Topografia Subterranea

TOPOGRAFIA

SUBTERRANEA

UNIDAD 8:

Capítulos:

• Conocimientos básicos del laboreo de minas

• Levantamientos Subterráneos

• Replanteo de Túneles

TOPOGRAFIA APLICADA

Recopilación:

Adrián Gustavo Sosa

Andrés Darío Ibazeta Alessi

2.1 Introducción:

Desde el punto de vista histórico diremos que los túneles, como vías de comunicación y

transporte, son relativamente recientes si los comparamos con los primeros túneles

destinados a la explotación de minerales que se remontan a la Edad de Piedra y que

tenían por objeto la extracción del sílex o pedernal, material indispensable con el que se

fabricaban multitud de armas y herramientas; cuando se agotaba en la superficie se seguía

la veta por medio de pozos y galerías. Este proceso debió iniciarse hace unos 15.000 años

Se han encontrado minas de sílex en Inglaterra, Bélgica y Francia del 2500 a.C., y son

algo más antiguas las encontradas en la península Escandinava: en ellas la excavación se

realizaba con picos y martillos de mango de hueso y hoja del propio pedernal.

Otro producto necesario fue la sal. Las minas de sal más antiguas se localizaron en

Austria (2500 a.C.) y Polonia (3500 y 2500 a.C.). Estas últimas se reabrieron en el siglo XIII y

siguen produciendo en la actualidad.

Ya en la Edad de los Metales, se excavaban pozos de los que partían galerías para

extraer el cobre. Para ello se utilizaba la técnica del fuego que consiste en calentar la piedra

con fuego para enfriarla después bruscamente con agua, produciendo así el agrietamiento de la

roca. El gran consumo de cobre, utilizado para la fabricación de herramientas y otros utensilios,

heredado el arte de fundirlo de los sumerios, hizo que en Egipto se desarrollase de gran

manera la minería, utilizándose para la excavación técnicas más sofisticadas como introducir

tacos de madera en las muescas y a continuación empaparlos en agua, pues la dilatación de la

madera producía la fractura de la roca. Gran parte del cobre se obtuvo de las minas de la

península del Sinaí.

También fueron los egipcios los que empezaron a explotar el oro, en un área situada

entre el Mar Rojo y el Nilo, con minas situadas a profundidades de 90 m y longitudes de

galerías, cuyo techo se entibaba con maderas, superiores a los 400 m. La palabra ”mna” (mina)

proviene de una moneda informe de oro que se utilizaba en la antigüedad y que se cambiaba

según el peso. También existían explotaciones mineras de turquesas y de esmeraldas, éstas

últimas con profundidades de hasta 240 m. Los trabajadores en esta época eran esclavos o

prisioneros de guerra, y las condiciones de trabajo eran durísimas.

Al igual que en Egipto, en Europa existían minas de cobre, sobre todo en el Tirol

(Austria), del 2500 a.C. Hacia el año 1000 a.C. los mineros no eran esclavos y crearon una

comunidad muy próspera. En España hacia el 1100 a.C., se creó en Cartagena uno de los

centros más importantes de la minería de la plata.

En la época griega no se experimentaron cambios importantes. Las minas de plata y

plomo del monte Laurium, cerca de Atenas, se trabajaron en el 2000 a.C.; en ellas se

perforaron unos 200 pozos que conectaban las galerías entre sí, el más profundo de los

cuales tenía 117 m.

La innovación de los romanos en la minería fue la introducción de sistemas de drenaje

mediante norias de cangilones, que permitían la explotación de minas inundadas o en niveles

más profundos. También es innovadora la metodología empleada en las minas de oro: se

perforaba la montaña con multitud de galerías por las que se hacían circular las aguas de

un río que previamente se había desviado de su cauce por medio de canales, viaductos y

túneles, y el agua arrastraba el oro en bruto que quedaba depositado a la salida. Es el

caso de las explotaciones auríferas de Las Médulas (León) de enorme importancia y

volumen, cuyo período de explotación duro los 200 primeros años de nuestra era (fueron

consideradas monumento histórico-artístico en 1931); también es de reseñar la explotación de

oro de Monteforudado (Lugo) en la que se desviaron las aguas del Sil con un túnel que

originariamente (200 a.C.) tenía unos 200 m de longitud y una sección de 20 de anchura y

altura.

