Tipos de Fortificacion

Universidad de Atacama Facultad De Ingeniería Departamento de Minas Asignatura: Mecánica De Rocas II

“Tipos de Fortifcación”

  por: Jorge Contreras Castillo

Realizado

Académico: ugo !lmos "aran#o Fec$a: %&' %&'&(%)

Índice I. Introducción**************************************************************************************************+ 1. Forti ortifc fcac ació ión n***********************************************************************************************) 1.1 1.1

Obje Ob jeti tivo vos s de la la ort ortif ifca caci ción ón**************************************************************)

1.2 1.2

Ele Eleen ento tos s de de or orti tifc fcac ació ión n*****************************************************************)

1.! 1.!

Forti ortifc fcac ació ión n con con pern pernos os********************************************************************,

1.!. 1.!.1 1

"ern "ernos os ancl anclad ados os ec# ec#ni nica cae ent nte e***********************************************-

1.!.2 1.!.2 "ernos "ernos anclad anclados os con resina resina o ceent ceento o************************************. 1.!. 1.!.! !

"ern "ernos os anc ancla lado dos s por por ri ricc cció ión n******************************************************/

1.!.$ 1.!.$ %eter %eterina inació ción n del n&ero n&ero'' ubicaci ubicación ón e inclin inclinaci ación ón del perno de anclaje.*************************************************************************************%% 1.$ Fortifc ortifcaci ación ón con con cabl cables es de de acer acero o***************************************************%& 1.$.1 "artes de (ables )nclados**********************************************************%) 1.* Fortifc ortifcaci ación ón con con al allas las de acer acero o***************************************************%, 1.+ Fortifc Fortifcación ación con s,otcrete s,otcrete u ,ori,ori-ón ón proec proectado tado*******************%. 1./ 1./ Forti ortifc fcac ació ión n con con ade adera ra*****************************************************************%0 1./.1 Fortifcación en -aler0as ***************************************************************%0 1./. 1./.2 2

Forti ortifc fcac ació ión n de cai caino nos s************************************************************%/

1./. 1./.! !

Forti ortifc fcac ació ión n de de c,i c,ie ene neas as*******************************************************&(

1./. 1./.$ $

Forti ortifc fcac ació ión n de cuad cuadro ros s************************************************************&(

1. Fortifc Fortifcación ación con arco et#lico et#lico***************************************************&% 1..1 %escripción del arco et#lico **************************************************&% ********************************************************** **************************************** **************************************** ******************** &) II. (onclusión**************************************

III. 3iblio-ra0a***********************************************************************************************&,

I. Introducción 1ara poder mantener una mina 2a#o condiciones seguras3 tanto como para el personal como para la operaci4n3 es necesario tener en cuenta la 5orti6caci4n del macizo rocoso* 1ara esto e7isten di5erentes técnicas para las di5erentes situaciones 8ue se pueden presentar3 por ello la importancia de conocer esta área un poco más a 5ondo 9 así poder presentar soluciones rápidas 9 optimas a situaciones cotidianas 9 adversas*

1. Fortifcación a 5orti6caci4n consiste 2ásicamente en recu2rir o re5orzar el entorno de una la2or su2terránea3 mediante alg;n elemento de sustento3 tales como marcos3 mallas3 pernos3 s$otcrete3 o una com2inaci4n de ellos* a 5orti6caci4n en la2ores mineras3 es una actividad 8ue constitu9e una importante contri2uci4n a la seguridad en la2ores su2terráneas3 por lo tanto3 los en cargados de esta importante la2or minera tienen una gran responsa2ilidad 9 de2en estar seguros de 8ue su tra2a#o esté 2ien $ec$o* vitar derrum2es 1roteger a los tra2a#adores3 e8uipos3 $erramientas 9 materiales >vitar de5ormaciones de las la2ores su2terráneas

1aralelamente a las actividades anteriores3 los encargados de la 5orti6cacion de2en realizar las siguientes actividades* • • •

1reparar plata5ormas de tra2a#o Construir 2uzones Construir 2odegas

a 5orti6caci4n se realiza en todas las la2ores mineras como: • • • • •

?alerías C$imeneas 1reparaci4n 9 e7plotaci4n de ra#os Cuadros ugares de acopio de mineral o materiales

1.2

Eleentos de ortifcación

7pansivos3 1ernos tensados 9 Ca2les de Acero tensados3 n lugares donde la la2or permanecerá por muc$os a=os se puede rellenar con cemento* os pernos de ancla#e constan de las siguientes partes: • • • •

