Tuneladoras en La Minería Parte TBM

8/17/2019 Tuneladoras en La Minería Parte TBM

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Tuneladoras en la Minería

Una tuneladora (TBM) es un dispositivo utilizado para excavar túneles m unasección circular a través de una variedad de estratos de suelo y roca. TBMs

pueden perforar a través de roca dura, la arena, y casi cualuier cosa.!i"metros de túnel pueden ser desde # $asta unos #% metros (&.& a '.' pies)túneles m"s peue*os ue se crean normalmente mediante perforación$orizontal diri+ida en lu+ar de TBM.

TIPOS DE TBM

Tuneladoras se clasican normalmente en tres +rupos-

#. M"uinas de tipo aierto- vi+a principal, +u/a 0elly y a+arre aierto.

. M"uinas de tipo lindado- único escudo y escudo dole.

&. M"uinas de suelo lando- $/rido, euilirio de la presión de la tierra,protector mixto y compuesto acuoso.

Una caracter/stica común a todos los tipos TBM es un caezal de corte +iratorioue $ace lo si+uiente- (#) 1ensiona $acia adelante y contra la pared de la roca

a alta presión () usa cortadores de discos individuales colocadosestraté+icamente en en la caeza de corte (&) realiza la eliminación del lodopor medio de cuos y (2) esta soportado por un co3inete principal

con la estructura ue se mueve $acia delante por un sistema de empu3ecompuesto de cilindros. Todo TBM tiene un sistema de copia de se+uridad deunidades de potencia y un sistema de eliminación de suciedad.

4as m"uinas de tipo lindado rara vez son usadas en miner/a deido a ladicultad en la eliminación de los escudos. Una tercera m"uina de tipolindado, el linda3e de a+arre, fue dise*ado para apoyar activamente el suelode la caeza de corte $asta detr"s de la tuneladora, donde el apoyo de roca

puede ser instalado y sea utilizado en una amplia +ama de condiciones+eoló+icas. 5in emar+o, ya no est" disponile deido a la limitada aceptaciónen la industria.

1orue la mayor/a de las aplicaciones mineras tienen lu+ar de moderado a rocadura.



APLICACIONES GENERALES DE TBM

6omparado con su uso en aplicaciones de in+enier/a civil, el uso de TBM en laminer/a $a sido relativamente modesta ya ue desde la primera tuneladora deroca dura fue introducida por 7ames 5. 8oins en #9':.

Tuneladoras en la miner/a $an oscilado en di"metros de #.: a :,% m (: a 'pies). 5e $an utilizado predominantemente en formaciones suaves amoderadamente duras. 4as aplicaciones en miner/a a veces dan lu+ar aseveras restricciones sore el tama*o del componente y peso para ue eleuipo pueda descender por los e3es existentes, transportados a una asamlea

desi+nada y "rea de lanzamiento y, después de la terminación del túnel,removido. 4os sistemas de TBM en al+unas minas deen incluir euipos apruea de explosiones. !ic$o euipo se $a utilizado para el acceso a carónexplotación minera en ;lemania, <n+laterra y 6anad".

=studios detallados es necesario para seleccionar el correcto sistema de una TBM para un proyecto. Tal estudio implica la revisión de informes +eoló+icos dedise*o, diu3os de 1erl +eoló+ico e informes de dise*o o euivalente de l/neade ase preparada por el propietario de la mina o un consultor ue representacondiciones previstas a lo lar+o de la unidad y par"metros de dise*oreueridos.

>actores importantes a considerar son los si+uientes-

? Tipos de rocas

? 1ar"metros de resistencia de la roca de un laoratorio de prueas

? 6aracter/sticas de masa rocosa, incluyendo el tiempo de espera en la

profundidad del túnel actual, el perl y alineación del túnel propuesto

? !i"metro del túnel

? 8euerimientos de soporte del túnel, temporal y permanente.

? ;+ua y +as

? 1erl +eoló+ico

? 4impiando los reuisitos



>i+ura #.:@# puede ser una $erramienta útil para propósitos de discusión en laetapa de planicación. =l cuadro muestra tipos t/picos de TBM y sus campos deaplicación m"s ecientes de ran+os asados en la masa de la roca. 4a tasaestimada de avance de TBM se asa en la resistencia de la roca ycaracter/sticas de fracturación, condición in@situ de la roca total, caracter/sticasde las m"uinas y funcionamiento en el túnel. 4a velocidad real de avance del

TBM es i+ual al producto de la penetración instant"nea promedio en mil/metrospor revolución de la caeza de corte (pul+adas por revolución), velocidad decaezal de corte (rpm), camio de $oras por d/a y utilización (A) de lam"uina.

CARACTERÍSTICAS DE DISEÑO DE TBM

6aracter/sticas importantes a considerar para lo+rar saltar de roca eciente

incluyen car+a de empu3e ecaz en el caezal de corte y cortadores, dise*o yespaciado de cortadores de di"metro y punta de la anc$ura de los anillos decorte.

4a capacidad de car+a nominal de un solo disco cortador $a evolucionadodesde 9 CD (E.EEE liras) para la cortadora de &EE mm (# pul+) de ladécada de #9'E a F &# CD (:E.EEE liras) para el cortador de tama*o m"s+rande de 'EE mm (E pul+) de $oy.

4a actual tecnica de TBM tiene t/picamente un caezal de cortede cara planacon un solo centro de se+uimiento la cara y el calire cortadores, cada uno delos cuales ofrece entalladuras concéntricas en la supercie de la roca durante

las excavaciones. =l espaciado de corte (espaciamiento de centro a centro dee3es de cortador) es nominal 9E mm (&,' pul+.) para los cortadores de la cara,disminuyendo continuamente la separación m"s estricta para las posicionesdel cortados de calire.

