Túneles en minería.

8/17/2019 Túneles en minería.

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Universidad Nacional de CatamarcaFacultad de Tecnología y Cs. Aplicadas.

Cátedra: Explotacin de !inas "

Un túnel es una obra de ingeniería extraordinariamente sofsticada,un paso subterráneo abierto artifcialmente para establecer unacomunicación con el interior para la explotación mineral.

Arranca en la necesidad de superar un o#stáculo natural$ generalmente un

maci%o monta&oso. 'ero además de la monta&a existen otras #arreras (ue se

pueden salvar mediante t)neles$ como los cursos de agua$ *uviales o marinos

y las %onas ur#anas densamente edi+cadas en las (ue a menudo se incorporan

t)neles.

Entre los usos más ,recuentes pueden enumerarse los t)neles para ve-ículos$

para redes de ,errocarril ur#ano o metros$ para uso peatonal$ para

a#astecimiento de agua$ saneamiento y galerías de servicios.

"nicialmente se excava#an con las propias manos y la ,uer%a #ruta$ y poco a

poco se con,eccionaron -erramientas$ martillos$ picos y cinceles. i a esta

a#soluta precariedad de utensilios a&adimos los procedimientos de enti#acin

y la ausencia de sistemas de ventilacin$ compro#amos (ue la per,oracin de

t)neles y galerías implica#a en la antig/edad una la#or muy sacri+cada.

0a construccin de t)neles$ como actividad de ingeniería civil$ se dividegeneralmente en dos ramas: t)neles en roca dura y t)neles en terreno #lando. El principal o#etivo de la per,oracin de t)neles en roca dura es -oradar elmaci%o rocoso mediante ,racturacin$ excavacin y extraccin de la roca. Con,recuencia la excavacin es autoportante$ pero en la actualidad es -a#itualproporcionar un revestimiento al t)nel$ si #ien muc-os de los primeros t)neles

se dearon sin revestir. Tradicionalmente en la construccin de t)neles en roca dura$ el principalpro#lema a resolver por el ingeniero era el de la excavacin del maci%opropiamente dic-o$ dado (ue a menudo la excavacin no precisa#a ning)n tipode sostenimiento. En a(uellas %onas en (ue se considera#a la roca más d2#il o,racturada se instala#a un revestimiento de mampostería o ladrillo.

En el caso de construccin de t)neles en terreno #lando$ la excavacin es mássencilla (ue si se tratara de per,orar un ,rente de roca dura$ siendo en estecaso la principal di+cultad la de evitar (ue el terreno se desmorone dentro delt)nel. El procedimiento tradicional para la per,oracin de t)neles en terreno#lando era la excavacin manual con pico y pala$ seguida de una enti#acin

ela#orada para sostener los -astiales$ la #veda y a veces$ incluso el ,rente.Este sistema se sigue empleando -oy día por eemplo en el sistema tradicionaldel metro de !adrid. El sistema descrito no resulta#a via#le #ao el nivel,reático$ lo (ue limit en gran medida su uso impidiendo$ por eemplo$ per,orart)neles #ao los cauces *uviales.



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DISEÑO DE LAS LABORES HORIZONTALES

El dise&o de la in,raestructura se inicia determinando la seccin de la galería$transversal$rampa o plano inclinado. 0os -astíales estarán distanciados lo mínimonecesario para elpaso seguro de los e(uipos de mayor tama&o$ previendo espacio su+ciente oadicional para las vías y el #alasto$ la cuneta$ las conducciones el2ctricas$ deagua$ de aire comprimido y la tu#ería de ventilacin. Además de#e -a#erespacio su+ciente para el paso de los tra#aadores. !uc-as de estasdimensiones se especi+can en la 6eglamentacin vigente del lugar.6ecientemente la seccin de estas la#ores de in,raestructura se -a idoincrementando de#ido al cada ve% mayor tama&o de los e(uipos utili%adosEngrandes minas se nota una tendencia a sustituir los camiones de interiorarticulados de descarga -ori%ontal ;tipo <agner= y de velocidad lenta porcamiones vol(uete de tipo estándar de exterior para carretera re,or%ados y dealta velocidad$ así como las 0>? por palas cargadoras ,rontales con gran 2xito.Al ca#o de 3 4 a&os estos e(uipos se venden en el mercado segundario y serenuevan para la mina. El coste de inversin resulta muy in,erior.0a tu#ería de.- ENTIBACIÓN: Se entiende como entibación al conjunto de elementos que se colocan durante laejecución de un túnel, cuando las condiciones de la roca lo requiere, y cuya finalidad es doble:

• Proteger con seguridad suficiente al personal

• Asegurar la estabilidad de la excavación, respetando la forma y dimensiones exigidas en el

proyecto.

l dise!o debe ser "ec"o en forma racional, es decir, debe proyectarse el tipo desostenimiento que efectivamente se requiere para cada caso y en la cantidad realmente necesaria.Si se sigue este camino, el dise!o resulta ser adem#s, económico y seguro.



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$a importancia del sostenimiento es decisiva pues de el depende la estabilidad del túnel. lrevestimiento solo se aplica normalmente, bastante tiempo despu%s que la roca "a alcan&ado unequilibrio final, salvo en los casos donde se coloca por ra&ones de tipo "idr#ulico o est#tico.

Forma de actuar de una entibación: Según su comportamiento estructural pueden ser:

• Rígida: 'uando es pr#cticamente indeformable, es decir, no permite despla&amiento de la

roca.

• Flexible: 'uando permite deformaciones controlada de la roca.

eg)n la presin (ue puede eercer o reci#ir se distinguen dos ,ormas de

actuar de una enti#acin puede eercer una presin de esta#ili%acin contra la

roca si se aplica durante la ,ase de la descompresin limita

!"#$%M%#$"! &!$ &#'&() M#"*+%&).

