UNIVERSIDAD NACIONAL DE CATAMARCA FACULT ACULTAD DE TECNOLOGIA T ECNOLOGIA Y CIENCIAS CI ENCIAS APLICADAS Ingeniería de Minas
Sostenimiento con concreto en minería subterránea
Cátedra: Explotación de Minas I Prof.: Ing. José Luis Molina Integrantes: Brancia Ana aleria!!!!.M": #$% Caicedo César Adrian!!!.M": #&$ Cati'a (éstor Ja'ier!!!..M": Ja'ier!!!..M" : #)% I*á+e, -ranco Alexis!!!..M": ##) Lópe, Ja'ier Matas!!!!M": #/0 A+o: $100
Explotación de Minas I Ingeniera de Minas Ce2ento: El ce2ento es o*tenido a partir del clin3er 4resultante de la calcinación de la cali,a5 nor2al2ente car*onato de calcio5 aco2pa+ada de pe6ue+as cantidades de óxidos de 7i5 Al5 Mg 8 de -e95 el 6ue se 2e,cla con aditi'os para o*tener ce2ento. Los aditi'os controlan su co2porta2iento5 sus propiedades 2ecánicas 8 el proceso de fraguado. Usos del concreto en minería: •
•
Pi6ues o ci2eneas ;aleras o soca'ones de sección grande5 estaciones de *o2*eo 8 estaciones de 'olcadores.
•
•
Piletas de agua.
•
=i6ues para agua5 incendios 8 explosiones.
•
>ecos >ecos arti?ciales arti?ciales para explotaciones explotaciones de de capas o 2antos 2antos 2@ltiples. 2@ltiples.
Co2o 2aterial 2aterial de construc construcción ción55 el concret concreto o se dise+a dise+a principa principal2en l2ente te para resistir esfuer,os de co2presión. 7in e2*argo5 agregando 'arillas de acero para for2ar un nue'o 2aterial 6ue se conoce co2o concreto refor,ado5 podrá resistir entonces esfuer,os de tensión. Ventajas del cncret!
0. Co2o 2ateria 2ateriall 6ue tra*aa a la co2presió co2presión5 n5 tiene una resiste resistencia ncia 2u8 alta 8 *astante econó2ico. $. Los Los co2ponentes co2ponentes del del concreto concreto 4ce2ento5 4ce2ento5 agregado agregado55 agua9 se o*tienen o*tienen con facilidad 8 en cual6uier cantidad. . La Lass ca cara ract cter ers sti tica cass de estos estos co2po co2pone nent ntes es no pres presen enta tan n ning ningun una a di?cultad. ). El concreto concreto puede puede colocarse colocarse con facilidad facilidad en la 2a8ora de los lugares. lugares. . La aplicació aplicación n 42e,clado5 42e,clado5 transport transporte5 e5 colado9 colado9 se puede puede 2ecani,ar5 2ecani,ar5 8 por consiguiente5 se reduce el costo. #. Es el 2aterial 2aterial es 2ás seguro seguro con respecto respecto a la resistencia resistencia al fuego. fuego. %. =e*i =e*ido do a 6ue 6ue prop propor orci cion ona a una una supe super? r?ci cie e lisa lisa en los los re'es e'esti ti2i 2ien ento tos5 s5 dis2inu8e la resistencia resistencia al Duo de aire. /. Las Las condic condicion iones es at2osfé at2osféric ricas as no lo afectan afectan 85 por lo tanto5 tanto5 tienen tienen una larga 'ida.
Página 2 de 5
Explotación de Minas I Ingeniera de Minas Ce2ento: El ce2ento es o*tenido a partir del clin3er 4resultante de la calcinación de la cali,a5 nor2al2ente car*onato de calcio5 aco2pa+ada de pe6ue+as cantidades de óxidos de 7i5 Al5 Mg 8 de -e95 el 6ue se 2e,cla con aditi'os para o*tener ce2ento. Los aditi'os controlan su co2porta2iento5 sus propiedades 2ecánicas 8 el proceso de fraguado. Usos del concreto en minería: •
•
Pi6ues o ci2eneas ;aleras o soca'ones de sección grande5 estaciones de *o2*eo 8 estaciones de 'olcadores.
•
•
Piletas de agua.
•
=i6ues para agua5 incendios 8 explosiones.
•
>ecos >ecos arti?ciales arti?ciales para explotaciones explotaciones de de capas o 2antos 2antos 2@ltiples. 2@ltiples.
Co2o 2aterial 2aterial de construc construcción ción55 el concret concreto o se dise+a dise+a principa principal2en l2ente te para resistir esfuer,os de co2presión. 7in e2*argo5 agregando 'arillas de acero para for2ar un nue'o 2aterial 6ue se conoce co2o concreto refor,ado5 podrá resistir entonces esfuer,os de tensión. Ventajas del cncret!
0. Co2o 2ateria 2ateriall 6ue tra*aa a la co2presió co2presión5 n5 tiene una resiste resistencia ncia 2u8 alta 8 *astante econó2ico. $. Los Los co2ponentes co2ponentes del del concreto concreto 4ce2ento5 4ce2ento5 agregado agregado55 agua9 se o*tienen o*tienen con facilidad 8 en cual6uier cantidad. . La Lass ca cara ract cter ers sti tica cass de estos estos co2po co2pone nent ntes es no pres presen enta tan n ning ningun una a di?cultad. ). El concreto concreto puede puede colocarse colocarse con facilidad facilidad en la 2a8ora de los lugares. lugares. . La aplicació aplicación n 42e,clado5 42e,clado5 transport transporte5 e5 colado9 colado9 se puede puede 2ecani,ar5 2ecani,ar5 8 por consiguiente5 se reduce el costo. #. Es el 2aterial 2aterial es 2ás seguro seguro con respecto respecto a la resistencia resistencia al fuego. fuego. %. =e*i =e*ido do a 6ue 6ue prop propor orci cion ona a una una supe super? r?ci cie e lisa lisa en los los re'es e'esti ti2i 2ien ento tos5 s5 dis2inu8e la resistencia resistencia al Duo de aire. /. Las Las condic condicion iones es at2osfé at2osféric ricas as no lo afectan afectan 85 por lo tanto5 tanto5 tienen tienen una larga 'ida.
Página 2 de 5
Explotación de Minas I Ingeniera de Minas Des"entajas del cncret!
0. >iene 2u8 *aa resistencia resistencia a la tensión entonces5 no se de*erá dise+ar para resistir esfuer,os de tensión pero si se usa *ao estas condiciones5 se de*erá refor,ar con acero. $. 7e fractura fractura de repente repente sin ning@n a'iso a'iso pre'io5 pre'io5 lo 6ue 6ue no sucede sucede con las las ?*ras de la 2adera o con las defor2aciones del acero. . El concreto concreto fracturado no tiene ning@n ning@n 'alor. 'alor. A diferencia diferencia de acero acero o la 2adera5 no se puede 'ol'er a utili,ar 85 por lo tanto5 se de*e eli2inar. ). =ado 6ue 6ue el esfuer,o esfuer,o de co2presió co2presión n del concreto concreto esta esta en gran parte en función de su ela*oración5 la cantidad de co2ponentes5 co2ponentes5 el tie2po de curado5 etc. se de*erán controlar cuidadosa2ente. 7u utili,ación re6uiere 2ás super'isión 6ue la se necesita para el uso de otros 2ateriales. Com!onentes del concreto: El concreto es esencial2ente una 2e,cla de ce2ento5 agregados 4gra'a o roca triturada5 arena9 8 agua5 los 6ue se co2*inan a diferentes proporciones 6ue dependen de su utili,ación futura. 7e pueden agregar algunos 2ateriales para satisfacer ciertos re6uisitos o para reducir el tie2po de fraguado. Ce#ent!
El ce2ento es el co2ponente 2ás i2portante del concreto. Cundo se 2e,cla con el agua for2a un 2aterial duro 6ue 2antiene untos los 2ateriales 6ue se a+aden 4agregados9. El ce2ento portland es el 6ue se utili,a con 2as frecuencia en las operaciones 2ineras. 7in e2*argo5 en casos especiales5 se usan ce2entos de fraguado rápido. El ce2ento fragua después de 6ue se 2e,cla con el agua. El tie2po 2ni2o para fraguar es de una ora 85 el 2áxi2o5 de die, oras. La te2peratura es un factor i2portante el fraguado se reduce *ao condiciones cálidas. La dosi?cación o proporciona 2iento5 6ue es cantidad de ce2ento en Fg en una 2e,cla de 02 de 'olu2en se o*tiene con la for2ula siguiente: 1 Mc G HHHHHHHHHHHHH
=2áx.
En donde: Mc G proporciona2iento 2ni2o5 en Fg de ce2ento por 2 de concreto. =2áx. G el ta2a+o 2áxi2o del agregado5 en 2il2etros.
Página " de 5
Explotación de Minas I Ingeniera de Minas
A#re#ados: El agregado agregado es es una 2e,cla 2e,cla de de arena arena gra'a gra'a o roca roca triturada triturada.. La arena arena es al 2aterial de 1 a % 22 en ta2a+os 8 la gra'a5 de % a 122. Los ta2a+os 2a8ores a 122 no se utili,an cuando se desea el transporte se realce por 2edio de tu*eras. La arena 8 gra'a for2an el ar2a,ón del concreto 8 2ini2i,an su contracción en 'olu2en durante el fraguado. Otros com!onentes$ Algunos 2ateriales adicionales se agregan al concreto para ca2*iar su tie2po de fraguado 8 su Duide,. H cloruro de Calcio (CaCl 2 ). ). Es el agente 6ue se utili,a con 2ás frecuencia para dis2inuir el tie2po de curado del concreto. La concentración es del $ 8 se agrega al agua de de la 2e,cla. Esto dis2inu8e dis2inu8e el tie2po de de curado de 0 a das. La te2peratura cálida ta2*ién reduce el tie2po de fraguado. H Azúcar. Azúcar. Es un ele2ento i2portante 6ue se agrega para retardar el fraguado en proporción a la concentración de a,@car. HCeniza fna. 7e fna. 7e o*tiene de las plantas de energa 8 es un aditi'o i2portante para el concreto5 8a 6ue incre2enta su Duide, durante el transporte por tu*eras. El dióxido de 7ilicio 47iK $9 8 la *entonita con granulo2etra granulo2etra ?na 41H15$ 229 son 2ateriales 6ue ta2*ién se utili,an para au2entar la Duide,. El concreto con altas dosi?caciones de ce2ento 4G 1 Fg2 95 se pueden o2itir dicos aditi'os. 7in e2*argo5 en concretos de poca resistencia5 4$11H$1 Fg295 los agregados ?nos de*en constituir el 01 del peso total de los agregados. - Agua. El Agua. El agua es un factor i2portante en el concreto5 pues5 produce la idratación idratación del ce2ento 8 da la Duide, de la 2e,cla. La cantidad de agua 6ue se necesita depende de la granulo2etra de los agregados 8 del esfuer,o de co2presión 6ue se desea. Esta cantidad se o*tiene con la fór2ula siguiente: M%& A '( ) *+ 7e tiene 6ue: M%G cantidad de agua 43g29 A& coe?ciente A& coe?ciente seg@n las condiciones de tra*ao 4>a*la 09 ,& 2ódulo ,& 2ódulo de ?nura5 porcentae acu2ulado del agregado 2a8or 6ue el ta2a+o dado de la a*ertura de la cri*a. Página de 5
Explotación de Minas I Ingeniera de Minas 7e puede 'er 6ue confor2e el concreto se ace 2ás Duido5 se necesita 2ás agua. Los agregados de roca triturada re6uieren 2ás agua 6ue los 6ue se co2ponen de gra'as. Características ingenieriles del cncret$
Relación agua- cemento. Es el factor factor 2á 2áss i2port i2portan ante te para para el es esfue fuer, r,o o de co2pr co2presi esión ón del del concr concreto eto.. >a2*ién5 >a2*ién5 es un factor i2portante para el transporte de este por tu*eras. El efec efecto to de N 4rel 4relac ació ión n agua aguaHH ce ce2e 2ent nto o en peso9 peso9 se 2uest 2uestra ra en la ?gura ?gura siguiente. 7e pueden 'er 6ue durante todo el tie2po de fraguado5 el esfuer,o alcan,a su 2áxi2o 'alor en NG 15) 8 dis2inu8e después con el incre2ento de los 'alores de N. Mucas fór2ulas se proporcionan para expresar los esfuer,os de co2presión en tér2inos de las relaciones de N. Seg%n A&'AMS!
