“AÑO DE LA DIVERSIFICACION PRODUCTIVA Y DEL FORTALECIMIENTO DE LA EDUCACION”
UNIVERSIDAD NACIONAL DE PIURA PRODEUNP - SULLANA
Facultad de Ingeniería de Minas
Alumno:
Jiménez Calopino Julio Cesar
Profesor:
Ing. Glicerio Taype Quintanilla
Curso:
Costos y Contabilidad Minera
Título:
Ciclo:
Costos de Sostenimiento con Concreto Lanzado
VIII
Sullana – Perú 2015 INTRODUCCCION
Su nacimiento se remonta al año 1910, cuando el norteamericano Carl E. Akeley, obtuvo la patente de una máquina que permitía proyectar sobre una superficie morteros de cemento arena, a través de dos cámaras presurizadas alternativamente. Prontamente la compañía “Cement Gunco” de Allentown Pensilvania, inicia su comercialización con el nombre de “Gunita”, posteriormente, otros fabricantes ofrecen equipos modificados que permitían trabajar una composición que contenía áridos, además de la arena – cemento. Esta mezcla con composición semejante a la del concreto, recibe el nombre de “SHOTCRETE”. Actualmente, estos materiales son reconocidos como elementos de características estructurales, y su amplia utilización exige que en muchos países se realicen trabajos de investigación, para adecuar a su realidad especificaciones relacionadas con su composición, métodos de aplicación y calidad.
. OBJETIVOS GENERALES -Conocer los costos de utilización de sostenimiento con concreto lanzado. -Evaluar la viabilidad económicamente de la aplicación de shotcrete en el sostenimiento. -Comparar los costos de sostenimiento con concreto lanzado con otros tipos de sostenimiento. - Aprender el proceso de fabricación de shotcrete. - Conocer más acerca del shotcrete. - Mostrar que el shotcrete no solo es una forma de sostenimiento sino una forma de brindar seguridad en la mina. OBJETIVOS ESPECÍFICOS - Llevar un control de calidad del shotcrete puesto y del que se va a colocar en la mina.
- Determinar o calcular la cantidad de shotcrete que se va a utilizar por área, donde, cuando y porque. - Reformular puntos del contrato con la contrata. - Plantear más métodos de control de shotcrete. JUSTIFICACIÓN El presente trabajo se realiza con la finalidad de conocer, evaluar y definir los costos involucrados en el sostenimiento con concreto lanzado. A fin minimizarlos y reducir los costos para incrementar las ganancias MARCO TEÓRICO El concreto lanzado ha encontrado una de sus principales aplicaciones en el soporte de rocas, en la construcción de túneles y minería. Esto se ha logrado por los nuevos aditivos acelerantes, libres de álcalis y que pueden colocarse en una sola aplicación, con espesores que van desde los 15 mm a 300mm, aún sobrecabeza.
SOSTENIMIENTO CON SHOTCRETE Definición: El termino “concretos lanzado” se refiere a la mezcla humedecida de arena, cemento, fibra y aditivo, proyectado sobre un área por medio de presión de aire. Por ello se emplea un recipiente de presión de alimentación continua llamado lanzador. Una capa delgada de shotcrete después de corto tiempo, puede establecer un estado de equilibrio que e determina verificando el proceso de deformación. Sus deformaciones son pequeñas, son suficientes 2” de shotcrete a 10 ó 20 m. del frente de avance, si en cambio, las deformaciones son intensas, es recomendable primero 1” en el mismo frente, y luego del avance afianzar cuando las deformaciones hayan disminuido solo una vez detenido los movimientos es posible y recomendable revestir. En la práctica esa idea de sostener eficazmente un macizo rocoso en a excavación permitiendo a su vez deformación, es posible mediante el concreto lanzado por su flexibilidad, además de las ventajas en cuanto a
