UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA

FACULTAD DE INGENIERA

ESCUELA ACADMICA PROFESIONAL DE INGENIERA GEOLGICA

INTRODUCCIN

Una de las causas de accidentes en la minera suelen ocurrir por envenenamiento (intoxicacin) por gases, generalmente los derivados de la explosin en la voladura, gases que al ser inhalados por el trabajador provocan el efecto de los denominados gaseados, efecto que puede resultar mortal.

Es por ello que se necesita de una ventilacin en la mina que consiste en un proceso de hacer pasar un flujo de aire considerable para crear las condiciones necesarias para que los trabajadores se encuentren en una atmsfera agradable.

La ventilacin de una mina subterrnea es muy importante para preservar la vida de los trabajadores, hay que asegurar que debajo de la mina exista una porcin acceso independiente, dos pozos, un pozo y un socavn y dos socavones.

Tambin una causa por la cual se necesita de ms ventilacin de oxigeno dentro de la mina es que en muchas ocasiones los minerales que se estn explotando pueden ser txicos al igual que puede resultar alguna emanacin peligrosa por parte de las mquinas que se utilizan para explotar el mineral. Adems hay que considerar que mientras ms profunda es una mina la temperatura tiende a aumentar por lo que es necesaria la climatizacin adecuada del ambiente.

OBJETIVOS

Objetivo general

Determinar cules son los gases generados en explosiones de tajo abierto y socavones.

Objetivos especficos

Sealar cuales son las caractersticas de los gases que se producen en explosiones de tajo abierto y socavones.

Nombrar las causas que generan dichos gases para la salud de las personas que trabajan en las explosiones de tajo abierto y socavones.

Mencionar la importancia de la utilizacin de explosivos en manos de especialistas

MARCO TEORICO

EXPLOSIONES

Cuando la concentracin de metano se encuentra entre los lmites de explosividad, puede producirse unaexplosinsi en la zona existe una fuente de energa suficiente. sta puede ser:

Llamas desnudas

Chispas de origen mecnico o elctrico

Compresiones adiabticasuondas de choque

Superficies o gases calientes

La concentracin ms peligrosa es la correspondiente al 9,5% que es la que se corresponde a la mezcla que menor energa necesita para provocar una explosin.En caso de producirse una explosin de gris, las consecuencias pueden ser catastrficas en prdidas de vidas humanas y materiales. Adems, una explosin de gris puede iniciar una explosin de polvo de carbn, de consecuencias mucho ms catastrficas.

La mayor catstrofe minera en Europa ocurri en Francia el10 de marzode1906, en la denominadaCatstrofe de Courrires. Oficialmente murieron 1099 personas, debido a una explosin de polvo de carbn que recorri 110 km de galeras, probablemente originada por una explosin de gris.

Uso De Explosivos

Esta es una operacin inherente a las labores mineras y que es una fuente importante de acciones graves. Mientras en su uso normal los explosivos son relativamente seguros, cualquier error puede tener consecuencias fatales. Por este motivo la operacin con estos materiales debe encomendarse a trabajadores de mucha experiencia, con bue entrenamiento en la forma de utilizarlos, y que debe estar bien preparados para resolver las situaciones anormales que pueden presentarse. Se destaca especialmente la capacidad de reconocer que todas las cargas colocadas han estallado y el conocimiento de la forma de la forma de proceder cuando alguna no lo ha hecho. Esto puede ser especialmente peligroso cuando se emplean mechas combustibles como materiales de detonacin. No es raro que una pequea falla en su fabricacin ocasione la presencia de un trozo que arde ms lentamente, haciendo que una de las cargas se retrase algunos minutos, y a veces hasta una hora o ms. La impaciencia en hacer una revisin temprana, o la falta de experiencia con estos materiales, ha significado en muchos casos la muerte de los trabajadores que se han acercado antes de tiempo a estas cargas retardadas.

