sostenimineto geomecanica

8/17/2019 sostenimineto geomecanica

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4MANUAL 4


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4.1 INTRODUCCIÓN

La estabilidad de la roca circundante a una excavación simple

como un tajeo, una galería, un crucero, una estación de pique,una rampa, etc, depende de los esfuerzos y de las condicionesestructurales de la masa rocosa detrás de los bordes de laabertura Las inestabilidades locales son controladas por loscambios locales en los esfuerzos, por la presencia de rasgosestructurales y por la cantidad de da!o causado a la masa rocosapor la voladura "n esta escala local, el sostenimiento es muyimportante por que resuelve el problema de la estructura de lamasa rocosa y de los esfuerzos, controlando el movimiento yreduciendo la posibilidad de falla en los bordes de la excavación

"l t#rmino $sostenimiento% es usado aquí para cubrir losdiversos aspectos relacionados con los pernos de roca &de anclajemecánico, de varillas de 'erro corrugado o barras (elicoidalesancladas con cemento o con resina, split sets y s)ellex*, cables,malla, cintas de acero &straps*, concreto lanzado &s(otcrete*simple y con refuerzo de 'bras de acero, cimbras de acero, gatas,madera &puntales, paquetes, cuadros y conjuntos de cuadros*,relleno y algunas otras t#cnicas de estabilización de la masarocosa +odos estos elementos son utilizados para minimizar lasinestabilidades de la roca alrededor de las aberturas mineras

"n masas rocosas masivas o levemente fracturadas conexcavaciones bien per'ladas, (abrá una mínima necesidad desostenimiento "n masas rocosas fracturadas o estrati'cadas conexcavaciones bien per'ladas, (abrá un incremento en lanecesidad de sostenimiento "n masas rocosas intensamentefracturadas y d#biles o en zonas de falla o de corte,de'nitivamente (abrá necesidad de planear cuidadosamente elsostenimiento "n condiciones de altos esfuerzos, los cualesinducen fallas en la masa rocosa de las excavaciones, seráesencial plantear estrategias especiales de sostenimiento

or otro lado, se deberá tambi#n tener en cuenta que losrequerimientos de sostenimiento de aberturas mineraspermanentes como estaciones de piques, rampas, galerías denivel y otros, son más conservadores que el sostenimiento de unaabertura minera normal como típicamente son los tajeos, desdeque la seguridad del personal de la mina y de los equipos es deprimera consideración en las aberturas permanentes "lsostenimiento en este caso deberá proveer accesos seguros paratoda la vida de la mina

"n los tajeos, el rol del sostenimiento y del relleno tiene que serevaluado en t#rminos de la seguridad y la dilución "n los tajeospor donde el personal tiene que ingresar a la labor, como es el


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caso del m#todo de minado por corte y relleno, el sostenimientoes requerido tanto para la seguridad como para el control de ladilución "n los tajeos por donde el personal no debe ingresar a lalabor, la función


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primaria del sostenimiento es el control dela dilución

"sencialmente, el sostenimiento (ace que las piezas o bloquesrocosos interact.en y se entrelacen formando una masa rocosa

estable alrededor de la excavación /omo en una excavacióngrande (ay más estructura de masa rocosa que en unaexcavación peque!a, (abrá mayor oportunidad de falla en lasexcavaciones grandes y por tanto mayor necesidad de utilizar elsostenimiento

"s importante que todo el personal de la mina est# en capacidadde reconocer los diferentes tipos de sostenimiento, el por qu# desu utilización, los procedimientos de su instalación y darse cuentacuando es necesario (acer ajustes y cambios en los sistemas de

sostenimiento para bene'ciar a todo el personal de la mina


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4.2 PERNOS DE ROCA

4.2.1 Generalidades

Los sistemas de reforzamiento con pernos de roca minimizan lasdeformaciones inducidas por el peso muerto de la roca aojada,así como tambi#n aquellas inducidas por la redistribución de losesfuerzos en la roca circundante a la excavación "n general, elprincipio de su funcionamiento es estabilizar los bloques rocososy2o las deformaciones de la super'cie de la excavación,restringiendo los desplazamientos relativos de los bloques deroca adyacentes

"n roca masiva o levemente fracturada y en rocas fracturadas, elpapel principal de los pernos de roca es el control de laestabilidad de los bloques y cu!as rocosas potencialmenteinestables 3sto es lo que se llama tambi#n el $efecto cu!a%

/uando los bloques o cu!as son aislados solo ameritaestabilizarlas con pernos aislados, a esto es lo que se denominatambi#n, sostenimiento aislado o esporádico, de lo contrario lousual será el sostenimiento sistemático en todo el tec(o y2oparedes de la excavación, seg.n sea requerido

Pernos

Excavación Pernos

Figura 4.1 El efe!" u#a.

"n roca estrati'cada sub4(orizontal y roca no estrati'cada conun sistema dominante de discontinuidades sub(orizontales, lospernos ayudan a resistir el desplazamiento relativo entre losestratos, aumentando la rigidez de la viga estructural que forman

y creando ligazón entre los bloques tabulares, para minimizar ladeexión del tec(o "sto es lo que se llama tambi#n el $efectoviga% "ste concepto puede se extendido al caso de paredes


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paralelas a estratos o discontinuidades subverticales, generandoel denominado $efecto columna%, para minimizar el pandeo de losbloques tabulares


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Pernos

Excavación

Figura 4.2 El efe!" $iga.

Mineral CAJA TECHO

Pernos

Excavación

CAJA PISO

Relleno

Figura 4.% El efe!" "lu&na.

"n roca fracturada e intensamente fracturada y2o d#bil, lospernos con'eren nuevas propiedades a la roca que rodea laexcavación 6nstalados en forma radial, cada perno crea un bulbode resistencia, el cual al interactuar con los bulbos de los pernosadyacentes forman un arco rocoso portante que trabaja acompresión denominado $efecto arco%, el mismo que daestabilidad a la excavación


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PernosZona aflojada

Zona de roca reforzadao zona de comresión

Excavación

Figura 4.4 El efe!" ar" generad" '"r la in!erai(n de l"s )ul)"s de resis!enia de l"s 'ern"s.

7ay otros principios bajo los cuales funcionan los pernos de rocapara tratamientos especí'cos, como coser zonas de falla, zonasde corte y otras zonas de debilidad, instalados cruzando estaszonas

4.2.2 Ti'"s de 'ern"s

8ctualmente (ay disponibles diferentes tipos de pernos de roca9arios tipos de pernos muestran solo diferencias menores en sudise!o y son básicamente variedades de un mismo concepto:eg.n las t#cnicas de anclaje que se utilizan, podemosagruparlos de la siguiente manera; pernos ancladosmecánicamente, pernos de varillas cementados o con resina ypernos anclados por fricción 8quí presentamos los pernosrepresentativos de cada grupo, que son los más utilizados en la

industria minera ara el caso de los pernos cementados o conresina consideramos a las varillas de 'erro corrugadas y lasbarras (elicoidales, para el caso de los pernos anclados porfricción consideramos a los split sets y los s)ellex

4.2.2.1 Pern"s de anla*e &e+ni"

Desri'i(n


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para presionar la roca :iempre y cuando la varilla no tengacabeza forjada, se pueden usar varios tipos de placas de acuerdoa las necesidades de instalación requeridas


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"ste tipo de pernos es relativamente barato :u acción dereforzamiento de la roca es inmediata despu#s de su instalación>ediante rotación, se aplica un torque de1? a 50 >@ &100 a -?0 lb2pie* a la cabeza del perno, el cualacumula tensión en el perno, creando la interacción en la roca

PlacaTaladro

Mecanismode exansión

!arilla

Rosca T"ercaPER#O CO# T$ERCA

Ca%eza forjada PER#O &E CA'EZA (ORJA&A

CO#CHAS &EE)PA#SI*#

Figura 4., Pern" de anla*e &e+ni" &"s!rand" !"d"s sus "&'"nen!es.


