tema sobre derrumbes en minas

2. SOSTENIMIENTO
Clases de Sostenimiento.
1.- Sostenimiento Pasivo.
Sostenimiento con madera.
Instalación de Pernos .
Instalación de Shotcrete
2.- Sostenimiento Activo.
Instalación de pernos
Instalación de Shotcrete con fibra.
Instalación de Shotcrete con pernos y/o fibra.
Instalación de Arcos de Fierro deslizantes..

3. SOSTENIMIENTO PASIVO
Este tipo de sostenimiento se caracteriza porque no ejerce esfuerzos sobre
el macizo rocoso desarrollando su capacidad resistente a medida que la
roca se deforma.
• El mas conocido es el sostenimiento con madera: Cuadros, puntales,
wood pad, cribing, etc.
• Concreto lanzado solo.
• Instalación de Pernos
• Cimbras metálicas

5. SOSTENIMIENTO ACTIVO
Este tipo de sostenimiento tiene las siguientes características:
1. Ejerce esfuerzos predeterminados a la superficie del macizo rocoso,
asimilando presiones ocasionadas por el terreno.
2. Su instalación es rápida, aumentando la productividad y haciendo la
operación mas segura.
3. Se instala en todo tipo de excavación subterránea.
4. Necesita poco mantenimiento a lo largo del tiempo.
5. Es muy versátil.
6. Menores costos de instalación y mantenimiento.
7. Existen sistemas de mecanización muy avanzados en lo que respecta
a este tipo de sostenimiento.

6. INSTALACION DE PERNOS
La clave del éxito de este tipo de soporte, al igual que los otros tipos de
sostenimiento es de impedir que la roca se desintegre, para lo cual se reducen
los movimientos de la roca, de esta manera la roca adyacente a la labor se
transforma en un elemento activo del sistema de soporte y virtualmente
conforma un arco autosoportante.
En este tipo de sostenimiento se deben de tener en cuenta lo siguiente:
En roca de buena calidad la función principal del empernado es evitar la caída de
bloques o planchas de roca evitando así la desintegración del macizo (pernos
ocasionales).

8. efecto la cuña.

9. EFECTO VIGA
•En rocas estratificadas o con sistemas de fracturas paralelas el perno ayuda a
sostener el desplazamiento relativo de los estratos o lajas, aumentando la
rigidez de la viga compuesta creando ligazón entre bloques .

10. EFECTO ARCO
•En rocas incompetentes el empernado sistemático confiere nuevas
propiedades al macizo que rodea la labor, de tal manera que se modifica su
comportamiento aumentando la cohesión.

11. • La excavación de labores aledañas pueden alterar el equilibrio del sistema
de empernado.
• Los elementos que conforman el perno tales como varillas, conchas de
expansión, planchas de apoyo, etc se pueden deteriorar; en mayor o
menor grado, por efecto de la corrosión.

12. TIPOS DE PERNOS DE ANCLAJE
El tipo de perno de anclaje a utilizar depende de la resistencia
mecánica necesaria que se necesite y de las características de
alteración, dureza, etc. de la roca.
Existen los siguientes tipos de pernos de Anclaje:
• Pernos de Expansión: Se caracterizan porque el perno esta
directamente en contacto con la roca, realizando esfuerzos radiales
de compresión. Entre ellos tenemos: Split set, Swellex y de cabeza
expansiva.
•Pernos de Adhesión: Son pernos que están unidos a la roca a través
de otro material (cemento o resina). Entre ellos tenemos: Pernos de
Fierro corrugado, Pernos de Fierro Helicoidales (aceros arequipa) y
Cable Bolts.

13. • SPLIT SET: Es un tubo partido de 38-41 mm. Que al ingresar al taladro se
comprime. Se utiliza en sostenimientos temporales. Se debe tener en
cuenta lo siguiente cuando se realice su instalación:
- El diámetro del taladro debe estar entre 35 a 38 mm.
- El esfuerzo a la tracción debe de ser como minimo 0.85 tn/pie.
- Las placas deben de estar en contacto directo con la roca.
- En caso de instalarse con malla esta, se debe presentar con gatas
mecánicas y ganchos de de Fe. de ½”.

14. • Pernos Swellex: Es un tubo sellado de diámetro de 28 mm. que se
introduce dentro del taladro y posteriormente se expande con presión
de agua (30 mpa.) quedando en contacto con la roca. Se debe de tener
en cuenta lo siguiente:
- El diámetro del taladro no debe de ser mayor a 38 mm. Ni menor de 33
mm.
- El esfuerzo a la tracción debe de ser como mínimo 1.25 tn/pie.
- Las placas deben de estar en contacto directo con la roca.
- Al inyectar el agua la presión no debe ser menor a 5 bares.

