SOSTENIMIENTO DE ENTRADA EN MINERIA SUBTERRANEA

SOSTENIMIENTO EN MINERÍA

SUBTERRÁNEA

SOSTENIMIENTO EN LABORES MINERAS SUBTERRANEAS MÉCANICA APLICADA GRUPO 506 JUNIO 2021

SOSTENIMIENTO EN MINERÍA SUBTERRÁNEA Para minimizar las inestabilidades de la roca alrededor de las aberturas mineras, debe aplicarse diversas técnicas de sostenimiento.

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

SELECCIÓN ENTRE REFUERZO Y SOPORTE Evert Hoek (2004) Existe una confusión entre lo que es un soporte de roca y un refuerzo de roca.

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

Por su parte el soporte, consiste en cerchas de acero o concreto, shotcrete o cuadros de madera, los cuales son diseñados para estabilizar la masa rocosa mediante el control del colapso progresivo o deformación de esta.

En términos simples se dice que el refuerzo es 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 explotación, compensando el equilibrio inestable de las masas de roca que soporta.

CONTROL DE CALIDAD Para que el sostenimiento funcione bien, deben cumplirse las siguientes condiciones: Riguroso paralelismo de los elementos.

Adecuada adaptación a las paredes, caso contrario los elementos flexionaran hacia el exterior.

Resistencia conveniente del conjunto, que depende de las uniones, instalación y control.

Estrecho o apretado contacto entre el material y el contorno de la roca a la cual soporta en todo su perímetro, a fin de desarrollar tempranamente su capacidad de sostenimiento, antes de que ocurran deformaciones significativas hacia el interior de la excavación.

La supervisión de la mina no aprobará ningún sostenimiento que esté mal cimentado, no conserve su verticalidad ni alineamiento; asimismo, si este no se encuentra correctamente topeado a la superficie de la roca.

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 punto de vista práctico es posible dividir los terrenos en cuatro clases.

- Terreno compacto. El cual es formado por cristales o por partículas bien cementadas.

- Terreno fracturado.

Muestra una serie de planos paralelos de discontinuidades como los planos de estratificación en la roca sedimentaria.

- Terreno suave. El cual está formado por fragmentos gruesos o finos o una mezcla de ambos tamaños.

- Terreno arcilloso.

Constituido por rocas casi elásticas que se deforman bajo la presión.

TERRENO COMPACTO

TERRENO SUAVE

TERRENO FRACTURADO

TERRENO ARCILLOSO

SOSTENIMIENTO SEGÚN LA CLASE DE TERRENO En el caso de terreno

-extremadamente resistente

compacto

requiere

o estructuras flexibles capaces

sino

de adaptarse a las presiones.

no

sostenimieneto

la

formación de una buena bóveda auto sostenida.

GRADOS DE

El terreno fracturado exige solo

un

ligero,

sostenimiento

esta

clase

de

terrenos es mas resistente en dirección paralela a los mismos.

Por su parte el terreno suave requiere

de tipo

pesado, pues requiere de presiones mayores cuando mas fino es el tamaño de los fragmentos.

En

cambio

arcilloso

el exige

sostenimiento-

terreno un

SOSTENIMIENTO

PRINCIPIOS DE SOSTENIMIENTO CON CUADROS DE MADERA Ellas deben interferir lo menos posible a la ventilación y no estar sujetos a riesgos de incendio.

La estructura debe ser colocada lo más cerca posible al frente para permitir solo el minimo reajuste de terreno antes de dicha colocación.

Esta debe ser rigida para que el reajuste que se produce después de la colocación sea reducida al mínimo.

La estructura debe estar constituida por pieza fácil de construcción manipuleo e instalación.

Las partes de la estructura que han de recibir las presiones o choques más fuertes deben tener tales caracteristicas y ubicación que trabajen con el menor efecto sobre la estructura.

CUADROS DE MADERA Los cuadros de madera son un tipo de estructura de sostenimiento de acuerdo con el tipo de terreno y a condiciones especiales de cada mina.

Se utilizan en labores horizontales e inclinados.

Su dimensión está de acuerdo al diseño de la labor.

Existen tres tipos de cuadros los cuales se distinguen gracias a las características antes mencionadas.

Cuadros rectos.

Cuadros cónicos.

Cuadros cojos.