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Las siguientes consideraciones son importantes para su utilización;

:u uso es limitado a rocas moderadamente duras a duras,masivas, con bloques o estrati'cada, sin presencia de agua"n rocas muy duras, fracturadas y d#biles no sonrecomendables, debido a que el anclaje podría deslizarsebajo la acción de las cargas "n rocas sometidas a altosesfuerzos tampoco es recomendable

"l diámetro del taladro es crítico para el anclaje,recomendándose un diámetro de ? a A mm para lospernos com.nmente utilizados

ierden su capacidad de anclaje como resultado de lasvibraciones de la voladura o el astillamiento de la rocadetrás de la placa, debido a altas fuerzas de contacto, por loque no es recomendable utilizarlos en terrenos cercanos aáreas de voladura

:olo pueden ser usados para reforzamiento temporal :i sonutilizados para reforzamiento permanente, #stos deben serprotegidos de la corrosión si (ay presencia de agua y debenser post4cementados con pasta de cemento entre la varilla yla pared del taladro

roporcionan una tensión limitada que raramentesobrepasan las 1- +>

Pr"edi&ien!"s de ins!alai(n

rimero el equipo t#cnico de apoyo de mina debe determinar elpatrón adecuado de los pernos, a continuación se perforan lostaladros, se colocan las varillas en los taladros, se 'jan losanclajes y luego las placas de base son ajustadasmecánicamente

La resistencia de los pernos, su longitud, la colocación de losanclajes, así como tambi#n el contacto de la placa base con lasuper'cie rocosa, son todos críticos para crear la interación de laroca

"l tensionamiento de los pernos de anclaje mecánico es unaspecto importante, para ello se puede usar una llave de impactoo una perforadora 8 medida que gira la tuerca, se 'ja el anclajey la tuerca comienza a empujar al perno contra la super'ciede la roca /omo la tuerca empuja sobre la placa, #sta a su vez

presiona contra la roca, tensionando la varilla "l perno instaladova a retener esta tensión, (aciendo que la placa del pernopresione activamente contra las piezas de roca en la super'ciede la excavaciónB las piezas de roca en la super'cie interact.an


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con otras piezas creando zonas de interacción "s estainteracción la que (ace que las piezas de roca act.en comopiezas o bloques más grandes de roca, dando lugar a la creaciónde una masa rocosa estable, la misma que interact.a alrededorde la excavación :i la varilla perdiera tensión, los pernos de

anclaje se volverían ine'caces "n áreas donde (ay oportunidadque caigan piezas peque!as de roca, el enmallado debe serconsiderado como un elemento adicional


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4.2.2.2 Pern"s de $arilla e&en!ad"s " "n resina

Desri'i(n

/onsiste en una varilla de 'erro o acero, con un extremo biselado,

que es con'nado dentro del taladro por medio de cemento &encartuc(os o inyectados*, resina &en cartuc(os* o resina ycemento "l anclaje entre la varilla y la roca es proporcionado a lolargo de la longitud completa del elemento de refuerzo, por tresmecanismos; ad(esión química, fricción y 'jación, siendo los dos.ltimos mecanismos los de mayor importancia, puesto que lae'cacia de estos pernos está en función de la ad(erencia entreel 'erro y la roca proporcionada por el cementante, que a su vezcumple una función de protección contra la corrosión,aumentando la vida .til del perno Ce acuerdo a esta función,

en presencia de agua, particularmente en agua ácida, el agentecementante recomendado será la resina, en condiciones deausencia de agua será el cemento

Centro de este tipo de pernos, los de mayor utilización en el paísson; la varilla de 'erro corrugado, generalmente de -0 mm dediámetro y la barra (elicoidal de -- mm de diámetro, conlongitudes variables &de ?D a 1-D* La primera es ya un tipo deperno convencional en nuestro medio, la segunda es de recienteintroducción en la industria minera La barra (elicoidal, tiene laforma de una rosca continua a lo largo de toda su longitud, estacaracterística le da m.ltiples ventajas comparada a la anterior"ntre otros, su mayor diámetro le con'ere mayor resistencia y surosca constante permite el reajuste de la placa contra la paredrocosa La capacidad de anclaje de las varillas de 'errocorrugado es del orden de 1- +>, mientras que de las barras(elicoidales superan las 1A +>

TaladroEx+remo%iselado

Placa

!arilla de fierrocorr",ado

Cemen+oin-ec+ado

Rosca T"erca


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Figura 4.- Pern" de $arilla "rrugada.


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Los pernos de varilla cementados o con resina songeneralmente usados como refuerzo permanente, perotambi#n pueden ser utilizados como refuerzo temporal en

varias condiciones de roca, desde rocas de buena a malacalidad, constituye el mejor sistema para rocas de muy malacalidad y tambi#n para rocas en ambientes de altosesfuerzos "n presencia de discontinuidades abiertas y2ovacías, no es recomendable su uso a menos que la inyecciónde la pasta de cemento pueda ser c(equeada

/uando se usa cemento &en cartuc(os o inyectado*, serequiere varios días de curado antes que el perno trabaje acarga completa, pero apropiadamente instalados son

competentes y durables, con alta resistencia en condicionesde roca dura "stos pernos tienen larga vida .til yconstituyen el sistema más versátil de pernos de roca "l usode varillas con cemento inyectado es frecuentemente elsistema de sostenimiento más barato, pero no se debe usaren taladros con agua y tampoco se debe tensarinmediatamente "l diámetro requerido por los taladros es de- a = mm

'arra.elicoidal

Taladro

Placa

Car+"c.osde resina

T"erca

Figura 4. Ins!alai(n de una )arra /eli"idal.

/uando se usa resina, sea #sta de fraguado rápido &menosde 0 segundos* o fraguado lento &- a 5 minutos*, el pernotrabaja a carga completa en más o menos ? minutos,permitiendo así pretensar el perno e instalarlo en presenciade 'ltraciones de agua La resina viene en cartuc(os con elcatalizador separado de la resina y por efecto de la rotacióndel perno al momento de introducir al taladro, #stos semezclan generando el fraguado "ste sistema proporciona

una alta capacidad de carga en condiciones de roca dura,resistente a la corrosión y a las vibraciones del terreno ybrinda acción de refuerzo inmediato despu#s de su


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instalación, aunque su costo es mayor que los pernoscementados &en cartuc(o o inyectado* "l diámetro deltaladro es crucial para el mezclado y fraguado de la resina,para varillas de -0 mm el diámetro máximo debe ser - mm


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Resina Ca+alizador

Figura 4.0 Ti'"s de ar!u/"s de resina.

+ambi#n se pueden instalar las varillas combinando la resinade fraguado rápido con el cemento &en cartuc(os oinyectado* "n este caso, la resina va al fondo del taladro yel resto es llenado con lec(ada de cemento o cartuc(os decemento


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mezcla de la resina con el catalizador, para que la ad(erencia dela varilla con la roca sea e'caz "sto se logra mediante la rotaciónde la varilla con la perforadora durante 10 a 1? segundos, talcomo se indicó en el párrafo anterior, para el caso de


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los cartuc(os de cemento Einalmente se coloca la placa,pudi#ndose tensionar de inmediato, por efecto de la fraguarápida osteriormente el fraguado lento actuará con la varillatensionada

/uando se usa resina y cemento, se colocan los cartuc(os deresina de fraguado rápido en el fondo del taladro y se completa elresto con pasta de cemento o cartuc(os de cemento, siendo elresto del procedimiento similar a los antes mencionados


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4.2.2.% S'li! se!s

Los split sets, conjuntamente con los s)ellex, representan el másreciente desarrollo de t#cnicas de reforzamiento de roca, ambostrabajan por fricción &resistencia al deslizamiento* a lo largo de

toda la longitud del taladro, 8unque los dos trabajan con elmismo principio, tienen diferentes mecanismos de sostenimiento,como veremos más adelante

Desri'i(n

"l split set, consiste de un tubo ranurado a lo largo de su longitud,uno de los extremos es a(usado y el otro lleva un anillo soldadopara mantener la platina 8l ser introducido el perno a presióndentro de un taladro de menor diámetro, se genera una presiónradial a lo largo de toda su longitud contra las paredes deltaladro, cerrando parcialmente la ranura durante este proceso Lafricción en el contacto con la super'cie del taladro y la super'cieexterna del tubo ranurado constituye el anclaje, el cual seopondrá al movimiento o separación de la roca circundante alperno, logrando así indirectamente una tensión de carga

Placa condomo Taladro

T"%o ran"rado

Figura 4.11 Pern" de frii(n SP5IT SET.

&i2me+rodel +aladro

&i2me+ro delSP3IT SET

SP3IT SETIns+alado

Figura 4.12 6eanis&" de anla*e del SP5IT SET.

"l diámetro de los tubos ranurados varía de ? a 5= mm, con


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longitudes de ? a 1- pies ueden alcanzar valores de anclaje de1 a 1? toneladas por pie de longitud del


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perno, dependiendo principalmente del diámetro de laperforación efectuada, la longitud de la zona del anclaje y el tipode la roca


Los split sets son utilizados mayormente para reforzamientotemporal, usualmente conformando sistemas combinados derefuerzo en terrenos de calidad regular a mala "n rocaintensamente fracturada y d#bil no es recomendable su uso

:u instalación es simple, solo se requiere una máquina jacFleg o un jumbo roporciona acción de refuerzoinmediato despu#s de su instalación y permite una fácilinstalación de la malla

"l diámetro del taladro es crucial para su e'cacia, eldiámetro recomendado para los split sets de G mm es de? a A mm, con diámetros más grandes se corre el riesgode un anclaje de'ciente y con diámetros más peque!os esmuy difícil introducirlos :on susceptibles a la corrosión enpresencia de agua, a menos que sean galvanizados "nmayores longitudes de split sets, puede ser di'cultosa lacorrecta instalación Los split sets son relativamentecostosos



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T"%o S4E33E) ins+alado

T"%o S4E33E) le,ado

5Sin exandir6 5Exandido6

Figura 4.1, 6eanis&" de anla*e del S9E55E: .


