ASPECTOS IMPORTANTES DE LA FORTIFICACIÓN.

INTRODUCCIÓN.

La fortificación en una mina es un tema muy importante y a la vez complejo, por lo que al momento de evaluar un buen diseño de sostenimiento es muy necesario tener en conocimientos las características del terreno en el cual se va a realizar el diseño. Dentro de los parámetros se deben considerar; calidad de la roca, si está sana o alterada, grado de fracturamiento del sector problema, la existencia de aguas y además analizar si existen fallas o no. Con todos estos puntos ya estudiados se puede establecer el sistema más adecuado de sostenimiento que se requiere.

Un medio de sostenimiento muy eficaz que se ha estado ocupando en la actualidad con muy buenos resultados son los “pernos de anclaje”, lo cual el objetivo principal de este trabajo es realizar un enfoque especifico de la utilización de este sistema.

Desde hace tiempos muy antiguos ya se utilizaba este sistema, pero la técnica moderna se popularizó en los EE.UU. en los años 40 (1947) con el objetivo de reducir los accidentes producidos por las caídas de rocas. Fue tan importante su aparición a nivel mundial que en Francia en las décadas del 60 y 70 se colocaron 2,5 millones de pernos al año.

Dentro de los diferentes tipos de pernos que se pueden encontrar en el mercado, las variaciones de diseños son generalmente menores y básicamente todos obedecen al mismo concepto de sostenimiento. Por lo que según las necesidades existentes se pueden elegir los diferentes tipos, ya que normalmente estos pernos se pueden clasificar de acuerdo a la forma de anclaje y también a su forma de actuar frente al macizo rocoso.

ASPECTOS IMPORTANTES DE LA FORTIFICACIÓN.

Todo macizo rocoso en su estado natural se encuentra en equilibrio estático producto de la compensación de todas las fuerzas internas y externas que actúan sobre el.

Este equilibrio natural es alterado al realizar una excavación, produciéndose una redistribución de presiones en el contorno de dicha excavación.

Para controlar estos esfuerzos y asegurar la estabilidad de la labor, se hace necesario agregar a la resistencia de la roca circulante, la resistencia de algún elemento de soporte o fortificación colocada en forma y momento adecuado.

Dentro de las finalidades de la fortificación, se tiene:

Salvaguardar la integridad física de quienes laboran dentro de la mina y evitar cualquier daño que pudieran sufrir las maquinarias y equipos que allí se encuentran.

- Asegurar la estabilidad de la excavación. Es decir, el objetivo fundamental de la fortificación es mantener abiertas y seguras las excavaciones mineras durante la explotación. Para conseguirlo, se debe compensar los desequilibrios producidos en las masas de las rocas que soportan.

La clasificación de un sistema de sostenimiento es muy importante donde se puede nombrar los siguientes tipos:

A) FORTIFICACIÓN PASIVA (SOPORTES).

Se fundamenta en la utilización de elementos rígidos que actúan sólo cuando hay un desplazamiento notable de la galería o túnel en el cual se encuentra, o sea, se limita a soportar la presión de la roca fracturada.

En este sistema encontramos las formas tradicionales de fortificación: marcos de madera o fierro, concreto simple o reforzado.

B) FORTIFICACIÓN ACTIVA (REFUERZOS).

Es una fortificación que comienza a actuar inmediatamente una vez colocado el cemento fortificante incorporando a la roca como elemento estructural integrante del sistema de fortificación.

Este sistema interviene la distribución de presiones alrededor de la cavidad, a modo de impedir el fracturamiento de la roca. En este sistema se pueden hallar los elementos como PERNOS DE ANCLAJE, el tensado de cables, los enrejados y el shotcrete.

C) FORTIFICACIÓN COMBINADA

En la práctica por razones operacionales y de seguridad se hacen combinaciones entre los soportes y refuerzos.

PERNOS DE ANCLAJE.-

El sistema de estabilización más utilizado en la actualidad en la minería subterránea es el apernado, cuyo uso data del siglo 19, y que en las últimas décadas se ha trasformado en una excelente alternativa a los tradicionales sistemas de reforzamiento en minería y obras civiles.

Entre las principales razones que destacan para preferir este sistema de soporte se pueden mencionar las siguientes:

Puede ser utilizado en excavaciones de cualquier geometría.

Tiene un costo económico comparativamente bajo.

En general es de fácil instalación.

Es posible de mecanizar totalmente su instalación.

Factible de adaptar su diseño a las condiciones locales de la roca.

Puede combinarse con otros sistemas de soportes.

