Auscultación en la minería

Por: Francisco Herrero – Director General de Trazadia

El control de la variación de parámetros que provoca una intervención minera, tanto en sus entornos como en el procedimiento mismo de excavación, hace que sea fundamental una planificación detallada, un desarrollo ajustado e implantación eficiente de sistemas de auscultación. Todo ello con el fin de optimizar la eficiencia de la extracción y la explotación así como velar por la seguridad tanto estructural como la de los trabajadores que intervienen durante el periodo de vida de una explotación minera.

Para llevar a cabo esta implantación, se han de seguir unos pasos básicos:

• Desarrollo del documento base o Plan de Auscultación Minero. (PAM)
• Implantación de PAM en el proyecto.
• Instalación y seguimiento.

Desarrollo de un Plan de Auscultación Minero o PAM.

A diferencia de otro tipo de planes de auscultación basados en el desarrollo lineal de proyectos y de recintos controlados, este tipo de documento es totalmente abierto que ha de ir modificándose según la evolución de la explotación y estableciendo nuevos parámetros de control y magnitudes según evolucione la extracción del material en la mina.

Aun siendo abierto, se ha realizar un documento base exhaustivo con el fin de prever todas las posibles variaciones que se encuentren en el desarrollo de la vida útil de mina, y con ello anticiparse a posibles situaciones.

Para desarrollar un PAM se ha de tener toda la información geológico-geotécnica del entorno y de la zona a explotar, al igual que es necesario tener definido el procedimiento de extracción y la metodología de excavación, usando como base inicial el proyecto base de extracción.

En él se han de definir:

• Parámetros de control/inestables.
• Magnitudes de control/umbrales.
• Definición de puntos/zonas.
• Selección de dispositivos de control.
• Plan de instalación.
• Plan de seguimiento y control.
• Parámetros de control.Los parámetros básicos que se han de contemplar en la fase de diseño para optimizar la seguridad y la estabilidad de entornos y estructuras en una intervención minera son:
  • Movimientos horizontales y verticales en superficie.
  • Movimientos horizontales y verticales en profundidad.
  • Comportamientos tenso-deformacionales.
  • Variación de presiones (totales y efectivas).
  • Concentración de gases/variaciones ambientales.

  Magnitudes de control.

  Una vez definidos los parámetros y en base a los cálculos iniciales del proyecto, se deben definir unos umbrales de máximas variaciones esperables.

  Con ello tendremos definidos unos umbrales de control para el desarrollo del proyecto, estos umbrales pueden verse afectados y variados, según el avance productivo de la explotación.

  Definición de puntos/zonas de control.

  Una vez establecidas las magnitudes máximas de control, y analizados los entornos, existirán zonas más susceptibles a las variaciones de sus parámetros estables, o presentarán unas características especiales por sí mismas, que requerirán un tratamiento discretizado para ellas misma, por ello, estas zonas se tratarán de forma específica a la hora de definir los equipos a implementar para su control (secciones de control especial).

  A parte de las zonas diferenciadas, existirá un control regional de todo el entorno del proyecto, siendo su distribución de manera más sistemática.

  Selección de dispositivos de control.

  Según se definan los parámetros y magnitudes se ha de seleccionar el tipo de dispositivo a implementar.

  Primero se ha de seleccionar el tipo de control a implementar y la metodología de seguimiento, basándose en las características de accesos y del propio sistema de control, como por ejemplo los siguientes métodos (todos ellos o bien manuales o automatizados):

  • Topográficos.
  • Potenciométricos.
  • Cuerda vibrante.
  • Fibra óptica.
  • Piezoeléctricos/piezo-resistivos
  • Electrónicos/electrolítico (concentración de gases).
  • Nuevos sistemas de control.
    • Lidar
    • Fotointerpretación.
    • Georradar

  A continuación se incluye una tabla tipo de selección de dispositivos según parámetro de control.

