Escola Politècnica Superior d'Enginyeria de Manresa. EPSEM

Comparteix:

Càtedra Iberpotash en Mineria Sostenible

Director/a: Lluís Sanmiquel Pera


La Càtedra Iberpotash en mineria sostenible va ser creada l'octubre de 2007 per iniciativa conjunta de l'empresa Iberpotash i l'Escola Politècnica Superior d'Enginyeria de Manresa de la UPC, per promocionar el coneixement sobre temes d'innovació i sostenibilitat en l'àmbit de l'enginyeria minera. La seva activitat està orientada a la formació, la transferència de resultats de la investigació, assessorament i la divulgació científica en l'àmbit de l'enginyeria de mines sostenible.

 

Objectius de la Càtedra

  • Contribuir, amb criteris de sostenibilitat, a la millora contínua de la mineria potàssica mitjançant una col·laboració estreta entre la universitat i l'empresa, desenvolupant activitats de R+D, donant suport a la transferència de tecnologia i l'assessorament tecnològic, així com potenciant la formació dels titulats en l'àmbit professional.
  • Apropar la indústria a la universitat i viceversa, per treballar conjuntament i donar formació a futurs professionals en l'àmbit de l'enginyeria minera sostenible.

 

Composició de la comissió de seguiment durant l'any 2018

 Per part de l’empresa:

  • Xavier Serracanta: Director de la càtedra per part d’ICL
  • Carlos Saavedra: Assistent tècnic per part d’ICL
  • Lluís Rodríguez: Assistent jurídic per part d’ICL
Per part de la UPC:
  • Lluís Sanmiquel: Director de la càtedra per part de la UPC
  • Rosa Argelaguet: Directora de l’EPSEM, unitat acadèmica de la UPC on està ubicada i inscrita la càtedra
  • Jordi Berenguer: Vicerector de Transferència de Coneixement i Innovació, com a representant del rector de la UPC

 

Activitats de docència

  • Realització de conferències per part d'enginyers de mines d'ICL, de l’empresa IMERYS (empresa multi-nacional francesa de minerals industrials, amb mines i canteres ubicades en  50 països diferents), i tècnics comercials de l’empresa INSTOP; en les assignatures del grau i màster en enginyeria de mines “Topografia i Cartografia Aplicades”, “Mineria Potàssica” i “Disseny i Modelització Minera”. En total es van realitzar 6 conferències de 2 hores cadascuna.
  • Realització de 2 Projectes Final de Màster, desenvolupats gràcies als treballs que es vénen portant a la Càtedra.
  • Dos beques per a la campanya de subsidència: aquestes 2 beques es van dur a terme entre els mesos de març a juliol, amb una dedicació setmanal de 20 hores cada becari en temes de subsidència. Els treballs desenvolupats en aquestes beques van consistir en la realització dels treballs de camp per al mesurament mitjançant receptors GPS de doble freqüència d’uns 188 punts a la zona de Súria, i uns 98 punts a la zona de Sallent. També en el càlcul en postprocés, mitjançant un programari específic, de les coordenades planimètriques i altimètriques de tots els punts de control a partir de les mesures realitzades. També en la realització d'un informe final amb descripció de tots els treballs realitzats, coordenades de tots els punts i diferències trobades respecte campanyes de mesurament anteriors. Cal dir que en la present campanya s’ha continuat amb la combinació de la metodologia clàssica d’amidaments topogràfics mitjançant GPS i la interferometria. Això va permetre reduir l’amidament de punts de control amb sistema GPS d’uns 600 punts per zona, a un total de 286 en el total de les 2 zones (Súria i Sallent). Aquesta reducció de punts va permetre per tercera vegada integrar en una mateixa campanya els amidaments a les 2 zones. Fins l’ any 2017 als anys parells es portava a terme la campanya d’amidaments a Sallent, i els anys imparells a Súria.
  • Una beca de ventilació: aquesta beca es va dur a terme en els períodes gener-juny i setembre-desembre, amb una durada setmanal de 20 hores. El treball desenvolupat en aquesta beca va consistir en la realització de treballs de camp mensuals de mesurament de la velocitat de l'aire, gasos i temperatura en els punts de control de la xarxa de ventilació principal de la mina de Cabanasses i de Sallent. També el mesurament un cop al mes dels mateixos paràmetres en tots els punts on hi ha una minador treballant (xarxa de ventilació secundària) de les 2 mines. També en l'elaboració d'un informe i actualització del programari Ventsim de modelització del sistema principal de la ventilació. Tot això a partir dels mesuraments indicats.

