UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS FACULTAD DE INGENIERIA GEOLOGICA, MINERA Y METALURGICA
E.A.P. DE INGENIERIA DE MINAS
CAPACIDAD DE SOSTENIMIENTO DE LOS PERNOS DE ROCA EN FUNCION DE SUS LONGITUDES POR: MSc. ING. EMILIANO MAURO GIRALDO PAREDEZ AREQUI ARE QUIPA PA – PER PERU, U, 2011 2011
INTRODUCCION Y ASPECTOS GENERALES INTRODUCCION 1.1 ANTECEDENTES 1.2 HIPOTESIS LA RELACIÓN ENTRE LA CAPACIDAD DE ANCLAJE DE UN PERNO DE ROCA Y SU LONGITUD, NO ES LINEAL.
1.3 OBJETIVOS a) DETERMINAR LA CARGA QUE PUEDE SOPORTAR CADA PIE DE LONGITUD EFECTIVA DE ANCLAJE DE LOS PERNOS. b) TIEMPOS TOTALES PARA LA ACTUACION DE CADA TIPO DE PERNO, DESPUES DE SU INSTALACION EN UN MACIZO ROCOSO. c) SIMULAR LOS COSTOS DE LOS PERNOS INSTALADOS POR METRO CUADRADO SOSTENIDO, SEGÚN LAS CONDICIONES DE TRABAJO DE LA MINA RELIQUIAS
EAP ING. MINAS
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INTRODUCCION Y ASPECTOS GENERALES 1.4 TIPOS DE PERNOS ESTUDIADOS: a) b) c) d)
SPLIT SET (PRODAC) BARRAS HELICOIDALES (ACEROS AREQUIPA) HYDRABOLTS (NEW CONCEPT MINING) SWELLEX (ATLAS COPCO)
1.5 AREA DE PRUEBAS: CIA MINERA CASTROVIRREYNA – Unidad Reliquias, Crucero 752 Nivel 642, Zona de Estériles – Veta Matacaballo.
1.6 EQUIPO UTILIZADO: a) PERFORACIÓN: Perforadoras tipo Jackleg (Castrovirreyna) a) PULL TEST: Equipo Hidráulico (Bomba Manual Power Team, manómetro ENERPAC EN GF – 813P, dial RCH 302. b) OTROS: Vernier digital, cámara, filmadora, etc. Mina Reliquias CAPACIDAD DE SOSTENIMIENTO DE LOS PERNOS DE ROCA EN FUNCIÓN DE SUS LONGITUDES - EMGP
PLANIFICACION Y PREPARACION 2.1 PLANIFICACION DEL ESTUDIO: AREA DE PRUEBAS, AUSPICIADORES, NUMEROS DE PRUEBAS, LONGITUDES EFECTIVAS DE ANCLAJE (LE) DE 1, 2, 3 Y 4 PIES, ELABORACION DE PLANOS DE PERFORACIÓN, ELABORACIÓN DE FORMATOS, LOGISTICA, ETC.
2.2 PREPARACION DE LOS PERNOS: Taller metal mecánico - Campus de la UNMSM
PERNOS SPLIT SETS b) PREPARACIÓN DE LAS BARRAS HELICOIDALES
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PLANIFICACION Y PREPARACION c) PREPARACION DE LOS PERNOS HYDRABOLTS
d) PREPARACION DE LOS PERNOS SWELLEX
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PLANIFICACION Y PREPARACION DETERMINACION DE LA LONGITUD EFECTIVA DE ANCLAJE
CASO: SPLIT SET PARA LONGITUD EFECTIVA DE ANCLAJE DE 4 PIES
:
CASO: HYDRABOLT DE 6´ PARA LONGITUD EFECTIVA DE ANCLAJE DE 4 PIES
Tubo de estrangulamiento (34 mm, e = 2 mm)
Caso: SWELLEX DE 7´ PARA LONGITUD EFECTIVA DE ANCLAJA DE 4PIES
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PLANIFICACION Y PREPARACION PERNOS EXPEDITOS PARA LAS PRUEBAS (UNMSM)
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PLANIFICACION Y PREPARACION 2.3 PERFORACION DE LOS TALADROS : a) TALADROS PARA LOS SPLIT SETS, Ф = 38 mm, H = LE + 1 pie b) TALADROS PARA LAS BARRAS HELICOIDALES: Ф = 36 mm, H = LE + 2,46 cm. c) TALADROS PARA HYDRABOLTS Y SWELLEX (Ф=41 y 38. H = Variable) LONG LONG. DIAM. DE DEL DE . . (pies) (pies) (mm) 41 1 6 38 41 2 6 38 41 3 6 38 41 4 6 38
PROF. NUM. DE DE . TALAD (m) 1,37 4 0,43 1,07 4 0,73 0,77 4 1,03 0,47 4 1,33
LONG LONG DIAM. DE DE DE . . (pies) (pies) (mm) 41 1 5 38 41 2 7 38 41 3 7 38 41 4 7 38
PROF NUM. DE . TALAD (m) 0,98 3 0,52 1,28 3 0,82 0,98 3 1,12 0,68 3 1,42
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EJECUCION DE LAS PRUEBAS 3.1 TIEMPOS DE INSTALACION DE LOS PERNOS Y PRUEBAS DE PULL TEST ( 28 Y 29 DE MARZO): PERNO
Tiempo de instalación (min.)
