Centro de Formacin Tcnico Minero

Elementos de sostenimientosIng. Marco Antonio Flores Olivera

UNI -

FIGMM

SOSTENIMIENTO Hoy en da la Minera Peruana ya comenz a entender que invertir en seguridad es tambin invertir en la calidad y en la productividad, todo accidente es evitable si toda la organizacin que lleva a cabo la operacin minera esta capacitada, entrenada y motivada. Los actos inseguros, el incumplimiento de las procedimientos y la menor supervisin, son algunos de los factores comunes de accidentes, a ello se suman peligrosamente el exceso de confianza, las comunicaciones inapropiadas, la falta de entrenamiento y la planificacin inadecuada del trabajo. La cada de rocas es el principal problema en la mina, para poder mantener unida la masa rocosa debemos poder entender como se deshace; esto se debe al destresamiento de la masa rocosa; la masa rocosa auto genera una serie de esfuerzos que desequilibran la excavacin minera hacindola riesgosa

Estadistica de Accidentes Uno de los graves problemas de la minera peruana es el alto ndice de accidentes fatales, si bien las causas pueden ser muchas, la principal es un inadecuado sistema de control en la estabilidad de las rocas. Se debe realizar oficialmente la solicitud de que alguna empresa privada permita el acceso a las reas en estudio, para que posteriormente de acuerdo a la tcnica de la geotcnia y software, puedan permitir visualizar el por qu? de la distribucin del macizo rocoso.

9 8

9 7 5 5

56

4 2 21 3 1

15

ACCIDENTES FATALES AO 2003CUADRO COMPARATIVO 2003A S F IX IA E X P LO S IO N E S O P E R A C .M A Q UIN A R IA S E X P LO S IV O S C A ID A D E P E R S O N A S T R A N S IT O D ESP R EN D . D E R OC A S

1 1 1 1 3 7 7 0 1 2 3 4 5 6 7 8

SEGURIDAD El problema de fondo radica en los valores, creencias, costumbres, percepciones y actitudes de los gerentes y trabajadores; es decir aquello que se ha venido a denominar cultura de seguridad, aspecto que juega un rol fundamental, determinando el xito o el fracaso, una cultura que equilibre el factor econmico con el correcto manejo del sistema de seguridad.

Elementos de sosteniminetos Usualmente se denomina soporte de rocas a los procedimientos y materiales utilizados para mejorar la estabilidad y mantener la capacidad de resistir las cargas que producen las rocas cerca al permetro de la excavacin subterrnea. Se puede clasificar a los diversos sistemas en dos grandes grupos: de apoyo aditivo y de apoyo pasivo

SISTEMAS DE SOSTENIMIENTO DE ROCAS LOS DE APOYO ACTIVO; que viene a ser el refuerzo de la roca donde los elementos de sostenimiento son una parte integral de la masa rocosa. LOS DE APOYO PASIVO; donde los elementos de sostenimiento son externos a la roca y dependen del movimiento interno de la roca que esta en contacto con el permetro excavado.

Perno de Roca

Pernos de rocaActualmente hay diferentes tipos de pernos de roca. Varios tipos de pernos muestran solo diferencias menores en su diseo y son bsicamente variedades de un mismo concepto. Segn las tcnicas de anclaje que se utilizan, podemos agruparlos de la siguiente manera: pernos anclados mecnicamente, pernos de varillas cementados o con resina y pernos anclados por friccin. Aqu presentamos los pernos representativos de cada grupo, que son los ms utilizados en la industria minera. Para el caso de los pernos cementados o con resina consideramos a las varillas de fierro corrugadas y las barras helicoidales, para el caso de los pernos anclados por friccin consideramos a los split sets y los swellex.

BARRA HELICOIDAL

BARRA HELICOIDALLa barra helicoidal ha sido diseada para reforzar y preservar la resistencia natural que presentan los estratos rocosos, suelos o taludes. Consiste en una barra de acero con resaltes en forma de hilo helicoidal de amplio paso, que acta en colaboracin con un sistema de fijacin formado por una placa perforada de acero y una tuerca. La inyeccin de concreto, mortero o resina en la perforacin del estrato en que se introduce la barra sirve de anclaje, actuando el hilo como resalte para evitar el deslizamiento de la barra. Ello da como resultado un conjunto altamente resistente, sometido a esfuerzo de compresin.

BARRA HELICOIDAL* *

Su uso esta orientado a perforaciones de dimetro como promedio de 36 mm. La barra helicoidal esta diseado para incrementar la capacidad de transferencia de carga.

