sostenimiento de roca

8/13/2019 Sostenimiento de Roca

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RUPAY HUAMAN, Brayan Smhit



DEFINICIÓN

SOST N M NTO

Se le define como los procedimientos y materiales para mejorar laestabilidad y mantener la capacidad portante de la roca circundante a laexcavación. Con el Objetivo de mantener abiertas las labores durante laexplotación y conservar la resistencia de la masa rocosa para que llegue ha

auto soportarse.

En la mayoría de los casos, solamente es necesario que las labores mineras permanezcan abiertas durante periodos de tiempo relativamente cortos y porello la función del sostenimiento es retrasar el reajuste de la masa rocosa,

más que asegurar un sostenimiento permanente. Si el sostenimiento sedeteriora antes de que las labores sean abandonadas será necesarioreemplazarlo (intermediar cuadros).



CLASES DE SOSTENIMIENTO

Hay dos modalidades de sostenimiento: el sostenimiento activo orefuerzo (pernos) y el sostenimiento pasivo o soporte (cuadros demadera). Para cada una de estas modalidades de sostenimiento se presentan:

El refuerzo, forma parte integrante de lamasa rocosa reforzada.

En el soporte, los elementos desostenimiento son externos a la

roca y responden a la deformaciónde la roca circundante a laexcavación.



Sostenimiento Pasivo: Cuando la roca tiende a apoyarse sobre el sostenimiento o fortificación

para lograr su estabilidad. El sostenimiento actúa cuando la rocadesestabilizada ejerce sobrepresión a través del tiempo.

Ejemplos: Puntales, jackpot, cuadros de madera, cimbras metálicas,shotcrete.

Sostenimiento Activo: Cuando el sostenimiento tiende a utilizar la roca estabilizada parasostener a la roca desestabilizada. El sostenimiento actúa en forma

inmediata al ser colocado o instalado.

Ejemplos: Pernos cementados y de resina, split sets, swelex, malla electro soldada.



DESCRIPCION DE LOS TIPOS DE SOSTENIMIENTO

CUADROS DE MADERA.

Los cuadros son armazones de madera cuyos elementos están unidos entre si pordestajes, espigas o por elementos auxiliares de unión (topes, cuñas) formandouna sólida estructura resistente principalmente a esfuerzo de compresión o pesode la roca.

Partes de un Cuadro de Madera:

• Sombrero.• Postes• Tirantes.• Solera.



Elementos Auxiliares:

• Bloques.• Cuñas.• Encribado o emparrillado

(techo).• Enrejado o entablado

(paredes).• Longarinas



TIPOS DE CUADROS DE MADERA

Cuadros rectos Cuadros cónicos Cuadros cojos



INSTALACION DE CUADROS ENGALERIA

a. Preparación de patillas: estas tienen que ser abiertas en roca duracon una profundidad no menor de 0.20 m. Las patillas deben deconservar la sección de la labor según los estándares.

b. Preparación de madera, tamaños y empalmes con destajes.

c. Colocado de postes, alinear con el cordel a 5 pies dealtura, medir la distancia entre postes para obtener la secciónrequerida, comprobar con el nivel vertical la cara interior de cada

poste, asegurar clavando 3 tablas de amarre a 5 pies de altura.

d. Preparar el andamio, con tablas apoyadas sobre las tablas deamarre.

e. Colocar el sombrero, colocar un extremo y luego el otro,chequear con la plomada para que coincidan los centros del

sombrero y el pie del poste.



f. Bloquear el sombrero usar 1 block y 2 cuñas a cadalado, colocar los blocks horizontalmente y en sentidode las fibras, agarrando 2” del poste.

g. Colocar los tirantes, asegurándose de conservar laseparación entre los cuadros.

h. Encribar el techo, se usara redondos, primero 2

longitudinales sobre los apoyos del sombrero o lo mascerca posible. Luego los transversales separados;enseguida otros 2 longitudinales y así sucesivamente.

i. Encostillado o enrejado de los costados, acomodar

tablas especiales rellenando detrás con terrenomolido, la separación aproximada es de 1 pie.

j. Finalmente se desarma el andamio y se hace orden ylimpieza.



INSTALACION DE CUADROS DE TAJO:

a. Comprobar el tamaño de las

piezas y destajes, rectificar loserrores con las herramientasadecuadas.

b. Parar los postes, apoyar laespiga del poste sobre las

espigas de los sombrerosinferiores, comprobar con elnivel de verticalidad del poste,apoyarlo con cuñas contra elterreno, asegurar al posteanterior con una tabla deamarre.

c. Colocar el sombrero, colocarun extremo y luego el otro,chequear el correcto ensamblede los empalmes.

d. Colocado de los tirantes, colocar primero

un extremo en el cuadro anterior y luego elotro en el cuadro nuevo, mantener apoyadoel sombrero con las manos para que nocaiga el poste, ajustar el sombrerogolpeando con el martillo y utilizar cuñas.

e. Bloqueo del sombrero, usar un block u doscuñas a cada lado, si el espacio es pequeñoemplear tacos, comprobar el nivel dehorizontalidad del sombrero y el nivelvertical de los postes.

f. Encribar y encostillar completamente elcuadro.



