33 COMPOSICIOacuteN DE LA MADERALa madera es una materia que como cualquier ser vivo estaacute compuesta iacutentegramente por ceacutelulas (unidas mediante una membrana de lignina) que le proporcionan las diferentes propiedades fiacutesico-quiacutemicas formando ademaacutes la unidad baacutesica de su constitucioacuten Las ceacutelulas de la madera son elementos complejos que se encuentran formados por dos tipos de componentes (Primarios y Secundarios) y cuyas cantidades variacutean seguacuten el tipo de aacuterbol de que se trate Los elementos llamados Primarios estaacuten compuestos por celulosa que es un polisacaacuterido que forma las paredes de las ceacutelulas de la madera estas ceacutelulas se llaman fibras y la lignina es una sustancia cementante de la madera el cual es un poliacutemero de unidades de fenilpropano la pectina es un material gelatinoso y feculento que une las paredes de las ceacutelulas y es muy susceptible a la hinchazoacuten y al a contraccioacuten como resultado del contacto con agua Los elementos llamados Secundarios son importantes impregnaciones extrantildeas a la propia pared celular

FIGURA 2 CORTE TRANSVERSAL DEL TRONCO DE UN AacuteRBOL

Tambieacuten estaacute compuesta por otras sustancias como el duramen que es la parte inmediata a la meacutedula o corazoacuten formado por madera dura y consistente impregnada de tanino y de lignina que le comunica la coloracioacuten rosa La albura que es denominada la madera joven posee maacutes sabia y se transforma con el tiempo en duramen al ser sustituido el almidoacuten por tanino que se fija en la membrana celular volvieacutendola maacutes densa e imputrescible y por uacuteltimo la corteza

cuya funcioacuten es la proteccioacuten y aislamiento de los tejidos del aacuterbol de los agentes atmosfeacutericos Lacorteza es la cubierta protectora del aacuterbol y puede variar de gruesa a delgada pero siempre es impermeable

4 CARACTERISTICAS INGENIERILES DE LA MADERA EMPLEADA EN LAS MINASLos ademes de madera son todaviacutea un material baacutesico de soporte para muchas minas en donde no se utiliza el acero generalmente por aspectos econoacutemicos La resistencia de la madera para las minas se estudia principalmente con respecto a los esfuerzos de tensioacuten compresioacuten flexioacuten y esfuerzo cortante La madera es un material de peso ligero faacutecilmente transportable y que se maneja con facilidad en los sistemas de ademe

Un caso especifico es el roble que tiene una densidad promedio de 073 gcm3 y una resistencia a la flexioacuten de 1200 kgcm2 es 11 veces maacutes ligera pero 2 veces maacutes fraacutegil que el acero Esto hace que la madera sea un material econoacutemico cuando se usa en ademes o fortificaciones cuya vida uacutetil sea corta

La madera posee tanto ventajas como desventajas cuando se utiliza en las minasAlgunas de estas son

411 VENTAJASEs ligera ya que su peso es menor comparaacutendola con otros materiales de sostenimiento como el acero se transporta corta maneja y coloca faacutecilmente como ademe en la mina Cuando se somete a esfuerzos de compresioacuten y traccioacuten se rompe a lo largo de estructuras fibrosas precisas dando sentildeales visuales y audibles antes de que falle completamente (esto ha hecho que los mineros consideren a la madera con una ventaja sicoloacutegica sobre el acero)Las piezas rotas si no estaacuten muy deterioradas se pueden volver a emplear Presenta un alto grado de deformabilidad lo que permite a pesar de ser constructivamente riacutegida asimilar algunas deformaciones En general tiene bajo costo comparaacutendola con otros tipos de fortificaciones

412 DESVENTAJASLas resistencias mecaacutenicas (flexioacuten tensioacuten pandeo compresioacuten y cortante) dependen de las estructuras fibrosas y de los defectos naturales que son propios de la madera La humedad tiene un efecto muy marcado en la resistencia Muchos hongos afectan a la madera cuando hay condiciones de humedad disminuyendo considerablemente su resistencia su relacioacuten con otros materiales es poco duradera comparaacutendola con otros tipos de fortificacioacuten Su instalacioacuten en excavaciones que posean una seccioacuten curva es muy compleja

