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GUIA DE CONSULTA PARA DISEÑAR DE SISTEMAS DE DESAAGUE NE

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by

juan diego jaimes jaimes

on 21 May 2014

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Transcript of GUIA DE CONSULTA PARA DISEÑAR DE SISTEMAS DE DESAAGUE NE

AUTORES
JUAN DIEGO JAIMES JAIMES
JHON EMER BASTOS PEÑARANDA


DIRECTOR
ORLANDO ANTEQUERA STAND

GUIA DE CONSULTA PARA DISEÑAR DE SISTEMAS DE DESAGUE EN MINERIA SUBTARRANEA DE CARBON EN NORTE DE SANTANDER
INTRODUCCION
La minería de carbón de Norte de Santander en los últimos años se ha convertido en un brazo económico muy fuerte en la región pero todavía existen muchos problemas técnicos que no se han trabajado como es el desagüe . La importancia de llevar un desagüe efectivo en minería subterránea del carbón es directamente proporcional a los costos de producción


El agua subterránea en las labores mineras provoca daños en carrileras, vías de transporte de mineral y acelera la putrefacción de la madera estos aspectos inciden negativamente en la vida útil del túnel minero.

PLATEAMIENTO DEL PROBLEMA
El agua subterránea en las minas de carbón puede llegar a ser un problema con consecuencias negativas para la producción e inclusive puede llevar al cierre total.

La falta información fácil y precisa para diseñar o consultar un sistema de desagüe en minería subterránea en la región es muy escasa.

Debido a esto se plantea organizar ideas conceptos, teorías métodos, obras y equipos utilizados en el desagüe.

En la actualidad no existe investigaciones sobre el desagüe en minería subterránea de carbón.

FORMULACION DEL PROBLEMA
El desagüe en minas subterráneas de carbón es uno de los problemas con que debe enfrentarse el egresado de ingeniería de minas cuando labora en yacimientos de carbón mediante minería subterránea.

El problema se centra en la falta de investigación sobre el tema de desagüe, sobre todo en la región debido a que Norte de Santander presenta una geología muy variable.

¿Es posible crear una guía de consulta que recopile información, teorías, conceptos, equipos y herramientas que utiliza un sistema de desagüe en minas subterránea de carbón en Norte de Santander?

SISTEMATIZACION DEL PROBLEMA
¿Con el conocimiento de la geología de una zona donde se encuentra una mina subterránea de carbón se puede prever la cantidad de agua que se puede infiltrar en un túnel?

¿Qué ramas de la geología pueden explicar el comportamiento del agua en un medio rocoso donde se encuentran los yacimientos de carbón?

¿Qué obras y equipos son adecuados para su utilización en un sistema de desagüe, cuáles son, cómo se emplean, cómo se eligen?

OBJETIVOS
Objetivo general

Elaborar una guía de consulta para diseñar sistemas de desagüe en minería subterránea del carbón de Norte de Santander

Objetivos específicos
Determinar qué factores geológicos se deben conocer que permitan prever o estimar la cantidad de agua que se puede infiltrar en un túnel minero.
Explicar la dinámica del agua subterránea cuando se infiltra en un medio rocoso donde existe un yacimiento de carbón.
Definir cuáles son las obras y equipos necesarios para un sistema de desagüe, ¿cómo se eligen y como se emplean?
Definir en un cuadro sinóptico los pasos a seguir para elaborar un sistema de desagüe en una mina subterránea de carbón

JUSTIFICACION
MARCO TEORICO
En el desarrollo de la guía de consulta se recopilará material científico en lo referente a:
• Geología de yacimientos sedimentarios como lo es el MANUAL DE GEOLOGÍA PARA INGENIEROS escrito por GONZALO DUQUE ESCOBAR.
• Hidrogeología como lo es el libro de HIDROGEOLOGÍA DE ACUÍFEROS FRACTURADOS escrito por MIRIAN RIOS SÁNCHEZ
• Geomorfología de rocas permeables,
• métodos para determinar la porosidad de rocas,
• la capacidad de infiltración del terreno como lo son:
• Métodos de bombeo y de descarga, métodos de trazadores y métodos de balance.

