7/31/2019 Caracterizacin Mesh & Lacing v2 (2)

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Caracterizacin Mesh & Lacing

Preparado por:Divisin Minera Inchalam

Enero 2011

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INTRODUCCIN

Inchalam Minera ha desarrollado una amplia gamma de mallas de fortificacin,

especialmente las de alta resistencia MFI, con diseo especfico para sostenimiento y

contencin en labores mineras y civiles. Es por sta razn, que Inchalam Minera

preocupado por sus clientes est continuamente innovando y desarrollando nuevos

elementos, cada vez ms diferenciados en las necesidades especficas y de alta

demanda de sus clientes, proveyendo los elementos imprescindibles para el desarrollo

de los proyectos mineros y civiles. Debido a lo anterior Inchalam Minera en conjunto

con Codelco Divisin El Teniente y la Pontificia Universidad Catlica de Chile, han

puesto su enfoque en el sistema de fortificacin usado en sectores crticos El Teniente,

con la finalidad de proponer una idea ms eficiente y eficaz en el desarrollo de tneles,

un sistema que permita adaptarse a la movilidad del cerro, altamente flexible y

dinmico, ms an cuando las condiciones del cerro son dinmicas y la distribucin de

los esfuerzos estn variando continuamente debido a una serie de factores,

principalmente por el avance de la explotacin. Inicialmente esta propuesta pretende

mostrar la viabilidad y conveniencia de cambiar desde un sistema rgido de

fortificacin en estos sectores de altos esfuerzos a uno que sea altamente dinmico y

adaptable a las variaciones de los esfuerzos (Mesh & Lacing).

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OBJETIVO GENERAL

Anlisis Tcnico del Sistema Mesh & Lacing.

OBJETIVOS ESPECFICOS

Caracterizacin Contraste con Shotcrete Usos

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Sistema Mesh & Lacing

En condiciones extremas de esfuerzos, donde generalmente hay explosiones de roca,

zonas de squeezing y esfuerzos de corte importantes, debido a desplazamientos de los

bloques producto de marcados sistemas de microfallas y altos esfuerzos in situ, los

sistemas tradicionales de fortificacin (perno-malla) son insuficientes, debidoprincipalmente a que el refuerzo (en la mayora de los casos barras de acero helicoidal,

anclados a la roca) no posee las caractersticas de flexibilidad propias para ser usadas

en estos casos, por lo que la resistencia de dichas barras rgidas no es aprovechada

pues fallan a esfuerzo de corte, ms an el sistema perno planchuela no logra

satisfacer las condiciones de soporte que se requieren, tenindose constantes

desprendimientos de planchuelas, y presentndose corte de la barra por cizalle en la

zona entre la planchuela y el macizo rocoso, debido al esfuerzo generado por la malla

cuando sta acta reteniendo grandes volmenes de roca. Si a lo anterior sumamos,

que no slo el sistema est expuesto a cargas estticas, sino tambin dinmicas, donde

grandes bloques de roca salen eyectados, el punto crtico de falla se presenta en labarra con la planchuela, no as en las mallas de alta resistencia como la MFI 3500.

Estallido de Roca El Teniente Sub 6 (1991)

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En vista de lo anterior, se ha hecho un anlisis de las experiencias nacionales e

internacionales en el uso de nuevos sistemas de fortificacin para estas condiciones

particulares y bastante complejas, por lo que se han evaluado experiencias en minas

Sudfricanas a grandes profundidades, EEUU y Australia, entre otras.

En general, cuando las condiciones de cerro son psimas (rockburst, squeezing, etc.) se

usa el sistema de perno malla shotcrete, el cul provee de una estabilidad

significativamente mayor al mtodo tradicional perno malla. El shotcrete como

elemento sostenedor, al ser incorporado al sistema en capas de grosor que varan

entre los 30 cm y 70 cm, logra generar un arco de sostenimiento esttico, que provee

potencia al sistema de fortificacin. Sin embargo, las constantes variaciones dinmicas

del cerro, la re-distribucin continua de esfuerzos, producto de una serie de factores,

pero principalmente por el avance de la explotacin, generan la paradoja de proveerun sistema de fortificacin esttico para condiciones de cerro dinmicas, con las

implicancias que esto trae, por ejemplo: que se tenga una falsa sensacin de seguridad

al tener shotcrete, disminuyendo el monitoreo en esas zonas, que pueden en un

principio haber sido consideradas estables, pero que los esfuerzos se distribuyeron y se

pueden dar explosiones de roca; explosiones que al liberar grandes cantidades de

energa cintica, hacen trabajar el shotcrete a traccin, fracturando la capa de

sostenimiento y existiendo desprendimientos de roca y shotcrete que pueden afectar

severamente un tnel, por lo que este sistema tiene muy poca flexibilidad para

absorver las liberaciones sbitas de energa cintica, terminando en el colapso.