O*G Seg%n &l#e(!
O*GF Seg%n Gra)$
O*G En donde: O*G esfuer,o de co2presión5 Fgc2 $ después de un cierto tie2po de fraguado NG relación agua ce2ento en peso AG coe?ciente para $/ das de fraguado5 &1 BG coe?ciente para $ das de fraguado5 & FG coe?ciente para $/ das de fraguado5 0/1 Coe?ciente para % das de fraguado5 01 Página 5 de 5
Explotación de Minas I Ingeniera de Minas FnGesfuer,o de co2presión del ce2ento 4de acuerdo a 'arias nor2as: )11 3gc2$9 aG coe?ciente de 2ano de o*ra5 *uena: )5 2edia: #5 2ala: / La cantidad de agua ta2*ién es i2portante para las condiciones de tra*ao del concreto. C#*acidad!
La co2pacidad 4co2pacti*ilidad9 del concreto es la su2a 'olu2étrica de los 2ateriales sólidos n 4ce2ento 2ás agregados95 en 0 2 de concreto. Es el contrario de la QporosidadR. Bien se sa*e 6ue el esfuer,o de co2presión del concreto dis2inu8e con la porosidad5 co2o se o*tiene con la fór2ula de -eret O*G F pG 0H En donde: O*G
El ta2a+o 8 la for2a de los agregados son factores i2portantes en la 2anea*ilidad 8 resistencia del concreto. La cantidad de agua en una 2e,cla está en función de la granulo2etra. Co2o la resistencia depende de la relación aguaH ce2ento5 el ta2a+o 2áxi2o del agregado grueso5 la incre2enta5 8 el agua la dis2inu8e. Página - de 5
Explotación de Minas I Ingeniera de Minas 7e pueden 'er 6ue al usar agregados gruesos 8 angulosos la relación agregadoHce2ento dis2inu8e 8 se incre2enta la resistencia.
Cndicines de ,rag+ad!
7on de gran i2portancia para la fa*ricación del concreto. El fraguado del ce2ento se incre2enta con el tie2po. Co2o se puede 'er en la ?gura5 el fraguado sigue una cur'a logart2ica este puede durar una a+o 8 en agua5 algunos a+os. En el tra*ao práctico se to2an $/ das co2o nor2a 8 la resistencia a la co2presión se relaciona con este periodo. 7in e2*argo para un tra*ao rápido se puede to2ar un tie2po de fraguado de % das e6ui'alente a un %1 del fraguado de $/ das. La condición Q@2edaR del concreto ta2*ién es i2portante5 se de*e 2antener dos se2anas en condiciones @2edas para o*tener la idratación co2pleta. Ade2ás la te2peratura afecta la idratación. El fraguado sucede entre 0 8 $ SC. >e2peraturas 2ás altas reducen el tie2po de fraguado 8 ocasionan contracción. Las te2peraturas 2ás *aas retardan el fraguado. Cndicines de tra-aj!
>ipos de concretos 6ue se utili,an en la práctica. H
Cncret .%#ed: la relación N 4aguaHce2ento9 es de 1. a 1.. el
ce2ento de*erá aderirse o pegarse a la 2ano si se 2e,cla 2anual2ente. La cantidad de re'eni2iento es de $ a # c2 en el cono de A*ra2. H
Cncret Pl/stic! la relación N es de 1.) a 1.# 8a 6ue contiene 2ás
agua. La cantidad de re'eni2iento es de % a 0$ c2. H
Cncret 0+id: la cantidad de agua es 2uco 2a8or 6ue el concreto
@2edo o plástico 4NG 1.# a 0.19 lo cual per2ite 6ue la 2e,cla se pueda *o2*ear. El re'eni2iento es de 01 c2. H
Cn de A-ra#: es un siste2a para 2edir el re'eni2iento. 7e llena un
cono circular de $1 C2 de *ase 01 c2 en la parte superior 8 1 c2 de altura5 en tres porciones con concreto 8 se co2pacta por 2edio de $ golpes del 'i*rador cada 'e, 6ue se llena. =espués de 2inutos el cono se retira 8 el concreto se dea solo. Página ( de 5
Explotación de Minas I Ingeniera de Minas Pre*araci1n de cncret!
Para tra*aos pe6ue+os el concreto se ace a 2ano 2e,clando todos los co2ponentes con una pala. Pri2ero el ce2ento 8 los agregados se 2e,clan en seco 8 con ellos se prepara un cono5 luego se agrega el agua 8 se 2e,cla en for2a contnua. Para cantidades 2a8ores5 se usa una 2e,cladora. >odos los co2ponentes se agregan al 2is2o tie2po5 estos se 2e,clan por la acción de los giros durante 0. a $ 2inutos. Trans*rte de cncret:
En las operaciones 2ineras el concreto se transporta por 2edio de tu*eras. Los factores 2ás i2portantes son:
;ranulo2etra: el ta2a+o 2áxi2o del agregado de*erá ser 122. Para concreto nor2al el agregado de ?no 41 a 1.$229 de*erá alcan,ar un 2ni2o de .
>u*era: de*e tener un 2ni2o de / 2ts. de descarga ori,ontal5 sin cur'as pronunciadas 2ini2i,ando las inclinaciones 'erticales.
Vaciad ( #anteni#ient del cncret!
La altura 2áxi2a de 'aciado no de*e ser 2a8or de $ 2ts. el espesor del concreto en el re'esti2iento 2onoltico es alrededor de 01 a 0 c2 para concreto @2edo 8 de 011 c2 para concreto plástico. Al agregarse a la super?cie de concreto 2ás 'ieas5 la antigua super?cie se de*erá raspar para darle aspere,a con el ?n de 6ue 2eore la aderencia. El concreto se de*e co2pactar por 2edio de 'i*radores Resistencia del concreto:
Página . de 5
Explotación de Minas I Ingeniera de Minas El concreto es un 2aterial *ien estudiado 8 las especi?caciones se descri*en en cada fase de su uso. >oda la infor2ación con respecto a la resistencia del concreto se puede encontrar en nor2as 8a esta*lecidas. Por ee2plo5 las tres resistencias del concreto 6ue se utili,an 2ás a2plia2ente en las nor2as turcas se dan a continuación en la siguiente ta*la:
Las nor2as *ritánicas para dos concretos se expresan en la ta*la siguiente:
Las resistencias a la co2presión a los $/ das de fraguado de algunas nor2as estadounidenses se proporcionan en la ta*la siguiente:
Página / de 5
Explotación de Minas I Ingeniera de Minas
La resistencia a la tensión es alrededor de 1.0 de los 'alores de la resistencia a la co2presión5 8 la resistencia a la tensión en la Dexión 4resistencia a la ruptura9 es 1.0 'eces la de la resistencia a la co2presión.
nsa!o de com"resión sim"le unia#ial.
0ORMI1N 3RO4ECTADO: El uso creciente del or2igón pro8ectado en t@neles5 po,os 8 de2ás o*ras su*terráneas alrededor del 2undo5 a o*ligado a los ingenieros a conocer esta técnica para aplicarla a sus pro*le2as de esta*ilidad. El Instituto A2ericano del Concreto de?ne la g+nita 4agregados ?nos9 8 el 2r#ig1n *r(ectad Página 6 de 5
Explotación de Minas I Ingeniera de Minas 4agregados gruesos95 co2o un 2ortero 2aneado a tra'és de 2angueras 8 neu2ática2ente pro8ectado so*re una super?cie a alta 'elocidad. 7e e2plea inadecuada2ente el tér2ino gunita5 para referirse a la pro8ección de ce2ento 8 agregados co2o técnica de sosteni2iento. Este 2al uso del lenguae tiene una explicación istórica 6ue exige una de?nición precisa en el contexto actual. ANTECEDENTES 0ISTRICOS DEL 0ORMI1N 3RO4ECTADO El naci2iento del or2igón pro8ectado se re2onta al in'ento del naturalista nortea2ericano Carl E. A3ele85 6uien en el a+o de 0&00 o*tu'o una patente para un aparato conce*ido cuatro a+os antes 6ue per2ita pro8ectar neu2ática2ente una 2e,cla de ce2ento 8 granulados ?nos. El tér2ino 3g+nita3 pro'iene del 'oca*lo inglés $gun$ 6ue signi?ca ar2a de fuego o pistola5 por lo 6ue el origen de la pala*ra a*rá 6ue *uscarlo en la 2á6uina 6ue inicial2ente se utili,ó para el lan,a2iento del 2aterial. El aparato 6ue original2ente se le conoció co2o ce#ent g+n5 funciona*a seg@n el principio de las dos cá2aras.
