de barra  : 12 pies - Eficiencia de perforación: 91.67% - Avance real           : 11 pies = 3.30 m. - Nº  tal. (51 mm ø): 34 tal.x (39 / 51) = 26 tal.

2.- Consideraciones de selección:

- Se deben realizar  2 disparos/ día de 3 guardias/ día, considerando una guardia para instalación de accesorios y otros imprevistos.

- Se hará comparaciones de tiempo necesario en la perforación entre maquinas pesadas y livianas.

-  Tener presente el aspecto económico: precio de los equipos.

-  Numero de hombres empleados en el frente de trabajo.

-  Condiciones de trabajo en el uso de maquinas livianas: escaleras, castilletes, etc.

-  Numero de taladros a perforar en el frente.

-  Sección del frente a desarrollarse.

-  Avance del desarrollo en  la rampa.

3.- CON UNA PERFORADORA JACK LEG + BARRENO INTEGRAL DE  8 PIES

-       Velocidad de perforación promedio                                 :  1 pie / minuto.

-        Eficiencia de perforación                                    :  87.50 %

-        Longitud perforada = 8 pies x  87.50 %              :  7 pies/tal

-        Tiempo de Perforación: (7 pies/tal.)/(1 pie/minuto) :  7 minutos

-       Tiempo de cambio de barreno                             :  2 minutos

-       Tiempo de cambio de taladro                               :  3 minutos

-       Total tiempo empleado                                         : 12 minutos

-       Tiempo de perforación de todo el frente                          : 34 x 12 = 408 minutos

-       Factor de seguridad y otros imprevistos (30%)  : 408 x 1.3 = 530.4  minutos

-       Instalación de equipo                                                       : 15 minutos

-       Desconexión del equipo                                       : 15 minutos

-       TIEMPO TOTAL               : 560.4 minutos          : 9 Horas 20 minutos 24 segundos                           

4.- CON DOS PERFORADORAS JACK LEG + BARRENO INTEGRAL DE  8 PIES

-       Velocidad de perforación promedio                                 :  1 pie / minuto.

-       Eficiencia de perforación                                     :  87.50 %

-        Longitud perforada = 8 pies x  87.50 %              :  7 pies/tal

-        Tiempo de Perforación: (7 pies/tal.)/(1 pie/minuto) :  7 minutos

-       Tiempo de cambio de barreno                             :  2 minutos

-       Tiempo de cambio de taladro                               :  3 minutos

-       Total tiempo empleado con una maquina                       : 12 minutos

-       Total tiempo empleado con dos maquinas          : 12 minutos / 2 = 6 minutos

-       Tiempo de perforación de todo el frente                          : 34 x 6 = 204 minutos

-       Factor de seguridad y otros imprevistos (20%)  : 204 x 1.2 = 244.8  minutos

-       Instalación de equipo                                                       : 15 minutos

-       Desconexión del equipo                                       : 15 minutos

-       TIEMPO TOTAL               : 274 minutos             : 4 Horas 34 minutos 48 segundos

5.- CON UN JUMBO NEUMÁTICO DE UN BRAZO + BARRA DE  12 PIES

-       Velocidad de perforación promedio                                 :  1.5 pies / minuto.

-        Eficiencia de perforación                                    :  91.67 %

-        Longitud perforada = 12 pies x  91.67 %                        :  11 pies/tal

-       Tiempo de Perforación por taladro =   11 / 1.5        :  7.33 minutos

-       Tiempo de cambio de taladro                               :  0.5 minuto

-       Total tiempo empleado                                         :  7.83 minutos

-       Tiempo de perforación de todo el frente                          : 26 x 7.83 = 203.58 minutos

-       Eficiencia de operación (90%)                             : 203.58 x 1.1 = 223.94  minutos

-       Traslado del equipo                                                          : 15 minutos

-       TIEMPO TOTAL               : 238.94 minutos         : 3 Horas 58 minutos 56 segundos                          

6.- CON UN JUMBO NEUMÁTICO DE DOS BRAZOS + BARRA DE  12 PIES

-       Velocidad de perforación promedio                                 :  1.5 pies / minuto.