Un caezal de corte de tipo plana consiste en normalmente nueve cuc$illas enla zona de curvado del calirador. Un t/pico 2.%m (#' pies) TBM para roca duraun caezal de corte con cuc$illas de 2& mm (#: pul+.) detr"s de car+a semuestra en la +ura #.:@. 6ortadores de solo@disco (2& m m o #9 pul+adas)en las cuiertas se muestran en la +ura :.#@2 en el cap/tulo :.#.

5elección de caracter/sticas de corte y cortador de di"metro est" determinadopor el estudio de la aplicación o reuerimientos espec/cos de la aplicación.;nillos de cortador de van+uardia para las aplicaciones de roca dura se $acendel acero de $erramienta, espec/camente tratados térmicamente para reducirel número de camios de corte y tiempo de inactividad para las condiciones detierra esperado durante la unidad. =l monta3e del e3e de corte incluye



rodamientos de rodillos cónicos de alta capacidad y capaz de soportarmúltiples camios de los sellos.

4a fase inicial del dise*o de la tuneladora, se dee decidir si el caezal decorte dee tener cortadores de car+a frontal o trasera. 6ortadores de car+afrontal son m"s r"pidos pero reuieren mineros para entrar y traa3ar a3o

tierra sin soporte delante de la m"uina.

6ortadores de car+a trasera se pueden camiar por detr"s de la caeza decorte y a3o la protección de una estructura lindada. 4os cortadoresindividuales m"s +rande 'EE mm (E pul+.) pesan $asta #9E C+ (2' liras). 5emovió e instalado por medio de un sistema de +estión de corte normalmentedise*ado para la m"uina espec/ca.

Viga rin!ial TBM

4a vi+a principal TBM (>i+ura #.:@&) es adecuada para roca de alta resistenciay zonas de fallas. Métodos de apoyo de tierra pueden incluir vi+as anilloempernado y $ormi+ón de protección.

Una vi+a principal TBM consiste en cuatro elementos principales- caezal decorte (l), () soporte del caezal de corte y vi+a principal, (&) con3unto de +array empu3e y con3unto de cinta transportadora (2).

=l monta3e del e3e con un sistema de e3es forma la sección de ancla3e

estacionaria de la tuneladora. Transmite empu3e y par motor a la pared deltúnel durante la perforación y lleva parte del peso de la m"uina. 4a fuerza deancla3e es aproximadamente & veces el total de empu3e de avance de lafuerza.

4a m"uina es forzada $acia adelante un +olpe en un momento por cilindros$idr"ulicos conectados a la sección de ancla3e y vi+a principal como el caezalde corte rota contra la cara de roca. ;l nal de una carrera y después de lasparadas de caezal de corte +iratorio, el soporte trasero se a3a a la inversión,las pinzas se retractó de la pared del túnel y se movió a $acia adelante i+ual lacarrera de los cilindros de empu3e, las pinzas se ener+izan nuevamente contrala pared del túnel y soporte trasero se retrae para ue aurrido puedecomenzar otra vez.

4os soportes delantero, soporte de zapato y lateral extensile y soportes deltec$o proporcionan contacto con el suelo inmediatamente detr"s del caezalde corte +iratorio para estailizar la tuneladora durante la construcción detúneles. =l caezal de corte es conducido t/picamente por refri+erado por a+uamotores eléctricos situados en el soporte del caezal de corte, cada unomontado directamente en un reductor con los pi*ones de salida. 1i*ones



unidad de comprometerse con el en+rana3e de anillo +rande, ue est"conectado con el caezal de corte. =l caezal de corte s/ mismo es apoyado porel co3inete principal.

4a vi+a principal TBM se $a convertido esencialmente en la industria est"ndar TBM aierta principalmente por su facilidad de operación y un amplio espacio

alrededor del "rea del caezal de corte para apoyo de tierra.

Guía "ell# de TBM

4a TBM de 0elly@drive (>i+ura #.:@2) es ideal para roca de alta resistencia yzonas de fallas. Métodos de apoyo de tierra pueden incluir vi+as anilloempernado y $ormi+ón de protección.

=l estilo de 0elly TBM consiste en dos elementos principales- la sección de

ancla3e y la sección de traa3o o en movimiento.

=l con3unto de la pinza con dos 3ue+os de pinzas forma la sección de ancla3e3a. Transmite empu3e y par motor a la roca durante la perforación y soporta elpeso de la m"uina.

6uatro pinzas en la dirección radial se arre+lan $orizontalmente en pares ycontrola de forma individual.

4a sección de traa3o incluye caezal, rodamiento delantero, tuo de par,rodamiento trasero y tren de la impulsión.

8otación del caezal de corte es controlado por los motores en la parte traserade la m"uina acoplada para en+rana3es reductores y pi*ones. Un en+rana3ede anillo del común vuelve el e3e a través del centro del tuo del esfuerzo detorsión para transmitir ener+/a rotacional para el caezal de corte. 6ilindros$idr"ulicos de tracción desarrollan empu3e ue se transmite desde el cuerpoprincipal a través de la parte trasera con cuierta y e3e.

=l uso de este tipo de tuneladora $a disminuido, principalmente por el accesolimitado alrededor de la TBM para la instalación de apoyo en tierra.

Agarre a$ier%o de TBM

4a tuneladora de a+arre aierto (>i+ura #.:@') es ideal para roca de altaresistencia y zonas de fallas. Métodos de apoyo de tierra pueden incluir vi+asanillo empernado y $ormi+ón de protección.

4a TBM tiene ampliación de soportes cerca de la cara de la excavación y undise*o m"s simple de la pinza (no vi+a principal o estructuras de 0elly@coc$e)



ue $acen los otros tipos de tipo aierto Tuneladoras descritos. T/picamente seutiliza un arre+lo de cilindros de tipo enre3ado (patrón dia+onal) reaccionar elempu3e al a par del caezal de corte y rodillo correcto. Genta3as pueden incluircostos a3os, lon+itud corta total y radio de +iro a3ustado.