Instalacin Puede realizarse con perforadora manual neumtica o jumbo electrohidraulico. La longitud de perforacin debe ser menor a la longitud del perno para permitir la instalacin del sistema de fijacin plancha tuerca. Si se decide por resina los pernos a usar tienen un corte a bisel de 45 para facilitar la rotura de los cartuchos.

Instalacin Aseguramiento de tuerca y plancha sobre el perno. Revisin de la perforacin que se encuentre libre de elementos que puedan obstruir la instalacin del perno que tenga la longitud especificada la rugosidad que presenta la pared de la perforacin es un factor importante ya que si es poco rugoso o esta cubierta de material suelto puede reducir significativamente la adherencia entre roca y anclaje. La planchuela y la tuerca se colocan una vez que el cemento y/o la resina han logrado su fraguado

Especificaciones tcnicasPresentaciones de 9 y 12 metros y de 22 a 25 mm. de dimetro Dimensiones y tolerancias Dimetro Nominal mm 22 Masa Kg/m 2.98 Paso del hilo mm 11.09 +0.1-0.2 Ancho de resalte mm 3.6 +0.5-0.3

25

3.85

12.5 +0.1-0.2

4.6 +0.5-0.3

Especificaciones tcnicasPropiedades Mecnicas Resistencia a la traccin, min: 70.3 kg/mm2 Alargamiento mnimo: 7%

Ventajas El sistema barra helicoidal, permite desarrollar un anclaje de alta resistencia en un amplio rango de calidades de roca, por lo que se puede transmitir cargas elevadas a travs de la barra, incluso en estratos rocosos de calidad geotcnica regular. La inyeccin de lechada o resina protege a la barra de la corrosin, al mismo tiempo que le asegura la adherencia permanente a la roca. Para usos habituales, en ambientes de baja agresividad, no requiere de proteccin adicional contra la corrosin. El dimetro de instalacin no es crtico para su instalacin.

Pernos de roca con anclaje de expansin 5/8

Pernos de roca con anclaje de expansin 5/8La placa base de forma curva y con perforacin central cnica, junto con la tuerca de base esfrica, puede adaptarse a las irregularidades de la superficie rocosa, actuando como rtula. No es necesario construir bases de apoyo con mortero, o equivalentes, ni usar golillas para ajustar desviaciones de la ortogonalidad entre la barra helicoidal y placa. El dimetro de instalacin no es crtico para su instalacin.

EspecificacionesRoscas de 5/8 Dimetro de la perforacin 32 38 mm Profundidad de la perforacin - Longitud del perno ms 50 mm Torque torsin instalada - 136 - 272 NM (100 - 200 Ft. Lb.)

L T H F E

Longitud segn especificaciones Roscas Altura de la cabeza Espesor de la cabeza Dimetro de la barra

+ - 6,4mm 139,7mm (5 1/2) 5/8 0,476 1,088 a 1,125 5/8 0,559 + - ,007

Anclaje

Instalacin Revisar el estado del perno, las roscas y el anclaje. Asegurar que los anclajes se girar libremente. Ajustar el anclaje al dimetro del taladro. Sacar la camisa plstica del anclaje antes de insertarlo. Se recomienda un torque y tensin adecuada para la instalacin.

Instalacin

Revisar el dimetro de la broca y limpiar el taladro

Colocar la platina

Colocar la cabeza expansiva

Se instala el perno con la perforadora se hace un torque de 90 a 150lb

Instalacin La recomendaciones referente a la Tensin al Momento de la Instalacin;

FluenciaMINACERO

Tensin InstaladaMIN(LBS)6,800

MAX(LBS)10,880

C1060

DIM . 9/16

(LBS)13,600

(KN)60.5

(KN)30.25

(KN)48.4

Conversin kN X 225 = Lbs X .00445 = Kn

InstalacinPrdida de la Tensin y la Resistencia - Instalacin Angulado; Ejemplo Tensin de la instalacin = 180 Ft. - Lb. Acero C1060 Cabeza forjada

Control de calidad

Control de calidad En el grfico Fig. 1 se puede apreciar un desplazamiento total de 19 mm, ante una carga de 11 toneladas, en el grfico. Esta prueba fue realizada slo con la barra de acero (sin anclajes). Las pruebas demostraron que la barra de construccin es ms rgida y, tiene menor elongacin por su longitud.

Pernos de roca con resina Resinas Estos pernos con resinas se usan para terrenos con filtraciones o con cartuchos de cementos para terrenos humedos a secos usando pernos de 5 a 10 pies de longitud y de 19mm de dimetro. las resinas y catalizadores, los que estn contenidos en forma separadas dentro de ampollas de plstico, estas cpsulas son empujadas dentro del agujero mediante bastones, a continuacin se introduce la barra aplicndole movimientos de rotacin, esto provoca la rotura de las ampollas y la resina se mezcla con el catalizador.

