MINERÍA GENERAL “SOSTENIMIENTO DE MINAS” ING. JUAN CAIRO HURTADO.

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1 MINERÍA GENERAL “SOSTENIMIENTO DE MINAS” ING. JUAN CAIRO HURTADO

2 CONTENIDO : INTRODUCCIÓN DEFINICION TIPOS DE SOSTENIMIENTO SOSTENIM. PASIVO SOSTENIM. ACTIVO SOSTENIMIENTO CON CUADROS DE MADERA SOSTENIMIENTO CON SHOTCRETE SOSTENIMIENTO CON PERNOS DE ROCA SOSTENIMIENTO CON MALLAS SOSTENIMIENTO CON GATA HIDRAULICA JACKPOT SOSTENIMIENTO CON CIMBRAS o ARCOS DE ACERO SOSTENIMIENTO CON CINTAS METÁLICAS.

3 I.- INTRODUCCIÓN Al efectuar la excavación en un macizo rocoso se elimina su soporte natural generándose un desequilibrio en las fuerzas que confluyen alrededor de la abertura. Al efectuar la excavación en un macizo rocoso se elimina su soporte natural generándose un desequilibrio en las fuerzas que confluyen alrededor de la abertura. En consecuencia se hace necesario conocer la magnitud de los desequilibrios con el fin de mantener las condiciones de estabilidad de la excavación, la tendencia de sus desplazamientos y deformaciones para controlarlos. En consecuencia se hace necesario conocer la magnitud de los desequilibrios con el fin de mantener las condiciones de estabilidad de la excavación, la tendencia de sus desplazamientos y deformaciones para controlarlos.

4 1.2.- Propiedades Físicas de las rocas que afectan a la perforación a. Dureza O resistencia de una capa superficial a la penetración en ella de otro cuerpo más duro, constituidos por la composición de los granos minerales, porosidad, humedad, etc. Existe cierta correlación entre la dureza y la resistencia a la compresión de las rocas, como se muestra en el gráfico siguiente:

5 b. Resistencia O propiedad de oponerse a su destrucción bajo una carga exterior, estática o dinámica. Depende fundamentalmente de su composición mineralógica, es decir del tamaño de los cristales y disminuye con el aumento de éstos. Esta influencia es significativa cuando el tamaño de los cristales es inferior a 0.5 mm.

6 c. Abrasividad O capacidad de las rocas para desgastar la superficie de contacto de otro cuerpo más duro, en el proceso de rozamiento durante la perforación, que influye mucho en la vida de los barrenos. Esta capacidad abrasiva de las rocas se debe a la dureza de sus granos constituyentes (contenido de cuarzo), la heterogeneidad, la porosidad, el tamaño de los granos, entre otros.

7 c. Textura Referida a la estructura de los granos de minerales constituyentes de éste. Se manifiesta a través del tamaño de los granos, la forma, la porosidad, etc. También influye el tipo de material que constituye la matriz de una roca y que une los granos de mineral. e. Estructura Las propiedades tales como esquistosidad, planos de estratificación, juntas, diaclasas y fallas, así como el rumbo y el buzamiento de éstas, afectan a la linealidad de los taladros, a los rendimientos de perforación y a la estabilidad de las paredes de los taladros.

8 SOSTENIMIENTO O FORTIFICACION: Es todo lo que sirve para contener el desprendimiento de trozos de roca y proteger al personal, impidiendo el derrumbe de los techos y de las paredes de las labores mineras. El sostenimiento o fortificación tiene por objetivo mantener abiertas las labores durante la explotación, compensando el equilibrio inestable de las masas de roca que soporta.