 

 

Activitats de recerca i transferència (s'inclou tesis i tesines)

A partir de treballs professionals desenvolupats en la Càtedra s'han realitzat una sèrie de treballs finals de carrera, com els que s'han indicat anteriorment, així com investigacions en el camp de la subsidència minera, de les condicions ambientals en la mineria i en el camp de la seguretat en mineria. Fruit d'aquests estudis es van enviar ponències a congressos internacionals i articles a revistes de ciències de la base de dades Journal Citation Report.
  • Campanya de subsidència Súria-Sallent 2019:
Durant l'any 2019 va tenir lloc la campanya de mesuraments topogràfics dels punts de control de la zona de Sallent-Vilafruns, així com la de Súria-Cabanasses amb l’objectiu de conèixer els desplaçaments horitzontals i verticals que tenen lloc en cadascuna de les àrees d'influència de les 2 mines (Súria-Cabanasses i Sallent-Vilafruns). Respecte d'això cal indicar que fins a la campanya 2016 el mètode que s'aplicava es basava en el mesurament topogràfic mitjançant receptors GPS cada 2 anys d'uns 600 punts de control que hi havia distribuïts en cada àrea afectada per les mines. Les coordenades d'aquests punts de control es calculaven en post-procés mitjançant un programari específic i seguidament es comparaven amb les coordenades obtingudes l'última campanya de mesuraments de la zona en qüestió realitzada 2 anys abans. La campanya de mesuraments es duia a terme a la zona de Sallent els anys parells, i els imparells a Súria. A més els mesuraments començaven el mes de març i acabaven el mes de novembre amb una interrupció en els mesos de juliol i agost.

Des de la campanya 2017, el mesurament dels desplaçaments horitzontals i verticals del terreny s'ha obtingut a partir de la combinació de la metodologia indicada i de la interferometria InSAR. Aquesta combinació ha permès reduir el mesurament topogràfic de punts de control a través de GPS a 188 punts a la zona de Súria i a 98 punts a la de Sallent. En total 286 punts en una mateixa campanya per a les 2 zones objecte d'estudi (Súria i Sallent), en definitiva un 25% dels punts de control que es venien mesurant en el conjunt dels 2 àmbits en anys diferents.
A partir del tractament de la informació adquirida en sistema GPS i interferometria InSar, es van poder generar els següents resultats:
 
  • Determinació de les isolínies d'enfonsament, grau de deformació i desplaçament horitzontal de la zona conjunta de Súria i Sallent pel període 2019-2018 com a conseqüència de la subsidència minera.
  • Confecció d’un plànol vectorial d’edificacions de la zona de Súria i un altre per a la zona de Sallent, on ve indicat el nivell de risc per a cada edificació en funció de la deformació horitzontal del terreny en mm/m com conseqüència del fenomen de la subsidència, i la longitud horitzontal de l’edificació. Es poden observar algunes edificacions amb un nivell de risc diferent de zero (zona Súria) concretament amb un nivell 1 amb uns possibles danys per a les estructures molt lleus, segons el Mine Subsidence Engineering Consultants of Chatswood (Australia) de l’any 2007.
  • Mesura i Control de paràmetres ambientals en les mines de Sallent, Cabanasses i Pou4:
Aquest treball va consistir en el mesurament mensual de la velocitat de l'aire, temperatura seca i humida, pressió i gasos en 18 punts de la xarxa de ventilació principal de la mina de Sallent, 32 punts de la xarxa de ventilació principal de la mina d'Cabanasses; i 10 punts de control de la mina del Pou4. També en el mesurament mensual dels paràmetres ambientals indicats en els fronts de treball de les mines de Sallent i Cabanasses en què hagi minadors treballant (xarxa de ventilació secundària). La metodologia de treball va ser la següent:

  • Visita de cada mina (Sallent i Cabanasses) dues vegades al mes: un dia dedicat als mesuraments de la ventilació general, i un altre dia exclusivament al control dels fronts d'explotació, o ventilació secundària.
  • Per a la ventilació principal, les mesures de cabal es van obtenir indirectament a partir del mesurament de la velocitat de flux de l'aire, i amb les dades de les dimensions de la galeria, les quals es van actualitzar periòdicament. El velocímetre es feia circular de forma equitativa en tota la secció de la galeria, i es feien dos mesuraments de velocitats, amb la mitjana d'aquestes s'obtenia una mesura més precisa del flux d'aire. Les temperatures es van mesurar amb el psicròmetre, que està adaptat per a mesurar temperatures humides i temperatures seques, dels quals s'obté la temperatura equivalent. Els gasos indiquen el nivell d'evacuació d'aire viciat.
  • Per a la ventilació secundària, els mesuraments es van dur a terme en els fronts de l'explotació. Les velocitats es van realitzar a l'entrada de la màniga d'extracció d'aire de cada front. Les temperatures es van mesurar a la zona de treball de l'operari de cada minador, igual que els gasos.
A partir de les mesures indicades es van realitzar informes on es recollien totes les mesures efectuades, actualització xarxa ventilació en els plànols de les mines, així com les característiques més destacables dels amidaments (temperatures, caudal i nivells d’emissió de gasos) per diferents zones de cada mina.
  • Estudi de temperatures  a la mina Cabanasses:
Durant l’any 2019 es va portar a terme un estudi focalitzat en la Determinació d’un model de predicció de la temperatura en el circuit principal i auxiliar de ventilació, plasmat en tres estudis realitzats al llarg de l’any.

  1. Model de la ventilació principal: S’ha obtingut un model lineal amb interaccions de 7 paràmetres, podent realitzar prediccions de temperatura al llarg del PIP amb una confiança del 97% per un rang de 2 ºC. El model s’ha nodrit de les dades obtingudes al llarg dels anys amb la càtedra i les mesures del log-tags instal·lats al llarg del circuit principal.
  2. Model preliminar de la temperatura en la zona d’explotació: : S’ha obtingut un model lineal amb interaccions de 9 paràmetres, podent realitzar prediccions de temperatura en els fronts d’explotació. Obtenint una precisió important en l’obtenció de la temperatura humida, R2= 0,93. Mentre que l’obtenció de la temperatura seca només arribava a un R2= 0,66. Segurament a causa de disposar de poques dades de partida.
  3. Model en detall de temperatures en el minador M-22: S’ha realitzat un estudi addicional en la zona d’explotació amb una quantitat de dades major. Obtenint un R2 conjunt de 0,87, incloent les següents variables: temperatura humida, temperatura seca, humitat relativa, cabal al front, tones extretes, longitud del front.

    • Supervisió i assessorament topogràfic per a l’estudi de connexió entre la mina de Cabanasses i la de Sallent:

La supervisió i assessorament de tasques topogràfiques relacionades  amb el tema de l’estudi de connexió entre la mina de Cabanasses i la de Sallent van consistir en els treballs següents:

    1. Càlculs topogràfics dels amidaments topogràfiques efectuades a la mina de Cabanasses: Aquestes mesures es van efectuar els dies 2, 3 i 16 de novembre i 23 de desembre de 2019 per part de l’equip topogràfic de la mina de Cabanasses va portar a terme l’amidament de 4 poligonals planimètriques i altimètriques des de la base INT09-INT10 fins a la base CN11-CN12, situada a la part més avançada de la mina, amb l’objectiu de què tota la mina quedi referenciada al mateix sistema cartogràfic UTM-ETRS89 i altituds referides al nivell mig del mar en Alacant de la forma més precisa possible. Això és fonamental per poder direccionar els sondejos d’investigació que partiran de la zona propera a la base CN11-CN12, fins a trobar les labors de la mina de Sallent.
    2. Càlculs topogràfics de les mesures topogràfiques efectuades a la mina de Cabanasses: De cara a poder enllaçar a través de sondejos d’investigació les parts més avançades de les mines de cabanasses i Sallent i al mateix temps més properes entre elles, és necessari que les 2 mines estiguin aixecades topogràficament amb el mateix sistema cartogràfic UTM-ETRS89. Amb aquesta finalitat l’equip topogràfic de la mina de Sallent va començar a fer 2 de les 10 poligonals que es van programar que s’havien de fer per portar la planimetria i altimetria, homogenis amb la mina de Cabanasses, des de l’exterior de la rampa actualment existent a prop del pou Sallent, fins a la part més avançada de la mina i al mateix temps més propera a les labors més avançades de la mina Cabanasses. Aquestes 2 poligonals planimètriques i altimètriques es van efectuar els dies 23/11 i 7/12 de 2019.
    3. Amidament amb sistema GNSS de la base PouSallent1-PousSallent2: El 27 de novembre de 2019 personal de la càtedra ICL  va efectuar una mesura amb receptors GNSS dels punts "Sallent” i “Vilafruns” a partir dels punts de la xarxa utilitària del ICGC situats a Artés i Balsareny. Per fer-ho es va col·locar un receptor a cada punt i es van deixar mesurant un temps mínim de 3 hores des de l’inici de mesurament del darrer receptor col·locat.
    1. El 28 de novembre de 2019 es va efectuar una mesura amb receptors GNSS dels punts "PouSallent1” i “PouSallent2” a partir dels punts mesurats el dia anterior “Sallent” i “Vilafruns”. Per fer-ho es va col·locar un receptor a cada punt i es van deixar mesurant un temps mínim de 3 hores des de l’inici de mesurament del darrer receptor col·locat.
      A partir de les mesures efectuades es va fer el càlcul en post-procés amb el software Magnet Tools.
  • Actualització de les coordenades dels punts de la xarxa topogràfica bàsica de les zones de Cabanasses, Súria i instal·lacions externes de la rampa
L'empresa ICL disposa d'una sèrie d'instal·lacions a la zona de Cabanasses (Pou2, Pou3, oficines, magatzems, ...), Súria (oficines, magatzems, Pou1, fàbrica, estació de càrrega per ferrocarril, dipòsit salí, instal·lacions de la rampa en construcció, ...) i la zona del Pou4 (pou, oficines, magatzems, ...)
Amb gran freqüència cada any en alguna d'aquestes instal·lacions indicades s'han de fer treballs topogràfics de diferent naturalesa que és possible que hagin de desenvolupar diferents empreses. Això, si no es prenen les mesures oportunes pot comportar una possible falta d'homogeneïtat en les  coordenades planimètriques i altimètriques utilitzades i calculades en  treballs realitzats per empreses diferents. Això podria ser degut a:

  • Les empreses poden partir de bases que elles mateixes calculen mitjançant el sistema de posicionament global (GNSS). Com que la metodologia que usen pot  ser no exactament la mateixa, llavors es podrien trobar coordenades sensiblement diferents de les mateixes bases calculades per empreses diferents.
  • En més d'una ocasió la mateixa empresa ICL ha subministrat a les empreses topogràfiques, coordenades de bases des departaments diferents d'ICL. Això va arribar a implicar que des ICL es donessin coordenades relativament diferents de bases iguals, en funció de si les dades les subministrava un departament o un altre de l'empresa.

Per tal d'evitar la manca d'homogeneïtat en els mesuraments topogràfics que s'hagin de dur a terme a la zona de Súria, Cabanasses i del Pou4, així com el fet que diferents empreses topogràfiques parteixin de les mateixes bases amb coordenades diferents; es va proposar l'any 2014 que cada any des de la Càtedra ICL es portés a terme un remesurament i recàlcul de les coordenades d’una xarxa bàsica de punts d’alta precisió materialitzats en el terreny mitjançant fites de formigó.


 

Publicació d’articles

  • Lluís Sanmiquel, Marc Bascompta, Hernan Anticoi. (2019). Analysis of a historical accident in a Spanish coal mine. International journal of environmental research and public health. 16(19), 1-11.
  • Marc Bascompta, Lluís Sanmiquel, Carla Vintró, Josep Ma. Rossell, Marc Costa (2018). Safety culture maturity assessment for mining activities in South America. Work, 21(1), 125-133.
  • Marc Bascompta, Lluís Sanmiquel, Hernan Anticoi, Josep Oliva. (2019). Ventilation friction factor determination and comparison: two case studies of potash mining. Journal of the Southern African Institute of Mining and Metallurgy. 119(10), 865-870.
  • Lluís Sanmiquel, Marc Bascompta, José Juan de Felipe, Carla Vintró, Hernán Anticoi, Modesto Freijo (2019). Análisis de un accidente del sector minero mediante el método del árbol de causas y el método de Feyer & Williamson.  International Conference on Occupational Risk Prevention, 1072-1084.

 

 

Seminaris, congressos i altres activitats

  • Marc Bascompta, Lluís Sanmiquel, Jose Juan de Felipe, Jordi Vives. (2019). Friction factors determination of the auxiliary ventilation system in an underground mine. Proceedings of the 5th World Congress on Mechanical, Chemical, and Material Engineering (MCM'19). Lisbon, p. 112-1.
  • Lluís Sanmiquel, Marc Bascompta, Josep Ma. Rossell, Hernan Anticoi. (2019). Transmission of the topographic system and orientation from the surface to an underground mine using 2 vertical shafts. Comparison between the classical and gyroscope method and gyroscope method. Proceedings of the 5th World Congress on Mechanical, Chemical, and Material Engineering (MCM'19). Lisbon. ID 131.