UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CENTRO DEL PERÚ
FACULTAD DE INGENIERÍA DE MINAS MINERÍA GENERAL
“SOSTENIMIENTO DE MINAS”
ING. JUAN CAIRO HURTADO
CONTENIDO: • • • • • • • • • • • • •
INTRODUCCIÓN DEFINICION TIPOS DE SOSTENIMIENTO SOSTENIM. SOSTENIM. PASIVO SOSTENIM. ACTIVO SOSTENIMIENTO CON CUADROS DE MADERA SOSTENIMIENTO SOSTENIMIENTO CON SHOTCRETE SOSTENIMIENTO SOSTENIMIENTO CON PERNOS DE ROCA SOSTENIMIENTO SOSTENIMIENTO CON MALLAS SOSTENIMIENTO CON GATA HIDRAULICA JACKPOT SOSTENIMIENTO CON CIMBRAS o ARCOS DE ACERO SOSTENIMIENTO SOSTENIMIEN TO CON CINTAS CINTAS METÁLICAS. METÁLICAS.
CONTENIDO: • • • • • • • • • • • • •
INTRODUCCIÓN DEFINICION TIPOS DE SOSTENIMIENTO SOSTENIM. SOSTENIM. PASIVO SOSTENIM. ACTIVO SOSTENIMIENTO CON CUADROS DE MADERA SOSTENIMIENTO SOSTENIMIENTO CON SHOTCRETE SOSTENIMIENTO SOSTENIMIENTO CON PERNOS DE ROCA SOSTENIMIENTO SOSTENIMIENTO CON MALLAS SOSTENIMIENTO CON GATA HIDRAULICA JACKPOT SOSTENIMIENTO CON CIMBRAS o ARCOS DE ACERO SOSTENIMIENTO SOSTENIMIEN TO CON CINTAS CINTAS METÁLICAS. METÁLICAS.
I.- INTRODUCCIÓN
Al efectuar la excavación en un macizo rocoso se elimina su soporte natural genern!ose un !ese"uili#rio en las fuerzas "ue conflu$en alre!e!or !e la a#ertura%
En consecuencia se &ace necesario conocer la magnitu! !e los !ese"uili#rios con el fin !e mantener las con!iciones !e esta#ili!a! !e la excavación' la ten!encia !e sus !esplazamientos $ !eformaciones para controlarlos%
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. Eiste cierta correlación entre la dure!a " la resistencia a la compresión de las rocas, como se muestra en el gráfico siguiente#
b. Resistencia
O propiedad de oponerse a su destrucción $a%o una carga eterior, estática o dinámica. &epende fundamentalmente de su composición mineralógica, es decir del tama'o de los cristales " disminu"e con el aumento de (stos. Esta influencia es significati)a cuando el tama'o de los cristales es inferior a *.+ mm.
c. Abrasividad
O capacidad de las rocas para desgastar la superficie de contacto de otro cuerpo más duro, en el proceso de ro!amiento durante la perforación, que influ"e mucho en la )ida de los $arrenos. Esta capacidad a$rasi)a de las rocas se de$e a la dure!a de sus granos constitu"entes contenido de cuar!o, la heterogeneidad, la porosidad, el tama'o de los granos, entre otros.
c. Textura
eferida a la estructura de los granos de minerales constitu"entes de (ste. /e manifiesta a tra)(s del tama'o de los granos, la forma, la porosidad, etc. 0am$i(n influ"e el tipo de material que constitu"e la matri! de una roca " que une los l os granos de mineral. e. Estructura
as propiedades tales como esquistosidad, planos de estratificación, %untas, diaclasas " fallas, así como el rum$o " el $u!amiento de (stas, afectan a la linealidad de los taladros, a los rendimientos de perforación " a la esta$ilidad de las paredes de los taladros.
II.- CONCEPTOS GENERALES
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.
FILOSOFÍA DEL SOSTENIMIENTO principios: La ca!"a" y la o#o$%&'!"a"
Dos
Dn!ro
" la opor!#ni"a": La '(c()!"a"
El sos!ni$in!o "% '(c()a$!o * )&+c!('%(
sr
l
FUNCIONES -SOSTENIMIENTO F#ncions principals " los l$n!os " sos!ni$in!o
• • •
R(,&($o So#o$%( S&(c!/'
yield
SOSTENIMIENTO
TIPOS DE SOSTENIMIENTO:
SOSTENIMIENTO ACTIVO SONTENIMIENTO PASIVO
TIPOS DE SOSTENIMIENTO: ACTIVO
PERNOS DE ROCA CABLES
SOSTENIMIEN TO
CUADRO S DE MADERA
PASIVO
S&OCRET SHOTCRE E TE
MALLAS MALLA S
6arra 7elicoidal
3045O
Pernos con ncla%e
(Reuerzo!