9 FILOSOFÍA DEL SOSTENIMIENTO  Dos principios: La calidad y la oportunidad  Dentro de la oportunidad: La necesidad El sostenimiento debe ser el necesario y suficiente

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11 Refuerzo Soporte Sujeción yield Funciones principales de los elementos de sostenimiento FUNCIONES -SOSTENIMIENTO

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13 SOSTENIMIENTO ACTIVO PERNOS DE ROCA CABLES PASIVO CUADROS DE MADERA SHOCRETE MALLAS SHOTCRETE MALLAS

14 ACTIVO Barra Helicoidal Pernos con Resina Pernos con Anclaje (Refuerzo)

15 ACTIVOSplit Set Swellex (Refuerzo) Cables

16 PASIVO Shotcrete Cuadros de Madera (Soporte) Cuadro recto Cuadro cónico Cuadro cojo

17 PASIVO Malla Cintas Metalicas Cimbras (Soporte)

18 I.-SISTEMA DE SOSTENIMIENTO ACTIVO Refuerzo es un sistema activo, que interactúan con la roca. Refuerzo consiste en sistemas que provee un refuerzo aumentando la resistencia friccional entre bloques que la componen. Su principio es estabilizar los bloques rocosos y/o deformaciones de la superficie de la excavación.

19 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”

20 TIPOS DE PERNOS I.- PERNOS DE ANCLAJE MECÁNICO  TIPO CUÑA  CON EXPANSIÓN DE LA CONCHA II.- PERNOS DE VARILLA CEMENTADOS ó CON RESINAS  VARRILLAS DE FIERRO CORRUGADO  BARRA HELICOIDAL III.- PERNOS DE FRICCIÓN ó ANCLAJE DE FRICCIÓN  SPLIT SET  SWELLEX  HYDRABOLT CABLES

21 EFECTO ViGA EFECTO CU ňa EFECTO COLUMNAEFECTO ARCO 21 PERNOS DE ROCA

22 PERNOS DE ANCLAJE MECÁNICO Perno con rosca y tuerca

23 PERNOS DE VARILLA CEMENTADOS O CON RESINA Perno de varilla corrugada

24 PERNO HELICOIDAL

25 25 PERNOS DE ANCLAJE DE FRICCIÓN

26 SPLIT SET El perno split set es un tipo de sostenimiento metálico considerado TEMPORAL que trabajan por fricción (resistencia al deslizamiento

27 PERNOS DE ANCLAJE DE FRICCIÓN Perno Swellex Mecanismo de anclaje del SWELLEX swellex

28 Es un perno de fricción, de inmediata instalación, al que se le inyecta agua a altas presiones (250-300 Bares). Se expande de los 29mm (dia. inicial), hasta los 41mm y debido a su válvula de no retorno, 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. ALCANCES: Con sólo 1pie inflado correctamente = 10ton. mínimo de soporte Sostenimiento inmediato. No necesita ningún tipo de aditivo, cemento, resina; se inyecta solamente agua. PERNOS DE ANCLAJE DE FRICCIÓN

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30 Pernos swellex - Malla PERNOS DE ANCLAJE DE FRICCIÓN

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32 CABLES Funciones de los cables

33 CABLES Tipos de cables

34 CABLES Técnicas de instalación

35 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. El soporte estabiliza la masa rocosa mediante el control del colapso progresivo o deformación de la misma.

36 SISTEMA DE SOSTENIMIENTO PASIVO Elementos de soporte 1.Puntales 2.Cuadros de madera 3.Conjunto de cuadros o Square sets 4.Cimbras metálicas 5.Concreto lanzado o Shotcrete 6.Gatas mecánicas 7.Cintas de acero o Straps 8.Paquetes de madera (Wood Pack) 9.Mallas 10. Relleno

37 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”

38 1.- SOSTENIMIENTO CON MADERA A.- CASOS DE SOSTENIMIENTO CON MADERA PUNTALES CUADROS DE MADERA CONJUNTO DE CUADROS B.- ELENTOS PRINCIPALES DEL CUADRO POSTES SOMBREROS TIRANTES SOLERAS C.- ELEMENTOS AUXILIARES: ENRREJADOS, ENTABLADOS, ENCRIBADOS ó CRIBBING, TENDIDO DE CAMADAS, TOPES, BLOQUES, TACOS, CUÑAS, LONGARINAS, MARCHAVANTES, ETC. D.- TIPOS DE CUADROS : CUADROS NORMALES ; CUADROS CONICOS O TRAPEZOIDALES, Y CUADROS COJOS.

