FORTIFICACION DE PIQUES

UNIVERSIDAD DE ATACAMA

PROFESOR: Rafael FonsecaINTEGRANTES:-Carlo González-Sebastián Lozano

INTRODUCCION

PIQUE MINERO :•LABOR VERTICAL•UTILIDAD:ACCESO DIRECTO A UNA MINAVENTILACIONEVACUACION DE EMERGENCIAINGRESO DE INSUMOSEXTRACCION DEL MINERAL, ETC.•ES UNA LABOR IMPORTANTISIMA, POR LO TANTO NECESITAMOS UNA BUENA FORTIFICACION

REVESTIMIENTO DEL PIQUE

•EL REVESTIMIENTO CUMPLE LA MISION DE SERVIR DE SOPORTE PARA LOS EQUIPOS Y SOSTENER LAS PAREDES.•EN LOS PIQUES MODERNOS DE SECCION CIRCULAR O ELIPTICA SE UTILIZA HORMIGON ARMADO CON UN ESPESOR MINIMO DE 20 CM AUNQUE EN PIQUES DE SECCION RECTANGULAR SE PUEDE UTILIZAR MADERA.•ANTIGUAMENTE SE UTILIZABA REVESTIMIENTO DE LADRILLO O DE BLOQUE.

REVESTIMIENO DEL PIQUE•LAS VENTAJAS DEL HORMIGON:PUEDE CONSEGUIR RESISTENCIAS ALTAS DE 50 MPA.PUEDE IMPERMEABILIZARSE PARA PRESIONES HIDROESTATICAS NO DEMASIADO ELEVADA DE LOS NIVELES FREATICOS.

REVESTIMIENTO DEL PIQUE•HORMIGON ARMADO

REVESTIMIENTO DEL PIQUE• Normalmente el revestimiento no se calcula en piques realizados en rocas duras ya que la resistencia del hormigón es inferior a las tenciones de la roca, por lo que el hormigón no debería estar sometido a presiones del terreno, sin embargo el brocal y la parte de pique excavado en el terreno de recubrimiento si pueden estar sometidos a tales esfuerzos del terreno o de la presión del freático

REGLAMENTO DE SEGURIDAD MINERA

ARTICULO N° 157Los trabajos subterráneos deben ser provistos, sin retardo del sostenimiento mas adecuado a la naturaleza del terreno y solamente podrán quedar sin fortificación los sectores en los cuales las mediciones, los ensayos, su análisis y la experiencia en sectores de comportamiento conocidos, hayan demostrado su condición de auto soporte consecuente con las presiones que se mantienen por debajo de los limites críticos que la roca natural es capaz de soportar.

REGLAMENTO DE SEGURIDAD MINERA

•ARTICULO N°159En los piques cuya fortificación sea parcial o total, la revisión deberá efectuarse en periodos no superiores a 6 meses, pudiendo el servicio exigir, de acuerdo al estado de estos, revisiones antes de la fecha limite

REGLAMENTO DE SEGURIDAD MINERA

•ARTICULO N°160En los piques para transito de personas y materiales que no estén protegidos o fortificados, se deberá disponer la acuñadura permanente a través de personal instruido y preparado para tales fines

REGLAMENTO DE SEGURIDAD MINERA

•ARTICULO N°161SE PROHIBE TRABAJAR O ACCEDER A CUALQUIER LUGAR DE LA MINA QUE NO ESTE DEBIDAMENTE FORTIFICADA, SIN PREVIAMENTE ACUÑAR.

CALCULOS PARA FORTIFICACION• Para calcular el espesor de hormigón del brocal y del revestimiento en el recubrimiento se utilizan las siguientes expresiones:

•En el caso de que se considere que la presión se aplica de golpe provocando una reacción elástica del hormigón (formula de Lame), o bien

CALCULOS PARA FORTIFICACION

Donde:d= espesor del revestimiento en mr= radio interior del pique en mRc= resistencia del hormigón en MpaP= Presión externa que actúa sobre el hormigón en MpaF=2, coeficiente de seguridad respecto de la tensión de compresión

CALCULOS PARA FORTIFICACION

Para el cálculo del revestimiento del brocal y del recubrimiento es prudente suponer que la columna de agua llega hasta la superficie y que al menos el 70% de la presión máxima teórica del terreno activo se aplica a lo largo de toda la embocadura del pique.