Pernos con esina
/8elle
3045O (Reuerzo!
/plit /et
/hotcrete
3uadro recto
P/45O ("oporte!
3uadros de 9adera
3uadro cónico 3uadro co%o
9alla
P/45O
3im$ras
("oporte!
3intas 9etalicas
I.-SISTEMA DE SOSTENIMIENTO ACTIVO R'#r(o s #n sis!$a ac!i)o* +# in!rac!,an con la rocaR'#r(o consis! n sis!$as +# pro) #n r'#r(o a#$n!an"o la rsis!ncia 'riccional n!r %lo+#s +# la co$ponnS# principio s s!a%ili(ar los %lo+#s rocosos y.o "'or$acions " la s#pr/ci " la 0ca)aci1n-
SISTEMA DE SOSTENIMIENTO ACTIVO Vn!a2as: A#$n!an l !a$a3o 'c!i)o " los %lo+#s For$an #n arco co$prsi)o por nci$a " la corona S#spn"n %lo+# s#l!os
4TRA5A6AN DENTRO DE LA ROCA7
TIPOS DE PERNOS I.- PERNOS DE ANCLAJE MECÁNICO
TIPO CU0A CON E1PANSIÓN DE LA CONCHA
II.- PERNOS DE VARILLA CEMENTADOS / CON RESINAS
VARRILLAS DE FIERRO CORRUGADO BARRA HELICOIDAL
III.- PERNOS DE FRICCIÓN / ANCLAJE DE FRICCIÓN
SPLIT SET S2ELLE1 H3DRABOLT
CABLES
PERNOS DE ROCA EFECTOS 8UE SE GENERAN AL INSTALAR LOS PERNOS
EFECTO CU9a
EFECTO ViGA
;
PERNOS DE ANCLA6E MEC
Prno con rosca y
PERNOS DE VARILLA CEMENTADOS O CON RESINA
Prno " )arilla
PERNO HELICOIDAL
PERNOS DE ANCLA6E DE FRICCI@N •SPLIT SET S !ra!a " #n !#%o " acro spcial* con !ra!a$in!o an!icorrosi)o ran#ra"o lon=i!#"inal$n! y +# al sr in!ro"#ci"o n l !ala"ro " $nor "i>$!ro por 0pansi1n =nra '#r(as 'riccionan!s- Por s# ins!alaci1n sncilla nos o'rc sos!ni$in!o in$"ia!a$n!-
?
/P40 /E0 El perno split set es un tipo de sostenimiento met#lico considerado $E%&'R) que trabajan por ricción (resistencia al deslizamiento
sll 0
PERNOS DE ANCLA6E DE FRICCI@N
Prno Sll0
Mcanis$o " ancla2 "l SBELLE
PERNOS DE ANCLA6E DE FRICCI@N
&y"ra%ol! Es #n prno " 'ricci1n* " in$"ia!a ins!alaci1n* al +# s l inyc!a a=#a a al!as prsions ? 5arsHS 0pan" " los $$ "iainicialH* Jas!a los K;$$ y "%i"o a s# )>l)#la " no r!orno* l a=#a +# s $an!in n l in!rior 2rc prsi1n cons!an! n !o"o $o$n!o* n 'or$a ra"ial a lo lar=o " la lon=i!#" "l !ala"ro-
ALCANCES: •Con s1lo ;pi ina"o corrc!a$n! ;!on- $ni$o " sopor! • Sos!ni$in!o in$"ia!o•No ncsi!a nin=,n !ipo " a"i!i)o* c$n!o* rsina s inyc!a
PERNOS DE ANCLA6E DE FRICCI@N
5o$%a &y"ra%ol!