la capacidad de carga, rápida aplicación y tempana resistencia, en beneficio de neutralizar el aflojamiento del macizo circundante. La estructura así compuesta roca-shotcrete, impide e aflojamiento, la descompresión y flexión que acompañan los procesos normales de desestabilización, pero cuando esta fresco sigue las deformaciones primarias del macizo rocoso, permitiendo la reducción de los esfuerzos de borde a medida que simultáneamente va aumentando su resistencia con el tiempo. Debido a que la adhesión del shotcrete a la mayota de las rocas es muy grande, este actúa como material de encastre, formando una unidad estática o estructural compuesta entre la roca y su superficie, dándole al sistema una alta resistencia cuando trabaja a compresión y ofreciendo resistencia distorsiones de hasta 1% de variación del diámetro de excavación cuando trabaja a flexión. El resultado mecánico más importante es que la superficie de la roca no se afloja, permaneciendo sin modificaciones en su estado, en tanto y en cuando no sea dañado por el método de voladura empleado. El hormigón proyectado es un hormigón cuyo tamaño máximo de áridos es superior a 8 mm, y que aplicado a máquina, se proyecta a gran velocidad sobre un soporte a través de manguera y boquilla. El mortero proyectado es un mortero cuyo tamaño máximo de áridos no excederá 8 mm, y que aplicado a máquina, se proyecta a gran velocidad sobre una superficie a través de una manguera y boquilla. En la actualidad se usan tres procesos distintos, que son: Mezcla seca, mezcla húmeda y mezcla semi-húmeda. El proceso de mezcla húmeda conlleva el empleo de más servicios, pero su uso está generalizado para grandes aplicaciones. El sistema de mezcla semi-húmeda, que consiste en la dosificación del agua, aproximadamente 5 m antes de la boquilla, es un proceso que evita fundamentalmente que la mezcla seca se disperse (especialmente el cemento) a la hora de hacer la proyección. Cuando se confecciona un proyecto en el cual se especifica una Resistencia a Compresión Simple de un hormigón proyectado, se suelen definir las Resistencias a 24 horas, 7 días, y 28 días, para cumplir las necesidades de sostenimiento. Estas resistencias dependen de: Áridos, cementos, personal especialista, maquinaria, medios auxiliares, aditivos (acelerantes, estabilizadores, superplastificantes, etc.), y adiciones. Sistema de mezcla seca. El sistema de mezcla seca consta de una serie de fases, y requiere unos equipos especializados. ¿QUE SIGNIFICA SHOTCRETE? Consiste en lanzar concreto humedo contra el techo y las paredes a sostener, el mismo que al fraguar evitará el desprendimiento de rocas. El método por vía húmeda es aquel, en que las mezclas transportadas contiene ya el agua necesaria para la hidratación, ofreciendo un mejor ambiente de trabajo, mayor calidad, uniformidad y producción. Las nuevas generaciones de Shotcrete incluyen aditivos como: (Delvo®crete, MEYCO®TCC, curador interno de concreto, microsílice (silica fume)) y materiales de refuerzo como fibras sintéticas (HPP). Con la proyección Robotizada de superficies suficientemente grandes por vía húmeda, es posible lograr (con un operario) una producción promedio de 60-100 m3 con rebote inferior al 10% en un turno de trabajo de 8 horas. Al comparar los métodos por vía seca y húmeda, se puede concluir que el primero debe ser utilizado para aplicaciones de volúmenes pequeños (por ejemplo reparaciones) y en condiciones muy especiales (distancias largas, interrupciones repetidas, etc.), mientras que el método por vía húmeda debe utilizarse en todo trabajo de soporte de rocas. ¿QUE SIGNIFICA SHOTCRETE? Los diseños de shotcrete, primero se trabajan en laboratorio. Dependiendo del tipo de agregado que se esté utilizando se crean diseños.