Gas gris

El gris es un gas altamente explosivo que se libera durante la explotacin del carbn y que est formado por una mezcla de tres gases: metano, nitrgeno y anhdrido carbnico. Para que se verifique la explosin de gris se necesita que se cumplan tres condiciones:

Que la relacin del metano al aire este en proporcin determinada (5% al 15%);

que a esta mezcla apropiada se le aplique una fuente de calor con temperatura mnima de 650 C;

Que dicha llama de ignicin permanezca durante un tiempo determinado en contacto con la mezcla grisuosa, lo que se conoce con el nombre de retardo a la inflamacin o histresis de encendido, propiedad en que se fundan los explosivos de seguridad. Con llama a 650C el retardo se aproxima a 10 segundos, mientras que si la temperatura alcanzara los 1000C, el retardo solo sera de 1 segundo.

Tipos de gases gris

El gris en el carbn

La mayor parte del gris, en torno al 95%, se encuentra absorbido sobre la superficie interna del carbn. Esta absorcin es debida a la fuerzas de Van der Waals entre las molculas del gas y las partculas de carbono. Se estima que el carbn tiene una superficie interna de 20 a 200 m/g, con lo cual puede adsorber una cantidad importante de gris.

El resto del gris, alrededor del 5%, est en forma libre en las grietas, fisuras y fracturas que existen en el interior de la capa y del propio carbn.Tambin es posible la presencia de gris en otros tipos de yacimientos sedimentarios, como potasa, yeso o caliza. Su contenido en gris es menor que en el caso del carbn debido a la ausencia de sustancias adsorbentes.

El gris en la mina

Cuando se crea un hueco en el interior de la mina, se produce una zona de relajacin de presiones alrededor del hueco, que a su vez est rodeada por otra zona de sobrepresiones.

Estos cambios originan la aparicin de fracturas en ambas zonas, permaneciendo abiertas nicamente las presentes en la zona distendida. Si en esta zona existe carbn con gris, ste fluir hacia el hueco. En primer lugar lo har el gas libre de las fisuras. Y despus, el gas absorbido se desplaza lentamente hacia las fisuras y de ellas al hueco. Este fenmeno se denomina desgasificacin.

Cuando se arranca el carbn ste suele estar parcialmente desgasificado y contina desgasificndose mientras se transporta hacia el exterior.La velocidad con que se desgasifca depende de diversos factores como la granulometra del carbn, la temperatura y la composicin del gris.Cuando el gris llega al hueco se diluye en la atmsfera presente en el mismo, mezclndose con el aire de la ventilacin.

Gases en las Voladuras

En las operaciones de voladura, el trmino gases se refiere a productos txicos, generados por una detonacin de explosivos. Los gases txicos ms comunes producidos por la voladura son el monxido de carbono y los xidos de nitrgeno. Mientras que estos gases se consideran txicos a niveles de 50ppm y 5ppm, respectivamente, los gases de voladura se diluyen rpidamente por debajo de estos niveles por accin de los sistemas de ventilacin en las minas subterrneas. Se debe asumir que todos los explosivos generan gases txicos, en consecuencia, es necesario disponer de la adecuada ventilacin y del tiempo suficiente para despejar los gases.

El ANFO y las emulsiones carecen del olor caracterstico de la dinamita luego de la explosin y, por eso, podra darle al minero un falso sentido de seguridad, al creer que todos los gases se han disipado. Por lo general, el CO se retiene en el aire y tiene que ser eliminado por ventilacin; los xidos de nitrgeno, de otro lado; se oxidan espontneamente en NO2, que permanece en el aire como tal o es lavado por la humedad para formar cido ntrico o cido nitroso que se asienta en el suelo, paredes y en la superficie de la roca.

Balance de Oxgeno

Los productos principales que se generan en una voladura bajo condiciones ideales son el nitrgeno, dixido de carbono y valor de agua. Un exceso de oxgeno en un explosivo puede originar la formacin de xidos de nitrgeno (NO y NO2); mientras que un dficit de oxgeno puede ocasionar la formacin de monxido de carbono (CO); ambos gases son extremadamente txicos.

