Universidad Andrés Bello Facultad de Ingeniería Ingeniería Civil en Minas
Nombre del Profesor: Alejandro Ramírez G.
Fecha: 27/05/2016 Integrantes:
Sara Amigo Ana Molina
Fortificación Metálica y de Madera
2016
Índice 1.
2.
Descripción trabajo ................................................................................................................... 3 1.1
Introducción ....................................................................................................................... 3
1.2
Objetivos ............................................................................................................................ 3
1.3
Conclusión ......................................................................................................................... 3
Desarrollo ................................................................................................................................... 4 2.1
Fortificación Minera .......................................................................................................... 4
2.2
Fortificación Metálica ....................................................................................................... 4
2.2.1
Principales usos en Minería .................................................................................... 5
2.2.2
Descripción del Marco Metálico ............................................................................. 5
2.3
3.
Fortificación de Madera ................................................................................................... 6
2.3.1
Ventajas y Desventajas de la fortificación de madera ........................................ 6
2.3.2
Marcos de Madera .................................................................................................... 7
Recomendaciones .................................................................................................................... 7
4. Anexo ......................................................................................................................................... 8 5.
Bibliografía ................................................................................................................................. 8
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Fortificación Metálica y de Madera
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1. Descripción trabajo Uno de los riesgos más importantes de accidentes en las labores mineras subterráneas, es la caída de rocas desde el techo de las galerías o de sus cajas o costados. Al construir labores subterráneas, se extrae un volumen de masa rocosa que provoca cambios en las condiciones naturales de equilibrio. Se crean espacios en los cuales las caras libres quedan sometidas a fuerzas que quedan sin oposición y convergen hacia el espacio vacío, provocando grietas en el techo y las cajas, y pueden generar el desprendimiento de roc as sueltas o planchones.
1.1
Introducción
La fortificación es el conjunto de procedimientos que permiten mantener estable las labores cuando su condición no es auto soportante en una mina subterránea. El rol fundamental de la fortificación es:
1.2
Mantener las labores seguras y con una sección y dimensiones suficientes para la circulación del personal, equipos, aire, etc.
Impedir el desmoronamiento de material fracturado.
Disminuir el movimiento de las cajas, techo y piso.
Mantener la cohesión de los terrenos.
Objetivos
La fortificación tiene por objetivo mantener la estabilidad de las labores durante la explotación, compensando la condición inestable de la masa rocosa con la instalación de diversas alternativas de soporte. Una manifestación de la inestabilidad en una labor subterránea es el agrietamiento en el techo y las cajas, lo que genera zonas débiles y rocas sueltas que posteriormente se desprenderán, lo que habitualmente se conoce como el “planchoneo”. La acuñadura es la acción que se realiza para hacer caer estas rocas de manera controlada antes que los trabajadores transiten por el lugar, para prevenir posibles accidentes
1.3
Conclusión
La fortificación tiene por objetivo mantener la estabilidad de las labores durante la explotación, compensando la condición inestable de la masa rocosa con la instalación de diversas alternativas de soporte. Una manifestación de la inestabilidad en una labor subterránea es el agrietamiento en el techo y las cajas, lo que genera zonas débiles y rocas sueltas que posteriormente se desprenderán, lo que habitualmente se conoce como el “planchoneo”. La fortificación con madera es otro método que se usaba mucho en minería, fue el material más importante como componente en los sistemas de fortificación en la minería hasta el uso del acero (metal), desplazando así a la madera, la cual aún se usa para trabajos en minería Cuando la fortificación sufre daños, por una sobre presión del macizo. En algunos casos queda totalmente destruida, por lo cual, hay que sustituir todas las piezas destruidas, y en algunos casos los marcos completos.
