POLIGONACIONES SUBTERRANEAS

LEVANTAMIENTO DE LABORES SUBTERRANEAS

1. INTRODUCCIN:

Esta parte estudiaremos la aplicacin de las tcnicas topogrficas, ya estudiadas, al caso de trabajos desarrollados en el subsuelo. Adems del ejemplo clsico de la minera de interior, estas tcnicas sern aplicables en la perforacin de tneles para carreteras y ferrocarriles, en determinadas obras hidrulicas, en la creacin de espacios subterrneos para almacenamiento, etc.

Las caractersticas que hacen especiales las obras subterrneas, desde la perspectiva de la topografa, son las siguientes:

Iluminacin.- En las obras subterrneas es preciso trabajar con luz artificial, en ocasiones escasa. Esto obliga a emplear iluminacin adicional, tanto en los equipos topogrficos como en las seales de puntera y los puntos visados.

Temperatura, humedad, etc.- Pueden suponer condiciones de trabajo incmodas para los operarios, pero tambin afectar a los equipos, que estarn sometidos a condiciones adversas que facilitan su deterioro.

Existencia de polvo, gases nocivos o gris.- Suponen condiciones adversas y, en ocasiones, peligrosas.

Espacios reducidos y por los que, con frecuencia, circulan vehculos o existe maquinaria en movimiento.- Esto obliga, habitualmente, a fijar los puntos de estacin en las paredes o en los techos de las labores y, en ocasiones, a estacionar en estos mismos puntos.

Levantamiento de puntos de difcil acceso, en los que a menudo resulta imposible situar una seal de puntera.

Comunicacin entre las labores de interior y las de exterior.- Pueden complicar, de manera importante, los trabajos topogrficos de enlace entre dichas labores, en particular la transmisin de orientacin y de cota al interior.

La complejidad de las labores de interior, que puede dificultar el desarrollo de los trabajos topogrficos y, en particular, el replanteo de nuevas labores.

Los levantamientos topogrficos en minera deben seguir de cerca los avances de la explotacin. Adems, los vrtices en los que se apoyan pueden verse afectados por los movimientos del terreno o, incluso, desaparecer.

Los planos de las labores mineras de interior deben llevarse al da, para poder organizar adecuadamente los trabajos de salvamento en caso de accidente, para relacionar las labores con posibles efectos en el exterior, para evitar intrusiones en los registros mineros colindantes, para evitar el problema de las aguas colgadas, etc.

Los trabajos topogrficos intervienen en todas las fases del proceso minero. En el caso de minera de interior, y sin nimo de ser exhaustivos, podemos mencionar los siguientes casos:

Prospeccin y exploracin.

Investigacin por sondeos del yacimiento: replanteo de la malla de sondeos terica, levantamiento topogrfico de la situacin real de los sondeos; sondeos inclinados.

Replanteo de registros mineros.

Levantamiento inicial de la zona minera. Replanteo de las obras e instalaciones a construir en el exterior.

Toma de avances; replanteo de obras e instalaciones a construir en el interior.

Replanteo de labores subterrneas; rompimiento entre labores.

2. TEODOLITO EN MINERIA SUBTERRANEA:

Como hemos indicado, suelen emplearse instrumentos similares a los de exterior, siempre teniendo en cuenta las condiciones de iluminacin de las labores subterrneas y, en caso necesario, que sean antigris.

No obstante, existen equipos especialmente diseados para trabajos de interior. Estos equipos se estacionan de manera que no interrumpan los servicios de arranque y de transporte de material.

En algunos casos se coloca el instrumento sobre una barra horizontal, que se apoya en los hastiales a altura suficiente para no interrumpir el transporte.

En otros casos, especialmente si las labores son angostas, el instrumento se suspende de un perno introducido en el hastial o en el techo de la labor.

Los equipos antiguos se iluminaban, mediante el equipo adecuado, a travs de los puntos de entrada de luz, de manera que pudieran tomarse lecturas sobre los limbos. Los teodolitos electrnicos y las estaciones totales disponen de una pantalla, donde pueden leerse los resultados de la medicin, que puede estar iluminada.

Las plomadas y las seales de puntera se iluminan desde atrs, interponiendo una pantalla de papel o de plstico para no deslumbrar al operario del instrumento. Tambin pueden iluminarse lateralmente. Todos los equipos de iluminacin, en caso de minas de carbn, deben ser antigris.

La puesta en estacin se realiza, generalmente, con relacin a una plomada que cuelga de un cncamo situado en el techo de la labor, como hemos visto

Moveremos el instrumento, montado sobre el trpode, hasta situarlo aproximadamente bajo la plomada y, a continuacin, utilizaremos el juego del instrumento sobre la meseta del trpode para afinar mejor. La plomada debe estar en la prolongacin del eje principal del instrumento.

