La S.M.A.R. T.EL TORNILLO DEL CABLE: UN INSTRUMENTO PARA LA DETERMINACIÓN DE LA TENSIÓN EN EL CABLE DE CORDÓN DE ALAMBRE DE 7 PERNOS A.J Hyett, W.F. Bawden, P.Lausch & M.Moosavi. Departamento de Minería de ingeniería, de la Universidad de Queen's en Kingston, Ontario, Canadá M.Ruest, Complexe Bousquet, Barrick Gold Corp. M. Pahkala gigante de Oro, mina, Battle Mountain Canada ABSRACT: Uno de los principales problemas relacionados con el uso de tornillos del cable cementado plenamente es la falta de un método confiable para monitorear la tensión que se desarrolla en respuesta a los desplazamientos en masa de roca. Los medidores existentes están montados externos al propio cable y por lo tanto potencialmente interferir con la fuerza del enlace en el área de medición. Esto puede hacer que los resultados extremadamente difícil de interpretar. Este papel describe un novedoso cable instrumentado el perno. La tecnología es aplicable a los cables convencionales y geometría modificada. Cable de doble hebra pernos pueden también ser instrumentado. Desde el dispositivo es interno al cable, no interfiere con la fuerza del vínculo. Los resultados de los dos primeros ensayos subterráneos son presentados. Se dedica a la verificación de antecedentes. Se sugiere que el proceso de verificación debe incluir una evaluación del efecto de los tornillos del cable de masa sobre la roca de estabilidad, basada en una combinación de observación e instrumentación. %5 en su manual comprensivo sobre cable Hutchinson y empernado Diederichs (1996) introducen el ciclo de empernado de cable(Figura 1), "un proceso iterativo cíclicas, que debe ser trabajado a través de un número de veces como la minería progresa para garantizar que el proceso de apriete del cable está bien ajustado". Tiene tres componentes principales: diseño, implementación y verificación. Mientras que aproximadamente el 70% de la guía está preocupado con el diseño y el 25% a la ejecución, a menos que los pernos para roca, galgas extensiométricas adherida a la superficie del perno se han utilizado muy eficazmente (Freeman, 1978: Xueyi, 1983) para medir la tensión y, por lo tanto, se ha desarrollado a lo largo de la longitud de carga. Sin embargo, la compleja geometría helicoidal de un cable y la 1988) consta de una resistencia en espiral de alambre enrolladas en las flautas del cable. Además. Sin embargo. Sin embargo.(1991) en la mina Homestake han reportado experiencia con cables Tensmeg mixtos. los cuales otorgan a la parte exterior del cable. En Canadá la Tensmeg (Choquet y Miller. Thompson. un problema inherente a estos instrumentos es que la carga (o más exactamente la cepa) se mide a través de una limitada base de longitud y la inclusión de varios instrumentos en el mismo cable para determinar la distribución de la carga es costosa. estos instrumentos nunca se hicieron disponibles comercialmente. complican el problema de la determinación de la carga de un cable de 7 hilos. celda (RWCSC) fue utilizado con éxito para determinar la distribución de la carga que se desarrollaron en los pernos de cable en Mount Isa y Minas indicó que los cables fueron alcanzar cargas considerables (hasta 250 kN). Basándose en los resultados de tensmeg Winston Lago mina. se han desarrollado. el comportamiento global del cable del tornillo. En general. por lo tanto. Tanto Hutchinson (1992) en la mina y Ansil Goris et al. En Australia. dado que la inmensa mayoría de los pernos de cable son totalmente cementado. por lo tanto. Maloney et al. cargas desarrollado un poco al azar de moda".tendencia para el descementado implicar un mecanismo de enderezamiento. un cierto número de dispositivos de medición de tensión. afectará el proceso de pegado y. El hilo de la Resistencia la tensión del cable. una serie de instrumentos diseñados para medir el tornillo del cable de carga han sido desarrollados (Windsor &. medición de tensión de los dispositivos conectados a la parte exterior del cable combinado con latiguillos asociado. Como ha sido señalado por los autores. . (1992) comentó que "cable de cepas y. 1992). el número de casos documentados de instrumentación que ha sido utilizado con éxito para comprobar que el cable diseño de tornillo son limitados. 