Guía Completa de Extracción de Piedra en Canteras: Definiciones, Sitios y Técnicas

En este artículo discutiremos sobre: 1. Definición de Cantera 2. Sitios para Canteras de Piedra 3. Consideraciones Importantes 4. Métodos.

Definición de Cantera:

El proceso de extraer piedras de lechos de roca natural se conoce como cantería. El término cantera se usa para indicar la superficie expuesta de rocas naturales. Las piedras, así obtenidas, se usan para varios propósitos de ingeniería.

La diferencia entre una mina y una cantera debe notarse. En el caso de una mina, las operaciones se llevan a cabo bajo tierra a gran profundidad. En el caso de una cantera, las operaciones se llevan a cabo a nivel del suelo en una condición expuesta.

Sitios para Canteras de Piedra:

La selección del sitio para una cantera de piedras debe hacerse después de estudiar cuidadosamente los siguientes aspectos:

(i) Disponibilidad de herramientas, energía, materiales y mano de obra para el trabajo fácil y eficiente de la cantera;

(ii) Disponibilidad de sitio para el vertido de desechos y evitando riesgos de salud, si los hay;

(iii) Distancia de la cantera a carreteras, ferrocarriles, costa marítima, etc. y proximidad a instalaciones de transporte;

(iv) Drenaje del pozo de la cantera;

(v) Fácil disponibilidad de agua limpia en cantidad suficiente durante todo el año;

(vi) Economía en la cantería;

(vii) Facilidad para transportar y conveyar piedras desde la cantera;

(viii) Para cantería por voladura, ausencia de estructuras permanentes en el área cercana;

(ix) Datos geológicos sobre formaciones rocosas en el sitio;

(x) Calidad de piedra disponible de la cantera;

(xi) Cantidad de piedra probable de obtener de la cantera;

(xii) Resultados de pozos de prueba; etc.

Consideraciones Importantes para Iniciar la Cantera:

Las siguientes son las consideraciones importantes a las que se debe prestar cuidadosa atención antes de iniciar realmente la cantera:

(i) Examen de la Superficie de Roca:

La superficie expuesta del lecho de roca debe examinarse cuidadosamente. La presencia de grietas y fisuras debe notarse. Los planos, a lo largo de los cuales las piedras se dividirán fácilmente, deben encontrarse para hacer las operaciones de cantería rápidas y económicas.

(ii) Distribución / Plano:

Es necesario preparar un plano completo de las diversas etapas involucradas en la operación de cantería. La planificación defectuosa conduce al fracaso de la cantera.

(iii) Hombres y Máquinas:

Debe haber una coordinación adecuada entre hombres y máquinas empleados en la cantera para obtener la máxima ventaja de ellos.

(iv) Remoción de la Superficie Superior:

El suelo suelto y roca blanda presentes en la superficie superior de la cantera deben removerse. El material obtenido de la superficie superior no es adecuado para trabajo de construcción y por tanto debe rechazarse. Las rocas densas están disponibles a una profundidad que depende de las cualidades de meteorización de una roca.

(v) Estabilidad Estructural:

Las piedras deben removerse de la cantera sin afectar la estabilidad estructural de sus lados. Si no se toman precauciones adecuadas, puede haber deslizamientos o derrumbes graves con resultados desastrosos.

Métodos de Extracción de Piedra en Canteras:

Los siguientes son los tres métodos de cantería:

(i) Cantería con herramientas manuales

(ii) Cantería con máquina de canalado

(iii) Cantería por voladura.

Cada uno de estos métodos de cantería será ahora descrito brevemente.

(i) Cantería con Herramientas Manuales:

Los siguientes son las tres formas diferentes de hacer cantería por el uso de herramientas manuales:

(a) Excavación o desenterrado

(b) Calentamiento

(c) Cuñeo.

(a) Excavación o Desenterrado:

En este método, las piedras son meramente excavadas con la ayuda de instrumentos adecuados como picos, martillos, mazas, cinceles, etc. Este método es útil cuando piedras blandas ocurren en forma de bloques grandes o pequeños.