Para los diseños se utilizan proporciones pequeñas de un total (0.1%,1%, etc). El cemento y los demás aditivos, solo se varían en sus proporciones, dependiendo del comportamiento del agregado. En el laboratorio se le hacen ensayos de compresión, flexo compresión, en un periodo de 24 hrs, 7 días y 28 días después de fabricado. Después de aprobado los diseños se trabajan en planta: La planta cuenta con la siguiente infraestructura: Un laboratorio, con el instrumental necesario para realizar los ensayos. Un almacén de materiales. Un payloader. Una balanza electrónica de 5000 Kg. (Tolva). Una impresora. Una faja transportadora. Bomba para cargar agua. Bomba para cargar el Rheobuild. Un mixer de 7m3 de capacidad (Principal o Matriz) Combas, lampas, picotas, baldes, jarras, etc. Una balanza de plataforma de 10Kg de capacidad. Un Robot shotcretero (Mamba). Una compresora grande. Mangueras. Calibrador de espesores. La arena se trabaja de acuerdo a su granulometría, dependiendo de esta se trabaja los diseños, la empresa contratista es la encargada de determinar este ensayo. Si la granulometría arroja demasiados finos, se hace lavar un poco más la arena. En planta se determina la humedad de la arena. Dependiendo de la humedad que arroje el laboratorio de planta se utiliza el diseño correspondiente. CALCULO DEL ÁREA A SER SHOTCRETEADA Referente al shotcrete se empezara explicando cómo se calcula el área que se va a shotcretear, ya que este es uno de los pasos preliminares antes de fabricar el shotcrete en la planta. Tenemos que un metro cubico de shotcrete equivale a shotcretear 20m2 con 5 cm de espesor, dicha área se daría si no hubiera perdida en el rebote y si la rugosidad fuera de 0.0% (prácticamente paredes y/o hastiales de superficies lisas, que no tenemos). Al tener el rebote y la rugosidad, el equivalente de 1m3 nos da 15m2 de área para ser shotcreteada, quiere decir que si uno quiere arear determinada cantidad de m3, lo que tiene que hacer es medir áreas de 5m x 3m (que son las fáciles de determinar), pero se tiene las opciones de 7.5m x 2m, 10m x 1.5m, 4m x 3.75m, étc El área de 15m2 es para 5cm o 2 pulgadas de espesor, hay que tener en cuenta que el área va a disminuir si se aumenta el espesor. Para 2 ½ pulg ó 6.35 cm de espesor, tenemos que se puede hacer un área de 12m2, teniendo en cuenta el 0.25m3 (rebote más la rugosidad), el área puede ser de 3m x 4m, 6m x 2m, 12m x 1m, étc. Para 3pulg ó 7.62 cm de espesor, tenemos que se puede hacer un área de 10m2 puede ser de 2m x 5m, 10m x1m, étc. CONTROL DE CALIDAD Resistencia a la compresion (ASTM C 39)
Consiste en esencia en un ensayo simple de aplastamiento de un cilindro entre los platos de una prensa. La resistencia a la compresión del hormigón reforzado con fibras es sensiblemente la misma que la de un hormigón sin adiciones. La diferencia estriba en la observación de un estallido muy limitado del hormigón. ENSAYO DE RESISTENCIA A LA FLEXIÓN (ASTM C 78) Permite apreciar el comportamiento de un hormigón reforzado con fibras, pero debe realizarse en condiciones muy particulares. La resistencia a la primera fisuración es generalmente similar a la del hormigón no armado. Por el contrario, mucho después de la formación de la primera fractura, hay esfuerzos y deformaciones importantes que pueden quedar retenidas (remanentes). Que la resistencia al primer fracturamiento sea mayor o menor que ésta y en qué cuantía, va a depender de muchos factores, el más importante de los cuales es la dosificación de fibras. ENSAYOS ABSORCION DE ENERGIA (ASTM C 1550) Este ensayo actualmente no se realiza y se debería de hacer ya que nos muestra el trabajo que realmente hace la fibra dentro del shotcrete, el mismo tiene un estándar o procedimiento de cómo se debe de realizar. DESEMPEÑO FLEXURAL DEL CONCRETO REFORZADO CON FIBRAS (ASTM 1609) La última prueba aprobada la misma que muestras las resistencias pico del shotcrete, en los ensayos anteriores no se tiene este tipo de información ya que al shotcrete se lo trata con un simple concreto, Diseño y Capacidad de carga. Calculo del Espesor del Shotcrete Para la determinación del espesor del shotcrete, se tiene que tener en cuenta el índice “Q” y aplicar la siguiente fórmula:
tc = D (65 – RSR) 150
tc D RSR
= Espesor de Shotcrete en pulgadas. = Diámetro de la excavación en pies. =13.3 Log. Q + 46.5 (relación de soporte de excavación).