115kN ε <. Así. CABLE INTELIGENTE Diseño . y mediante el uso de varios puntos de anclaje de la carga por todo el perno del cable se determina.5%). el promedio de carga en el cable puede calcularse a partir de la cepa entre puntos de anclaje adyacentes. El cable instrumentado descritos en este documento se utiliza este principio básico.F<.d ε = +1 (m / m) iL .225kN) y por la respuesta al endurecimiento por deformación después de rendimiento: k= 600 kN/m/m (F>. 1996) CABLE INTELIGENTE CONCEPTO i si la prórroga o ampliación (d i+1 .6" bajo la relajación 7-cordón de alambre (ASTM A416) la tensión correspondiente es F=kε(kN).d i ) entre dos ubicaciones conocidas ( L i+1 y L ) a lo largo de una hebra de 7 hilos de cable se puede medir.iL para 0. Será contemplada como Stretch para evaluar la medición de tensión o de refuerzo de tecnología inteligente.0.Figura 1: El ciclo de empernado de cable (después de Hutchinson y Deiderichs. En el caso de la respuesta elástica: k= 25000 kN/m/m (0<. la cepa (a menudo denominado elongación) puede ser escrito: i i+1 d .035m/m o 3. una cabeza de lectura eléctricos desechables es obligatorio. Como un beneficio adicional. Para minimizar el tamaño de resorte. . protección) dentro de la lechada de cemento. ya que el tamaño de la cabeza de lectura es drásticamente reducido es posible encapsular completamente (es decir. Se realizaron numerosas pruebas para validar el cable inteligente. Figura 2: La respuesta de los tres puntos de anclaje que se encuentra en x1 = 0. Desde pernos de cable son a menudo instalados en lugares donde no se puede garantizar el acceso seguro durante la explotación minera. Para un MPBX ordinario.56 m y x3 = 1. 6 cables están fijados a la kingwire en las distancias especificadas desde el tablero de cabeza donde están cargados por resorte. La fuerza aplicada (F) y la correspondiente respuesta del cable inteligente son mostradas. Por lo tanto un avance importante en esta investigación ha sido el desarrollo de un bajo costo de cabeza de lectura potenciométrica. Como era de esperar. alambres de acero inoxidable en lugar de varillas rígidas se utilizan. cuando el cable fue sometido a cargas de hasta 200 kN. En el actual diseño inteligente de cables. El desplazamiento de estas como los estiramientos del cable se mide usando potenciómetros en mucho la misma manera como para una cabeza de lectura MPBX regulares.05 m.en la fabricación de un cable inteligente una miniatura multi-punto pozo extensometer (MPBX) está construida dentro de la kingwire de 7 cable de cordón de alambre. El más simple de estos involucró una prueba de tensión en el que un cable instrumentado con tres puntos de anclaje. x2 = 0. ya sea en el cuello o la convergencia del pozo. La última configuración facilita la pretensión de los cables. las ubicaciones de las cuales se indican en la Figura 2. el punto de ancla más alejado de la lectura (xreadout = 0) presenta el mayor desplazamiento (dx).0 m. fue cargado en tensión. el costo de una cabeza de lectura es de aproximadamente $2000. son fáciles de medir en alta resolución usando potenciómetros. Figura # 3: El diseño del tornillo del cable 9-1-15 plan stopein (superior) y la sección (abajo). Los cables inteligentes fueron instalados en el H/W del 9-1-15 pendiente de Barrick Gold Corporation Bousquet #2. incluso para una longitud de cable de 1m (p. El tornillo del cable H/W diseño especificado 8 cable tornillo anillos (151-158) rebajado designados desde el 9-1 H/W