INFORME TÉCNICO

CARGAS PUNTUALES Y CARGAS MASIVAS QUE ACTUAN

SOBRE LAS CIMBRA DE UNA GALERIA

Introducción

La empresa CIA MINERA desea realizar un desarrollo de 125 m con Jumbo marca

xxxxxxxxxx(2.90 m alto y 3.20 m de ancho) por caliza silicificada con el fin de explotar la

zona de alteración regional, tipo skarn (yacimiento pirometasomatico), para este caso es

de vital importancia un sostenimiento permanente de larga duración en la galería principal.

Objetivos

El presente informe técnico tiene como fin:

- Determinar la carga que va soportar el arco de acero.

- Elegir el tipo de cimbra que va ser utilizado.

- Dibujar el dimensionamiento de la estructura.

- Calcular la carga que se va distribuir a lo largo de toda la estructura.

Procedimiento

Para realizar las cargas puntuales en arcos de acero dentro mina, se tomaron en varios

factores en cuenta por la complicación del ambiente que lo rodea siendo estas no muy

exactas, pero que valen pues la geo mecánica de la roca a sostener es impredecible pero

si controlable.

Se tomaron en cuenta los más importantes factores:

Tipo de roca

Tamaño de la sección

Grado de alteración de la roca

Peso específico de la roca

Ambiente geológico

Tipo de cimbra según la carga a soportar

Vida útil del proyecto

Evaluación del problema

La sección de la labor va ser de mayor diámetro por el hecho de que el jumbo

tendrá que tener desplazamiento con sus brazos mecánicos, la sección será de 5

metros de alto con 6 metros de ancho.

La máquina jumbo realizara la perforación de 125 metros desde la superficie

abriendo para ello una bocamina.

En relación al tipo de roca donde se va a trabajar tenemos un peso específico, un

coeficiente de dureza, grado de alteración y características físicas propias de esta

roca que se van a tener en cuenta en la elaboración del tipo de entablado que se

va a realizar y el tipo de cimbra para un largo periodo de funcionamiento.

El tipo de cimbra que se va a utilizar tiene una relación estrecha con las cargas

que va a soportar para ello se calcularan las cargas puntuales primero antes de

elegir el tipo.

CÁLCULOS

PRESIÓN EJERCIDA POR LAS ROCAS SIN SOSTENIMIENTO

FORMULA:

Formula de M. protodiakonov

P = 4/3 * ∂ * a2/f

Donde:

P = presión ejercida del terreno sobre un metro lineal sin sostenimiento

∂ = peso volumétrico de la roca

A = mitad del ancho de la galería; m

F = coeficiente de dureza de la roca

DATOS:

∂ = 2600 kg/m3 (roca caliza silicificada)

A=6 metros de ancho de la sección

F = 8 ( cuadro de coeficientes de rocas )

P = 4/3 * 2600 kg/m3 * 3m2/8

P = 3900 kg/m X 5 metros de altura

P =19500 kg/m lineal

NOTA

Este dato que se obtiene es cuando al realizar la voladura, las paredes y el techo

principalmente están soportando presiones suprayacentes, en este caso la roca sin

sostenimiento ejerce 19500 kg/ m es una sección de 6 metros de ancho con 5

metros de alto en una roca caliza silicificada.

Este dato hallado nos sirve para elegir la cimbra adecuada que pueda soportar

estas presiones.

CARGA QUE SOPORTARÁ LA CIMBRA

FORMULA:

W = d * α * Hp; Kg/m lineal de la cimbra

Dónde:

W = carga que soportara la cimbra

D = distancia de separación entre cimbras; m

α = peso de la roca; Kg/ m3

Hp = altura de carga

Hp para roca muy compacta mínimo para el sostenimiento 0.27 (B+HT)

Hp para roca compacta como máximo rentable 0.6 (B+HT)

B= ancho de la labor, m

HT= altura de la labor, m

DATOS:

D: 1.05 m (recomendable cuadro de espaciamiento por ancho de túnel ANEXOS)

α = 2600 Kg/ m3

Hp = 0.6( 6 + 5 )

W = 1.05 * 2600 * 0.6*(6+5)

W = 18018 kg/m lineal

A diferencia este dato con el anterior calculado con la formula M. protodiakonov,

son 2 tipos de métodos para hacer el cálculo de las cargas suprayacentes que son

ejercidas al arco metálico. Son a elección del comprador o diseñador cualquiera de

las dos cargas que se tenga como referencia para la elección de la cimbra, es

recomendable utilizar el de mayor carga en relación a la elección de la cimbra que

va ser permanente para una vida util larga y más aún si la galería es principal.

