SOSTENIMIENTO CON MADERAIng. Ubaldo Tapia Huamaní GENERALIDADES • Uno de los objetivos principales en el diseño del sostenimiento de las labores subterráneas es dar el equilibrio al macizo rocoso, es decir ayudar a sostenerse. • Para lo cual el profesional que diseñará el tipo de sostenimiento debe de tener amplio conocimiento de la mecánica de rocas y geotecnia de la zona en que el sostenimiento seleccionado pueda soportar las cargas del terreno Zona de fracturación • Es todo el volumen de roca situado sobre las labores que resulta quebrantada y movido en el reajuste de los equilibrios. • Área de la zona fracturada. Es el área de dicha zona, en la mayoría de los casos está es igual a la de las labores. • Altura de la zona de Perturbación.- Es la altura medida sobre el eje de la zona y por encima del área. • Su costo debe ser tan bajo como lo permita su buen rendimiento . • Las partes de la estructura que han de recibir las presiones o choques más fuertes deben tener tales características y ubicación que trabajen con el menor efecto sobre la estructura principal misma. manipuleo e instalación. • La estructura debe estar constituida por piezas de fácil construcción. • Ellas deben interferir lo menos posible a la ventilación y no estar sujetas a riesgos de incendio. • Ella debe ser rígida para que el reajuste que se produce después de la colocación sea reducido al mínimo. Principios fundamentales para el diseño de sostenimiento • La estructura debe ser colocada lo más cerca posible al frente para permitir sólo el mínimo reajuste del terreno de dicha colocación. • Cable bolting • Relleno. El sostenimiento con madera tiene por objeto mantener abiertas las labores mineras durante la explotación . Tipos de sostenimiento con Madera Los principales tipos de sostenimiento empleados en labores subterráneos son: • Cuadros de madera.SOSTENIMIENTO CON MADERA. • Pernos de anclajes • Cerchas o Cimbras metálicas • Shotcrete. . • Cuadros de madera reforzados. etc. compensando el equilibrio inestable de las masas de roca que soporta . compresión. Además de datos ingenieriles que deben conocerse. la resistencia de la madera se estudia con respecto a los esfuerzos de tensión. SOSTENIMIENTO CON MADERA • El sostenimiento con madera. en muchos otros países es todavía un material básico de soporte para muchas minas en donde no se puede emplearse otros medios de sostenimiento. esfuerzo cortante. flexión. . Por ejemplo: • La madera seca dura más que la verde. . • La madera “curada” (tratada con productos químicos para evitar su descomposición) dura más que la que no ha sido tratada. pues. • La madera descortezada dura más que aquella que conserva la corteza. Duración de la madera La duración de la madera en las minas es muy variable. depende de las condiciones en que trabaje. • La madera en una zona bien ventilada dura más que en una zona húmeda y caliente. bloques. corta. • La piezas rotas se pueden volver a utilizar para calces. . maneja y se coloca fácilmente como soporte en la mina. cuñas. • Se rompe a lo largo de la estructura fibrosa precisas. etc.VENTAJAS Y DESVENTAJAS VENTAJAS. relleno. dando señales visuales y audibles antes de que falle completamente. se transporta. Esto ha hecho que los mineros consideren a la madera como una ventaja sicológica sobre el acero. • Es ligera. DESVENTAJAS • La resistencias mecánicas (flexión. • La madera es un material fácilmente combustible. • La humedad tiene un efecto muy marcado en la resistencia. • Muchos hongos afectan a la madera cuando hay condiciones de humedad disminuyendo considerablemente su resistencia. por lo que el fuego podría propagarse rápidamente por los cuadros y producir gases venenosos. . muchos casos sucedidos en la minas peruanas. tensión. pandeo. como podemos citar uno de ellos en la Mina de Cerro de Pasco. compresión y cortante) dependen de las estructuras fibrosas y de los defectos naturales que son propios de la madera. CUADROS DE MADERA • El tipo más censillo consta de un “Sombrero” soportado por dos postes verticales. Este es llamado “Cuadro recto . los cuales resisten también los empujes laterales de los hastiales. el cuadro tiene entonces forma trapezoidal. se reducen la longitud del “Sombrero”. por lo cual los postes son inclinados. .