CALCULO DE CONSUMO DE MADERAPARA REDONDOS



CALCULO DE CONSUMO DE MADERAPARA CUARTONES



PUNTALES DE MADERA

Son los elementos más simples en elsostenimiento de labores mineras, generalmente

se usan puntales de madera de 6” y 8” dediámetro en tajeos; y en chimenea se usa de 4” a 5”.

Elementos de un Puntal:

•

Poste: es la madera que soportara el peso de la roca a sostener.• Patilla: es una excavación en el piso o en la caja piso para alojar el

pie del puntal e impedir su deslizamiento, la profundidad es deacuerdo al tipo de roca. Sugerencia: roca fracturada debe ser de 2” a 4”, en terreno quebrado de 3” a 5”.

• Plantilla: es una tabla de madera que sirve para distribuir la cargadel terreno, permitiendo prolongar la vida del puntal, es una pequeña tabla de 2” a 3” de grosor que se coloca sobre la cabezadel puntal.

•

Cuñas: sirven para bloquer al puntal contra la caja de la labor.



Recomendaciones para Colocar un Poste:

a. La longitud del puntal no debe ser mayor que 10 a 12veces el diámetro del puntal, sea éste escuadrado oredondo, puede pandearse o doblarse.

b. Elegir y marcar el sitio, si es un puntal de línea, según elalineamiento y la distancia establecida, usar cordel ymedida. Si es un puntal de explotación, según las fracturasy la distancia de caja techo.

c. Desatar el techo, hacer caer la roca suelta y procurar quequede lo más plano posible el sitio donde irá la plantilla.

d. Desquinchar el piso, remover el terreno suelto procurandollegar a la caja firme.



e. Hacer la patilla en la caja piso, darle la profundidad adecuada deacuerdo al tipo de terreno.•

Terrenos compactos y fracturados : 1 a 2 pulgadas• Terrenos quebrados : 2 a 4 pulgadas• Terrenos molidos y arcilloso : 6 a 8 pulgadas

f. Cortar la plantilla, de acuerdo a la clase del terreno.

g. Preparar el puntal, medir el largo del puntal desde el fondo de la patilla

hasta el techo descontando el grosor de la platilla. Cortar a la medida yachaflanar los extremos de acuerdo al fondo de la patilla.

h. Colocar puntal, colocar el pie en la patilla, luego presentar la plantilla y bajar la cabeza del puntal hacia ella, llevar el puntal a su posición congolpes de combo en la cabeza y en la plantilla alternadamente y en

sentido contrario. Chequear la correcta posición del puntal, si es puntalen línea chequear el alineamiento con los puntales anteriores.



i. No colocar el puntal fuera de la línea de acción de la carga, esto es, coninclinación en labores horizontales o fuera de la perpendicular(escuadra de 0° a 90°) a la caja techo en labores inclinadas



SOSTENIMIENTO CON JACKPOT

Este tipo de sostenimiento es similar al puntal de madera, pero en lugar de utilizar una plantilla de madera en la parte superior del puntal se utiliza un dispositivo metálico

que tiene la forma de un plato, con una válvula en la parte posterior por donde se haceingresar agua a presión y conforme se expande fija el puntal.

1 Seleccione el diámetro del puntaladecuado para que soporte lavoladura. Desate la caja techo, y prepare una superficie sólida yregular antes de instalar los

Jackpots.

Proceso para instalar un Jackpot:



2. Mida y marque la posición de los puntales en la caja techo de acuerdo a

las normas de la mina.

3. Asegúrese que las marcas de los puntales están en línea recta.

4. Limpie la caja piso y prepare unasuperficie sólida.



5. Mida la distancia entre las cajasdel tajeo (con el Jackpot incluido).Utilice un martillo para asegurarse

que este a 90° con la caja techo.

6. Corte el puntal exactamente a sumedida. Un corte derecho reducirá lacantidad de bombeo requerida.

7. Coloque el Jackpot encima del puntal. Martilleé el puntal y Jackpothasta que estén colocados a 90° con lacaja techo.



8. Instalación utilizando la Bomba ManualJackpot:

A. Las bombas son reguladas durante sufabricación pero siempre se debe revisar la presión de alivio.

B. Si es necesario lave la válvula del Jackpot y posicione la boquilla

C. Coloque el manómetro de presión en la boquilla ubicada a un extremo de la

manguera y empiece a bombear. Desde una posición segura bombeé el agua al Jackpotutilizando la bomba manual. Cuando sealcance la presión correcta, el agua escapará por la válvula de alivio.



