Sostenimiento en Mineria

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Sostenimiento en la Minería Subterránea: 

1 Sostenimiento en la Minería Subterránea Expositor: Ing. Luis Maldonado Zorrilla

Ingeniería Geológica: 

2 Ingeniería Geológica Es la ciencia de la tierra aplicada al estudio y solución de los problemas de ingeniería y del medio ambiente producidos como consecuencia de la interacción entre actividades humanas y medio geológico. El fin es asegurar que los factores geológicos condicionantes de las obras de minería e ingeniería sean tenidos en cuenta e interpretados adecuadamente, así como evitar o mitigar las consecuencias de los riesgos geológicos. Luis Gonzales de Vallejo y otros.

Mecánica de rocas (Geomecánica) : 

3 Mecánica de rocas (Geomecánica) CIENCIA DE LA TIERRA QUE TRATA SOBRE EL COMPORTAMIENTO MECÁNICO DE LA ROCA Y SU RESPUESTA A LOS ESFUERZOS APLICADOS EN SU ENTORNO FISICO. (Comité de Mecánica de Rocas de la Academia de Ciencias de los Estados Unidos, 1964). PARTE DE LA INGENIERÍA GEOLÓGICA QUE INTENTA DESCRIBIR Y PREDECIR COMPORTAMIENTO DEL MACIZO ROCOSO BASADO EN LAS PROPIEDADES DE LOS FRAGMENTOS ROCOSOS Y LOS AGENTES QUE INFLUYEN SOBRE LA ROTURA LA FLUENCIA Y CAMBIOS DE VOLUMEN Y FORMA DE LAS ROCAS.

Aplicación : 

4 Aplicación EN LA MINERÍA Y OBRAS DE INGENIERÍA SUBTERRÁNEA, SE REQUIERE DE LA UTILIZACIÓN Y APLICACIÓN DIRECTA DE LOS PRINCIPIOS, METODOLOGÍAS Y APLICACIONES DIVERSAS DE LA MECÁNICA DE ROCAS PARA UN ADECUADO DISEÑO Y EJECUCIÓN DESDE LA FASE DE: INVESTIGACIÓN PRELIMINAR, ANÁLISIS, DISEÑO, PLANEAMIENTO, SOSTENIMIENTO, CONTROL, EN LA EJECUCIÓN DE EXPLORACIÓN, DESARROLLOS Y EXPLOTACIÓN MINERA.

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5 Entrenamiento al Personal

Calificación Geomecánica: 

6 Calificación Geomecánica Se realiza según los distintos sistemas de calificación geomecánica, para el reconocimiento inicial se recomienda la utilización de la mayor cantidad de sistemas para los distintos tipos de rocas. Para el control diario consideramos la clasificación de Barton, Bieniawski y el GSI.

Diseño y Recomendación de Sostenimiento: 

7 Diseño y Recomendación de Sostenimiento El diseño y recomendaciones de sostenimiento es de acuerdo al requerimiento de la labor. Se tiene patrones de sostenimiento con alternativas para cada labor que se emite en el planeamiento mensual. De acuerdo a la evaluación geomecánica in situ se determina el tipo de soporte a emplear. Control de instalación del sostenimiento y mediciones. Tipos de sostenimiento empleados:

Concreto Lanzado: 

8 Concreto Lanzado Se da el nombre de concreto lanzado o Shotcrete, al mortero transportado por algún medio, a través de una manguera y proyectado neumáticamente a gran velocidad contra una superficie. Se le conoce también como concreto neumático o proyectado. Básicamente el principio del Concreto lanzado o Shotcrete consiste en lanzar o disparar con aire por un tubo una mezcla de concreto a la que se añade un aditivo acelerante de fragua que produce un endurecimiento muy veloz, mientras esta mezcla va impactada sobre la superficie de terreno a recubrir.