/onstituyen un sistema alternativo a los split sets, pero demejor rendimiento en terreno de menor calidad, para elrefuerzo temporal Cebido a la existencia de distintos tiposde s)ellex, cubren un amplio rango de aplicación desderocas duras a suaves y en terrenos muy fracturados +ienenbuena respuesta a los efectos cortantes de la roca "n rocadura, 0? m de longitud del perno, proporciona unaresistencia a la tracción igual a su carga de rotura Cada su

gran exibilidad, #stos pueden instalarse en longitudes de(asta veces la altura de la labor

"s de instalación sencilla y rápida, el efecto de refuerzo esinmediato, y está provisto de arandelas para colocar la mallaen cualquier momento

"l principal problema es la corrosión, aunque las nuevasversiones vienen cubiertas con una capa elástica protectorao son de acero inoxidable :on más costosos que los splitsets


a, la bomba se para automáticamente, quedando el s)ellexexpandido en toda su longitud dentro del taladro Cebido alproceso de inado, la longitud del perno se reduce por

contracción, lo cual produce un empuje de la placa de repartocontra la roca con una tensión axial de -0 H@


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Figura 4.1- 6anera de ins!alai(ndel S9E55E:

'om%a

4.2.% 6;!"d"s de "n!r"l

4.2.%.1 C"n!r"l de la ins!alai(n de l"s 'ern"s

8dicionalmente a los diferentes aspectos indicadosanteriormente, para la correcta instalación de los pernos sedebe tener en cuenta lo siguiente;

9eri'car las condiciones de seguridad previas a lainstalación, asegurando que el área presente buen desatadode las rocas sueltas y ventilación adecuada

:i durante el desatado, la caída de fragmentos rocosos fuera

continua, se debe asegurar el tec(o con malla, sujeta conpuntales o gatas, de otro modo colocar una capa des(otcrete de -% &? cm* de espesor

:e debe se!alizar la ubicación adecuada de lospernos a colocar

rever todos los materiales, equipos y (erramientas que sedeberán utilizar para la instalación de los pernos, veri'candosu estado, calidad y cantidad adecuada, así como los

requerimientos de aire y agua que sean necesarios

erforar los taladros con el diámetro, longitud, orientación y


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distribución adecuados &ver Eigura 51I*, limpiando losmismos antes de colocar los pernos


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PernosE!E#T$A3ROT$RA

Pernos E!E#T$A3ROT$RA

I#ESTA'3E ESTA'3E

PernosE!E#T$A3RAJA&$RA

Pernos E!E#T$A3RAJA&$RA

I#ESTA'3E ESTA'3E

Pernos Pernos

E!E#T$A3RAJA&$RA

I#ESTA'3EESTA'3E

Pernos Pernos

Incorrec+o Correc+o

Pernos Pernos

Estratos

Incorrec+o Correc+o

Figura 4.1 F"r&as in"rre!as "rre!as de ins!alai(n de l"s 'ern"s.


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@unca dejar un taladro perforado sin (aber colocado deinmediato el perno :imilar al desatado, instalar los pernoscomenzando de la zona ya sostenida o bien desatada,avanzando en el sostenimiento (acia la zona por sostener

"n lo posible, los pernos deben ser colocadosperpendicularmente a la super'cie del contorno de laexcavación, tratando de que #stos amarren a los bloquesrocosos

@o se deben instalar los pernos alineados en forma paralelaa las discontinuidades o en las discontinuidades, por que#stos perderán su e'cacia

"l personal encargado de la instalación de los pernos debe

estar bien entrenado y capacitado

4.2.%.2 C"n!r"l de alidad des'u;s de la ins!alai(n

"l control de calidad de reforzamiento con pernos de roca debeestar orientado a lo siguiente;

9eri'cación de la orientación de los

pernos 9eri'cación de la presión

de las platinas

9eri'cación de la capacidad de anclaje de los pernosmediante pruebas de arranque, utilizando un ensayador depernos con diferentes cabezales seg.n el tipo de perno

9eri'cación del comportamiento de la masa rocosa de laexcavación reforzada con pernos, mediante observacionesvisuales o mediciones de convergencia


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Reforzamien+o

4.% CA


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indicado, los cables destrenzados y los cables bulbados, paramejorar la ad(erencia del cable con el cemento


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&o%le ca%le de+renzado simle

Taladro

Cemen+oin-ec+ado

Placa

Ca%le des+renzado

Ca%le %"l%ado

Figura 4.1 Ti'"s de a)les.


:on utilizados en condiciones de rocas duras,moderadamente fracturadas o fracturadas, que presentenbloques grandes a medianos, con J>J mayor o igual a 50 ocuando se quiere asegurar una franja de roca d#bil entredos franjas de roca competente

:on instalados predominantemente en forma no tensionadapara el sostenimiento temporal en tajeos y tambi#n para elsostenimiento permanente de ciertas estructuras rocosasasociadas al minado +ambi#n se puede utilizar como pre4reforzamiento antes del minado de un tajeo

8propiadamente instalados constituyen un sistema dereforzamiento competente y durable roporcionan tambi#nuna alta capacidad portante en condiciones de roca dura


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Ca%les

Sos+enimien+o de in+ersección de ,aler7as

Ca%les

Ca%les

Sos+enimien+o de aredes en +ajeos a%ier+os Minado cor+e - relleno

Figura 4.23 A'liai"nes di$ersas de l"s a)les.

:e requiere varios días de tiempo de curado antes que loscables puedan trabajar a capacidad completa "s di'cultosoc(equear y mantener constante la calidad de la pasta decemento y de la inyección de la misma @o puede serutilizada en taladros con presencia de agua "s un sistemade sostenimiento relativamente barato

"s sumamente importante en este sistema dereforzamiento, para su efectividad completa, utilizarestándares apropiados en relación a los materiales, equipos,(erramientas y personal idóneo para la instalación


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4.%.2 Pr"edi&ien!"s de ins!alai(n

:e perfora el taladro con un diámetro de 5A mm en el caso decable simple o =5 mm en el caso de instalar cable doble


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fondo del taladro conforme progrese la inyección "s importanteasegurar que la velocidad de retirada no exceda a la velocidad dellenado del taladro, así no serán introducidos vacíos de aire"sto se logra


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aplicando manualmente una fuerza para resistir la fuerza deempuje de la columna de pasta de cemento La relaciónagua2cemento de 0? para taladros ascendentes o cualquierconsistencia para taladros descendentes es adecuada para estem#todo

4.%.2.4 6;!"d" de inei(n "n '"s!eri"r inseri(n del a)le

"l procedimiento para este caso es inyectar pasta de cemento altaladro y posteriormente insertar el cable, esto es posible solocuando se dispone de máquinas de colocar cables, debido a quese requiere una gran fuerza para empujar el cable dentro deltaladro inyectado "n este m#todo y en el m#todo del tuboretractil, el tubo de inyección es reutilizable

S"je+adordel ca%le

Ca%le

T"%o dedesfo,"ede aire

T"%o dein-ección

de as+a decemen+o

Taón

Collar

M8+odo del +"%oresiradero

M8+odo del +"%ode in-ección

M8+odo del+"%o re+r2c+il

M8+odo de in-eccióncon os+erior inserción

del ca%le

Figura 4.21 6;!"d"s u "'i"nes de ins!alai(n de l"s a)les.