16. Pernos de Fierro Corrugado-Helicoidales: Es uno de los sistemas de anclajes que mas se usa
en la actualidad para sostener labores permanentes. Se pueden instalar con cemento en
mortero, cemento embolsado (cembolt) o con resina (rápida o lenta) dependiendo del tiempo
de fragua que se necesite. Se debe tener en cuenta lo siguiente cuando se elija instalar este
tipo de perno:
- Una vez instalado el mortero, cembolt o resina el perno debe de ingresar con rotación.
- El esfuerzo a la tracción debe de ser como mínimo 2.0 tn/pie.
- El perno debe de tensarse (usando un torquimetro) hasta un torque de 1 tn/pie, luego de que
el material cementante halla fraguado.
- Las placas deben de estar en contacto directo con la roca.

18. INSTALACION DE MALLA
La malla es un sistema de refuerzo que se utiliza en zonas muy
fracturadas sola o con concreto lanzado. En CMASSA se utiliza la
malla electro soldada. Esta consiste en una cuadricula de 3”X3” y
alambre de 4 mm. La forma correcta de instalar la malla es la
siguiente:
• Marcar con pintura los puntos en donde se va a instalar los pernos y
ganchos, para lo cual se debe de tener en cuenta la dirección de las
fracturas, cuñas, geometría de la labor, etc.
• Presentar la malla, asegurándola con cuatro gatas hidráulicas o
mecánicas en la zona a perforar. Instalación de escalera de tijera sí la
labor esta muy alta, en lo posible este trabajo se debe de realizar
sobre carga.
• Posición adecuada de la perforadora y Perforación de 30 cm. para
asegurar con ganchos la presentación de la malla. Una vez
presentada la malla se perfora el taladro para perno .
• La malla debe estar pegada en su totalidad a la roca.

19. MALA INSTALACION DE MALLA
EN LA FOTOS ADJUNTAS SE OBSERVA LA MALA COLOCACION
DE LA MALLA, YA QUE ESTA UBICADA ENTRE DOS FALLAS,
DEBIENDOSE INSTALAR A PARTIR DE 1.5 MT DE ALTURA Y DE
HASTIAL A HASTIAL. ADEMAS LA DIRECCION DE LOS PERNOS
NO ES LA MAS ADECUADA Y ESTAN COLOCADOS EN LA FALLA.

20. FOTO 1:
Se aprecia que no existe
traslape entre ambos tramos de
malla. Este debe de ser de 20
cm. como mínimo y los pernos
deben de estar entre 75 a 100
cm.
FOTO 2:
Se aprecia que la malla no esta
bien pegada a la roca, lo cual
produce bolsonadas entre la
malla y la roca. La malla debe
estar pegada ala roca en un su
totalidad.
FOTO 1
FOTO 2

21. FORMA CORRECTA DE INSTALAR MALLA

24. EQUIPO MECANIZADO PARA PERNOS

25. PROCEDIMIENTO DE CONTROL PARA SOSTENIMIENTO
1. El conteo de pernos, malla, cuadros, puntales, etc. Se realizara durante el mes, no a
fin de mes como venia ocurriendo hasta el momento y estará a cargo del Area de
Geomecánica.
2. Todo perno para ser aprobado debe cumplir con lo siguiente:
- Si es puntual debe de estar bien direccionado.
- Si es sistemático debe ser instalado en forma radial.
- Se debe tener en cuenta la dirección de las fracturas principales.
- Al realizar la prueba de arranque el resultado no debe ser menor a 0.85Tn/Pie
(para split set), 1.25 Tn/pie (para swellex) y 2.5 Tn/pie (para fierro
corrugado y helicoidal), caso contrario habrá un castigo de 30 pernos de
descuento.
- No debe de colocarse en una fractura.
- De no cumplirse uno de las anteriores observaciones el perno no sera valorizado.
3. En el caso de la malla, esta debe cumplir con lo siguiente:
- Estar pegada a la roca en su totalidad.
- El traslape entre malla y malla debe estar entre 20 y 30 cm.
- La malla a instalar sera solo y únicamente la malla electro soldada, en casos
excepcionales se permitirá utilizar malla de Gallinero y se instalara doble.
- Se realizara un Precio Unitario para la instalación de malla.

26. 4. Bajo ningún concepto se debe de utilizar plantillas de madera. Si
se encuentran pernos con este tipo de dispositivo el perno será
rechazado.
5. Ver los estándares de instalación de perno, malla, concreto
lanzado y arcos de acero, los mismos que serán entregados a las
contratas en el mas breve lapso, tanto en copia electrónica como
en papel.
6. En forma diaria el contratista debe presentar al Area de
Geomecánica sus ordenes de trabajo de todo tipo de
sostenimiento, con visto bueno del ingeniero que ordeno realizar
dicha labor, teniendo un plazo máximo de dos días, posteriores a
la culminación de dicho trabajo. Sin dicho documento no se
reconocerá ningún tipo de reclamo.
7. Para el conteo de pernos, malla, etc. se pondrán de acuerdo en el
reparto de guardia un representante de la contrata con un
representante de Geomecánica para realizar dicho acto, si el
contratista no se encuentra en el punto y a la hora acordada se
procederá a realizar el conteo sin su presencia, sin lugar a
reclamos posteriores.