4a m"uina consiste en un caezal de corte $acia adelante para ampliar el

escudo y con3unto de pinza. =l caezal de corte y caezal de corte son lasmismas se+ún lo considerado t/picamente en la vi+a principal y protector depinza de tuneladoras.

=sta con+uración proporciona avance c/clico de la m"uina en la secuenciasi+uiente- di"metro interior, volver a pinzar, a3u+ero.

Una estructura de puente se extiende desde el caezal del soporte de corte dela TBM al primer coc$e de la plataforma. =l puente lleva al +rip pers y tamiénproporciona espacio para instalar el carril mucC@transporte y monta3e de

transportador delantero, euipo de mane3o de materiales, de escape y túnel@soporte de instalación de euipo.

Tuneladora de es!udo si&le

Un solo escudo T BM (>i+ura #.:@%) realiza aurrido e instalación de la+uarnición en secuencia. 8evestimiento, normalmente $ormi+ón se+mentos, seutiliza como una estación de ancla3e para propulsar la m"uina durante laperforación. 4a m"uina se puede utilizar en duro y suave de tierra y esadecuado para túneles en terreno mixto y formaciones sueltas con un a3otiempo

parado.

4a sección principal compone de un caezal de corte, soporte de caezal decorte con en+rana3e de anillo inte+rado, rodamientos y unidades.

6ilindros de empu3e se encuentran en la parte posterior de la m"uina y contrael revestimiento del túnel. ;nillos de revestimiento completo se instalan dentrodel escudo de un montador del se+mento.

Mane3o se $ace por control individual del volumen de petróleo suministradopara separar +rupos de cilindros de empu3e.



!irección puede ser me3orada por los cilindros de articulación, ue apoyan lacaeza de corte dia+onal en relación con el escudo.

TBM de do$le es!udo

4a tuneladora de dole escudo, tamién llamada una TBM de escudotelescópico (>i+ura #.:@:), puede usarse en formaciones duras como suaves.5e utiliza cuando corre el ries+o de condiciones de suelo inestale.Dormalmente, las paredes del túnel se utilizan para anclar la m"uina, uepermite la instalación del revestimiento se+mentario durante el aurrido. 5i lasparedes no pueden tener la presión de la pinza, la m"uina puede empu3arfuera de la +uarnición en su lu+ar.

4a sección de traa3o en la parte delantera de la m"uina tiene un caezal de

corte, soporte de caezal de corte con en+rana3e de anillo inte+rado, co3ineteprincipal y unidades. Una sección telescópica entre el ancla3e y secciones detraa3o incluyen cilindros $idr"ulicos de empu3e y la dirección. 4a sección deancla3e en la parte trasera de la m"uina tiene dos pinzas $orizontales uetransmiten el empu3e y esfuerzo de torsión. 6ilindros auxiliares transmitenestas reacciones a y propulsan la m"uina de la +uarnición. Un montador dese+mento se instala dentro del escudo

de la cola.

Mane3o se $ace por control individual del volumen de petróleo suministradopara separar +rupos de cilindros de empu3e.

!irección puede ser me3orada por los cilindros de articulación, ue pueden de@"n+ulo de la sección de traa3o en relación con la sección de ancla3e parases+ar el caezal de corte en la dirección correcta.

5i se coloca un forro de se+mento, un sistema electrónico +uid@ance esoli+atorio para ase+urar el correcto y el +rado para la instalación del anillo dedovelas en el escudo de cola.

APLICACIONES DE MINERÍA DE TBM

;erturas suterr"neas en minas pueden estar asociadas con la exploración,acceso a y desarrollo de yacimientos, transporte (por tren, transportador o+oma de neum"tico), ventilación, drena3eHdesa+Ie, movimiento de suministrosy mano de ora, se+uridad, o una cominación de estas. >i+uras #.:@ através de #.:@#& muestran e3emplos de al+unas aerturas suterr"neas enmm.



Una consideración clave para aplicaciones de miner/a de la TBM es el tipo desistema de eliminación de la suciedad. Túneles a3o consideración para laaplicación de TBM son +eneralmente cerca de mina, porue sólo interuranostúneles podr/an 3usticar inversiones de capital en euipo TBM. Túnel desecciones en cruz son +eneralmente relativamente peue*os, porue lasuciedad dee ser transportada y alzada sin interrupción a tiempo completominer/a transporte de suciedad tiene $istóricamente realizadas por ferrocarril.

Transporte de mercanc/as por ferrocarril es a menudo la opción de a3ostérminos de capital y los costos de operación y todav/a razonalementeJexile, pero el transportador acarrea la edad tamién es común $oy en d/a,especialmente para unidades de túnel m"s lar+o.

5in emar+o, sistemas de transporte no son siempre adecuados paraaplicaciones de TBM, porue su radio de +iro m/nimo es EEm (%%E pies),mientras ue un TBM personalizados puede ser capaces de dar una curva deradio de #EEm (&&E pies).

Transporte por ve$/culos de neum"tico de +oma puede ser considerado para+randes túneles con un di"metro de, :m (& pies) o m"s. 4a inversión suele serlue+o rellenados con materiales concretos o uena calidad de la roca paraproporcionar una capa de alasto. Ge$/culo pasando estaciones puedenreuerir intervalos para mantener una razonale utilización de TBM.

Ktra consideración para aplicaciones de miner/a T BM es pendiente y declive.!escensos se $an limitado a un m"ximo +rado de a 'E, sin emar+o, deido aun sistema de eliminación de suciedad t/pica utiliza cintas transportadoras.1endientes pueden ser asolutamente escarpadas y a mucc$o puede tomarlu+ar como forma se+ura contenido Ju3o por +ravedad a lo lar+o de lainversión. =n oras civiles, pendientes $an superado 2'E.

