MINERÍA GENERAL “SOSTENIMIENTO DE MINAS”ING. JUAN CAIRO HURTADO CONTENIDO: • • • • • • • • • • • • INTRODUCCIÑON DEFINICION TIPOS DE SOSTENIMIENTO SOSTENIM. PASIVO SOSTENIM. ACTIVO SOSTENIMIENTO POR CUADROS DE MADERA SOSTENIMIENTO CON SHOCRETE SOSTENIMIENTO CON PENOS DE ROCA SOSTENIMIENTO CON MALLAS SOSTENIMIENTO CON GATA HIDRAULICA JACKPOT SOSTENIMIENTO CON CIMBRAS . . impidiendo el derrumbe de los techos y de las paredes de las labores mineras.. compensando el equilibrio inestable de las masas de roca que soporta.CONCEPTOS GENERALES SOSTENIMIENTO O FORTIFICACION: Es todo lo que sirve para contener el desprendimiento de trozos de roca y proteger al personal. El sostenimiento o fortificación tiene por objetivo mantener abiertas las labores durante la explotación.II. FILOSOFÍA DEL SOSTENIMIENTO Dos principios: La calidad y la oportunidad Dentro de necesidad la oportunidad: La El sostenimiento debe ser el necesario y suficiente . . FUNCIONES -SOSTENIMIENTO Funciones principales de los elementos de sostenimiento • Refuerzo • Soporte • Sujeción yield . SOSTENIMIENTO TIPOS DE SOSTENIMIENTO: SOSTENIMIENTO ACTIVO SONTENIMIENTO PASIVO . TIPOS DE SOSTENIMIENTO: PERNOS DE ROCA CABLES CUADROS DE MADERA ACTIVO SOSTENIMIENTO PASIVO SHOTCRETE SHOCRETE MALLAS MALLAS . Barra Helicoidal ACTIVO (Refuerzo) Pernos con Anclaje Pernos con Resina Swellex ACTIVO Split Set (Refuerzo) Cables Shotcrete Cuadro recto PASIVO (Soporte) Cuadros de Madera Cuadro cónico Cuadro cojo Malla PASIVO Cimbras (Soporte) Cintas Metalicas . -SISTEMA DE SOSTENIMIENTO ACTIVO Refuerzo es un sistema activo. Su principio es estabilizar los bloques rocosos y/o deformaciones de la superficie de la excavación. . que interactúan con la roca. Refuerzo consiste en sistemas que provee un refuerzo aumentando la resistencia friccional entre bloques que la componen.I. SISTEMA DE SOSTENIMIENTO ACTIVO Ventajas: Aumentan el tamaño efectivo de los bloques Forman un arco compresivo por encima de la corona Suspenden bloque sueltos “TRABAJAN DENTRO DE LA ROCA” . PERNOS DE VARILLA CEMENTADOS ó CON RESINAS III.TIPOS DE PERNOS I...PERNOS DE FRICCIÓN ó ANCLAJE DE FRICCIÓN CABLES .PERNOS DE ANCLAJE MECÁNICO TIPO CUÑA CON EXPANSIÓN DE LA CONCHA VARRILLAS DE FIERRO CORRUGADO BARRA HELICOIDAL SPLIT SET SWELLEX HYDRABOLT II.. PERNOS DE ROCA EFECTO CUňa EFECTO ViGA EFECTO COLUMNA EFECTO ARCO 18 . PERNOS DE ANCLAJE MECÁNICO Perno con rosca y tuerca . PERNOS DE VARILLA CEMENTADOS O CON RESINA Perno de varilla corrugada . PERNOS HELICOIDALES Son pernos consistentes en barras de acero helicoidales. presentan un diámetro nominal de 19.5mm y una masa de 2.275 Kg/m . 22 . Por su instalación sencilla nos ofrece sostenimiento inmediatamente.PERNOS DE ANCLAJE DE FRICCIÓN Se trata de un tubo de acero especial. con tratamiento anticorrosivo ranurado longitudinalmente y que al ser introducido en el taladro de menor diámetro por expansión genera fuerzas friccionantes. SPLIT SET El perno split set es un tipo de sostenimiento metálico considerado TEMPORAL que trabajan por fricción (resistencia al deslizamiento . swellex PERNOS DE ANCLAJE DE FRICCIÓN Perno Swellex Mecanismo de anclaje del SWELLEX . el agua que se mantiene en el interior ejerce presión constante en todo momento. en forma radial a lo largo de la longitud del taladro. •No necesita ningún tipo de aditivo. de inmediata instalación. mínimo de soporte • Sostenimiento inmediato. resina. al que se le inyecta agua a altas presiones (250-300 Bares).PERNOS DE ANCLAJE DE FRICCIÓN Es un perno de fricción. hasta los 41mm y debido a su válvula de no retorno. ALCANCES: •Con sólo 1pie inflado correctamente = 10ton. Se expande de los 29mm (dia. inicial). cemento. se inyecta solamente agua . PERNOS DE ANCLAJE DE FRICCIÓN • El color del PIN codifica la longitud del Hydrabolt. Indicador de carga . PERNOS DE ANCLAJE DE FRICCIÓN . PERNOS DE ANCLAJE DE FRICCIÓN Pernos swellex .Malla . . CABLES Funciones de los cables . CABLES Tipos de cables . CABLES Técnicas de instalación . . El soporte estabiliza la masa rocosa mediante el control del colapso progresivo o deformación de la misma.II.SISTEMA DE SOSTENIMIENTO PASIVO Soporte es un sistema pasivo. que actúan por sobre la roca.. Un sistema de soporte consiste en elementos de soporte que cumplen funciones individuales y deben trabajar juntos para lograr el resultado deseado. Puntales 2. Gatas mecánicas 7.SISTEMA DE SOSTENIMIENTO PASIVO Elementos de soporte 1. Cimbras metálicas 5. Relleno . Concreto lanzado o Shotcrete 6. Paquetes de madera (Wood Pack) 9. Mallas 10. Cintas de acero o Straps 8. Conjunto de cuadros o Square sets 4. Cuadros de madera 3. SISTEMA DE SOSTENIMIENTO PASIVO Ventajas: Controlan desprendimiento de la superficie de la roca Forman una superficie más amplia para distribuir cargas “TRABAJAN FUERA DE LA ROCA” . ELEMENTOS AUXILIARES: ENRREJADOS. ENTABLADOS.SOSTENIMIENTO CON MADERA A.1. ENCRIBADOS ó CRIBBING. TOPES..ELENTOS PRINCIPALES DEL CUADRO POSTES SOMBREOS TIRANTES SOLERAS C. D... TACOS. CUADROS CONICOS O TRAPEZOIDALES. Y CUADROS COJOS.TIPOS DE CUADROS : CUADROS NORMALES . MARCHAVANTES. BLOQUES.CASOS DE SOSTENIMIENTO CON MADERA PUNTALES CUADROS DE MADERA CONJUNTO DE CUADROS B. . CUÑA LONGARINAS. ETC... CAMADAS. . CUADROS . CUADRO TRAPEZOIDALES . CUADROS COJOS . . . . CONJUNTO DE CUADROS . . 2..SOSTENIMIENTO CON CIMBRAS ó CERCHAS ó ARCOS DE ACERO . que depende de las uniones. si estas no se encuentran correctamente topeadas a la superficie de la roca . caso contrario los elementos flexionaran hacia el exterior.-Riguroso paralelismo de los elementos. -La supervisión de la mina no aprobará ninguna cimbra que esté mal cimentada. -Resistencia conveniente del conjunto. antes de que ocurran deformaciones significativas hacia el interior de la excavación. asimismo. -Estrecho o apretado contacto entre la cimbra y el contorno de la roca a la cual soporta en todo su perímetro. a fin de desarrollar tempranamente su capacidad de sostenimiento. -Adecuada adaptación a las paredes. instalación y control. no conserve su verticalidad ni su alineamiento. Está constituido por segmentos curvilíneos formando un conjunto rígido o deslizante ..SOSTENIMIENTO POR CIMBRAS Ó ARCOS DE ACERO CIMBRA. 20 m Accesorios de 4 Pernos de 1" x 2" unión 4 Tuercas 1" Radio Interior 2. entre cerchas 1.40m Carga Vertical 22 Ton/m 2 Máxima .SOSTENIMIENTO CON CIMBRAS METÁLICAS DATOS TECNICOS TIPO Perfil "H" 4"x4"x1/4" Peso de Cercha 300 Kg. Dist.00 m Tirantes Fierro liso de 1/2" x 1. SOSTENIMIENTO CON CIMBRAS METALICAS Elementos Vigas en Arco de 2 ò 3 piezas La sección de la viga es “ H “ las mas usadas Son : W 4x 13 ( arcos ligeros ) y W 6x20 ( arcos semi pesados ) .50 m.0 a 1. Los pies del arco van sobre un dado de concreto. Carga vertical de 6 a 12 TM / m2 . Los arcos son conectados con “templadores“ ( Varillas de f/C de 1”diámetro) El topeo se realiza con “ bolsacreto o bolsas de arena" Dependerá de la calidad de terreno Se coloca el “encostillado“ del arco con tablones de madera o de plancha acanalada. Los espaciamientos entre arco y arco es de 1. CIMBRAS METÁLICA O ARCOS DE ACERO O CERCHAS . CIMBRAS . 