Pernos de roca con resina Resistencia al Arranque : desde 1.5 a 3 Ton / pie colocado. Dimetro de broca 36 mm. Las barras se anclan muy bien en toda la longitud y su instalacin es muy fcil. Las resinas son caras y muchas tiene un tiempo de vida limitado, particularmente en climas clidos.

Especificaciones de la Resina:DIMENSIONES - 28 x 305 mm TIEMPO DE FRAGUA RPIDA ( 1 - 2 minutos, color negro ) LENTA ( 4 - 6 minutos, color crema ) La gelificacin es el intervalo de tiempo requerido por la resina para cambiar de un estado lquido viscoso a un gel. Corresponde a una primera etapa de la fragua integral o curado de los cartuchos de resina que se consolidar a medida que transcurra el tiempo. Para efectos de clculo, el tiempo de fragua integral de la resina refiere un tiempo aproximadamente igual al cuatro veces el tiempo de la gelificacin.

Especificaciones de la Resina: La gelificacin de los cartuchos de resina es ms rpido cuando las temperaturas exceden los 12.7 C y es ms lenta cuando las temperaturas son menores a 12.7 C. La gelificacin es relativo a la temperatura del ambiente, de la roca, perno y cartucho.

Pernos de roca con Cartuchos de CementoEl cartucho contiene una base de cemento y aditivos incluido un acelerante en un envase de plstico perforado. Vencimiento / Almacenaje: Tiempo de fragua: 6 meses en lugar seco 24 horas NORMAL 8 horas RPIDA

Resistencias mnimas de Cartuchos de Cemento; Compresin uniaxial 60 MPa Traccin 20 MPa Cizalla 50 MPa Para una resistencia de 10 toneladas por pie ( 305 mm )

FRMULA PARA CALCULAR LA LONGITUD EFECTIVA DEL MORTERO

Ejemplo, para un Perno 19.5mm (20) de dimetro, cartucho 28 x 305, perforacin de 32mm

Temperatura vs. Tiempo de fraguaEl efecto de la temperatura (resina, roca y pernos)es muy importante con relacin al tiempo de fragua. En condiciones de bajas temperaturas se debe realizar ms rotacin para compensar sta, tambin, guardar los cartuchos en un rea a temperaturas (15-20 C)

Instalacin de pernos deformados con cartuchos de resina: Insertar un mnimo de dos cartuchos de resina rpida en el fondo de la perforacin seguido con resina lenta o cartuchos de cemento hasta llenar la perforacin. Longitud de la perforacin = longitud del perno + 5cm mximo. Apisonar bien los cartuchos de resina en el fondo de la perforacin, empleando un atacador de madera. Insertar y girar el perno a mxima rotacin por 20 - 25 segundos utilizando un adecuado adaptador.

Despus de haber concluido el tiempo de rotacin del perno, este debe quedarse en su colocacin sin movimiento por 1 - 2 minutos. No olvidar que los componentes de la resina despus de haber sido mezclados inicia su gelificacin (fragua inicial) para consolidar la adherencia entre el perno, resina y la roca.

Instalacin con cartuchos de Cemento El cartucho contiene una base de cemento con aditivos especiales en un envase plstico. Para una buena instalacin los cartuchos deberan estar en el lapso de 5 a 20 minutos remojados e instalados (no dejar los cartuchos en el agua por ms de 20 minutos). Dimetro de la perforacin = dimetro de la barra + 10 a 25 mm

Instalacin con cartuchos de Cemento1. Insertar un mnimo de dos cartuchos de resina rpida, al fondo de la perforacin seguido con cartuchos de la resina lenta o cartuchos de cemento para llenar la perforacin

Instalacin con cartuchos de Cemento2. Insertar la punta en bisel de la barra por 0,5 m, doblar la barra 5-10 grados para mejorar la accin cementante de la resina.

Instalacin con cartuchos de Cemento3. Empujar la barra y girar lentamente con un adaptador hasta llegar a la superficie de la roca, despus girar a mxima rotacin por un mnimo de 15-20 segundos, esperar el tiempo de fragua de la resina rpida sin movimiento por un mnimo de 1 minuto, remover la tuerca con tope. Despus del perodo de espera, girar la tuerca superior para pegar la planchuela contra la roca y para tensar el perno.