;lineaciones est"n determinadas m"s por el uso nal de la excavación,condiciones +eoló+icas y otras restricciones de administración o due*o comol/mites de propiedad.

TBM VERS'S E(CAVACI)N PER*ORACI)N + E(PLOSI)N

M,TODOS

Métodos de excavación TBM tienen venta3as y disadvan@ta+es en comparacióncon los métodos convencionales de perforación y explosión.



Ven%a-as TBM

Al%a .elo!idad de a.an!e

Tasas de excavación instant"nea de #@% mH$ora de la m"uina (&@E piesH$orade la m"uina) re+ularmente se lo+ran mediante tuneladoras con di"metros de&.'@'.' m (##.'@# pies). =n +eneral las tasas de avance por d/a, semana y mesdependen el +eneral TBM sistema utilización traa3os $orarios. =l desarrollo decuerpo de mineral m"s r"pido el per/odo de tiempo de uso

de capital y costo de capital.

6on el uso de TBM menos las partidas son operadas simult"neamente,

$aciendo supervisión planicación f"cil y esfuerzo de administración m"sconcentrado y enfocado.

;l+unos tipos de amiente +eoló+ico se pueden apoyar m"s ecazmente si se$a instalado la compatiilidad relativamente r"pidamente después de laexcavación.

No /a# .i$ra!i0n de e1losi0n2 ni /u&os or e1losi0n

Tuneladoras permiten el traa3o a llevarse a cao continuamente en la partidasin demoras para limpiar los +ases de la voladura del sistema partida oventilación. Lay traa3adores ue dea extraerse otras partidas o lu+ares detraa3o a refu+ios de se+uridad para un ciclo de voladura. 5in emar+o, otrostraa3os de perforación y explosión en la mina pueden causar interrupción enel ruro de TBM.

Redu!!i0n de la al%era!i0n del suelo # ao#o



=xcavación mec"nica es ien saida para ser menos destructivos para lainte+ridad estructural del material ue rodea la apertura excavada deexcavación perforación y explosión. Menos apoyo de tierra es necesario conreducción si+nicativa de material costos y tiempo de instalación.

1ernos de la cuierta y costillas de acero son los dos sistemas predominantes

de soporte utilizados con la excavación de la TBM en las minas. 6on3untos deacero comúnmente se $an empleado en minas de carón profundas alem"npara T BM derivas. <nstalación de apoyo en tierra en túnel m"s +rande desecciones transversales se puede automatizar en +ran medida.

Redu!!i0n de !os%os del re.es%i&ien%o

6uando una excavación completa dee ser alineada con el s$otcrete o

concreto, la supercie lisa uniforme creada por excavación T BM reduce loscostos de los materiales de revestimiento y plantea la posiilidad de ueinstalación de la +uarnición puede ser automatizada.

Ta&a3o de su!iedad uni4or&e

Material excavado mec"nicamente ue esencialmente todos pasan de #EEmm (2 pul+) utilizado para la detección +ruesa.

Con.enien%e ara la au%o&a%i5a!i0n

=l tama*o uniforme de materiales mec"nicamente excavados $acemanipulación de materiales ideal para automatización. Menos des+aste seproduce en euipos de transporte como carros de ferrocarril, camiones otransportadores en el túnel.

Transporte vertical mediante olsillos y alzamiento transportes de car+a puedeser automatizado, minimizando los costos de mantenimiento.

Mineral ue se encuentra en una partida puede ser parcialmente separados yenviado al concentrador, eliminando costos de trituración primarios.



Redu!!i0n de !os%os la$orales

Una velocidad r"pida de avance reduce el costo unitario de excavación. =n lospa/ses m"s occidentales, tama*o de euipo y velocidad de avance son m"s

+randes para T BM ue para la operación de perforación y explosión. 6onsiderelos si+uientes avances promedio t/picos para un túnel de peue*a sección, #Em (#E ft), con dos turnos de #E $oras de traa3o por d/a-

? Kperación de la TBM-

@Tama*o tripulación- 2 a : (% para el si+uiente c"lculo se presupone)

@Gelocidad de avance- #2E m (2%E pies) por semana

@1roductividad- #2E m H semana : turnosHsemana #,92 m (%,2 pies) porturno

? Kperación de perforación y explosión-@ Tama*o del euipo- a & (& para el si+uiente c"lculo se presupone)

@ Gelocidad de avance- & m (#' pies) por semana

@ 1roductividad- semana de & m N &% turnosHsemana O #,E% m (&,' pies) porturno

Regis%ro de seguridad

4as excavaciones de la TBM se consideran relativamente se+uras comparadocon las excavaciones de perforación y explosión porue éste incurre en mayorries+o a los traa3adores por ca/das o accidentes de terreno, incluso en terrenoapoyado. 4a mayor/a sistemas TBM tienen maruesinas protectoras para lostraa3adores en las zonas de traa3o de los instalación de soporte del suelo.

;mos métodos de excavación implican a al+unos pesados de elevación, ue,si no es realizada correctamente, puede conducir a lesiones en la espalda. Una;samlea de solo disco de corte t/pico 2& mm (#: pul+adas) pesaaproximadamente #&% C+ (&EE 4).

6ortadores de espalda car+a normalmente reueridos en aplicaciones deminer/a se camian me3or con eslin+as y alzamientos usando proadossistemas de mane3o de cortadora. 6ortadores de car+a trasera puedenutilizarse normalmente para tuneladoras con di"metros m (#& pies).



Menor *a!%or de Manning

4a excavación en roca dura T BM de3a un perl circular liso con un coecientede ru+osidad es inferior ue el de una t/pica operación de perforación yexplosión. 4a sección transversal de un túnel TBM sin forro por lo tanto deeser solamente cerca de dos tercios de la supercie de un túnel de perforación yexplosión sin forro para el mismo caudal de a+ua.