Ejemplo: Si Q = 0.1 – 0.001 RSR = 13.3 Log.0.1 + 46.5 RS = 33.2 1m = 3.2808 pies
D tc tc tc
= 2.40m =7.87 pies = 7.87 (65-33.2) = 150 0.0525 (31.8) = 1.66”
Capacidad de Cargas Para determinar la presión máxima de soporte del shotcrete cuando este es aplicado a sección completa y distribución uniforme; se aplica la siguiente formula:
Psmax. = 1 ac. shot {1-(ri – tc) 2} 2
ri2
Psmax. = Presión máxima del Soporte (Kg. /cm2). ac.shot =resistencia a la compresión del shocrete (Kg. /cm2 ri = Radio de excavación del túnel (cm.) Tc = Espesor de shotcrete en cm. Resistencia a la Compresión Se define como la fuerza por unidad de área requerid para romper un muestra que esta sometida a esfuerzos uni axiales (no confinadas), y viene expresado en unidades de fuerzas sobre área; y se define de la siguiente manera: ac. = Resistencia a la compresión (Kg. /cm2) P =Carga unitaria de Rotura (Kg.). D =Diámetro de la probeta (cm.). L=2
D
L = 2D
longitud = L
D =L
2
ac. = 4P π D2
Desarrollo del rendimiento del concreto lanzado Principios Básicos A. Concreto lanzado Material que se coloca y compacta mediante impulsión neumática, proyectándose a gran velocidad sobre una superficie plana. La función principal del concreto lanzado (shotcrete) es inmovilizar los movimientos de roca inherentes al proceso de excavaciones subterráneas. B. Características del concreto Lanzado
- Más denso que un concreto normal. - Relación A/C es menor. - Resistencia mecánica similar. - Menor permeabilidad. - Buena resistencia al ataque químico, a la abrasión y al desgaste. - Gran adherencia al sustrato. - Fácil colocación y rendimiento de aplicación. - No requiere de formaletas o encofrados. Propiedades del concreto lanzado -Estructura interna consta de agregados más finos y mayor cuantía de cemento. -Poros capilares se distribuyen uniformemente. -La proyección forma poros aislados que mejoran resistencia a congelamiento y deshielo. Colocación por capas. Continuidad de fisura (adherencia mecánica). -Excelente adherencia a soporte (limpio y saturado con superficie seca). -Baja permeabilidad y baja absorción. -Mayor contracción por secado en razón a la altura cuantía del cemento.
-Shotcrete por proceso seco (ventajas) -Se facilitan ciertas condiciones de aplicación (filtraciones). -Permite baja relación A/C. -Maquinarias más económicas. -Mayor energía de compactación. -Mayor densidad de mezcla colocada. Shotcrete por Proceso Seco (desventajas) -Mayor generación de polvo. -Mayor porcentaje de rebote. -Condiciones de aplicación ambientalmente inconvenientes. -Exige mayor experiencia en mano de obra. Sugerencia de Operación
-Calidad depende de la destreza del operador. -El flujo del concreto debe ser continuo (podrían presentarse sobre dosificaciones o deficiencias de aditivos o agua cuando se bombea en vació). -El flujo del aire debe ser continuo (no debe existir oscilaciones). -La distancia de la boquilla al sitio debe estar entre 0.50m. a 1.50m. -Cuando la estructura es forzada, se acercara más la boquilla para evitar sombras tras la armadura. -Las varillas no deberán colocarse una tras otra (alternadas). -Cuando se lanza por capas se retira el rebote y se dejara superficie plana. -La inclinación de la boquilla para el concreto lanzado debe ser perpendicular.
Principios Teóricos Volumen de Rebote El rebote está formado por los componentes que no se adhieren a la superficie en tratamiento, existen muchos fundamentos teóricos y prácticos para su evaluación, pero en cualquier caso, el porcentaje de rebote depende de:
Relación agua/cemento -Habilidad del operador. -Proporción de la mezcla. Granulometría de la mezcla Eficiencia de la hidratación -Árido grueso =mayor rebote. -Presión del agua. -Diseño de la boquilla o lancha. -Habilidad del operador. Velocidad del Proyección -Capacidad de presión de aire (de 6 Kg. /cm.2). -Diseño de boquilla o lancha -Habilidad del operador.
Angulo y distancia del impacto -Habilidad del operador.
-Limitación de accesos.
