Fortificación en labores mineras: objetivos, clases y partes
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La fortificación en labores mineras
constituye una importante contribución a la seguridad en labores subterráneas. Por lo tanto, los encargados de esta importante labor minera tienen una gran responsabilidad y deben estar seguros de que su trabajo esté bien hecho.
La fortificación en labores mineras tiene los siguientes objetivos básicos:
- Evitar derrumbes
- Proteger a los trabajadores, equipos, herramientas y materiales
- Evitar deformaciones de las labores subterráneas.
Paralelamente a las actividades anotadas anteriormente, los responsables de la fortificación tienen que realizar las siguientes actividades:
- Preparar plataformas de trabajo
- Construir buzones
- Construir bodegas
La fortificación se la realiza en todas las labores mineras como:
- Galerías
- Chimeneas
- Preparación y explotación rajos
- Cuadros
- Lugares de acopio de mineral o materiales
Clases de fortificación
En la industria minera nacional se conocen las siguientes clases de fortificación:
- Con pernos de anclaje
- Con pernos de anclaje y malla olímpica
- Con madera
- Con arcos metálicos
- Con hormigón armado
- Con mampostería de piedra
- Con schotcrete
Fortificación con pernos de anclaje (entibación suspendida)
Actualmente se usan diferentes tipos de pernos de anclaje. Muchos de ellos tienen muy poca diferencia uno de otro y en su diseño son variedades del mismo concepto. Sin embargo, es posible clasificar a estos de acuerdo al sistema de anclaje o sujeción. Solamente los más ampliamente difundidos se considerarán en la siguiente clasificación:
- Pernos anclados mecánicamente
- Pernos anclados con resina o cemento
- Cables de acero anclados con resina
- Pernos anclados por fricción
Pernos anclados mecánicamente
El perno de anclaje con chaveta de expansión es el más común de este tipo de anclaje mecánico. Al introducir el perno en la cuña de la chaveta ésta se expande y queda sujeta en las paredes de la roca dentro el taladro. Este sistema está ampliamente difundido tanto en las labores mineras como en la ingeniería civil.
Partes de un perno de anclaje mecánico
Los pernos de anclaje constan de las siguientes partes:
- Chaveta de expansión
- Perno de anclaje
- Plancha metálica (4’ x 4’ y ¼” de espesor)
- Tuerca del perno
Equipo para la instalación del perno de anclaje mecánico
El equipo y las herramientas para la instalación de los pernos de anclaje son:
- Máquina perforadora stoper
- Máquina aseguradora
- Combo 8 lb.
- Espadilla
- Escalera
- Llave Inglesa
Ventajas
Relativamente de bajo costo, el perno de anclaje trabaja de manera inmediata. Al girar el perno, se aplica presión lateral en la cabeza del perno y de esta manera se acumula tensión en el mismo. Con un relleno posterior de cemento el perno puede servir como fortificación permanente, en rocas duras el perno puede soportar cargas altas, es un sistema versátil para fortificación en rocas duras.
Desventajas
Su uso está limitado a rocas moderadamente duras a duras, difícil de instalar. Debe ser monitoreado después de su instalación, pierde capacidad debido a voladuras cercanas o cuando la roca se fractura alrededor de la zona de expansión.
Pernos anclados con resina o cemento
Los pernos de anclaje con resina o cemento han sido usados los últimos 40 años en minas y construcciones civiles. El tipo más comúnmente usado es el perno, barra de fierro o acero tratado. Se utiliza cemento o resina como adherente. La resina resulta conveniente para ser usada en pernos sometidos a altas tensiones desde momentos tempranos y se prestan para pretensado, esto no descarta su uso en pernos sin tensión previa.
En cualquiera de sus variedades, es recomendable para soporte temporal o permanente bajo variadas condiciones de rocas. El perno de acero tratado se utiliza predominantemente en aplicaciones de ingeniería civil para instalaciones permanentes.
Partes de pernos anclados con resina
Este tipo de pernos constan de los siguientes elementos:
- Barra de fierro o acero tratado
- Resina o cemento
- Plancha metálica (4´ x 4´ y ¼” de espesor)
- Tuerca del perno
Ventajas:
Rápida acción después de haber sido instalado. Si una resina de rápido fraguado se usa como adherente, el perno puede ser permanentemente pensionado, en las instalaciones permanentes el perno debe tener alta resistencia a la corrosión.
Desventajas:
Dificultad con los cartuchos de resina en ambientes subterráneos que pueden afectar su uso, en determinados casos su manipulación representa un riesgo.
Cables de acero anclados con resina
Este sistema ha sido utilizado en refuerzos de estructuras rocosas de obras civiles en los pasados 20 ó 30 años. Este sistema fue introducido en la industria minera hace unos 15 a 20 años, teniendo un notable desarrollo en sistemas sin pretensión.
Ventajas:
Costo reducido
Correctamente instalado, es un componente y durable sistema de refuerzo. Puede ser instalado de cualquier largo en áreas estrechas.
Entrega una alta capacidad de carga en cualquier tipo de roca.
Alta capacidad a la corrosión.
Desventajas:
Una pretensión del cable sólo puede ser posible con una instalación especial. El uso de cemento estándar requiere de varios días de fraguado, antes que el cable pueda tomar carga.
Piezas de pernos anclados con resina
Este tipo de pernos constan de los siguientes elementos:
- Cable de acero del tipo 15,2 mm x t torones
- Resina o cemento
Pernos anclados por fricción
Estos pernos representan el más reciente desarrollo en la técnica del anclado. Existen dos tipos:
- Split set
- Swellex
Para ambos sistemas, la resistencia a la fricción para el deslizamiento entre la roca y el acero en Swellex sumado a la acción mecánica de bloqueo es generada por la fuerza axial entre la superficie del taladro y el perno. En instalaciones transitorias la presencia de humedad no será inconveniente, pero debe descartarse para uso permanente bajo estas condiciones.
Aunque los dos sistemas están descritos bajo un mismo denominador, estrictamente hablando solo el split set es realmente de fricción. En caso del swellex, combina la fuerza de fricción sumada al mecanismo de expansión del perno en el taladro que habitualmente tiene paredes irregulares. Esta situación genera una acción de bloqueado que permite obtener alta resistencia a la tracción.
Ambos pernos son habitualmente usados en minería, sin embargo, su uso en ingeniería civil es limitado, pero el Swellex está ganando campo en trabajos de túneles.