Se!!i0n %rans.ersal !ir!ular

Un perl circular normalmente da la sección m"s estale. =xcavación de latuneladora reuiere sustancialmente menos apoyo en tierra en condiciones deroca dura astante masivas a masiva.

Cara!%erís%i!as de .en%ila!i0n &e-orada

4a suave supercie de la roca de una excavación T BM si+nica menor friccióny mayor posiilidad de excavación conduce de una sola partida.

Menos !on!re%o !uando la guarni!i0n se re6uiere

Un túnel TBM tiene sustancialmente menos ue $ace un túnel de +ranallado.Pran a$orro en la colocación de $ormi+ón y $ormi+ón puede ser realizado.

Ba/ías de su!iedad ni $a/ías de aso

Ba$/as de suciedad ni a$/as de paso necesarios para TBM túneles con undi"metro de F &,' m (##,' pies) deido a ue todo avance es avance centerline.



Des.en%a-as TBM

Al%o !os%o de Cai%al

TBM los costos var/an ampliamente con el tama*o, fuente y reuisitos deener+/a. =l costo de un t/pico tipo aierto TBM excepto tec$o taladros, mauinaanillo y otros apoyos de tierra o euipos de sondeo es aproximadamente U5Q#,: millones por metro de di"metro (niveles de precios de EE9). Un sencillosistema de copia de se+uridad en una partida con un di"metro de &@2. m (#E@

#% pies) var/a de U5Q #, a Q millones, se+ún instalaciones, almacenamiento,sistemas de transporte de estiércol y as/ sucesivamente. Un sistema con undi"metro de &,% m (# pies), con repuestos y cuc$illas, as/ cuesta alrededor deU5Q millones. ; utilizar, sistema totalmente reacondicionado, técnicamentecomparale cuesta aproximadamente %'A@:'A de esta cantidad.

Traa3os de reparación y mantenimiento son necesarios durante la vida de unam"uina. 4a vida de un sistema BM T $a sido su+@+ested a veces a ser ;' Cm('E.EEE pies) de excavación del túnel, aunue esto var/a se+ún la técnicaosoles@cence, pr"cticas de operación y mantenimiento y aplicación.

6ondiciones en el mercado externo a la mina pueden tener un +ran impacto en

el valor de la vida y el salvamento del euipo.

Un número de tuneladoras $a aurrido m"s de ' Cilómetros (E.EEE pies) deltúnel.

Peneralmente por lo menos de ,' Cm (.EEE pies) de túnel son necesariospara 3usticar el uso de un sistema TBM =sto incluye el valor de salvamentodel euipo.

Gran .alor de reues%os e in.en%ario de /erra&ien%ade !or%e

=l inventario recomendado mayor de piezas de repuesto, incluyendo principalco3inete, en+rana3e de anillo, impulsar la unidad (motor, emra+ue, reductordel en+rana3e y pi*ón), cilindro y cilindro de la pinza est" en la +ama U5Q



%EE.EEE a QEE.EEE (niveles de precios de EE9). <nventario de repuestosmenores a+re+a otro U5Q %E.EEE a Q#EE.EEE de coste de capital. U55&EE, EEEse puede +astar para el monta3e inicial del cortador, cortador repuesto ycortador de reparación de $erramientas y accesorios.

Pla5o de o$%en!i0n largo ara la en%rega

!ise*o y faricación de tiempo para un nuevo TBM con un di"metro de &.%@'.'m (#@# pies) es t/picamente un m/nimo de #E meses. =l tiempo para un

menor TBM, con un di"metro de .%@&.E m (@#E pies), puede ser tan a3o como meses. >"rica de tiempo de entre+a var/a con la fuente real, claridad de ladenición del producto y las car+as de traa3o de sucontratistas.

Tiempos de reacondicionamiento y modicación de euipos existentes es %'A@ 9'A de estos valores, dependiendo del euipo particular, su localización y elalcance del traa3o reuerido.

Grandes !o&onen%es 6ue son di4í!iles de %ransor%ar

1ara lle+ar a los niveles de esfuerzo de torsión reueridos para la excavaciónde la TBM y alto empu3e, componentes deen ser +randes y pesados y por lotanto son dif/ciles de mover por medio de pozos de minas existentes o derivasde la mina.

Tuneladoras tamién son a menudo dif/ciles de uitar de túneles terminados.

1erforación de la tuneladora derivas de los e3es pueden ser dif/ciles. Transportede la supercie y suterr"neo de la

;samlea, as/ como retiro de la mina, reuieren una cuidadosa planicación ypreparación. ; veces transporte y el monta3e deer" efectuarse sininterrupción de la explotación minera a tiempo completo. !een idear planes ymétodos para eslin+as y a3ar componentes pesados por el e3e del tempranodurante el dise*o de la m"uina. 5istemas y componentes de la m"uina dee

estar dise*ados para ser peue*o y li+ero lo suciente para el alo3amiento enel e3e y por el alzamiento.



4a existente con+uración de alzamiento, controles o frenos tamién puedenreuerir modicaciones, y transporte especial o mane3o de dispositivos puedereuerir a3ar +randes componentes $acia aa3o el e3e o moverlos a lo lar+o delnivel.

Ga&a de ali!a!i0n li&i%ada en di4eren%es !ondi!ionesde suelo

!ise*o TBM es determinado por los reuisitos de la aplicación particular la m"suniforme y consistente del entorno +eoló+ico, m"s f"cil y m"s conale eldise*o.

8oca dura competentemente moderada, ue reuieren a moderado apoyo atierra y sin entradas de a+ua, es ideal.