EQUIPOS

Los equipos que se utilizan en la construcción del pique son los siguientes:-3 bombas de achique sumergibles, una neumática y 2 eléctricos.-Una bomba Swellex para instalación de pernos.-Una perforadora Jack Leg.-Dos pies de avance de 1,20 y 1,60 m- Un rick Hamener, para la remoción del material fracturado.-Un ventilador de 7,5 HP, con manga de 16 pulg.

EQUIPOSBOMBAS DE ACHIQUE SUMERGIBLES

EQUIPOS

Swellex es un perno de anclaje hecho de un tubo soldado doblado sobre sí y sellado en un extremo. Se expande utilizando un flujo de agua de alta presión entregado por una bomba especial.

EQUIPOS

EQUIPOS

PERFORADORA JACKLEG

EQUIPOS

PIE DE AVANCE

SOSTENIMIENTO

•SOSTENIMIENTO PROVISIONALComo el personal está expuesto a la caída de las rocas al avanzar en profundidad el pique, el sostenimiento provisional de las paredes es esencial. Por lo general este sostenimiento provisional está constituido por cuadros metálicos de perfiles en U, llamados enviguetados. Toman la forma exterior del pozo y están conformados por 4 o 5 piezas unidas por pernos. Detrás de ellos se suelen colocar planchas metálicas ajustadas por medio de cuñas, rellenando los vacios entre la pared y planchas metálicas con madera o roca para asegurar un buen ajuste. Las viguetas circulares se colocan a intervalos de 0.70 a 1.50 m según la naturaleza de los terrenos. Estas instalaciones se efectúan en forma descendente, conforme avance el pique.

SOSTENIMIENTO

SOSTENIMIENTO

•SOSTENIMIENTO DEFINITIVOSe utiliza madera redonda o escuadrada, ladrillos, hormigón armado y/o dovelas (estructuras pre-fabricadas en forma de cuña a fin de empalmarlos y asegurarlos con pernos); También se utilizan pernos de anclaje.Madera: Se utiliza para los pozos de sección rectangular, en rocas de dureza mediana, cuando el tiempo de servicio del pique será inferior a 15 años.

SOSTENIMIENTO

•Entibación con Cuadros Adosados, encastillado, encribado. 

Constituida por cuadros rectangulares colocados directamente unos sobre otros. Cada cuadro consta de 4 elementos ensamblados generalmente a media madera, a media madera en escarpe y a charpado bilateral.

SOSTENIMIENTO

SOSTENIMIENTO

•ENTIBACION CON CUADROS NORMALESSe constituye de abajo hacia arriba, en tramos de una altura de 10 a 12 metros entre cuadro de asiento. Transversalmente sus cuadros de asiento encajan en patillas preparadas en las caras y encima ensamblan los travesaños transversales en muescas practicadas. Longitudinalmente, se usa longarina de 2 a mas metros de longitud, formando el cuadro normal anteriormente, y de acuerdo al diseño, puede ser dividido en 2 o más compartimientos, gracias a los postes o puntales y travesaños, contando además con las guiaderas.

SOSTENIMIENTO

SOSTENIMIENTO

•Entibación con cuadros suspendidos o colgantesLos cuadros son confeccionados de arriba hacia abajo. Los lados transversales del Cuadro de Asiento van empatillados en las caras de la chimenea, cada 5 a 10 cuadros o más. Los divisores y puntales o postes van siendo ensamblados a alturas de 0.80 a 1.60 metros. Cada cuadro está suspendido al inmediato inferior por medio de varillas de acero de 20 a 30mm de diámetro. Estas suspensiones se insertan a través de agujeros taladrados en las longarinas del cuadro y se sujetan por medio de arandelas y tuercas. Las paredes del pozo serán revestidas con tablas, si lo requiriesen.