Aplicaciones del Shotcrete: 

9 Aplicaciones del Shotcrete Revestimiento temporal en desarrollos y avances. Revestimiento definitivo en galerías, túneles, cavernas, rampas, piques y pozos. Impermeabilización local. Revestimiento para mejorar las condiciones aerodinámicas de las galerías (reducir resistencia). Consolidación de taludes y paredes rocosas. Aplicaciones de pre-refuerzo para pernos y mallas. Impermeabilización de obras hidráulicas, túneles y cavernas. Renovación de túneles ferroviarios. Refuerzo de construcciones obras de hormigón y de mampostería. Protección anti-corrosiva de refuerzo de acero. Revestimiento de tuberías. Reparación de obras de hormigón defectuosos.

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10 Planta de Concreto Nº 1 para Shotcrete Vía Seca

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11 Detalle de la Planta de Concreto

Diseño de Mezcla Vía Seca: 

12 Diseño de Mezcla Vía Seca Shotcrete para 21 Mpa con fibra: (Para una humedad de 5%) INSUMO CANTIDAD Cemento 400.00 Kg. Arena 1775.00 Kg Fibra metálica 20.00 Kg. Aditivo 3.00 Gl. Agua 164.20 Lt

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14 Roca muy alterada Shotcrete vía seca

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15 Planta de Concreto, para Shotcrete Vía Húmeda

Diseño Vía Húmeda: 

16 Diseño Vía Húmeda Shotcrete para 21 Mpa de resistencia con fibra: INSUMO CANTIDAD Cemento 360.00 Kg. Arena 1670.00 Kg Rheomac SF 100 19.98 Kg Rheobuild 1000 4.18 Lt Delvo 1.73 Lt Meyco S.A 160 18.47 Lt Fibra S-152 HPP 5.00 Kg Agua 159.59 Lt

Diseño Vía Húmeda: 

17 Diseño Vía Húmeda Shotcrete para 21 Mpa de resistencia con fibra: INSUMO CANTIDAD Cemento 400.00 Kg. Arena 1670.00 Kg Sikamente 306 5.00 Lt Acelerante V-Lox 3.00 Gl Fibra Metálica 20.00 Kg Agua 160.00 Lt

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18 Lanzado de Shotcrete vía húmeda

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19 Capa de Shotcrete Vía Húmeda Roca Muy Fracturada

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20 Falta de adherencia del shotcrete

Anclajes: 

21 Anclajes

Anclaje mecánico radial y por fricción axial: 

22 Anclaje mecánico radial y por fricción axial Consiste en pernos de anclaje de acero tubular que han sido comprimidos para reducir su diámetro y una bomba de agua a alta presión. Los pernos se introducen en un barreno, expandiéndose mediante agua a alta presión. Durante el proceso de expansión el perno y Swellex e Hydrabolt comprimen el material que rodea al barreno, adaptando su forma a las irregularidades de las paredes del hueco en toda su longitud del perno.

MECANISMO DE ANCLAJE DE LOS PERNOS a) Barreno y perno sin expansión. b) Confinamiento de la roca al expandir el perno c) Reacción de esfuerzos de la roca hacia el perno : 

23 MECANISMO DE ANCLAJE DE LOS PERNOS a) Barreno y perno sin expansión. b) Confinamiento de la roca al expandir el perno c) Reacción de esfuerzos de la roca hacia el perno

TRABAJABILIDAD DE LOS ANCLAJES DE EXPANSIÓN a) Confinamiento de discontinuidades en rocas. b) Confinamiento de partículas en suelos. : 

24 TRABAJABILIDAD DE LOS ANCLAJES DE EXPANSIÓN a) Confinamiento de discontinuidades en rocas. b) Confinamiento de partículas en suelos.