5in emar+o, las minas est"n normalmente asociadas con +eoló+icas noconformidades ue resulten en depósitos minerales, y es de esperar ue todoso parte de una excavación suterr"nea reuerir" al+ún tipo de soporte de roca.!ise*o de la m"uina, dentro de l/mites, capacidad para roca dura paraespeleolo+/a o exprimir el suelo.

1ara aplicaciones de miner/a, un alto +rado de Jexiilidad es +eneralmentedeseale. M"uinas de $oy pueden funcionar en diferentes condiciones desuelo deido a sus motores de frecuencia variale para controlar el caezal decorte rpm y par motor. 1ueden ser euipados con sistemas ecaces parasondeo, excavación la mamposter/a, de $ormi+ón cerca del caezal de corte,

empernada de roca, instalación de vi+a del anillo y aplicación de la malla y elrevestimiento. ;dem"s, puede ser euipado con el sistema McDally, un sistemade soporte de tec$o lon+itudinal para operación en malas condiciones (McDallyE#E).

Cos%os de !onsu&i$les ueden ser ele.ados en Ro!adura # a$rasi.a

6ostos de corte pueden ser una parte muy importante de los costes totales dela TBM. !e suave a medio duro sedimentarias rocas tales como se asocian conpiedra caliza y otros tipos de roca no arasiva, los costos de la corte sonnormalmente tan a3as como U5Q #,EEHm& (Q E,:'Hyd&) o menos. 5in emar+o,en cuarcitas duras, masivas, pueden lle+ar a

U5Q EHm& (Q#'H yd&) o m"s deido a la alta arasividad de la roca cominancon a3a penetración instant"nea.



6uando corte los costos son altos, utilización de la m"uina a3a por tiempo deinactividad para camios de cuc$illa y caezal de corte mantenimiento yreparaciones.

Garios laoratorios pueden proar muestras de rocas para estudios deaplicación de TBM. Mayor/a de los faricantes TBM y al+unos consultores TBM

pueden proporcionar estimaciones sore el consumo de penetración y corteinstant"neo asado en estos datos de pruea de laoratorio esperadasmacizos caracter/sticas y especicaciones de m"uina y $erramienta de cortepropuestas.

Li&i%a a Cir!ular %rans.ersal

6uando un t/tulo est" destinado a transporte, la sección producida por un BM T

podr" limitar la elección del método de transporte y euipos. 5e trata decamiones de transporte particularmente cierto cuando cauc$o@cansado ounidades de car+a@$aul@dump se van a utilizar.

5e dee aumentar el di"metro de la excavación y la inversión puede reuerirun piso de concreto fundido como una capa de alasto.

=n roca estallido condiciones, una TBM producido de sección, aunue+eneralmente venta3osas para apoyo en tierra, tamién pueden ser undetrimento. =n roca altamente estresada y fr"+il, la tensión supercial de laaertura circular puede ser muy alta en comparación a la de la roca ue $asido profundamente fracturado y lierado de tensiones mediante el uso de

métodos de perforación y voladura.radio de giro li&i%ado

Una tuneladora t/pico tiene un radio de +iro m/nimo de EE metros (%%E pies),aunue tuneladoras dise*ados a medida pueden ser capaces de aurrir a unradio de #EE metros (&&E pies). =uipo de copia de se+uridad, cintastransportadoras, carros mineros, soluciones de limpieza, y as/ sucesivamentetodos deen ser capaces de ne+ociar una curva as/ creada. 1or el contrario,una operación de perforación y voladura tiene "sicamente, no $aylimitaciones en cuanto a radio de la curva.

reara!i0n sus%an!ial en el lugar de %ra$a-o

1reparación del terreno para la mayor/a de proyectos mineros ue involucransocavones no es inusualmente dif/cil. 5in emar+o, para una aplicación de

TBM, dee $aer un amplio espacio en el sitio de portal, +rúas de elevación depiezas de +ran tama*o, y el suministro de ener+/a eléctrica adecuada. Ktrosreuisitos son "sicamente similares a las de las partidas de perforación yvoladura.



6uando se planica una estación de traa3o suterr"neo, se necesitancapacidad de elevación adecuada y la lon+itud suciente para montar elen+rana3e de arrastre. Una lon+itud total t/pico para un tuneladora con undi"metro de & @ ' metros (#E @ #% pies) puede ser de #EE @ #2E metros (&E @2'E pies). 4a c"mara del con3unto suterr"neo para unos &,%% metros (# pies)tuneladora est" +eneralmente dimensionado de la si+uiente manera-

• ;nc$ura y altura- R #,' veces el di"metro TBM, dependiendo del tipo de

polipasto• 4on+itud- lon+itud de la tuneladora, E metros (%' pies)

1or razones de se+uridad y costo, es deseale ue la c"mara del con3unto seconstruye en uena tierra, cerca del punto de lanzamiento para la unidad.

Re6uiere una 4or&a!i0n sus%an!ial %riula!i0n # los ni.eles de/a$ilidad &e!7ni!a # el8!%ri!a de al%a

Un sistema de TBM es esencialmente un movimiento planta de procesamiento

de crudo o de la f"rica. =l material se retiró y dimensionada en un proceso decorte desde su estado in@situ. =l proceso a partir de entonces implica variaseléctrica, mec"nica, $idr"ulica, luricación, de aire comprimido, refri+eraciónpor a+ua, a+uas residuales, de ventilación, de mane3o de materiales y sistemasde almacenamiento 3unto con la supervisión y el control de estos sistemas.=stos sistemas deen ser mantenidos en un amiente $ostil de a+ua, polvo,viración y temperatura variale. ;l+unos de estos sistemas pueden no estaren uso común con otras m"uinas o sistemas en la operación de la mina.