Muchos instrumentos llevan una seal o un pivote para indicar el centro del anteojo. Si situamos el anteojo en posicin horizontal, esta seal nos indicar el punto sobre el que debe estar la plomada para conseguir la puesta en estacin.

Si el aparato no dispone de esta seal, la materializamos estacionando aproximadamente bajo la plomada y marcando con un lpiz el crculo que describe la punta de sta sobre el anteojo (situado en posicin horizontal) al girar la alidada horizontal. El centro de este crculo es el punto buscado.

3. MTODOS TOPOGRFICOS SUBTERRNEOS:

Mucho antes de que comiencen las labores de excavacin es necesario realizar un levantamiento topogrfico de superficie de la zona que ser afectada por la explotacin minera o por la obra subterrnea en cuestin.

El levantamiento de superficie es un trabajo topogrfico convencional, para el que habr que establecer las redes planimtricas y altimtricas habituales y aplicar los mtodos e instrumentos estudiados en la asignatura Topografa del semestre pasado.

Tambin puede resolverse esta fase mediante un levantamiento fotogramtrico, sobre el que habr que incorporar los lmites del grupo minero, la situacin de los polvorines, etc.

En minera subterrnea (al contrario de los que ocurre en minera a cielo abierto) las variaciones en superficie son relativamente pequeas y se suelen limitar a la construccin de algunas instalaciones y edificios en el exterior y, eventualmente, al avance de vertederos de estriles.

Mencin aparte merece el caso de hundimientos en superficie provocados por las labores de interior, que estudiaremos ms adelante.

El levantamiento y la actualizacin de planos, a partir de los vrtices empleados para el levantamiento topogrfico o fotogramtrico inicial, resulta sencillo y no vamos a extendernos en l.

Un caso especial es el constituido por los trabajos topogrficos que permiten enlazar las labores de interior con el levantamiento exterior, necesarios para referir aquellas al mismo sistema de coordenadas empleadas en ste (y, en definitiva, enlazar con la red geodsica).

Vamos a tratar los mtodos planimtricos y altimtricos empleados para el levantamiento de las labores subterrneas y para la actualizacin continua de estos trabajos, especialmente en lo que se refiere a la toma de avances de los frentes de explotacin.

MTODOS PLANIMETRICOS:

MTODO ITINERARIO:

Los itinerarios de interior se realizan y se calculan del mismo modo que los de exterior. Pero en este caso las dificultades son mayores, como se ha indicado, debido al elevado nmero de ejes, a su reducida longitud y a las dificultades de la puesta en estacin y de la realizacin de las mediciones. Es fundamental poner especial atencin en la planificacin y en la ejecucin de estos trabajos para evitar una acumulacin excesiva de errores.

Segn los casos, emplearemos unos u otros de los instrumentos topogrficos que hemos visto. Los teodolitos y estaciones totales nos proporcionan los mejores resultados, pero en ocasiones habr que emplear brjulas y eclmetros para la medida de ngulos y cinta mtrica para la de distancias.

ITINERARIO CERRADO:

Los itinerarios cerrados son aquellos en los que el punto final coincide con el inicial. Los aplicaremos siempre que sea posible, estableciendo un recorrido por las labores que interesa levantar hasta volver, por stas o por otras ya levantadas, al punto inicial.

Para relacionar las coordenadas de los puntos visados con las de los vrtices del levantamiento exterior, necesitaremos conocer las coordenadas de la primera estacin del itinerario y disponer de una direccin de acimut conocido, que nos permita orientar el itinerario. Esta orientacin puede haberse transmitido a travs de un pozo o de una rampa.

ITINERARIO ENCUADRADO:

En ocasiones se dispone de dos puntos de coordenadas conocidas, entre los que se puede establecer un itinerario encuadrado. En los itinerarios encuadrados de exterior, la orientacin se consigue lanzando visuales entre las dos estaciones extremas, lo que no suele ser posible en interior ya que es raro que estos dos puntos sean visibles entre s. Los puntos de interior de coordenadas conocidas pueden corresponder a dos pozos, cuyas coordenadas se han calculado mediante un itinerario de exterior ligado a la red geodsica.

Mediante plomadas situadas en los pozos marcamos las estaciones en el interior y sus coordenadas planas (X e Y) coincidirn con las de exterior y sern, por tanto, conocidas. Las coordenadas del punto de interior tambin pueden haberse medido a travs de una rampa.

Adems, puede ser que hayamos transmitido la orientacin al interior por un pozo o por una rampa.