Ya en la Edad Media la minería se consolida en Europa, aunque las técnicas no se

modifican y perduran hasta prácticamente la Revolución Industrial. A mediados del siglo XII se

comienzan a codificar los derechos y obligaciones de los mineros, así como una especie de

títulos de propiedad que hicieron que se desarrollara la industria minera.

Con lo que respecta a la primera obra técnica sobre la construcción de túneles, data del

año 1556 y fue escrita en latín por Georges Bauer y posteriormente traducida a varios

idiomas; durante tres siglos fue la autoridad máxima en lo que se refiere a minas y túneles.

2.2 Vías de penetración en el subsuelo:

A continuación se describirán las características principales de las distintas

excavaciones que se realizan en las explotaciones mineras subterráneas, en principio

aisladamente y al final (en minas) en conjunto; también se describirán someramente las

actuales técnicas de construcción, pues nuestra pretensión es iniciar al lector en el laboreo

de minas.

Atendiendo a la inclinación o pendiente que sigan podemos clasificar, las vías de

penetración en el subsuelo en pozos, galerías y rampas. También distinguiremos las

chimeneas y coladeros que, como veremos, no se pueden considerar propiamente pozos,

aunque tengan algunas similitudes.

2.2.1 Pozos:

Son excavaciones, generalmente verticales, cuya misión es la comunicación entre el

exterior y el interior, o entre las distintas plantas ya en el interior de la mina.

La función del pozo es múltiple: se utiliza para el descenso y la subida del personal,

para la extracción del mineral, para la introducción de materiales de relleno en galerías ya

explotadas, para el descenso o subida del material de trabajo,... Por todo ello se deduce

su gran trascendencia en el buen funcionamiento de la mina.

En la superficie, sobre la boca del pozo, se construye una estructura llamada castillete

cuya misión es evitar la entrada de aguas pluviales al interior, así como albergar distintos

mecanismos (poleas por las que corre el cable de la jaula...).

2.2.1.1 Sección y profundidad:

La sección más utilizada en Europa es la circular, por ser la que mejor resiste a las

presiones del terreno; el diámetro es muy variable, desde 1 o 2 m para pozos de servicio

hasta 8 m en pozos de extracción de grandes explotaciones mineras. En América, sin

embargo, son más normales las secciones rectangulares ya que tienen mayor

aprovechamiento; sus dimensiones más comunes son de 5 por 4 m, aunque el lado mayor

puede alcanzar los 12 m en las explotaciones más modernas.

Otras secciones menos usuales son la cuadrangular y la elíptica. Esta última se ha

utilizado en las minas de Cardona para la ejecución de pozos interiores, ya que resiste en

su zona más estrecha las presiones máximas.

Con respecto a la profundidad, en minería son en la actualidad muy corrientes

profundidades de varias centenas de metros. En Europa las mayores profundidades de

pozos se dan en Bélgica con explotaciones a más de 1.300 m. En América algunas minas

ya sobrepasan los 2.000 m y es en Sudáfrica, en las minas de Transvaal (oro, platino y

cromo), donde se alcanzan las mayores profundidades, pues se trabaja a más de 2.200 m.

2.2.1.2 Revestimiento:

Los pozos en minería deben ser utilizados durante

numerosos años, por ello se revisten con materiales que aseguran

su perfecta conservación; este revestimiento recibe el nombre de

entibación, y los materiales empleados son en la actualidad el

hormigón o el acero.

Si el revestimiento es de hormigón suele hacerse a base

de dovelas (pieza para formar arcos o círculos) de hormigón

prefabricadas, de distintas anchuras y espesores, que se unen

entre sí y al anillo posterior y siguiente, quedando

perfectamente ensambladas. Si el revestimiento es de acero

suelen ser tramos de cilindro que se sueldan entre sí.

Sobre esta entibación se fijan unas guías metálicas,

necesarias para el descenso y la subida de las jaulas (Figura 1),

armazón generalmente de hierro con el que se equipa a los

pozos para subir y bajar operarios y materiales, y de los “skips”

preparados principalmente para la subida del mineral y la bajada

de materiales de relleno si fuese necesario.

Las minas más modernas disponen de skips de alta velocidad en los que uno sube

cuando el otro desciende.

También anclados a la entibación del pozo se hacen bajar otros servicios como son

las tuberías de agua, las de aire comprimido y distintas líneas de cables (eléctricos,

telefónicos...).

2.2.1.3 Excavación:

Existen distintos métodos de excavación

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