3.SOSTENIMIENTO CON CONCRETO LANZADO ó SHOTCRETE .. aditivos y elementos de refuerzo. agua. – 1954:American Concrete Institute (ACI)definió oficialmente “Es un mortero o concreto proyectado neumáticamente a gran velocidad contra una superficie”. los cuales son aplicados neumáticamente y compactados dinámicamente a alta velocidad sobre una superficie. 54 . agregados.– Concreto lanzado (shotcrete) es el nombre genérico del concreto cuyos materiales componentes son: cemento. •El shotcrete mantiene el entrabe de las posibles cuñas o bloques rocosos. impide que éstos se deformen Independientemente. •Evita la alteración de minerales inestables presentes en el macizo rocoso excavado. por efecto del intemperismo. sellando las discontinuidades o grietas producidas por la voladura. ayuda a la formación de un arco de sustentación.PRINCIPIOS DE ACCION DEL SHOTCRETE •La acción conjunta del shotcrete y la roca. que controla las deformaciones y que aplicado sobre la periferia de la excavación. 55 . •La interacción induce la formación de un esfuerzo radial de confinamiento. .como lo indica su nombre.se mezcla como un concreto de revestimiento bajo y es bombeado a la boquilla. el acelerante es aplicado en la boquilla. .•Concreto lanzado por vía seca. se mezcla en seco y se añade el agua en la boquilla.. •Concreto lanzado por vía húmeda. se puede incorporar un acelerante en la mezcla. Condiciones de aplicación ambientalmente inconvenientes. Mayor energía de compactación Mayor densidad de mezcla colocada .SHOTCRETE Se facilitan ciertas condiciones Mayor generación de polvo de aplicación (filtraciones) Permite bajas relaciones A/C Maquinaria más económica Mayor porcentaje de rebote. Exige mayor experiencia en mano de obra. METODOS DE LANZADO Clasificación : VIA HUMEDA VIA SECA . . . Rampas.SOSTENIMIENTO CON SHOCRETE Aplicado principalmente en labores (Galerías. etc. .) en rocas fracturadas a muy fracturada. como elemento de sostenimiento temporal . subniveles. Eficiencia de trabajo para estabilizaciones temporales en labores de explotación. Mayor volumen de rendimiento por jornada de trabajo. Velocidad de fraguado del concreto por el uso de acelerantes de fragua (Alcalinos) que permite dar continuidad a las operaciones mineras (Ciclo de minado).VENTAJAS DE SOSTENIMIENTO CON SHOCRETE: Versatilidad en su aplicación. . Mayor calidad de compactación del concreto que permite una mejor interaccion del concreto con la roca. Proceso de Aplicación de Shotcrete Mezclado del shotcrete en Mixer de 8m3 de capacidad Alimentación de cemento y aditivos Planta de lavado de Arena de 6.4 m3/h Trasegado a mixers de 2 m3 de capacidad Area previamente desatada con Scaler Aplicación del shotcrete en la mina . MATERIALES PARA LA ELABORACION DE LA MEZCLA: Cemento Arena Agua Aditivos Fibra Metálica Fibra Sintética Material Cementicio Suplementario . PASOS PARA EL LANZADO 1.Ensayos 5. Dosificación 2.Trasegado 7.Transporte 6.Muestreo .Verificación 3.Lanzado 4. SHOTCRETE MECANIZADO VÍA HÚMEDA . Atacocha – Milpo . SHOTCRETE . . 