PERNOS DE ANCLA6E DE FRICCI@N
Prnos sll0 Malla
CA5LES F#ncions " los ca%ls
CA5LES Tipos " ca%ls
CA5LES Tcnicas " ins!alaci1n
II.- SISTEMA DE SOSTENIMIENTO PASIVO Sopor! s #n sis!$a pasi)o* +# ac!,an por so%r la rocaUn sis!$a " sopor! consis! n l$n!os " sopor! +# c#$pln '#ncions in"i)i"#als y "%n !ra%a2ar 2#n!os para lo=rar l rs#l!a"o "sa"oEl sopor! s!a%ili(a la $asa rocosa $"ian! l con!rol "l colapso pro=rsi)o o "'or$aci1n " la $is$a-
SISTEMA DE SOSTENIMIENTO PASIVO E(4('%o) "( )o#o$%( ;- P#n!als - C#a"ros " $a"ra - Con2#n!o " c#a"ros o S+#ar s!s K- Ci$%ras $!>licas ?- Concr!o lan(a"o o SJo!cr! Q- Ga!as $c>nicas - Cin!as " acro o S!raps - Pa+#!s " $a"ra Boo" PacH - Mallas ;- Rllno
SISTEMA DE SOSTENIMIENTO PASIVO V('%aa): Con!rolan "sprn"i$in!o " la s#pr/ci " la roca For$an #na s#pr/ci $>s a$plia para "is!ri%#ir car=as
4TRA5A6AN FUERA DE LA ROCA7
5.- SOSTENIMIENTO CON A.- CASOS DE SOSTENIMIENTO CON MADERA MADERA PUNTALES CUADROS DE MADERA CON6UNTO DE CUADROS B.- ELENTOS PRINCIPALES DEL CUADRO POSTES SOM5REROS TIRANTES SOLERAS C.- ELEMENTOS AU1ILIARES: ENRRE6ADOS* ENTA5LADOS* ENCRI5ADOS 1 CRI55ING* TENDIDO DE CAMADAS* TOPES* 5LO8UES* TACOS* CUAS* LONGARINAS* MARC&AVANTES* ETCD.- TIPOS DE CUADROS : CUADROS NORMALES CUADROS CONICOS O TRAPEOIDALES* W CUADROS CO6OS-
SOSTENIMIENTO POR SOSTENIMIENTO CUADROS CU ADROS DE MADERA XLa $a"ra s #n $a!rial $#y )rs>!il para rali(ar !ra%a2os " sos!ni$in!osos!ni$in!o-
VENTAJAS AJAS DE LA Y VENT MADERA: XEs li=ra y '>cil " $anip#larlaXEs con1$icaXEs )rs>!il)rs>!il-
Y DESVENTAJAS DE LA MADERA:
XLa rsis!ncia a la 0i1n* !nsi1n* co$prsi1n "pn" " la s!r#c!#ra /%rosa y los "'c!os " la $a"raXLa J#$"a" *no s rsis!n!XLos Jon=os a'c!an n la J#$"a" con poca )n!ilaci1n y la $a"ra s p#"rXNo s con)nin! +# la $a"ra !ra%a2 a la
XCUADROS: Y CUADROS COMPLETOS: Rc!os*
Trap(oi"als- Trap(oi"als Y CUADROS CO6OSY CUADROS CON SOLERAY CUADROS REFORADOS: con rils* plancJas $!>licas* prnosY ENCRI5ADOS- ENRE6ADOS* ENTA5LADOSY PUNTALES PUNTALES DE SOSTENIMIENTO
CUADRO S
CUADRO TRAPE6OIDALES
CUADROS COJOS
CONJUNTO DE CUADROS
7.- SOSTENIMIENTO CON CIMBRAS / CERCHAS / ARCOS DE ACERO
SOSTENIMIENTO POR CIMBRAS Ó ARCOS DE ACERO 3496.* Est# constituido por segmentos curvil+neos ormando un conjunto r+gido o deslizante
SOSTENIMIENTO CON CIM5RAS MET
CIMBRAS
8.- SOSTENIMIENTO CON CONCRETO LAN6ADO / SHOTCRETE
CONCRETO LANADO SJo!cr!H Concr!o lan(a"o sJo!cr!H s l no$%r =nrico "l concr!o c#yos $a!rials co$ponn!s son: c$n!o* a=r=a"os* a=#a* a"i!i)os y l$n!os " r'#r(o* los c#als son aplica"os n#$>!ica$n! y co$pac!a"os "in>$ica$n! a al!a )loci"a" so%r #na s#pr/ci 9 59;:A4($!ca' Co'c$(%( I')%!%&%(
E) &' 4o$%($o o co'c$(%o #$o*(c%a"o '(&4?%!ca4('%( a @$a' (oc!"a" co'%$a &'a )&#($+c!(. 9
?
