Sostenimiento en Minería Subterránea: Técnicas, Clasificación y Normativa
Objetivos de la fortificación:
- Evitar derrumbes
- Proteger a los trabajadores y maquinaria
- Evitar la deformación del macizo rocoso
- Resguardar el acceso a las distintas labores
- Seguridad Total
- Impermeabilizar la labor
- Mantener la estabilidad
Tipos de Fortificación
5 tipos de fortificación:
- Pernos de anclaje
- Con madera
- Con marcos metálicos
- Con hormigón armado
- Con shotcrete
- Con mampostería en piedra
Clasificación de Tipos de Sostenimiento
Clasificación de los tipos de sostenimiento y ejemplos:
- Enmaderación: marco completo, medio marco
- Mampostería: con bloques de piedra, con ladrillos
- Suspendido: pernos de fricción, pernos con resina
- Metálicas: marco circular, marco articulado
- Concreto: shotcrete, hormigón armado
- Mixto o combinado: perno y malla, marco perno y malla
Factores de Estabilidad y Elección del Sostenimiento
Factores de estabilidad:
- Magnitud y dirección de los esfuerzos in situ sobre la excavación
- Interacción entre galerías adyacentes
- Geología estructural del sector
- Propiedades geomecánicas del macizo rocoso
- Presencia de aguas subterráneas
- Método y calidad de fortificación
- Forma y tamaño de la excavación
- Orientación de la labor
Aspectos en la elección de sostenimiento:
- Competencia de la roca
- Sección de la labor
- Vida útil de la labor
- Presiones de la roca
Tipos de sostenimiento con madera:
- Medio marco
- Marco completo
- Pie derecho
- Marco poligonal
- Tres cuartos marco
Clasificación de la Fortificación
Forma de actuar:
- Activa: Permite que el macizo sea auto soportante (refuerzos)
- Pasiva: Sólo soporta la masa rocosa que puede desprenderse (soporte)
- Combinada: Combina soporte y refuerzo
Comportamiento estructural:
- Rígido: El sistema de foro es indeformable
- Semirrígido: Hay deformaciones visibles antes de romperse
- Sedante: Se rompe sin previo aviso
Esfuerzos en Labores Subterráneas
Principales esfuerzos que afectan las labores subterráneas:
- Solicitaciones estáticas de tipo gravitacional
- Solicitaciones inducidas por la excavación
- Solicitaciones originadas por el sistema de explotación: Causadas por la preparación de la explotación y extracción del mineral.
Normativa Legal en Fortificación de Minas
Decretos supremos relacionados con la fortificación de minas y sus características principales:
Decreto Supremo N°72 – DS 72
Decreto Supremo N°132 – DS 132
- Ambos considerados como el Reglamento de seguridad minera, pero el DS 132 modificó al DS 72.
- Obligación de tener un reglamento interno de fortificación, aprobado por el sernageomin.
- Para el apernado y malla; planchuela de 20 cm de diámetro o un cuadrado de 20x20cm, mínimo.
- Prohíbe el adelgazamiento de pilares a menos que sean reemplazados por elementos de resistencia similar o mayor.
- Obliga a tener un control y seguimiento de todas las labores de la mina.
- Prohíbe los derrumbes accidentales.
Clasificación de Sistemas de Fortificación y Ejemplos
Clasificación con los diferentes tipos o sistemas de fortificación y ejemplos:
Activo
- Rígido: Pernos
- Cedente: Cables
Pasivo
- Rígido: Marcos
- Cedente: Mallas metálicas, shotcrete, shotcrete con malla, mampostas
Criterios para Estimar la Presión en Túneles
Criterio principal utilizado para estimar la presión en un túnel según Protodyakonov y Everling:
- Protodyakonov: Considera la altura de la parábola como altura de carga sobre el marco.
- Everling: Considera la carga como una función de la anchura total del túnel o del marco.
Proceso de Fortificación con Marcos
Explicación paso a paso de cómo se efectúa una fortificación con marcos:
- Sombrero (cabezal, montera)
- Pie derecho (Con sus respectivas uniones)
- Bloques de presión y cuñas de apriete
- Trincheras
- Rellenar con material estéril las trincheras laterales
- Encastillar
Uso de Madera en Fortificación
Cuándo usar madera en reemplazo de otro material:
- Cuando tenemos minería a pequeña escala
- Cuando hay que abaratar costos
- Cuando deseamos tener un aviso del comportamiento del macizo
Características de los Marcos de Madera
Características de los marcos de madera:
- Maniobrabilidad
- Fácil transporte
- Facilidad de sustitución
- Livianos
- Capacidad de aviso
- Fácil de trabajar
- Bajo costo
- Fácil de instalar