• Si las presiones del techo son elevados. disposición común en minas metálicas esta es conocida como “cuadro cónico . Componentes del cuadro . . Cuadro cónico . Cuadro cojo . en terrenos muy fracturados o arcillosos puede estar sometido también a esfuerzos de flexión. sin embargo. Sombrero • Normalmente está sujeta a esfuerzo de compresión paralelo a las fibras por recibir la presión de las cajas o paredes laterales de una veta o estructura. . Por elementales reglas de resistencia a la flexión será el doble de la que ofrecerá el sombrero solo.• Cuando el puente está colocado directamente sobre el “sombreo” (fig. principalmente. a la flexión. pero si las dos piezas estuvieran sólidamente unidas (con pernos o zunchos) la resistencia sería aumentada al cuádruplo (4 veces) de la que ofrecería el sombrero solo . ambas piezas trabajarán. 4.5a). Podemos apreciar la situación tratándose de un poste vertical. se producen en la cabeza de cada poste un esfuerzo de compresión transversal a las fibras que será mayor cuanto más inclinado se encuentre dicho poste. Poste • Los postes desarrollan esfuerzos de compresión paralelo a la fibras debido a la carga que toma del techo y a la reacción que provocan en el piso de la labor. se acorta el sombrero. o sea con cuadros de forma cónica con postes inclinados. . Cuando. que se hacen en cuadros rectos.Presión en los cuadros rectos • Empalmes para soportar la presión vertical y lateral. . que se hacen en cuadros cónicos. .Presiones en los cuadros cónicos • Empalmes para soportar la presión vertical y lateral. Por lo tanto. ni los sombreros ni los postes se les debe bloquear en otras zonas que no sean los puntos de apoyo. Flexión en los cuadros • No es conveniente que las piezas de madera. . cualesquiera que ellas soporten esfuerzos combinados de compresión y flexión debido a que las fibras tenderán a doblarse o combarse con lo cual la resistencia decrece enormemente. a través de los postes y la reacción del piso directamente. . Solera • Está sometida en sus extremos a esfuerzos de compresión perpendicular a la fibras por recibir la presión del techo. Tirantes • Sólo están sujetos a un pequeño esfuerzo de compresión paralelo a las fibras como resultado de presiones laterales entre cuadros que siempre se producen por los reajustes del terreno o por la falta de perfecta verticalidad de los mismos cuadros. . Destaje en los cuadros . Espaciamiento entre cuadros • La longitud de los tirantes determina la distancia entre cuadros de la labor. El espaciamiento depende. principalmente de la clase de terreno a sostener . Cuadros en desvío . Armado de cuadro en curvas . Cuadros para tajeos y en galerías . • Los PUNTALES son los elementos más simples y de uso más frecuentes en el sostenimiento de labores mineras inclinadas . Una de los sostenimientos empleados con madera es en chimeneas y caminos . Su dimensión está de acuerdo al diseño de la labor. CUADROS DE MADERA Sostenimiento de acuerdo al tipo de terreno y a condiciones especiales de cada Mina. . Se utilizan en labores horizontales e inclinados. CUADRO RECTO „Son usados cuando la mayor presión procede del techo. en donde los postes forman un angulo de 90º con el sombrero. están compuestos por tres piezas. asegurados con bloques y cuñas . un sombrero y dos postes. . CUADRO RECTO . . solo radica en el hecho de que los cuadros cónicos se reduce la longitud del sombrero . respecto al piso. la diferencia con los cuadros rectos. inclinando los postes. del tal manera de formar un Angulo de 78º a 82º.CUADROS CONICOS „Son usados cuando la mayor presión procede de los hastíales. quedando el cuadrado de forma trapezoidal. CUADROS