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4.%.% 6;!"d"s de "n!r"l

4.%.%.1 C"n!r"l de la ins!alai(n de l"s a)les

ara la correcta instalación de los cables se debe tener en cuenta losiguiente;

:e debe asegurar que el personal de instalación de los cablesest# altamente entrenado y capacitado para esta labor

ara el caso de la instalación de los cables, se debe tomar encuenta los diferentes aspectos se!alados para el control deinstalación de los pernos 8dicionalmente se deberá tomar encuenta los aspectos que se indican a continuación;

8segurar el tama!o correcto en el diámetro y longitud de lostaladros, debiendo ser #stos lo mas rectos y limpios posibles

8segurar que los cables est#n limpios, tengan todos susaccesorios adecuados, est#n centrados en el taladro con susrespectivos espaciadores, que est# taponadocompletamente el collar del taladro y los tubos accesoriosest#n correctamente instalados

8segurar el uso de cemento fresco para la inyección,asimismo que la relación agua2cemento sea la correcta,inspeccionando la consistencia y calidad de la pasta, de serposible realizando ensayos de la misma


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4.4 6A55A 6ET=5ICA

4.4.1 Generalidades

La malla metálica principalmente es utilizada para los siguientestres 'nes; primero, para prevenir la caída de rocas ubicadas entrelos pernos de roca, actuando en este caso como sostenimiento dela super'cie de la rocaB segundo, para retener los trozos de rocacaída desde la super'cie ubicada entre los pernos, actuando eneste caso como un elemento de seguridadB y tercero, comorefuerzo del s(otcrete "xisten dos tipos de mallas; la mallaeslabonada y la malla electrosoldada

La malla eslabonada o denominada tambi#n malla tejida, consistede un tejido de alambres, generalmente de M 1-210, con cocadasde -%x-% ó 5%x5%, construida en material de acero negro quepuede ser galvanizada para protegerla de la corrosión or laforma del tejido es bastante exible y resistente "sta malla no sepresta para servir de refuerzo al concreto lanzado, por ladi'cultad que (ay en (acer pasar el concreto por las mallas, norecomendándose para este uso


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Figura 4.22 6alla esla)"nada " !e*ida.


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La malla electrosoldada consiste en una cuadrícula de alambressoldados en sus intersecciones, generalmente de M 1020A, concocadas de 5%x5%, construidas en material de acero negro quepueden ser galvanizada "sta malla es recomendada para su usocomo refuerzo del concreto lanzado &s(otcrete*

La malla viene en rollos o en planc(as Los rollos tienen -? m delongitud x -0 m de anc(o y las planc(as usualmente tienen 0m de longitud x -0 m de anc(o

Figura 4.2% 6alla ele!r"s"ldada

4.4.2 Pr"edi&ien!"s de ins!alai(n

ara su instalación se debe tener en cuenta los siguientes aspectosimportantes;

:e!alar el área donde deberá instalarse la malla

Cesatar todo bloque suelto del área donde se

instalará la malla resentar la malla utilizando de ser

necesario gatas o puntales 8nclar de'nitivamente

con pernos de roca


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8segurar la malla utilizando la misma platina del perno, si#ste a.n no (a sido instalado, o arandelas a presión osegunda platina de ret#n y tuerca, si el perno ya fueinstalado


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1-I

8comodar o moldear la malla a la forma de la super'ciede la roca utilizando ganc(os de 'erro corrugado de 2A%,colocados en taladros de0? m de longitud

"vitar en lo posible super'cies con la malla suelta,especialmente cuando se contempla la aplicación dels(otcrete sobre la misma

9anc.os defierro corr",ado

Figura 4.24 C"rre!a ins!alai(n de las &allas.

Los traslapes entre mallas serán como mínimo -0 cm y

deben estar asegurados con pernos de anclaje, con unamarre inicial de alambre MA

"n áreas de altos esfuerzos, deben eliminarse los empalmes(orizontales de la malla metálica en el tercio inferior de los(astiales, estos traslapes deben efectuarse a una alturamínima de -? m respecto al nivel del piso Los empalmesverticales en estos casos deben reforzarse con varillas de'erro corrugado de 2A% y 0I m de longitud

/uando el uso de la malla es puntual, se puede recortar lamalla para su manipulación sencilla


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1-A

La malla es muy propensa a da!arse fácilmente con lavoladura, siendo recomendable reemplazarla, recortando lospedazos da!ados y colocando una nueva


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1-G

4., CINTAS DE ACERO >STRAPS?

"stos elementos de sostenimiento usualmente tienen 1A m de

longitud, 10 cm de anc(o y 5 mm de espesor, están provistas deagujeros de G mm x =? mm, para permitir pasar por ellos lospernos de roca a 'n de 'jarlos sobre la super'cie de la roca

Pernos

Pernos

S+rasS+ras

I#CORRECTO CORRECTO

Figura 4.2, Ref"r@a&ien!" "n in!as de aer".

8 diferencia de la malla metálica, que es utilizada cuando la rocaubicada entre los pernos presenta bloques peque!os, las cintasson utilizadas típicamente cuando la roca circundante a laexcavación presenta bloques medianos a grandes

La rigidez de la cinta es un aspecto crítico, especialmente enexcavaciones de formas irregulares, si la cinta es demasiado

rígida, no es fácil adaptarla a la super'cie rocosa irregular y porconsiguiente no proporciona el sostenimiento requerido, debiendoconsiderarse en esta situación el uso de cintas más delgadas para


46/94

10

moldearlas mejor a la super'cie irregular de la roca


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4.- CONCRETO 5ANADO >SBOTCRETE?

4.-.1 Generalidades

/oncreto lanzado &s(otcrete* es el nombre gen#rico del concretocuyos materiales componentes son; cemento, agregados, agua,aditivos y elementos de refuerzo, los cuales son aplicadosneumáticamente y compactados dinámicamente a altavelocidad sobre una super'cie

La tecnología del s(otcrete comprende los procesos de mezclaseca y de mezcla (.meda

"n el proceso de mezcla seca, los componentes del s(otcreteseco o ligeramente pre4(umedecidos, son alimentados a unatolva con agitación continua "l aire comprimido es introducido atrav#s de un tambor giratorio o caja de alimentación paratransportar los materiales en un ujo continuo (acia la manguerade suministro "l agua es adicionado a la mezcla en la boquilla

"n el proceso de mezcla (.meda, los componentes del s(otcretey el agua son mezclados antes de la entrega a una unidad debombeo de desplazamiento positivo, la cual luego suministra lamezcla (idráulicamente (acia la boquilla, donde es a!adido elaire para proyectar el material sobre la super'cie rocosa

"l producto 'nal de los procesos de s(ocrete ya sea seco o(.medo es similar "l sistema de mezcla seca tiende a ser másutilizado en la minería subterránea, debido a que generalmenteusa equipos peque!os y compactos, los mismos que pueden sermovilizados en forma relativamente fácil en la mina "l sistemade mezcla (.meda es ideal para aplicaciones de alta producción,como en piques profundos o labores de avance de gran longitud

y donde los accesos permiten operar al equipo de aplicación des(otcrete sobre una base más o menos continua Las decisionespara usar procesos de s(otcrete seco o (.medo, son usualmenteadoptadas para cada sitio en particular

8decuadamente aplicado, el s(otcrete es un material deconstrucción estructuralmente sólido y durable, con buenascaracterísticas de ad(esión con la roca y alta resistencia "staspropiedades favorables se consiguen con buenas especi'cacionesy materiales, preparación adecuada de la super'cie, buenas

prácticas de mezclado, aplicación del s(otcrete y supervisión


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4.-.2 6a!eriales "&'"nen!es del s/"! r e! e sus 'r"'"ri"nes en la &e@la

"l cementocemento que se utiliza normalmente es el órtland "stándar +ipo6

Los agregados

combinados deben presentar una de las graduacionesmostradas

en el /uadro 51 /ómo regla práctica, los agregados más grandesno deberían ser más de 1= mm La experiencia (a mostrado quecon agregados de más de 1= mm se incrementa drásticamente elrebote, aproximadamente el =04I0 N de los agregados sobre Amm están contenidos en el rebote or otro lado, debe (abersu'ciente cantidad de 'nos, menores de 0- mm, para formar unacapa inicial sobre la super'cie de la roca

Cuadro 4.1

Límites de graduación para agregados combinados

MALLAPorcentaje de peso pasante

¾” (19 mm)½” (12 mm)3/8” (10 mm)Nº 4 (4.7mm)Nº 8 (2.4 mm)Nº 1! (1.2 mm)Nº 30 (!00 "m)Nº 0 (300 "m)Nº 100 (10 "m)

#rad$ac%&n Nº 1

'%no

(

(100

9 10080 1000 82 !010 30

2 10

#rad$ac%&n Nº 2

ed%o

(

10090 10070 80 703 20 38 202 10

#rad$ac%&n Nº 3

#r$eso

100

80 970 900 703 20 4010 30

172 10

"l aguaagua de la mezcla debe ser limpia y libre de sustancias quepuedan da!ar al concreto o al acero :e recomienda aguapotable, en caso contrario el agua debe ser ensayada, de talmanera de asegurar que la resistencia de los cubos de morterosea como mínimo el G0N de la resistencia de cubos de mortero(ec(os con agua destilada "l agua de curado deberá estar librede sustancias que puedan da!ar el concreto

:e usan aditivosaditivos para mejorar las propiedades del s(otcrete,#stos pueden ser; los acelerantes de fragua, que no deberán seusados en más del -N en peso del cementoB los reductores deaguaB y los retardantes Jecientemente se (a introducido lamicrosílica como un a!adido cementante, #sta es una puzolanaextremadamente 'na que utilizada en cantidades del A al 1 N