Los tipos de pernos más aplicables empleados en minerías y obras civiles se fundamentan en el mismo concepto básico, y su diseño presenta leves modificaciones.

Existen diferentes tipos de pernos de anclaje que se utilizan como sistema de fortificación. Estos pernos se pueden clasificar según la forma de anclarlos en: pernos de anclaje puntual y en pernos de anclaje repartido, además se pueden clasificar según su forma de actuar en: “pasivos y activos”. Los pernos pasivos deben ser colocados antes que se produzca la acomodación de la roca y los activos en cualquier momento.

Dentro de las variedades de tipos de pernos existentes en el mercado se pueden distinguir los siguientes tipos:

1.- PERNOS DE ANCLAJE PUNTUAL O DE CABEZA DE EXPANSIÓN.

En esta clasificación corresponden los pernos que poseen en un extremo que va dentro de la perforación un mecanismo de expansión que permite su anclaje en la roca y en otro extremo una placa que se aprieta con una tuerca sobre la roca.

Fueron muy populares hace 20 años, pero hoy en día están en desuso, porque en rocas con resistencias a la compresión menores de 1500 psi la roca se muele y se suelta el perno.

Además se pueden utilizar según la forma de actuar en pasivos y activos.

Se pueden nombrar los siguientes tipos:

- Pernos de Cono.

- Pernos de Anclaje Mecánico. De acuerdo al fabricante tiene diferentes nombres.(Ancrall, Ars-Sur-Moselle, Goldenberg, Pattin).

2.- PERNOS DE ANCLAJE REPARTIDO.

Estos tipos de pernos se caracterizan porque están sujetos a la roca a lo largo de todo el perno, este sistema tiene una gran ventaja y es que une todas las discontinuidades de la roca ayudando a que nos se formen grandes planchones. En este sistema no necesariamente se debe colocar la plancha exterior.

La utilización es sólo del tipo pasivo y se pueden nombrar los siguientes tipos:

Pernos con lechada de cemento o procedimiento inyecto.

- Pernos de mortero o procedimiento inyecto

- Pernos con resina epóxica.

- Pernos con anclaje de fricción (Split Set Y Sistema Swellex)

- Pernos reusable de anclaje mecánico.

3.- PERNOS MIXTOS (Cabeza de expansión y anclaje repartido).

Son generalmente activos. En el caso de su forma de actuar los sistemas activos aplican una fuerza a la roca y generalmente se usan los pernos de anclaje puntual que se presentan y los cables pretensados. En cambio los pasivos sólo actúan cuando el cerro presiona y son los de anclaje repartido.

PERNOS DE ANCLAJE MECÁNICO.

Los pernos de anclaje con cabeza de expansión o casquillo de expansión como también se le conoce, son los más usado comúnmente ya sea en aplicaciones mineras como en civiles. A medida que el perno es rotado una cuña que el perno lleva en su extremo, por diseño, es tirada dentro del casquillo cónico de expansión. Esto hace que el casquillo, al expandirse se “apriete” contra la pared de la perforación , produciendo así el anclaje del perno.

Si se quiere para aplicaciones en sistemas de sostenimiento definitivo, el espacio entre el perno y la perforación puede ser relleno con lechada de cemento o resina.

Es recomendable que estos pernos sean utilizados en rocas duras o medianamente duras. No deben ser utilizados para rocas duras , ya que esta condición de roca impedirá la expansión del casquillo, que se aprisiona a la roca , y el anclaje se soltaría bajo las cargas del terreno.

Uno de los aspectos importantes en los pernos de anclaje es la aplicación de tensión para asegurase que todo el elemento está en contacto y además que se le está aplicando una fuerza positiva a la roca. En el caso de condiciones menores de seguridad de funcionamiento de los pernos, la aplicación de tensión no es crítica, su aplicación puede ser realizada con llaves de torque convencional o con llaves de torque neumáticas.

Se pueden nombrar algunas ventajas y desventajas más importantes de este tipo de pernos.

-VENTAJAS:

1) El costo es relativamente bajo

2) Entrega inmediatamente después de ser instalado, la acción de sostenimiento.

3) Con la acción de rotar el perno, la tensión se entrega en la cabeza del perno, en contacto con el macizo rocoso, repartiendo la tensión en todo el perno.

4) Aplicando algún tipo de relleno, después de aplicar la tensión al perno , puede servir como sostenimiento permanente.

5) Es un sistema versátil de sostenimiento para condiciones de roca dura.

-DESVENTAJAS:

1) Su uso está limitado

...