Split Set

Split Set consiste en un largo tubo compresible de acero de alta resistencia, ranurado en toda su longitud, en un extremo es mas delgado, para facilitar su introduccin en el taladro y en el otro extremo tiene un anillo soldado para su instalacin y retener la placa. Este elemento de sostenimiento desarrolla la estabilidad de la roca por friccin; como el tubo cortado es forzado en el hueco perforado, la accin de instalacin comprime el tubo generando una fuerza radial contra la roca, lo que genera una resistencia al deslizamiento entre la roca y el acero y presenta las siguientes ventajas:

Split - set Es simple y rpido para instalar . No se puede tensar y se activa por el movimiento de la roca. En algunas oportunidades, donde se ha requerido un soporte por largo tiempo, se han presentado problemas por oxidacin. El dispositivo no puede ser inyectado con mortero.

PRINCIPIO FSICO MECANICO DEL FUNCIONAMIENTO El perno estabilizador es insertado en una perforacion de dimetro menor, la que acta como una matriz comprimiendo el estabilizador al diametro de la perforacion, cerrando parcialmente la ranura durante el proceso.

La compresin sobre el estabilizador genera fuerzas radiales de confinamiento que se extienden en toda la longitud de contacto con la roca que lo contiene.

Especificaciones Longitudes Dimetro externo ( E ) Ahusado ( A ) Longitud ahusado ( B ) Espesor acero ( D ) Ranura ( C ) Anillo : : : : : : : 4 5 6 7 39 - 39.5 mm 30 - 34 mm 70 mm 2.3 mm 14 mm 6 mm

Especificaciones Placa de sujecin C : 40 mm B : 4.5 mm A : 15 mm

La resistencia de un split set puede variar por el: Tipo de roca (el Split Set tiene desempeo favorable en rocas Tipo II y III (RMR >50,GSI: F/R, MF/R, MF/P). Dimetro de perforacin ( recomendable 36 38 mm ) Presencia de fallas y fracturas. Angulo de instalacin del Split Set formado con la superficie de la roca a soportar.

InstalacinUna vez definido el patrn de los pernos, se perforan los taladros, verificndose que sean un poco ms largos que los pernos. Luego, se hace pasar la placa a travs del tubo ranurado y se coloca el extremo del tubo en la entrada del taladro. Se saca el barreno de la perforadora y se coloca el adaptador o culatn, acoplndose ste al otro extremo del tubo. Se acciona la perforadora la cual empuja el tubo hasta pegar la platina contra la roca.

Control de calidadPruebas de confinamiento Estas pruebas determinan la capacidad de confinamiento del perno sobre la roca. Se evala a travs de la medida del mdulo de expansin del perno, es decir, el esfuerzo expansivo ejercido por el perno hacia las paredes del taladro, este parmetro se obtiene en laboratorio, ejerciendo una carga paulatinamente creciente sobre el perno y midiendo su nivel de desplazamiento.CARGA - DESPLAZAMIENTO2500 2000

CARGA (Kgs)

1500 1000 500 0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

DESPLAZAMIENTO (mm)

Swellex

Swellex Los pernos de anclaje de Swellex son tubos de acero de alta calidad, hermticos, de doble plegado, que se expanden con bombas de agua de alta presin dentro de un hoyo pre-perforado. La expansin del tubo genera friccin de contacto y vinculacin mecnica entre el acero y la roca produciendo un refuerzo en forma de columna en la roca.

Swellex

Caractersticas El Swellex se adhiere a las irregularidades del barreno perforado y proporciona inmediatamente capacidad de columna completa y carga total. Swellex se deforma para acomodarse a los movimientos del terreno, al mismo tiempo que conserva la capacidad de soportar la carga. La instalacin manual es fcil, rpida y no requiere equipo pesado. Swellex es verstil y se puede usar en cualquiera geometra de excavacin Con la instalacin de pernos mecanizada, Swellex reduce dramticamente el tiempo improductivo, problemas y el consumo de partes de desgaste de los equipos apernados. Swellex es insensible a las voladuras y variaciones de dimetro del barreno.

InstalacinUna vez perforado el taladro, se introduce el tubo en la boquilla del brazo de instalacin por el casquillo de inflado. Luego se introduce el tubo en el taladro. Hecho esto, mediante la bomba se aplica agua a alta presin para inflar el tubo, proceso que dura unos pocos segundos. Cuando la presin del agua llega a 30MPa, la bomba se para automticamente, quedando el swellex expandido en toda su longitud dentro del taladro. Debido al proceso de inflado, la longitud del perno se reduce por contraccin, lo cual produce un empuje de la placa de reparto contra la roca con una tensin axial de 20 KN.

Longitud y espaciamiento de los elementos de sostenimiento La longitud y espaciamiento (malla) de los elementos de sostenimiento depende de la calidad de la roca, la presencia de fracturas y fallas; y el tiempo de vida til de la labor.