SOSTENIMIENTO CON RELLENOHIDRAULICO.

El relleno Hidráulico es un tipo de sostenimiento mecanizado que consiste en

preparación de pulpa a base de material dendrítico o desmonte, el cual es mezcladocon cementó, acelerantes de fraguado y otros componentes. Estos son bombeadosa interior mina mediante tuberías como relleno de labores de explotación.Para que el sostenimiento con relleno sea efectivo la labor a rellenar tiene que serdebidamente acondicionado mediante barreras y procesos de embolsamiento.



PERNOS DE ROCA:

Los sistemas de reforzamiento con pernos de roca minimizan las

deformaciones inducidas por el peso muerto de la roca aflojada,así como también aquellas inducidas por la redistribución de losesfuerzos en la roca circundante a la excavación.

El papel principal de los pernos de roca es el control de la

estabilidad de los bloques y cuñas rocosas, potencialmenteinestables.

Esto es lo que se llama también el “efecto cuña”.

Existe sostenimiento esporádico ó puntual y sostenimientosistemático en todo el techo y/o paredes de la excavación, segúnsea requerido.

Los pernos de roca se pueden aplicar en cruceros, galerías,rampas, subniveles, también en tajos de explotación de los

minerales



TIPOS DE PERNOS: Actualmente hay disponibles diferentes tipos de pernos de rocacomo los siguientes: pernos anclados mecánicamente. pernos de varillas cementados o con resina

pernos anclados por fricción.

A. PERNOS DE ANCLAJE MECANICO: Un perno de anclaje mecánico, consiste en unavarilla de acero usualmente de 16mm de diámetro, dotado en su extremo de un

anclaje mecánico de expansión que va al fondodel taladro. Su extremo opuesto puede ser decabeza forjada o con rosca, en donde va una placa de base que es plana o cóncava y unatuerca, para presionar la roca. Siempre y cuandola varilla no tenga cabeza forjada, se pueden

usar varios tipos de placas de acuerdo a lasnecesidades de instalación requeridas.Este tipo de pernos es relativamente barato. Suacción de reforzamiento de la roca es inmediatadespués de su instalación. Mediante rotación.



B. PERNOS DE VARILLASCEMENTADAS Ó CONRESINA:Para el caso de los pernoscementados o con resinaconsideramos a las varillas defierro corrugadas y las barrashelicoidales

Dentro de este tipo de pernos, los de mayor utilización en el país son:• la varilla de fierro corrugado, generalmente de 20 mm de diámetro. • La barra helicoidal de 22mm de diámetro, con longitudes variables (5' a 12'). • La primera es ya un tipo de perno convencional antiguo en nuestro medio. • La segunda es el actual que se usa en nuestra mina. • La barra helicoidal, tiene la forma de una rosca continua a lo largo de toda su

longitud, esta característica le da múltiples ventajas comparada a la anterior.Entre otros, su mayor diámetro le confiere mayor resistencia y su rosca constante permite el reajuste de la placa contra la pared rocosa.



• La capacidad de anclaje de lasvarillas de fierro corrugado es del

orden de 12 TM, mientras que delas barras helicoidales superan las18 TM. Aproximadamente.



C. PERNOS ANCLADOS POR FRICCION

SPLIT SETS SWELES: El diámetro de los tubos ranuradosvaría de 35 a 46 mm, con longitudes de5 a 12 pies. Pueden alcanzar valores deanclaje de 1 a 1.5 toneladas por pie delongitud del perno.



Procedimientos de instalación del SPLIT

SET:

1. Una vez definido el patrón de los pernos, se perforan lostaladros,verificándose que sean un pocomás largos que los pernos.

2. Luego, se hace pasar la placa a travésdel tubo ranurado y se coloca el extremodel tubo en la entrada del taladro.

3. Se saca el barreno de la perforadora y secoloca el adaptador o culatín,acoplándose éste al otro extremo del

tubo.