39 SOSTENIMIENTO POR CUADROS DE MADERA ► La madera es un material muy versátil para realizar trabajos de sostenimiento. VENTAJAS DE LA MADERA: ► Es ligera y fácil de manipularla. ► Es económica. ► Es versátil.

40 DESVENTAJAS DE LA MADERA: ► La resistencia a la flexión, tensión, compresión depende de la estructura fibrosa y los defectos de la madera. ► La humedad,no es resistente. ► Los hongos afectan en la humedad con poca ventilación y la madera se pudre. ► No es conveniente que la madera trabaje a la flexión, mejor trabaja a la compresión paralelo a las fibras.

41 ► CUADROS: CUADROS COMPLETOS: Rectos, Trapezoidales. CUADROS COJOS. CUADROS CON SOLERA. CUADROS REFORZADOS: con rieles, planchas metálicas, pernos. ENCRIBADOS. ENREJADOS, ENTABLADOS. PUNTALES DE SOSTENIMIENTO

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44 CUADROS

45 CUADRO TRAPEZOIDALES

46 CUADROS COJOS

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49 CONJUNTO DE CUADROS

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51 2.- SOSTENIMIENTO CON CIMBRAS ó CERCHAS ó ARCOS DE ACERO

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53 CIMBRA.- Está constituido por segmentos curvilíneos formando un conjunto rígido o deslizante

54 SOSTENIMIENTO CON CIMBRAS METÁLICAS

55 CIMBRAS

56 3.- SOSTENIMIENTO CON CONCRETO LANZADO ó SHOTCRETE

57 –Concreto lanzado (shotcrete) es el nombre genérico del concreto cuyos materiales componentes son: cemento, agregados, agua, aditivos y elementos de refuerzo, los cuales son aplicados neumáticamente y compactados dinámicamente a alta velocidad sobre una superficie. –1954:American Concrete Institute (ACI)definió oficialmente “Es un mortero o concreto proyectado neumáticamente a gran velocidad contra una superficie”. 57

58 58 PRINCIPIOS DE ACCION DEL SHOTCRETE La acción conjunta del shotcrete y la roca, impide que éstos se deformen Independientemente. La interacción induce la formación de un esfuerzo radial de confinamiento, que controla 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.

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60  Se facilitan ciertas condiciones de aplicación (filtraciones)  Permite bajas relaciones A/C  Maquinaria más económica  Mayor energía de compactación  Mayor densidad de mezcla colocada  Mayor generación de polvo  Mayor porcentaje de rebote.  Condiciones de aplicación ambientalmente inconvenientes.  Exige mayor experiencia en mano de obra. SHOTCRETE

61 SOSTENIMIENTO CON SHOCRETE  Aplicado principalmente en labores (Galerías, Rampas, subniveles, etc.) en rocas fracturadas a muy fracturada, como elemento de sostenimiento temporal.

62 VENTAJAS DE SOSTENIMIENTO CON SHOCRETE: Versatilidad en su aplicación. Versatilidad en su aplicación. Mayor volumen de rendimiento por jornada de trabajo. 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). Velocidad de fraguado del concreto por el uso de acelerantes de fragua (Alcalinos) que permite dar continuidad a las operaciones mineras (Ciclo de minado). Mayor calidad de compactación del concreto que permite una mejor interaccion del concreto con la roca. Mayor calidad de compactación del concreto que permite una mejor interaccion del concreto con la roca. Eficiencia de trabajo para estabilizaciones temporales en labores de explotación. Eficiencia de trabajo para estabilizaciones temporales en labores de explotación.