acceso. Los cables inteligentes fueron simplemente sustituidos por cables normales (Figura 4). Antes del experimento. cada una compuesta por una configuración del ventilador de 9 cables que van desde 18m a 27m de longitud. Estudio de Caso 1 9-1-15 colgando en la pared # 2 Mina Bousquet. Una combinación de ocho cables inteligentes y dos MPBXs fueron instalados. Base de 0. Diseño de tornillo del cable 9-1-15 es un stope primario en un bloque de minería relativamente nuevo. y fue cementado de la convergencia al collar utilizando un coeficiente de 0. El espaciado entre los anillos era 2m (Figura 3). Una sola bombilla Garford cable con un espaciado de 12" bombilla fue colocado en cada 2.5" (63mm) el agujero. se expresaron dudas en cuanto a si el cable tornillos utilizados en tales situaciones eran bastante cargado.Las magnitudes de desplazamiento. Tanto durante el experimento realizado exitosamente.35 w:c la lechada.5 m de longitud).Cuatro de las cabezas de lectura fueron completamente inmerso en la lechada para protección. ej. . Para la cabeza de lectura utilizados.th el 9-1-15 stope fue minada fundamentalmente en tres etapas (Figura 5) entre el 28 de noviembre (día 13) th y 11 de diciembre (día 26). 231mm de desplazamiento fue medido en la posición más alejada del punto de anclaje. el recorrido de los potenciómetros se limita a 63mm. tras la explosión de producción principal. 153-12 y 154-10). Resultados similares fueron obtenidos a partir del orificio MPBX ubicado en 155-12. Figura 4: Instalando un cable inteligente. Por lo tanto. basándose en los resultados MPBX cargas elevadas. la tensión se desarrolla en respuesta a la roca desplazamientos masivos. Debido . Los resultados de cable inteligente desde totalmente cementado tornillos cable comportarse como un sistema de refuerzo de pasivo. se espera que en los tornillos del cable. con más de 100mm de este se concentra entre 4m y 1m de la pared que cuelga. Un MPBX situado entre 154 y 155 anillos y coaxial con el agujero 10 medido durante desplazamientos relativamente insignificante de blastos 1 y 2. Sin embargo. Figura # 5: La secuencia de minería para el 9-1-15 stope la figura 7 muestra el desplazamiento de cada uno de los seis puntos de ancla respecto a la cabeza de lectura a lo largo de la duración del experimento de tres de los cables inteligentes (153-10. La respuesta detallada del cable 153-12 a blast 2 se muestra en la figura 6. Si el cable estuviera perfectamente pegado a la roca entonces tanto daría resultados idénticos. los desplazamientos registrados por el cable inteligente deben ser inferiores a los de los MPBX. los puntos de anclaje avanzado significativamente. lo que indica un aumento en la carga en el cable.12 a Blast 2. (Para resolver este problema los potenciómetros se utilizan en la actualidad con una longitud de recorrido de 125 mm). high rock cuando la producción blast fue tomada. el mayor se producen los desplazamientos para los puntos de anclaje más cercano al stope.a la longitud de los cables y de los desplazamientos masivos. La carga promedio correspondiente al punto medio entre puntos de anclaje fue calculado como se describe en la sección 2 (Figura 9). con la diferencia entre los dos representan el vínculo deslizamiento en el cable de interfaz de la lechada. Desde la gama de los potenciómetros se supera durante la producción blast y detallada de la distribución de cargas en la pared colgante inmediata (basada en los puntos de . Sin embargo patinan en el cable de interfaz de la lechada es movilizado como tensión en el cable. Durante los siguientes 60 minutos los puntos de anclaje continuaron progresando como las masas rocosas reajustado a la redistribución del estrés asociado con la excavación. Estos movimientos dependientes del tiempo (que no debe confundirse con la resolución de medición que es 0. y a veces sólo