SOSTENIMIENTO

SOSTENIMIENTO•MamposteríaEn esta operación se utiliza un Piso de Maniobras sobre el que trabajan los albañiles; al mismo tiempo, este piso de maniobras sirve para tensar a los cables de guiado de las cubas. Este piso de maniobras o tablero está suspendido por medio de cadenas y un cable central que es engrapado al Tambor en superficie. También se pueden usar los pisos múltiples, donde encofran, vierten el concreto y desencofran. El piso inferior se encuentra situado 5 ó 6 metros más abajo, distancia suficiente para que el hormigón fragüe y se pueda desencofrar sin inconvenientes. En el piso superior se vuelcan las cubas especiales de hormigón, de fondo móvil, en una tolva colocada en el eje del pozo. En la base de ésta, varias mangueras flexibles de gran diámetro permiten llevar hormigón a cualquier punto del contorno del pozo.

SOSTENIMIENTO

CALCULOS

•ESTABILIDAD DE BLOQUES ANCLADOSP= peso muerto del bloqueα= Angulo del perno con la horizontal (en grados)β= Angulo del perno con la horizontal (en grados)ϕ= Angulo de friccion con la superficie (en grados)Rs= fuerza de friccion en kgPc=Fuerza axial que se da al perno en kgµ= Factor de seguridad∑R= suma de fuerzas que se ponen al movimiento en kgNα= Fuerza normal a la superficie de la grieta debido al peso muerto del bloque.Fα= Fuerza que provoca el movimiento en kg

CALCULOS

Calcularemos la fuerza de sostenimiento:N=2α= 60L=1,5Β=25°Φ=30°ϒ=2,5 ton/m^3

Pc=3,92 ton

SOSTENIMIENTO

Para determinar los parámetros de sostenimiento tales como:-Longitud de pernos-Densidad de pernos-Resistencia de los pernos a las cargas qué soporta Se realizaran los siguientes cálculos y se describen las características al utilizar pernos swellex como refuerzo.

CALCULOS

•Longitud de pernos (l) Lechos fuertes=l=1/3*LLechos débiles=l=1/2*LL=ancho del túnel

•Espaciamiento de los pernos (b)

•Rmax=capacidad máxima de soporte de carga del perno, en metros

CALCULOS

Diámetro de pernos

R= fuerza axial permitida en el perno en kgFa= esfuerzo en el límite elástico (punto cedente) del acero en kg/cm^2F= área del perno en cm^2d= diámetro de pernos en cm

CALCULOS

Densidad de los pernos

Es el número de pernos por metro cuadrado lo cual lo más usual es que se tome este número como numero 1. suponemos que:Ancho abertura=3Condición de techo= fracturadoRoca de techo= andesitaEspesor de techo inmediato=h=1,75mDensidad de techo inmediato=ϒ=2,5 ton/m^3Distancia entre la itens de perno c=1m

CALCULOS

Cuando el techo inmediato que va a separarse del techo principal la longitud del perno debe ser mayor al espesor por lo menos 0,5 m.Entonces l=1,75+0,5=L=2,25mEl número de pernos se calcula como sigue

Si d es 2,5 cm de resistencia 37 (Fa=2,900 kg/cm ^2)n=2

CALCULOS

Entonces los cálculos geomecanicos determinan los siguientes parámetros de sostenimiento del pique.-Usar pernos Swellex de 7 pulgadas de longitud para la parte central y 5 pulgadas para los hastiales-espaciamiento entre pernos debe ser 1m-usar malla en condiciones que la caja sea debil-1 instalación pernos.

CALCULOSDescripción de los materiales a utilizar en el sostenimiento.Malla metálica: las mallas tienen un ancho de 2,5m por rollo de 20 m y se fijaran en el techo por los mismos pernos de anclaje. Pernos Swellex: Se emplearan según las técnicas de diseño de 7 pies de longitud y el espaciamiento de 1m como máximo de instalaran cada 3 disparos. Cuadros: Además del sostenimiento con pernos y malla se reforzaran con cuadros de madera de 20x20cm de sección solamente cuando se atraviesa terrenos malos como terrosos o de alto fracturamiento. 

