Levantamiento topográfico con teodolito en interior de la mina

ORIENTACION SUBTERRANEA
ORIENTACION SUBTERRANEA
El problema de orientación de los planos subterráneos es
más o menos complejo, según el número de comunicaciones
existentes entre el exterior y el interior. La superficie puede
comunicar con el subsuelo de tres formas:
• Por. una o varias galerías
• Por varios piques verticales unidos o no en el interior
• Por un solo pique vertical.
En el primer caso, basta con unir a la red de galerías del
interior con el levantamiento superficial.
En los otros dos casos, el método es defectuoso. Si se
dispone de varios piques se determina en el fondo de cada
uno de ellos la vertical de un punto con referencia al
exterior. Se unen después los puntos de superficie y los del
interior, respectivamente, al levantamiento del plano de
superficie y el levantamiento subterráneo.
PROCEDIMIENTOS MAGNETICOS
Se utilizan simultáneamente dos aparatos
magnéticos de precisión: el primero sirve para
determinar los acimuts magnéticos del interior; el
segundo permite seguir, sobre la mineralización, las
variaciones diurnas de la declinación
PROCEDIMIENTOS OPTICOS
a) Uso del teodolito
El procedimiento consiste en utilizar el plano vertical de
visada de un anteojo astronómico que permite las
observaciones al nadir o al cenit. El eje óptico debe
describir un plano rigurozamente vertical, verificando esta
condición mediante los giros convenientes.
La influencia de un error residual de colimación puede ser
eliminado por observaciones múltiples, hechas antes y
despues del doble giro clásico del anteojo y de sus ejes.
Se puede emplear este método colocando el teodolito en el
exterior o en el interior
a) Teodolito en el exterior
El teodolito debe permitir las visadas al nadir.
Se visa una dirección TA jalonada sobre la superficie de la mina y cuyo acimut se conoce. Se
efectúa en el anteojo una rotación parcial para visar al nadir. Bajo las indicaciones del
operador, unos ayudantes tienden en el fondo un hilo αβ, que pase por la vertical t de T, y lo
desplazan hasta hacerlo coincidir, en la mayor extensión posible con el hilo reticular
primitivamente vertical.
La posición media de la ta está en el plano vertical TA
T
α
t β
A
a
b) Teodolito en el interior
El teodolito debe permitir las visas al cenit (un ocular acodado hace posible esta
operación). Se visa una dirección TA del interior.
Se señala seguidamente la marca del plano vertical de mira observando el orificio
del pique. Se escoge, para materializar esta dirección, dos puntos tan alejados como
lo permitan las dimensiones del orificio de entrada del pique; sean estos puntos α y
β. Se obtienen así dos bases de operaciones en un mismo plano vertical una exterior
αβ, y la otra interior TA
α
T
β
A
PROCEDIMIENTOS MECÁNICOS
A)
,PROCEDIMIENTOS CON PLOMADA
Principio del método.- En un plano de acimut señalado en el exterior se suspenden una
plomadas mediante unos hilos metálicos que proyectan en el fondo unos puntos situados en
elm orificio . El peso de las plomadas varía de 10 a 75 kg. Para profundidades de 100 a 1000
m.; el diámetro de los hilos es de 1 a 2 mm. Se observa los hilos en el fondo con ayuda de un
teodolito o de un circulo. Los técnicos llaman frecuentemente a esta operación con el nombre
de “descenso de base”.
La dificultad del procedimiento estriba en asegurar una “estabilidad” suficiente de los hilos.
Se pueden amortiguar sus oscilaciones poniéndoles unas aletas y haciéndoles sumergir en
una cubeta con agua, aceites pesados, alquitrán, pasta de aserrín, etc. Pero el período de
las oscilaciones residuales, que pueden ser del orden de un minuto de tiempo y su amplitud
constituyen una incomodidad importante y una pérdida de tiempo considerable. La dirección
correspondiente a la posición de equilibrio pendular permanece incierta.
Para remediar este inconveniente se puede medir, con ayuda de un dispositivo especial, las
amplitudes de oscilación en dos planos perpendiculares; se determina en seguida por cálculo
la posición media de la base de la plomada.
Finalmente se ha imaginado recientemente el sumergir las plomadas en baños gelatinosos
que se calientan para disminuir su viscocidad. Se les deja después enfriarse lentamente. Se
puede conseguir de este modo, que el hilo se inmovilice en su posición media.
Si el yacimiento comunica con la superficie por varios piques, las unines efectuadas
por estos piques bastarán para dar la orientación de los levantamientos subterráneos.
Las desviaciones relativas de la vertical pueden solamente falsear ligeramente los
resultados si se trata de piques profundos alejados entre si por varios kilómetros.
En los casos de pique único se utilizan plomadas P1, P2, P3… prácticamente dos o
tres. El acimut de la superficie está señalado planimétricamente con relación a una
base exterior AB. Se solocan los hilos a la mayor distancia posible, a pesar de estar
limitado por las dimensiones del pique. Hay que señalar, por otra parte, que las
deviaciones laterales de los piques con el tiempo son a veces importantes y reducen
aún más la separación de los hilos.