No existe ningn explosivo que no produzca gases. Los explosivos comerciales generalmente son mezclas de combustibles slidos (combustibles) y proveedores de oxgeno (nitratos) activadas con un sensibilizador. Para asegurar la combustin completa, que producir simultneamente potencia (energa) mxima, y minimizar la produccin de gases nocivos, es necesario que se controle la relacin de proveedores de oxgeno a combustibles. Para el ANFO, la mezcla apropiada es de 94% de AN a 6% de FO (fueloil No 2) por peso.

Las mezclas inapropiadas de ANFO pueden producir emanaciones de gas muy incuas. Las variaciones en la reactividad, as como la prdida de combustible a travs de la evaporacin o migracin pueden dar por resultado composiciones desequilibradas. Si en una mezcla simple de nitrato de amonio y petrleo diesel, parte del aceite se pierde o se deposita en el fondo del depsito, el producto en la parte superior del recipiente ser deficiente en combustible y se generar altos xidos de nitrgeno. Al mismo tiempo, la mezcla en el fondo del depsito contendr exceso de combustible y producir altas cantidades de monxido de carbono. En general, el NO2 es el componente gaseoso ms serio del ANFO.

La Direccin de Minera de los Estados Unidos y el Instituto de Fabricantes de explosivos han adoptado la siguiente clasificacin de gases explosivos:

Clase I: 0,00 a 9,16 pies3 de gas nocivo por 200 g de explosivo

Clase II: 0,16 a 0,33 pies3 de gas nocivo por 200 g de explosivo

Clase III: 0,33 a 0,67 pies3 de gas nocivo por 200 g de explosivo

Se recomienda slo el uso de explosivos de clase I para operaciones bajo tierra, a menos que exista una adecuada ventilacin. Aun cuando los gases txicos sean mnimos, las cantidades de monxidos de carbono, nitrgeno y vapor de agua podran ser suficientes para reducir el contenido de oxgeno del aire hasta niveles peligrosos.

Limites

La Ley de Minera del Per ha establecido los siguientes lmites permisibles para las concentraciones de gases nocivos:

xidos nitrosos (Nx Ox) 5 ppm

Monxido de carbono (CO) 50ppm

Dixido de carbono CO2 5000ppm

En operaciones subterrneas metalferas y no metalferas, se recomiendan los siguientes por volumen

Oxgeno ms de 19,5%

Monxido de carbono menos de 0,04%

Dixido de carbono menos de 1,5%

Oxidos de nitrgeno menos de 0,0005%

Dixido de azufre menos de 0,0002%

Gases

Gases irritantes

Los ms habituales son los xidos de nitrgeno que provienen de los explosivos utilizados. Como ya se ha dicho, presentan el inconveniente de ser muy poco solubles en agua, lo que les permite llegar hasta los pulmones, donde se disuelven al nivel alveolar. All dan origen a cidos nitroso y ntrico, ocasionando una irritacin no dolorosa pero capaz de producir un edema pulmonar y, como consecuencia, la muerte.

Adems de los xidos de nitrgeno se pueden encontrar otros compuestos irritantes, como anhdrido sulfuroso, que pueden contribuir a agravar el problema. Resulta indispensable una ventilacin adecuada y programar las faenas, especialmente los disparos de las cargas explosivas, de manera tal de no exponer al personal a concentraciones excesivas de gas y polvo.

Gases asfixiantes

En algunas operaciones mineras se pueden desprender gases asfixiantes como cido sulfhdrico, debido al contacto de minerales sulfurados con aguas acidas. Esto exige un anlisis permanente de las concentraciones de txicos, un cuidado especial en las instalaciones de ventilacin y el uso de elementos de proteccin personal cuando estos son indispensables.