SHOTCRETE ZLa acci1n con2#n!a "l sJo!cr! y la roca* i$pi" +# s!os s "'or$n In"pn"in!$n!ZLa in!racci1n in"#c la 'or$aci1n " #n s'#r(o ra"ial " con/na$in!o* +# con!rola las "'or$acions y +# aplica"o so%r la pri'ria " la 0ca)aci1n* ay#"a a la 'or$aci1n " #n arco " s#s!n!aci1nZEl sJo!cr! $an!in l n!ra% " las posi%ls c#3as o %lo+#s rocosos* sllan"o las "iscon!in#i"a"s o =ri!as pro"#ci"as por la )ola"#raZE)i!a la al!raci1n " $inrals ins!a%ls prsn!s n l $aci(o rocoso 0ca)a"o* por 'c!o "l in!$pris$o-
?
E0is!n "os !ipos principals " concr!o lan(a"o: •
Concr!o lan(a"o por )a sca- co$o lo in"ica s# no$%r* s $(cla n sco y s a3a" l a=#a n la %o+#illa* s p#" incorporar #n aclran! n la $(cla-
•
Concr!o lan(a"o por )a J,$"a- s $(cla co$o #n concr!o " r)s!i$in!o %a2o y s %o$%a"o a la %o+#illa* l aclran! s aplica"o n la %o+#illa-
S&OTCRET VIA SECA Vn!a2asH VIA SECA Ds)n!a2asH E S 'acili!an cir!as Mayor =nraci1n " pol)o
con"icions " aplicaci1n /l!racionsH
Mayor porcn!a2 " r%o!-
Pr$i! %a2as rlacions A.C
Con"icions " aplicaci1n
Ma+#inaria $>s con1$ica
Mayor nr=a " co$pac!aci1n Mayor "nsi"a" " $(cla coloca"a
a$%in!al$n! incon)nin!s
E0i= $ayor 0princia n $ano " o%ra-
SOSTENIMIEN TO CON SHOCRETE Aplica"o
principal$n! n la%ors Galras* Ra$pas* s#%ni)ls* !c-H n rocas 'rac!#ra"as a $#y 'rac!#ra"a* co$o l$n!o " sos!ni$in!o !$poral -
VENTAJAS DE SOSTENIMIENTO CON SHOCRETE: (ersatili!a! en su aplicación%
Ma$or volumen !e ren!imiento por )orna!a !e tra#a)o%
(eloci!a! !e fragua!o !el concreto por el uso !e acelerantes !e fragua *Alcalinos+ "ue permite !ar continui!a! a las operaciones mineras *,iclo !e mina!o+%
Ma$or cali!a! !e compactación !el concreto "ue permite una me)or interaccion !el concreto con la roca%
Eficiencia !e tra#a)o para esta#ilizaciones temporales en la#ores !e explotación%
P$oc()o "( A#!cac!/' "( So%c$(%(
M(cla"o "l sJo!cr! n Mi0r " $ " capaci"a"
Tras=a"o a $i0rs " $ " capaci"a"
Ali$n!aci1n " c$n!o y a"i!i)os
Ara pr)ia$n! "sa!a"a con Scalr
Plan!a " la)a"o " Arna " Q*K $.J
Aplicaci1n "l sJo!cr! n la $ina
MATERIALES PARA LA ELABORACION DE LA ME6CLA: 2emento
ditivos
%aterial 2ementicio "uplementario
rena
8ibra %et#lica
gua
8ibra "int:tica
PASOS PARA EL LAN6ADO 2.5erificación 1. &osificación
<.0rasegado
>.Ensa"os
.La'a"o ?.0ransporte
=.9uestreo
9E0O&O/ &E ;@&O
3lasificaci/n #
VIA HUMEDA VIA SECA
SHOTCRETE MECANIZADO VÍA HÚMEDA
SHOTCRETE
;.- SOSTENIMIENTO CON GATAS HIDRAULICAS
GATAS MECÁNICAS GATAS GATAS
DE FRICCIÓN
HIDRALICAS O NEUMÁTICAS
GATAS A FRICCION Ca$lo El p#n!al $canico " acro CAMLO\ s l )r"a"ro sos!ni$in!o !$poral n $inria s#%!rrana +# $2ora las con"icions " s=#ri"a" " los !ra%a2a"ors n las la%orsEs ins!ala"o n l 'rn! "l !ra%a2o para %rin"ar pro!ccion "#ran! l lapso "l !i$po +# l sos!ni$in!o pr$ann! no Ja si"o ins!ala"o o !o"a)ia no s nc#n!ra !ra%a2an"o al ;] " s# capaci"a"- P#" sr ins!ala"o in$"ia!a$n!* n 'or$a rapi"a y 'acil- Un ran=o co$pl!o "
GATAS MEC
Ca(a .