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Aun as, existe el Shotcrete reforzado con fibras, lo que permite que la capacidad de

absorcin energtica y la capacidad de absorcin sea mayor, sin embargo los costos

asociados son sustancialmente elevados.

De esta manera como se puede visualizar en la Tabla 1. El Sistema (cable-malla-

shotcrete reforzado con fibra) en su mejor rendimiento para capacidades energticas

de 150 kJ presenta 500 mm de deformacin. En contraste el Sistema Mesh & Lacing,

con refuerzo de tendones, para similar capacidad energtica, se deforma 550 mm.

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Debe notarse a continuacin que la deformacin de la Malla MFI 3500 bordea los 190

mm.

En vista de lo anterior, y como el Sistema Mesh & Lacing, posee mayor capacidad de

deformacin, es un sistema ms dinmico, que se ajusta a las condiciones dinmicasdel cerro, nuestro estudio se centrar en caracterizar el Sistema Mesh & Lacing.

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El objetivo es evitar eventos como los siguientes:

Abombamiento de la Malla 10006 Perno con falla por esfuerzo combinado

de corte y traccin.

C-21 Nivel de Produccin Mina Esmeralda

(estallido de roca 3 agosto 2002)

Planchuela con Lneas de Luders

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El Sistema Mesh & Lacing generalmente usa refuerzos de tipo tendn de dimetros de

12 mm, 18 mm y ocasionalmente de 25 mm.

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Adems utiliza cables en el sostenimiento de similares dimetros, que se entrelazan de

la siguiente forma:

Otra variante es usar una barra de acero doblada con un loop, como refuerzo, de la

manera que muestra la figura.

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Como se vislumbra en las imgenes anteriores, adems de usar un loop ya sea con

refuerzo de tendones o con barra doblada, se utiliza una placa base, como se muestra

continuacin.

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El uso de Tendones de refuerzo, permite una mayor resistencia a los esfuerzos de

corte que se pudiesen generar en el macizo rocoso, producto de desplazamientos de

bloques. De esta manera, el tendn tiene mejor rendimiento que una barra helicoidal,

cuando las condiciones de cerro presentan este tipo de situaciones complejas.

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En vista de lo anterior, para condiciones de Explosin de Rocas el Sistema Mesh &

Lacing es el que presenta mejores rendimientos. A continuacin el sistema Mesh &

Lacing usado en una mina de oro en Sudfrica, logr contener desprendimientos del

macizo rocoso y sufrir deformaciones de 850 mm.

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Adems se ha comprobado que el Sistema Mesh & Lacing logra soportar eyecciones de

roca, en el grfico se muestra la relacin existente entre la energa y la velocidad de

eyeccin para distintos espesores de bloques.

En algunas condiciones de cerro extremas (Rockburst), el comportamiento de los

tendones (rgido o flexible) del Sistema Mesh & Lacing se puede visualizar en las

imgenes siguientes:

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De hecho el Tendn provee de mayor resistencia que el perno para igual diametro.Esto se ilustra a continuacin:

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Adems el trabajo efectuado por los tendones es mayor que para los pernos.

Algunas minas de oro en Sudfrica, con el Sistema Mesh & Lacing tienen resistenciasde 160 kJ/m2 para una carga flexible de 100 kN por tendn.

El principio de rendimiento del tendn es que "es capaz de absorber

la energa teniendo un rendimiento que genera una fuerza menor que la fuerza que

podra causar que falle por completo.

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Conclusiones

En condiciones complejas y dinmicas de cerro, los sistemas tradicionales estticos de

perno malla o perno malla- shotcrete no logran satisfacer los requerimientos de

seguridad. Es por esta razn que el uso de sistemas Mesh & Lacing parece ser el ms

indicado, gracias a factores como: la flexibilidad de los refuerzos (uso de tendones) que

tienen mejor rendimiento a condiciones severas de corte, mejor capacidad de

absorcin energtica, mayor capacidad del sistema en la deformacin gracias al

sostenimiento generado por los cables, de la mano de una malla de alta resistencia

especialmente diseada para las condiciones de retencin necesarias y la flexibilidad

necesaria para actuar en el espectro de deformacin que los dems elementos de

fortificacin proveen.