Pernos de Anclaje Final Entrega

8/18/2019 Pernos de Anclaje Final Entrega

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Laboratorio de Métodos de Explotación

“Pernos de Anclaje”

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ntegrante:

arim Bustamante Cabrera

rofesor:

duardo Contreras

echa: 02/12/2015


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Universidad de Santiago de ChileFacultad de IngenieríaDepartamento de Ingeniería en Minas

Resumen ejecutivo

El perno de anclaje es un dispositivo de sostenimiento muy efca! deinstalación simple y r"pida y de menor costo #ue cual#uiera de todos losmétodos de sostenimiento conocidos! tiene por objetivo evitar el desliamientode planc$ones o bancos #ue se encuentran %racturados en el tec$o de un tajeoy suspenden a las capas débiles de las m"s resistentes #ue se $allan encima&En miner'a subterr"neas son empleados para el sostenimiento de (aler'as yanclaje de elementos auxiliares como l'neas eléctricas! monorrieles! andamios!fjación de ma#uinarias! fjación de estructura met"lica etc&

Existen di%erentes tipos de pernos y %ormas de clasifcarlos pero lo m"s com)nes se()n la técnica de anclaje #ue utilian& Este método los divide en tres(rupos! los anclados mec"nicamente! los anclados con resina o cemento y losanclados por %ricción! por ejemplo el *plit set y s+ellex&

El *plit set es un perno anclado por percusión! necesita una per%oración de undi"metro menor del di"metro del perno! pierde e%ectividad si la preparación es

irre(ular y al introducirlo a la per%oración este ejerce inmediatamente es%uerossobre la roca&

Por otro lado el perno *+ellex! necesita de un di"metro de tiro mayor aldi"metro del perno! por lo #ue se ancla con %acilidad& Es e%ectivo para lamayor'a de %ormas de per%oración! y cuando ya est" puesto! se le inyecta a(uaa presión! lo cual (enera la expansión del perno ad$iriéndose a la roca&

Introducción

En toda explotación minera! uno de los ries(os m"s importantes! es la ca'dade rocas desde el tec$o de las (aler'as o de sus cajas& Por lo #ue $a sido de

suma importancia lo(rar métodos de sostenimiento de las labores #ue eviten eldesprendimiento de este material! volviéndose este un trabajo esencial paraprote(er de accidentes al personal y al e#uipo utiliado en la mina&Al construir labores subterr"neas! se extrae un volumen de masa rocosa #ueprovoca cambios en las condiciones naturales de e#uilibrio& *e crean espaciosen los cuales las caras libres #uedan sometidas a %ueras sin oposición #ueconver(en $acia el espacio vac'o! provocando (rietas en el tec$o y,o cajas! lo#ue puede (enerar desprendimiento de rocas sueltas o planc$ones&

Este desprendimiento puede verse %avorecido por condiciones inadecuadas delas caracter'sticas y condiciones determinadas de la masa rocosa! la %orma ydimensiones de la excavación! el método empleado de explotación! eldebilitamiento producido por las tronaduras! la presencia de a(ua! entre otros&Estas condiciones pueden aumentar el a(rietamiento de la roca en el tiempo&

La prevención de estos ries(os comiena con un adecuado dise-o de laslabores mineras! un correcto dia(rama de disparo y una adecuada dosifcaciónde explosivos& .o obstante! la acu-adura es %undamental para elmantenimiento de labores se(uras y la %ortifcación en a#uellos casos #ue nopresente la condición de auto soporte& /e esta manera! el objetivo de estas

http://www.monografias.com/trabajos11/bancs/bancs.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos11/bancs/bancs.shtml


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acciones es ase(urar la estabilidad %'sica de labores de las obras en minassubterr"neas&

Existen varios métodos de re%uero de la roca! pero de todos el perno es el m"se%ectivo! r"pido de instalar y de bajo costo& *e conocen varios sistemas de

pernos de anclaje desarrollados a través de los a-os por (rupos deinvesti(ación y empresas %abricantes para su aplicación en la estabiliación deexcavaciones subterr"neas y superfciales! lo #ue se detallara m"s adelante&

Alcances

Consideraciones para la colocación de pernos

*e debe revisar y clasifcar el tipo de %racturas en las labores y su plano dedesliamiento! pudiéndose (enerar los si(uientes e%ectos1

Efecto cuña: En roca masiva o levemente %racturada y en rocas %racturadas!

el papel principal de los pernos de roca es el control de la estabilidad de losblo#ues y cu-as rocosas potencialmente inestables& Esto es lo #ue se llamatambién el “e%ecto cu-a”.

