sotenimiento con pernos de anclaje (6-1).ppt

7/21/2019 SOTENIMIENTO CON PERNOS DE ANCLAJE (6-1).ppt

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DISEÑO Y SOSTENIMIENTO DE

LABORES SUBTERRANEASSOSTENIMIENTO CON PERNOS DE ANCLAJE

Ing. Manuel Figueroa Galiano



SISTEMAS DE SOSTENIMIENTO

• Usualmente se denomina soporte de rocas a los

procedimientos y materiales utiliados para me!orar laesta"ilidad y mantener la capacidad de resistir las cargas #ue

producen las rocas cerca al per$metro de la e%ca&aci'nsu"terr(nea. Se puede clasi)icar a los di&ersos sistemas en dos

grandes grupos*LOS DE APOYO ACTIVO; #ue &iene a ser el re)uero de laroca donde los elementos de sostenimiento son una parteintegral de la masa rocosa.

LOS DE APOYO PASIVO; donde los elementos desostenimiento son e%ternos a la roca y dependen delmo&imiento interno de la roca #ue esta en contacto con el

per$metro e%ca&ado.



ACTIVO

+arra ,elicoidal

-ernos con esina

-ernos con Ancla!e

/e)uero0



ACTIVO Split Set

S1elle%

/e)uero0

2a"les



PASIVO

Malla

2intas Metalicas

2im"ras

/Soporte0



PASIVO

S3otcrete

2uadros de Madera

/Soporte0

Cuadro recto

Cuadro cónico

Cuadro cojo



SISTEMAS DE AN24A5E



Cuando las fuerzas verticales, lasfuerzas horizontales o la fuerza degravedad excede la resistencia natural

del macizo rocoso (capacidad deautosostener), la falla de la apertura(techo y/o las paredes) es posible.

En estas situaciones se requieren loselementos de sostenimiento.

!"# $%E &"&'E*E'" +E 'E##E"&



-ntes de la explotacin,

el terreno es estable, seencuentra en un estadode equilibrio

Con la excavacin de laslabores subterrneas y

durante la explotacin, laspresiones in situ delmacizo rocoso sereorientan y concentran.



Efectos de la Presión en ProfundidadEfectos de la Presión en Profundidad

En las minas, el peso específico de la roca esalrededor de 2.7 toneladas por metro cúbico. Estorepresenta una presión de 13,5 MPa (1,! Psi" auna profundidad de 5## metros.

$ormalmente, la presión %ori&ontal es i'ual a 1,5 a

2 eces la presión ertical para las minas de rocadura.



Presencia de )uer&as en la *ocaPresencia de )uer&as en la *oca

Leyenda:Leyenda:

σ

V :V :Fuerzas Verticales

σ

H :H :Fuerzas Horizontales

G :G :Fuerza de ra!edad



+ariación del Efecto de la presión en+ariación del Efecto de la presión enla rocala roca

•El tipo de roca •Proximidad de las

Fallas

•Dimensiones de la Excavación•Geometrí a de la

Excavación•Proximidad con

otras aperturas



ELE"E#TOS

$TILI%ADOS ; SOSTE#I"IE#TO DE

TE&&E#OS



1.1. Condición Geomecánica del Macizo RocosoCondición Geomecánica del Macizo Rocoso

SELECCIÓN DE LOS ELEMENTOS DESELECCIÓN DE LOS ELEMENTOS DE

SOSTENIMIENTOSOSTENIMIENTO

2.2.

Tiempo de ExposiciónTiempo de Exposición

3.3. Propiedades Mecánicas de los Elementos dePropiedades Mecánicas de los Elementos deSostenimientoSostenimiento

4.4. SimlacionesSimlaciones!.!. ControlControl

".". Costo#$ene%icioCosto#$ene%icio



Clasi%icación RMR& 'Clasi%icación RMR& '

SELECCIÓN DE LOS ELEMENTOS DESELECCIÓN DE LOS ELEMENTOS DESOSTENIMIENTOSOSTENIMIENTO

Tiempo de exposiciónTiempo de exposición

Propiedades mecánicasPropiedades mecánicas

SimlacionesSimlaciones

(actor de se)ridad(actor de se)ridad

Costo#*ene%icioCosto#*ene%icio

Pernos cementadosPernos cementados

+cemento#resina,+cemento#resina,Esta*ilizadores deEsta*ilizadores de

(ricción(ricción

Pernos mecánicosPernos mecánicosCa*les de aceroCa*les de acero



Elementos de ostenimientoElementos de ostenimiento

A - Perno con anclaje expansivo

B - Estabilizador de Fricción

C - Perno Cementado



*E-E$/-0 E$ *0//-$*E-E$/-0 E$ *0//-$

0a accin principal de todos de pernos para roca esel de resistir el movimiento o el disloque del terreno.En general en la roca dura este disloque es el

resultado de fallas y fracturas. Estas fracturas y

estratos se abren con el tiempo debido a la presinvertical o horizontal, por el efecto de la gravedad enlos bloques y con el efecto de las variaciones en latemperatura y humedad en la roca masiva.