La transmisin de orientacin al interior se estudiar posteriormente, pero podemos adelantar que nos proporciona una direccin de acimut conocido a partir del punto materializado en el interior, lo que permite orientar el instrumento topogrfico estacionado en l (o calcular la correccin de orientacin, si se prefiere trabajar as).

MTODO DE RADIACIN:

Emplearemos el mtodo de radiacin para completar el levantamiento de las distintas labores de interior. Se levantarn todos los detalles que deban figurar en los planos de la explotacin y tambin aquellos que puedan ser relevantes para las labores de investigacin (fallas, contactos, etc.) y de planificacin minera (secciones, perfiles, etc.).

El mtodo de radiacin se aplica desde las estaciones de los itinerarios.

Como sabemos, se puede trabajar con el instrumento topogrfico orientado, midiendo directamente los acimutes de las alineaciones visadas. Si optamos por no orientar el instrumento, ser preciso lanzar una visual a una direccin de acimut conocido (normalmente la estacin anterior del itinerario) para poder trabajar mediante correccin de orientacin. Lo ms adecuado es realizar conjuntamente los itinerarios y la radiacin, siempre que sea posible. De esta manera ahorramos tiempo y reducimos la posibilidad de que se produzcan errores groseros, ya que slo hay que estacionar una vez en cada punto de estacin.

Tal como ocurre con los itinerarios, todos los puntos radiados deben referirse a la red exterior para trabajar en un sistema de coordenadas comn a ambas redes.

En caso necesario, puede levantarse por radiacin una estacin destacada ed desde la que se levantan posteriormente, tambin por radiacin, los puntos de inters 1, 2, 3, etc. Para poder orientar esta estacin destacada se lanza, una vez hemos estacionado en ella, una visual de espaldas a la estacin p del itinerario desde la que la habamos levantado.

MTODOS ALTIMETRICOS:

NIVELACIN TRIGONOMTRICA:

MTODO DE LA PLOMADA:

El mtodo de la plomada no es tan diferente al mtodo de poligonacin utilizado en trabajos superficiales, donde se miden las distancias con la cinta de acero y los ngulos azimutales con el teodolito, emplendose las lecturas de los ngulos verticales para reducir a la horizontal las distancias medidas.

En los trabajos subterrneos, conviene tener, todos los puntos de estacin o vrtices de la poligonal en el techo, colocndolos en el piso nicamente cuando las condiciones locales obliguen a ello, por ejemplo cuando existan tajeos o excavaciones grandes en el techo.

Cuando la poligonal se lleva por galeras principales, que tienen nicamente la pendiente necesaria para el desage, digamos 1%, se pueden medir las distancias sobre el piso, o paralelamente a el entre cada dos plomadas que cuelgan de los puntos de estacin y utilizarse el nivel del anteojo con un juego de pequeas miras para determinar las diferencias de nivel.

Cuando las labores tienen una inclinacin fuerte o cuando hay obstrucciones, tales como montones de desmonte, estrangulaciones de las labores, etc. y en general, en los casos en que no se necesita una precisin demasiado grande en el levantamiento, se procede de la manera siguiente: Las visuales se toman hacia la cuerda de la plomada para las estaciones en el techo o piso, colocando el cruce de los hilos del retculo del instrumento en coincidencia con un punto bien definido, tal como un nudo en la cuerda de la plomada leyndose el correspondiente ngulo en el limbo vertical y midiendo la distancia desde el centro del eje horizontal de rotacin del anteojo hasta el punto visado: se toma adems las alturas del instrumento y de la seal visada con respecto a los puntos de estacin, contndose esta altura como positiva cuando la estacin est en el piso y negativa cuando la estacin esta en el techo.

La distancia medida en estas condiciones dar la distancia horizontal entre las dos estaciones multiplicndola por el coseno del ngulo de inclinacin ledo en el limbo vertical del instrumento; esa misma distancia multiplicada por el seno del mismo ngulo dar una distancia vertical que, combinada con la altura del instrumento y la atura de la seal visada, dar a diferencia de alturas entre los dos puntos de la poligonal.

LEVANTAMIENTO DE DETALLES:

DETALES POR DISTANCIAS:

En la distancia medida entre los puntos (A y B), se toman los detalles cada dos metros o cuando las inflexiones lo requieran en los hastiales de la galera, con un flexmetro a dos o tres metros, en forma perpendicular a la cinta, obtenindose la forma de la galera o labor.

DETALLES POR ANGULOS:

Consiste en fijar un punto por la interseccin de dos visuales, a partir de dos puntos cuyas distancias se conocen. Tienen muy poca aplicacin en los trabajos subterrneos debido a que no siempre hay seguridad de ver el mismo punto desde la segunda estacin.

Se usa en casos muy especiales, por ejemplo, cuando el punto que se va a fijar es inaccesible y puede ser iluminado por un rayo de luz.