M78UINA LAN9ADORA DE DOLE C7MARA 4BirUn V Arioglu5 0&/%9 El siste2a consista en introducir la 2e,cla en la tu*era de i2pulso5 a tra'és de dos cá2aras presuri,adas alternati'a2ente. En la ?gura se 2uestra un ca+ón lan,ace2ento tpico de do*le cá2ara con la 'ál'ula inferior de cono cerrada5 8 la 2a6uina 6ue ali2enta la 2e,cla seca desde la cá2ara inferior Página de 5
Explotación de Minas I Ingeniera de Minas 6ue se recarga con so*represión. 7e cierra entonces la 'ál'ula superior de cono 8 se a*re la 'ál'ula auxiliar para aire. La presión en la cá2ara inferior es aproxi2ada2ente de .# a % Fgc2 $. El nue'o producto fue co2erciali,ado rápida2ente por la e2presa Cement %un Com"an! 5 6uien le asignó la deno2inación protegida por patente de 3g+nita3. El 2ortero pro8ectado se utili,ó desde entonces para los re'esti2ientos de tra*aos de 2a2postera de o*ras de or2igón ar2ado 8 de rocas. Mu8 pronto la casa a2ericana5 cu8a sede se encontra*a en AllentoWn Penns8l'ania5 desarrolló una acti'idad co2ercial 2u8 extensa 6ue se extendió a todo el 2undo acia el a+o de 0&$1. La 2á6uina de dos cá2aras sólo per2ita la pro8ección de granulados de un ta2a+o 2áxi2o de 01 22. El au2ento de la granulo2etra fue posi*le a partir del a+o de 0&)%5 con la aparición de un nue'o tipo de 2á6uina desarrollada por el 2ecánico sui,o ;eorg 7enn5 fundador de la co2pa+a S"ribag5 o8 conocida co2o Ali"a. El aparato de 7enn utili,a*a un tornillo de Ar6u2edes5 el cual le'anta*a la 2e,cla en seco del fondo de una tol'a a*ierta5 asta el ori?cio de la tu*era de i2pulso. Conocida co2o 2á6uina de tornillo5 este aparato per2ita la pro8ección de granulados nor2al2ente @2edos5 asta un ta2a+o 2áxi2o de $ 22.
LAN9ADORA DE CONCRETO 3ARA ME9CLAS 0;MEDAS 4BirUn V Arioglu5 0&/%9 La cá2ara de 2e,cla en la ?gura5 se descarga *ao presión de aire a tra'és de un colector o pileta de ali2entación neu2ática al fondo de la re'ol'edora o Página 2 de 5
Explotación de Minas I Ingeniera de Minas 2e,cladora. Confor2e se descarga el 2aterial dentro del colector o pileta5 a6uel se fuer,a a pasar por 2edio de la presión de aire en el fondo por una a*ertura ligera2ente restringida acia el interior de la 2anguera de descarga a una 'elocidad alta. =e esta 2anera5 el 2aterial se transporta en lotes alternados de aire co2pri2ido 8 de 2aterial acia la *o6uilla. En la *o6uilla se agrega 2as aire co2pri2ido a tra'és de un anillo especial para aire5 el cual interru2pe los lotes 8 proporciona una 'elocidad adicional al 2aterial 2ientras se lan,a desde la *o6uilla del ciDón. En la 2is2a época en 6ue se extendió la utili,ación de las 2á6uinas de la Ce2ent ;un Co2pan85 el ingeniero A3ele8 e2pleó la gunita en el re'esti2iento de galeras de 2ina. La popularidad de la gunita co2o ele2ento de sosteni2iento se a desarrollado a partir de ?nales de los a+os cincuenta5 paralela2ente a la expansión del lla2ado &ue'o todo Austríaco para la construcción de t@neles5 cu8o principio funda2ental es conseguir 6ue la roca sea el principal ele2ento de sosteni2iento5 reali,ando la exca'ación 8 su sosteni2iento de tal for2a 6ue el 2aci,o rocoso 8 el sosteni2iento e2pleado5 puedan defor2arse para 6ue el ni'el tensional 6ue corresponde al e6uili*rio5 sea el 2ás *ao posi*le. Esta ?losofa constructi'a i2plica un *uen conoci2iento del 2aci,o rocoso5 la utili,ación de sosteni2ientos defor2a*les 4XDexi*lesX9 8 su opti2i,ación 2ediante 2edidas de control. =esde este punto de 'ista5 se explica la expansión del or2igón lan,ado 8a 6ue una de las caractersticas 2ás i2portantes5 es su 'ersatilidad5 lo cual está de acuerdo con los principios del &ue'o todo Austríaco. De
ormi#?n !ro@ectado 45s2t6crete78 Es un or2igón con agregados estériles de granulo2etra 2ni2a de / 225 6ue se coloca por lan,a2iento a tra'és de una to*era. Las especi?caciones del or2igón pro8ectado están de?nidas en la nor2a =I( 0/0 8 las del A2erican Concrete Institute 4A.C.I. 1#H##9. = #nita Es un 2ortero con agregados estériles ?nos cu8o ta2a+o 2áxi2o es de ) 22. Para su colocación se e2plean 2angueras 8 to*eras5 las cuales lo pro8ectan neu2ática2ente a alta 'elocidad so*re la super?cie 6ue se desea recu*rir. Actual2ente la tendencia es e2plear el or2igón pro8ectado co2o ele2ento estructural de alta resistencia5 con agregados en ta2a+os co2prendidos entre 01H$1 22. La gunita se utili,a funda2ental2ente para la*ores de reparación 8o cuando se desea conseguir efectos de protección super?cial5 2ás 6ue una acción resistente. Página " de 5
Explotación de Minas I Ingeniera de Minas 3ROCEDIMIENTO: ;eneral2ente5 se usa una 2e,cla un tanto seca5 para 6ue el 2aterial sea capa, de sostenerse por s 2is2o sin desprenderse o desli,arse5 inclu8endo aplicaciones 'erticales 8 en los tecos. Los dos procesos *ásicos del concreto lan,ado son: 09 el proceso de 2e,cla en seco 6ue se utili,a a2plia2ente en donde una 2e,cla de ce2ento 8 de arena @2eda se transporta a tra'és de una 2anguera asta una *o6uilla del ciDón en la cual se agrega el resto del agua de la 2e,cla. $9 el proceso de 2e,cla @2eda posterior2ente introducido en donde todos los ingredientes 4inclu8endo el agua9 se 2e,clan antes de entrar en la 2anguera de descarga. A2*os 2étodos producirán una calidad adecuada de concreto lan,ado para cu2plir con los re6uisitos nor2ales. "n ensa2*le tpico para el proceso en seco5 se 2uestra en la ?gura siguiente. Consta de un ca+ón lan,a ce2ento5 un co2presor de aire5 2anguera para el 2aterial5 2angueras para aire 8 agua5 *o6uilla del ciDón 85 algunas 'eces5 una *o2*a para el agua.
Pri2ero los 2ateriales se de*en dosi?car o proporcionar5 general2ente en cantidades aproxi2ada2ente de ) Fg de ce2ento por 0/1 Fg de arena. Estas cantidades se controlan tanto por 'olu2en co2o por peso. =espués del proporciona2iento5 la 2e,cla se prepara en una re'ol'edora de ta2*or5 o en algunos casos5 por 2edio de una 2escladora de tornillo o un transportador. El 2aterial 2e,clado en suspensión5 se in8ecta por aire co2pri2ido5 a tra'és de una 2anguera5 asta la *o6uilla del ciDón. En esta *o6uilla5 el agua se in8ecta dentro del 2aterial en corritos nu2erosos 8 ?nos. Confor2e el 2aterial pasa a tra'és de la *o6uilla de ciDón de $1 a 1 c25 se 2e,cla con el agua. La Página de 5
Explotación de Minas I Ingeniera de Minas 2e,cla contin@a 2ientras el Duo del 2aterial 8 agua pasan entre la *o6uilla 8 el punto de co6ue. En el i2pacto5 se co2pleta la 2e,cla con el agua. La granulo2etra de los concretos lan,ados se indica en la ?gura siguiente5 para las in8ecciones de lecada con gruesos 8 ?nos. La lnea B 8 el área so2*reada alrededor de ella representa concreto ?no lan,ado5 2ientras 6ue la lnea E 8 su área relacionada representa una lecada con gruesos. En el proceso de 2e,cla seca con agregados de gruesos5 la relación agua ce2ento es el factor 2ás fácil de controlar5 8 'ara desde 1.$ asta 1.)15 dependiendo del ta2a+o5 graduación 8 calidad de los agregados 6ue se utilicen. El contenido de ce2ento puede 'ariar desde 11 Fg2 asta )11 Fg2 para concretos lan,ados de % a )$ Fgc2 $ de resistencia. En concretos lan,ados de agregado ?no5 se re6uiere una resistencia asta de 11 Fgc2 $.