MARCO LEGAL

Estatuto estudiantil de la Universidad Francisco de Paula Santander el cual hace referencia a un proyecto de investigación como una herramienta de extensión a la comunidad, la cual se beneficia en la solución de problemas.

GUIAS MINERO AMBIENTALES elaboradas por la AGENCIA NACIONAL MINERA.

Decreto 1335 de 1987. Reglamento de seguridad en las labores subterráneas y hace referencia al desagüe como todas las medidas de acciones que se emplean para evitar accidentes y dificultades en las labores mineras ocasionados por las emanaciones de agua.

JUSTIFICACION TEORICA
La falta de diseño y planeación en un sistema de desagüe evidencia la falta de aplicación de conceptos a muchas situaciones, como lo es, elegir una bomba de agua adecuada a las necesidades de la mina, construcción de tanques de recolección de agua con medidas adecuadas, instalar correctamente una bomba, es decir, falta un manual o guía que dirija paso a paso como diseñar correctamente un sistema de desagüe efectivo con las condiciones técnicas de una mina.

JUSTIFICACION METODOLOGICA
Esta investigación propone un método de investigación en el cuál se recolecta información de varias visitas a minas que cuentan con sistemas de desagüe ejemplares en Norte de Santander, además de algunas opiniones de personas del gremio minero del carbón en el departamento, y también teniendo en cuenta diverso material bibliográfico que tiene que ver con el tema, lograr crear una guía en donde se elija los mejores métodos, conceptos, obras y equipos que una mina puede utilizar para obtener así un sistema de desagüe efectivo que satisfaga las necesidades particulares de una mina subterránea de carbón.

JUSTIFICACION PRACTICA
La creación de una guía de consulta para diseñar sistemas de desagüe en minería subterránea del carbón logra engranar la teoría con la práctica en cuanto a la utilización de obras y equipos de forma correcta y utilizando conceptos apropiados que garantizan un buen funcionamiento de un sistema de desagüe

METODOLOGIA
Investigacion: monografia de tipo cientifica.
POBLACIÓN: Minería Subterránea del carbón en Norte de Santander
MUESTRA: Ejemplo de minas donde manejan sistemas de desagüe efectivos con diferentes labores de acceso.
INSTRUMENTOS DE RECOLECCION DE INFORMACION
PRIMARIAS: Recolección de información se investigo en revistas científicas, proyectos de grado, libros y compendios de internet, también se contaron con asesorías con profesionales del ramo de la geología, ingeniería de minas.
SECUNDARIAS: En esta fase se realizaron unas serie de visitas a varias minas con diferentes labores de acceso que manejan sistemas de desagüe efectivos, y se elaboraron algunos ensayos de laboratorio para determinar factores que intervienen en el agua subterránea.

ANALISIS Y PROCESAMIENTO DE DATOS
En el análisis de los resultados obtenidos de acuerdo a las fuentes de información primaria y secundaria, se tuvo en cuenta ambas fuentes debido a su complementación.
Los datos que se obtienen a partir de los ensayos en laboratorio tienen un impacto directo en los ejemplos de las minas que se visitaron, en donde se trata de estimar la importancia de la porosidad y permeabilidad de una roca en la infiltración de agua por medio de ella.

ENFOQUE Y USO DE LA GUIA
El lector podrá conocer técnicas para conocer el comportamiento dinámico del agua subterránea alrededor de los yacimientos de carbón dependiendo de varios factores como es la geología, hidrogeología entre otros y que afectan el comportamiento dinámico de las aguas subterráneas. También podrá encontrar los equipos a utilizar, la forma mas adecuada del uso de estos.