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por peso del cemento, permite duplicar y (asta triplicar laresistencia del s(otcrete, además reduce el rebote, mejora laad(esión a la super'cie de la roca y permite colocar


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capas de (asta -00 mm de espesor en un paso simple, por sucalidad $pegajosa%, sin embargo, en la mezcla (.meda, estacalidad de pegajosa disminuye la facilidad de trabajo,requiri#ndose de superplasti'cantes para restaurar dic(a facilidadde trabajo

/omo elementoselementos dede refuerzorefuerzo, se tienen principalmente las 'brasde acero, la malla electrosoldada 'rmemente adosada a lasuper'cie de la roca &la malla eslabonada no es ideal para laaplicación del s(otcrete, debido a la di'cultad del s(otcrete parapenetrar la malla* y las varillas de 'erro o acero corrugadas libresde aceites, grasas, polvo u otros materiales que puedan afectar laad(esión del s(otcrete

La práctica y experiencia indica que las proporciones más adecuadas son:

: Cemen+o 0;<

: Para mezcla seca 10; : =>; ?,@m1

5menos ara

s.o+cre+e ,r"eso - m2s ara el fino6

: A,re,ados - ,r"esos /< al 0;<

: A,re,ados finos >;< al ><

: Relación a,"a cemen+o 5mezcla seca6B ;1; : ;C;

: Relación a,"a cemen+o 5mezcla .Dmeda6B ;=; : ;C

"n mezclas (.medas el contenido de agua usualmente produceun slump de más de ?0 mm

/uando los slumps son mayores de 1?0 4 1I? mm, se pierde laco(esión y los agregados gruesos tienden a separarse "l slumprecomendado es de A a I? mm

/on las relaciones agua4cemento indicadas, se logran resistenciasde -0 4 5A >a a -0 días "n mezclas secas se pueden lograrresistencias de (asta =G >a

4.-.% Prini'i"s de ai(n del s/"!re!e en el s"s!eni&ien!" de e8a$ai"nes r""sas

La acción conjunta del s(otcrete y la roca, impide que #stosse deformen independientemente

La interacción induce la formación de un esfuerzo radial decon'namiento, que controla las deformaciones y queaplicado sobre la periferia de la excavación, ayuda a laformación de un arco de sustentación

"l s(otcrete mantiene el entrabe de las posibles cu!as obloques rocosos, sellando las discontinuidades o grietasproducidas por la voladura


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"vita la alteración de minerales inestables presentes en elmacizo rocoso excavado, por efecto del intemperismo


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Peso

Caa de s.o+cre+eCaa de s.o+cre+e

Figura 4.2- C"&'"r!a&ien!" del s/"!re!e en u#as " )l"ues.

4.-.4 A'liai(n del s/"!re!e

La calidad del s(otcrete 'nal depende de los procedimientosusados en su aplicación "stos procedimientos incluyen; lapreparación de la super'cie, t#cnicas del lanzado &manipulaciónde la boquilla o tobera*, iluminación, ventilación, comunicación y

el entrenamiento de la cuadrilla

"l s(otcrete no debe ser aplicado directamente a la super'cierocosa seca, con polvo o congelada "l área de trabajo debe serrociada con un c(orro de aire4agua para remover la roca suelta yel polvo de la super'cie donde se aplicará el s(otcrete La roca(.meda creará una buena super'cie, sobre la cual se colocará lacapa inicial de s(otcrete "n caso de aplicar varias capas des(otcrete, antes de aplicar la siguiente capa es necesario limpiarla anterior para una buena ad(erencia

"l (ombre que manipula la boquilla deberá (acerlo delsiguiente modo;

La posición de trabajo debe ser tal, que (aga posible cumplircon las especi'caciones que se dan a continuación LaEigura 5-I, muestra algunas de las posiciones de trabajorecomendables

La distancia ideal de lanzado es de 1 a 1? m "l sostener laboquilla más alejada de la super'cie rocosa, resultará en

una velocidad inferior del ujo de los materiales, lo cualconducirá a una pobre compactación y a un mayor rebote


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/ 0

!is+a de lan+a

1

Figura 4.2 P"sii"nes "rre!as de lan@ad".

Jespecto al ángulo de lanzado, como regla general, laboquilla debe ser dirigida perpendicularmente a lasuper'cie rocosa "l ángulo de lanzado no debe ser menorde 5?O

Concre+o

Correc+oIncorrec+o

Ex+remado

re%o+e Al+ore%o+e'ajo

re%o+e

Figura 4.20 =ngul" de lan@ad".


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8 'n de distribuir uniformemente el s(otcrete, la boquilladebe ser dirigida perpendicularmente a la super'cie rocosa ydebe ser rotada continuamente en una serie de peque!osovalos o círculos

/; : / m

Concre+o

Roca

Figura 4.2 Dis!ri)ui(n unif"r&e del s/"!re!e "n 'eue#"s &"$i&ien!"s irulares.

/uando se instala s(otcrete en paredes, la aplicación debeiniciarse en la base La primera capa de s(otcrete debecubrir en lo posible completamente los elementos derefuerzo 8plicando el s(otcrete desde la parte inferior,aseguramos que el rebote no se ad(iera sobre la super'cierocosa "ste procedimiento evita que posteriormente se

presente el fenómeno del s(otcrete $falso% &9er Eigura 50*


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1

2

1

Re%o+e

2

Concre+o

53"e,o concre+o lanzado falsoF6

CORRECTO I#CORRECTO

Figura 4.%3 Seuenia de a'liai(n del s/"!re!e.

/uando se aplica s(otcrete sobre elementos de refuerzocomo varillas o malla, es importante que #stos quedencompletamente bien encapsulados dentro del mortero oconcreto ara esto es necesario dirigir la boquilla endirección normal a la super'cie o a un ángulo ligeramenteinclinado a la normal de la misma, para permitir un mejorencapsulamiento y minimizar la acumulación del rebote

CORRECTO I#CORRECTO

Figura 4.%1 Reu)ri&ien!" de l"s ele&en!"s de refuer@".

"l mortero o concreto debe emerger de la boquilla con unujo continuo y no interrumpido :i por alguna razón el ujoes intermitente, el operador de la boquilla debe dirigir elujo fuera del área de recepción, (asta que el ujo vuelva aser constante

+ambi#n es necesario tener en consideración, que es esencial queel abastecimiento de aire sea consistente y tenga su'cientecapacidad para asegurar el suministro constante y permanentede s(otcrete a alta velocidad a la super'cie rocosa


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cuando los miembros de la cuadrilla están en buenacomunicación los unos con los otros, usando signos manualespre4establecidos o equipos de radio ara aliviar el cansancio ydar mayor confort al trabajador, se está incrementando el uso desistemas robóticos compactos para permitir que el operador

opere a control remoto la boquilla

Figura 4.%2 E&'le" de eui'" r")(!i" 'ara s/"!re!e.

/uando el s(otcrete es aplicado a la masa rocosa con juntas bien

de'nidas y portantes de agua, es importante proveerla dedrenaje a trav#s de la capa de s(otcrete, a 'n de liberar las altaspresiones de agua +aladros de drenaje, 'jados con tubosplásticos como los ilustrados en la Eigura 5 son com.nmenteusados para este propósito Conde la 'ltración de agua no esrestringida a pocos rasgos estructurales especí'cos, una esterillade 'bra porosa puede ser adosada a la super'cie de la roca antesque la capa de s(otcrete sea aplicada /uando se practica eldrenaje, el agua de los drenes deberá ser colectado y dirigido auna cuneta o sumidero

(alla A,"a

Caa des.o+cre+e

T"%osde drenaje


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Figura 4.%% Taladr"s de drena*e.


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4.-., C"nsiderai"nes $arias

4.-.,.1 Re)"!e

ara mezcla seca, el medio más efectivo de reducir el reboteincluye; la disminución de la presión de aire, el uso de mayorcantidad de 'nos, el pre4 (umedecimiento de la super'cie y ellanzado a una consistencia estable


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I días, utilizando para tal 'n el agua "l curado natural puedeser considerado siempre y cuando la (umedad relativa del lugarsea mayor de A?N


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4.-.,.4 Presi(n del aire

La presión del aire de operación es la presión de conducción delmaterial desde la máquina (acia la manguera


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"l control de calidad de las t#cnicas de aplicación, debe asegurarque los procedimientos y t#cnicas descritas en este documentosean 'elmente seguidos desde que #stos representan una buenapráctica del s(otcrete 3ste es uno de los factores másimportantes que deberían ser considerados en la instalación del

s(otcrete


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"l control de calidad en la inspección, está referido a la presenciadel personal cali'cado para implementar los procedimientos delcontrol de calidad "ste personal debe estar familiarizado contodas las fases de los procesos del s(otcrete, especialmente conlas t#cnicas de aplicaciónB asimismo, debe inspeccionar

continuamente los trabajos y tambi#n ser responsable de losensayos de campo


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4. CI6


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Figura 4.%, Ci&)ras rgidas.