4. Se acciona la perforadora la cual empujael tubo hasta pegar la platina contra laroca.



SWELEX: • También es un perno de anclaje por fricción, pero en este caso la resistenciafriccional al deslizamiento se combina con elajuste, es decir, el mecanismo de anclaje es porfricción y por ajuste mecánico, el cualfunciona como un anclaje repartido.• El perno swellex está formado por un tubo dediámetro original de 41 mm y puede tener de0.6 a 12 m de longitud o más (en piezasconectables), el cual es plegado durante sufabricación para crear una unidad de 25 a 28mm de diámetro.• Éste es insertado en un taladro de 32 a 39 mmde diámetro.• No se requiere ninguna fuerza de empuje

durante su inserción.• La varilla es activada por inyección de agua aalta presión (aproximadamente30 MPa ó 300 bar.) al interior del tubo plegado,el cual infla al mismo y lo pone en contacto conlas paredes del taladro, adaptándose a las

irregularidades de la superficie del taladro.



Procedimientos de instalación de Swelex

• Una vez perforado el taladro, se introduce el

tubo en la boquilla del brazo de instalación por el casquillo de inflado.• Luego se introduce el tubo en eltaladro.• Hecho esto, mediante la bomba se aplicaagua a alta presión para inflar el tubo, proceso

que dura unos pocos segundos. Cuando la presión del agua llega a 30 MPa, la bomba se para automáticamente, quedando el swellexexpandido en toda su longitud dentro deltaladro.• Debido al proceso de inflado,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 20 KN.



MALLA METÁLICA

La malla metálica principalmente es utilizada para los siguientes

tres fines:

1. Primero, para prevenir la caída de rocas ubicadas entre los pernos de roca, actuando en este caso como sostenimiento de lasuperficie de la roca.

2. Segundo, para retener los trozos de roca caída desde lasuperficie ubicada entre los pernos, actuando en este caso comoun elemento de seguridad.3. Tercero, como refuerzo del shotcrete.

• Existen dos tipos de mallas: la malla eslabonada y la malla

electro soldada.• La malla eslabonada o denominada también malla tejida,

consiste de un tejido de alambres, generalmente de # 12/10, concocadas de 2”x2” ó 4”x4”, construida en material de acero negro

que puede ser galvanizada para protegerla de la corrosión.



A. MALLA ESLABONADA OTEJIDA:

La malla eslabonada o denominadatambién malla tejida, consiste deun tejidode alambres, generalmente de #12/10, con cocadas de 2”x2” ó

4”x4”, construida en material de

acero negro que puede sergalvanizada para protegerla de lacorrosión.Por la forma del tejido es bastanteflexible y resistente. Esta malla nose presta para servir de refuerzo al

concreto lanzado, por la dificultadque hay en hacer pasar el concreto por las mallas, no recomendándose para este uso.



B. MALLA ELECTROSOLDADA:Correcta instalación de las mallas:• Acomodar o moldear la malla a la forma de

la superficie de la roca utilizando ganchos defierro corrugado de 3/8”, colocados en

taladros de 0.5 m de longitud.• Evitar en lo posible superficies con la malla

suelta, especialmente cuando se contempla laaplicación del shotcrete sobre la misma.

• Los traslapes entre mallas serán comomínimo 20 cm. y deben estar aseguradoscon pernos de anclaje, con un amarre inicialde alambre #8.• La malla es muy propensa a dañarse

fácilmente con la voladura, siendo

recomendable reemplazarla, recortando los pedazos dañados y colocando una nueva.



CONCRETO LANZADO SHOTCRETE):

Generalidades:

Concreto lanzado (shotcrete) es el nombregenérico del concreto cuyos materialescomponentes son: cemento, agregados, agua,aditivos y elementos de refuerzo, los cualesson aplicados neumáticamente ycompactados dinámicamente a alta velocidadsobre una superficie.

La acción conjunta del shotcrete y la roca,impide que éstos se deformenindependientemente.

La interacción induce la formación de un esfuerzo radial de confinamiento, quecontrola las deformaciones y que aplicado sobre la periferia de la excavación,

ayuda a la formación de un arco de sustentación.

El shotcrete mantiene el entrabe de las posibles cuñas o bloques rocosos,sellando las discontinuidades o grietas producidas por la voladura.

Evita la alteración de minerales inestables presentes en el macizo rocoso

excavado, por efecto del intemperismo.



CIMBRAS METÁLICAS

Las cimbras son construidas con perfiles deacero, según los requerimientos de la forma dela sección de la excavación.Es decir, en forma de baúl, herradura o inclusocirculares, siendo recomendable que éstossean de alma llena. Hay dos tipos de cimbras,las denominadas “rígidas” y las “deslizantes o

fluyentes”.

Este típico sostenimiento pasivo o soporte esutilizado generalmente para el sostenimiento permanente de labores de avance.

En condiciones de masa rocosaintensamente fracturada y/o muy débil, quele confieren calidad mala a muy mala,sometida a condiciones de altos esfuerzos.Para lograr un control efectivo de laestabilidad en tales condiciones de terreno.

sostenimiento de roca

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