-       Eficiencia de perforación                                     :  91.67 %

-        Longitud perforada = 12 pies x  91.67 %                        :  11 pies/tal

-       Tiempo de Perforación por taladro de                 :  11 / 1.5  = 7.33 minutos

-       Tiempo de cambio de taladro                               :  1.0 minutos

-       Tiempo Total promedio                                        :  8.33 minutos

-       Tiempo Total promedio por c/brazo = 8.33 minutos/ 2 : 4.17 minutos

-       Tiempo de perforación de todo el frente                          : 26 x 4.17 = 108.42 minutos

-       Eficiencia de operación (90%)                             : 108.42 x 1.1 = 119.26  minutos

-       Traslado del equipo                                                          : 15 minutos

-       TIEMPO TOTAL               : 134.26 minutos         : 2 Horas 14 minutos 16 segundos

                        

7.- CON UN JUMBO HIDRAULICO DE DOS BRAZOS

-       Velocidad de perforación promedio                                 :  3.28 pies / minuto.

-       Eficiencia de perforación                                     :  91.67 %

-        Longitud perforada = 12 pies x  91.67 %                        :  11 pies/tal

-       Tiempo de Perforación por taladro = 11 / 3.28    :  3.35 minutos

-       Tiempo de cambio de taladro de 11 pies             :  0.5 minutos

-       Tiempo Total promedio                                        :  3.85 minutos

-       Tiempo Total promedio por cada brazo                           :  3.85 minutos/ 2 = 1.93 minutos

-       Tiempo de perforación de todo el frente                          : 26 x 1.93 = 50.18 minutos

-       Eficiencia de operación (95%)                             : 50.18 x 1.05 = 52.69  minutos

-       Traslado del equipo                                                          : 15 minutos

-       TIEMPO TOTAL               : 67.69 minutos           : 1 Horas 07 minutos 41 segundos

8.- CUADRO RESUMEN

EQUIPO                                              TIEMPO                                OBSERVACIONES

1 Jack Leg                                           9 Horas 20 minutos                2 trabajadores

2 Jack Leg                                           4 Horas 34 minutos                4 trabajadores

Jumbo neumático de 1 brazo              3 Horas 58 minutos                2 trabajadores

Jumbo neumático de 2 brazos                        2 Horas 14 minutos                2 trabajadores

Jumbo hidráulico de 2 brazos              1 Horas 07 minutos                2 trabajadores

9.- ELECCIÓN JUMBO NEUMÁTICO DE DOS BRAZOS

Por las siguientes razones:

-   El avance de desarrollo de rampas es 6.0 m./ día. (2 disparos/ día x 3.0 m./ disparo)

-   El tiempo de perforación es solo 2 horas 14 minutos que esta dentro del rango de disparo a media guardia dentro de las 4 horas disponibles.

-   El costo es menor comparado con el Jumbo hidráulico de 1 brazo.

-   Se emplea solo dos trabajadores en el frente de trabajo.

SELECCIÓN DEL EQUIPO DE CARGUIO

1.- Datos generales:

Sección de labor               : 3.0 m. x 3.0 m. Avance real / disparo        : 3.0 m. Roca                                  : Andesita competente Densidad de Roca “insitu” : 2.5 TM / m.³ Factor de esponjamiento   : 70 %

Pendiente de Rampa                        : 10 % Factor de carguio                              : 85 % Eficiencia del tiempo de operación   : 70 % Disponibilidad mecánica                   :  80 % Horas disponibles de trabajo/guardia: 4 hr

2.- SELECCIÓN DEL TAMAÑO DEL SCOOPTRAM

Se pide seleccionar el tamaño necesario de S/T para realizar la limpieza del frente teniendo 4 horas disponibles. Utilizaremos los catálogos WAGNER.

3.- CALCULOS

a) Tiempo efectivo de operación de limpieza de las 4 horas disponibles:

TEO = NHD x EF.T.O. x DM = 4.0 Hr. x 0.70 x 0.80  = 2.24 Hr. = 2 Hr. 15 min. = 135 min.

b) Volumen del material roto o disparado.

V = L x A x H x FE = 3.0 x 3.0 x 3.0 x 1.70 = 46 m³

c) Numero de cucharas por disparo, para diferentes tamaños de S/T de acuerdo a catalogo.

 Nº de cucharas = Volumen de material / Capacidad de Cuchara. 

1 Yd³ = 0.7645 m³ ≈ 0.77 m³

EQUIPO Cap. de Cuchara	EHST-1a	ST- 2B	ST- 3.5	ST- 5	ST- 6	ST- 8	ST- 13
Yd³	1	2	3.5	5	6	8	13
m³ a ras	0.77	1.53		3.82		6.12	9.94
TM a ras	1.13	2.25		5.62		9.00	14.61
Nº Cucharas teóricas	60	31		13		8	5
Nº Cucharas reales 85% Factor de carguio	71	36		15		9	6

Para ST 2B

N° cuch. teóricas = Vol. material / cap. cuch.  = 46 m³  / 1.53 m³/ cuh.

=  30.07 ≈ 31 cuch.