de un segmento particular de eventos (B y C). La distribución de punto de ancla desplazamiento a lo largo de la longitud del cable se muestra en la figura 8. Inmediatamente después de la explosión. mientras que la MPBX indica cómo la piedra se mueve. Es evidente que el ritmo al que se mueven los puntos de anclaje disminuyó gradualmente durante el período de vigilancia. este límite fue superado por los puntos de anclaje más cercano al stope. En consecuencia. Sin embargo. Se registraron datos en intervalos de 10 segundos. En cuanto a los datos MPBX. Durante cada soplar las cabezas de lectura electrónica permitió a los cables inteligentes para ser monitoreado a intervalos de 10 segundos durante un período de lhr utilizando un sistema de adquisición de datos. Figura # 6: La respuesta detallada del cable 153. el cable inteligente mide cómo el cable es el estiramiento.01 mm) a veces afectó a toda la longitud del cable (caso A). anclaje 1 y 2) no pudo ser determinada (línea discontinua señala a condición de límite conocido F=0 a una distancia igual a cero). Por lo tanto. posiblemente como la zona de importantes masas rocosas deformación se volvió cada vez más "profundas". muestra prácticamente sin respuesta hasta la producción blast. cuando la stope era plenamente explotadas. el cable 154-10 que fue más alejadas de las primeras explosiones. la carga parecía aumentar más atrás a lo largo de este cable. cuando resultó significativamente cargado a una profundidad de 6m desde los dedos del pie. debido a la mayor envergadura. De hecho. Después de la explosión de producción. la respuesta de los tres cables (y el MPBX) en esta etapa parece indicar apertura importante a través de una estructura geológica que fue asignado a 5-6m de la pared colgante contacto. cuando la pared colgante adyacente al 153-12 fue expuesto por la explosión 2. un aumento de la carga de perno de cable se registró en los primeros metros del cable. En comparación. La respuesta de los tres cables inteligentes de blastos 1 y 2 depende de su proximidad a la excavación. Figura # 6: . Figura 7: con el tiempo de respuesta de los cables inteligentes Figura 8: Desplazamiento de anclaje (superior) 153-10. y 15 m a lo largo del cable durante el experimento (153-10. 5. El objetivo es supervisar las cargas en los . Estudio de Caso 2 El Q15 de vuelta en la mina gigante de oro doce cables inteligentes fueron instalados en la parte posterior del 4600 Q15 y Q14 stopes en Battle Mountain Canada de oro de su mina Gigante (Figura 10). Figura 9: Distribución de la carga a lo largo de los cables inteligentes. 9. 153-12 y 154-10 (oriente) puntos situados a 1. 3. 7. 153-12 y 154-10). Para cable Fl. Como el 2E stope se ha tirado a lo largo de los siguientes 20 días la carga medida siguió aumentando. El punto de anclaje correspondiente indicado los desplazamientos de 15 . Los resultados de tres de los cables inteligentes se muestran en la figura 12. Para el cable (superior) en dos parcelas.4m o 120kN). de 2m por 2m de cable espaciado . Un aumento significativo de la carga fue medido por todos los cables inteligentes en la Q15. Como el experimento procedió. probablemente en respuesta a la reducción de confinamiento lateral sobre la pared del extremo de 2E. hasta el día 26 la distribución de la carga en el cable indica que la roca desplazamiento se produce en un número de fracturas. sino en el bloque más grande que el perno del cable estaba apoyando a la matriz. Los cabezales de lectura electrónica fueron cementado justo dentro del cuello de los orificios. La principal diferencia entre ellos es el lugar en el que se midió el estiramiento máximo. Es concebible que puede corresponder a la ruptura del cable. Para el cable G2 con una carga máxima de 250 kN fue medido a 1 m de la parte de atrás. indicó que un gran bloque cantilevering fue de Q15 en el abierto