88



%n perno para roca con ancla1e de expansin controla el movimiento o eldesplazamiento de la masa rocosa induciendo la presin de la tensin de la barraentre el ancla1e y la platina de apoyo. Este tipo de soporte produce una tensin deaproximadamente 2.3 'n y tiene una resistencia en traccin (#"'%#-) mxima de45,3 'n.

%tilizado generalmente en las estructuras de roca masiva con bloques o estratos.

!E#"& C" -C0-6E& +E E7!-&8!E#"& C" -C0-6E& +E E7!-&8



-ENO INSTA4ADO

8& " & CC 8 >& & &



Estabilizadores de friccin estnconstituidos por un trozo de tubo de

acero ms ancho que el dimetro de laperforacin y que es partido a lo largopor el centro. 0a friccin e1ercida porlos costados del perno lo mantienen ensu lugar creando fuerzas que seextiendan radicalmente. Este procesoprovee la fuerza de friccin (494.3

'n/pie) que act:a previniendo elmovimiento o separacin del terreno.

%tilizado generalmente en rocaseveramente agrietada o fracturada

su1eta a condiciones de ba1a tensin.

E&'-;0<-+"#E& +E =#CC8 >&!0' &E'&?E&'-;0<-+"#E& +E =#CC8 >&!0' &E'&?

*E-E$/-0 *0$E 40



*E-E$/-0 *0$E 40-$040/-$

+erificar la resistencia del perno

durante la instalación, el tiempo deinstalación de un estabili&ador de 2,1metros (7 pies" debe ser 1 %asta 1,5minutos.

4a resistencia de unestabili&ador de fricción se

puede ariar con 1. i6metro del taladro

2. ipo de roca

3. )racturas, fallas

!E#"& CE*E'-+"&



0os pernos fabricados de acero corrugadoinstalados en una lechada de resina ocemento resiste el movimiento del terrenodebido a los puntos de contacto del

enclavamiento mecnico del perno. 0aunin resina o lechada con la rocadepende de las irregularidadesencontradas dentro de la perforacin y dela estructura de la roca (@ A 4B 'n/pie).

&e recomienda para todo tipo deestructuras, para el sostenimiento

de alta resistencia y a largo plazo.

!E#"& CE*E'-+"&!E#"& CE*E'-+"&

( 0EC-+- +E #E&- " CE*E'")( 0EC-+- +E #E&- " CE*E'")



PE*$ /EME$0

PERNOS DE BARRA DE CONSTRUCCON

+E&C#!C8D Pernos de Barra de

Construcción, barras laminadas en caliente con

resaltes, con roscas cortadas en un extremopara aceptar una tuerca cuadrada.



PE*$ /EME$0

BARRA !E"CODA"

+E&C#!C8D (BH)- Barras laminadas en caliente

con resaltes en forma de rosca helicoidal de ampliopaso. El diseño de hilo permite colocar una tuerca

ue puede rodar lon!itudinalmente por los resaltes a

lo lar!o de la barra.



T = y x h x S

T = Peso del bloque muerto

,LO-.E / SOPO0T/0 PO0 .N PE0CEMENT/DO

-

s

ZONA DE ANCLAJ



,LO-.E / SOPO0T/0 PO0 .NELEMENTO DE

SOSTENIMIENTOT= "#$ton%m& x )#*m x )#"m x)#"m

T= *#1&ton

Peso de un bloque sus+endido

* i t i ió l / id d* i t i ió l / id d



*esistencia en racción 8 la /apacidad*esistencia en racción 8 la /apacidadde la 9ona de 0ncla:ede la 9ona de 0ncla:e

#esistencia en traccin y la capacidad de la zonade ancla1e mxima de los sistemas desostenimiento medido por una profundidad de 4,3m ( 3 pies ) y por 2B3 mm (4 pie) del extremo de la

instalacin

9$0 0$/40;E E 4 E4EME$ E



9$0 0$/40;E E 4 E4EME$ E

E$-M-E$

Elemento &ona ancla:e (9" resistencia toneladas

Pernos con ancla:es

1! < 1 mm 3#5mm (12==" 1#,#

Pernos /ementados

1 < 22 mm >5#mm (1?==" 15,#

@plit etA 3mm 15mm (3!==" 3,#

/able de 0cero !1#mm (2>==" 22,#



C-+-& +E #"C- E'#E 0"& !E#"&

En rocas mu" fracturadas o de material no consolidado,

se reuiere soporte entre los pernos tal como masdensidad de los pernos, cintas metalicas o shotcrete.