N° cuch. reales = N° cuch. teóricas / F.C. =  30.07 cuch./ 0.85 =  35.38 = 36 cuch.

e) Calculando el tiempo empleado por cada ciclo de operación del S/T, considerando:

-Distancia máxima 200m (ida y vuelta) ya que los cruceros de carguio en la rampa se harán cada 100 m.

Tiempos empleados:

-  tc = tiempo de carguio    = 20 seg.

-  td = tiempo de descarga = 10 seg.

- to = tiempo de otros        =  60 seg. (Cuadrar para cargar/descargar, tiempos muertos, imprevistos)

- ti  = tiempo transporte ida     = distancia recorrida / vel. cargado=100/1.30  = 77 seg.

- tv = tiempo transporte vuelta = distancia recorrida / vel. vacio  = 100 / 1.76 = 57 seg.

- tcc = tiempo completo de un ciclo = tc + td + ti + tv + to

Calculo del tiempo necesario para la limpieza de cada disparo:

Tt = tcc x N° ciclos / disparo.

Ejemplo para ST – 2B

Calculo del tiempo completo por ciclo de viaje:

tcc = tc + td + ti + tv +to

      = 20 +10 +77 +57 +60 = 224 seg.= 3.73 min.

Calculo del tiempo requerido para limpiar un disparo:

Tt = 3.73 min. / ciclo x 36 ciclos/ disparo = 134.40 min./ disparo

                                                                 = 2 hr. 14 min./ disparo.

VELOCIDAD SCOOPTRAM EN RAMPAS DE 10 %

	EHST-1a		ST- 2B		ST- 3.5		ST- 5B		ST- 6		ST- 8		ST- 13
	S	B	S	B	S	B	S	B	S	B	S	B	S	B
Km./hr.	8.4	9.3	4.7	6.4			7.6	9.7			6.8	9.7	6.4	10.5
m./min.	140	155	78	106			126	161			113	161	106	175
m./seg.	2.33	2.56	1.30	1.76			2.10	2.68			1.88	2.68	1.76	2.92

TIEMPO TOTAL PARA LA LIMPIEZA DE UN DISPARO EN RAMPAS DE 10 %

EQUIPO	EHST-1a		ST- 2B		ST- 3.5		ST- 5B		ST- 6		ST- 8		ST- 13
	S	B	S	B	S	B	S	B	S	B	S	B	S	B
seg./100 m.	43	39	77	57			48	38			54	33	59	35
Seg./ciclo	172		224				176				182		184
min./ciclo	3		3.5				3				3		3
Min. limp./disp.	210		122.5				42				27		15
Min. limp./disp.	3hr.30min.		2hr.03min.				0hr.42min.				0hr.27min.		0hr.15min.

VELOCIDAD SCOOPTRAM EN RAMPAS DE 12 %

EHST-1a

ST- 2B

ST- 3.5

ST- 5B

ST- 6

ST- 8

ST- 13

S

B

S

B

S

B

S

B

S

B

S

B

S

B

Km./hr.

m./min.

m./seg.

TIEMPO TOTAL PARA LA LIMPIEZA DE UN DISPARO EN RAMPAS DE 12 %

EQUIPO

EHST-1a

ST- 2B

ST- 3.5

ST- 5B

ST- 6

ST- 8

ST- 13

seg./100 m.

Seg./ciclo

min./ciclo

Min. limp./disp.

Min. limp./disp.

4.- RAZONES DE LA ELECCION DEL EQUIPO ST – 2B

- Su tamaño es adecuado para la sección elegida de la rampa de 3.0 m. x 3.0 m.

- El tiempo total requerido para la limpieza de un disparo esta dentro del tiempo efectivo de operación que se calculó en 2 hr.15 min., y la limpieza se va a hacer en 2 hr. 14 min.

- La capacidad teórica de cuchara del ST es 1.53 m.³ que multiplicado por el factor de carguio 85 % nos da la capacidad real y útil de de 1.30  m.³/ciclo de carguio, con lo cual empleara 36 cucharas por disparo y de 3.5 min./ciclo para una distancia de 100 m. de máximo desplazamiento.

III.- SELECCIÓN DEL EQUIPO DE TRANSPORTE DE BAJO PERFIL

Se debe calcular el número de camiones de bajo perfil y su capacidad de transporte por ciclo, para lo cual se va a elegir los teletrams WAGNER según catálogos. Además para los cálculos se considera el scooptram ST – 2B (seleccionado anteriormente)

3.- CALCULOS

a) N° de cucharas de S/T para cada camión:

N° cucharas = Capacidad Util de camion m.³/Cap. Útil cuchara S/T m.³

La capacidad útil del ST-2B es de 1.30 m.³/ciclo (calculo anterior)

b) Tiempo necesario por viaje de un camión para 600 m. de ida y 600 m. de vuelta.