Ca2eza de e7pansi4n 1erno de ancla#e 1lanc$a metálica @) 7 ) 9 %E) de espesor  Buerca del perno

Genta#as H • •

•

Relativamente de 2a#o costo  Bra2a#a de manera inmediata Al girar el perno3 se aplica presi4n lateral en la ca2eza del perno 9 de esta manera se acumula tensi4n en el mismo Con un relleno posterior de cemento el perno puede servir como 5orti6caci4n permanente

• •

>n rocas duras el perno puede soportar cargas altas >s un sistema versátil para 5orti6caci4n en rocas duras

 Desventa#as • • • •

l tipo más

com;nmente usado es el perno3 2arra de $ierro o acero tratado* n cual8uiera de sus variedades3 es recomenda2le para soporte temporal o permanente 2a#o variadas condiciones de rocas* >l perno de acero tratado se utiliza predominantemente en aplicaciones de ingeniería civil para instalaciones permanentes* ace pocos a=os atrás se anticip4 8ue la resina podría3 en general3 reemplazar el uso del cemento como agente ad$erente3 sin em2argo3 por una serie de razones3 principalmente el costo3 esto no $a ocurrido*

Resina o

1erno de

"erno de anclaje con resina o ceento

>ste tipo de pernos constan de las siguientes elementos H H H H

arra de $ierro o acero tratado Resina o cemento 1lanc$a metálica @)7) 9  de espesor Buerca del perno

Genta#as: H H H

Rápida acci4n después de $a2er sido instalado n instalaciones permanentes el perno puede tener alta resistencia a la corrosi4n*

Desventa#as: H H

Di6cultad con los cartuc$os de resina en am2ientes su2terráneos 8ue pueden a5ectar su uso >n determinados casos su manipulaci4n representa un riesgo

1.!.! "ernos anclados por ricción >stos pernos representan el más reciente desarrollo en la técnica del anclado* >7isten dos tipos: H H

n caso del sKelle73 com2ina la 5uerza de 5ricci4n sumada al mecanismo de e7pansi4n del perno al interior del 2arreno 8ue $a2itualmente tiene paredes irregulares* >sta situaci4n genera una acci4n de 2lo8ueado 8ue permite o2tener alta resistencia a la tracci4n* Am2os pernos son $a2itualmente usados en minería3 9 su uso en ingeniería civil es limitado3 pero el  permite la instalaci4n de 1erno  une 6suras

> tolera desplazamientos latelares > proporciona ancla#es de $asta &( BonEMetro de roca

> > se se e7pande e7pande en en toda toda su su longitud3 adaptándose a las irregularidades del longitud3 adaptándose a las 1erno Genta#as: H H H H

Instalaci4n rápida 9 simple >l soporte es inmediato después de su instalaci4n 1uede ser usado en una variedad de condiciones de terreno a instalaci4n causa contracciones a lo largo del perno3 esto tensiona e5ectivamente la planc$a contra la super6cie de la roca

Desventa#as: H H H

Relativamente caro ntrega una alta capacidad de carga en cual8uier tipo de roca P Alta capacidad a la corrosi4n P Una vez anclados pueden tensarse por medio de $erramientas especiales >n minería cielo a2ierto3 permiten esta2ilizar e7itosamente las crestas 9 paredes de los 2ancos me#orándose la seguridad de tra2a#o*

Desventa#as: H H

Una pretensi4n del ca2le s4lo puede ser posi2le con una instalaci4n especial P >l uso de cemento estándar re8uiere de varios días de 5raguado3 antes 8ue el ca2le pueda tomar carga

1.$.1 "artes de (ables )nclados >ste tipo de pernos constan de los siguientes elementos: H H H H H H

Ca2le de acero del tipo %,3& mm 7 . torones @más com;n Resina o cemento arril Cu=a 1lanc$uela l 2arril 9 la cu=a3 constitu9en el sistema de ancla#e e7terno del ca2le3 9a 8ue al interior del macizo3 dic$a 5unci4n la cumple la lec$ada* >n con#unto am2os sistemas3 permiten 8ue se realice la trans5erencia de carga de la roca al ca2le*