1ersonal de operación de la mina deen ser entrenados en el uso ymantenimiento de estos sistemas y cómo se relacionan con el proceso +eneralde producción de TBM. 4a formación se lleva a cao en +ran medida en el tallerde los faricantes de TBM durante las prueas de piso y desmonta3e de lam"uina, y en el lu+ar de traa3o durante el monta3e nal y las prueas a plenacar+a. 4os operadores de TBM recien formación para visitar o traa3artemporalmente en otros sitios y traa3ando con el personal de servicio decampo proveedores de TBM.

=n lu+ar de euipos de miner/a de formación, una me3or solución puede ser eluso de contratistas ue se especializan en el traa3o de la tuneladora. Uncontratista tuneladora dee ser cuidadosamente seleccionado y deecomprender las prioridades de las minas y reuisitos de las operaciones.

Re6uiere 4uen%e de ali&en%a!i0n grande

4a mayor/a de los sistemas de TBM $oy en d/a usan la ener+/a total en el ran+ode #.EEE @ .%EE CG; o m"s de !BM con un di"metro de &@' m (#E@#% pies). 4apotencia total incluye el poder de la caeza de corte, $idr"ulica, ventilación,transportador, iluminación, omeo, refri+eración, y otra. 4a potencianecesaria para operar un sistema de TBM puede no $aer sido previsto en laetapa inicial de dise*o de la mina, ya ue muc$as minas son m"s de ' a*osde edad. <ncluso $oy en d/a, la planicación de infraestructura de la mina



normalmente no incluye disposiciones para el uso de euipos de excavaciónmec"nica en los t/tulos principales.

4a +ran demanda de potencia por lo +eneral reuiere la adición de los calesde distriución de alta tensión en el e3e y la adición de suestacionessuterr"neas.

Variar di7&e%ro de e1!a.a!i0n

Dormalmente, no es pr"ctico para camiar el di"metro del túnel durante unaunidad, deido a tiempo de inactividad costoso. =l propio dise*o del TBM puedepermitir un camio de # m (&,& pies) o m"s de un di"metro m/nimoestalecido. 1osiilidades con respecto a los aumentos de di"metro deenasarse en los criterios de dise*o ori+inales TBM y la solicitud del proyectopróximo, incluyendo di"metro deseado, la duración de la unidad, y lascaracter/sticas del macizo rocoso y resistencia de la roca.

Dise3o # oera!i0n 9 ro$le&as # solu!i0n

Listóricamente, los prolemas de dise*o y de operación $an sur+ido con lasaplicaciones de TBM en la industria minera. 4as muestras de los prolemas delpasado y sus soluciones se dan en la Tala #,:@#.

!esde el a*o EEE, varias me3oras importantes se $an implementado en TBM yeuipos auxiliares ue disminuyen el tiempo de inactividad y el aumento de lautilización de tuneladora-

• Motores y el sistema $idr"ulico para enfriar el a+ua

• cortadores de mayor di"metro

• 8odamientos de corte de mayor capacidad y el anillo de corte con

caracter/sticas me3oradas de resistencia a la arasión.• !e alta eciencia accionamientos eléctricos de frecuencia variale.

• esuemas $idr"ulicos sonda de perforación me3orada y soluciones de

inyección pre@excavación.• !e fra+uado r"pido lec$ada.

1rolemas soluciones!errumes de rocas en la caezade corte entre el personal y la caramientras se camia cortadores.

• !esarrollado volver

cortadores de car+a ue sepueden camiar desde elinterior de la caeza decorte.

• 5ustituido laores de cuo

desde el interior de la caezade corte.

5uvaloración de una cara inestalecon caezas de corte de cúpula,causando el colapso de la coronadel túnel.

• 4as caezas de corte de cara

plana desarrollada consupercies lisas

>rente carcasas de corte montados • 4as caezas de corte de cara



en loue de material de la cara, elloueo de rotación de la caeza decorte.

plana desarrollada consupercies lisas

Pran distancia de corte inicial decara a la prestación de apoyo entierra adecuada, causando la lluviay la espeleolo+/a. =sfuerzo deapoyo en tierra masiva ue senecesita.

• !esarrollado caezas de

corte de cara plana con

distancia de separación cortay la arra de oca estrec$apara reducir la distancia alprimer soporte adecuado dela excavación.

>ue+o metano. • <mplementación de la

detección temprana de +as yel apa+ado de los euipos.

• ;umento de la ventilación.

• <mplementación de una

me3or detección de los

materiales calientes, enparticular los cortadores.• 1ulverizadores de a+ua

enclavada con la rotación decaezal de corte.

4a sonda de perforación poradelantado de avance l/mitesaurrido.

• <mplementado con almacén

de los taladros $idr"ulicos dealta capacidad ue permitenla perforación de la sondadurante los camios de corteyHo el mantenimiento del

sistema TBM.;dicional calor residual de lam"uina en las minas profundasper3udiciales para la ecacia deltraa3o de la tripulación.

• =levada a los motores

refri+erados por a+uaeléctricos, ca3as de camios,y las caezas de corte.

Ba3a utilización de arasión de rocadura en minas profundas.

• =sto no es una uena

aplicación para tuneladoras.5e necesita m"sinvesti+ación y desarrollo, enparticular para loscortadores.

;trapamiento del suelo. @ <mplementación de dise*os delinda3e a3ustales.@ 1aralizaciones o retrasos paranes de semana o d/as festivos enlas zonas de compresión evitada.

;poyo insuciente a soportes depinzas.

@ ;umento de la zona de a+arre delzapato para reducir la car+a delsuelo.



@ <mplementación de unapuntalamiento de madera o deproyección de $ormi+ón en laszonas de adaptador de como seanecesario.

>uncionamiento del derrume detierra.

@ 5e utiliza una a3a velocidad en lacaeza de corte con la preparaciónde las ases.@ ;plicado $ormi+ón proyectadopronto para estailizar suelo.

;lta de reparación y mantenimientode monta3e cortador de tipo aierto.

