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1.- INTRODUCCIÓN El empernado de pernos helicoidales, es una técnica de sostenimiento que, en esencia, consiste en anclar en el interior de las rocas una barra de material resistente que aporta aporta una resist resistenci encia a a tracci tracción ón y, confin confinand ando o al macizo macizo rocoso, rocoso, permite permite aprovechar las características resistentes propias de las rocas facilitando así su sostenimiento.
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2.- OBJETIVO Investigar y exponer sobre las !""!# $E%I&'I(!%E#, así mismo los criterios operacionales para un traba)o seguro en sostenimiento adecuado, para garantizar el sostenimiento, priorizando la seguridad del personal.
3.- MARCO TEÓRICO BARRA HELICOIDAL (E*'+I*!&I*- !$E !/01230 (E#&"I4&I*- arras laminadas en caliente con resaltes en forma de rosca helicoidal helicoidal de amplio amplio paso. %a barra de acero para la fortificación de rocas. %a arra arra $el $elicoi icoida dall tiene iene como omo princ rincip ipal al vent venta) a)a a al habe haberr sido sido dise dise5a 5ada da espec específ ífica icame ment nte e para para el soste sosteni nimi mien ento to y la fort fortifific icaci ación ón de terre terreno nos, s, ha sido sido concebida para incrementar los niveles de seguridad en minas subterr6neas a cielo abierto, protegiendo al personal y a los equipos y permitiéndole obtener interesantes beneficios técnicos y económicos. %a arra $elicoidal act7a en con)unto con una placa de su)eción y una tuerca de fi)ación que le permiten reforzar y preservar la resistencia natural que presentan los estratos rocosos, suelos o taludes. %a inyección de concreto, mortero o resinas en la perforación del estrato sobre el cual es introducida la barra, sirve de ancla)e y permite que la rosca act7e como un medio para evitar el desplazamiento de la barra.
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APLICACIÓN EN MINERÍA %a minería es una de las actividades de m6s alto riesgo que el hombre realiza, por lo que es muy importante sostener las labores mineras en mina subterr6nea. %as estadísticas indican que la causa m6s frecuente de los accidentes en el interior de una mina es el desprendimiento de roca. %amentablemente las consecuencias de este tipo de accidentes no son menores, por el contrario ocasionan severas lesiones al personal, incluso la muerte. Estos hechos afectan a las empresas mineras, las cuales se ven per)udicadas por la pérdida de su recurso m6s valioso- el personal.
EMPERNADO DE ROCA El empernado es un procedimiento constructivo que impide, aten7a o neutraliza el fenómeno fenómeno de descompresión descompresión de la roca en torno al t7nel o excavación, excavación, evitando evitando así la caída de rocas. %a acción de los pernos debidamente situados en la periferia de la excavación tiene como ob)etivo consolidar los techos aprovechando la resistencia natural que ofrece el arco, pues la fuerza con la que se tensiona la barra del perno termina su)etando la capa y formando un bloque.
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%os estratos de roca débil también pueden suspenderse por medio de pernos en materiales m6s resistentes, del mismo modo que varios planos estratificados pueden empernarse formando una especie de grampa.
TIPOS DE PERNO Existen b6sicamente 8 tipos de pernos de fortificación- 4or adhesión o por fricción. perno de roca roca embebid embebido o en resina resina que 1. EL PER PERNO NO POR POR ADH ADHES ESIÓ IÓN. N. Es un perno resiste los esfuerzos de tensionamiento de la barra por el pegado de la resina con la roca y la barra de acero. En lugar de cartuchos de resina también se pueden usar cartuchos de cemento 9&E+'%:; o cemento inyectado en la perforación mediante bombas manuales. %a barra de acero utilizada y específicamente dise5ada para la fortificación de rocas es la arra $elicoidal.
2. EL PERN PERNO O DE ROCA ROCA POR POR FRICC FRICCIÓ IÓN N. "esiste las cargas de tensionamiento sólo por las fuerzas que friccionan al contacto entre la roca y el perno, por lo tanto, no necesitan usar alg7n tipo de adherente.