CUADRO RECTO Son usados cuando la mayor presión procede del techo, están compuestos por tres piezas, un sombrero y dos postes, asegurados con bloques y cuñas, en donde los postes forman un ángulo de 90° con el sombrero.

Inclinando los postes de tal manera de formar un ángulo de 78° a 82°, respecto al piso, quedando el cuadrado de forma trapezoidal.

Si las presiones del techo son importantes se reduce la longitud del sombrero.

CUADRO CONICO Son usados cuando la mayor presión procede de los hastíales, la diferencia con los cuadros rectos solo radica en el hecho de que los cuadros cónicos se reduce la longitud del sombrero,

-mineralizada, estos cuadros deben adecuarse a la forma de la excavación para que cada elemento trabaje de acuerdo con las presiones ejercidas por el terreno.

CUADRO COJO Estos están compuestos por solo un poste y un sombrero, se utilizan en vetas angostas menores de 3m de potencia, su uso permite ganar espacio de trabajo y comúnmente pueden ser verticales o inclinados, según el buzamiento de la estructura

ELEMENTOS DE UN CUADRO ENCASTILLAR HASTA EL TECHO

SOMBRERO

BLOQUE ARRIBA

BLOQUE ATRÁS TIRANTE

TABLA SOMBRERO MEDIAS LUMAS CASILLEROS

LINEA GRADIENTE

PIE DERECHO SOLERA MEDIA LUMA

SOSTENIMIENTO DE LABORES HORIZONTALES TIPOS DE ESTRUCTURAS DE SOSTENIMIENTO En las labores horizontales se emplean principalmente los siguientes tipos: Cuadros de madera Cuadros de madera reforzados

Terrenos arcillosos y molidos donde la solera trabaja la flexión.

Soportan esfuerzo combinados de comprensión y flexión.

Terreno poco resistente, las presiones hacia el piso son desiguales.

Solera sometida en sus extremos a esfuerzo de comprensión perpendicular a sus fibras.

Se producen esfuerzos de corte vertical y deben ser perpendiculares a sus fibras.

Cuadro de longitudinales de sombrero largo, se usa en terrenos molidos y arcillosos.

ELEMENTOS AUXILIARES DE SOSTENIMIENTO En terreno poco resistente se usa solera.

Son algunas piezas de madera que 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 caída de pequeños trozos de techo.

Blocs Cuñas Encribados Longarina

Los blocks, sirven para mantener firme la estructura de sostenimiento hasta que sean fijados por la presión del terreno (transmiten las cargas del terreno a las piezas de sostenimiento.

horizontal que tiene al flexionar la cabeza del poste a mayor inclinación del poste es mayor y la carga de flexión va en aumento.

La cuña, sirve para mantener en su lugar los elementos de sostenimiento limítelo del ángulo 15° a 20°.

La madera tiene una mayor resistencia a la compresión paralela a sus fibras.

Uso de la cuña

Cuando el cuadro es cónico la carga transmitida al poste es mayor y también se desarrolla una fuerza

TIPOS DE ESTRUCTURA DE SOSTENIMIENTO

Los encribados son necesarios cuando el techo de una labor horizontal se halla elevado.

Aunque la variedad de estructuras en esta clase de labores no es tanto como en las labores horizontales.

Conviene establecer una clasificación según los elementos de sostenimiento empleaos consideramos los siguientes tipos: Cuadros de madera Puntales

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

PROCEDIMIENTO PARA ARMAR UN CUADRO 1. Marcar el centro de la labor

Identificar los puntos de dirección y colocar los cordeles suspendidos y orientar al tope de la labor los puntos y marcar el centro de la labor.

3. Picar las patillas

Patillas de acuerdo con la ubicación de los elementos y del comportamiento del terreno, picar las patillas con la longitud necesaria .

2. Marcar los puntos de gradiente

Colocar los cordeles en los puntos de gradiente y orientar hacia el tope de la labor.

4. Colocar los elementos

Realizado las patillas, cortar todos los elementos de acuerdo a las distancias obtenidas en el picado de patillas.

5. Nivelación del cuadro

Primero se debe encribar el techo y enrejar los hastiales.

PUNTALES Colocado los elementos: poste y sombrero, colocar los cordeles en los extremos del sombrero; y a la altura del punto de gradiente medir las distancias del poste al cordel.

6. Bloquear y enrejar

Nivelado los elementos bloquear en primer lugar el sombrero a las cajas y luego colocar los tirantes.