Densidad de la aplicación -Especificaciones de obra. -Dosificación del acelerante. -Habilidad del operador. -Bajo condiciones normales (pared lisa sin oquedades y una presión óptima) el material de rebote representa alrededor del 25% del volumen de la mezcla proyectada. Fórmulas para hallar el Porcentaje de Rebote
Porcentaje de variación o asentamiento por hidratación
% Variación de Volumen por hidratación = vst – Vht x 100 Vst Vst= volumen seco total.
Vht = volumen hidratado total. volumen hidratado total
Vht
= Vst (100% - 21.5%)
Asentamiento por hidratación = 21.5% Volumen de rebote
Vr
= Vrh
Vr = Volumen de rebote Vrh = Volumen de rebote hidratado. %de rebote real
% de rebote = Vrh x 100 Vht
A. Volumen de Mermas
Es la mezcla seca que se pierde al momento del ingreso de la mezcla a la tolva de la maquina de la aliva – esto es por efecto de maniobra. Vms Vmh
= volumen de mermas en seco. = volumen de mermas hidratada.
Vmh = Vms (100% - 21.5 %)
Volumen del Concreto Colocado y Pegado El volumen del concreto compacto y pegado no corresponde a la diferencia entre el volumen de mezcla en seco y el del material de rebote, pues la mezcla se compacta en el momento del impacto contra la superficie de aplicación y recibe el nombre de “factor de compactación”.
F.C.
=
Vmcp =
Vht - %D Vm cp Vht - %D F.C.
F.C. Vht D Vmcp
= = = =
factor de compactación volumen de mezcla hidratado total. desperdicios (% de rebote y mermas). volumen de mezcla compacto y pegado
La compactación depende de varios parámetros, entre ellos el surtido de los áridos y la velocidad de impacto del chorro, con los áridos ordinariamente utilizado y con una presión de aire a la entrada de la manguera de impulsión, de 6 Kg./cm.2, se obtiene un factor de compactación del orden 1.35.
ANALISIS DE RENDIMIENTO POR METRO CUBICO DE SHOTCRETE LANZADO POR VIA SECA FECHA : 22/07/06 ZONA : Norte LUGAR : Cx 907 MINA : Milagros 1. DOSIFICACION DE MEZCLA DESCRIPCION Volumen Cemento Agregado (arena para shotcrete) Dramix Gunitop L-22 Calibrador 2"
UNIDAD M3 bls M3 Kg. Lt. Unidad
CANTIDAD 2 20 2 60 17 22
2. DATOS DE CAMPO ANTES DEL LANZADO SECCION 1 2 3 LONG. MEDIDA
ANCHO 3.37 3.74 3.80
Espeso de shotcrete = 2”
ALTURA 2.20 2.10 2.14
LONGITUD 1 1 1.10 3.10
PERIMETRO 7.24 7.25 6.90 7.13
Área a recubrir =22.103m2
3. DATOS DE CAMPO DESPUES DEL LANZADO SECCION ANCHO 1 3.30 2 3.67 3 LONG. MEDIDA Espeso de shotcrete = 2”
ALTURA 2.15 2.05
LONGITUD 1 1
PERIMETRO 7.11 7.10
2 7.105 Área recubrida = 14.20m2
4. ASENTAMIENTO 21.50% 5. RENDIMIENTO REAL DEL CONCRETOO LANZADO POR PROCESO SECO EN ESPECIFICACION
V. SECO M3
V. HIDRATADO M3
PORCENTAJES %
MEZCLA
2
1.57
100
REBOTE
0.48
30.57
MERMA
0.12
7.64
0.71
45.22
0.26
16.56
VOLUMEN PEGADO COMPACTADO OQUEDADES
Y
6. MINA Y TUNEL Volumen de volumen Asentamiento Volumen Volumen mezcla mezcla por Volumen de de compacta y seca hidratación hidratado rebote mermas pegada compacta M3 % M3 % % M3 21.50% 30.57% 7.64% 2 1.57 0.71 0.43M3 0.48M3 0.12M3
Área a cubrir espesor del oquedades área shotcrete % M2 m.l. 16.56% 0.05 14.2 0.26M3
Técnica de Operación del Lanzado
- Calidad depende de la destreza del operador. - El flujo del concreto debe de ser continuo (podrían presentarse sobre dosificaciones o deficiencia de aditivos o agua cuando se bombea en vació). - El flujo del aire debe de ser continuo (no debe de existir oscilaciones). - El flujo de agua debe de ser continuo logrando eficiencia en la relación agua cemento. - El tanque dosificador deberá tener niveles para poder controlar el consumo por m 3 de lanzado. - El lanzador de una labor minera debe de iniciarse desde el nivel del piso y continuar subiendo. - La distancia de la boquilla el sitio debe de estar entre 0.50 m. a 1.50 m. dependiendo de la presión. - Cuando la estructura es reforzada se acercara más la boquilla para evitar sombras tras la armadura. - Cuando se lanza por capas se retira el rebote y se lava la superficie shotcreteada. - La inclinación de la boquilla para el concreto lanzado debe de ser perpendicular. - El movimiento del lanzado debe de ser elíptico. TECNICAS DEL LANZADO