Tcc = tc + td + ti + tv + to

Tcc = Tiempo completo por ciclo de viaje (min).

tc  = Tiempo de carguio al camión.

tc  = N° de cucharas x tcc/viaje del ST-2B (seleccionado)

     = N° cuch. x 3.73 min./viaje = 5 Cuch. / Camión 8 TM x 3.5 min./ cuch. = 18.65 min.

td  = Tiempo de descarga = 0.5 min.

ti   = Tiempo de ida.

tv  = Tiempo de vuelta

to  = Tiempo otros. (Maniobrar, cuadrar, imprevistos) = 10 min.

Ej:: Para  camion 8 TM

Capacidad útil de camión = (Tonelaje / P.E. /F.E) = (8 TM / 2.5 TM/m.³/1.7) = 5.44 m.³

Capacidad real de camión = (Tonelaje / P.E. /F.E) / F.C.

        = (8 TM / 2.5 TM/m.³/1.7) / 0.85 = 6.40 m.³

N° Cuch. = Capacidad útil de camión / Cap. Útil cuchara  Scooptram ST – 2B

  = 5.44 m.³/Camión / 1.30 m.³/ Cuchara. = 4.18 ≈ 5

Para ti y tv se consideran velocidades promedio de teletram en una rampa de 10%:          -   Subiendo cargado = 7 Km./hr. = 117 m./min.

ti = 600 m. / 117 m./min. = 5.23 ≈ 5.2 min

-     Bajando vacio = 10 Km./hr. = 167 m./min.

tv = 600 m. / 167 m./min. = 3.59 ≈ 3.6 min.

Tcc = 18.65 min. + 0.5 min. + 5.2 min. + 3.6 min. + 10 min. = 37.95 ≈ 38 min.

Para 10 TM de capacidad de teletram

tc  = 6 Cuch. / Camión de 10 TM x 3.73 min./ cuch. = 22.38 min.

Tcc = 22.38 min. + 0.5 min. + 5.2 min. + 3.6 min. + 10 min. = 41.68 ≈ 42 min.

                               

c) N° de viajes del camión/ disparo

N° de viajes/ camión = (N° cucharas ST / disparo) / (N° cucharas S/T / camión–viaje)

        = 36 Cuch. ST-2B / 5 Cuch. Camión de 8 TM = 7.2 Viajes/ cam.≈ 8 Viajes/ cam.

d) N° de camiones requerido / disparo

N° cam./disparo = tiempo total limpieza / disparo–cam. / tiempo disponible efect. oper.

Tt Limpieza/ camión = Tcc x N° Viajes/ camión

= 38 min. x 8 viajes / camión = 304 min./ camión.

e) N° de cam. requeridos / día = TEO / Tt Limpieza/ camión

= 304 min. /día / 135 min. /Camión = 2.25 ≈ 3 Camiones / día

TEO = 2 hr 15 min = 135 min. disponibles, solo para limpieza de todo el frente

EQUIPO	6 TM	8 TM	10 TM	12 TM	14 TM	16TM	20 TM
Cap. Util Camion m.³	4.08	5.44	6.80	8.16	9.52	10.88	13.60
Cuch. ST / Cam.	3.14≈ 4	4.18≈5	5.23≈6	6.28≈7	7.32≈8	8.37≈9	10.4≈11
Tcc/Camión	34	38	42	45	49	53	60
Viajes/ Camión	9	8	6	6	5	4	4
Tt Limpieza/ cam.	306	304	252	270	245	212	204
Tt Horas	5hr.6min	5hr.4min	4hr.12min	4hr.30min	4hr.5min	3hr.32min	3hr.24min
Camiones/día	2.27≈3	2.25≈3	1.87≈2	2.0	1.81≈2	1.57≈2	1.51≈2

Razones de elección

-    Se Eligio el camión TELETRAM de 10 TM de capacidad que por su tamaño se adecua con facilidad a la sección de la rampa ya diseñada.

-    Para hacer la limpieza del frente disparado es necesario 02 camiones para terminar en el TEO.

-    Para mantener el ciclo de trabajo del ST es aceptable los 02 camiones, ya que para el carguio/camión es de 22.38 min. El tiempo de viaje/camión es de 42 min., aunque no quedan tiempos muertos del Scooptram 06 min ( 42 min. – 2 x 22.38 min./camión)., para acumular su material y realizar el carguio sin generar tiempos muertos al camión.