"na de las
'entaas del concreto lan,ado es 6ue se pueden colocar tan pronto co2o se agan las operaciones 2ineras5 8 antes de 6ue se defor2en los estratos. =espués de 6ue se despea el u2o de los explosi'os5 la cuadrilla para el concreto lan,ado puede llegar 8 colocar concreto lan,ado en el teco5 aun antes de 6ue se le'ante o retire el esco2*ro. =espués de 6uitar los esco2*ros de los lados5 la sección entera de la galera se puede re'estir con concreto lan,ado. A3LICACIONES DEL 0ORMI1N 3RO4ECTADO Página 5 de 5
Explotación de Minas I Ingeniera de Minas 9$ Aisla#ient de la s+*er:cie de rca e;*+esta
La capa de or2igón pro8ectado tiende a i2pedir el 2o'i2iento de u2edad5 aire 8 ca2*ios de te2peratura acia la super?cie de la roca i2pidiendo el deterioro o desco2posición de la roca expuesta por efecto 2eteórico. <$ Preser"aci1n de la resistencia de la rca
El or2igón pro8ectado preser'a las propiedades fsicas de la roca5 a8udándola a autosoportarse. 7us 2ecanis2os de operación inclu8en: a9 7oporte in2ediato5 el cual 2ini2i,a el aDoa2iento de las capas de roca. *9 7oporte continuo so*re todo el per2etro exca'ado. c9 =espués de aplicado5 6ueda una super?cie unifor2e 6ue por su geo2etra5 per2ite una distri*ución 2ás fa'ora*le de los esfuer,os. =$ S*rte de -l>+es indi"id+ales de rca
El or2igón al 6uedar aderido a la roca del teco 8 a los astales5 puede suetar *lo6ues indi'iduales *ao la acción de su resistencia a la tensión5 al cortante 8 a la Dexión5 so*re todo en las áreas en 6ue el concreto une las fracturas o discontinuidades 8 planos a lo largo de los cuales la roca tiende a desli,ar 8 caer. ). Desarrll de +n arc anill estr+ct+ral "n or2igón pro8ectado de espesor considera*le 4 X9 6ue sigue el contorno de la a*ertura exca'ada5 tra*aa co2o un soporte estructural 6ue tiene la capacidad su?ciente para resistir las presiones del terreno. El -jeti" del 2r#ig1n *r(ectad n es el de t#ar *r ?l #is# la carga ttal de la rca@ si n el de e#*lear ( acti"ar a la rca #is#a c# +n #ie#-r s*rtante$
Página - de 5
Explotación de Minas I Ingeniera de Minas
Co2porta2iento de 7otcrete en cu+as 8 *lo6ues
IDENTIBICACIN DEL 3ROLEMA DE SO3ORTE: 7i se está considerando el uso del or2igón lan,ado en alguna exca'ación su*terránea5 6uiere decir 6ue se está presentando un pro*le2a de soporte o 6ue se pretende anticipar a un pro*le2a potencial de esta*ilidad. La identi?cación del pro*le2a es el pri2er paso 6ue se de*e dar en la solución. La 2a8ora de los pro*le2as de soporte caen dentro de alguna de las siguientes cuatro clasi?caciones. 9$ Deterir de la s+*er:cie de rca e;*+esta
En este caso5 la roca en su 2a8or parte es autosoporta*le o *ien se a instalado un siste2a de soporte tal co2o anclas5 acero o 2adera. Aun as5 si el área de roca locali,ada entre las anclas o ca*e,ales tiende a aDoarse 8 caer después de cierto tie2po de exposición5 el fenó2eno puede estar originado por: a. El aire de 'entilación 8 los ca2*ios de te2peratura u2edecen 8 resecan la roca expuesta. *. Los escurri2ientos de agua alteran la co2posición de la roca. Estos pro*le2as de deterioro de la roca pasan a ser "roblemas de saneo5 los cuales con el tie2po acen necesario el e2pleo de alguna técnica de soporte o inducen el aDoa2iento del soporte original2ente instalado. <$ A0ja#ient de la rca
Página ( de 5
Explotación de Minas I Ingeniera de Minas Esta clase de pro*le2as de re?ere a a6uellos casos en los cuales la roca del teco tiende a aDoarse a lo largo de los planos de discontinuidad existentes5 para luego caer *ao la acción de su propio peso so*re el piso de la o*ra5 so*re alguna persona o so*re alg@n e6uipo por lo 6ue se deduce 6ue a*rá un cierto espesor de roca Doa 6ue de*erá ser soportado. Este caso es 2u8 co2@n en o*ras tales co2o ra2pas5 ni'eles 8 accesos5 donde los fenó2enos de 2eteori,ación 8 deterioro por conta2inación at2osférica son 2ás frecuentes. El pro*le2a co2prende aDoa2ientos 6ue 'an desde unos pocos 3ilogra2os de roca5 asta desprendi2ientos repentinos de 'arias toneladas de 2aterial. =$ Es,+ers a*licads a la rca@ #a(res >+e s+ resistencia
Estos pro*le2as in'olucran casos en 6ue los esfuer,os o concentraciones de esfuer,os actuando en la roca re*asan su resistencia5 causando 6ue el 2aterial rocoso falle. La naturale,a del fallo depende del grado de so*reesfuer,o 8 de las caractersticas estructurales de la roca. El fenó2eno a*arca desde el estallamiento de pe6ue+os frag2entos de roca5 asta grandes 'ol@2enes. >a2*ién la 'elocidad del fallo podrá 'ariar de lento 4'arias se2anas9 a 2u8 rápido 4algunos 2inutos95 dependiendo de la 2agnitud de los esfuer,os. B$ 'ca s+el e;*ansi"
El pro*le2a se presenta en rocas o terrenos 6ue contienen ele'ados porcentaes de arcilla. La arcilla cuando a*sor*e u2edad au2enta de 'olu2en5 dilatando los planos de estrati?cación 6ue la contienen. La 'entilación de la 2ina ace 6ue la arcilla pierda u2edad5 con lo 6ue su 'olu2en se 'e reducido. La pérdida de 'olu2en a su 'e,5 ace 6ue dis2inu8a la coesión en la roca5 6ue es lo 6ue ?nal2ente produce su fallo. CARACTERSTICAS DE LOS MATERIALES 9$ Ce#ent
;eneral2ente se utili,a ce2ento *órtland5 6ue confor2a los 2is2os re6ueri2ientos del or2igón ordinario. Por regla general se e2plean dosi?caciones proporcionales de ce2entos agregados en el orden de :0 a :05 o sea5 de / a 1 3g. de ce2ento por 2etro c@*ico de agregados. Ya*rá 6ue tener presente 6ue de*ido al efecto de Xre*oteX5 la granulo2etra del or2igón pro8ectado pierde ta2a+os gruesos5 por lo 6ue será con'eniente enri6uecer la 2e,cla en ce2ento5 en una proporción 6ue puede esti2arse en unos 1 3g2. <$ Agregads
Los agregados de*erán estar *ien graduados5 li*res de arcillas 4en lo posi*le95 con una u2edad co2prendida entre el ) 8 el /5 un contenido un 2ni2o de partculas aplanadas 4para proporcionar *uena densidad95 resistencia a la co2presión5 resistencia a la tensión 8 un re*ote 2ni2o. Los agregados ?nos Página . de 5
Explotación de Minas I Ingeniera de Minas per2iten una *uena aderencia a la super?cie recu*ierta 8 los gruesos dan consistencia a la 2e,cla. La densidad puede 6uedar entre $5) 8 $5% ton2. Me,clas 2u8 @2edas pro'ocarán tapona2ientos5 en tanto 6ue 2e,clas 2u8 secas au2entan la cantidad de pol'o durante el lan,ado5 ade2ás de reducir la co2pactación. La proporción entre agregados gruesos 8 ?nos5 de*e ser del orden de )1 4gruesos9 8 #1 4?nos9. =$ Ag+a
El agua 6ue de*e e2plearse para la 2e,cla del or2igón pro8ectado o gunita5 de*e cu2plir las especi?caciones 6ue se exigen para el agua con la 6ue se ela*ora el or2igón ordinario5 e'itando concentraciones ele'adas de su*stancias ácidas o *ásicas5 arcilla5 li2o5 aceite5 etc. El agua tiene una acción directa so*re la resistencia del or2igón 8 so*re su docilidad. En general a8 6ue respetar el eco de 6ue el or2igón pro8ectado se 2antenga en su sitio una 'e, colocado. Este es un indicador 2u8 i2portante5 8a 6ue la experiencia indica 6ue si se supera una relación agua ce2ento de 15)5 el or2igón se escurrirá so*re las super?cies 'erticales5 2ientras 6ue por otro lado5 si la relación agua ce2ento es inferior a 15 se producirá tal cantidad de pol'o 6ue será i2posi*le una operación saluda*le5 o*ligando al o*rero a au2entar rápida2ente la dosi?cación de agua5 perdiendo 2u8 pro*a*le2ente la proporción adecuada. As se a podido co2pro*ar 6ue un operario experi2entado5 puede 2antener una relación agua ce2ento entre 15/ 8 15)1. B$ Acelerantes
Casi sie2pre las 2e,clas para operaciones de gunitado o de or2igón pro8ectado5 contienen un aditi'o para acelerar el fraguado. Para este ?n5 existen aditi'os de dos clases: l6uidos o en pol'o. Los aditi'os co2erciales en pol'o5 e'itan la dis2inución de la resistencia del or2igón 8 aportan propiedades plasti?cantes 8 anticorrosi'as cuando se aplican en proporciones co2prendidas entre el 8 % del peso del ce2ento. La dosi?cación de los acelerantes l6uidos de*erá ser del orden del $ del 'olu2en de agua de la 2e,cla. Los acelerantes pueden dosi?carse 2anual o 2ecánica2ente5 pero de*en ser a+adidos a la 2e,cla en el lugar de tra*ao 8 con el de*ido cuidado5 a ?n de o*tener una 2e,cla o2ogénea con el ce2ento 8 los agregados. Es i2portante 6ue la 2e,cla ?nal se ela*ore con anticipación para e'itar 6ue los aditi'os reaccionen con el ce2ento 8 la u2edad de los agregados antes de acer el lan,ado $ Ar#ad+ras
Ya8 6ue tener presente 6ue tanto el or2igón pro8ectado co2o la gunita poseen una resistencia a la tracción 2u8 pe6ue+a 8 por ello5 cuando de*en eercer un papel estructural5 es necesario colocar las ar2aduras correspondientes. =e*e ad2itirse 6ue el or2igón pro8ectado de*e necesaria2ente Qar2arseR si su espesor supera los % c2 4X9. En espesores 2enores eercerá un papel de re'esti2iento5 por lo 6ue no será necesario ar2arlo. 7in e2*argo a*rá 6ue tener presente 6ue cuando el or2igón Página / de 5
Explotación de Minas I Ingeniera de Minas ar2ado tra*aa co2o re'esti2iento en 2aci,os rocosos5 a8 6ue colocar pre'ia2ente el sosteni2iento estructural 4anclas o cuadros95 para pre'enir la cada de *lo6ues con el consecuente peligro 6ue esto in'olucra. (or2al2ente las ar2aduras están constituidas por 2allas electrosoldadas5 con diá2etros de ala2*res co2prendidos entre 8 / 22 8 claros 2ni2os de 011 22 en la 2alla. En general no es con'eniente 6ue las 2allas del ar2ado estén total2ente pegadas a la roca 6ue 'a a reci*ir la pro8ección del or2igón5 8a 6ue en ése caso5 fácil2ente se producirán discontinuidades con una aderencia 2ni2a al a2paro de las propias ar2aduras. La práctica 8 experiencia indica 6ue las proporciones 2ás adecuadas son: H Ce2ento $1 H Para 2e,cla seca $1 H )#1 Fg2 42enos para sotcrete grueso 8 2ás para el ?no9 H Agregados 8 gruesos 0 al $1 H Agregados ?nos #1 al # H
Explotación de Minas I Ingeniera de Minas 1. 3456 0&S6 En este 2étodo el concreto ta2*ién se de*e preparar antes de proceder a su transportación5 la cual se efect@a por 2edio de *o2*eo. En la to*era de pro8ección se in8ecta aire co2pri2ido para lan,ar el or2igón. La distancia de transporte suele estar co2prendida entre #1 8 /1 2 8 la 'elocidad de pro8ección alcan,a entre / 8 0$ 2seg. Este proceso ta2*ién se conoce con el no2*re de "ía 2%#eda en 0+j dens$
El proceso por X'a secaX es el 6ue se a i2plantado asta aora en la 2a8ora de las aplicaciones5 funda2entando su e2pleo en las siguientes ra,ones: 0. La distancia de transporte es casi cuatro 'eces 2ás a la 6ue se consigue con los otros siste2as5 lo 6ue produce una i2portante ganancia de tie2po 8 2ano de o*ra. $. La 'elocidad de salida de una 2e,cla seca alcan,a 2ás de #1 2seg. La energa cinética produce una 2eor penetración de partculas 2u8 ?nas 8 de la lecada de ce2ento en poros 8 ?suras 2icroscópicas de la super?cie *ase5 logrando as una super?cie espec?ca 2u8 superior5 una nti2a unión 8 una alta adesión. . El or2igón pro8ectado por 'a seca per2ite utili,ar agregados de 2a8or ta2a+o. ). El siste2a por 'a seca dea sólo un del 'olu2en en poros5 lo 6ue representa una cifra 2u8 *uena. El or2igón pro8ectado por 'a @2eda tiene un 'olu2en de poros entre 0$H0. 7i los poros son capilares5 el or2igón 'a @2eda es 2uco 2enos i2per2ea*le5 lo 6ue per2ite la ?ltración de una 2a8or cantidad de agentes a2*ientales noci'os5 6ue car*oni,an el ce2ento 8 lo destru8en. Página 2 de 5
Explotación de Minas I Ingeniera de Minas El incon'eniente principal 6ue se le i2puta a este procedi2iento5 es la producción de pol'os5 respecto a lo cual a8 6ue se+alar 6ue se an eco progresos i2portantes en a+os recientes orientados acia las siguientes acciones: 0. otcrete: La calidad del sotcrete ?nal depende de los procedi2ientos usados en su aplicación. Estos procedi2ientos inclu8en: la preparación de la super?cie5 técnicas del lan,ado 42anipulación de la *o6uilla o to*era95 ilu2inación5 'entilación5 co2unicación 8 el entrena2iento de la cuadrilla.