Coa$ $o%a%o$! o.
T&o !'%($!o$ T(()co#!o.
^ ;-Q$ _
Paa'ca +a #a$a ( %(')!o'a"o "( a @a%a * !($ac!/' $(4o%a.
SOSTENIMIE NTO CON GATAS HIDRAULICA S
GATAS MEC
.- SOSTENIMIENTO CON PAUETES DE MADERA <2OOD PACK=
PA8UETES DE MADERA O BOOD PAC\
PA8UETES DE MADERA O PA8UETES SUD AFRICANO O BOOD PAC\ BOOD PAC\ SIMPLE MAS 6AC\ PAC\ Val)#la " Ali)io JACK PACK "s'o=#H " prsionVal)#la cJc " inyccion " a=#a
WOOD PACK SIMPLE
•
El 6acpac s #na al$oJa"illa " acro +# s 0pan" Ji"r>#lica$n!- Tra%a2a n con2#n!o con los p#n!als " $a"ra y.o 4cri%%in=7 oo"pacH Jacin"o la '#nci1n " pilars o col#$nas " sos!ni$in!o-
PA8UETES DE MADERA
Mnor $anip#lo " Ma!rialsD#raci1n " ar$a"o " pa+#! ;. =#ar"iaHUso "l 6ac Pac con capaci"a" " car=a $ayor a TNPa+#! si$pl " $a"ra con al!#ra " -?$!s
PA8UETES DE MADERA
Jac Pac "( .4%. 4% Jac Pac "( .4%. 4%
-Aso de %acB pacB de *.>+*.>+mts en el armado de 8ood pacB simples.
PA8UETES DE MADERA Jac Pac "( 5.4%5. 4% Jac Pac "( 5.4%5. 4%
-Aso de %acB pacB de 1.*1.*mts en el armado de 8ood pacB simple
PA8UETES DE MADERA
Jac Pac "( .4%. 4%
Jac Pac "( .4%. 4%
-&esarrollo de 8ood pacB semido$les con dos %acB pacB de *.>+*.>+mts-
=.- /O/0E;494E;0O 3O; C3DPO0
)'" ;25&'$
son elementos complementarios de soporte que trabajan a presión hidr#ulica.
.- SOSTENIMIENTO CON CINTAS DE ACERO / STRAPS
.- SOSTENIMIENTON CON MALLAS METALICAS / BASTIDORES
MALLAS METALICAS MALLA
ESLA5ONADA MALLA ELECTROSOLDADA
Malla M!>lica La $alla $!>lica principal$n! s #!ili(a"a para: 9Pri$ro* para pr)nir la ca"a " rocas #%ica"as n!r los prnos " roca 9S=#n"o* para r!nr los !ro(os " roca ca"a "s" la s#pr/ci #%ica"a n!r los prnos* ac!#an"o n s! caso co$o #n l$n!o " s=#ri"a" 9 Trcro* co$o r'#r(o "l sJo!cr!-
MALLA Co$$(c%a MET
I')%aac!/' La ins!alaci1n " la $alla lc!ro sol"a"a s "% 'c!#ar aplican"o las nor$as " s=#ri"a" $inra a"$>s s rco$in"a para #n $2or "s$p3o +# l ala$%r !rans)rsal " la $alla )aya p=a"o a la par" "l soca)1n* 4$iran"o la roca7* " s!a $anra s )i!a #n so%rs'#r(o n la sol"a"#ra ya +# la $ayor '#r(a s concn!ra so%r l ala$%r y no
9/ O96O4&E/ &E 96E &E 3EO
/O/0E;494E;0O 3O; 9 EE30O/O&&
)a malla electrosoldada se usa en combinación con split set o pernos helicoidales.
MALLA MET
Q
RELLENO
9.- SISTEMAS DE D!)(o "( Ta(o S%a'"a$" RELLENOS 6!@a@ <$a4#a=
DT&
N!( 5
CJi$na
MINERAL 4 H H 5
R(('o H!"$?&!co
N!(
; 4