VENTAJAS VENTAJAS TÉCNICAS TÉCNIC AS Y ECONÓMICAS RESPECTO DE OTROS PRODUCTOS BARRA HELICOIDAL VS. BARRA B ARRA CORRUGADA %a principal diferencia entre ambas radica en el dise5o de la barra. +ientras la arra &orrugada ha sido dise5ada en principio para ser usada en la construcción de vivi vivien enda dass y edif edific icio ios, s, la arr arra a $eli $elico coid idal al ha sido sido dise dise5a 5ada da para para ser ser usad usada a exclusivamente como perno de ancla)e.
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!mbos tipos de barra con el mismo di6metro pueden resistir lo mismo si est6n fabricadas fabricadas con el mismo acero 9!#:+ !/0 !/0 2rado < por e)emplo;, e)emplo;, pero las arras &orrugadas maquinadas resisten menos en el tramo maquinado porque su di6metro es disminuido durante la fabricación de la rosca. Esto no sucede en el caso de las arras $elicoidales porque la rosca es parte del dise5o de la barra y es elaborada por laminación en caliente durante su fabricación en la planta sider7rgica. %a arra $elicoidal $elicoidal presenta los resaltes como corruga para favorecer la adherencia adherencia con la resina o concreto, y también para cumplir la función de una rosca que permita el deslizamiento de la tuerca a lo largo de toda la barra. %a rosca de la arra $elicoidal, adem6s es robusta y pr6cticamente indestructible, a diferencia de las roscas maquinadas en talleres mec6nicos que no ofrecen la misma garantía que puede ofrecer una empresa sider7rgica certificada ba)o *ormas I#' =<<8, como es !ceros !requipa. 4ara llevar a cabo el maquinado de una rosca en una barra corrugada, ésta primero la torneada a lo largo de la sección a ser roscada. !ntes del torneado, las corrugas originales son eliminadas de dos maneras- presion6ndolas contra la barra obteniendo una zona endurecida y fr6gil, o cepillando las corrugas reduciendo el di6metro de la barra y, por lo tanto, reduciendo también la carga que puede soportar la barra. 5
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BARRA HELICOIDAL VS. BARRAS DE FRICCIÓN %a venta)a de la arra $elicoidal con relación al perno por fricción es que la primera puede desarrollar desarrollar cargas hasta de 80ton. 80ton. &omo mínimo en el caso de las barras de di6metro de 88mm., o cargas de hasta >8ton. &omo mínimo si se trata de barras de di6metro de 80mm. %os pernos por fricción, en cambio, sólo pueden soportar cargas entre 1?ton. 4or esta razón, los pernos por adhesión generalmente son usados como sostenimiento permanente 9galerías y rampas en minas de uso prolonga1 do y en t7neles para trasvases de agua o en centrales hidroeléctricas sometidos a caudales de alta presión;@ mientras que los pernos por fricción son usados m6s en excavaciones de uso temporal, temporal, como es el caso de t7neles t7neles secundarios secundarios en minas de corta duración o en aquellas donde la roca es muy buena y el requerimiento de soporte es mínimo. eneficios del #istema arra $elicoidal
El sistema arra $elicoidal es muy f6cil de instalar. 2racias al hilo continuo de la barra, ésta puede cortarse en el terreno a la longitud deseada sin tener que preparar una provisión de barras de cada longitud a usar, lo cual reduce el
mane)o de stocAs. El hilo de paso amplio permite una colocación muy r6pida de la tuerca. Es f6cil de limpiar y no se da5a durante el transporte. #e adapta a las irregularidades de la superficie. %a placa base de forma curva y con perforación central cónica, )unto con la tuerca de base esférica, pueden adaptarse adaptarse a las irregularidades irregularidades de la superficie rocosa actuando como rótula. !l tener la placa de su)eción un domo semiesférico y una rondana de la tuer1 ca también semiesférica, se logra una )unta universal en la que la placa siempre quedar6 a)ustada a la roca, sin importar el 6ngulo de inclinación del
perno de ancla)e con respecto a la roca expuesta. +e)or adherencia. %a adherencia con el cemento, cembolt o con la resina es mucho mayor con la arra $elicoidal que con la arra &orrugada, logrando anclas de muy alta resistencia en rocas de mala calidad.