63 Planta de lavado de Arena de 6,4 m3/h Alimentación de cemento y aditivosMezclado del shotcrete en Mixer de 8m3 de capacidad Trasegado a mixers de 2 m3 de capacidad Aplicación del shotcrete en la mina Area previamente desatada con Scaler Proceso de Aplicación de Shotcrete

64 MATERIALES PARA LA ELABORACION DE LA MEZCLA: Cemento Arena Agua Aditivos Fibra Metálica Fibra Sintética Material Cementicio Suplementario

65 PASOS PARA EL LANZADO 1. Dosificación 2.Verificación 3.Trasegado 6.Muestreo 7.Ensayos 4.Transporte 5.Lanzado

66 METODOS DE LANZADO Clasificación : VIA HUMEDA VIA SECA

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69 SHOTCRETE MECANIZADO VÍA HÚMEDA

70 SHOTCRETE

71 4.- SOSTENIMIENTO CON GATAS HIDRAULICAS

72 GATAS MECÁNICAS  GATAS DE FRICCIÓN  GATAS HIDRAÚLICAS O NEUMÁTICAS

73 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. 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. Puede ser instalado inmediatamente, en forma rapida y facil. Un rango completo de CAMLOKs satisfacen una variedad de requerimientos en sostenimiento.

74 Tubo interior Telescopio. Cabezal. Collar rotatorio. Palanca fija para el tensionado de la gata y liberación remota. GATAS MECÁNICAS

75 SOSTENIMIENTO CON GATAS HIDRAULICAS

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78 GATAS MECÁNICAS

79 5.- SOSTENIMIENTO CON PAQUETES DE MADERA (WOOD PACK)

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81 Valvula de Alivio (desfogue) de presion. Valvula check de inyeccion de agua WOOD PACK SIMPLE JACK PACK  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

82 -Menor manipuleo de Materiales. -Duración de armado de paquete (1/2 guardia). -Uso del Jack Pack con capacidad de carga mayor a 200TN. -Paquete simple de madera con altura de 3.5mts -Costo promedio de un pilar $580.00 -No es necesario realizar el retopeo. 82 PAQUETES DE MADERA

83 Jack Pack de 0.75mtx0.75mt -Uso de jack pack de 0.75x0.75mts en el armado de wood pack simples. Jack Pack de 0.75mtx0.75mt

84 Jack Pack de 1.00mtx1.00mt -Uso de jack pack de 1.0x1.0mts en el armado de wood pack simple Jack Pack de 1.00mtx1.00mt

85 -Desarrollo de wood pack semidobles con dos jack pack de 0.75x0.75mts. Jack Pack de 0.75mtx0.75mt

86 6.- SOSTENIMIENTO CON JACKPOT LOS JACKPOT son elementos complementarios de soporte que trabajan a presión hidráulica.

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89 7.- SOSTENIMIENTO CON CINTAS DE ACERO ó STRAPS

90 8.- SOSTENIMIENTON CON MALLAS METALICAS ó BASTIDORES

91 MALLAS METALICAS  MALLA ESLABONADA  MALLA ELECTROSOLDADA

92 La malla metálica principalmente es utilizada para: – Primero, para prevenir la caída de rocas ubicadas entre los pernos de roca. – Segundo, para retener los trozos de roca caída desde la superficie ubicada entre los pernos, actuando en este caso como un elemento de seguridad. – Tercero, como refuerzo del shotcrete. 92

93 Correcta Instalación La instalación de la malla electro soldada se debe efectuar aplicando las normas de seguridad minera; además se recomienda para un mejor desempeño que el alambre transversal de la malla vaya pegado a la pared del socavón, “mirando la roca”, 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 MALLA METÁLICA

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95 SOSTENIMIENTO CON MALLA ELECTROSOLDADA La malla electrosoldada se usa en combinación con split set o pernos helicoidales.

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97 97 RELLENO (Roca Mala)

98 Relleno Hidráulico 50 m 400 m Nivel 0 Nivel 10 100 m Zigzag (rampa) Chimenea DTH MINERAL Diseño de Tajeo Standard 9.- SISTEMAS DE RELLENOS

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