(b) Calentamiento:

En este método, la superficie superior de la roca se calienta. Esto usualmente se hace colocando piezas de madera o amontonando un montón de combustible sobre la superficie y encendiendo un fuego constante en ellos por algunas horas. Debido a expansión desigual, la capa superior de roca se separa. Es indicado por un ruido sordo de estallido. La porción desprendida de roca es entonces removida por instrumentos adecuados como picos, barras de uña, etc.

Este método es útil cuando bloques pequeños de forma más o menos regular deben sacarse de la cantera. Es adecuado cuando la formación rocosa consiste en capas horizontales de poca profundidad. Es posible obtener por este método bloques bastante rectangulares requeridos para mampostería de sillarejo.

(c) Cuñeo:

En este método, si la superficie de roca contiene grietas o fisuras, las cuñas o puntas de acero, como se muestra en la fig. 2-2 y fig. 2-3 respectivamente, son clavadas a través de tales grietas por medio de martillos. Los bloques de piedra son entonces desplazados y son removidos con la ayuda de instrumentos adecuados.

Si no hay grietas naturales, se deben formar grietas artificiales. Una línea de orificios se perfora a lo largo de la superficie de la roca. El diámetro del orificio es de aproximadamente 12 mm. La distancia entre orificios sucesivos es de aproximadamente 100 mm a 150 mm. La profundidad del orificio es de aproximadamente 200 mm a 250 mm. El tapón y plumas se colocan en estos orificios como se muestra en la fig. 2-4.

Un tapón es una cuña cónica de acero. Una pluma es una cuña plana de acero con su extremo superior ligeramente curvado. Un tapón se coloca entre las plumas y todos los tapones son entonces clavados simultáneamente por martillo. Una gran fuerza se ejerce debido a la enorme presión y se desarrolla una grieta a lo largo de la línea de orificios. Si la piedra es comparativamente dura, el taladro neumático puede emplearse para preparar orificios para tapón y plumas.

Si la roca es comparativamente blanda, solo tapones de madera pueden usarse. Se colocan en los orificios y se mantienen empapados en agua. Cuando los tapones de madera se hinchan o expanden, se ejerce una gran fuerza y la roca se divide a lo largo de la línea de orificios.

El cuñeo se adopta para rocas estratificadas costosas que son comparativamente blandas como laterita, mármol, piedra caliza, arenisca, etc. El cuñeo es preferido a la voladura, donde sea posible.

(ii) Cantería con Máquina de Canalado:

En este método, las máquinas de canalado impulsadas por vapor, aire comprimido o electricidad se usan para hacer surcos o canales verticales u oblicuos en la masa rocosa. Estas máquinas hacen rápidamente los surcos teniendo longitud de aproximadamente 24 m, ancho de aproximadamente 50 mm a 75 mm y profundidad de aproximadamente 2.40 m a 3.70 m.

El proceso consiste en los siguientes pasos:

(a) Los canales se cortan alrededor del bloque de piedra que va a ser removido de la masa rocosa.

(b) Los orificios horizontales se perforan debajo del bloque.

(c) Las cuñas se clavan en los orificios y el bloque es entonces roto suelto de su lecho.

Este proceso de separación de piedra de la masa rocosa es casi invariablemente empleado en caso de mármoles, piedras calizas y otras areniscas blandas. Es posible separar bloques muy grandes de piedras de las rocas por la aplicación de este método.

(iii) Cantería por Voladura:

En este método, los explosivos se usan para convertir rocas en pequeños pedazos de piedras. El propósito principal de canterar piedras por voladura es aflojar grandes masas de rocas y no volar violentamente toda la masa para convertirla en pedazos muy pequeños de prácticamente ningún uso.

Este método se adopta para canterar piedras duras, sin fisuras o grietas. Las piedras obtenidas por voladura son usualmente de tamaño pequeño y se usan como balasto en ferrocarriles, agregado, para concreto, metal de carretera, etc. El proceso de voladura es importante con respecto a la cantería de piedra.