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Sostenimiento en Labores Mineras Subterrneas

Sostenimiento en Minera Subterrnea

Ing. Arturo Ramos Yataco Jefe de Geomecnica

Enfocado a Pequeos Mineros Artesanos

Cerro RicoAREQUIPA-PERU


SOSTENIMIENTO EN MINERIA SUBTERRANEA

En toda explotacin minera, el sostenimiento de las labores es un trabajo adicional de alto costo que reduce la velocidad de avance y/o produccin pero que a la vez es un proceso esencial para proteger de accidentes a personal y al equipo.


Seleccin entre refuerzo y soporteEvert Hoek (2004)

Existe una confusin entre lo que es un soporte de roca y un refuerzo de roca.

Refuerzo de roca generalmente consisten en sistemas de empernado o cables que proveen un refuerzo a la masa rocosa aumentando la resistencia friccional entre bloques que la componen.


Soporte, consistente en cerchas de acero o concreto, shotcrete o cuadros de madera, son diseados para estabilizar la masa rocosa mediante el control del colapso progresivo o deformacin de la misma.

En trminos simples se dice que el refuerzo en un sistema activo mientras que el soporte es uno pasivo.


SOSTENIMIENTO CON MADERA

El sostenimiento con madera tiene por objeto mantener abiertas las labores mineras durante la explotacin , compensando el equilibrio inestable de las masas de roca que soporta .


CLASES DE TERRENO El conocimiento de las diversas clases de

terrenos es fundamental para el enmaderador a fin de terminar la necesidad de sostenimiento de las labores .

Desde un puntos de vista practico podemos dividir los terrenos en cuatro clases.


1-Terreno compacto Es el formado por cristales o por particulas bien cementadas

2- Terreno fracturado Muestra una serie de planos paralelos de discontinuidades como los planos de estratificacion en la roca sedimentaria

3-Terreno arcilloso : Constituido por rocas casi elsticas que se deforman bajo la presin

4- Terreno suave : El cual esta formado por fragmentos gruesos o finos o una mezcla de ambos tamaos


CLASES DE TERRENOS

AREA DE INFLUENCIA

ZONA DE PERTURACIONES

EQUILIBRIO DINAMICO

TERRENO SUAVE TERRENO ARCILLOSO

TERRENO FRACTURADOTERRENO COMPACTO


SOSTENIMIENTO SEGN LA CLASE DE TERRENO

Terreno compacto : no requiere sostenimiento sino la formacion de una buena bveda auto sostenida .

Terreno fracturado : exige solo un sostenimiento ligero , esta clase de terrenos es mas resistente en direccionperpendicular a las rajaduras o planos de discontinuidad que en direccin paralela a los mismos .

Terreno suave : requiere de tipo pesado . En esta clase de terrenos las presiones son mayores cuando mas fino es el tamao de los fragmentos .

Terreno arcilloso : exige un sostenimiento estremadamente resistente o estructuras flexibles capaces de adaptarse a las presiones que se desarrollan .


GRADOS DE SOSTENIMIENTO

TERRENO COMPACTO TERRENO FRACTURADO

TERRENO ARCILLOSO

EXTREMADAMENTERESISTENTECONCRETO ARMADO

PESADOCUADROS DE MADERA

LIGEROPERNOS DE ROCA

NO REQUIERE

TERRENO SUAVE


PRINCIPIOS DE SOSTENIMIENTO CON CUADROS DE MADERA

Las estructura debe ser colocada lo mas cerca posible al frentepara permitir solo el mnimo reajuste de terreno antes de dicha colocacin .

Ella debe ser rgida para que el reajuste que se produce despus de la colocacin sea reducida al mnimo .

La estructura debe estar constituidas por pieza fcil de construccin manipuleo e instalacin .

Las partes de la estructura que han de recibir las presiones ochoques mas fuertes deben tener tales caractersticas y ubicacin que trabajen con el menor efecto sobre la estructura principal misma .

Ellas deben interferir lo menos posible a la ventilacin y no estar sujetos a riesgos de incendio .

Su costo debe de ser tan bajo como lo permita su buen rendimiento


TIEMPO DE VIDA DE LA MADERA La madera es el material mas barato que puede utilizarse . En la

mayora de casos es satisfactorio ; desde el punto de vista de su resistencia , pero su corta duracin es la caracterstica desfavorable .

La duracin de la madera en la mina es muy variable , pues depende de las condiciones en que trabaje , por ejemplo:

- La madera seca ; dura mas .- La madera descortezada , dura mas que aquella que conserve la

corteza .- La madera curada ( tratada con productos qumicos para evitar

su descomposicin ) dura mas que la que no ha sido tratada .- La madera en una zona bien ventilada dura mas que en una zona

hmeda y caliente . PUEDE ESTIMARSE QUE LA MADERA TIENE UNA VIDA QUE FLUCTUA ENTRE UNO OTRE AOS .


CUADROS DE MADERASon un tipo de estructura de Sostenimiento de acuerdo al tipo de terreno y a condiciones especiales de cada Mina.Se utilizan en labores horizontales e inclinados.Su dimensin est de acuerdo al diseo de la labor.