Longitud y espaciamiento de los elementos de sostenimientoAlgunos mtodos para determinar la longitud de un Perno para Roca a) La profundidad de las capas (X) a soportar, longitud del perno ( L) = X + 0.75 m. b) Dimensin de los bloques (X) a soportar, longitud del perno (L) = X + 0.75 m. c) L = 1.4 + (0.15 X W) por L = longitud del perno, W = Ancho de la apertura en metros.

L = X + 0.75M

L = 1.4 + (0.75MxW)

Longitud y espaciamiento de los elementos de sostenimientoOtras recomendaciones: Techo 1/3 de W = Longitud perno Paredes 1/5 de Altura = Longitud perno Resistencia en traccin en la zona anclada de los Elementos de SostenimientoResistencia en traccin y la capacidad de la zona de anclaje mxima de los sistemas de sostenimiento, medido para una profundidad de 1,5 metros (5') y por 305mm (1') del extremo del perno.

Comparacin de los Elementos de Sostenimiento y la Longitud Mnima Anclado

Elemento de SostenimientoPernos con Anclajes de Expansin Perno Barra Construccin 3/4, Cementado Estabilizadores de Friccin 39mm Cable de Acero, Lechada de Cemento

Longitud Mnima Anclado 305mm (12'') 450mm (18'') 915mm (36'') 610mm (24'')

Resistencia Toneladas Mx 12,5 14,0 3,0 22,0

Espaciamiento de los Elementos de Sostenimiento L \ E = 1,75 donde; L = Longitud del perno, E = Espaciamiento de los pernosNormalmente el espaciamiento de los pernos de sostenimiento instalado sistemticamente resulta en un mnimo de 1,0 metro y un mximo de 1,5 metros. El espaciamiento entre Elementos de Sostenimiento puede cambiar cuando se combina con otros sistemas; ya sea: shotcrete, malla de alambre, cintas metlicas etc. E / L = 1.75

Colocacin y Angulo de InstalacinLa superficie de la roca es significativa en la planificacin del espaciamiento de los pernos, por la existencia de bloques y de las fracturas (A), o la orientacin de los estratos (B) requieren una flexibilidad en la colocacin de los pernos.

Colocacin y Angulo de InstalacinLa correcta colocacin de la platina de apoyo de un perno para roca mejorar la fortificacin del terreno. Los ngulos de un perno con la superficie de la roca deben tener 90 grados o un mximo de inclinacin de 10 grados y la platina debe colocarse pegado a la roca, (ejemplos de correcta instalacin B, D) (ejemplos no aplicables A, C y E)

Angulo de la InstalacinPara asegurar el sostenimiento adecuado de la roca, los elementos deben ser instalados a 90 Grados con un mximo de inclinacin de + 10 grados con la superficie de la roca. Como se indica en el dibujo se pierde 0.7 m de la profundidad de un perno de 2.1 m al realizar una instalacin a 45 grados.

Angulo de Instalacin y la prdida de resistencia de un pernoAngulo de instalacin y la resistencia ltima de un perno para roca. Con una inclinacin de 45 Grados un perno puede perder 30% de su resistencia

Cables de Acero

Cables de AceroLos cables son elementos de reforzamiento, hechos normalmente de alambres de acero trenzados, los cuales son fijados con cemento dentro del taladro en la masa rocosa. El cable comnmente usado es el denominado trenzado simple conformado por 7 alambres, que en conjunto tienen 5/8 de dimetro, con una capacidad de anclaje de 25 Ton. Pueden ser usados en cualquier longitud, en el rango de 5 a 30 m, ya sea en la modalidad de cable simple o doble. Desde luego hay una gran variedad de cables, destacando en la industria minera aparte del indicado, los cables destrenzados, para mejorar la adherencia del cable con el cemento.

Tipos de cablesTIPO NORMAL

TIPO BULGE

Dispositivos de ajuste: Existen dispositivos para estirar o ajustar los pernos del cable, si fuera necesario. Estos ajustadores pueden usarse tambin en pruebas de resistencia, as como para colgar la malla o cintas.

Aplicacin de rellenoEl relleno aumenta la capacidad de sostenimiento; dicho relleno esta compuesto generalmente por cemento portland y agua, se puede utilizar aditivos para mejorar la fluidez de la pasta sin alterar sus caractersticas.

Usos de los cables de acero

Paredes o cajas de los tajeos abiertos Techo de los tajeos abiertos

Corte y relleno

Usos de los cables de acero Pueden ser utilizados como refuerzo y sostenimiento.