de 2E stope. Durante el período correspondiente los pernos en Q14 mostraron casi sin cambios. El 2E la producción explosión ocurrió 17 días después de la instalación de cables inteligente. el aumento de la carga fue casi totalmente confinada a un punto específico del cable entre los anclajes a 3m y 5m. la carga en el cable aumentó a 248kN hasta qué punto tres puntos de anclaje indicado lecturas falsas. La ubicación de la instrumentación se muestra en la figura 11. lo que indica una localización en la apertura de la grieta.20 mm de extensión total a lo largo de los 10m de longitud de los cables. Un plan de la zona se muestra en la figura 11. 10m de largo doble lámpara Garford cables con un 300mm (12") espaciado bombilla fueron totalmente cementado en cada agujero. datos recopilados a partir de una serie de instrumentos. y luego cuando el 4600 Q15 stope sí estaba minada. El Q15 de corte transversal fue totalmente shotcreted después el cable tornillos fueron instalados. La medida (y por ende el peso) de la cuña se determina .pernos de cable. A partir de entonces. Las rosetas no fueron utilizados. primero cuando el vecino 4600 2E stope estaba minado. Este resultado indica que la fuerza motriz no fue solamente debido a el peso muerto de la losa de 1m de roca a través del cual pasa el perno del cable 2 (es decir. Los cables inteligentes fueron simplemente sustituidos por cables normales durante el procedimiento de instalación. Su geometría es controlada parcialmente por el emplazamiento de una antigua elevación de ventilación que rompió en el P15 de corte transversal.por una combinación de los cables inteligentes. La sombreada stopes han sido minados y lleno. 2E 4600 fue explotado durante los primeros 17 días con la producción final blast el día 17.Durante el resto del experimento la stope se ha tirado fuera. La interceptación de esto con cada anillo del cable tornillo matriz y su efecto sobre la ubicación de la carga máxima en los cables inteligentes se muestra en la figura 13. . extensómetros Pozo Multipunto. monitores de movimiento de tierra (MMG) y asignación de fractura del núcleo a partir de dos pozos de perforación al diamante que fueron perforados hacia abajo desde 4632. Las implicaciones de estos resultados para el futuro de la minería en esta zona están siendo examinadas por el gigante de Oro personal de ingeniería. Figura 10: sección longitudinal indicando la ubicación de los tornillos del cable en las espaldas de los Q15 y Q14. La ventilación se sumerge 75ْto elevar el norte. Los resultados indican que el último 2-3m pueden no ser totalmente cementado. La Figura 13a: cable inteligente resultados para el anillo E. (Arriba) El perfil de anclaje de desplazamiento (en mm) a lo largo del cable inteligente.Figura 11: Vista del Plan del nivel 4600 mostrando la ubicación de los instrumentos instalados para controlar el Q14 y Q15 la espalda. Las letras identifican diferentes anillos de perno de cable. Flecha es de 5m de largo. (Inferior) de la correspondiente distribución de carga axial (kN). Durante la instalación de E2 la boquilla de manguera de ráfaga y repetidamente el agujero fue finalmente abandonada. . En cada anillo "abanicada" patrón de 8 tornillos del cable está colocado. . (Arriba) El perfil de punto de ancla el desplazamiento (en mm) a lo largo del cable inteligente. (Inferior) de la correspondiente distribución de carga axial (kN).Figura 13b: cable inteligente resultados para el anillo F. (Arriba) El perfil de punto de ancla el desplazamiento (en mm) a lo largo del cable inteligente. Sobre la base de experimentos subterráneos inicial se pueden extraer las siguientes conclusiones. Los instrumentos actuaron igualmente bien cuando la cabeza eléctrica estaba inmerso en la lechada como cuando quedó expuesto. Desde una perspectiva técnica: 1. Un bajo coste (es decir. Conclusiones