Posición para lanzar
PROYECCION POR VIA HUMEDA. El concreto proyectado por vía húmeda es de aparición reciente y esta aumentando su utilización en trabajos de proyección en túneles y obras subterráneas. El sistema de proyección por vía húmeda viene definido como el “procedimiento mediante el cual todos los componentes del concreto, incluido el agua, son transportados bien mediante aire comprimido (flujo diluido) o mediante bombeo (flujo denso) hasta la boquilla de salida. El sistema de proyección por la vía húmeda lleva consigo la necesidad de empleo de más servicios. La gunita posee unas propiedades específicas que se manifiestan especialmente a través de la naturaleza del método de colocación. En el concreto proyectado por vía húmeda se consiguen mezcla con propiedades equivalentes a la vía seca por medio de técnicas de dosificación y aditivos. Las máquinas de proyección por vía húmeda pueden clasificarse de acuerdo con procedimientos distintos:
Flujo diluido (rotor) Flujo denso(Bomba)
El flujo diluido el transporte del concreto se realiza desde la máquina de protección hasta la boquilla de salida mediante aire comprimido. En el Flujo denso el transporte del concreto se realiza mediante un bombeo a alta velocidad a través de la manguera de transporte hasta una boquilla provista de un chorro de aire comprimido, con lo que se obtienen ambos procedimientos. En la actualidad se pueden conseguir óptimos rendimientos, sobrepasando las aplicaciones de las máquinas de proyección por, Vía seca. Los recientes progresos tanto de nuevas máquinas como de los diferentes aditivos, implicados, han conducido a esta tecnología a un sistema perfectamente eficiente con ventajas importantes como son la poca información del polvo, bajo rebote y control de la relación agua/cemento Los aditivos implicados en este sistema de proyección son fundamentalmente los acelerantes de fraguado Sigunit –R- L20 (aluminatos) o Sigunit –R-L50 FX (libres de álcalis), los aditivos superplastificantes Sikament-R- y las readiciones a base de humo de Sílice Sikacrete –R-950 DP. REBOTE El rebote, que suele ser la pesadilla del lanzador y del contratista, está formado por los componentes que no se adhieren a la capa del concreto lanzado y son rechazados por la superficie. Por la superficie. La proporción inicial de rebote es alta cuando se dirige el chorro de mezcla directamente al soporte sobre el que trabaja y también cuando está dirigido a las armaduras, pero la información de una capa amortiguadora reduce dicha cantidad. Por ello, los espesores gruesos tienen una menor proporción de rebote en contra de los espesores delgados. El porcentaje de rebote en todos los casos depende de los siguientes factores: Relación agua/ cemento Granulometria. Hidratación, presión de agua (Vía seca). Velocidad de proyección. Angulo y distancia. Habilidad de lanzador o diseño de robot. Tipo de acelerante empleado. El rebote típico también dependerá del tipo de acelerante empleado en la mezcla y dosificación.
Costos de Sostenimiento con Shotcrete en Labores de desarrollo Según el presupuesto el rendimiento en lanzado de shotcrete es de 1m3/h, lo cual ha sido ampliamente superado en un 67% por la práctica debido a que ha disminuido el tiempo de traslado de materiales a la labor. En el cuadro 11, se pueden observar los rendimientos para el lanzado de shotcrete vía seca según el presupuesto y lo visto en la práctica. Rendimientos para el lanzamiento de shotcrete vía seca Presupuestado y Real
Labores de producción En lo que respecta a tajos, cuando se tiene una excavación inestable, se acostumbra lanzar shotcrete pero con un espesor de 1 pulgada, lo cual es menor al que se lanza en labores de desarrollo. De esta manera se genera un lugar seguro (guarda cabeza) para entrar a minar ya sea realizando breasting o realce. El lanzamiento del shotcrete en el sostenimiento de las labores de producción (tajos) es similar a lo presupuestado, considerándose un rebote del 40%.