En galeras e intersecciones Ore pass

Especificaciones

Instalacin

Mtodo del tubo respiradero ste es el mtodo tradicional para instalar cables de trenzado simple en taladros ascendentes. La pasta de cemento, que tiene usualmente una relacin agua/cemento alrededor de 0.4, es inyectada en el taladro a travs de un tubo de de dimetro o ms, colocado en el collar del taladro. El aire desfoga a travs de otro tubo de dimetro pequeo (), el cual se extiende hacia el fondo del taladro, encintado al cable. Tanto los tubos como el cable son sellados en el collar del Direction of taladro por medio de un tapn de hilachas de Grout travel algodn o un mortero de fraguado rpido. La direccin del recorrido de la pasta de cemento es Hole collar hacia arriba en el taladro. Cuando la pasta de plung cemento retorne por el tubo respiradero, la inyeccin habr sido completada. 19mm grout tube Grout in

Air out

19mm bileed tube

Air out

Instalacin

Mtodo del tubo de inyeccin ste es el mtodo tradicional para instalar cables de trenzado simple en taladros ascendentes. La pasta de cemento, que tiene usualmente una relacin agua/cemento alrededor de 0.4, es inyectada en el taladro a travs de un tubo de de dimetro o ms, colocado en el collar del taladro. El aire desfoga a travs de otro tubo de dimetro pequeo (), el cual se extiende hacia el fondo del taladro, encintado al cable. Tanto los tubos como el cable son sellados en el collar del taladro por medio de un tapn de hilachas de algodn o un mortero de fraguado rpido. La direccin del recorrido de la pasta de cemento es hacia arriba en el taladro. Cuando la pasta de cemento retorne por el tubo respiradero, la inyeccin habr sido completada.

Direcction of grout travel

Wooden wedge to hold cable in place during grouting note that grout tube should be free in hole

bileedGrout in

19mm grout tube

Malla Metlica

Malla Metlica La malla metlica es utilizada, para prevenir la cada de rocas ubicadas entre los pernos de roca, actuando en este caso como sostenimiento de la superficie de la roca tambien, para retener los trozos de roca cada desde la superficie ubicada entre los pernos, actuando en este caso como un elemento de seguridad; asimismo sirve como refuerzo del shotcrete. Existen dos tipos de mallas: la malla tejida y la malla electrosoldada.

Tipos de MallaLa malla tejida: es flexible y tiene gran capacidad para tomarcargas. Sin embargo, es mas difcil de manipular durante la instalacin y no es recomendable usarla con shotcrete, debido a la dificultad de eliminar las bolsas de aire entrampadas detrs de las uniones de las malla.

Tipos de MallaLas mallas electrosoldadas: son mas rgidas y son mas fciles deinstalar, la malla electrosoldada es usada tradicionalmente como refuerzo del shotcrete, pero esta siendo reemplazada por el uso de fibras metlicas aplicadas con el shotcrete ; en general la malla soporta las piezas pequeas de roca suelta que esta a punto de caer

Instalacin1. 2. 3. 4. 5. Sealar el rea donde deber instalarse la malla. Desatar todo bloque suelto del rea donde se instalar la malla. Presentar la malla utilizando de ser necesario gatas o puntales. Anclar definitivamente con pernos de roca. Asegurar la malla utilizando la misma platina del perno, si ste an no ha sido instalado, o arandelas a presin o segunda platina de retn y tuerca, si el perno ya fue instalado. Acomodar o moldear la malla a la forma de la superficie de la roca utilizando ganchos de fierro corrugado de 3/8, colocados en taladros de 0.5 m de longitud. Evitar en lo posible superficies con la malla suelta, especialmente cuando se contempla la aplicacin del shotcrete sobre la misma. Los traslapes entre mallas sern como mnimo 20 cm y deben estar asegurados con pernos de anclaje, con un amarre inicial de alambre #8.

6.

7. 8.

Instalacin9. En reas de altos esfuerzos, deben eliminarse los empalmes horizontales de la malla metlica en el tercio inferior de los hastiales, estos traslapes deben efectuarse a una altura mnima de 2.5 m respecto al nivel del piso. Los empalmes verticales en estos casos deben reforzarse con varillas de fierro corrugado de 3/8 y 0.7 m de longitud. Cuando el uso de la malla es puntual, se puede recortar la malla para su manipulacin sencilla. La malla es muy propensa a daarse fcilmente con la voladura, siendo recomendable reemplazarla, recortando los pedazos daados y colocando una nueva.

10. 11.

Cimbras

Cimbras Los arcos metlicos, denominados tambin como cerchas o cimbras, es un sistema pasivo de sostenimiento debido al hecho que los arcos de acero no interactan con la roca de la misma forma que como ocurre con los pernos ; en este caso, los elementos se hacen parte de la masa rocosa. Estos soportes son altamente efectivos para resistir cargas pesadas, incluso despus que se han producido fuertes deformaciones.