SISTEMA DE FORTIFICACION DE PIQUE MAS MODERNO

•El sistema tunnel linerEs un sistema para la construcción de túneles en suelos blandos, consiste en la excavación y ensamblaje interior progresivo y simultaneo de placas de aceros, las cuales pueden ser negras, galvanizadas o con recubrimiento epoxico , con o sin revestimiento interior en concreto , dependiendo de las características particulares y necesidades de la obra.

SISTEMA DE FORTIFICACION DE PIQUE MAS MODERNO

El sistema para construcción de túneles Tunnel Liner, desarrollado en base a planchas de acero corrugado y que permite el armado desde el interior, minimizando el impacto en la superficie, resultó la solución ideal para la construcción de dos piques (túneles verticales) en la división Teniente de Codelco Chile. Los túneles gemelos de 75 metros de largo y 3 metros de diámetro, tienen por objeto el traspaso de material desde la mina a rajo abierto hacia la mina subterránea.

SISTEMA DE FORTIFICACION DE PIQUE MAS MODERNO

El traspaso se realiza con camiones que transportan el mineral hacia la zona de los piques, donde descargan sus tolvas con todo el material, el que será posteriormente removido en el nivel inferior de la mina para ser procesado. Tunnel Liner, fue utilizado como entibación de seguridad para permitir una excavación estable y proporcionar seguridad a los trabajadores y presentó la siguiente secuencia constructiva:

SISTEMA DE FORTIFICACION DE PIQUE MAS MODERNO

- Introducción de sonda hasta la galería inferior. - Excavación ascendente de D=1.8m por medio de raise borer. - Excavación descendente de d=3.3m por medio de perforación y tronadura - Instalación simultánea de protección con Tunnel Liner. - Instalación de blindaje definitivo. El proyecto se encuentra actualmente en ejecución, con fecha de término para septiembre de 2012. Tecnovial realizó una primera visita a terreno para capacitar al personal en la instalación del producto y una segunda visita para verificar el estado de avance y resolver en terreno cualquier duda o complejidad que surgiera dentro del proceso constructivo.

SISTEMA DE FORTIFICACION DE PIQUE MAS MODERNO

SISTEMA DE FORTIFICACION MAS ANTIGUA

La formas más antigua de dar un soporte artificial a un pique es con madera ya que es un material que es relativa mente asequible, en la minería chilena del siglo XVII y XIX en los grandes pueblos mineros de las tierras de Copiapó era un material comúnmente utilizado para el sostenimiento de los piques, hasta hoy en día se conservan esta estructuras en algunas de estos hoy abandonados pueblos mineros

SISTEMA DE FORTIFICACION MAS ANTIGUA

Fortificación de madera en el pique, mina de plata el Carmen (lomas bayas, T. amarilla)

SISTEMA DE FORTIFICACION MAS ANTIGUA

Una de las principales características de los piques mineros de esta zona minera es que son cuadrados a si es más fácil realizar la fortificación con madera, se puede observar que los marcos largueros son relativamente más gruesos que los que rodean al pique.

SISTEMA DE FORTIFICACION MAS ANTIGUA

Fortificación de madera pique de la mina de oro el Cóndor (inca de oro)

SISTEMA DE FORTIFICACION MAS ANTIGUA

Fortificación de madera pique de la mina de tungsteno la Reconquista (San miguel, T.amarilla)

SISTEMA DE FORTIFICACION MAS ANTIGUA

Se puede apreciar que la fortificación en madera los marcos están montados uno sobre el otro y clavados junto con los tirantes.

SISTEMA DE FORTIFICACION MAS ANTIGUA

Fortificación de madera pique mina San francisco (Pampa Larga ,T.amarilla)

SISTEMA DE FORTIFICACION MAS ANTIGUAFortificación de madera pique mina la Dolores (Chañarcillo, Copiapó)

Al igual que la mina san francisco, en La dolores podemos apreciar el uso de la madera de Eucaliptus que es un árbol que se da comúnmente en la provincia de Copiapó.

SISTEMA DE FORTIFICACION MAS ANTIGUA

En la imagen se puede apreciar el uso de la maderas de pino Oregón en el pique de la mina el transito

SISTEMA DE FORTIFICACION MAS ANTIGUA

TRANSITO

GRACIAS !!!!