En el cuadro 12, se pueden observar los rendimientos para el lanzado de shotcrete vía seca de acuerdo al presupuesto. Rendimientos para el lanzado de shotcrete vía seca Presupuestado
Finalmente, el sostenimiento con shotcrete es uno de los puntos de menor eficiencia dentro de las operaciones unitarias. Es así, que el rebote juega un papel importante dentro del sostenimiento con shotcrete. En el presupuesto se ha tomado como rebote el 40% del total, sin embargo en la práctica está alrededor del 48%. Las causas de este rebote son: Tipo de arena: La cantidad de cemento, fibra metálica y aditivo es la adecuada. Según el presupuesto se tiene que la cantidad de cemento es de 8 bolsas/m3, fibra metálica es de 25kg/m3 y de aditivo es 2gl/m3, lo cual es similar a la práctica, sin embargo el % de rebote ha aumentado en 8% con respecto al presupuesto, debido a que la calidad de la arena utilizada no es de buena calidad, lo cual ocasiona que el concreto sea pobre y por ende no se adhiera bien a las paredes de la excavación. Mala práctica en el lanzamiento del shotcrete: La distancia óptima para lanzar el shotcrete no debe ser mayor a 1.5m, sin embargo se puede observar en la práctica que la distancia es muy variable (va desde 1m hasta 3 a 4 metros). Este exceso en la distancia ocasiona que la mezcla no llega con la suficiente fuerza para adherirse a la pared de la excavación y por ende se despega y cae al piso.
Según el gráfico 6, se puede observar la incidencia de los factores que afectan el lanzamiento del shotcrete en vía seca. Para una muestra de 30 casos en que se ejecutó lanzamiento de shotcrete vía seca, se detectó que en 21 casos el problema era la baja calidad de los insumos, y en 9 casos el problema era la distancia de lanzado del shotcrete que llegaba a 3 metros. En el Sostenimiento con Shotcrete en las labores de Desarrollo se observan Rendimientos inferiores a los presupuestados y costos unitarios (US$/m2) superiores. El rendimiento de área cubierta m2/m3 de shotcrete lanzado es un 13.29% inferior al presupuesto, debido a que el rebote del shotcrete en la práctica es un 20% superior al del presupuesto. Acarreando que el Costo unitario del shotcrete se eleve un 15.34%. Todo esto debido a prácticas y procedimientos no óptimos de trabajo y a una falta de control y supervisión de esta importante operación unitaria. En el Sostenimiento con shotcrete en las labores de Producción los rendimientos y costos unitarios son similares al presupuesto. Sin embargo esta operación unitaria es factible de optimizar en lo que respecta al rendimiento de área cubierta m2 por m3 de mezcla lanzado, mediante un rebote máximo del 30%.
Costo de sostenimiento con shotcrete El costo de sostenimiento con shotcrete es calculado con respecto al m2 cubierto y es un 15.34% superior a lo presupuestado, debido a que el rendimiento real de área cubierta m2 por m3 de mezcla lanzado (m2/m3) es un 13.29% inferior a lo presupuestado. Debiéndose esto a la cantidad de desperdicio ocasionado por el rebote 48%, es decir 20% más de lo presupuestado, inadecuada manipulación del material, mala calidad de insumos (principalmente la arena, ocasiona un aumento en la cantidad de cemento por m3) y mala práctica en el lanzado.
COSTO DE SOSTENIMIENTO CON SHOTCRETE PRESUPUESTADO Y REAL
Cuadro comparativo que ilustra la diferencia entre los costos unitarios operativos del presupuesto y reales.
Cuadro comparativo que ilustra la diferencia entre los costos unitarios operativos del presupuesto y reales expresados en $/TM y que muestra la totalización de los costos unitarios de minado en estudio.