  Parámetro de control	Objetivo	Dispositivo / sensor
  Desplazamientos verticales en superficie	Control de la subsidencia en superficie	Hitos de nivelación
  Referencia de desplazamientos	Establecer un origen para el control de movimientos	Bases profundas de nivelación
  Desplazamientos verticales en profundidad	Control de la subsidencia a una determinada profundidad	Hito de nivelación profundo
  Desplazamientos verticales profundos	Control de los movimientos verticales en profundidad	Extensómetros de Varillas
  Desplazamientos horizontales a lo largo de la profundidad	Detección de movimientos horizontales que se produzcan en el interior	Tuberías inclinométricas
  Convergencias	Control de la deformación geométrica	Miniprismas
  Empujes en el contacto terreno / hormigón	Detección del empuje real del terreno sobre sostenimiento en cada una de las fases de ejecución. Contraste frente a hipótesis de diseño	Células de presión total
  Esfuerzos en las pantallas o sostenimiento	Control de los niveles de tensión	Extensómetros de cuerda vibrante
  Variaciones en las presiones intersticiales	Detección de posibles variaciones originadas o un descenso del N.P. por drenaje.	Piezómetros de cuerda vibrante
  Apertura de fisuras	Control de fisuras	Ternas
  Convergencias	Control de la deformación geométrica	Pernos de Convergencia

  Plan de instalación/plan de seguimiento y control

  Se ha de dejar definido mediante un cronograma específico las fases de montaje de los dispositivos destinados al control y auscultación de la mina.

  Existirán fases en las cuales los dispositivos se han de instalar previos a cualquier intervención para poder realizar un análisis de cualquier variación que se provoque en un entorno inicialmente estable, para ello se han de planificar y evaluar un número determinado de lecturas previas a cualquier intervención que sirvan para consideran el estado “0” del entorno.

  Otro tipo de dispositivos se deberán instalar en las fases de ejecución en las que se habilite la zona, o bien en el momento previo a la situación crítica de control, para ello se ha de tener una coordinación exhaustiva de los equipos que intervienen tanto en la construcción/explotación así como del equipo técnico de instrumentación, para ello se deben implementar protocolos de intervención para el correcto desarrollo de los trabajos.

  Si estas fases no se encuentran bien coordinadas pueden producirse situaciones en las que entornos con una alta necesidad de control en un periodo de tiempo determinado no se puedan analizar porque las instalaciones se han realizado una vez provocadas las variaciones de los parámetros, y ello provocaría la falta de control de estabilidad.

  La metodología de seguimiento y su frecuencia de lecturas vendrá detallada y definida en base a las fases de excavación y/o ejecución, haciendo que los resultados que ofrezca la instrumentación sean de utilidad para la evolución de la explotación, permitiendo avanzar en ciertas fases siempre que las magnitudes lo permitan dentro de sus umbrales, y con ello optimizar métodos y tiempos de ejecución.

  Se recomienda que exista un equipo humano destinado al control de estos parámetros dentro de la fase de explotación de la mina, el cual tenga suficientes conocimientos técnicos para poder analizar los datos que arroja la instrumentación implementada.

  El equipo se basará en:

  • Responsable de auscultación.
  • Técnico especialista en instrumentación.
  • Ingeniero Topógrafo.

  La entrada de nuevas tecnologías, hace que gran parte de los dispositivos instalados puedan controlarse mediante sistemas automatizados, mediante sistemas de adquisición remotos. Desde un centro de control puede realizarse un seguimiento en tiempo real de multitud de parámetros.

  Existen herramientas actuales que permiten tener automatizado tanto el control de parámetros ofrecidos por la instrumentación, así como el procedimiento de extracción y el mantenimiento del material rotativo.

  A continuación ponemos un ejemplo de una herramienta desarrollada por el Grupo Álava (SigIN).

  

  El control mediante sistemas automatizados permite tener acceso a la información de manera inmediata, permitiendo con ello poder tomar decisiones constructivas/extractivas en tiempo real.

  Finalmente, indicar que una correcta implementación de un buen sistema de control/auscultación, permite al proyecto de extracción minera, realizar un procedimiento seguro y con ello, optimizar los procedimientos en ciertas zonas, ayudando a incrementar la velocidad de extracción y acceder a entornos inicialmente más costosos e inestables.