TIPOS DE CUADROS CUADROS RECTOS.

CUADROS CONICOS .

CUADROS COJOS.


CUADRO RECTO

Son usados cuando la mayor presin procede del techo, estn compuestos por tres piezas, un sombrero y dos postes, asegurados con bloques y cuas , en donde los postes forman un angulo de 90con el sombrero.


CUADRO RECTO


CUADROS CONICOS Son usados cuando la mayor presin

procede de los hastales, la diferencia con los cuadros rectos, solo radica en el hecho de que los cuadros cnicos se reduce la longitud del sombrero , inclinando los postes, del tal manera de formar un Angulo de 78 a 82, respecto al piso, quedando el cuadrado de forma trapezoidal.


CUADROS CONICOS


CUADRO CONICO: SI LAS PRESIONES DEL TECHO SON IMPORTANTES SE REDUCE LA LONGITUD DEL SOMBRERO


CUADROS COJOS Estos estn compuestos por solo un poste y un

sombrero, se utilizan en vetas angostas menores de 3 m de potencia, su uso permite ganar espacio de trabajo pueden ser verticales o inclinados ,segn el buzamiento de la estructura mineralizada , estos cuadros deben adecuarse a la forma de la excavacin para que cada elemento trabaje de acuerdo a las presiones ejercidas por el terreno.


CUADRO COJO


ELEMENTOS DE UN CUADRO

SOMBREROSOMBRERO

POSTESPOSTES

TIRANTESTIRANTES

SOLERASOLERA


SOSTENIMIENTO DE LABORES HORIZONTALES

TIPOS DE ESTRUCTURAS DE SOSTENIMIENTO :

Labores horizontales se emplean principalmente , los sgtes tipos :

- Cuadros de madera - Cuadros de madera reforzados


SOPORTAN ESFUERZOS COMBINADOS DE COMPRESION Y FLEXION


SOLERA SOMETIDA EN SUS EXTREMOS A ESFUERZO DE COMPRESION PERPENDICULAR A SUS FIBRAS


TERRENOS ARCILLOSOS Y MOLIDOS LA SOLERA TRABAJA LA FLEXION

TERRENO POCO RESISTENTE LAS PRESIONES HACIA EL PISO SON DESIGUALES

++


SE PRODUCEN ESFUERZOS DE CORTE VERTICAL Y DEBEN SER PERPENDICULAR A SUS FIBRAS.

VISTA DE FRENTE


EN TERRENO POCO RESISTENTE SE USA SOLERA


CUADROS LONGITUDINALES DE SOMBRERO LARGO , SE USA EN TERRENOS MOLIDOS O ARCILLOSOS.


SI LA MADERA FALLARA EN LOS 6 O 9 MESES ES CONVENIENTE USAR SOMBRERO DE ACERO


ELEMENTOS AUXILIARES DE SOSTENIMIENTO

Son alguna piezas de madera que , generalmente complementan el trabajo de la estructura de sostenimiento ; ya sea transmitiendo las cargas , o fijando una pieza hasta que las presiones la sujetan definitivamente o evitando la cada de pequeos trozos de techo o las hastales sobre la labor , etc. .

Bloques o blocks. Cuas . Encribados o emparrillados. Longarina.


LOS BLOQUES : SIRVEN PARA MANTENER FIRMEMENTE LAS ESTRUCTURAS DE SOSTENIMIENTO HASTA QUE SEAN FIJADOS POR LA PROPIA PRESION DEL TERRENO TRANSMITEN LAS CARGAS DEL TERRENO A LAS PIEZAS DE SOSTENIMIENTO .


LA MADERA TIENE UNA MAYOR RESISTENSIA A LA COMPRESION PARALELA A SUS FIBRAS


CUANDO EL CUADRO ES CONICO LA CARGA TRANSMITIDA AL POSTE ES MAYOR Y TAMBIEN SE DESARROLLA UNA FUERZA HORIZONTAL QUE TIENDE A FLEXIONAR LA CABEZA DEL POSTE A MAYOR INCLINACION DEL POSTE LA CARGA TRANSMITIDA A ESTE ES MAYOR Y TAMBIEN LA CARGA DE FLEXION VA AUMENTANDO


CUA : SIRVE PARA MANTENER EN SU LUGAR LOS ELEMENTOS DE SOSTENIMIENTO LIMITE DEL ANGULO 15 A 20


USO DE LA CUA


USO DE LAS CUAS


ENCRIBADOS ( EMPARRILLADOS) : ES NECESARIO CUANDO EL TECHO DE UNA LABOR HORIZONTAL

SE HALLA ELEVADO MUCHO .


LONGARINA: Se usa cuando se va a comunicar una chimenea o tajeo a un nivel superior y se coloca debajo de la solera.


TIPOS DE ESTRUCTURA DE SOSTENIMIENTO

Aunque la variedad de estructuras en esta clase de labores ( chimenea y tajeos ) no es tanto como en las labores horizontales . Conviene establecer una clasificacin segn los elementos de sostenimiento empleados consideramos los siguientes tipos :

CUADROS DE MADERA. PUNTALES.