27. GEOMECANICA
Es la conjunción de varias disciplinas (geología, mecánica de rocas,
hidrogeología, etc.) que se encarga del estudio del macizo rocoso y
su aplicación en resolver problemas constructivos en ese ambiente
(minas subterráneas, superficiales, túneles, casa de fuerza, etc.).
Las principales funciones de la geomecánica son:
1. Determinar el tipo de sostenimiento a instalar en un labor, para lo
cual se determinan los Indices Geomecánicos del macizo rocoso,
tales como:
- Indice Q.
- Indice RMR.
- Indice MRMR.
- Indice GSI.

28. INDICES GEOMECANICOS

29. RQD/Jn= Es el tamaño de bloques.
Jr/Ja = Es la resistencia al esfuerzo cortante entre bloques.
Jw/SRF = Son los esfuerzos activos.

31. • Indice RMR: Conocido como el índice CSIR, creado por Bieniawski (1989).
RMR= 1 + 2 + 3 + 4 + 5 - B

32. EVALUACION REQUERIMIENTOS DE FORTIFICACION
METODO DE LAUBSCHER (MRMR):
Los códigos para las diferentes técnicas de soporte se entregan en la tabla
siguiente.
El RMR corresponde al valor de clasificación de Laubscher, ver Anexo A.
Este valor es la lo que se denomina Rating In Situ.
El MRMR corresponde al valor de la clasificación de Laubscher ajustada.
El ajuste se efectúa por los siguientes factores: calidad de la tronadura, orientación de
las estructuras con respecto a la orientación de la excavación, esfuerzos naturales e
inducidos, posibilidad de meteorización de la roca una vez expuesta al ambiente.
En el cuadro, si una roca, por ejemplo, de RMR in situ de 3 A, luego de los ajustes
pasa a ser 3 B, la fortificación requerida sería del tipo “b”, la que se describe en el
cuadro siguiente.

33. EVALUACION REQUERIMIENTOS DE FORTIFICACION
METODO DE LAUBSCHER
Técnicas de Soporte
Refuerzo de roca
a Pernos locales en intersecciones de
b Pernos a un espaciamiento de 1m
c b Straps y malla si la roca es muy fracturada
d b y malla con Shotcrete con refuerzo de fibras de acero y pernos para
confinamiento lateral
e d Straps en contacto con el Shotcrete
f e Cables como refuerzo y confinamiento lateral
g f Apernado
h Estacas de avance
i Grouting
Revestimiento rígido
j Madera
k Marcos de acero rígidos
l Concreto masivo Baja deformación
m k Concreto
n Concreto estructuralmente reforzado

35. 2.- Definir los tiempos de auto soporte de la roca.

36. 3. Definir las aberturas máximas que puede soportar el macizo rocoso. Esto
se realiza con la siguiente formula:
4. Realizar estudios geomecánicos orientados a mejorar o cambiar el
método de minado, para ello se utilizan diversos Software, tales como:
DIPS: Este es un programa que plotea, analiza y presenta datos de
estructuras geológicas (sistemas de fracturas, fallas, estratificación,
etc) usando técnicas de proyección estereográficas. El análisis
principal que realiza se basa en el rumbo y buzamiento de las
estructuras. El resultado que arroja el DIPS nos permite realizar los
siguientes análisis:
- Determinar los sistemas principales de fracturas.
- Definir la orientación preferencial de las labores para instalar el menor
tipo de sostenimiento.
- Definir la orientación de los pernos a instalar.
- Realiza un análisis estadístico de la abertura, rugosidad, alteración, etc
de los sistemas de fracturas.
- Define la formación y ubicación de las cuñas que se puedan presentar
en las labores.
A continuación se presenta un grafico del diseño final del DIPS.

37. 5.- PHASES: Es un programa que usa los elementos finitos para realizar análisis de estabilidad
de excavaciones subterráneas. El programa permite determinar las direcciones de esfuerzos
en dos dimensiones y deformaciones del macizo rocoso. El resultado que arroja el PHASES
permite realizar los siguientes análisis:
- Permite determinar las aberturas máximas que soporta una excavación subterránea,
simulándola en dos dimensiones.
- Nos da información del tipo de sostenimiento que se debe de aplicar en una determinada
labor.
- Da información de la resistencia de los pilares y el tipo de relleno que se debe de utilizar para
que estos se soporten.
- Determina el factor de seguridad de la excavación subterránea analizada.
A continuación se presenta un grafico del diseño final del PHASES

38. 6.- EXAMINE3D: Es un programa de análisis para excavaciones en roca.
Determina los esfuerzos en tres dimensiones y se utiliza tanto en minas
subterráneas como en obras civiles. Este programa nos permite realizar los
siguientes análisis:
- Nos permite definir si el método de minado es el más adecuado y si es
posible mejorarlo o cambiarlo.
- Determina el factor de seguridad de la labor a excavar.
- Calcula volúmenes y áreas de minado.
- Nos define la dirección de esfuerzos en tres dimensiones.
- Grafica los sistema de fracturas y analiza como intervienen dentro de la
excavación.
- A continuación se presenta un grafico del diseño final del programa