as planc$uelas cumplen la 5unci4n de permitir el tra2a#o en con#unto del ca2le con el sistema de 5orti6caci4n @malla o mallaQsc$otcrete3 5ormando parte tam2ién del sistema de ancla#e del ca2le3 cola2orando en la trans5erencia de la carga al ca2le* os separadores permiten contar con la má7ima 5uerza de ad$erencia al reducir vacíos 9 discontinuidades en la lec$ada interior* n minería $a9 tres tipos de mallas 8ue son las utilizadas las Mallas Mineras >lectro soldadas o ACMA 9 las Mallas Be#idas3 trenzadas o de O2izcoc$o*  la malla circular o ?eo2urgg3 esta ;ltima no mu9 utilizada por su alto costo a pesar de su gran resistencia as mallas soldadas se caracterizan por tener medidas 9 pesos conocidos3 tiene uniones más s4lidas 9 terminaciones de alta calidad3 al tener uniones soldadas 8ue no se ScorrenS3 las secciones de acero se mantienen sin variaci4n 9 por tratarse de elementos pre5a2ricados3 las mallas soldadas son 5áciles 9 rápidas de instalar3 a$orrando tiempo 9 dinero*

a principal característica de las mallas te#idas es su alta Ne7i2ilidad 9 capacidad de a2sor2er importantes cantidades de energía3 dependiendo de su instalaci4n* >s mu9 e6ciente en la retenci4n de 2lo8ues pe8ue=os inesta2les3 provocados por eventos sísmicos3 activaciones estructurales 9 otros* 1ara la 5orti6caci4n3 las mallas se instalan apegadas a las paredes de la la2or3 con todas sus singularidades3 siendo a6rmadas con pernos de ancla#e o con lec$ada3 dependiendo de la dura2ilidad 9 a6anzadas a la super6cie de la roca con planc$uelas 9 tuercas* >ntre una 9 otra malla de2en ser traslapadas en sus 2ordes peri5éricos* as mallas metálicas se usan como parte de sistemas de 5orti6caci4n3 9 es un mu9 2uen complemento al s$otcrete*

MAA ?>!UR??

1.+ Fortifcación con s,otcrete u ,ori-ón proectado >l $ormig4n pro9ectado o ste sistema3 relativamente nuevo 9 8ue $a tenido en los ;ltimos a=os un gran desarrollo3 s4lo o com2inado con otros métodos activos de sostenimiento3 da más rapidez3 seguridad 9 menor costo a la 5aena* a teoría del sostenimiento por s$otcrete se 2asa en 8ue todo macizo rocoso tiene una tensi4n interna esta2le la 8ue se ve alterada cuando3 por e5ecto de la construcci4n del t;nel o 2ancos del ra#o3 se e5ect;a una per5oraci4n en él* l tipo de 5orti6caci4n en galerías depende de la característica de la roca en las paredes 9 el tec$o*

a Forti6caci4n con puntales Un simple puntal para soportar un lado de la galería solamente3 se usa cuando una pared representa un peligro3 pero el tec$o 9 la otra pared están s4lidos* 2 Forti6caci4n con ca2ezales >l ca2ezal soporta la carga del tec$o de la galería 9 se lo usa cuando $a9 peligro de derrum2e solamente del tec$o 9 las dos paredes son 6rmes* c Forti6caci4n con puntal 9 ca2ezal >ste tipo de 5orti6caci4n se usa cuando un a de las paredes 9 el tec$o representan un peligro* d Forti6caci4n con marco completo >ste tipo de 5orti6caci4n se emplea cuando tanto el tec$o como las paredes de la galería presentan alteraciones 8ue representan un peligro* >ste es un tipo de 5orti6caci4n más com;nmente usada en galerías*

1./.2 Fortifcación de cainos >n los lugares donde las paredes de la c$imenea son de mala calidad 9 representan un peligro se las enmadera completamente usando las cri2as3 las cuales se las prepara en largos de acuerdo a la secci4n de la c$imenea* @Fig* %. >n caminos donde solamente el tec$o presenta di6cultades se puede u sar s4lo trancas3 empotrados en las paredes del camino3 colocados a distancias en 5unci4n de la necesidad 9 cu2iertos con c$a#llas* @Fig* %0*

Air

Agua

1lata5orma

1ole

>scaler

Material arranca

C$a#ill >scalera

 Brancas

Cri2as

1./.! Fortifcación de c,ieneas a práctica es igual 8ue el tipo de 5orti6caci4n previamente descrito*

1./.$ Fortifcación de cuadros "ormalmente la 5orti6caci4n en cuadros se la realiza con a9uda de madera especial3vcomo el pino o almendrillo* >n cuadros donde la roca es competente se colocan solamente soleras cada cierta distancia 9 solamente sirven para colocar las guiadoras para el sTip o #aula3 para armar el camino 9 para la instalaci4n de ca=erías para aire comprimido3 para agua3 para relleno3 ca2les tele54nicos 9 eléctricos *Cuando la calidad de la roca no es competente 9 presenta zonas peligrosas se de2e enmaderar el cuadro con marcos completos 9 tras los puntales se empa8ueta con ta2las de & o c$a#llas de )en todo el contorno* >7iste tam2ién la posi2ilidad de colocar

planc$as de acero en todo el perímetro del cuadro 9 re5orzar de esta manera s4lidamente*