Cualquier combustin incompleta en el interior de una mina subterrnea agrega el peligro adicional del monxido de carbono. Este es bastante serio cuando se utilizan motores a gasolina de cualquier tipo, sea para compresores, generadores elctricos o vehculos de transporte. El uso de estos ltimos es frecuente en labores transitorias, como las excavaciones de tneles y similares.

Gases inertes

Como su nombre lo indica no representan un problema en s mismos, pero pueden rebajar la concentracin del oxgeno en el aire hasta hacerlo inadecuado para la respiracin. Pueden ser productos de combustin, como el anhdrido carbnico: encontrarse en las galeras mismas, formando a veces bolsas de gases, como el metano; o filtrarse lenta o rpidamente a travs de paredes porosas. Exigen, una vez ms, un anlisis permanente y cuidadoso de la composicin del aire y el empleo de elementos de deteccin, de preferencia de funcionamiento continuo. El problema es mucho ms serio cuando los gases son inertes biolgicamente pero qumicamente activos, como el metano o el acetileno. En estos casos el peligro de explosin, al que se ha hecho referencia, puede llegar a ser grave.

En las minas metlicas como no metlicas, pueden encontrarse diversos gases que estn normalmente presentes, producindose en:

Uso de explosivos.

Descomposicin de las sustancias orgnicas.

Combustiones espontneas.

Incendios.

Reacciones qumicas de los minerales.

Uso de los equipos mecanizados de motores de combustin.

A consecuencia de la falta de ventilacin insuficiente en las faenas subterrneas. Estos gases, pueden alcanzar concentraciones capaces de afectar la salud o vida del trabajador.

De acuerdo a las condiciones geolgicas y las labores que en el interior mina se realizan (voladuras, trabajo de equipos y maquinaria), se puede mencionar que los gases de mayor presencia y que afectan a la salud y pueden ocasionar la muerte de una persona podemos mencionar los siguientes:

Monxido de Carbono (CO)

Es un gas extremadamente venenoso, incoloro, inodoro e inspido, muy ligero, poco soluble en agua, inflamable y posee una gran capacidad de dispersin. Si una persona inhala monxido de carbono con el aire, este se combina con la hemoglobina por lo que los glbulos rojos pierden la capacidad de admitir oxgeno, provocando la muerte por asfixia.

Se genera:

Por la combustin incompleta de madera (incendios en la mina).

Por funcionamiento de motores de combustin interna, cuando no se controla el escape de estos equipos.

Por el uso de explosivos.

En toda combustin que haya deficiencia de oxgeno.

Es uno de los gases ms peligrosos que existen y es la causa del 90% de los accidentes fatales en minas por intoxicacin por gases.

Gases Nitrosos (NO, NO2)

Los gases nitrosos en concentraciones bajas no tienen color, olor y sabor. En concentraciones altas se pueden detectar por su olor a plvora quemada, familiar de las voladuras y por sus humos de color rojizo. Este gas es ms pesado que el aire, su accin txica, ataca a las vas respiratorias principalmente a los pulmones. Una concentracin del 0,02% produce un envenenamiento mortal, pues la persona que la respira puede morir repentinamente despus de varias horas o das. El lmite permisible para este gas es del 0,0005%.

Los gases txicos e irritantes, se producen por:

La combustin.

La detonacin de los explosivos.

Por la operacin de equipos diesel

Nitrgeno (n2)

Gas inerte, incoloro, inodoro e inspido. No es venenoso y no sostiene la vida ni la combustin. Cuando se encuentra mezclado con un poco de oxgeno, slo produce sofocamiento en el organismo humano; pero cuando se mezcla con el oxgeno en una proporcin mayor aprox., de 78 % a 21 %, este gas causa la muerte por sofocamiento cuando el porcentaje de nitrgeno pasa de 88%.