Un instrumento que mide la elongación y la correspondiente distribución de carga que se desarrolla a lo largo de un cable perno se ha desarrollado. (Inferior) de la correspondiente distribución de carga axial (kN). desechable) cabeza de lectura electrónica permite la lectura mediante una unidad de mano y la recopilación de datos mediante un sistema de adquisición de datos. Está integrado dentro del cable para que el rendimiento del bono del cable no está inhibido. La respuesta de los cables se supervisó con éxito mediante una unidad de mano y un sistema de adquisición de datos. Desde una perspectiva operacional: .La Figura 13c: cable inteligente resultados para anillo G. La ventaja de una lectura electrónica continua fue demostrada en que la respuesta de los cables inmediatamente después de una explosión fue registrada. 2. Duan. Hutchinson. Yi. 5. Richmond. Publishing Ltd. los datos de la instrumentación fue capaz de determinar que la plena capacidad de los cables están siendo movilizados en apoyo de una cuña potencialmente inestables de roca. Hernning Baillargeon. los cables fueron totalmente cementado durante la instalación (a veces un problema) y que las cargas muy elevadas (por encima del punto de rendimiento del acero) fueron movilizados. F. Gauthier por su apoyo y su autorización para publicar la investigación en Bousquet y D. DJ. BiTech. La carga en el aumento de los cables en un muy bien ordenada y predecible. Los resultados indicaron que. 1990. Tesis de Doctorado. Los cables se instalan de forma rápida y eficiente mediante el procedimiento de rutina. 1992. J. M. 84. Evaluación de cable admite en Homestake mine. 146-150.S. y al gigante de Oro por X. British Columbia. 6. Hutchinson. El experimento gigante de oro fue patrocinado por Battle Mountain Canada. La respuesta a la minería era predecible: los pernos de cable más cerca de las excavaciones mostraron los mayores cargas. y Diederichs.CIM Bulletin. La tasa de estos eventos se redujo con el tiempo a medida que la estabilidad fue alcanzada progresivamente. 4. A Bousquet asistencia adicional fue proporcionado por J. Los autores agradecen al P. Para el caso de estudio 1.. 2. Referencias Goris. y M. Universidad de Toronto. DJ. J.1. Canadá.Sprott para el mismo en el Golden gigante. 1996.M. 3. Una investigación de campo de cable de refuerzo del perno de bancadas abiertas a Ansil mina. La ventaja de instalar un número importante de cables inteligentes en combinación con diferentes instrumentos fue demostrada. Para el caso de estudio 2. Empernado de cable en minas subterráneas. Cargas máximas fueron observados donde MPBX datos indicaban la grieta abertura. . Agradecimientos Este trabajo está financiado a partir de una iniciativa conjunta de la industria entre Barrick Gold. en general. la respuesta detallada a la explosión indicó esporádica de los cables de carga en la hora siguiente a la explosión. y Pfarr. Inco y HBMS y Queen's University combinados con CAMIRO MIROC (ahora) y la coincidencia con el NSERC CRD financiación. Maloney S...R. 94 CIM AGM.. 29(3). (ed.K. Un método empírico para el análisis de error atornillado de cable de tierra: las investigaciones en curso. Rotterdam. Yazici.. P.F. 1992.J.R. Fearon R. C. Rock global Ingeniería. P. Investigaciones sobre los efectos del estrés el cambio en la capacidad de apoyo. Min. Efecto del cambio de esfuerzo sobre la fuerza adhesiva de cables totalmente cementado. Hudson. y McCreath. Montreal.. 1992. Windsor. G.G. Hyett AJ. J. Hutchinson y Kaiser P. J. 1993. Abstr. Geomech. y Thompson A..K. Int. prácticas y proyectos..Kaiser. Principios.K. Instrumentación de Rock . 293-306. J. Soporte de roca (eds. Roca. D.K. 5. nariz y Kaiser P. S y nariz.A). . J. Sci &.Desarrollos y estudios de caso de Australia. 193-225 Oxford. Kaiser. Bawden MacSporran W. 1992. D) A.A. Balkema. Mech. Pulse Pergammon.