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25 SWELLEX

Swellex Estándar: 

26 Swellex Estándar Colocación : excelente. Capacidad : SE 12 tn. Diámetro Original: 41mm. Diámetro Perforación: 32-38mm. Diámetro Plegado: 29mm. Presión inflado: 30 Mpa. Garantía anclaje: muy buena. Eficacia: inmediata. Aplicaciones: roca y suelos

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27 HYDRABOLT

Hydrabolt: 

28 Hydrabolt Colocación : excelente. Capacidad : 10 tn. Diámetro Original: 41mm. Diámetro Perforación: 32 - 38mm. Diámetro Plegado: 29mm Presión inflado: 25 Mpa. Garantía anclaje: muy buena. Eficacia: inmediata. Aplicaciones: roca y suelos.

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29 Pernos de compresión y fricción axial (Hydrabolt)

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30 BOMBA DE AIRE DE ALTA PRESIÓN

Anclaje de fricción o tubo partido: 

31 Anclaje de fricción o tubo partido Los estabilizadores ‘Split set’ fueron originalmente desarrollados por Scott (1976, 1983) y son fabricados y distribuidos por Ingersoll - Rand. El sistema ilustrado en la Figura siguiente, consiste de un tubo de acero de alta resistencia ranurado y una platina. Este es instalado empujándolo dentro de un taladro de dimensiones ligeramente menores y la fuerza radial de recuperación de la deformación generada por la compresión de tubo de forma de una C, proporciona un anclaje friccional a lo largo de la longitud entera del taladro.

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32 SPLIT SET

Split Set: 

33 Split Set Capacidad: 8 tn Diámetro Original: 39mm Colocación: muy buena Diámetro Perforación: 36mm Garantía anclaje: buena Eficacia: inmediata Aplicaciones: >roca reg.

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34 Pernos de Fricción (Split Set)

Anclajes de Adhesión: 

35 Anclajes de Adhesión Los pernos cementados debido a voladuras han sido usados en los pasados cuarenta años en minería y obras civiles. El tipo más comúnmente usado es le perno de barra de fierro de acero tratado. Se utiliza cemento o resina como adherente. En cualquier de sus variedades, es recomendable para soporte temporal o permanente bajo variadas condiciones de rocas. El perno de acero tratado se utiliza predominantemente en aplicaciones de ingeniería civil en instalaciones permanentes.

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Anclaje de barra corrugada o helicoidal: 

37 Anclaje de barra corrugada o helicoidal Colocación: buena Capacidad : > 15 tn Diámetro Original: 19 a 25 mm Diámetro Perforación: 30 a 35mm Garantía anclaje: muy buena Eficacia: horas a días Aplicaciones: rocas

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Anclaje Mecánico: 

39 Anclaje Mecánico Este perno tiene la característica de fijarse sólo en el fondo del barreno. Está unido a la roca en un solo punto o área limitada a un collar de contacto. Bajo esta visión se divide en: - Dispositivo de expansión con ranura y cuña - Dispositivo de expansión de cono y envolvente La expansión de una envolvente de fierro se produce por la rotación del perno y la inclusión del cono. La envolvente se aprieta fuertemente contra la pared de la perforación.

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Anclaje mecánicamente tensada o de cabeza expansiva: 

41 Anclaje mecánicamente tensada o de cabeza expansiva Colocación: muy buena Capacidad: 8 tn Diámetro Original: 16mm Diámetro Perforación: 35 a 38mm Garantía anclaje: buena Eficacia: minutos Aplicaciones: rocas

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Mallas: 

43 Mallas

Malla de Eslabones: 

44 Malla de Eslabones Se trata del tipo de malla que se utiliza para cercas y consiste en un tejido de alambre. El alambre puede ser galvanizado para protegerlo de la corrosión, y por la misma forma de tejerse es bastante flexible y resistente. Pequeñas piedras que se sueltan del techo se quedan atrapadas en la malla, la que puede llegar a soportar cargas considerables de roca suelta dependiendo del espaciamiento entre los puntos de fijación. L a malla de eslabones no se presta para servir de refuerzo al concreto lanzado, por la dificultad que hay en hacer pasar el concreto por las mallas.