Anhdrido Sulfuroso (SO2)

Este es un gas incoloro y a la vez sofocante, es un gas 2,2 veces ms pesado que el aire, que irrita fuertemente a los ojos, nariz y garganta. En concentraciones mayores al 0,05 es un gas mortal. Este gas se forma por la combustin de piritas con altos contenidos de azufre y por voladuras en rocas que contienen sulfuros, teniendo como lmite permisible el 0,0005%. Adems los combustibles lo contienen y lo volatilizan cuando estos se queman.

Gases Sulfhdricos; Sulfuro de hidrogeno; cido Sulfhdrico (H2S)

Es un gas incoloro, con un olor caracterstico a huevos podridos, es sofocante, txico, irritante y venenoso. Ataca al sistema nervioso con un contenido del 0,05%, produciendo envenenamiento en media hora y en concentraciones del 0,1% la muerte inmediata. Estos gases son producidos por la combustin incompleta de explosivos, descomposicin de minerales sulfurosos y putrefaccin de sustancias inorgnicas. Este gas es permisible hasta el 0.002%.

Condiciones de Trabajo

Las condiciones del trabajo minero en este sector tienen un gran impacto en la salud de las personas involucradas en esta actividad. Por ejemplo, la prospeccin es por deteccin visual y la explotacin es por minado selectivo, con un 60% de perforacin manual, 15% de perforacin elctrica y slo un 25% de perforacin convencional. Estas condiciones de explotacin tienen un gran impacto en la salud del minero, dado que ste emplea principalmente la fuerza fsica. Adems, el empleo del perforador elctrico no permite el uso de agua y por lo tanto incrementa la concentracin de polvo de mineral en el socavn.

El mineral extrado es molido y amalgamado en quimbaletes y luego rehogado para eliminar el mercurio302. En Puno, en los yacimientos primarios, la explotacin suele ser eminentemente manual, con perforacin a pulso. El transporte de mineral se realiza en carretillas; y el beneficio, en quimbaletes, con baja recuperacin y uso indiscriminado de mercurio303. En los yacimientos secundarios (depsitos fluvio-glaciales del cuaternario), se derriba el material aurfero por medios manuales y por medios mecnicos a travs de monitores, y el tratamiento se realiza en canaletas enrifladas304. En Madre de Dios, en la zona de selva baja, se encuentran gravas aurferas en cursos antiguos de ros. Para la explotacin se emplea carretilla y tolva, monitores, bombeo y draga de succin, y el tratamiento se realiza en canaletas y por amalgamacin. En el pie de monte, que son gravas aurferas en terrazas, se emplea el minado mecanizado y el tratamiento en canal con alfombra y amalgamacin305.

El mineral extrado es molido a pulso o en molino de billas, y pasa luego a un proceso de amalgamado en quimbalete (molino de piedra). Concluidas la molienda y la amalgamacin, se separa la amalgama del resto del material (relave) y se procede a rehogar, para obtener la pella del oro. El proceso de amalgamacin se fundamenta en que la tensin superficial a la interaccin oro mercurio es muy inferior a la del agua con el oro. Esto favorece la combinacin de los dos metales Formando la amalgama 306.

Efectos Ambientales Bajo Tierra

El hombre, las mquinas, las rocas y el clima actan conjuntamente en el medio subterrneo. Dado que el hombre suele ser el ms afectado por esta interaccin, debe darse prioridad a las cuestiones relacionadas con laseguridady lasalud de los mineros.

Aire

El clima bajo tierra est determinado por latemperatura elevada de las rocasy por sucontenido en gases y lquidos,as como por la actividad minera en s.