Efecto viga: En roca estratifcada sub2$oriontal y en roca no estratifcada conun sistema de %racturas dominantes sub2$oriontales! los pernos ayudan aminimiar la de3exión del tec$o 4pandeamiento5& Esto es lo #ue se llamatambién el “e%ecto vi(a”.

Efecto columna: El concepto del “e%ecto vi(a” puede ser extendido al casode paredes paralelas a estratos o discontinuidades sub2verticales 4%racturassub2paralelas a la labor5! (enerando el denominado “E%ecto columna”! paraminimiar el pandeo de los blo#ues tabulares& Esta es una situación com)n en

explotación de vetas an(ostas cuya caja pendiente se encuentra %racturada4explotaciones de corte relleno o en avances de (aler'as5&

Efecto arco: En roca %racturada e intensamente %racturada y,o débil! lospernos conferen nuevas propiedades a la roca #ue rodea la excavación&6nstalados en %orma radial! los pernos en conjunto %orman un arco rocoso #uetrabaja a compresión denominado “e%ecto arco”! el mismo #ue da estabilidad ala excavación&

7i(ura 1 E%ecto 8u-a 7i(ura 91 E%ectovi(a

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7i(ura :1 E%ecto8olumna

7i(ura ;1 E%ecto arco

Pernos de anclaje

Los pernos de anclaje son elementos de sostenimiento #ue tiene por objetoaumentar la competencia de la roca! evitan el desliamiento de planc$oneso bancos #ue se encuentran %racturados& Existen di%erentes tipos de pernos deanclaje! #ue muestran solo di%erencias menores en su dise-o y son

b"sicamente variedades de un mismo concepto& Existen distintas %ormas declasifcarlos pero el m"s com)n es se()n la técnica de anclaje #ue utilian&Este método los divide en tres (rupos! los anclados mec"nicamente! con resinao cemento y los anclados por %ricción&


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permanente! éstos deben ser prote(idos de la corrosión si $ay presencia dea(ua y deben ser post2cementados con pasta de cemento entre la varilla y lapared de la per%oración&

Instalación

El perno instalado va a retener tensión! $aciendo #ue la placa del pernopresione activamente contra las pieas de roca en la superfcie de laexcavación> las pieas de roca en la superfcie interact)an con otras pieascreando onas de interacción& Es esta interacción la #ue $ace #ue las pieas deroca act)en como pieas o blo#ues m"s (randes de roca! dando lu(ar a lacreación de una masa rocosa estable! la misma #ue interact)a alrededor de laexcavación& *i la varilla perdiera tensión! los pernos de anclaje se volver'aninefcaces&

!P"I# !E#!Descripción


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Los *plit sets son utiliados mayormente para re%oramiento temporal!usualmente con%ormando sistemas combinados de re%uero en terrenos decalidad re(ular a mala& En roca intensamente %racturada 4paniada5 y débil4blanda5 no es recomendable su uso&

entajasAct)a en presencia de %allas y %racturas es decir a mayor %racturamiento m"sresistencia! consi(uen un cierto e%ecto de puesta en car(a inmediato ypermiten un desliamiento muy importante antes de la rotura& En condicionesde es%ueros $oriontales elevados! éstos tienden a cerrar la per%oraciónayudando a incrementar la presión radial y la resistencia por %ricción&A medida #ue pasa el tiempo! la oxidación #ue se %orma sobre la superfcie deltubo cubre las aspereas de la per%oración proporcionando un trabamientoadicional&


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Es un perno de anclaje por %ricción! pero en este caso la resistencia %riccionalal desliamiento se combina con el ajuste! es decir! el mecanismo de anclaje espor %ricción y por ajuste mec"nico! el cual %unciona como un anclaje mec"nicorepartido&

7i(ura F1 s+ellex

*+ellex consiste en unos bulones de acero tubular! #ue $an sido ple(ados$acia dentro en toda su lon(itud con el fn de reducir su di"metro& Los bulonesse colocan en per%oraciones #ue tiene un di"metro superior al perno& .o se

re#uiere nin(una %uera de empuje durante su inserción! na ve introducida!la varilla es activada por inyección de a(ua a alta presión para provocar laexpansión del metal con ayuda de una bomba port"til& Al in3arse éste seadapta per%ectamente a las paredes de laper%oración&

7i(ura 01 %uncionamiento s+ellex

La rapide de montaje y el $ec$o de #ue estos bulones trabajan al instante deser colocados! %avorece la se(uridad de los operarios& Por otro lado! el operariono tiene #ue estar debajo del bulón cuando debe instalar bulones verticales! ya#ue para ellos dispone de un brao de instalación de los *+ellex! #ue lepermite situarse en una ona se(ura& C dada la 3exibilidad de estos bulones!pueden instalarse bulones de mayor lon(itud #ue la altura de la (aler'a o t)nel!incluso con una altura tres veces in%erior a la lon(itud del bulón&

entajasEs se(uro! ya #ue de %orma inmediata conse(uimos el e%ecto de sostenimiento&