Presión media sobre la pared del túnel

FORMULA:

Ph = 0.3 * δ * (0.5*(Ht + Hp))

DONDE:

Ph = Presión media sobre las paredes del túnel

∂ = = Peso específico de la roca triturada

Ht = Altura de la labor; m

Hp = Altura de carga; m

Hp = altura de carga

Hp para roca muy compacta mínimo para el sostenimiento 0.27 (B+HT)

Hp para roca compacta como máximo rentable 0.6 (B+HT)

B= ancho de la labor, m

HT= altura de la labor, m

DATOS:

∂ = 2600 kg/m3 (roca caliza silicificada)

Ht= 5 metros

Hp = 0.6 ( 6 + 5 )

Ph = 0.3 * 2600 *(0.5*(5+0.6 * (5+6)))

Ph = 4524 kg/m

Las paredes ejercen presiones sobre las cimbra a lo largo del tiempo después de la

extracción del mineral in situ esta presión se encuentra equilibrada con la cimbra y

las presión del techo, pues al ejercer presión en un punto específico otra parte de la

cimbra ejerce una compresión a la roca manteniendo un sostenimiento de muy

bueno y confiable.

Esfuerzo en el arco de la cercha

FORMULA:

Fr = T/A + Mmáx/S

Mmáx = 0.86 * Ht

DONDE:

Fr = esfuerzos resistentes en el arco; Kg/cm2

T = intensidad de empuje; kg

A = área de la sección de la viga; cm2

Mmáx = momento máximo de flexión en cimbras; kg – cm

S = modulo de la sección de la viga; cm3

DATOS:

T= P =19500 kg/m lineal X 5m de ancho

A = 66.5 cm2 (cuadro de american vigas)

Mmáx = 0.86 X 500cm de ancho de la labor

S= 174.9 cm3 (cuadro de american vigas)

Fr= 97500kg/66.5cm2 + 0.86*500/174.9cm3

Fr = 1468 kg/cm2

Esta presión que se esta ejerciendo en la cimbra ya se ha incluido en los cálculos

anteriores pero es de vital importancia para datos futuros que se desean hacer.

Selección de la cimbra o arco de acero

Para la selección de la cimbra se ha utilizado un cuadro de estudios presentado en los

anexos que tiene relación con las cargas que se ejercen.

P =19500 kg/m lineal (se recomienda utilizar el mayor)

Ancho de la labor = 6 metros

Viga 8” * 8” WF = w( 35 lbs/pies)

125 / 1.05 = 119 cimbras que se utilizaran la galería.

Diseño básico de la cimbra en la galería

CONCLUSIONES

El tipo de viga que se va utilizar es de 8” * 8” WF = w( 35 lbs/pies) con una

cantidad de 119 unidades con todos sus accesorios por unidad.

El sostenimiento con cimbras es una buena elección en este caso ya que la labor

va ser de larga vida útil de acuerdo a la calidad del material.

El tipo de roca altero el resultado de las presiones por metro lineal a diferencia de

1482 Kg/m lineal, este resultado puede minimizar el factor de seguridad,

aumentando los riesgos.

Las cargas de presiones lineales a lo largo de la superficie geométrica del arco de

acero son distribuidas, proporcionándonos un sostenimiento de alto factor de

seguridad.

RECOMENDACIONES

Es necesario considerar el factor del tipo de rocas y también el grado de alteración

de esta en el ambiente in situ.

Para labores importantes de acceso y transporte se recomienda el uso de cimbras

metálicas por tener mejor resistencia a la comprensión gracias a su forma

geométrica que equilibra las cargas a lo largo de su superficie.

Para la selección de la cimbra es necesario realizar estudios de laboratorio de la

resistencia de la roca, estudios geo estructurales, hidrológicos, resistencia de

viga, etc.

Es necesario considerar muchos más factores (recomendable), pues en este caso

se han considerado un modelo ideal de situación y se están considerando cargas

reales que se ejercen.

Al realizar la voladura y retirar los escombros seguido de los pasos conocidos,

siguiente, se recomienda hacer el sostenimiento con cimbras inmediatamente y

no esperar al día siguiente para realizar. Disponer de 2 guardias para la operación.

ANEXOS

W 8 x 5.25 x

18 W 200 x 135 x 26.6 207 133 5.8 33.9 26.6 2587 329.8 250 49.6

W 8 x 5.25 x

21 W 200 x 135 x 31.3 210 134 6.4 39.7 31.3 3139 409.6 290 61.1

W 8 x 6.5 x 24

W 200 x 165 x 35.9 201 165 6.2 45.7 35.9 3438 764.3 342.1 92.6

W 8 x 6.5 x 28

W 200 x 165 x 41.7 205 166 7.2 53.2 41.7 4088 900.5 399 108.5

W 8 x 8 x 31

W 200 x 200 x 46.1 203 203 7.2 58.9 46.1 4545 1535 448 151.2

W 8 x 8 x 35

W 200 x 200 x 52 206 204 7.9 66.5 52 5268 1784 512 174.9

FICHA TECNICA

JUMBO SERIE DPI

MODELO ESTANDAR: DPIN-1-HE

MARCA: OLDENBURG CANNON

CIMBRAS Viga 8” * 8” WF = w( 35 lbs/pies)