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Emalme de lacim%ra deslizan+e

en forma *

Figura 4.%- Ci&)ras deli@an!es.

Los accesorios en este sistema de sostenimiento son los tirantes

de conexión de las cimbras, el encostillado y los elementos debloqueo Los tirantes pueden consistir de varillas de 'errocorrugado o liso generalmente de 1% de diámetro u otro elementoestructural "l encostillado puede ser realizado con planc(asmetálicas acanaladas y en algunos casos en las minas se utilizantablones de madera Los elementos de bloqueo pueden ser lamadera o los bolsacretos, estos .ltimos son sacos conteniendoagregados con cemento, los cuales son rociados con agua parapermitir su fraguado una vez colocados entre las cimbras y lapared rocosaB el concreto d#bil así formado proporciona unadecuado bloqueo para transferir las cargas uniformementesobre las cimbras

Planc.as acanaladas

'olsacre+os

Figura 4.% Us" de l"s )"lsare!"s "&" )l"ue".


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Encos+illadocon madera

Perfil de acero

Tiran+es

Pla+ina de %ase

Pla+ina de "nión

Figura 4.%0 Aes"ri"s de "ne8i(n.

ara el rango de los tama!os de las excavaciones de las minasperuanas, las cimbras rígidas com.nmente utilizadas son las5Q1 &per'les Q de 5% de anc(o x 5% de profundidad y 1 lb2pie*o equivalentes, espaciadas de 0I? a - m, las mismas quecorresponden a cimbras ligeras para excavaciones de (asta 5 m

de abierto "n caso de altas presiones del terreno, estas cimbraspodrían construirse a sección completa, colocando una solera&invert* curvada (acia abajo o de otro modo podrían ser de formacircular

"n los casos que las cimbras indicadas no fueran su'cientes paraexcavaciones de (asta 5 m de abierto, por las altas presiones dela roca, pueden utilizarse cimbras medianas como las del tipo=Q-0 o equivalentes o alternativamente cimbras deslizantes Lascimbras =Q-0 tambi#n son com.nmente utilizadas paraexcavaciones con abiertos de (asta = m "s poco usual pasar aluso de cimbras pesadas como las de la serie AQ o equivalentes,las anteriores son su'cientes para los propósitos indicados


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4..2 Pr"edi&ien!"s de ins!alai(n

ara que el sistema de soporte pueda actuar debidamente, esnecesario considerar algunos aspectos importantes en su

instalación

"n primer lugar, en lo que concierne a la evolución de lascargas, es preferible que el soporte se instale lo antesposible, pues cualquier retraso ya sea en tiempo o endistancia al frente se traduce en aumentos de la presiónsobre el tec(o, si prevalecen las cargas de descompresión oroca suelta

ara iniciar la colocación de un tramo con cimbras, se

debe proceder a asegurar el tec(o, lo cual se podrá realizarmediante la colocación de s(otcrete temporal omarc(avantes de ser necesario

Marc.avan+es

Tiran+es

Arco de acero

Encos+illadode madera Marc.avan+es

Tiran+es


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Figura 4.% Ins!alai(n de i&)ras u!ili@and" &ar/a$an!es.


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+odas las cimbras deben estar correctamente apoyadas ysujetas al piso mediante dados de concreto, debi#ndosemantener su verticalidad, para lo cual se requerirá de sernecesario, asegurar la cimbra anclándola con cáncamos a lasparedes Las siguientes cimbras a colocar se asegurarán con

los tirantes y se protegerán en forma sistemática con elencostillado

"l bloqueo de la cimbra contra las paredes rocosas esesencial para que pueda (aber una transferencia uniformede las cargas rocosas sobre las cimbras :i no se realiza unbuen bloqueo las cimbras no serán efectivas or lo tanto esimportante realizar correctamente esta labor

"s muy importante que la instalación sea cimbra por cimbray no varias cimbras a la vez, es decir, completar lainstalación de una cimbra para comenzar con la siguiente

4..% C"n!r"l de alidad

ara que este tipo de sostenimiento funcione bien, debencumplirse las siguientes condiciones;

Jiguroso paralelismo de loselementos

8decuada adaptación a las paredes, caso contrario loselementos exionarán (acia el exterior

Jesistencia conveniente del conjunto, que depende de lasuniones, instalación y control

"strec(o o apretado contacto entre la cimbra y el contornode la roca a la cual soporta en todo su perímetro, a 'n de

desarrollar tempranamente su capacidad de sostenimiento,antes de que ocurran deformaciones signi'cativas (acia elinterior de la excavación

La supervisión de la mina no aprobará ninguna cimbra queest# mal cimentada, no conserve su verticalidad ni sualineamientoB asimismo, si #stas no se encuentrancorrectamente topeadas a la super'cie de la roca


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4.0 GATAS

/onstituyen unidades de soporte mecánico de los tec(os de lasexcavaciones, que funcionan a manera de puntales,generalmente utilizadas en el minado de rocas suaves como estípicamente el minado por frentes largos en los yacimientos decarbónB sin embargo, en el minado en roca dura tienen algunasaplicaciones, por ejemplo, como elemento auxiliar antes de lainstalación de los pernos de roca o para la instalación de la mallametálica y en el minado de vetas de buzamiento ec(ado, tipomanto, para complementar el sostenimiento del tec(o con pilaresnaturales 8isladamente se utilizan para soportar bloques o cu!aspotencialmente inestables del tec(o de los tajeos

Las gatas usualmente utilizadas son las de $fricción% y las$(idráulicas o neumáticas% Las primeras funcionan a manera detubos telescópicos, 'jándose los tubos inferior y superiormediante mecanismos de cu!as o pines con la ayuda de unmecanismo expansor para el topeo al tec(o Las segundas sonelementos que tienen características de uencia a una cargaespecí'ca, la cual es complementada por un cilindro de soporte(idráulico o neumático equipado con válvulas de liberación depresión

Figura 4.43 Ga!a de frii(n.

Las gatas o puntales que son utilizados como elemento auxiliarantes de la instalación de los pernos o para la instalación de lamalla metálica, son elementos ligeros que tienen una capacidadde carga de 10 a 1? toneladas Las gatas o puntales pesados parasoporte de tec(os tienen una capacidad portante de -0 a 50toneladas 9ienen en diferentes longitudes

Centro de las modalidades de gatas mencionadas, existe unaamplia gama de tipos, por lo que es importante ce!irse a losprocedimientos especi'cados por los fabricantes para la


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instalación y desinstalación de las mismas articularmente sedebe tomar muy en cuenta los procedimientos de desinstalación,desde que en esta actividad representa peligro de caída derocas


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4. 6ADERA

4..1 Generalidades

"l sostenimiento con madera fue el símbolo del minadosubterráneo (asta antes que se (ayan desarrollado las nuevastecnologías de sostenimiento

8ctualmente el sostenimiento con madera tiene menorimportancia frente a los avances que (an (abido en las t#cnicasde control de la estabilidad del terrenoB sin embargo, tiene gransigni'cancia (istórica debido a que fue introducida (ace varios

siglos "n algunas minas peruanas la madera a.n sigue siendoutilizada como elemento de sostenimiento, principalmente en elminado convencional de vetas :u rol es proteger la excavacióncontra la caída de rocas, debido a la separación de la roca de loscontornos de la misma o a lo largo de planos de debilidad,causados por la intemperización y fracturamiento del terrenodebido a la voladura y otros factores

"n la actualidad, la madera se utiliza por su adaptabilidad a todotipo de terreno, por su versatilidad para soportar todo tipo deesfuerzo y por sus características de deformabilidad, lo cual

permite detectar en forma temprana los desplazamientos (acia elinterior de la excavación "n emergencias su uso comosostenimiento es muy valioso :us inconvenientes son; costorelativamente alto, elevado uso de mano de obra por el tiempocomparativamente largo de su instalación, limitada duración&puede descomponerse* y riesgo de fuego

/uando se usa la madera como elemento de sostenimiento esimportante tomar en cuenta que;

La madera seca dura más que la fresca o (.meda

La madera sin corteza dura más que aquella que conserva lacorteza

La madera tratada o $curada% con productos químicos conla 'nalidad de evitar su descomposición, dura más que la no$curada%

La madera en una zona bien ventilada dura más que en una

zona (.meda y caliente


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4..2 Ti'"s de es!ru!uras de &adera 'ara el s"s!eni&ien!"