#a malla de alambre normalmente no es adecuada para

este traba$o.



LON2IT.D DEL ELEMENTO DE SOSTENIMIENTO

0ESPECTO / L/ 3ON/ /NCL/4E

/ pro%ndidad de las capas +0, ona anclae +,



L = )56 7 ! 8#)1 x 9 '

L = lon:itud del +erno !m'

9= anho de la abertura !m'

E;em+lo< 2alera de &#* metros !9'

L = )56 7 !8#)1 x &5*' =

Lon:itud del +erno "#8&m !L'

LON2IT.D DEL ELEMENTO DE SOSTENIMIENTO0ESPECTO /L /NC>O DE L/ /,E0T.0/



ESP/CI/MIENTO DE LOS ELEMENTOS

)#* terreno re:ular"#8 terreno malo

L = lon:itud del +erno5

E = es+aiamiento de los +ernos

E;em+lo<

Perno de "#"*m !L'"5"* ? E = "#8

Es+aiamiento de )#)m !E'

L ? E = )#* @ "#8



C/P/CID/D DE SOPO0TE DE .N PE0NOCEMENT/DO

! #c x & τ x % x 0& x d5 /F

% x d

τ B.53 x #c x d/0

P = Ca+aidad de a+oyo del +erno ! A:'

0 = 0esistenia a la traiBn mnima del +erno = &&8 A:%m"

S = rea del +erno !m"'

d = Dimetro del +erno !m'τ = /dherenia entre el +erno y el emento !A:%m"'

. = CirunFerenia del +erno !m'

L = Lon:itud del +erno !m'

Donde<



τ = 8#"* x 0 x d % L

τ = 8#"* ! &&8 A:%m"'! "#"m ' % !)18m'τ = )G#&6 A:%m" = )#1G MPa#

S = x r" = &#)6)* ! )#) m ' " = &#1 m"

. = x d = &#)6)* ! "#" m ' = #G) mP = τ x . x L = !)G#&6 A:%m"'!#G) m'!)18m '

P = "688 A: = "6 ton ! "&6# AN '

C/P/CID/D DE SOPO0TE DE .N PE0NOCEMENT/DO

Datos<!erno helicoidal de G/HH x 4.HBm( d 5.5 cm, r 4.4 cm, 0 4HB cm)



TIPO DE PE0NO 0ESISTENCI/

,arra De ConstruiBn &%6H / 1 ton +15" 67,

,arra >elioidal $%1H / 24 ton +23! 67,

,arra De ConstruiBn )H / 32 ton +313 67,

C/P/CID/D DE SOPO0TE DE .NPE0NO CEMENT/DO



Perno de L = )#1m5 = $%1H

a+aidad de a+oyo de "6 tonS = "6 ton %*#1& ton = 6#)"

Perno de L = )#1m5 = &%6H

a+aidad on a+oyo de )1 tonS = )$#G ton %*#1& ton = &#81

Perno de L = "#8m5 = )H

a+aidad de a+oyo de &" ton

S = &" ton %*#1& ton = *#6G

/CTO0 DE SE2.0ID/D



Cartuc#os de Resina Cartuc#os de Resina

Tiempo de )ragua y dimensiones *

&a'ido 67 segundos 89mm % 67: mm

Lento 8 ; < minutos 89mm % 67: mm

=abricado y patentado por C-&'E* E..#.0. como producto

novedoso en su sistema de fabricacin y empleo de loscomponentes.



P*/E B-M-/P*/E B-M-/

poliéster

estereno

Peróxido (catalizador)

Estructura de tresdimensiones

Pol8 C Estereno

/artuc%os de /emento/artuc%os de /emento



/artuc%os de /emento/artuc%os de /emento@/emC/onA@/emC/onA

El cartucho contiene una base de cemento con

aditivos especiales en un envase de plsticopre@ perforado.