4..SOSTENIMIENTO CON GATAS HIDRAULICAS . GATAS MECÁNICAS GATAS DE FRICCIÓN GATAS HIDRAÚLICAS O NEUMÁTICAS . . Es instalado en el frente del trabajo para brindar proteccion durante el lapso del tiempo que el sostenimiento permanente no ha sido instalado o todavia no se encuentra trabajando al 100% de su capacidad. en forma rapida y facil. Puede ser instalado inmediatamente.El puntal mecanico de acero CAMLOK es el verdadero sostenimiento temporal en mineria subterranea que mejora las condiciones de seguridad de los trabajadores en las labores. Un rango completo de CAMLOKs satisfacen una variedad de requerimientos en sostenimiento. GATAS MECÁNICAS Cabezal. Tubo interior Telescopio. Collar rotatorio. Palanca fija para el tensionado de la gata y liberación remota. . SOSTENIMIENTO CON GATAS HIDRAULICAS . . . GATAS MECÁNICAS 5.- SOSTENIMIENTO CON PAQUETES DE MADERA (WOOD PACK) . Valvula check de inyeccion de agua El Jackpack es una almohadilla de acero que se expande hidráulicamente. Trabaja en conjunto con los puntales de madera y/o “cribbing” (woodpack) haciendo la función de pilares o columnas de sostenimiento.PAQUETES DE MADERA O PAQUETES SUD AFRICANO O WOOD PACK WOOD PACK SIMPLE Valvula de Alivio JACK PACK (desfogue) de presion. -Uso del Jack Pack con capacidad de carga mayor a 200TN.5mts -Costo promedio de un pilar $580.PAQUETES DE MADERA -Menor manipuleo de Materiales. -Duración de armado de paquete (1/2 guardia).00 81 -No es necesario realizar el retopeo. -Paquete simple de madera con altura de 3. . 75mt Jack Pack de 0.75x0.75mtx0.75mtx0.75mt -Uso de jack pack de 0.Jack Pack de 0. .75mts en el armado de wood pack simples. 00mtx1.0x1.00mt Jack Pack de 1.Jack Pack de 1.0mts en el armado de wood pack simple .00mt -Uso de jack pack de 1.00mtx1. .75mtx0.Jack Pack de 0.75mts.75mtx0.75x0.75mt -Desarrollo de wood pack semidobles con dos jack pack de 0.75mt Jack Pack de 0. .6.SOSTENIMIENTO CON JACKPOT LOS JACKPOT son elementos complementarios de soporte que trabajan a presión hidráulica. . . . SOSTENIMIENTO CON CINTAS DE ACERO ó STRAPS ..7. SOSTENIMIENTON CON MALLAS METALICAS ó BASTIDORES ..8. MALLAS METALICAS MALLA ESLABONADA MALLA ELECTROSOLDADA . MALLA ESLABONADA . para prevenir la caída de rocas ubicadas entre los pernos de roca. – Segundo. 92 . actuando en este caso como un elemento de seguridad. como refuerzo del shotcrete. para retener los trozos de roca caída desde la superficie ubicada entre los pernos.La malla metálica principalmente es utilizada para: – Primero. – Tercero. MALLA METÁLICA Correcta Instalación La instalación de la malla electro soldada se debe efectuar aplicando las normas de seguridad minera. de esta manera se evita un sobreesfuerzo en la soldadura ya que la mayor fuerza se concentra sobre el alambre y no sobre el punto de unión de los mismos (punto de soldadura). 93 . además se recomienda para un mejor desempeño que el alambre transversal de la malla vaya pegado a la pared del socavón. “mirando la roca”. MALLA METÁLICA 94 . MALLAS ROMBOIDALES DE ALAMBRE DE ACERO . .SOSTENIMIENTO CON MALLA ELECTROSOLDADA La malla electrosoldada se usa en combinación con split set o pernos helicoidales. MALLA METÁLICA 97 . . 99 . . “SOSTENIMIENTO INTEGRAL” . RELLENO (Roca Mala) 101 . 9.SISTEMAS DE RELLENOS Zigzag (rampa) DTH Diseño de Tajeo Standard Nivel 10 Chimenea MINERAL 100 m Relleno Hidráulico Nivel 0 50 m 400 m 50 m ..