La madera es un material faacutecilmente combustible (4000-4500 caloriacuteasgramo) Su resistencia al fuego es alta ya que a su mala conductividad teacutermica se une la presencia de agua en su constitucioacuten lo que la hace auacuten maacutes resistente hasta que la pierde

42 FACTORES QUE AFECTAN LA MADERAAGUA el agua es el componente maacutes importante de la madera alrededor del 25 del contenido del agua estaacute en las ceacutelulas vivas y el 75 restante estaacute en los huecos de las fibras

Un aacuterbol recientemente cortado contiene del 35 al 50 de agua La perdida de agua en los huecos se debe al temperatura y a la humedad relativa del medio ambiente por ejemplo en condiciones normales (20ordmC y 80 de humedad relativa) el contenido de agua es cerca del 20 se considera seca cualquier madera que tenga menos de esta cantidad o porcentaje de agua mientras que la tenga maacutes de 30 de agua se considera huacutemeda en la figura 3 podemos observar el efecto del medio ambiente en el contenido de agua de la madera

FIGURA 3EFECTO DEL MEDIO AMBIENTE EN EL CONTENIDO DE AGUA DE LAMADERA

43 DEFECTOS DE LA MADERAComo material natural que es la madera tiene muchas defectos causados por las condiciones de su crecimiento los nudos las bases de los aacuterboles afectan la resistencia a la flexioacuten ademaacutes los anillos de crecimiento pueden no estar conceacutentricos debido a las condiciones del viento y del sol y las condiciones de secado pueden formar grietas en la figura 4 podemos observar algunos defectos estructurales y naturales en la madera

FIGURA 4 DEFECTOS ESTRUCTURALES Y NATURALES EN LA MADERA

Agentes atmosfeacutericos expuestos en la mina En algunos sectores se produce el debilitamiento estructural de la madera por exceso de humedad el cual se vuelve en un ambiente propicio donde proliferan los hongos los cuales son vegetales inferiores de talla microscoacutepica cuyo cuerpo estaacute formado por filamentos llamados hifas Se difunden por el aire por medio de esporas de color verde que se producen a millones (polinizacioacuten Anemoacutefila) y que germinan en cualquier

lugar idoacuteneo para su desarrollo al cabo de una hora repitieacutendose el proceso de difusioacuten y nueva germinacioacuten Se alimentan de sustancias orgaacutenicas que transforman

Los que lo hacen de la madera -viva o muerta- se denominan hongos xiloacutefagos y los hay de varios tipos seguacuten afecten a eacutesta como por ejemplo los cromoacutegenos que son los responsables de modificar el color de la madera Tambieacuten llegan a afectar sus propiedades mecaacutenicas y dinaacutemicas Para la subsistencia necesitan oxiacutegeno y una adecuada temperatura (20ordm-25ordmC) y abundante agua (humedad ambiente 50-60 HR) y con estas condiciones pueden degradar la madera hasta su total destruccioacuten

44 PROPIEDADES GENERALES DE LA MADERAbull Anisotropiacutea Comportamiento diferente en las tres direcciones del espacio (longitud anchura espesor) respecto a las presiones y fuerzas a que se vea sometida

Las propiedades fiacutesicas y mecaacutenicas de la madera no son las mismas en todas las direcciones que pasan por un punto determinado Podemos definir tres direcciones principales en que se definen y miden las propiedades de la madera que son la axial la radial y la tangencial La direccioacuten axial es paralela a la direccioacuten de crecimiento del aacuterbol (direccioacuten de las fibras) La radial es perpendicular a la axial y corta al eje del aacuterbol La direccioacuten tangencial es normal a las dos anteriores

bull Elasticidad La madera se deforma bajo presiones o compresiones volviendo a su primitivo estado cuando estas dejan de actuar Esta propiedad tambieacuten estaacute presente inclusive cuando la madera estaacute seca