Cuadro que ilustra la estructura de costos unitarios de mina en labores de producción donde se aplica sostenimiento con shotcrete.
Cuadro Resumen que ilustra los costos unitarios, antes del proceso de optimización de los mismos.
En el sostenimiento con shotcrete existe una serie de problemas en su aplicación debido a la baja calidad de los insumos del shotcrete (sobre todo la arena, la cual ocasiona que se aumente la cantidad de otros insumos como es el caso del cemento) y al modo de aplicación o lanzado del shotcrete (se recomienda una distancia de lanzado del shotcrete vía seca no mayor a 1.5m). El rebote medido en campo es de 48%, sin embargo el programado es de 40%. Un rebote aceptable para un shotcrete vía seca es no mayor al 30%. Se debe evaluar utilizar el shotcrete vía húmeda para los frentes de avance, ya que presenta un mayor rendimiento en su aplicación, así como un menor rebote (15% máximo). En el caso del sostenimiento con shotcrete, se debe tener bastante cuidado con los insumos. La calidad de los insumos es muy importante para tener un concreto de resistencia adecuada (210 kg/m2). El problema radica en la calidad de la arena, la cual hace que se utilice mayor cantidad de cemento y por ende aumentando el costo por m2 lanzado. Se debe evaluar optar por otro proveedor de arena de mejor calidad (mejor estructura granulométrica) que permitan asegurar una adecuada impermeabilidad y alta resistencia del concreto.
Cuadro comparativo del costo de sostenimiento con shotcrete presupuestadas, reales y propuestas optimizadas en labores de desarrollo.
Costo de sostenimiento con shotcrete presupuestadas, reales y propuestas en labores de producción
En sostenimiento la reducción del costo es 0.96 $/TM es decir una reducción del costo de 864 000 $ al año, debiéndose esta reducción principalmente al sostenimiento con perno splitset en que se optimizo el rendimiento de la perforación con jumbo para empernado de 17 pernos/h a 19 pernos/h.
COSTO DE SOSTENIMIENTO CON SHOTCRETE
El hecho de que el costo del sostenimiento usando el fore pilling + pernos cementados + shotcrete sea más barato a de los cuadros metálicos de debe a que el costo de los materiales que se emplean en el primero son más baratos que los que se emplean en el segundo. Las ventajas que se obtienen aplicando los sostenimientos definitivos (pernos y/o shotcrete) usando el fore pilling como sostenimiento preventivo, son los siguientes: es más económico por metro lineal de avance, es de fácil y rápida ejecución, menor utilización de mano de obra, menor utilización de materiales y equipo, da una mayor confianza al operador minero desde el punto de vista de seguridad y disminución de riesgos por caída de rocas.
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES Conclusiones En el proceso de shotcrete, para determinar los rendimientos es un tema largo y complejo, porque se desarrolla en diferentes tipos de rocas y a la ves con diferentes técnicas para cortar la roca, la cual se puede contemplar diferentes porcentajes de oquedades, ya que cada labor es un análisis independiente, aislado, pero que se recogen de forma indirecta experiencias empíricas fruto de la práctica, la cual se observa que los rendimientos varían de una labor a otra en las diferentes minas del Perú y del mundo. En las excavaciones subterráneas se utilizan cada vez más el mortero y el concreto por aplicación neumática, conocido como concreto lanzado. Los rendimientos forman parte integral del programa de operación, selección de los materiales y de equipos, así como el entrenamiento de operadores. Por lo que las empresas especializadas en sostenimiento mecanizada realicen cambios en su programa, para de esta manera lograr los resultados positivos en la calidad del producto terminado RECONMENDACIONES. Cuando existe problemas en la proyección del concreto el contratista debe ocuparse con mas rigor de su propia competencia y experiencia, de un personal preparado, y de tener adecuados sobre el contrato lanzado y de la autorización. Las máquinas de concreto lanzado fueron creados por especialistas para quien lo use también sea especialista Es muy conveniente que se estudie a fondo la instrucción de servicio. Muy pronto se encontrara familiarizado con su máquina. El concreto que se lanza al final de la prueba que se hacen antes de la construcción, será probablemente mucho mejor que el mismo concreto que se lanza al comienzo. BIBLIOGRAFIA
-
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