Tie('o de )ra*ua #or(al +, -oras . &/'ido 0 -oras

&e(ojar la cantidad de cartuc-os re1uerido 'or 2345(inutos antes de la instalación6

di(ensiones 7 85(( 9 852((

25 cartuc-os . caja



C-#'%C"& ICE*@C"(I

%

&

'

(

)

*%

% * & + ' , ( - )fragua @ horas

' " ( E 0 - +

- &

TE$PO DE FRAGUA

#-<" -J%-DCE*E'" B,2D4.B



#E&&'EC- @ -+E&"

8



=8#*%0- !-#- C-0C%0-# E00-#J" +E C-#'%C"&

#E$%E#+" !-#- % 0-#J" +E

EC-!&%0-*E'"

(D2 < 2" F E G 40*H E /0*/D

/2 P0*0 /00 3## mm

D G íam. perforación en mm

G íam. del perno en mm

/ G íam. del cartuc%o

E G 4ar'o del cartuc%o en mm

%- =8#*%0- !-#-



%- =8#*%0- !-#-C-0C%0-# E0 0-#J" +EC-#'%C"& #E$%E#+"

!-#- % 0-#J" +EEC-!&%0-*E'"

(D2

< 2

" F E G 40*H E /0*/D /2 P0*0 /00 3## mm

Perno 1.#5mm, cartuc%o 2? I 3#5,

perforación G 32mm

( +& & - *.% & ) x +%



Con cartuchos de cementoK

0i1metro de la perforación / φ de la barra 2 *% a &%mm

Con cartuchos de resinaK

0i1metro de la perforación / φ de la barra 2 *% a *mm

Con lechada de cementoK

0i1metro de la perforación / φ de la barra 2 *% a &mm

DA$ETRO DE "A PERFORACON

nstalación de los Elementos de &ostenimiento



La colocación de la 'latina de un 'erno 'ara roca

(ejorar/ la )orti)icación del terreno6

"os an%ulos de un perno con la super&icie de la rocade'en tener () %rados o un m*ximo de inclinaci+n de

,) %rados -e.emplos B/D0 1 la planc#uela de'e colocarse

pe%ado a la roca -e.emplos no aplica'les A/C 1 E0

nstalación de los Elementos de &ostenimiento

Instalación de los Elementos



El tipo de la superficie de la roca es significativo enla planificacin del espaciamiento de los pernos porla existencia de bloques y de las fracturas (-) o laorientacin de los estratos (;) requieren una

flexibilidad en la colocacin de los pernos.

Instalación de los Elementosde Sostenimiento



0$H4 E 40 -$040/-$

+ebe tener LB grados con unmximo de inclinacin de 4B grados



0$H4 E 40 -$040/-$

#E&&'EC- D

- @ LB J#-+"& 4BBM

; @ F3 J#-+"& A@ GBM



P*0* D-*04-/

%n dispositivo de prueba hidrulico extensible esnecesario para asegurar la funcin de los elementos

de sostenimiento, Nste permite determinar Nl limiteelstico y la carga mxima de la barra y laresistencia mxima del ancla1e.

-ro"ador con cilindro 3idr(ulico

+om"a

3idr(ulico



DA$ETRO DE "A PERFORACON

3 - 4educiendo el di1metro de la perforación

mediante la utili5ación de una broca de +& mm para

los pernos de *.% mm " && mm 6a a reducir el

tiempo de perforación en un promedio de &% 7

+% 8 comparado a una broca de + mm.

B - #a utili5ación de un di1metro de perforación

inadecuado puede producir importantes

6ariaciones en la ri!ide5 del pernoparticularmente implica un !asto innecesario de

mortero (cemento o resina) " la posibilidad de

una me5clado de la resina inadecuada.

-dentificación de errenos Peli'rosos-dentificación de errenos Peli'rosos




a aparición repentina de rocas n!evas en elt"nel o en el #rea de trabajo$

os r!idos extra%os &!ertes o m!' repetitivos osi el cerro comienza a otear$

a aparición de n!evas &is!ras o se%ales demovimiento reciente sobre todo a lo laro delas c!%as




El reconoci(iento : trata(iento o'ortuno del terreno 'eli*roso odel sosteni(iento en (al estado es !ital 'ara e!itar 1ue se'roduzcan accidentes '<rdidas en la 'roducción o da=os en

el e1ui'o6 E9isten di)erentes indicadores 1ue (uestran un au(entode la 'resión 'or lo 1ue se de>en re!isar en )or(a constante6

Estos inclu:en 7


4os pernos deformados o doblados.

4as maderas Juebradas o dobladas.

4os pernos cortados.

4as mallas se bandean debido a la 'rancantidad de roca suelta Jue est6 sobre

ellas.

/ it ió



/apacitación4a falta de orientación,

capacitación, entrenamientoproocan imprudencias$

4os traba:adoresdeben

capacitarse

constantemente.

@ $ +0 )$/-$0*



$ +0 )$/-$0*- $ E0 -E$

-$040 KA



943C:3;

sotenimiento con pernos de anclaje (6-1).ppt

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