SOSTENIMIENTO POR PERNOS

El perno resiste el peso de un bloque, ya sea por adherencia de su cabeza o por la adherencia a lo largo de todo el perno cuando es de anclaje repartido. Cuando el perno está bien adherido a la roca, el perno puede sufrir un alargamiento, lo que mejora su resistencia hasta límite de fluencia.

El empernado es un tipo de sostenimiento activo, los pernos simulan grapas haciendo que la roca fija se conecte a una roca suelta.

El espaciamiento entre pernos varía según al volumen de bloques por sostener.

La dirección de los pernos se determina de acuerdo al rumbo de las estructuras, previo un plano estructural, dibujados en cortes ó secciones.

La longitud del perno debe sobrepasar “el campo” afectado por la voladura.

La elongación de los pernos con anclajes es un parámetro muy importante en su selección y en la capacidad de su carga de diseño. Por ésta razón es importante que en la instalación de los pernos con anclajes expansivos, éstos tengan una tensión adecuada en el momento de la instalación de 3 – 3,5 TN.

CRITERIOS PARA LA SELECCIÓN DE PERNOS

En esta selección están los estudios de la geomécanica y estudios operativos, siempre salvaguardando los intereses de seguridad, productividad y costos para la compañía minera.

Estudio de la geomécanica: Se refiere a la evaluación de la características geomécanicas del macizo rocoso, calidad de la roca, RMR: Rock Mass Rating (Bieniawski), Q de Barton, GSI.

Estudios operativos: Se hace la selección del tipo de anclaje que se va utilizar, es decir la categoría ya sea por adherencia o por fricción.

Para esta selección hay que tener en cuenta lo siguiente:

* Evaluación del tiempo de exposición de las labores a sostener.

* Capacidades de carga de cada una de las alternativas de anclajes.

* Análisis de factores de seguridad.

* Dimensionamiento de la labor minera.

* Análisis de los servicios para la aplicación de la alternativa seleccionada.

* Evaluación de costo beneficio de la alternativa seleccionada.

Otro aspecto es el ancho de la labor que sea, la colocación de pernos dependerá de la distancia de cada perno y se divide de:

CLASIFICACION DE PERNOS DE ANCLAJE

En el siguiente diagrama se tiene la clasificación según el tipo de sostenimiento:

PERNOS POR ADHERENCIA

Es un soporte permanente, ofrece mayores capacidades de carga al perno de anclaje. Ejm: es el caso de una rampa que tiene mucho tiempo de exposición debe aplicarse este tipo de pernos para poder estabilizarla.

PERNOS POR FRICCION

Este tipo de pernos se usa para sostenimiento temporal, ofrecen capacidades de carga menores.

BARRA HELICOIDAL CON INYECCION DE CEMENTO O RESINA

DESCRIPCIÓN: En una varilla de fierro acerado con rosca a lo largo de toda la varilla con tuerca y una plancha de anclaje. El diseño de hilo permite colocar una tuerca que puede rodar longitudinalmente por los resaltes por toda la barra.

Los pernos usan una platina de apoyo en su instalación, la barra helicoidal una platina plana de 4.7 x 178 x 178 mm (3/16 x 7 x 7”) que acepta la tuerca hemisférica. Normalmente una platina de 5 x 5” sería suficiente para controlar la superficie del terreno alrededor del perno instalado y para la instalación de la malla de alambre con cuadrillas de 10 x 10 cm (4 x 4”).

PERNOS CEMENTADOS

Es un sistema de refuerzo normalmente no tensados (se puede tensar con el uso de cartuchos de resina), en el que una mezcla de cemento con o sin arena es inyectada al taladro mediante una bomba de inyección o con el uso de cartuchos de mortero, luego el perno es empujado dentro del taladro. Una placa y una tuerca son generalmente utilizadas.

El cemento cumple los siguientes propósitos:

* Adhiere la varilla roscada a la roca haciendo la parte integral de la masa rocosa y mejorando la adherencia entre los bloques de material rocoso.

* Protege a la varilla contra la corrosión lo que permite su uso en sostenimiento de excavaciones permanentes.

La capacidad resistente de los pernos depende de la calidad del acero empleado y de su diámetro. Para los dos tipos de pernos el acero está adecuado a las especificaciones de los requisitos de propiedades mecánicas

PERNOS SLIP SET

Es un perno de acero ranurado que se introduce a presión   y trabaja por fricción en las paredes   de los taladros; se acomoda a las deformaciones iniciales de la roca, pero son muy sensibles   al diámetro   del taladro   y a sus irregularidades. Su costo varía entre 7 a 10 dólares   y su capacidad de soporte   es de 1 a   1.5 tonelada por pie de longitud del perno. 

Los Pernos de Fricción se fabrican de acero de alta resistencia.Para mayor protección contra la corrosión, el Perno de Fricción está disponible en acero galvanizado y acero inoxidable.

Concreto lanzado (shotcrete)

es el nombre genérico del concreto cuyos materiales componentes son: cemento, agregados, agua, aditivos y elementos de refuerzo, los cuales son aplicados neumáticamente y compactados dinámicamente a alta velocidad sobre una superficie.4.6 CONCRETO LANZADO (SHOTCRETE)La tecnología del shotcrete comprende los procesos de mezcla seca y de mezclahúmeda.En el proceso de mezcla seca, los componentes del shotcrete seco o ligeramentepre-humedecidos, son alimentados a una tolva con agitación continua. El airecomprimido es introducido a través de un tambor giratorio o caja dealimentación para transportar los materiales en un flujo continuo hacia lamanguera de suministro. El agua es adicionado a la mezcla en la boquilla.En el proceso de mezcla húmeda, los componentes del shotcrete y el agua sonmezclados antes de la entrega a una unidad de bombeo de desplazamientopositivo, la cual luego suministra la mezcla hidráulicamente hacia la boquilla,donde es añadido el aire para proyectar el material sobre la superficie rocosa.El producto final de los procesos de shocrete ya sea seco o húmedo es similar. Elsistema de mezcla seca tiende a ser más utilizado en la minería subterránea, debido a que generalmente usa equipos pequeños y compactos, los mismos que pueden ser movilizados en forma relativamente fácil en la mina. El sistema de mezcla húmeda es ideal para aplicaciones de alta producción, como en piques profundos o labores de avance de gran longitud y donde los accesos permiten operar al equipo de aplicación de shotcrete sobre una base más o menos continua. Las decisiones para usar procesos de shotcrete seco o húmedo, son usualmente adoptadas para cada sitio en particular.Adecuadamente aplicado, el shotcrete es un material de construcciónestructuralmente sólido y durable, con buenas características de adhesión con laroca y alta resistencia. Estas propiedades favorables se consiguen con buenasespecificaciones y materiales, preparación adecuada de la superficie, buenasprácticas de mezclado, aplicación del shotcrete y supervisión.

CIMBRAS METALICAS

Este típico sostenimiento pasivo o soporte es utilizado generalmente para elsostenimiento permanente de labores de avance, en condiciones de masa rocosaintensamente fracturada y/o muy débil, que le confieren calidad mala a muymala, sometida a condiciones de altos esfuerzos. Para lograr un control efectivo de la estabilidad en tales condiciones de terreno, las cimbras son utilizadas debido a su excelente resistencia mecánica y sus propiedades de deformación, lo cual

contrarresta el cierre de la excavación y evita su ruptura prematura. La ventaja esque este sistema continúa proporcionando soporte después que hayan ocurridodeformaciones importantes.