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45 BUENA CAPACIDAD DE SOPORTE

Malla Electro-soldada: 

46 Malla Electro-soldada La malla soldada es la que se utilizaba para reforzar el concreto lanzado y consiste en una cuadrícula de alambres de acero que están soldados en sus puntos de intersección. Una malla soldada típica para usarse en excavaciones, tiene alambres de 4.2 mm colocados en cuadros de 100mm (se llama malla de 100x100x4.2) y se entrega en secciones que pueden ser manejadas por uno o dos hombres. Generalmente la malla soldada se fija a la roca mediante una segunda placa de retén y tuerca o arandelas colocadas sobre los anclajes ya instaladas. El anclaje intermedio lo aseguran anclas cortas cementadas p or anclas con casquillo expansor. Se necesita una cantidad suficiente de anclas intermedias para que la malla sea colocada pegada a la superficie de la roca.

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47 Malla Electrosoldada

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48 INSTALACIÓN DE MALLA ELECTRO-SOLDADA

Jackpot: 

49 Jackpot

JACKPOT: 

50 JACKPOT

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51 ESPESORES DE LAS LÁMINAS DE ACERO

Orificios de inflado y de alivio: 

52 Orificios de inflado y de alivio

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53 JACKPOT INFLADO VISTA LADO

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54 Instalación de Jackpot

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Jackpat: 

56 Jackpat

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57 PREPARADO DEL ÁREA

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58 REFUERZO DE PUNTALES

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59 PROCESO DE INFLADO

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60 Jackpat

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Cimbras Metálicas: 

62 Cimbras Metálicas

Cimbra Metálica: 

63 Cimbra Metálica Se define como una estructura fabricada con vigas y perfiles metálicos para soporte rígido, cuya función es otorgar inmediata seguridad, ajustándose lo más posible a la línea de excavación en el frente de avance de la labor. Se recurre a este tipo de soporte en casos extremos, donde la roca presenta grandes dificultades durante el proceso de excavación: zonas de rocas fuertemente fracturadas, cruces en el núcleo de fallas, contactos con agua o materiales fluyentes (lodos, arenas, etc.), cruces de zonas en rocas comprimidas y expansivas, rocas deleznables donde no existe cohesión, tramos colapsados (derrumbes) y en toda excavación donde hay que efectuar la operación de sostenimiento previa o simultáneamente con la progresión del frente. Confirmamos de esta manera las diferentes posiciones que determinan la clasificación del macizo rocoso para excavaciones donde, casi unánimemente, los métodos califican el empleo de la cimbra metálica como el soporte necesario para condiciones extremas que presenta la roca.

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64 Cimbras Metálicas

Carga sobre Cimbras en rocas Trituradas: 

65 Carga sobre Cimbras en rocas Trituradas Se considera en este tipo una variedad de rocas que van desde muy fragmentadas, hasta rocas con tal grado de trituración que su comportamiento tiene similitud con el de las arenas o suelos. “El efecto de arqueo” tiene lugar por que la roca situada sobre el techo del túnel adquiere la capacidad de transmitir la presión que origina su peso, a las masas de roca que conforman las paredes del túnel.

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66 EFECTO DE ARQUEO

Túnel Linner: 

67 Túnel Linner

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68 PROCESO DE INSTALACIÓN

Especificaciones Técnicas: 

69 Especificaciones Técnicas Planchas de acero corrugado galvanizados, empernadas en sección circular. Diámetro : Variable a solicitud del Cliente, 5’, 7’, 9’, 10’, 14’ y mas. Espesor de las Planchas : Variable de acuerdo al requerimiento, mayores de 2mm. Peso : Esta en función al diámetro y espesor; para una sección de 7’ y 3mm de espesor el peso es 323 kg/m. Resistencia : Es alta a la flexión en relación a su peso, a su forma circular y a la corrugación de las planchas.

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70 ELEMENTO DE SOPORTE IDEAL

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71 REFUGIO ADECUADO PARA EL PERSONAL

Elementos de Madera: 

72 Elementos de Madera

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73 CUADROS DE MADERA

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74 CRIBBING

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75 MARCHAVANTIS

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Gracias