Recordemos que si se pasa de la zona elaacutestica a la zona plaacutestica ya las deformaciones seraacuten permanentes

bull Plasticidad Capacidad de deformacioacuten al ser sometida a cargas pesadas durante cierto tiempo

bull Higroscopicidad Debido a su gran porosidad la madera absorbe o cede agua del y al ambiente que lo circunda seguacuten eacuteste sea huacutemedo o seco La madera no obstante posee una cierta cantidad de agua estimada en un 20 - 30 de su peso muy difiacutecil que la pierda totalmentebull Movimientos de traccioacuten-turgencia Por su anisotropiacutea la madera se hincha yo se contrae producieacutendose variaciones dimensionales Los efectos producidos por esta propiedad pueden evaluarse por ejemplo en torno a un 02 en el sentido transversal por cada 1 de variacioacuten ambiental de la humedad relativa Esta variacioacuten es mucho maacutes importante en el sentido tangencial

bull Propiedades Teacutermicas Como todos los materiales la madera se dilata con el calor y contrae al descender la temperatura pero este efecto no suele notarse pues la elevacioacuten de temperatura lleva consigo una disminucioacuten de la humedad

La transmisioacuten de calor dependeraacute de la humedad del peso especiacutefico y de la especie No obstante se efectuacutea mejor la transmisioacuten en la direccioacuten de las fibras que en las direcciones perpendiculares a eacutesta

bull Propiedades Eleacutectricas La madera seca es un buen aislante eleacutectrico su resistividad decrece raacutepidamente si aumenta la humedad Para un grado de humedad determinado la resistividad depende de la direccioacuten (es menor en la direccioacuten de las fibras) de la especie (es mayor en especies que contienen aceites y resinas) y del peso especiacutefico (crece al aumentar el mismo)

45 PROPIEDADES FIacuteSICO-MECAacuteNICAS DE LA MADERALas propiedades fiacutesico-mecaacutenicas de cualquier variedad de madera estaacuten condicionadas en gran medida por su humedad habitualmente estas propiedades son referidas para la madera seca al aire o sea para aproximadamente un 15 de humedad en la tabla 3 y figura 5 podemos observar algunas caracteriacutesticas generales de la madera empleada en la mina

TABLA 3 VALORES PROMEDIO DE LAS PROPIEDADES FIacuteSICO-MECAacuteNICAS DELPINO

FIGURA 5TENSIONES PERMISIBLES SEGUacuteN TSIMBAREVICH

451 RESISTENCIA DE LA MADERA

La madera en las minas estaacute sujeta a la flexioacuten compresioacuten pandeo y al cizallamiento a continuacioacuten veremos una descripcioacuten de estos tipos de propiedades

452 RESISTENCIA A LA TENSIONLa resistencia maacutexima de la madera es a la tensioacuten especialmente la que es paralela a la estructura fibrosa

Una madera con unas condiciones optimas de secado (12 aprox) puede alcanzar un maacuteximo de 3000 Kgcm2 pero tenemos que tener en cuenta que la relacioacuten de la direccioacuten de la carga con el aacutengulo de la fibra tienen un efecto muy marcado en la resistencia a la tensioacuten

En la tabla 4 podemos observar la resistencia a la tensioacuten de algunos materiales y en la figura 6 la relacioacuten entre la resistencia a la tensioacuten y la direccioacuten de la fibra

TABLA 4RESISTENCIA A LA TENSIOacuteN DE ALGUNOS MATERIALES

FIGURA 6RELACIOacuteN ENTRE LA RESISTENCIA A LA TENSIOacuteN Y LA DIRECCIOacuteNDE LA FIBRA

La densidad tiene relacioacuten positiva con respecto a la resistencia a la tensioacuten esto lo podemos observar en la figura 7 en la cual se muestra la relacioacuten entre la resistencia a la tensioacuten y la densidad relativa

FIGURA 7RELACIOacuteN ENTRE LA RESISTENCIA A LA TENSIOacuteN Y LA DENSIDADRELATIVA

Por el contrario la humedad hace decrecer la resistencia a la tensioacuten muchos investigadores han indicado que por un aumento desde el 10 del contenido humedad hasta el punto de saturacioacuten de la fibra la resistencia a la tensioacuten disminuye linealmente como se muestra en la figura 8