0a enti#acin con elementos metálicos$ considerado un sistema clásico de

sostenimiento pasivo$ -a resultado ser pro#a#lemente uno de los más

versátiles$ dado el amplio rango de condiciones de terrenos y tipos de t)neles a

los cuales -a sido aplicado.

0a enti#acin de acero o,rece la ventaa de ser resistente tanto a los es,uer%os

de compresin como a los de traccin de este modo pueden resistir elevados

momentos de *exin poseyendo características ,avora#les más allá del límite

elástico. Con respecto a esta )ltima propiedad tal sostenimiento aporta una

aprecia#le resistencia a los movimientos más allá de su estado de de,ormacin$

en particular #ao condiciones signi+cativas de de,ormacin radial del terreno

como ocurre en las galerías de las minas de car#n. Consecuentemente esta

t2cnica es conveniente para condiciones de terreno en las cuales exista una

importante tendencia al colapso y cierre de#ido a los es,uer%os inducidos

progresivos por la convergencia de la roca ,allada.

0a enti#acin metálica con -ierro ,undido pre,ormado tiende a ser limitada a

t)neles circulares$ pues su uso en terrenos no consolidados es reali%ado

generalmente en com#inacin con m2todos de excavacin con escudos y se-ace necesaria una enti#acin cerrada con +nes de impermea#ili%acin.

El sostenimiento con acero es adapta#le a casi cual(uier ,orma de excavacin

su#terránea$ sea con una disposicin cerrada o a#ierta$ ello es de#ido a su

resistencia tanto a la traccin como a la compresin y a la capacidad de la

enti#acin de acero laminado de acomodarse a cual(uier ,orma de la

excavacin. 0as secciones más utili%adas en t)neles y galerías con



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sostenimiento de acero son: circular$ en ,orma de arco-erradura y rectangular

cuadrado.

En los t)neles de ingeniería civil$ donde se re(uieren paredes lisas o est2ticas$

el sostenimiento temporal de acero es ,recuentemente usado en com#inacin

con el -ormign enco,rado in situ$ siendo empleado el acero para soportar las

de,ormaciones iniciales del terreno y de este modo controlar la relaacin de

es,uer%os además de minimi%ar la de,ormacin impuesta si#re el sostenimiento

rígido de -ormign.

%mportancia del acero

0as cualidades del acero como material de ,orti+cacin lo -an llevado a

despla%ar la madera en muc-as minas$ especialmente en las de car#n$ en

donde las galerías se$ mantienen a#iertas -asta 15 a&os como galerías de

arrastre y de retorno del aire para la ventilacin.

Las características básicas del acero se pueden resumir:

• El acero es un material muy -omog2neo$ manu,acturado

metal)rgicamente$ li#re de de,ectos naturales por lo se pueden usar en

el dise&o$ ,actores de seguridad más #aos.• El acero tiene una mdulo de Doung ; E3555.555 gcm 3= muc-o más

elevado (ue otros materiales estructurales lo (ue le da una ventaa

contra las de,ormaciones.• El acero se puede manu,acturar en ,orma de aleaciones (ue tienen un

conunto de re(uerimientos especiales para el dise&o.• El acero es un material (ue resulta menos a,ectado por las condiciones

atmos,2ricas como la temperatura y la -umedad.• Como material$ se puede volver a usar al endere%arse.

• El principal inconveniente son sus elevados costos comparado$ por

eemplo con el -ierro ,undido$ y su #aa resistencia a la corrosin$ lo cual

implica a menudo m2todos de proteccin ,rente a la corrosin$ como en

el galvani%ado o pintado de los segmentos$ lo cual incrementa su costo y

tiempo de instalacin.

&aracterísticas ingenieriles del aceroCaracterísticas químicas:uímicamente el acero es una aleacin de -ierro y car#ono. Existen algunos

materiales como el ,s,oro ;5.51 G 5.58 H= y el a%u,re ;5.51 G 5.5IH= (ue se

presentan como impure%as. Jtros materiales como manganeso$ silicio$ ní(uel$

cromo y moli#deno se incorporan en porcentaes variados para ,ormar

Kaleaciones especialesL (ue re)nen diversas propiedades. 'ara las





Con respecto a la enti#acin en arco$ se distinguen #ásicamente el arco

semicircular terminado en patas casi perpendiculares$ el arco en ,orma de

portal con sus extremos ar(ueados -acia el interior y el de ,orma de

-erradura$ con sus extremos dirigidos en sentido diagonal -acia ,uera.

'ropiedades de los per+les pre,ormados:

0os per+les son los elementos (ue se emplean en la construccin de la

enti#acin y pueden estar sometidos a es,uer%os de compresin$ traccin$

pandeo y *exion.

"ipos de acero empleados

El acero es el -ierro ,orado sin ning)n tratamiento posterior y sus

propiedades pueden ser austadas por la adicin de ingredientes para

aleacin. Algunos aceros son me%clas #ásicas de -ierro y car#n$ siendo elcontenido de este el (ue lo caracteri%a. El contenido de car#ono de un

acero puede llegar -asta el 1. H$ en el caso de ,orti+caciones mineras y

o#ras civiles se utili%an dentro del rango medio de los aceros al car#ono de

5.4 H M 5.H

Existen los aceros meorados por tratamiento t2rmico (ue les da la

propiedad de ser mas resistentes$ valores de resistencia superiores a B75

!'a$ -aciendo posi#le el empleo de per+les mas delgados$ y de menor

peso.

0os aceros aleados o especiales (ue además de car#ono

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