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DesventajasEl costo superior a los dem"s pernos&


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7i(ura 91 pernoanclado con resina

Probablemente el aspecto m"s cr'tico para conse(uir un buen anclaje concartuc$os de resina est" constituido por la di%erencia entre los di"metros delperno y los de la per%oración en el #ue se va a colocar& /ic$a tolerancia debeser in%erior a 0 mm! de lo contrario! es muy probable #ue la calidad delanclaje no sea buena ya #ue se difcultar" notablemente la mecla de la resinacon el cataliador&Para #ue se realice el proceso de %ra(uado $ay #ue introducir los cartuc$os deresina en la per%oración& Lue(o se introduce el perno mediante movimientos de

rotación y avance> al lle(ar al tope del taladro! debe mantenerse la rotaciónpara ase(urar la buena mecla de la resina y el cataliador! $asta #ue aparecael mortero por la boca de la per%oración&

Anclajes a &ase de cemento

Es el método m"s usual de anclaje para un lar(o per'odo de vida por#ue losmateriales son baratos y la instalación es muy sencilla& Puede emplearse parauna (ran variedad de suelos y rocas! adem"s de proveer una protecciónadecuada contra la corrosión& La mecla de cemento est" compuestanormalmente por cemento estable y a(ua& Esta relación produce un mortero#ue puede ser bombeado en pe#ue-os di"metros y obtener a la ve una altaresistencia&

7i(ura :1 pernos

anclados con cemento*e trata de cartuc$os de pl"stico #ue contienen mortero de cemento& Loscartuc$os de cemento dan una mayor capacidad de tracción&El anclaje mediante mortero de cemento es m"s se(uro #ue el #ue se consi(uecon cartuc$os de resina& *e introducen en la per%oración un cartuc$o$idratante y lue(o el cartuc$o de cemento como a(ente ad$erente! al #ue sea-aden aditivos para %acilitar el proceso de $idratación> lue(o se introduce labarra mediante percusión& El


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Primero! se debe determinar el patrón adecuado de los pernos! a continuaciónse per%oran& 8uando se usa inyección de cemento! después de la per%oración seintroduce la varilla dentro de la per%oración& Lue(o se coloca la pasta decemento utiliando un tubo $ueco de PH8! #ue se introduce ase(ur"ndololi(eramente a la varilla& La pasta se inyecta mediante el uso de una bomba y

se va retirando el tubo de PH8 con%orme se va inyectando& 7inalmente secoloca la placa sin tensionar el perno& El tensionado se deber" ejecutar comom'nimo ; $oras después de colocado el perno! salvo si se usa de acelerantesde %ra(ua&

7i(ura ;1 6nstalación de un perno de varilla con inyección decemento&

8uando se usa cartuc$os de cemento! se debe limpiar la per%oración! lue(o seintroducen los cartuc$os previamente remojados con a(ua $asta llenar laper%oración& /espués se introduce la varilla $asta unos =0 cm! dobl"ndolali(eramente! a fn #ue ésta pueda romper mejor los cartuc$os y producir mejormecla al momento de introducir (irando la varilla por acción de laper%oradora&

8abe mencionar #ue cuando se usa resina y cemento! se colocan los cartuc$os

de resina de %ra(uado r"pido en el %ondo del taladro y se completa el resto conpasta de cemento o cartuc$os de cemento! siendo el resto del procedimientosimilar a los antes mencionados&

Conclusiones

7ortalecer las labores en una mina es de suma importancia para la se(uridad

de los trabajadores y lo e#uipos utiliados en ella! ya #ue en la miner'a! el

desprendimiento y ca'da de roca constituye el mayor causante de accidentes

incapacitantes y %atales de acuerdo con las estad'sticas! por lo #ue el uso de

pernos de anclaje es una (ran alternativa por ser r"pido! de %"cil instalación!

se(uros y de bajo costo&El anclaje con resina es una técnica efca en la mayor parte de las rocas! en

especial en presencia de a(ua! particularmente en a(ua "cida! mientras #ue en

condiciones de ausencia de a(ua la mejor opción ser" el cemento&

Para los pernos de anclaje mec"nico no se recomienda usarlo en rocas

sometidas a altos es%ueros! ya #ue ser'a menos efciente&

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Los *plit sets se recomiendan para re%oramiento temporal& C no serecomienda su uso en rocas intensamente %racturadas y débiles! en cambio elanclaje con s+ellex! es uno de los mas ami(ables con el ambiente ya #ue en lainstalación sólo se utilia a(ua! con lo #ue no se produce contaminación conproductos #u'micos nocivos&

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