HERRAMIENTAS Y ACCESORIOS PARA ARMAR UN CUADRO

JUEGO DE BARRETILLASJUEGO DE BARRETILLAS CORVINACORVINA FORMONFORMON PUNTASPUNTAS MARTILLO DE 6 MARTILLO DE 6 LbsLbs.. CORDELESCORDELES AZUELAAZUELA


PROCEDIMIENTOSPROCEDIMIENTOSPARA PARA

ARMAR ARMAR UNUN

CUADROCUADRO


1.- Marcar el Centro de la labor

IDENTIFICAR LOS PUNTOS IDENTIFICAR LOS PUNTOS DE DIRECCION Y DE DIRECCION Y COLOCAR LOS CORDELES COLOCAR LOS CORDELES SUSPENDIDOS Y ORIENTAR SUSPENDIDOS Y ORIENTAR AL TOPE DE LA LABOR AL TOPE DE LA LABOR LOS PUNTOS Y MARCAR LOS PUNTOS Y MARCAR EL CENTRO DE LA LABOREL CENTRO DE LA LABOR


2.- Marcar los puntos de Gradiente

COLOCAR LOSCOLOCAR LOSCORDELES EN LOS CORDELES EN LOS PUNTOS DE PUNTOS DE GRADIENTE Y GRADIENTE Y ORIENTAR HACIA ORIENTAR HACIA EL TOPE DE EL TOPE DE LA LABORLA LABOR


3.- Picar las patillas

PATILLASPATILLAS

DE ACUERDO A LA DE ACUERDO A LA UBICACIUBICACIN DE LOS N DE LOS ELEMENTOS Y DEL ELEMENTOS Y DEL COMPORTAMIENTO COMPORTAMIENTO DEL TERRENO, DEL TERRENO, PICAR LAS PATILLAS PICAR LAS PATILLAS CON LA LONGITUD CON LA LONGITUD NECESARIANECESARIA


4.- Colocar los elementos

REALIZADO LAS REALIZADO LAS PATILLAS CORTAR PATILLAS CORTAR TODOS LOS ELEMENTOS TODOS LOS ELEMENTOS DE ACUERDO A LA DE ACUERDO A LA DISTANCIAS OBTENIDAS DISTANCIAS OBTENIDAS EN EL PICADO DE EN EL PICADO DE PATILLASPATILLAS


5.- Nivelacin del CuadroCOLOCADO LOS COLOCADO LOS ELEMENTOS: POSTES Y ELEMENTOS: POSTES Y EL SOMBRERO, COLOCAR EL SOMBRERO, COLOCAR LOS CORDELES EN LOS LOS CORDELES EN LOS EXTREMOS DEL EXTREMOS DEL SOMBRERO; Y A LA SOMBRERO; Y A LA ALTURA DEL PUNTO DE ALTURA DEL PUNTO DE GRADIENTE MEDIR LAS GRADIENTE MEDIR LAS DISTANCIAS DEL POSTE DISTANCIAS DEL POSTE AL CORDEL.AL CORDEL.


6.- Bloquear y Enrejar

NIVELADO LOS NIVELADO LOS ELEMENTOS BLOQUEAR ELEMENTOS BLOQUEAR EN PRIMER LUGAR EL EN PRIMER LUGAR EL SOMBRERO A LAS CAJAS SOMBRERO A LAS CAJAS Y LUEGO COLOCAR LOS Y LUEGO COLOCAR LOS TIRANTES.TIRANTES.PRIMERO SE DEBE PRIMERO SE DEBE ENCRIBAR EL TECHO Y ENCRIBAR EL TECHO Y ENREJAR LOS ENREJAR LOS HASTIALESHASTIALES


PUNTALES Son elementos mas simples y de uso mas

frecuente en el sostenimiento de labores inclinadas .

Generalmente se emplean puntales de madera .( cuartones de 5x 6, 6 x 8 , 8 x 10 ) o redondos de 8 a 12 de diametro con longitud de 5` a 10`.


PROCEDIMIENTO PARA COLOCAR PUNTALES

Colocar y marcar el sitio Desatar el techo Desquinchar el piso Hacer la plantilla en la caja piso Cortar la plantilla Medir el largo del puntal Preparar el puntal Colocar el puntal

NOTA : cuando el puntal es muy largo o las cajas son muy paradas ser necesario preparar previamente un andante apoyado sobre 2 puntales inferiores.


SI LOS PUNTALES VAN HA SOPORTAR PRESION LATERAL , POR MINERAL O DESMONTE CONVIENE QUE EL FONDO DE LAS PATILLAS TENGA INCLINACION ADECUADA EN TAL SENTIDO .FIG 2


PUNTALES


PRECAUCIONES ANTES DE CUALQUIER TAREA POR SU SEGURIDAD

COMPROBAR LA VENTILACION : DESATAR EL TECHO HASTIALES Y

FRENTES SOSTENER PROVISIONALMENTE COLOCAR EL GUARDA CABEZA LIMPIAR EL PISO TRAER LA MADERA

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