CONICOS Sostenimiento en Labores Mineras Subterráneas . CUADRO CONICO: SI LAS PRESIONES DEL TECHO SON IMPORTANTES SE REDUCE LA LONGITUD DEL SOMBRERO . su uso permite ganar espacio de trabajo pueden ser verticales o inclinados . se utilizan en vetas angostas menores de 3 m de potencia.CUADROS COJOS Estos están compuestos por solo un poste y un sombrero.según el buzamiento de la estructura mineralizada . . estos cuadros deben adecuarse a la forma de la excavación para que cada elemento trabaje de acuerdo a las presiones ejercidas por el terreno. CUADRO COJO . SOPORTAN ESFUERZOS COMBINADOS DE COMPRESION Y FLEXION . SOLERA SOMETIDA EN SUS EXTREMOS A ESFUERZO DE COMPRESION PERPENDICULAR A SUS FIBRAS . MOLIDOS LA SOLERA LAS PRESIONES HACIA EL Sostenimiento en Labore Subterráneas s Mineras DEBEN SER PERPENDICULAR A SUS FIBRAS. EN TERRENO POCO RESISTENTE SE USA SOLERA SI LA MADERA FALLARA EN LOS 6 O 9 MESES ES CONVENIENTE USO SOMBRERO DE ACERO Sostenimiento en Labores Mineras Subterráneas . . SE USA EN TERRENOS MOLIDOS O ARCILLOSOS.CUADROS LONGITUDINALES DE SOMBRERO LARGO . LOS BLOQUES : SIRVEN PARA MANTENER FIRMEMENTE LAS LA PROPIA PRESION DEL TERRENO – TRANSMITEN LAS CARGAS DEL . ESTRUCTURAS DE SOSTENIMIENTO HASTA QUE SEAN FIJADOS POR TERRENO A LAS PIEZAS DE SOSTENIMIENTO . LA MADERA TIENE UNA MAYOR RESISTENSIAA LA COMPRESION PARALELAA SUS FIBRAS . CUANDO EL CUADRO ES CONICO LA CARGA TRANSMITIDA AL POSTE QUE TIENDE A FLEXIONAR LA CABEZA DEL POSTE A MAYOR Y TAMBIEN LA CARGA DE FLEXION VA AUMENTANDO ES MAYOR Y TAMBIEN SE DESARROLLA UNA FUERZA HORIZONTAL INCLINACION DEL POSTE LA CARGA TRANSMITIDA A ESTE ES . CUÑA : SIRVE PARA MANTENER EN SU LUGAR LOS ELEMENTOS DE SOSTENIMIENTO LIMITE DEL ANGULO 15º A 20º . USO DE LA CUÑA . USO DE LAS CUÑAS . .ENCRIBADOS ( EMPARRILLADOS) : ES NECESARIO CUANDO EL TECHO DE UNA LABOR HORIZONTAL SE HALLA ELEVADO MUCHO . .LONGARINA: Se usa cuando se va a comunicar una chimenea o tajeo a un nivel superior y se coloca debajo de la solera. TIPOS DE ESTRUCTURA DE SOSTENIMIENTO „Aunque la variedad de estructuras en esta clase de labores ( chimenea y tajeos ) no es tanto como en las labores horizontales . Conviene establecer una clasificación según los elementos de sostenimiento empleados consideramos los siguientes tipos : „CUADROS DE MADERA. . „PUNTALES. • CORDELES • AZUELA .HERRAMIENTAS Y ACCESORIOS PARA ARMAR UN CUADRO • JUEGO DE BARRETILLAS • CORVINA • FORMON • PUNTAS • MARTILLO DE 6 Lbs. Marcar los puntos de Gradiente COLOCAR LOS CORDELES EN LOS PUNTOS DE GRADIENTE Y ORIENTAR HACIA EL TOPE DE LA LABOR . Picar las patillas DE ACUERDO A LA UBICACIÓN DE LOS ELEMENTOS Y DEL COMPORTAMIENTO DEL TERRENO PICAR LAS PATILLAS CON LA LONGITUD NECESARIA PATILLAS . Colocar los elementos REALIZADO LAS PATILLAS CORTAR TODOS LOS ELEMENTOS DE ACUERDO A LAS DISTANCIAS Sostenimiento e OBTENIDAS EN EL PICADO DE PATILLAS . PUNTALES „Son elementos mas simples y de uso mas frecuente en el sostenimiento de labores inclinadas . 8” x 10” ) o redondos de 8” a 12 “ de diametro con longitud de 5` a 10`. . 6” x 8” . „Generalmente se emplean puntales de madera .( cuartones de 5”x 6”. .PROCEDIMIENTO PARA COLOCAR PUNTALES „ paradas será necesario preparar previamente un andante Colocar y marcar el sitio „ Desatar el techo „ Desquinchar el piso „ Hacer la plantilla en la caja piso „ Cortar la plantilla „ Medir el largo del puntal „ Preparar el puntal „ Colocar el puntal NOTA : cuando el puntal es muy largo o las cajas son muy apoyado sobre 2 puntales inferiores. POR MINERAL O DESMONTE CONVIENE QUE EL FONDO DE LAS PATILLAS TENGA INCLINACION ADECUADA EN TAL SENTIDO .FIG 2 .SI LOS PUNTALES VAN HA SOPORTAR PRESION LATERAL . PUNTALES . PRECAUCIONES ANTES DE CUALQUIER TAREA POR SU SEGURIDAD „COMPROBAR LA VENTILACION : „DESATAR EL TECHO HASTIALES Y FRENTES „SOSTENER PROVISIONALMENTE „COLOCAR EL GUARDA CABEZA „LIMPIAR EL PISO „TRAER LA MADERA . . . . . . . . . . . GRACIAS Ing. Ubaldo Tapia Huamaní .