8quí solamente nos referimos al uso de la madera como

elemento de sostenimiento, por que la madera tambi#n tieneotros usos en el minado subterráneo, como la construcción debuzones, tolvas, estructuras para piques, c(imeneas, barreras decontención para el relleno de tajeos, etc /omo sostenimiento lamadera se utiliza principalmente en forma de puntales, paquetes,cuadros y conjunto de cuadros

4..2.1 Pun!ales

"s el tipo más com.n de sostenimiento, donde un simple poste demadera es 'jado verticalmente en una abertura para sostener eltec(o o perpendicularmente al buzamiento de una veta parasostener la caja tec(o &en buzamientos ec(ados* o ambas, lacaja tec(o y la caja piso &en buzamientos empinados*,previniendo así la falla de la roca y el cierre de la excavaciónara el sostenimiento de las falsas cajas en vetas angostas, lospuntales son elementos valiosos

Mineral

CAJA TECHO

Plan+illa

P"n+al

Pa+illa

Mineral ro+o

CAJA PISO

Relleno

Figura 4.41 Pun!ales de seguridad 'ara falsas a*as.

Los puntales son miembros compresivos con rangos deresistencia de I a 10 >a, construidos de madera redonda de ?%a 10% de diámetro y longitudes que no deben superar los ? m,para evitar su pandeo y p#rdida de resistencia

La sección circular de un puntal ofrece una mayor capacidadportante que las secciones cuadradas /uanto menor sea lalongitud de un puntal, #stos ofrecen mayor capacidad portanteLos puntales deben ser empleados con el uso de plantillas y


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cu!as La plantilla es usada para distribuir la carga en losextremos del


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puntal y para ayudar a mantener el extremo del puntal sinromperse cuando el peso es aplicado sobre #ste La cu!a esusada para ajustar el poste contra el tec(o "l espaciamiento delos puntales dependerá de las características de la roca y deltama!o del puntal "n algunos casos se suele combinar el puntal

con el uso de la malla metálica, para retener los bloques sueltosubicados entre los puntales

4..2.2 Paue!es de &adera >7""d'as?

/uando los puntales de madera no son su'cientes para soportarel tec(o de una excavación, una alternativa de soporte es el usode paquetes de madera "ste tipo de soporte es particularmentee'ciente cuando se desarrollan fallas extensivas sobre el tec(odel tajeo, donde un gran peso muerto de la roca necesita ser

soportado :u uso está asociado al m#todo de minado por corte yrelleno descendente y tambi#n al m#todo de cámaras y pilares,puesto que #stos pueden ayudar a complementar elsostenimiento con pilares naturales e incluso permitir larecuperación parcial de los pilares de mineral

"xisten varias con'guraciones de paquetes de madera, loimportante de todas ellas es que tengan la mayor cantidad deárea sólida efectiva resultante del proceso de acomodamiento dela madera, puesto que a mayor área efectiva, mayor será lacapacidad portante del paquete


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Figura 4.42 Paue!e de &adera >7""d'a?.


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Figura 4.4% Unidades ue "nf"r&an el 7""d'a.

"n la con'guración del paquete indicado, las unidades que laconforman pueden ser fácilmente manipuladas por un trabajador,facilitando y a(orrando tiempo en la instalación 8demás, ofrecela posibilidad de armar paquetes más robustos &mayor área enplanta*, para condiciones más desfavorables de terreno,simplemente agrandando la disposición de las unidades

4..2.% Cuadr"s

3stos son utilizados para sostener galerías, cruceros y otrostrabajos de desarrollo, en condiciones de roca fracturada aintensamente fracturada y2o d#bil, de calidad mala a muy mala yen condiciones de altos esfuerzos :i las labores son conducidasen mineral, el enmaderado debe ser más sustancial paramantener la presión y el movimiento de roca en los contornos dela excavación

Los principales tipos de cuadros que usualmente se utilizan son;los cuadros rectos, los cuadros trapezoidales o denominadostambi#n cuadros cónicos y los cuadros cojos +odos estos sonelementos unidos entre sí por destajes o por elementos exterioresde unión, formando una estructura de sostenimiento

Cuadr"s re!"s

:on usados cuando la mayor presión procede del tec(o "stáncompuestos por tres piezas, un sombrero y dos postes,asegurados con bloques y cu!as, en donde los postes forman unángulo de G0R con el sombrero "n ciertos casos los postes van

sobre una solera "stos cuadros están unidos por los tirantes, loscuales determinan el espaciamiento de los mismos, que varía de- a = pies seg.n la calidad del terreno ara completar el


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sostenimiento se adiciona el encribado en el tec(o, generalmentecon madera redonda y el enrejado en los (astiales con maderaredonda, semiredonda o entablado


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"n labores de avance (orizontales o sub(orizontales, los postesson instalados verticalmente y en labores con buzamiento &enmineral*, los postes son instalados en forma perpendicular albuzamiento, de tal manera que el sombrero quede paralelo a lascajas

Enrejado- +oeado

Encri%ado

Som%rero

Pos+es

Figura 4.44 Esue&a de un uadr" re!".

Cuadr"s(ni"s

:on usados cuando la mayor presión procede de los (astiales Ladiferencia con los cuadros rectos, solo radica en el (ec(o de queen los cuadros cónicos se reduce la longitud del sombrero,inclinando los postes, de tal manera de formar ángulos deIAR a A-R respecto al piso, quedando el cuadro de formatrapezoidal

Enrejado

- +oeadoEncri%ado

Som%rero

Pos+es


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Figura 4.4, Esue&a de un uadr" (ni".


81/94

Cuadr"s"*"s

"stos están compuestos por solo un poste y un sombrero :eutilizan en vetas angostas menores de m de potencia :u usopermite ganar espacio de trabajo ueden ser verticales oinclinados seg.n el buzamiento de la estructura mineralizada"stos cuadros deben adecuarse a la forma de la excavación paraque cada elemento trabaje de acuerdo a las presiones ejercidaspor el terreno

Encri%ado Enrejado- +oeado

Som%rero

os+e

Figura 4.4- Esue&a de un uadr" "*".

4..2.4 C"n*un!" de uadr"s

"ste es un m#todo costoso con baja productividad y solo utilizadoen minerales de alta ley para una máxima recuperación, cuandono se pueden utilizar cuadros simples &rectos o cónicos*, lo cualocurre cuando las dimensiones de la estructura mineralizada o de

la labor minera superan los m "l m#todo de minado porconjunto de cuadros (a sido generalmente convertido a sistemasde corte y relleno

"ste sistema de sostenimiento está formado por; postes,sombreros y tirantes, sistemáticamente armados, en lo posiblealineando los cuadros de madera con la dirección del máximoesfuerzo "l conjunto debe ser bloqueado ajustadamente a lasparedes, al frente y al tec(o, para dar máximo soporte enterrenos malos

+ambi#n se usa conjunto de cuadros en los piques, pero sufunción primaria es dividir al pique en compartimientos y como un


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medio de 'jar las guías, tubos, cables, etc "l bloqueo delconjunto de cuadros proporciona un mínimo de sostenimiento alterreno, el sostenimiento principal de la masa rocosa del pique,de ser requerido, deberá efectuarse con pernos y2o malla y2os(otcrete


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Tiran+es

Som%reros

Esi,a

Pos+es

Figura 4.4 C"n*un!" de uadr"s.

4..2., Pr"edi&ien!"s de ins!alai(n

Los aspectos más importantes de la instalación del sostenimientocon madera son;

Las precauciones que deben tomarse antes del enmaderado,como comprobar la ventilación, el desatado correcto deltec(o, cajas y frente, sostener provisionalmente la labor deser necesario, colocar guarda cabeza y la limpieza del piso

8segurar que el personal est# entrenado y capacitadoadecuadamente para realizar el sostenimiento 3ste deberáconocer las reglas de seguridad, la t#cnica de enmaderarderrumbes y zonas de terreno d#bil, separar la madera rotay rendida, saber colocar puntales de seguridad, armar yreparar cuadros en galerías y tajeos, conocer las medidasmás comunes de la madera, aserrar y (acer destajes a lamadera, no dejar inconcluso el enmaderado, utilizar las


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(erramientas adecuadas, etc


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ara el caso de los cuadros de madera, que es el sistema desostenimiento más utilizado en la minería peruana, una guíade instalación sería; alinear y medir la ubicación de lasolera, excavar el canal para la solera, colocar y bloquearla solera, parar los postes, preparar el andamio, clavar el

tope al sombrero, colocar el sombrero, bloquear el sombrero,clavar los tajos para tirantes, colocar los tirantes, colocar elpuente, encribar el tec(o, bloquear el puente, enrejar loscostados y desarmar el andamio