1. Fortifcación con arco et#lico >n los comienzos la madera 5ue usada para la con5ecci4n de estos elementos de 5orti6caci4n3 por su accesi2ilidad3 2uenas condiciones de Ne7i2ilidad3 pero normalmente tenían una corta vida ;til por el deterioro normal 8ue su5re al estar e7puesta a las condiciones am2ientales su2terráneas* Con el pasar de los a=os3 a comienzos de la dé cada del )( se inici4 9 desarroll4 el marco metálico3 reemplazando paulatinamente la 5orti6caci4n de madera3 pues son más rápidos 9 sencillos en colocar 9 ceden en muc$o menor grado3 9a 8ue no se deterioran 5ácilmente como la madera* >ste tipo de sostenimiento se utiliza principalmente 2a#o condiciones3 de alta inesta2ilidad3 donde las presiones son demasiado altas para otro tipo de sostenimiento* >ste mecanismo de sostenimiento3 desde el punto de vista de la temporalidad es del tipo de6nitiva 9 desde el punto de vista de la 5uncionalidad es un sistema de 5orti6caci4n pasiva3 pues modi6can el e7terior de la la2or 9 act;a al momento de 8ue el macizo rocoso comienza a su5rir de5ormaciones o solicitaciones* 7tracci4n: se utilizan entre & a , marcos alineados en una Con6guraci4n típica3 em2e2idos en $ormig4n armado* Reparaci4n de sectores colapsados: se utilizan para recuperar la in5raestructura minera colapsada3 generalmente com2inado3 con encastillamiento de madera* Desarrollo de galerías con alta presencia de agua o de mu9 mala calidad geotécnica: en este am2iente es imposi2le utilizar otro tipo de sostenimiento3 como por e#emplo pernos o ca2les* onas de so2re e7cavaci4n: l marco de acero está 5ormado por dos o más piezas metálicas de secci4n 3 3 U* n el caso de t;neles construidos para acueductos3 de secci4n circular3 e7isten dise=os de marcos metálicos completamente circulares 5ormados por ) piezas conve7as 8ue 5orman la secci4n deseada* >n esta situaci4n3 de t;neles con grandes presiones circulares3 la venta#a radica en 8ue su parte conve7a se apo9a so2re el terreno 9 no puede do2larse* Marco Articulado: >l marco articulado más com;n es el tipo M!* >stá constituido por piezas largas de ca2ezales de madera 9 con secciones ar8ueadas de acero 8ue se apo9an en estos* >stos marcos pueden tener dos o más articulaciones3 las cuales pueden tener di5erentes 5ormas* >l prop4sito de este tipo de marcos es 8ue la madera 8ue interviene en su construcci4n a2sor2a las presiones 8ue se e#ercen so2re el marco *

Marco Deslizante: >s a8uel 8ue su5re desplazamientos relativos entre sus elementos constitu9entes3 al ser solicitada por una presi4n o carga* a idea del sostenimiento deslizante 5ue desarrollada en Alemania en %/&+ por  B!Un cuanto a los di5erentes tipos de 5orti6caci4n podemos decir 8ue e7isten di5erentes soluciones3 para muc$os casos en com;n3 9 no siempre es decidir por un tipo de 5orti6caci4n3 si no 8ue una com2inaci4n de estas3 9 es a$í donde los ingenieros de2en tomar las me#ores decisiones para mantener la operaci4n segura 9 al mínimo costo posi2le* >n ocasiones se puede pensar 8ue por el $ec$o de 5orti6car o2tendremos grandes costos3 pero esto no necesariamente es así3 9a 8ue si evitamos derrum2es con una 2uena 5orti6caci4n3 evitaríamos tener 8ue detener la operaci4n de la mina3 además de mantener a el personal seguro3 tam2ién podemos en el caso de cielo a2ierto3 aumentar el ángulo de talud con la a9uda de la 5orti6caci4n3 lo 8ue se traduce como un pit mas econ4mico*

III. 3iblio-ra0a 1resentaci4n sernageomin OF!RBIFICACI!" D> MI"A'>"BR>"AMI>"B!'MI">R!'G' F!RBIFICACI!"'A