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4.- APLICACIONES DE LA BARRA B ARRA HELICOIDAL HELICOIDAL %a arra $elicoidal de !ceros es fundamental en el sostenimiento de bloques de roca potencialmente inestables en techos, paredes, intersecciones y esquinas, así como en el de excavaciones de taludes en minas subterr6neas y de cielo abierto. %a arra $elicoidal también es apropiada para la su)eción de maquinarias y equipos, así como para afirmar puentes gr7a a la roca. &ertificación I#' =<<8 para todos sus procesos El sistema de Babricación de 4roductos de &orporación !ceros !requipa #.!. tiene la certificación I#' =<<8, emitida por la !# Cuality Evaluation Inc. de :exas 1 D.#.!. para sus dos plantas de fabricación localizadas en 4isco y !requipa.
PRUEBAS DE TRACCIÓN LAS BARRAS HELICOIDALES !ceros !requipa han sido sometidos a 4ruebas de :ransferencia de &arga en minas peruanas, obteniendo excelentes resultados. 7
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+etodología de la 4rueba
#e realiza una perforación en la roca con una 4erforadora +anual *eum6tica. %a perforación debe ser de una longitud menor a la de la arra para permitir la
instalación del #istema de Bi)ación 4laca1:uerca. #e coloca la arra $elicoidal. #e aplica el cartucho de resina, cemento o cembolt. #e de)a fraguar por un período de tiempo 98? días aproximadamente para el
cemento, solo minutos en caso de la resina;. #e procede a aplicar cargas de tracción con un equipo E*E"4!& hasta tratar
de que se produzca el arranque del perno de la perforación. El cemento resiste hasta que se corte el perno
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E!"#$%$ &'# %!'#$(%) !*" +% $#,'"% #) $*$(#)#)(* $oy en día usan la arra $elicoidal de !ceros !requipa, empresas como :hiessen Equipment %td., #outhern 4er7 &opper &orporation, +ilpo &ompa5ía +inera, olc6n &ompa5 &ompa5ía ía +inera, +inera, &ompa5í &ompa5ía a +inera +inera !res, !res, &ompa5í &ompa5ía a de +inas +inas uenav uenavent entura, ura, &'#!4I, Empresa +inera Iscaycruz, 4an !merican #il1 ver 1 +ina $uarón, +inera !urífera "etamas, IE#! &ontratistas, +as Err6zuriz del 4er7, &ompa5ía +inera "aura, " F + Ingenieros, +I*#D", entre otros.
/.- CONCLUSIONES0 9
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El presente traba)o es el resultado de una investigación, la misma que se ha preparado para exponer sobre las !""!# $E%I&'I(!%E#, así mismo se detalla los criterios operacionales operacionales para un traba)o seguro en sostenimien sostenimiento to adecuado, para garantizar el sostenimiento, priorizando la seguridad del personal. El sost sosten enim imie ient nto o de acero acero es adapt adaptabl able e a casi casi cual cualqu quie ierr form forma a de excav excavac ació ión n subterr6nea, sea con una disposición cerrada 9impermeable; o abierta@ ello es debido a su resistencia resistencia tanto tanto a la tracción como a la compresión y a la capacidad capacidad del acero de moldearse a cualquier forma de excavación. En las rocas blandas, es la tensión de contacto primario que )uega un papel importante en el ancla)e del perno. En las rocas duras, la pared del pozo debe ser lo suficientemente duro y el tubo de perno debe estar bien coincidido con la superficie irregular de la pared de sondeos. Es la tensión tensión de contacto contacto secundario inducido inducido debido a la rugosidad de la pared del pozo que principalmente determina el ancla)e de los tornillos en rocas duras.
.- BIBLIOGRAFIA
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GGG.!&E"'#!"ECDI4!.&'+ #ant #antan ander der E. Info Inform rme e técn técnic ico o 98<< 98<<0; 0; H#imu H#imula laci ción ón *umé *uméri rica ca +edi +edian ante te programa B%!& 8( de ensayo 4ull 'ut :est a pernos helicoidales de 88mm
de di6metro. 9!cero !18? $;. :hompson !.2. 98<<8; H#tability !ssessment and "einforcement of locA !ssembiles *ear Dnderground ExcavationsH. 4aper 4resented to *!"+#1
:!& 8<<8, :oronto &anada. Gind Gindso sorr &.". &.". and and :hom :homps pson on !.2. .2. 9/== 9/==?; ?; H"ei H"einf nfor orce ceme ment nt #yst #ystem ems, s, &lassification, +echanics, (esign, Installation, :esting, +onitoring, +odelingH. 4resented to *!"+#J=? &onference, &ancun +exico.
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