"s muy importante para el rendimiento del sostenimientocon madera, que toda unión este bien ajustada y bloqueadaal terreno :i esta condición no es cumplida, las presionesdel terreno pueden desviar la estructura de madera,pudiendo llevarla al colapso "n tal sentido, es recomendable(acer un buen uso de los elementos accesorios desostenimiento

"n el caso del sostenimiento con madera, el control de calidaddeberá dirigirse a veri'car la correcta instalación de loselementos de sostenimiento y a realizar inspecciones visualesdel rendimiento del sostenimiento


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4.13 RE55ENO


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circundante al tajeo "sto está permitiendo altas recuperacionesde las reservas mineralizadas y un adecuado control de ladilución


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La ingeniería de minas moderna con'ere al relleno una funciónestructural asociada al minado subterráneo :eg.n esto, el rolestructural del relleno será; tener un piso para minar encima,tener un tec(o para minar debajo o tener una pared para minar alcostado Los dos primeros están asociados respectivamente al

m#todo de minado por corte y relleno ascendente y descendente,mientras el tercero está asociado al minado masivo derecuperación de pilares, en el cual, el #xito del relleno está enque durante la recuperación de pilares las paredes del rellenodeben permanecer autoestables "n cualquier caso, la función yla obligación de la masa del relleno, puede ser prescritacuantitativamente, dise!ando geomecánicamente el relleno comocualquier otro componente de la estructura de la mina, parasatisfacer la obligación prescrita

Relleno : con+enido decemen+o B <

Relleno :

Relleno con+enido de cemen+o B 0; <

2,5 m

1,5 m

con+enido decemen+oB <

Relleno : con+enidode cemen+oB 0;<

Zona minada

Malla dealam%re

Malla dealam%re

Ma+erial disarado 5 1; cm6

Figura 4.4 6;!"d" de &inad" "r!e rellen" desenden!e "n l"sas de rellen" e&en!ad".

Tajeorimarioen ro+"ra

Pilar

Tajeorimariocon rellenocemen+ado

Pilar

Pilar enrec"eración

Tajeo sec"ndario oilar rec"erado

Tajeos rimarioscon relleno cemen+adoParedes a"+oes+a%les

Figura 4.,3 6;!"d" de !a*e"s '"r su)ni$eles "n rellen" e&en!ad" reu'erai(n de 'ilares en &ineral.


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ara el caso de tener solo un piso para minar encima se utilizanrellenos no cementados y para los casos de tener un tec(o paraminar debajo y tener una pared para minar al costado se utilizanrellenos cementados Los rellenos no cementados son losconvencionales como el relleno mecánico &detrítico, desmonte

rocoso, relaves secos, etc* y el relleno (idráulico generalmentecon relaves cicloneados Los rellenos cementados que más seutilizan en la actualidad, utilizados solos o combinados, son;

JellenoJelleno (idráulico(idráulico cementadocementado, constituido por una mezcla derelaves gruesos y en algunos casos 'nos, con cemento,colocado (idráulicamente en los tajeos

JellenoJelleno concon agregadosagregados cementadoscementados, que es una mezcla deagregados gruesos y 'nos, graduados convenientemente,

con cemento y agua, similar a un concreto pobre Losmateriales son mezclados antes de ser conducidos eintroducidos al tajeo "l transporte de la mezcla puedecombinar el uso de camiones y scoop o se puede utilizartambi#n el transporte por tubería

JellenoJelleno rocosorocoso cementadocementado, constituido por una mezcla dedesmonte rocoso graduado y lec(ada de cemento sinproceso de mezclado previo La mezcla se produce rociandola lec(ada sobre el desmonte contenido en la tolva de uncamión antes de depositarlo en el mismo tajeo

JellenoJelleno enen pastapasta, típicamente constituido por relaves ycemento, transportados a alta densidad y con un bajocontenido de (umedad "l relleno es transportado (acia eltajeo mediante tubería, y para que el material tengapropiedades de ujo, es importante que contenga comomínimo 1? N en peso de partículas menores de -0 micrones,con una consistencia &$slump%* de =% a 10%

La selección de un sistema de relleno cementado dependerá

básicamente de la función estructural que asumirá el relleno enuna determinada situación de minado, de la economía en laproducción del relleno y del rendimiento del relleno "l agentecementante usualmente utilizado es el cemento órtland"stándar +ipo 6 +ambi#n se usan como agentes cementantes,materiales que presentan actividad puzolánica como lasescorias de fundición


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4.11 OTRAS TCNICAS DE SOSTENI6IENTO

+odos los aspectos antes desarrollados sobre el sostenimiento en

el minado subterráneo, están referidos a casos comunesutilizados en la minería para el control de la estabilidad de laslabores mineras :in embargo, (ay otras t#cnicas desostenimiento que son utilizadas en el minado subterráneo, lasmismas que se mencionan a continuación

4.11.1 Refuer@" de 'ilares

"n pilares importantes asociados a excavaciones permanentes,

cuando #stos son inestables, se suele utilizar; pernos pasantes,cables pasantes o cables enrollados al pilar, siendo esta .ltimaconocida como el enzunc(ado de pilares, de tal manera que sellega a estabilizar el pilar inestable Los cables que se utilizan sonlos mismos cables de refuerzo para el sostenimiento deexcavaciones mineras

Tec.o

Pernos Ca%les

Pilar Pilar

Piso

PER#OS PASA#TES A3 PI3AR CA'3ES E#RRO33A&OS A3 PI3AR

PilarCa%les

Pilar vis+a de lan+a

CA'3ES PASA#TES

Figura 4.,1 Ref"r@a&ien!" de 'ilares.


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4.11.2 Us"s del "nre!" ar&ad"

Las estructuras de concreto armado, pueden ser utilizadas pararealizar revestimientos de concreto de excavaciones permanentes

importantes como; estaciones de piques, galerías de nivel,ec(aderos de mineral principales, etc o asociadas a las laboresde preparación de m#todos de minado por (undimientos +ambi#n el concreto armado es utilizado para construir muros deconcreto en los (astiales de labores mineras, solos o comocomplemento del sostenimiento con cimbras or otro lado,tambi#n pueden ser utilizados para construir losas en la base delos tajeos, de tal manera que estos sirvan en el futuro como tec(ode los tajeos que se ubicarán debajo para recuperar el mineral

Mineral Perno

Relleno

Anclajes

Malla de fierrocorr",ado

Arco de acero

Reves+imien+ode concre+o

Relleno

Figura 4.,2 5"sas de "nre!". Figura 4.,% Re$es!i&ien!" en !erren"s de &ala alidad.

"stas estructuras deben ser rigurosamente dise!adas yconstruidas, comparables con las obras de ingeniería civil Lamecánica de rocas brinda las (erramientas necesarias para (acerestos trabajos

4.11.% C"ns"lidai(n del !erren"

Las t#cnicas de consolidación de terrenos de muy mala calidadmediante inyecciones de lec(ada de cemento o productosquímicos, son muy raramente utilizadas en el minadosubterráneo, sin embargo, en algunos casos puede ser necesario,particularmente asociadas a la construcción de excavacionespermanentes importantes

4.11.4 Pil"!es de fierr" "rrugad"

"n relación al sostenimiento con cimbras, una alternativa de los


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marc(avantes es la utilización de pilotes de 'erro corrugadocementados o no cementados,


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colocados como pre4soporte, para mejorar la calidad del tec(o,especialmente si el tec(o está levantado o es muy inestable

4.11., Cer/as re!iuladas

:on estructuras de 'erro corrugado que son utilizadas a manerade cimbras ligeras en las labores de avance, en condiciones deroca de mala calidad, generalmente en combinación con els(otcrete

Figura 4.,4 Esue&a de un !ra&" de una er/a re!iulada.

4.11.- Enla@ad" "n a)les $"laduras de rela*a&ien!"

"n labores de avance ubicadas en ambientes de muy altosesfuerzos, propensas a ocurrencias de reventazones o estallidosde rocas, el sostenimiento adecuado es en base a pernoscementados o con resina y malla ara minimizar los efectos delas reventazones o estallidos de roca, en adición a los pernos ymalla se suele utilizar cables enlazados como se puede observar

en la Eigura 5??

8simismo, en ambientes de altos esfuerzos, la t#cnica devoladuras de relajamiento es una alternativa de control de laestabilidad "sta consiste en perforar y cargar taladros largos enel frente de avance, conjuntamente con los taladros deproducción La voladura simultánea con los taladros largos y lostaladros de producción, produce el fracturamiento de la roca másallá de los límites de la voladura de producción "l fracturamientode la roca contribuye a relajar los esfuerzos, anulando la

posibilidad de ocurrencias de reventazones o estallidos derocas


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Ca%les

Figura 4.,, Enla@ad" "n a)les.

Taladros ara volad"rade relajamien+o

Taladros derod"cción

A#TES

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