FACTORES EVALUATIVOS EN LA INICIASION DEL DISEÑO DE SISTEMA DE DESAGUE
En este capítulo el lector podrá encontrar los conceptos y el análisis de los mismos que conllevan a la comprensión de los retos a vencer en el diseño de un sistema de desagüe en una mina subterránea de carbón.
DISEÑO DE SISTEMA DE DESAGUE
CONCEPTOS BASICOS DE HIDROGEOLOGIA
CLIMATOLOGIA DE LA ZONA
El conocimiento más apropiado de las condiciones climáticas de una zona donde trabajamos minería se convierte en un factor importante para saber la época de mayores y menores lluvias y de esta manera estar preparados para afrontar la cantidad de agua que se presente en nuestras labores.
GEOLOGIA Y MOVIMIENTO DEL AGUA EN EL SUBSUELO
INFORMACION EN SUPERFICIE DE LA ZONA MINERA
En este punto es muy importante el estudio de los alrededores de la zona donde se encuentre ubicada la Mina en el caso particular es tener un conocimiento de los diferentes relieves que se en encuentran en Norte de Santander, observación de las condiciones geomorfológicas del terreno y su incidencia en la penetración del agua en el subsuelo.
ANALISIS DE LA ESTATIGRAFIA DEL AREA DE EXPLOTACION
CICLO HIDROLOGICO DEL AGUA
ACUIFEROS
Es la formacion que posee la facultad de absorver, contener y transmitor agua.

Tipos de Acuifero
Acuitardo
Acuicluido
Acuifugo

CLIMATOLOGIA DE NORTE DE SANTANDER
El departamento de Norte de Santander tiene un clima tropical modificado y suavizado por la altitud y las variaciones del relieve, lo cual hace que se presenten marcadas diferencias entre los elementos climáticos. La variación en altitud va desde alturas inferiores a 100 m.s.n.m., al noreste del departamento en las cuencas hidrográficas de los ríos Catatumbo, del río Magdalena hasta alturas superiores a los 4.000 m.s.n.m. en el sector de los páramos al sur del departamento. Las cabeceras municipales de más baja altitud son Tibú con 75 m.s.n.m. y el Zulia con 220 m.s.n.m., mientras las más altas son las de Silos y Mutiscua con 2.700 y 2.600 m.s.n.m., respectivamente
NIVELES DE PLUVIOSIDAD EN NORTE DE SANTANDER
En el departamento Norte de Santander las zonas de mayor precipitación están en sus dos vertientes, al noreste en la cuenca del Catatumbo, municipio de Tibú con 2.554 mm/año y al sureste en la cuenca del Margua, municipio de Toledo con más de 3.000 mm/año y las zonas de menores lluvias están diseminadas en la cuenca baja del río Pamplonita y Zulia (municipios de Cúcuta, Villa del Rosario y Los Patios), el sector central de la cuenca del alto Catatumbo (Ocaña. La Playa y norte de Ábrego) y la Serranía de Santurbán, sector occidental de la cuenca del Orinoco (Silos, Cácota y oriente de Pamplona y Pamplonita), con promedios anuales próximos a 1.000 mm.
INFILTRACION DE AGUA EN EL SUELO
El agua precipitada sobre la superficie de la tierra queda retenida, discurre por ello o bien penetra hacia el interior de ella lo que se conoce como filtración. El agua que penetra el suelo desciende por la acción conjunta de las fuerzas capilares y de gravedad.




MOVIMIENTO DEL AGUA EN EL SUBSUELO
PROCEDENCIA DEL AGUA SUBTARRANEA
PROPIEDADES DEL AGUA SUBTARRANEA
MECANISMO DE ALMACENAMIENTO DE AGUA
RELIEVE DE NORTE DE SANTANDER
GEOMORFOLOGIA DE SUPERFICIE
Parámetros Hidrogeológicos
Efectos de las fallas geológicas en el agua subterránea
Factores Geomecánicos del Macizo Rocoso que Incide en el Medio Permeable
CALCULO DE LA POROSIDAD Y PERMEABILIDAD
POROSIDAD
PERMEABILIDAD
Se define como la capacidad que tiene una roca de permitir el flujo a través de sus poros interconectados.