Los puntales son elementos más simples y de uso más frecuente en el sostenimiento de labores inclinadas.

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

Ejemplo de puntales colocados entre las paredes de tierra y la madera o la viga que sostiene el techo y la lamina o la maña, si bien, un reforzamiento

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 Colocar el puntal NOTA: Cuando el puntal es muy largo o las cajas son muy paradas será necesario preparar previamente un andante apoyado sobre dos puntales inferiores.

Si los puntales van a soportar presión lateral, por mineral o desmonte conviene que el fondo de las patillas tenga inclinación adecuada en tal sentido.

MODELO DE ENTRADA

Como sabemos, no hay

Por

dos minas iguales. Las

continuación

aplicaciones tecnológicas

presenta una estructura

y las decisiones básicas

sencilla básica de la

sobre el diseño y el

estructura

de

método de minería se

sostenimiento

de

basan en consideraciones

entrada a una mina, así

como el tipo de mineral

como

que

la

utilizados y los datos

orientación del yacimiento

arrojados por el sotware

o

rf5t en el cual se realiza

se

las

extrae,

características

geológicas subterráneas.

lo

lo

cual

a se

materiales

dicho modelo.

A MINA SUBTERRÁNEA Modelo 1

En este Modelo 1 se utilizó una estructura de vigas cruzadas, con una fuerza colocada encima en uno de sus nodos (resaltado en rojo y encerrado en el círculo rosado) y su techo es de tipo material de hormigón y sin una malla.

Como podemos observar, dichas características hacen que esta estructura sea inestable y que infrinja los principios de sostenimiento de cuadros de madera antes mencionado en este artículo.

El programa nos ayuda de manera

visual

a

de

las

percatarnos

deformidades generadas en la estructura siguiendo un índice de esfuerzos internos demostrando estructura

básicos, que de

la este

modelo es inestable y, por lo tanto, riesgosa pues muy seguramente podría colapsar.

Por lo cual en este modelo 1 podemos concluir que este modelado está inconcluso por qué si bien si se pude observar un estructura terminada como tal, esta no puede y no debe de ser presentado como el resultado final ya que como se determinó anteriormente este es inestable y al presentar tantas deformidades ( relatan en rojo) dicha estructura debe de ser replanteado y reconstruida para que divas deformidades desaparezcan, trabajo que realiza continuación.

Modelo 2

Al percibir los fallos en

la

estructura

anterior del

modelo 1, se hicieron modificaciones que se creían necesarias de

esa

manera

creamd el Modelo 2, en este nuevo modelo podemos encontrar que creando se han retirado el exceso de vigas que en al anterior modelo estaban cruzadas, de esta manera solo se conservado las vigas verticales de esta manera creando ángulos de 90° así distribuyendo de mejor manera la fuerza en los nodos así mismo la reubicación de la fuerza del nodo, logrando darle una mayor sostenibilidad, la cual se puede apreciar en las imágenes generando muy poca deformidad.

Modelo 2 Dentro del resto de estas modificaciones se agregó también una fuerza más en una de las vigas así no se concentra una solo fuerza en un solo punto, se cambió la estructura de sostenimiento de vigas cruzadas por una estructura de sostenimiento de sencilla y rectas. Se realizó también un cambio de techo por láminas de acero y mallas entre sombrero y sombrero para que sostenga la tierra en la parte superior de la estructura y así los trabajadores no tengan peligro alguno a la hora de laborar.

El Modelo2 fue creado a partir del primero haciéndole las modificaciones arrojadas por el Modelo1, con estas se logró dar mayor sostenibilidad, el utilizar una estructura de sostenimiento sencilla y recta facilitó el trabajo, no se demoró demasiado tiempo. Las láminas de acero y mallas cumplen correctamente su función al proteger a los trabajadores de la mina. Todo lo que se modificó no afectó en mal al trabajo, quedó sin ningún error y pocas deformidades.

DATOS ARROJADOS DE MODELO DE ENTRADA A MINA SUBTERRANEA .

MODELO 2

MODELO DE ENTRADA

A MINA SUBTERRÁNEA l

MODELO DE ENTRADA

A MINA SUBTERRÁNEA

MODELO DE ENTRADA A MINA SUBTERRÁNEA

AMAYA PACHECO CORRALES CARRILLO LARA AMAYA RODRIGUEZ RIVERA WILCHIS GARCÍA