Factores que influyen en el clima y el aire en la minera subterrnea

Fuente de peligro

Causa

Peligro

Medidas preventivas

Deficiencia de oxgeno (O2)

Desplazamiento debido al enrarecimiento del aire (clima sofocante), gris*, respiracin, lmparas de llama abierta, incendios de mina

Fatiga, asfixia

Ventilacin

Radiacin

Componentes radiactivos de la roca, sondas de medicin

Efectos nocivos de la radiacin

Restriccin de las horas de trabajo con control dosimtrico

Radn

Emisiones gaseosas de la roca

Efectos nocivos de la radiacin

Ventilacin, restriccin de las horas de trabajo

Metano (CH4)

Emisiones gaseosas del carbn

Explosin

Extraccin de gas, ventilacin, instalacin de dispositivos de seguridad en las mquinas para evitar explosiones de gris

Polvo de carbn

Extraccin y transporte del carbn

Explosin

Uso de tcnicas de precipitacin de polvo, prevencin de explosiones de gris

Monxido de carbono (CO)

Gases de escape, emisiones gaseosas en minas de carbn de piedra paradas

Intoxicacin

Ventilacin

Dixido de carbono (CO2)

Emisiones gaseosas en depsitos de sal, gases de escape, desprendimiento de gas de aguas termales

Asfixia

Ventilacin

Sulfuro de hidrgeno (H2S)

Desprendimiento de gas en aguas de mina y termales

Intoxicacin

Ventilacin

Oxidos de nitrgeno (NOx) vapores de voladura

Voladuras

Intoxicacin

Ventilacin, restriccin de voladuras a horas determinadas

Gases de escape

Motores de combustin interna

Intoxicacin

Ventilacin

Gases de fuegos latentes, humo

Incendios en galeras

Intoxicacin

Apagado y contencin del incendio, medidas preventivas

Aerosoles de aceite

Aparatos neumticos

Intoxicacin

Precipitacin del aceite

Calor

Temperatura elevada de las rocas, calor emitido por motores

Fatiga

Ventilacin, enfriamiento del aire

Ruido

En la explotacin minera subterrnea, el ruido es producido por motores de combustin interna, de aire comprimido e hidrulicos, por equipos de perforacin y voladuras, as como por los medios de transporte (trenes, vehculos, cintas transportadoras, etc.) y ventiladores.

Polvo

Lacontaminacin con polvo(por ejemplo, polvo de roca en minas de carbn) debe limitarse a fin de minimizar laincidencia de enfermedades, de las cuales la ms peligrosa es la silicosis causada por la inhalacin de partculas de slice. Los siguientes minerales producenpolvos nocivos:asbesto, berilio, fluorita, minerales de nquel, cuarzo, mercurio, cinabrio, dixido de titanio, xidos de manganeso, compuestos de uranio y minerales de estao. Lasmedidas preventivasdestinadas a evitar este tipo de contaminacin se basan en lafijacin del polvodurante las perforaciones y el transporte. Para ello se recurre a la aspersin con agua o a la impregnacin de los frentes de arranque a travs de perforaciones practicadas antes de la extraccin. El uso demascarillas protectorasevita la inhalacin de polvos. La instalacin defiltrosen los motores de combustin interna, por su parte, permite retener las partculas de holln.

Contaminacin de aguas superficiales y de mina

Tipo de contaminacin

Sustancias contaminantes

Medidas preventivas

Modificacin del pH

-

Neutralizacin

Sustancias inorgnicas solubles

Metales pesados, sales, azufre

Precipitacin

Sustancias inorgnicas insolubles (en suspensin)

Lodo

Aglomeracin y sedimentacin

Sustancias orgnicas

Aceite, grasa, lubricantes y emulsionantes

Precipitacin en tanques de sedimentacin

Calor

-

Enfriamiento, mezcla

CONCLUSIONES

se determin la importancia que es el equipo de proteccin para trabajos de tajo abierto y socavn.

Los gases liberados en tajo abierto y socavn causan estragos, muchas veces irremediables, para los operadores inmiscuidos en esta labor.

Gases como el CO2, CO EL GRIS , SULFURO DE HIDROGENO , entre otros son los que se liberan en trabajos de tajo abierto y socavn, y que por supuesto son altamente explosivos y peligrosos.

Se determin caractersticas de algunos gases como el GRIS. Este gas es sumamente explosivo , su composicin es mayormente de metano , se da en minas subterrneas de carbn; y otras caractersticas de otros gases.