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2. Desarrollo 2.1 Fortificación Minera
Es el método más efectivo, y en algunos casos el único, para garantizar las dimensiones requeridas para la excavación y satisfacer al mismo tiempo las necesidades de producción en el periodo de explotación. La fortificación de minas es una construcción artificial que se hace en las excavaciones subterráneas para prevenir la destrucción de las rocas circundantes y preservar las dimensiones de la sección transversal. La fortificación de minas, como una obra más de ingeniería, debe satisfacer una serie de exigencias técnicas, productivas y económicas. Para identificar sectores que requieran fortificación, existen diferentes FORMAS de detectar aumentos de presión en las labores, tales como: El desplazamiento de cuñas, fracturas, fallas y quiebres que se encuentran en el terreno. El desvío de pisos o cajas de las galerías, así como el tapado o la forma ovalada que toman perforaciones normales. La deformación o quiebre de pernos y maderas, el pandeamiento de mallas que tienen roca suelta que está sobre ella, ruidos extraños, fuertes o repetitivos, o el goteo del cerro. La observación de rocas nuevas en e l piso de las labores. Todo lo anterior es señal de posibles desprendimientos de material, por lo que se debe informar oportunamente al responsable de la faena. Existen varios métodos de fortificación, siendo la enmaderación el más empleado en la pequeña minería. Si el caso lo amerita, eventualmente se podría considerar la utilización de pernos de anclaje, mallas de acero, hormigón proyectado o shotcrete, y marcos de acero. La fortificación de las minas se clasifica según una ser ie de criterios: Tipo de material usado en su construcción: Madera, hormigón, metálica, entre otros. Carácter de su trabajo: Rígida y flexible. Característica constructiva: Fortificación de cuadro o continua. Vida de servicio: Fortificación temporal o permanente. Condiciones de trabajo: Condiciones normales y condiciones especiales. Por el tipo de excavación: Excavación permanente, preparatoria o de arranque.
2.2 Fortificación Metálica
En el comienzo la madera fue utilizada para la confección de estos elementos de fortificación, por su accesibilidad, buenas condiciones de flexibilidad, pero normalmente tenía una corta vida útil por el deterioro normal que sufre al estar expuesta a las condiciones ambientales subterráneas. Con el pasar de los años, a comienzo de la década de los 40 se inició y desarrolló el marco metálico, reemplazando paulatinamente la fortificación de madera, pues son más rápidos y sencillos en colocar y ceden en mucho menor grado, ya que no se deterioran fácilmente como la madera.
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Este tipo de sostenimiento se utiliza principalmente bajo condiciones, de alta inestabilidad, donde las presiones son demasiado altas para otro tipo de sostenimiento. Este mecanismo de sostenimiento, desde el punto de vista de la temporalidad es del tipo definitiva y desde el punto de vista de la funcionalidad es un sistema de fortificación pasiva. Este sistema modifica el exterior de la labor y actúa al momento de que el macizo rocoso comienza a sufrir deformaciones o solicitaciones.
2.2.1
Principales usos en Minería Puntos de Extracción: Se utilizan entre 2 a 5 marcos alineados en una Configuración típica, embebidos en hormigón armado.
Reparación de sectores colapsados: Se utilizan para recuperar la infraestructura minera colapsada, generalmente combinado, con encastillamiento de madera.
Desarrollo de galerías con alta presencia de agua o de muy mala calidad geotécnica: En este ambiente es imposible utilizar otro tipo de sostenimiento, como por ejemplo pernos o cables.
Zonas de sobre excavación: Se utilizan los marcos en zonas sobre excavadas, producto de sistemas estructurales, asociado con castillos de maderas. Los marcos determinan la forma del túnel o labor en estos casos.
Intersección de labores, donde el c ableado no sea eficiente.
Portales de acceso a labores en general.
2.2.2
Descripción del Marco Metálico
Fortificación con marcos de acero. Es uno de los sistemas más utilizados ya que el acero es uno de los elementos que
mejor
resiste
el
agresivo
ambiente
minero,
especialmente los relacionados a temperatura, humedad, gases y agua. Además, el acero tiene dos características de gran relevancia en la minería subterránea: es un elemento incombustible y reutilizable. Su estructura puede seguir líneas rectas como la enmaderación o estar constituida por elementos curvos, siguiendo la forma de la excavación de la galería. La unión de las piezas se puede hacer por medio de placas metálicas soldadas a los extremos de las piezas del marco, las cuales son unidas por pernos. Las partes principales de un marco son: Dos pies derechos o postes verticale s o inclinados Una corona o viga (de 1, 2 o 3 piezas).
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En el caso de túneles construidos para acueductos, de sección circular, existen diseños de marcos metálicos completamente circulares formados por 4 piezas convexas que forman la sección deseada. En la situación, de túneles con grandes presiones circulares, la ventaja radica en que su parte convexa se apoya sobre el terreno y no puede doblarse.
