En un frente vertical del subnivel, las guías constituyen aperturas verticales localizadas en el plano vertical del frente del subnivel.
De la figura siguiente se deduce que la zona del flujo por gravedad está cortada por la pared vertical de la tolva, pero que queda no perturbada por lo demás. La pared vertical corta los elipsoides de extracción y de relajación en la forma del esquema adjunto es decir aproximadamente por la mitad.
Influencia del tamaño de partícula en el ancho de la zona activa
Flujo por gravedad en una apertura en pared vertical característica de hundimiento por subniveles
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CAPÍTULO 10
DISEÑO DE APLICACIONES DEL METODO DE HUNDIMIENTO POR SUBNIVELES Pág.: 122
En el hundimiento por subniveles la apertura en la guía del subnivel tiene la forma de una rendija cuya longitud es igual a la anchura del techo de la guía o galería en mineral en el subnivel.
Se demuestra experimentalmente que el ancho de extracción aumenta con el ancho de la apertura como se ve en la figura siguiente:
La forma de la ranura también influye en el flujo por gravedad y en consecuencia en la forma de las elipses. Cuando el techo de la guía del subnivel está abovedado la pendiente del mineral volado formará en la guía un cono y la extracción del mineral por cualquier parte de la periferia del cono inducirá un flujo de mineral que seguirá la forma del cono. Esta situación no es favorable porque la sección eficaz de la apertura de extracción se reduce y tiene como consecuencia la penetración del estéril por la parte central de la apertura al producirse un efecto de estrechamiento de la elipse de extracción.
Esquema de los elipsoides de relajación y de extracción provocados por una apertura en la pared vertical. Las paredes verticales cortan los elipsoides aproximadamente en dos mitades.
Geometría simplificada del hundimiento por subniveles
Influencia del ancho de la apertura de extracción en el flujo por gravedad
a) ranura pequeña, b) ranura ancha.
Esquema de flujo por gravedad en función de la forma de la apertura de techo de la guía del subnivel. Techo abovedado.
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Cuando el techo de la guía del subnivel es plano la totalidad de la apertura se utiliza en la extracción y esta situación es más favorable que la anterior porque la forma de las elipses de extracción se ensancha alejando el frente de estéril de la apertura de extracción.
Una correcta extracción requiere no solo una anchura suficiente de la rendija o apertura de extracción sino también un espesor adecuado de la vena de mineral. Este espesor depende de la profundidad con que penetra la cargadora (pala o LHD) en la pendiente del montón de mineral en la guía.
De acuerdo con la teoría de Rankin las trayectorias de pendiente de máxima tensión del mineral en la guía siguen un ángulo
β
con la vertical tal que:
2
/
)
90
(
ºφ
β
=
−
En dónde:φ
= es el ángulo de talud natural del mineral hD = la altura de la guíaEl punto 1 representa el pie de la pendiente teórica, el 3 la arista de intersección del techo de la guía con el frente del subnivel, el 2 representa la intersección de las trayectorias desde el punto3 con el muro de la guía del subnivel y X es la distancia entre los puntos 1 y 2. A medida que se extrae mineral por la base de la guía, la pendiente tiende a aproximarse al límite teórico definido por la trayectoria 3-2. En esta línea la pendiente tiene un coeficiente de estabilidad igual a 1,
es decir que está a punto de colapso.
Por lo tanto la conclusión lógica es utilizar la altura completa hD de la guía del subnivel para la extracción. La penetración de excavación por la LHD debe ser:
2
90
·
·
φ−
−φ
=h
ctg
h
tg
X
D DSin embargo la penetración de las máquinas de carga no pasa de 1 a 1,3 m por lo que solo se utiliza par la extracción normal una parte superior de espesor e de la vena de mineral en la guía, aunque la parte inferior servirá para acumular bloques de mayor dimensión que podrán ser extraídos posteriormente.
Incluso en condiciones normales de extracción la pendiente del mineral en la guía no tendrá un ángulo constante. Por ello es necesario definir el ángulo
β
de la línea 2-3 con el fin de evitarlo por ser el límite de equilibrio, para que no se produzcan golpes de mineral que pueden resultar peligrosos. Cuando se produzcan cuelgues se tratarán con todas las precauciones para evitar accidentes. Como los cuelgues se suelen producir por defectos en la perforación y voladura, este método requiere extremar los cuidados en la ejecución de estas operaciones.El elipsoide de extracción no tiene en realidad la forma de un elipsoide de revolución sino que la parte superior es mas ancha que la inferior. En materiales finos la diferencia no es apreciable pero sí los es en gruesos y para aperturas de extracción anchas: la movilidad es menor en la parte superior del elipsoide que en la inferior. Los tamaños gruesos tienden a concentrarse en la parte superior debido a que en las voladuras en abanico el espaciamiento de los
Esquema de flujo por gravedad en función de la forma de la apertura de techo de la guía del subnivel. Techo plano.
Diferentes pendientes de las trayectorias del mineral en la guía del subnivel
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barrenos es mayor arriba.
Por lo tanto puede decirse, simplificando, que el mineral de la rebanada volada tiene la mayor movilidad en la parte inferior y que disminuye hacia arriba, y cuanto menor es la movilidad mayor ha de ser la anchura de la apertura de extracción. Esto implica que el elipsoide de extracción es más estrecho en la parte baja y más ancho en la parte alta, con el ancho máximo WT algo por encima de la mitad de su altura.
En general, a efectos de diseño, si h es la altura del elipsoide modificado de extracción se supone que el ancho máximo WT del mismo se encuentra hacia