Los métodos son bastante variables, según se utilicen dos o tres hilos.
B
A
P2
P1
a) Empleo de dos hilos
1.- Una sola estación en el fondo con ayuda de una teodolito
En el curso de un giro de horizonte reiterado después de una doble vuelta, se visa P1, P2
y una señal X del fondo, alejada tanto como sea posible, por una decena de metros.
El procedimiento obliga a medir P1S y P1P2, medidas poco cómodas e imprecisas
Sen β = (P1 S) sen γ / P1 P2
P2
β
X
P1
α
γ δ
S
2.- Dos estaciones en el fondo.- En el caso más favorable, S1 y S2 están de una
parte, y P1 y P2 de otra; se realiza la figura clásica de amplificación de una base,
evitando así toda medida de longitud. La relación de los senos da:
S1
ctg α + ctg β + ctg γ + ctg δ
tg x =
α β
P2
x
P1
γ δ
S2
ctg α ctg δ - ctg β ctg γ
b) Empleo de tres hilos
.
Los hilos P1, P2, y P3 están alineados y equidistantes. Se realiza
fácilmente esta condición haciéndoles pasar por unos agujeros
calibrados en un hierro perfilado horizontal de horientación señalada
en el exterior. El ángulo x de la dirección del punto de partida del
fondo con la dirección P1, P2, P3 es igual γ + β – α, sabiendo que α
esta dado por:
P3
X
P2
α
P1
Tg α =
β
γ
δ
S
2 sen β sen γ
sen ( β – γ )
B. Procedimiento de puntos de impacto
Principio del método.- En los puntos E1 y E2 señalados en el
orificio del pique, se sueltan sin velocidad inicial unas bolas de
acero cuyos puntos de impacto e1 y e2 se recogen en el fondo.
La dificultad mayor estriba en soltar las bolas sin imprimirlas el
menor impulso lateral.
Se puede intentar hacerlo mediante la ayuda de unos
electroimanes sin remanencia provistos, por ejemplo, de núcleos
de hierro dulce exento de carbono. Estos electroimanes
permiten soltar sin contracción inicial, por corte de corriente de
alimentación, unas bolas de acero de 5 a 20 mm. De diámetro.
La Huella de los puntos de caída se recogen sobre unas
pantallas inclinadas empotradas sobre unos macizos. Se coloca
seguidamente un teodolito T en el plano vertical de los centros
de los círculos de impacto.
En la práctica debe repetirse varias veces la suelta de bolas a
intervalos de algunos minutos. Se escoge entonces el punto
medio.
E1
E2
T
e1
e2
PROCEDIMIENTO GIROSCÓPICO
Se sabe que el eje del giroscopio oscila alrededor de una
posición media paralela a la dirección Norte – Sur geográfica.
Este eje puede mantenerse, por diversos procedimientos, en
un plano horizontal; se obtiene así una dirección.
CRITICA DE LOS DIVERSOS PROCEDIMIENTOS
Procedimientos magnéticos: Incluso tomando las mayores precauciones,
evitando toda influencia perturbadora y siguiendo las variaciones de la
declinación con un aparato auxiliar, la orientación magnética presenta siempre
una imprecisión incompatible con las necesidades de la técnica de
explotación minera.
Se deben observar estos procedimientos bien para operaciones de
reconocimiento, bien para levantamientos limitados de galerías secundarias,
ajustándose a una estructura levantada por métodos más precisos y más
seguros.
Procedimientos ópticos: Unas visadas hechas con el teodolito sobre unas
lámparas, en piques profundos han hecho resaltar la dificultad de obtener
imágenes netas a partir de los 200 m.
A más profundidad las imágenes son confusas, se hacen desvaídas y su
visección por los hilos reticulares es incierta. Para grandes profundidades,
aparecen movimientos vibratorios, sobre todos en las señales situadas cerca
de la entibación. A más de 500 m. las imágenes son movibles y se irisan. El
flujo luminoso recibido es inconstante: los resplandores brillan y desaparecen
a veces para reaparecer en un emplazamiento ligeramente diferente.
Estas experiencias han probado que las diversas perturbaciones eran debidas
a fenómenos complejos de refracción en capas de aire en equilibrio inestable
Procedimientos mecánicos: Son los más utilizados en la
práctica, pues valen para todas las profundidades. Pero
los hilos permanecen inestables, incluso si su extremo
inferior está inmovilizado, aunque los piques estén poco
ventilados.
El método de los tres hilos equidistantes es el único más
recomendado, pues elimina las mediciones de longitud,
delicadas e imprecisas.
El peso de los hilos y las plomadas alcanza a varias
centenas de kg. El procedimiento es pues laborioso y
moviliza un personal relativamente importante.
Procedimiento giroscópico: Es, sin ninguna duda, la
solución ideal del problema de orientación. Ofrece una
seguridad total y su precisión responde a las necesidades
corrientes.
Los aparatos son, sin embargo, costosos y pesados.