2.2.3
Ventajas de la Fortificación Metálica
Tiene una resistencia mayor a todos los esfuerzos, tanto tr ansversal como longitudinal. Si no tienen grandes deformaciones pueden ser reutilizables. Alcanzan grandes luces en la excavación de g alerías. Se fabrican según necesidades.
2.3 Fortificación de Madera Es la fortificación más usada a nivel de pequeña minería, debido a su menor costo y facilidad de manejo y colocación. Para elegir correctamente la madera a usar, deben considerarse dos factores fundamentales:
Las condiciones ambientales en la que se utilizará, que puede ser desde húmedo hasta seco, influyendo en la variación de peso, propiedades mecánicas y durabilidad. Las demandas a las que puede estar sometida, que pueden ser del tipo compresión paralela a la fibra, compresión perpendicular a la fibra, o bien pandeo, tracción, flexión y esfuerzo de corte.
La madera que corrientemente se usa es el eucaliptus, por ser esta una madera de una gran resistencia y elasticidad que al recibir fuerte presiones no se quiebra en forma brusca, lo que da margen o aviso anticipado de que será necesario cambiar la fortificación por una nueva u otra clase de elementos.
2.3.1
Ventajas y Desventajas de la fortificación de madera
Ventajas . Es liviana, se corta, transporta, maneja y se coloca fácilmente en el lugar de uso permanente. Se corta a lo largo de su estructura fibrosa precisa, dando señales visibles y audibles de su estabilidad. Las piezas recuperadas pueden usarse para nuevas Aplicaciones Específicas. Desventajas. Su resistencia mecánica (flexión, pandeo, tensión, compresión y cizalle) dependen de las estructuras fibrosas y defectos naturales inherentes. Su resistencia está muy condicionada a la humedad que posea. Es fácilmente degradable por organismos parasitarios como hongos y/o insectos. Es Combustible
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2.3.2
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Marcos de Madera
Los marcos de madera, que son la forma más representativa de “enmaderación”, están compuestos por un sombrero o viga en posición horizontal, que se apoya en dos postes, pie derecho o vertical. Como pieza auxiliar al marco propiamente tal, se tiene la solera que va en el piso de la labor entre los postes. Para la instalación de marcos debe considerarse las siguientes reglas:
Desquinchar, acuñar y limpiar la labor. Acondicionar la base para apoyar los postes, haciendo un herido de 10 centímetros, como mínimo, para afianzarlos al piso. Ubicar la solera, si se requiere, sin descuidar la línea de gradiente. Ajustar o ensamblar entre sombrero y poste. El apriete del poste al sombrero o viga debe ser asegurado mediante la aplicación de un taco en forma de cuña u otro medio igualmente eficaz. En eucaliptos, la cuña debe hacerse de acuerdo a la “rajadura” de la madera cuando es cilíndrica, para aumentar los puntos de cont acto. En las labores de convergencia pronunciada (levante de techos), la fortificación debe completarse colocando tendidos de madera entre el techo y el sombrero o viga, los cuales se afianzarán a presión. El ensamble del poste a la viga debe ser practicado consiguiendo el mejor contacto directo entre las piezas ensambladas, sin intercalar en lo posible cuñas entre las superficies de contacto.
En las labores inclinadas, como chiflones, rampas u otras similares, la instalación de los postes debe hacerse de modo tal que su base quede instalada en la bisectriz del ángulo que forman la normal al piso de la galería y la ve rtical al mismo punto.
3. Recomendaciones La fortificación, si es necesaria, debe diseñarse de manera específica para cada caso. En faenas mineras de corta vida, será sencilla, pero deberá asegurar la estabilidad de la labor. En faenas de mayor duración, el diseño de la fortificación deberá ser de carácter más permanente. La fortificación con madera es la más usada a nivel de pequeña minería. Para elegir correctamente la madera, debe considerarse las condiciones ambientes en la que se utilizará (húmedo, seco), y las demandas a las que estará sometida (compresión paralela a la fibra, compresión perpendicular a la fibra, o bien pandeo, tracción, flexión y esfuerzo de corte).
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Fortificación Metálica y de Madera
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El reconocimiento y tratamiento oportuno del terreno peligroso mediante fortificación, es vital para evitar que se produzcan accidentes, pérdidas en la producción o daños en los equipos.
4. Anexos
5. Bibliografía http://es.slideshare.net/exay40/4-fortificacin-de-minas?next_slideshow=1 file:///C:/Users/Sara/Downloads/guia5.pdf
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