Si no estn bien colocados, en contacto continuo con el medio rocoso, son ineficientes y propensos a torcerse bajo cargas excntricas.

Formas

Forma de Bal generalmente se usa en minera

Forma de circular y herradura, generalmente se usa para tneles

Especificaciones y accesorios Empalme de la cimbra deslizante en forma U

Empalme de la cimbra deslizante en forma U

Instalacin El tiempo de instalacion debe ser en un tiempo minimo, debido a la presin sobre el techo y paredes

Asegurar el techo, lo cual se podr realizar mediante la colocacin de shotcrete temporal o marchavantes de ser necesario para una buena instalacion. Las cimbras deben estar correctamente apoyadas y sujetas al piso, debindose mantener su verticalidad, para esto es necesario, asegurar con cndamos anclandolos contra la pared a la cimbra. Las siguientes cimbras a colocar se asegurarn con los tirantes y se protegern en forma sistemtica con el encostillado. La estabilidad de la cimbra contra las paredes rocosas es esencial para esto se debe reforzar utilizando bossacreto, bolsas de relleno para que haya una transferencia uniforme de las cargas rocosas sobre las cimbras.

Instalacin

Gatas

Gatas Las gatas sirven como elemento auxiliar antes de la instalacin de los pernos de roca y malla metlica y en el minado de vetas de buzamiento echado, tipo manto, para soportar bloques o cuas potencialmente inestables del techo de los tajeos. Las gatas usualmente utilizadas son las de friccin estas funcionan a manera de tubos telescpicos, fijndose los tubos inferior y superior mediante mecanismos de cuas o pines con la ayuda de un mecanismo expansor para el topeo al techo y las que son hidrulicas o neumticas, son elementos que tienen caractersticas de fluencia a una carga especfica, la cual es complementada por un cilindro de soporte hidrulico o neumtico equipado con vlvulas de liberacin de presin.

Gatas

Las gatas mecnicas sirven como soporte temporal, para fortificar las exvaciones subterrneas

EspecificacionesGatas de Friccin 3.5 m Gatas Mecnicas 4.2 m

Altura mxima

Altura mnimaSoporte

2.0 m30 Ton

1.8 m5 Ton

Madera

MaderaEl cuadro es la estructura de madera compuesta por varios elementos, los cuales trabajan como una sola unidad de sostenimiento, se hace de acuerdo a las dimensiones y requerimientos de la labor minera. Cuando se construyan y armen los cuadros siempre se consideran los esfuerzos que van a actuar sobre cada uno de los elementos componentes, algunas veces solo se necesita sostener una parte de la labor. Conociendo completamente las presiones en cada parte es posible seleccionar el tipo de cuadro as como sus dimensiones con que se podr usar. Es factible y en algunos casos justificados armar un cuadro con algunos elementos menos o modificados, cuando el piso sea firme se puede prescindir de la solera ya que no se esperan presiones del piso, para este particular se coloca un pequeo plato de madera llamada patilla pero en un hueco y sobre el cual se apoya la columna.

Elementos del cuadro de MaderaSolera.- Es el elemento colocado en la parte inferior del cuadro, sirve para oponer al terreno una mayor rea de sustentacin y para mantener a un mismo nivel los postes. Su seccin puede ser redonda o rectangular y de longitud variable de acuerdo al tipo de trabajo para el cual va a ser utilizada la galera, lleva destajes en los extremos para empalmar los postes. Poste.- Son las piezas columnares del cuadro, son elementos fundamentales del sostenimiento, sufren compresin paralela a la fibra, en presencia de presiones laterales trabajan a la flexin esttica. Al igual que las soleras la longitud de estas piezas depende de la altura de la galera, y de la naturaleza del trabajo minero , tambin llevan destajes para evitar desplazamientos de las otras piezas del cuadro .

Elementos del cuadro de MaderaSombrero.- Es el elemento que trabaja como viga, se le coloca en la parte superior del cuadro, debe las necesarias medidas como para trasmitir sin deformarse, la carga del techo a los postes Trabaja slo a flexin y su longitud est en funcin del ancho de la galera, su seccin puede ser redonda o rectangular Tirantes.- Son piezas simples colocadas en forma horizontal en la parte superior entre dos cuadros para evitar que se junten o separen por alguna fuerza externa, pueden ser de seccin redonda o rectangular, no llevan destajes y su longitud vara entre 4 y 6 pies, lo cual determina la distancia entre cuadros, por lo cual acortan o agrandan el rea a sostener que se forma entre ambos.