Página 22 de 5
Explotación de Minas I Ingeniera de Minas El sotcrete no de*e ser aplicado directa2ente a la super?cie rocosa seca5 con pol'o o congelada. El área de tra*ao de*e ser rociada con un corro de aireH agua para re2o'er la roca suelta 8 el pol'o de la super?cie donde se aplicará el sotcrete. La roca @2eda creará una *uena super?cie5 so*re la cual se colocará la capa inicial de sotcrete. En caso de aplicar 'arias capas de sotcrete5 antes de aplicar la siguiente capa es necesario li2piar la anterior para una *uena aderencia. El o2*re 6ue 2anipula la *o6uilla de*erá acerlo del siguiente 2odo: •
•
La posición de tra*ao de*e ser tal5 6ue aga posi*le cu2plir con las especi?caciones 6ue se dan a continuación. La -igura siguiente5 2uestra algunas de las posiciones de tra*ao reco2enda*les. La distancia ideal de lan,ado es de 0 a 0. 2. El sostener la *o6uilla 2ás aleada de la super?cie rocosa5 resultará en una 'elocidad inferior del Duo de los 2ateriales5 lo cual conducirá a una po*re co2pactación 8 a un 2a8or re*ote.
Posiciones correctas de lan,ado •
Página 2" de 5
Explotación de Minas I Ingeniera de Minas
Angulo de lan,ado •
A ?n de distri*uir unifor2e2ente el sotcrete5 la *o6uilla de*e ser dirigida perpendicular2ente a la super?cie rocosa 8 de*e ser rotada continua2ente en una serie de pe6ue+os o'alos o crculos.
=istri*ucion unifor2e del sotcrete con pe6ue+os 2o'i2ientos 'erticales
Cuando se instala sotcrete en paredes5 la aplicación de*e iniciarse en la *ase. La pri2era capa de sotcrete de*e cu*rir en lo posi*le co2pleta2ente los Página 2 de 5
Explotación de Minas I Ingeniera de Minas ele2entos de refuer,o. Aplicando el sotcrete desde la parte inferior5 asegura2os 6ue el re*ote no se adiera so*re la super?cie rocosa. Este procedi2iento e'ita 6ue posterior2ente se presente el fenó2eno del sotcrete QfalsoR. 4er -igura siguiente9
7ecuencia de aplicación del 7otcrete •
Cuando se aplica sotcrete so*re ele2entos de refuer,o co2o 'arillas o 2alla5 es i2portante 6ue éstos 6ueden co2pleta2ente *ien encapsulados dentro del 2ortero o concreto. Para esto es necesario dirigir la *o6uilla en dirección nor2al a la super?cie o a un ángulo ligera2ente inclinado a la nor2al de la 2is2a5 para per2itir un 2eor encapsula2iento 8 2ini2i,ar la acu2ulación del re*ote.
El 2ortero o concreto de*e e2erger de la *o6uilla con un Duo continuo 8 no interru2pido. 7i por alguna ra,ón el Duo es inter2itente5 el operador de la *o6uilla de*e dirigir el Duo fuera del área de recepción5 asta 6ue el Duo 'uel'a a ser constante.
>a2*ién es necesario tener en consideración5 6ue es esencial 6ue el a*asteci2iento de aire sea consistente 8 tenga su?ciente capacidad para Página 25 de 5
Explotación de Minas I Ingeniera de Minas asegurar el su2inistro constante 8 per2anente de sotcrete a alta 'elocidad a la super?cie rocosa. "n operador *ien entrenado puede producir 2anual2ente sotcrete de excelente calidad5 cuando el área de tra*ao está *ien ilu2inado 8 'entilado5 8 cuando los 2ie2*ros de la cuadrilla están en *uena co2unicación los unos con los otros5 usando signos 2anuales preHesta*lecidos o e6uipos de radio. Para ali'iar el cansancio 8 dar 2a8or confort al tra*aador5 se está incre2entando el uso de siste2as ro*óticos co2pactos para per2itir 6ue el operador opere a control re2oto la *o6uilla.
E2pleo de e6uipo ro*ótico para sotcrete
Cuando el sotcrete es aplicado a la 2asa rocosa con untas *ien de?nidas 8 portantes de agua5 es i2portante pro'eerla de drenae a tra'és de la capa de sotcrete5 a ?n de li*erar las altas presiones de agua. >aladros de drenae5 ?ados con tu*os plásticos co2o los ilustrados en la -igura siguiente son co2@n2ente usados para este propósito. =onde la ?ltración de agua no es restringida a pocos rasgos estructurales espec?cos5 una esterilla de ?*ra porosa puede ser adosada a la super?cie de la roca antes 6ue la capa de sotcrete sea aplicada. Cuando se practica el drenae5 el agua de los drenes de*erá ser colectado 8 dirigido a una cuneta o su2idero.
>aladros de drenae
Página 2- de 5
Explotación de Minas I Ingeniera de Minas 3RE3ARACIN DE LA SU3ERBICIE La super?cie so*re la cual se 'a a pro8ectar de*erá la'arse con agua 8 aire co2pri2ido5 con o*eto de eli2inar el pol'o 8 2ateriales extra+os5 6ue de alguna for2a inter?eran con la *uena operación 8 con los pará2etros de aderencia. 7i el 2aci,o rocoso se degrada por efecto del agua de la'ado o presenta gran cantidad de ?suras5 será reco2enda*le reali,ar la pro8ección del 2aterial directa2ente5 es decir5 sin intentar la'ar la super?cie. En cual6uier caso5 de*erán eli2inarse por 2edio de una sencilla operación de saneo5 para los desprender los $costerones$5 8la9as: o lisos 6ue pudieran estar Doos o se2i sueltos. REOTE DEL MATERIAL 3RO4ECTADO "na de las di?cultades 2ás i2portantes 6ue presenta el uso del concreto pro8ectado5 son las $"rdidas "or rebote$5 2is2as 6ue se de?nen co2o el peso del or2igón pro8ectado 6ue re*ota de la super?cie de aplicación5 expresado en porcentae del peso total del or2igón pro8ectado. A 2anera de orientación5 la siguiente ta*la 2uestra algunos de los 'alores caractersticos del re*ote en diferentes tipos de aplicaciones.
TI3O DE SU3ERBICIE
REOTE NORMAL
DE 3RO4ECCIN
'+
7uper?cies ori,ontales
.1 01.1
7uper?cies inclinadas
0.1 0/.1
7uper?cies 'erticales
0.1 $1.1
Bó'edas 8 tecos
$1.1 1.1
El re*ote en la pro8ección del or2igón5 depende de los siguientes factores: •
La cantidad de agua. Página 2( de 5
Explotación de Minas I Ingeniera de Minas • • • • • • • • •
La cantidad de agregados. La granulo2etra de los agregados. La 'elocidad de pro8ección. La destre,a del operador 6ue pro8ecta. La 'elocidad inicial del fraguado. 4Proporción de acelerante e2pleado9 La cantidad de u2edad o agua presente en la super?cie de pro8ección. [ngulo de i2pacto en la pro8ección. Espesor de la capa aplicada. =istancia entre la to*era de pro8ección 8 la super?cie de aplicación.
=e todos los factores listados5 posi*le2ente el de 2a8or inDuencia sea la destre,a del operador5 por lo 6ue resulta alta2ente reco2enda*le antes de la reali,ación de un tra*ao con or2igón pro8ectado5 adiestrar perfecta2ente al personal ensa8ando las técnicas de pro8ección so*re una estructura preparada en el exterior. Por lo 6ue se re?ere al ángulo de i2pacto con la super?cie de aplicación5 el 2enor re*ote se consigue cuando éste se acerca a los &1o. Esta condición no sólo es i2portante por el aorro de 2aterial 6ue representa5 sino por6ue as se consigue el 2eor aca*ado super?cial del or2igón. En estas condiciones se puede lograr5 con la a*ilidad necesaria5 un re*ote co2prendido entre el 01 8 el 0$. La siguiente ta*la se+ala algunos 'alores de re*ote5 para di'ersos ángulos de incidencia.