Tiempo transcurrido desde la instalación hasta la prueba de arranque (promedio)
14
5,2 18 29,7 2 3,8
SPLIT SET HELICOIDAL C/ RESINA HELICOIDAL C/ CEMENTO HYDRABOLT SWELLEX
Instalación de Split Set
18 30 33
Arranque de una Barra Helicoidal CAPACIDAD DE SOSTENIMIENTO DE LOS PERNOS DE ROCA EN FUNCIÓN DE SUS LONGITUDES - EMGP
EJECUCION DE LAS PRUEBAS 3.2 REGISTRO DE DATOS DURANTE LAS PRUEBAS DE PULL TEST: MODELO DE REGISTRO DE DATOS : CASO SPLIT SETS DE 1 y 2 PIES DE LONGITUD EFECTIVA DE ANCLAJE. Long. de Carga Elongación del sistema efectiva Lectura de anclaje en manómetro (mm) (ton) ies 1
2
1
2
3
3,5
1,0 2,0 2,8 3,0
1
2
2,5
1
2
3
4
2
3
4
5
6
1,0 3,0 8,0 9,0
10,0
1
2
3
4
5
1,0 1,5 2,0 2,2
4,0
1,0 2,5 3,5 2,0 4,0 7,0 15,0
OBSERVACIONES Empezó a jalarse 3,5 ton de carga Empezó a jalarse 2,5 ton de carga Empezó a jalarse 4 ton de carga Empezó a jalarse 6 ton de carga Empezó a jalarse 5 ton de carga
con con con con con
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DISCUCION Y RESULTADOS 4.1 CARGAS PICO REGISTRADAS Y CORRECCION SEGÚN CALIBRACION DEL EQUIPO HIDRAULICO y EL MANÓMETRO POR LA UNI Cargas pico promedio ajustadas a Cargas pico promedio registradas en v i e según calibración del manómetro por t j el manómetro =x (ton) c l a ) la UNI , Y = 0,75x (ton) e f c s t t e t Helicoidal Helicoidal l t l e n i x x e e o o . a p S e e S b l b l l l g e ( t a a t e e Con Con Con Con i r i r n d l l d d w w o p p cemento resina cemento resina y y S S L S S H H 1 2 3 4
3.00 5.00 6.00 8.00
14.00 10.67 18.67 16.33
1.50 5.75 19.50 21.00
18.00 9.00 21.00 14.67 21.67 16.33 21.33 19.00
2.25 3.75 4.50 6.00
10.50 8.00 14.00 12.25
1.13 4.31 14.63 15.75
13.50 6.75 15.75 11.00 16.25 12.25 16.00 14.25
CAPACIDAD DE SOSTENIMIENTO DE LOS PERNOS DE
DISCUCION Y RESULTADOS 4.2 CAPACIDAD DE SOSTENIMIENTO DE LOS 4 SISTEMAS DE PERNOS EN FUNCION DE SUS LONGITUDES EFECTIVAS
) n o t ( o n r e p l e e d e c e d s e t n a o c i p a g r a C
18.00
CAPACIDAD DE ANCLAJE Vs LONGITUD EFECTIVA DE ANCLAJE DEL PERNO 16.25
15.75
16.00
16.00 14.00
13.50
10.50 8.00
8.00 6.00
6.75
0.00
14.00
14.25
4.31
4.00 2.00
15.75
12.25 12.25 p t set Helicoidal con cemento Helicoidal con resina Hydrabolt Swellex 6.00
11.00
12.00 10.00
14.63
3.75
2.25
4.50
1.13
1
2
3 4 Longitud efectiva de anclaje (pies) CAPACIDAD DE SOSTENIMIENTO DE LOS PERNOS DE ROCA EN FUNCIÓN DE SUS LONGITUDES - EMGP
DISCUCION Y RESULTADOS 4.3 ELONGACION DE LOS 4 SISTEMAS DE PERNOS ELONGACION DEL SISTEMA Vs CARGA APLICADA PARA 1 PIE DE ANCLAJE
18
Split set
16
Helicoidal con cemento
) 14 m m ( a12 m e t 10 s i s l e 8 d n ó i 6 c a g 4 n o l E 2
0
Helicoidal con resina Hydrabolt
13
.