@ 5e $a a*adido placas de cara a lasupercie de contacto de la rocalisa.@ !ise*ado y construido nuevacaeza de corte.

=uipo no apto para la +eolo+/a. @ Modicar tuneladora parasatisfacer las condiciones.

=l peue*o tama*o de TBM limitaespacio de traa3o para lainstalación de apoyo en tierra.

Blinda3e con aparato para apoyotemporal y apoyo permanentecolocado detr"s de la tuneladora.

Do puede sostener radio de curvade la alineación.

<mplementación de sistemas de+uiado por l"ser moderno.@ !ise*ado un corto tuneladora.@ 8educción del accidentecererovascular tuneladora.@ <mplementación de dirección pormedio de Scan+re3osS.

4os +randes loues de roca $an

da*ado rampa TBM suciedad y elsistema de transporte.

@ <nstalado arras de la parrilla.

@ !isminución del tama*o de lasaerturas de cuo.@ 5ustituidos laios de cuo desdeatr"s.@ 4a velocidad m"s a3a y mayorpara motor.

Taponamiento de conductos de Ju3ode lodo en la caeza de corte.

@ 5e $an eliminado las arras de laparrilla.@ ;umento del tama*o de lasaerturas de cuo.@ ;lisada la supercie de contacto.

@ 5e utiliza la inyección de espumapara luricar lodo.

1lanta espeleolo+/a por encima decaeza de corte.

@ =stailizado el suelo por elre3untado y llena el vac/o conlec$ada de cemento de fra+uador"pido.@ !errame o cominaciones de lasanteriores instaladas.



@ <nstalación de un sistema de tec$ode soporte McDally.

Oera%i.a # los ro$le&as # las solu!iones de ges%i0n:

4os si+uientes desaf/os t/picos pueden sur+ir en una aplicación de miner/a de TBM-

• =l incumplimiento por parte de los administradores de la mina, deido a

la cate+orización de la tuneladora como un Sproyecto de mina de lainvesti+ación,S a comprometerse plenamente con la decisión de utilizaruna tuneladora.

• =l incumplimiento por parte de los supervisores de dirección y los

mineros se comprometa plenamente al éxito del sistema de TBM.• 4a falta de otener la aceptación de la nueva tecnolo+/a deido a las

expectativas poco realistas.• =l incumplimiento por parte de los proveedores de mauinaria para

comprender plenamente las condiciones de operación de minas únicasprioridades y desaf/os relacionados con el dise*o, costos de operación, elrendimiento y los altos niveles de competencia reueridos de personal

• 4a falta de preparación de sitio de traa3o y la coordinación con otras

actividades de la mina• 4a falta de formación del personal de operación y mantenimiento.

Garios proyectos de TBM $an sido considerados fallos cuando no se alcanzaronlos $orarios ori+inales, los costos y enecios nales deseados. 5in emar+o, lamayor/a tuvo resultados aceptales en comparación con los suplentesrealistas. 4a solución a estos prolemas es mantener expectativas realistas,

identicar plenamente los reuisitos de las minas, y poseen experiencia en eldise*o adecuado.

Un resumen de los proyectos mineros en el mundo occidental se presenta en la Tala #,:@ por fec$a y faricante ori+inal de la tuneladora.

=l resumen puede no ser completa, pero el +ran número de proyectosenumerados dee indicar ue $ay suciente experiencia en la industria parasaer ué $acer y ué no $acer cuando se aplica tuneladoras para aplicacionesde miner/a.

Muc$os estudios de mercado, en el intento de identicar la necesidad mundial

de las minas, $an estimado las lon+itudes de unidades anuales totales deaerturas $orizontales. =l número total es muy +rande.

!e este total, tanto no es realmente adecuado para la excavación de latuneladora.

5in emar+o, cuando las lon+itudes de accionamiento son sucientementelar+o y cuando los propietarios de las minas, operadores, proveedores deeuipos y contratistas se centran en un resultado común ue los enecios



cada uno de ellos, pueden comprometerse a su éxito mutuo y lo+rarlo. Un uene3emplo de este compromiso es la $istoria de un caso ue si+ue.

CONCL'SIONES + RECOMENDACIONES

4a excavación de minas aerturas estraté+icas por métodos TBM es se+uro,r"pido y económicamente factile cuando

• 4as condiciones +eoló+icas son adecuados para el método de excavación

mec"nica prevista• 4a lon+itud y la alineación de la rúrica es susceptile al euipo

seleccionado• el personal de operación y mantenimiento est"n deidamente

capacitados y comprometidos con el éxito del método• Pestión de la mina se $a comprometido a la prioridad y el éxito de la

ora

• =l euipo apropiado, métodos, y materiales de soporte se seleccionan• =l "mito de traa3o es 3usticado el +asto de capital.

4os faricantes de las tuneladoras est"n dispuestos a $acer las si+uientesmodicaciones a las tuneladoras de in+enier/a civil est"ndar con el n deampliar el uso exitoso en las minas-

• Ba3a capacidad de la m"uina para permitir avances diarios consistentes

de #E a #' m (&& a 'E pies). =sto da lu+ar a componentes de TBMpeue*os, m"s li+eros y m"s espacio alrededor de la caeza de cortepara el apoyo en tierra.

• ;priete el radio de +iro de #EE m (&&E pies).

• 6rear un sistema completo ue permite la instalación continua de$ormi+ón invertido y el acceso de los ve$/culos de la mina est"ndar, y laeliminación lodo por el transportador.

• >acilitar modernas técnicas de apoyo en tierra ue permiten roca suelta

ue se mantiene en su lu+ar y el apoyo de la roca para ser instalado,mientras ue aurrido.

6on una uena relación de traa3o entre la mina y proveedores, se puedelo+rar enecial uso de tuneladoras en las minas.

Tuneladoras en La Minería Parte TBM

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