7N1ULO DE INCIDENCIA
REOTE NORMAL
SORE LA SU3ERBICIE
'+
&1S
01.1 0$.1
#1S
0#.1 $0.1
1S
0/.1 $).1
Para 6ue el re*ote sea 2ni2o5 la distancia entre la to*era de pro8ección 8 la super?cie de*e estar co2prendida entre 15#1 8 051 2 con 0511 2 co2o la distancia ideal. Para una distancia de 0511 2 pro8ectando nor2al2ente 4&1o9 a la super?cie de aplicación5 el re*ote puede ser de un 015 pero si la distancia Página 2. de 5
Explotación de Minas I Ingeniera de Minas au2enta o dis2inu8e $ c2 fuera del 2argen se+alado5 el re*ote superará fácil2ente el $. 7in e2*argo5 cuando se de*a pro8ectar or2igón so*re ar2aduras 42alla ciclónica95 es con'eniente reducir la distancia de pro8ección por de*ao de los 15#1 2 con o*eto de 6ue el concreto rellene perfecta2ente *ien el espacio 6ue rodea a las ar2aduras 8 no se deen X,onas de so2*rasX 6ue producirán discontinuidades en el or2igonado. Es!esor de la a!licaci?n 7ie2pre 6ue sea posi*le el sotcrete de*e ser aplicado a su espesor co2pleto de dise+o en una sola capa. \ste puede ser aplicado en capas o espesores si2ples5 dependiendo de la posición de tra*ao. En el teco el espesor de*e ser el necesario para e'itar la cada del sotcrete5 general2ente de 0R a $R 4$ H 1 229 en cada pasada. En las paredes 'erticales puede ser aplicado en capas o espesores si2ples. En cual6uiera de los casos el espesor de una capa es principal2ente go*ernado por el re6ueri2iento de 6ue el sotcrete no caiga. C+rad
Al igual 6ue el concreto5 el sotcrete ta2*ién de*e ser curado de tal 2anera 6ue su resistencia potencial 8 su dura*ilidad sean co2pleta2ente desarrolladas. El 2eor 2étodo de curado es 2antener @2edo el sotcrete continua2ente por % das5 utili,ando para tal ?n el agua. El curado natural puede ser considerado sie2pre 8 cuando la u2edad relati'a del lugar sea 2a8or de /. Presi1n del aire
La presión del aire de operación es la presión de conducción del 2aterial desde la 2á6uina acia la 2anguera. "na regla práctica es 6ue la presión de operación no de*e ser 2enor de 0% FPa 4$# psi9 cuando se utili,a una 2anguera de 1 2 de longitud o 2enos. La presión de*e incre2entarse en FPa 4 psi9 por cada 0 2 adicionales de longitud de 2anguera 8 FPa 4 psi9 por cada / 2 adicionales so*re el e6uipo. Para la 2e,cla @2eda el e6uipo re6uiere un su2inistro de co2o 2ni2o 2 2in a %11 FPa 41. psi9 para una operación adecuada.
0ormi#?n !ro@ectado reForGado con
Explotación de Minas I Ingeniera de Minas riesgo la seguridad de los operariosH 8 a la di?cultad de adaptarlas al per?l irregular de la exca'ación. Ade2ás re6uiere un i2portante consu2o de tie2po 8 costos asociados. Co2o alternati'a a esta situación existe la posi*ilidad de adicionar ?*ras al or2igón pro8ectado5 las cuales son ele2entos discretos 6ue general2ente se distri*u8en aleatoria2ente en la 2asa del or2igón. Al producirse la ?suración5 las ?*ras cosen las grietas retardando o i2pidiendo su propagación 8 otorgando5 en consecuencia5 ductilidad al 2aterial co2puesto. Los *ene?cios proporcionados por las ?*ras al or2igón pro8ectado son: 2a8or resistencia a Dexión 8 corte5 tenacidad5 dure,a5 resistencia al i2pacto5 resistencia a la ?suración por contracción5 estan6ueidad5 resistencia al fuego 8 capacidad de aderencia. En la -igura $.a se o*ser'a co2o 6uedara colocada una capa de or2igón pro8ectado so*re una 2alla con de?ciencias en el dise+o 4inadecuado diá2etro5 separación del ala2*re9 o en la pro8ección. La presencia de la 2alla puede ?ar el espesor del refuer,o necesario para recu*rirla adecuada2ente. La -igura $.* gra?ca la capacidad del or2igón pro8ectado refor,ado con ?*ras de adaptarse al per?l de la exca'ación5 resultando en un aorro de 2aterial 8 una estructura 2enos per2ea*le.
-igura . =iferencia en el consu2o de or2igón pro8ectado cuando se utili,a 4a9 2allas soldadas 8 4*9 refuer,o con ?*ras ]/^. 0ormi#ones con BiHras El or2igón con ?*ras se de?ne co2o un or2igón5 eco con ce2ento5 6ue contiene agregados ?nos 8 gruesos 8 ?*ras discontinuas. Las ?*ras pueden ser naturales o arti?ciales 6ue tienen co2o ?n refor,ar la 2asa del ce2ento incre2entando la resistencia a la tensión 8a 6ue se retarda el creci2iento de las grietas 8 au2entar la dure,a trans2itiendo el esfuer,o a tra'és de la sección agrietada. El refuer,o de ?*ras 2eora la resistencia al i2pacto 8 la resistencia a la fatiga 8 dis2inu8e la contracción por fraguado. Las ?*ras 6ue 2ás se utili,an son de acero5 de 'idrio 8 de polipropileno 8 por otro lado las de Car*ono 8 Ara2ida. Las propiedades son las 6ue se 2uestran en la ta*la a continuación:
Tipo de Fibra
Densidad Resistencia a Tracción (Mpa)
Módulo de Elasticidad (Gpa)
Alargamiento %
Página "6 de 5
Explotación de Minas I Ingeniera de Minas Acero
"#$
+ a &
&
#+ a ,#+
Vidrio
&#'
& a
" a $
& a ,#+
Polipropileno #
a "
$ a *'
$
arbono
*#
&'
&,
*
Aramida
*#+
,'
'+ a *,
&#* a
!ormigón
&#,
+a$
,
Las cantidades usadas de ?*ra 'an entre el 0 al por 'olu2en5 8 sus propiedades de*en ser *astante 2ás altas 6ue las de 2atri,. El Duo plástico de las ?*ras de*e ser 2u8 *ao para 6ue no ocurran esfuer,os por relaación. El 2ódulo de Poisson de*e ser si2ilar para 6ue no ocurran esfuer,os laterales inducidos5 6ue pudiera afectar la aderencia entre las super?cies de contacto. Las caractersticas 6ue se tienen en cuenta de las ?*ras son: extura de la super?cie Longitud Estructura El esfuer,o 2áxi2o 6ue puede soportar la ?*ra depende de su relación de for2a s t G t _ 4Ld9 t :
Explotación de Minas I Ingeniera de Minas Las ?*ras para or2igón pro8ectado se clasi?can general2ente seg@n el diá2etro en 2icro o 2acro?*ras. El li2ite con'encional esta dado por el diá2etro e6ui'alente de 15 22. Las caractersticas 2ás i2portantes 6ue controlan el co2porta2iento de las ?*ras de un deter2inado 2aterial son la es*elte, 8 la for2a. La es*elte, se de?ne co2o la relación entre la longitud 8 el diá2etro e6ui'alente 4diá2etro de un crculo con igual área9.Es*elteces tpicas de 2acro?*ras de longitud entre 0& 8 1 22 se encuentran en el rango de )1 a /1. A 2edida 6ue au2enta la es*elte, o el contenido total de ?*ras5 se incre2entan las resistencias a la Dexión5 i2pacto5 ?suración5 tenacidad 8 ductilidad5 pero se di?culta el 2e,clado5 *o2*eo 8 pro8ección. Por lo tanto5 existen l2ites prácticos para la cantidad 8 ta2a+o de las ?*ras dependiendo de la for2a de las 2is2as. Para 2eorar el 2e,clado algunos tipos de ?*ras se aglutinan en grupos de 1 a 1 con un pega2ento solu*le en agua 8 se a+aden a la 2e,cla co2o un agregado extra. La for2a de las ?*ras ta2*ién cu2ple un rol funda2ental en el co2porta2iento resistente del 2aterial co2puesto. En el caso de las 2etálicas la for2a 2ás a*itual es con gancos en los extre2os. Los 2is2os le pro'een anclae en la 2asa del or2igón incre2entando la ductilidad del conunto. (u2erosos autores an estudiando esta caracterstica.
-igura. =i'ersas for2as de ?*ras sintéticas. Micro
Explotación de Minas I Ingeniera de Minas Expuesto al fuego5 el agua de la cara caliente se e'apora trasladándose acia la cara fra 8 llenando los 'acios de la 2atri, asta la saturación. Cuando el calor llega a esa capa saturada se generan grandes presiones de 'apor 6ue producen la rotura del or2igón. 7i se adicionan 2icro?*ras5 estas se fusionan 8 for2an pe6ue+os canales por donde el 'apor puede escapar fácil2ente5 reduciendo signi?cati'a2ente los da+os. Por lo tanto5 las 2icro?*ras son co2ple2entarias a las 2acro?*ras. Macroa2*ién de*e considerarse 6ue las ?*ras posean una longitud 2enor a $ del diá2etro de la 2anguera de *o2*eo. Sintticas Las 2acro?*ras sintéticas son estructurales. 7us longitudes 'aran entre $1 8 #1 225 teniendo en cuenta 6ue de*e superar tres 'eces el ta2a+o 2áxi2o del árido. A diferencia de las ?*ras 2etálicas5 tienen un *ao 2odulo de elasticidad 8 son 2enos resistentes. Poseen una 'entaa so*re a6uellas en el 2e,clado 8 colocación de*ido a su Dexi*ilidad. 0ormi#ones con
Explotación de Minas I Ingeniera de Minas prefa*ricados5 t@neles e'itando as la colocación de la 2alla electro soldada. 7on 2ás 'ulnera*les a la corrosión 6ue el Yor2igón ar2ado con'encional5 aun6ue su co2porta2iento es 2u8 *ueno si no a8 ?guración. Cuando el a2*iente es agresi'o el or2igón tiende a ?surarse por lo 6ue es i2prescindi*le el uso de acero inoxida*le. 0ormi#ones con a2*ién se usa para ta*i6ues antifuego5 2uros antirruido 8 co2o encofrados perdidos. 0ormi#ones con
Explotación de Minas I Ingeniera de Minas usual2ente utili,adas para ?*ras 2etálicas están en el rango de 0$ a #1 3g2. En el caso de 2acro?*ras sintéticas estas 'aran entre ) 8 & 3g2 . Las 2icro?*ras sintéticas son nor2al2ente usadas en el rango de 15# a $5) 3g2. Me,cla por 'a seca En este caso nor2al2ente las cuantas de ?*ras son 2a8ores 6ue las cantidades agregadas en la pro8ección por 'a @2eda. 7e a o*ser'ado 6ue ciertas ?*ras sintéticas no se adieren a la pasta de ce2ento 8 tienden a separarse del or2igón durante la pro8ección5 por lo tanto5 no todas las ?*ras sintéticas son co2pati*les con el proceso de pro8ección por 'a seca. MeGcladoK ei!os @ colocaci?n En general no existen grandes diferencias respecto al 2e,clado5 e6uipos 8 colocación i2ple2entados para el or2igón pro8ectado sin ?*ras. 7e reco2ienda colocar las ?*ras a una 'elocidad no 2a8or de ) 3g2in en el caso de ?*ras 2etálicas 8 de )5 3g2in para las ?*ras sintéticas. A ?n de e'itar la for2ación de pelotas se de*en utili,ar ta2ices o 2allas adecuadas. Ade2ás5 se reco2ienda 6ue el 2ixer gire a 'elocidad 2áxi2a durante la dosi?cación de las ?*ras 8 al 2enos a )1
,enta9as de la utilización del 7ormigón re;orzado con fbras< • • •
•
•
Meor calidad de aca*ado Ma8or resistencia 2ecánica de*ido al proceso producti'o industriali,ado Ma8or producti'idad en la fa*ricación de las do'elas5 gracias a la sustitución total o parcial de la ar2adura Ma8or resistencia a los i2pactos durante el transporte 8 instalación Menores espesores de re'esti2iento5 siendo posi*le reducir o eli2inar la capa de recu*ri2iento Ma8or dura*ilidad en a2*ientes agresi'os.