Elementos de madera Encribado: Es la accin de poner piezas de madera sobre los sombreros de los cuadros con el fin de transmitir uniformemente la presin del techo sobre los cuadros y fijarlos en el espacio. La operacin de encribar se efecta colocando transversalmente sobre los sombreros, tablones, troncos (redondos) o de madera partida (rajados) encima de los cuales y en forma cruzada se vuelve a colocar otros y as hasta alcanzar el techo de la albor minera, finalmente con pequeas tabla y cuas se sujeta firmemente el encribado entre el cuadro y el techo.

Elementos de madera Enrejado: Los espacios entre los postes y las paredes de las galeras se rellenan casi siempre con piedras de diferentes tamaos para lo cual, se sostiene todo este material con tablones y rajados, estas piezas de madera se colocan juntas.

Tipos de cuadros

CUADRO RECTO

CUADRO COJO

CUADRO CONICO

Instalacin1. 2. Si el cuadro lleva solera, sta se coloca en primer trmino, cuidando su horizontalidad y separacin con respecto a la solera del cuadro anterior. Cuando no se va a poner solera, se hacen unos huecos en el piso (patillas) para colocar el extremo inferior del poste; en caso de armarse los cuadros sobre terreno blando , se utilizan tablones de madera llamados plantillas para que el poste no se hunda en el terreno y pueda tenerse una mayor rea de sustentacin. Se paran los postes. Para mantener los postes en correcta posicin (inclinacin, perpendicularidad, etc.) puede hacerse mediante tablas que se clavan y sostienen debidamente los postes. Se pone el sombrero y los tirantes. Se procede al encribado y al blocado. Se enrejan los cuadros. Cuando no llevan destajes los elementos principales del cuadro, para colocar los tirantes se clavan cuas en los postes, y sobre ellas va el tirante de tal manera que est colocado entre el sombrero y el poste, generalmente para evitar posibles desplazamientos del tirante se le clava al poste.

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Instalacin

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Resistencia y absorcin de energa del sostenimiento El Propsito de este sistema es de mantener la integridad y estabilidad del macizo rocoso bajo condiciones estticas y/o posibles estados de esfuerzos dinmicos. Las funciones no slo el de sostener el peso muerto sino incrementar las fuerzas de friccin y resistir la deformacin de las paredes rocosas, enlazar y estabilizar el terreno fracturado o discontinuo, y prevenir la cada de los keyblocks

Keyblocks Son aquellos con geometra particularmente desfavorables, sino se previene que se separen y caigan, retiraran el confinamiento de otros bloques vecinos y permitiran que ocurra cada de rocas de gran escala.

Criterio de Diseo Cadas de roca solamente? Estallido de rocas? La altura o grosor de la cada

La altura o grosor de la cada Estratigrafa Estructuras geolgicas Fracturamiento inducido por los esfuerzosTodo esto debe ser corroborado con las investigaciones de las cadas de rocas que ocurren en interior mina y almacenar la informacin relevante como dimensiones y pesos

Porcentaje AcumulativoPeak ground velocity 1.3m/s back analysed from rebar failure 3.6ML event 1km distant at 4 # 3.0m/sindustry accepted figure support yield i.e. yield suffered by support during deformation ?250mm?

Resistencia del Sostenimiento La resistencia del sostenimiento es el concepto por el cual la fuerza generada por unidad de soporte o la seccin representativa ms pequea de un sistema de sostenimiento es promediado sobre el rea tributaria de la caja techo a ser soportada por esa unidad o porcin de un sistema.

Absorcin de EnergaBasado en el principio que durante la deformacin dinmica de la caja techo, energa cintica es impartida a un bloque expulsado la cual debe ser absorbida por las unidades de soporte sin sufrir una deformacin indebida

Establecindo el Criterio El primer paso en el diseo del sostenimiento es establecer el criterio contra el cual el sistema debe ser evaluado. La decisin inicial es si el sostenimiento ser para cadas de roca solamente, o para estallidos y cada de roca. Luego determinar el grosor de la potencial cada. Esta informacin debe ser examinada para establecer si comprende mas de una poblacin El concepto de resistencia del sostenimiento es el primer paso en el diseo y asegura que los elementos de soporte, teniendo en cuenta sus caractersticas de deformabilidad, no estn sobrecargados en su totalidad, y sean siempre capaces de soportar el peso muerto de las rocas potencialmente sueltas en el rea donde requieren hacerlo

La causa predominante de las cadas de rocas es la inadecuada rea de cubrimiento y la interaccin entre los elementos de soporte. La interaccin del sostenimiento entre las unidades de soporte pasivo es inicialmente mnima. Por lo tanto el efecto de las unidades activas parece ser mas provechoso en la mayora de las circunstancias.

GRACIAS