POROSIDAD
PERMEABILIDAD
DISEÑO DE SISTEMA DE DESAGUE
Observacion de la disposicion de los tuneles
INCLINADO
NIVEL
PRESENCIA DE AGUA EN EL FRENTE
NO
Determinar la capacidad de infiltracion de agua en el tunel
Realizacion de ensayos de porosidad y permeabilidad
Disponibilidad de energia electrica
NO
SI
Utilizacion de planta electrica
Determinacion de caudal
Construccion de la tanquilla
Inclinado corto donde la potencia de la bomba vence la altura
Construccion de la tanquilla al interior de la mina
NO
Distancia de la tanquilla
Ubicacion de la tanquilla
Capacidad de la tanquilla
Sistema tanquilla a tanquilla
Calculo de la Bomba
Determinar la Bomba
Altura Manometrica total
Potencia de la bomba
NPSH Disponible
Curva caracteristica
Si la potencia de la bomba vence la altura de la tanquilla
Modificar la potencia de la Bomba o distancia de la Tanquilla
NO
Tuberia y Accesorios
SI
Tuberia
SI
Longitud de la Tuberia
Diametro de la Tuberia
Ubicacion de la Tuberia
Accesorios
Si la potencia de la bomba vence las perdidas por friccion
Modificar
Potencia de la bomba
Disminucion diametro de la tuberia
Disminucion de la longitud de la tuberia
menor cantidad de accesorio
NO
SI
Instalacion del sistema al interior de la mina
Instalacion de la bomba
Longitud de Succion
Ubicacion frente del inclinado
Soporte de la bomba
Soporte de la tuberia
Construccion de la tanquilla en superficie
Instalacion del sistema
Contruccion tanquilla superficie
Arranque del sistema
Disposicion de agua en superficie
TRATAMIENTO DEL AGUA SUBTARRANEA EN SUPERFICIE
Después de que el sistema de desagüe transporte el agua subterránea hasta superficie , se debe realizar un tratamiento al agua de mina, debido a que esta no es apta para esparcirla a las corrientes naturales, ni mucho menos para las necesidades que presenta los campamentos donde vive el personal que labora en la mina.
Cascadas de oxigenación para la disminución de la acidez
Tanque de sedimentación en superficie
Finalizacion del sistema de desague
Presencia de agua en puntos criticos
Pendiente positiva hacia el frente
Utilizar bomba electrosumergible de baja potencia
NO
Construccion de la tanquilla en superficie
Tuberia y Accesorios
Tuberia
Diametro de la tuberia
Longitud de la tuberia
Ubicacion de la tuberia
Instalacion del sistema
Finalizacion del sistema de desague
SI
EJEMPLOS DE SISTEMAS DE DESAGUE
MINA SAN JOSE
MINA LA ORQUIDEA
MINA EL CASTILLO
Modelo real de un sistema de desague
Visitas tecnicas
Recopilacion de informacion geologica y minera
ENSAYOS
Observacion del sistema de desague en cuanto a equipos, tecnicas y obras
Analisis del estudio del macizo rocoso que se utilizo para los parametros de diaclasamiento para valorar la permeabilidad segundaria
Recoleccion de muestras de techo y piso para realizar ensayos de porosidad

Determinamos permeabilidad mediante la formula SNOW

QUE SE HIZO
Conocer las tecnicas que se utilizan para la ubicacion de las tanquillas y funcionamiento del bombeo del sistema de desague
Analizar la columna estratigrafica local si las rocas encanjantes son permeables o no.

Determinacion de la permeabilidad segundaria que mas influyente en la infiltracion de agua

Para hallar la permeabilidad primaria y segundaria y saber cual es mas determinante en la infiltracion de agua.

Conociendo este parametro hidrogeologico como es la permeabilidad diseñar un modelo mas adecuado para el funcionamiento del sistema de desague

PARA QUE SIRVE
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