Au2ento de la resistencia al fuego Au2ento de la resistencia a la a*rasión 8 a los i2pactos =is2inución de ?suras por retracción plástica Au2ento de la resistencia al fenó2eno YieloHdesielo Menor per2ea*ilidad. Es preferi*le utili,ar refuer,o de ?*ra 2etálica 6ue 2alla electrosoldada. Producen ade2ás aorros de tie2po 8 dinero: • • • • •
•
Aorros en costos directos: El costo directo de las ?*ras 2etálicas respecto de la 2alla electrosoldada es un 1 o un #1 42ano de Página "5 de 5
Explotación de Minas I Ingeniera de Minas o*ra 2ás 2aterial9. Esto es por la sie2pre 2ás co2plea disposición de la 2alla. •
•
Aorro en costos indirectos: Co2o 8a no se necesitan dos capas para aplicar el or2igón 4co2o con las 2allas electrosoldadas95 pues se produce un aorro. Ade2ás ta2*ién a8 un aorro de tie2po por otras operaciones de construcción de t@neles. Aorros en el sotcrete utili,ado: ;racias a las ?*ras se puede aplicar el espesor de or2igón pro8ectado 6ue se 6uiera5 independiente2ente de la irregularidad del su*strato. >a2*ién se e'ita5co2o antes se a co2entado5 el pro*le2a del 2a8or re*ote 8 el efecto de so2*ras de las 2allas electrosoldadas.
Para ?nali,ar la exposición acerca de las ?*ras5 es interesante co2o resu2en5 conocer có2o de*en dise+arse las 2e,clas 6ue las contengan. Lo 6ue está claro es 6uere6uiere una experiencia teórica 8 práctica del personal. ué se necesita •
•
•
•
•
El or2igón pro8ectado refor,ado con ?*ra re6uiere el uso de 2icroslice 8 aditi'os para poder contrarrestar el efecto negati'o 6ue tienen las ?*ras so*re el *o2*eo 8 la pro8ección. Ade2ás5 para 6ue a8a una *uena aderencia entre el acero 8 el or2igón5 es con'eniente 6ue se a+ada 2icroslice con un árido de ta2a+o 2áxi2o de / 22. >a2*ién se re6uiere un 2a8or contenido de 2aterial ?no 4un 2ni2o de )11 3g295 en la 2is2a lnea del co2entario eco antes respecto al ta2a+o 2áxi2o de la 2icroslice. Es necesario 6ue au2ente el asenta2iento a un 2ni2o de 01H 0)c2. pues la presencia de ?*ras di?culta el *o2*eo. Para conseguirlo5 se de*e a+adir una 2a8or dosis de superplasti?cantes. Por 2oti'os de anclae el ta2a+o de las ?*ras de*e ser al 2enos el do*le 6ue el del árido de 2a8or ta2a+o. Por lo 6ue respecta a la longitud de las ?*ras5 éste no de*e ser superior a un 1H#1 del diá2etro de la 2anguera de *o2*eo. En la práctica esto se con'ierte en 6ue para la pro8ección 2anual5 la 2áxi2a longitud de ?*ra nor2al es $ 22 8 para la pro8ección con ro*ot5 si las 2angueras son de # 225 las ?*ras pueden ser de asta )1 22. Página "- de 5
Explotación de Minas I Ingeniera de Minas •
Co2o @lti2o co2entario5 las ?*ras 2etálicas pueden a+adirse antes5 después o durante la dosi?cación de los 2ateriales de la 2e,cla. En el caso de 6ue se produ,ca aglo2eración de ?*ras5 se pueden eli2inar ca2*iando la secuencia de dosi?cación.
Malla de alamHre La 2alla de ala2*re5 en conunto con los pernos de anclae5 se usa para retener pe6ue+os frag2entos de rocas sueltas o co2o refuer,o para el or2igón pro8ectado. En las exca'aciones su*terráneas se utili,an en general dos tipos de 2alla: la 2alla de esla*ones o tela de gallinero 8 la 2alla electrosoldada .
Malla esla*onada o teida
A33A 3C=R6S630A0A Este tipo de 2alla es la reco2enda*le para refor,ar el or2igón pro8ectado. Consiste en una retcula de 011 x 011 22 for2ada con ala2*res de acero en cali*res 6ue 'aran de a / 225 soldados en sus puntos de intersección. "na 2alla dise+ada para uso en o*ras su*terráneas5 se for2a con ala2*res de )5$ 22 de diá2etro5 4co2ercial2ente se conoce co2o 2alla 011 x 011 x )5$9 8 se entrega en secciones 6ue pueden ser fácil2ente 2aneadas por uno o dos o2*res. ;eneral2ente la 2alla soldada se ?a a la roca 2ediante una segunda placa de retén 8 una tuerca5 colocando todo el conunto so*re el ancla pre'ia2ente ?ada a la super?cie de recu*ri2iento. El anclae inter2edio se asegura con anclas cortas ce2entadas o de conca de expansión. 7e re6uiere una cantidad Página "( de 5
Explotación de Minas I Ingeniera de Minas su?ciente de anclas inter2edias para 6ue la 2alla sea colocada adecuada2ente contra la super?cie de la roca. La 2alla resulta 'ulnera*le a los frag2entos de rocas 6ue se pro8ectan durante el proceso de detonación5 los cuales la pueden da+ar se'era2ente5 por lo 6ue resulta reco2enda*le de2orar su instalación asta 6ue las 'oladuras se encuentren lo su?ciente2ente leanas co2o para e'itar dicos da+os. 7i lo anterior no resulta posi*le por ra,ones de seguridad o de necesidad de sosteni2iento rápido5 a*rá 6ue proteger con colcones a la 2alla instalada. La 2alla rota se puede ree2pla,ar fácil2ente 2ediante el recorte de la porción da+ada 8 la colocación de 2alla nue'a con un traslape generoso5 para asegurar la continuidad del refuer,o. La 2alla soldada5 tiene la 'entaa de no XrecorrerseX cuando sufre da+o5 co2o ocurre con la 2alla de esla*ones. Por regla general5 la 2alla electrosoldada no está protegida con un *a+o gal'ánico5 por lo 6ue ta2*ién resulta 'ulnera*le a la corrosión si no se recu*re perfecta2ente con el or2igón pro8ectado por lo 6ue a*rá 6ue prestar especial atención a la operación de pro8ección para e'itar la for2ación de X*olsas de aireX por detrás de la 2alla o por detrás de los puntos de intersección5 8a 6ue esto pro2o'erá la oxidación de los ala2*res. Lo anterior se logra 2ediante el 2o'i2iento constante de la to*era de lan,ado5 para acer 6ue el ángulo de i2pacto 'are 8 6ue el concreto pueda penetrar por detrás de la 2alla.
Malla electrosoldada
Cncret #nlític!
El concreto 2onoltico inclu8e la colocación de un 2uro 4capa9 de )1 a #1 c2 alrededor de los lados 8 en el teco del soca'ón o t@nel. Algunas 'eces5 donde se o*ser'a 2ás presión5 toda la periferia se cu*re con concreto5 el concreto se sostiene en su lugar por 2edio de e2pareadores ecos general2ente de Página ". de 5
Explotación de Minas I Ingeniera de Minas lá2inas de acero. 7e re6uieren de $ a ) se2anas para un *uen fraguado dentro de os e2pareadores.
Los lecos de los ca2inos 8 los lugares donde existe presión alta5 se sostienen pri2ero con arcos rgidos5 luego se coloca concreto detrás de los arcos 8 del terreno 6ue sostienen5 for2ando un concreto refor,ado. >ales galeras o soca'ones se pueden conser'an durante $ a 1 a+os sin ninguna alteración.
'e"esti#ient de t%neles cn -l>+es de cncret
Página "/ de 5
Explotación de Minas I Ingeniera de Minas En lugares donde se o*ser'an 2o'i2ientos en los estratos5 el concreto 2onoltico se ro2pe o se desprende5 ocasionando accidentes. En tales lugares5 se colocan *lo6ues cónicos en for2a de arcos 8 se insertan *lo6ues de 2adera de c2 de espesor entre los *lo6ues para a*sor*er el 2o'i2iento. La sección trans'ersal 8 el al,ado lateral se 2uestran en la ?gura .00 a 8 *. el teco se sostiene te2poral2ente por 2edio de ade2es de 2adera tal co2o se indican por r05 r$5 r5 r). Los *lo6ues 6ue se indican con el nu2ero se colocan en su sitio con a8uda de un 2ontacargas ] 8 )^. Las di2ensiones se dan en la ?gura .00 d. los ade2es de 2adera se dean en el lugar 8 se agrega concreto extra en el teco.
Página 6 de 5
Explotación de Minas I Ingeniera de Minas 'e"esti#ient de cncret *ara ls *i>+es
La colocación de ade2es al profundi,ar los pi6ues es 2u8 i2portante 8 es la operación 6ue re6uiere 2ás tie2po. El siste2a de ade2es se explica en for2a es6ue2ática. El pi6ue se profundi,a te2poral2ente 8a sea por 2edio de ade2es de 2adera o de per?les anclados. El pi6ue se exca'a con una profundidad de 0 a )1 2etros5 seg@n las condiciones de la roca. Luego5 se ace un Qdentado o sangradoR5 co2o se 2uestra en la ?gura .$ a5 8 se cuela concreto 2onoltico5 utili,ando e2pareadores de ierro5 general2ente de a) 2etros de profundidad. El concreto se prepara en la super?cie 8 se *aa en *otes especiales 6ue se a*ren en el fondo5 o por 2edio de una tu*era. Las Qplatafor2as 2ó'ilesR5 ecas de dos cu*iertas5 se utili,an para colocar el concreto 8 para 6uitar las ci2*ras o los encofrados. El concreto se co2pacta con 'i*radores en cada colado. El dise+o del sangrado 8 el espesor del re'esti2iento del pi6ue se 'en en la sección 6ue trata so*re dise+o.