3.9
4.7
2.55 3 1.25 0
0 1.5
1.5 0.67 3
1.07 4.5
3.15
2.9
2.25
1.6 6
1.95 7.5
2.45
3.2
3.4
9
10.5
12
3.95
13.5
Carga Aplicada (ton)
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DISCUCION Y RESULTADOS 4.4 RESUMEN COMPARATIVO ENTRE LOS SISTEMAS DE PERNOS: PARAMETROS COMPARATIVOS
SPLIT SET
HELICOIDAL HELICOIDAL HYDRABOLT SWELLEX C/CEMENTO C/RESINA
CAPACIDAD DE 1 PIE DE LE (ton)
2,25
10,5
1,13
13,5
6,75
UNIFORMIDAD EN EL ANCLAJE
UNIF.
IRREG.
IRREG.
UNIF.
UNIF.
REQUERIMIENTO DE MORTERO
NO
SI
SI
NO
NO
REQUER. DE BOMBA HIDRONEUM.
No
No
No
SI
SI
1,2
1,5
13
0,0
2,55
0
24
0,05
0
0
17,52
20,77
50,67
10,95
38,27
ELONGACION, LE=1 Y 1,5 ton (mm) TIEMPO DE ESPERA PARA QUE EL SISTEMA SOSTENGA EL MACIZO ROCOSO (Hr) C. DE SOST. CON PERNOS 7 (caso Reliquias) ($/m2) ´
´
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CONCLUSIONES 5.1 La capacidad de anclaje de los pernos de roca no guarda una relación lineal con su longitud (Demostración de la hipótesis del estudio). 5.2 Los pernos Split Set, Hydrabolts y Swellex proporcionan anclajes más uniformes. 5.3 Los pernos de menor y mayor capacidad de anclaje son el Split Set y el Hydrabolt, respectivamente. La mayor capacidad se obtiene debido a las fuerzas radiales que ejerce el agua a presión, retenida en el interior de este perno. 5.4 Los pernos Split sets, Hydrabolts y Swellex, sostienen inmediatamente después e su ns a ac n. as arras e co a es epen er n e mor ero emp ea o. 5.5 La capacidad de anclaje de las Barras Helicoidales está influenciado en forma determinante por el material de acoplamiento (mortero). 5.6 La elongación de los sistemas de anclaje, tienden a guardar una relación lineal con la carga aplicada. Los sistemas que muestran mayor y menor elongación son los pernos Split Set e Hydrabolts, respectivamente. 5.7 El perno de más bajo costo por m2 sostenido es el Perno Hydrabolt y el de más alto costo es la Barra Helicoidal instalado con resina (realidades encontradas en el área de estudio). CAPACIDAD DE SOSTENIMIENTO DE LOS PERNOS DE ROCA EN FUNCIÓN DE SUS LONGITUDES - EMGP
Universidad Nacional Mayor de San Marcos
Facultad de Ingeniería Geológica, Minera, Metalúrgica y Geográfica
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M.Sc. ING. EMILIANO MAURO GIRALDO PAREDEZ
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