Página de 5
Explotación de Minas I Ingeniera de Minas
Tec2s arti:ciales
Página 2 de 5
Explotación de Minas I Ingeniera de Minas El uso de un teco Qarti?cialR en los 2antos gruesos 8 en los cuerpos lenticulares de los depósitos 2inerales se estas 'ol'iendo 2ás co2@n cada da. La 2ena se explota en cortes o taadas descendentes. La 'ista es6ue2ática de este siste2a adaptado a una 2ina de co*re se ilustra en la ?gura .0. El panel o cuartel se desarrolla por 2edio de dos corta po,os o ciDones -0 8 -$ 8 cada corte o taada se extrae por una galera principal de extracción 8 'entilación 8 por Q salones o cá2arasR 40 a $19 deando pilares inter2edios. =espués5 los pilares se tu2*an durante el segundo periodo o ciclo de extracción. Al acer un QtecoR para el corte siguiente5 se colocan 'arillas de cero en los pisos de los salones5 co2o se 2uestra en la ?gura .0)5 8 se coloca en todos una capa de concreto de aproxi2ada2ente de 1 cent2etros de
espesor. En seguida5 las cá2aras o salones se rellenan idráulica2ente. La altura de cada corte es de $. a .1 2etros co2o se 2uestra en la sección del panel en la ?gura .0. Página " de 5
Explotación de Minas I Ingeniera de Minas
Página de 5
Explotación de Minas I Ingeniera de Minas Dise del cncret!
Los dos factores siguientes se de*en satisfacer en la preparación del concreto destinado a tra*ao su*terráneo: 0. de*e tener l resistencia a la co2presión 6ue se desee. $. de*e ser lo sufriente2ente Duido para el transporte en una tu*era. En el transporte por tu*era5 el re'eni2iento es de %. H $. c2 8 el ta2a+o 2áxi2o de los agregados se li2ita a 1 22. Por lo tanto se de*en calcular el ce2ento5 los agregados 8 el agua 8 el concreto 6ue se for2a de*erá reunir las caractersticas necesarias. Pri2ero se de*erá e'aluar la resistencia a la co2presión pro2edio. G =onde: G la resistencia pro2edio so*re el cual se acen los cálculos. G resistencia de pro8ecto. G coe?ciente de 'ariación 6ue se relaciona con las condiciones de tra*ao: para condiciones controladas:1.01 a 1.05 para condiciones 2edias: de 1.0 a 1.$1 8 para condiciones po*res en donde la calidad no se puede controlar5 de 1.$1 a 1.1 >G coe?ciente estadstico5 si se de*e aceptar el & de los espec2enes tG 0.#) si el &1 es acepta*le tG 0.$/$ 7egundo5 la relación NG aguaHce2ento se calcula utili,ando 'arias fór2ulas. Co2o el proporciona2iento se da al principio5 entonces se calcula la cantidad de agua. 7i las caractersticas de los agregados se conocen5 la cantidad de agua se 'eri?ca con la fór2ula de la Duide,. Para el concreto Duido se re6uiere 2ás agua.
Página 5 de 5
Explotación de Minas I Ingeniera de Minas >ercero5 se calcula el 'ol@2en. Co2o se conocen el ce2ento5 el agua 8 el aire5
estos se sustraen de 02 8 el resto lo for2an los agregados 4gra'aHarena9. 7e supone
la relación gra'aHarena5 después se encuentran sus 'ol@2enes
respecti'os. La preparación de un concreto se *asa en 2ucos supuestos5 por consiguiente se de*en preparar las 2uestras 8 deter2inar el peso unitario5 la co2pacidad 8 la Duide,. =espués las 2uestras se de*erán pro*ar al tér2ino de sus tie2pos de fraguado. 7i las resistencias 6ue se deter2inan 2ediante las prue*as5 no re@nen los re6ueri2ientos del pro8ecto se de*erán acer algunas correcciones las 6ue se pueden acer a la granulo2etra de los agregados5 a la cantidad de ce2ento5 8 a la cantidad de agua. La corrección 2as difcil es con respecto a la granulo2etra. Dise *ara el cncret lanad
7eg@n
tG Espesor del concreto lan,ado5 en 2etros. PG Esfuer,o so*re el concreto lan,ado5 en ton2 $. rG
Página - de 5
Explotación de Minas I Ingeniera de Minas
La presión en las galeras o soca'ón se esti2a en 0 ton2 $5 la cual es ta2*ién *astante acepta*le para las 2inas del car*ón. El esfuer,o cortante del concreto lan,ado es de 15$ O* 4resistencia a la co2presión9 8 este se puede to2ar co2o $$ 3gc2$ o $$1 ton2$. 7i se supone un factor de seguridad de 5 el esfuer,o cortante per2isi*le es co2o sigue:
Para galeras o t@neles de r0G$5$0 2 8 r $G 2
Página ( de 5
Explotación de Minas I Ingeniera de Minas -igura ): Capacidad de soporte o carga del concreto lan,ado. Peso de la pirá2ideG &11 3g. ie2an5 0$5 c2 en el teco 8 #5 c2 en los lados es su?ciente. =eere a indicado 6ue c2 de concreto lan,ado en una galera o t@nel de ) 2 de anco puede forti?car o sostener *lo6ues pira2idales de 0 x 0 x 0 2 415& ton95 con un factor de seguridad de 05 co2o se 2uestra en la ?gura ).
Dise del indentad de +n tir!
Cuando se coloca el re'esti2iento5 se ace un pe6ue+o Qindentado o sangradoR alrededor de todo el tiro para trasladar la carga 2uerta del re'esti2iento acia la roca principal. Esto se repite en cada colado o 'aciado de concreto general2ente a inter'alos de 1 a )1 2etros.
0ise>o del indentado del tiro Página . de 5
Explotación de Minas I Ingeniera de Minas El indentado o sangrado se 2uestra en la ?gura anterior 8 las for2ulas se expresan co2o sigue:
En donde:
.
.
Página / de 5
Explotación de Minas I Ingeniera de Minas Dise *ara el re"esti#ient de *i>+es!
Co2o es *astante difcil calcular analtica2ente el espesor del re'esti2iento5 se utili,an 2ucas for2ulas para el tra*ao practico. Las ecuaciones siguientes se aplican en la ?gura .0%: 7eg@n Protoda3ono':
7eg@n Brin3aus:
7eg@n Ye*er:
En donde: t G espesor del re'esti2iento5 en cent2etros. P G presión lateral so*re el re'esti2iento5 en 3ilogra2os por cent2etro cuadrados. Página 56 de 5
Explotación de Minas I Ingeniera de Minas Y G Profundidad del pi6ue desde la super?cie5 en cent2etros. r G radio del pi6ue5 en cent2etros. O* G resistencia del fraguado de $/ das5 en 3ilogra2os entre cent2etro cuadrado. - G factor de seguridad5 general2ente se to2a co2o $. En el siguiente ee2plo nu2érico se indica la utili,ación de estas ecuaciones con los datos siguientes: • • • • • •
• • •
Profundidad del pi6ue: YG 11 2etros. -or2ación: Arenisca. Capacidad de soporte 4o de carga9: O seguroG 0 3gc2$. (u2ero de Poisson: 2 G. =ensidad: j G $. ton2 .
Calc@lese el esfuer,o ori,ontal so*re el re'esti2iento del pi6ue:
7uponiendo O* G $$ 3g c2$ co2o el esfuer,o O t del re'esti2iento:
Página 5 de 5
Explotación de Minas I Ingeniera de Minas
7e puede 'er 6ue los resultados de $5 #5 )0 8 #$ cent2etros guardan una estreca relación entre s.
Doela
La doela5 en ar6uitectura e ingeniera ci'il5 es un ele2ento constructi'o 6ue confor2a un arco 8 6ue puede ser de diferentes 2ateriales5 co2o ladrillo o piedra. Actual2ente se ela*oran en or2igón 4concreto9 ar2ado o pretensado. En ar6uitectura clásica5 la do'ela es una pie,a5 nor2al2ente de piedra5 en for2a de cu+a 6ue co2ponen el arco o la *ó'eda 8 se caracteri,an por su disposición radial. La do'ela del centro5 6ue cierra el arco5 se lla2a cla'e. Las do'elas 4*asales9 de los extre2os 8 6ue reci*en el peso5 se lla2an sal2er 4la pri2era do'ela del arran6ue9. La parte interior de una do'ela se lla2a intradós 8 el lo2o 6ue no se 'e por estar dentro de la construcción5 trasdós. El despiece de do'elas es la 2anera co2o están dispuestas las do'elas en relación con su centro. Cuando las do'elas siguen los radios de un 2is2o centro se lla2a arco radial aun6ue ese centro no sie2pre coincida con el centro del arco. Es el arco 'isigótico. Cuando las do'elas se colocan ori,ontales asta cierta altura se lla2a arco enarado. Es el arco 2o,ára*e. Página 52 de 5
Explotación de Minas I Ingeniera de Minas A su 'e,5 ta2*ién se da un no2*re a ciertos conuntos de do'elas: Clae: la propia cla'e 8 las do'elas aleda+as. 0omHros: las co2prendidas entre la cla'e 8 los ri>ones. RiJones: las cercanas al apo8o. >a2*ién se lla2a do'elas a las estructuras construidas actual2ente con 2ateriales 6ue per2iten acerlos de una sola pie,a5 con for2a de arco 8 6ue5 en sus apo8os5 funcionan del 2is2o 2odo 6ue los construidos con do'elas. 7uelen tener for2a de sector circular 8 son partes de 'arios ele2entos 6ue for2an un anillo prefa*ricado 8 se utili,a en la construcción de t@neles. • • •
Doelas 3reFaHricadas
7on siste2as alternati'os de re'esti2iento5 utili,ados cuando la exca'ación es reali,ada de for2a auto2ati,ada a tra'és de la utili,ación de 2á6uinas conocidas co2o >BMks 4tunnel *oring 2acines9. El re'esti2iento reali,ado con do'elas prefa*ricadas tiene do*le función: de re'esti2iento ?nal 8 de apo8o para la >BM en la fase del a'ance de la exca'ación. Las do'elas son producidas en planta de prefa*ricados5 transportadas 8 colocadas en la o*ra con el uso de las >BM7. El or2igón refor,ado con ?*ras de acero es ta2*ién usado en la construcción de do'elas prefa*ricadas 8 puede ser lan,ado o *o2*eado directa2ente para los encofrados. 7e reco2ienda utili,ar do'elas prefa*ricadas total2ente refor,adas con ?*ras cuando las condiciones de carga en la fase del e2pue de la >BM son *aas.
Reestimiento !or doelas Las do'elas son ele2entos prefa*ricados de or2igón ar2ado. 7e atornillan entre s for2ando un anillo troncocónico. La construcción del t@nel con re'esti2iento por anillos prefa*ricados per2ite el tra,ado de cur'as5 tanto en planta co2o en al,ado. Los anillos son troncos de conos5 8 colocando las caras con'ergentes contiguas se consigue o*tener una alineación cur'a.
Página 5" de 5