FIGURA 8RELACIOacuteN ENTRE LA RESISTENCIA A LA TENSIOacuteN Y EL CONTENIDODE HUMEDADSeguacuten el US Forest Products Laboratory (Laboratorio para productos forestales de Estados unidos) si hay un incremento de 1 en el contenido de humedad se reduce la resistencia a la tensioacuten a lo largo de la fibra en casi un 3Seguacuten muchos investigadores la resistencia maacutexima a la tensioacuten se alcanza cuando el contenido de humedad estaacute entre el 8 y 10

Ademaacutes los nudos y las muescas tambieacuten reducen la resistencia de la madera puesto que la fibra se deforma al pasar en torno a ellos las fibras de los nudos forman un aacutengulo recto con las de madera453 RESISTENCIA A LA COMPRESIONLa maacutexima resistencia a la compresioacuten desempentildea un papel importante en la utilizacioacuten de la madera para los maderos secados al aire la maacutexima resistencia a la compresioacuten paralela al fibra alcanza en promedio solo cerca del 50 de la resistencia a la tensioacuten a lo largo de la misma fibra el comportamiento diferente de la madera a la tensioacuten y a la compresioacuten puede explicarse por su estructura fibrosa

Las fibras bien cementadas y acuntildeadas soportan esfuerzos a la tensioacuten muy altos sometidos a compresioacuten probablemente se presente un pandeo inicial de las fibras individuales al empezar la ruptura

El efecto del aacutengulo de carga con la direccioacuten de la fibra es maacutes notable en la resistencia a la compresioacuten que en la resistencia a la tensioacuten en la figura 9 podemos observar la relacioacuten entre la resistencia a la compresioacuten de la madera de pino y el aacutengulo de fibra

Donde μ=contenido de humedadFIGURA 9RELACIOacuteN ENTRE LA RESISTENCIA A LA COMPRESIOacuteN(OAPLASTAMIENTO) DE LA MADERA DE PINO Y EL AacuteNGULO DE FIBRA

La resistencia a la compresioacuten de la madera a lo largo de la fibra se incrementa con la densidad esto lo podemos observar en la figura 10

FIGURA 10RELACIOacuteN ENTRE LA RESISTENCIA A LA COMPRESIOacuteN Y LADENSIDAD RELATIVA A DIFERENTES CONTENIDOS DE HUMEDAD

El contenido de humedad es el factor maacutes importante en la resistencia a la compresioacuten de la madera Como el agua se deposita entre las micelas causa una reduccioacuten en las fuerzas intercelulares de atraccioacuten y por lo tanto en la cohesioacuten

A continuacioacuten en la figura 11 se muestra la relacioacuten entre la resistencia a la compresioacuten y el contenido de humedad en varias especies arboriacutecolas

FIGURA 11RELACIOacuteN ENTRE LA RESISTENCIA A LA COMPRESIOacuteN(O APLASTAMIENTO) Y EL CONTENIDO DE HUMEDAD PARA VARIAS ESPECIES ARBORIacuteCOLAS

Despueacutes de que el contenido de humedad alcanza alrededor del 18 la resistencia no difiere mucho y se vuelve casi constante conservando ya una tendencia pero el problema es que si tiene alto contenido de humedad el esfuerzo de compresioacuten se me reduce a casi la mitad (para un ge18 de contenido de humedad la madera reduce a casi la mitad la capacidad de soportar esfuerzo a compresioacuten que si la madera estuviera seca) este comportamiento lo podemos observar en la figura12

FIGURA 12EFECTO DE LA HUMEDAD EN LA RESISTENCIA A LA COMPRESIOacuteNDE LA MADERA

Tambieacuten podemos observar el efecto marcado de la humedad en la disminucioacuten de soporte de carga despueacutes del 15 de humedad el efecto ya casi no presenta importancia ver figura 13

FIGURA 13HUMEDAD VS CAPACIDAD DE SOPORTE DE CARGA DE LAMADERA

El efecto de los nudos y de las muescas en la resistencia a la compresioacuten no es tan grande como sobre la resistencia a la tensioacuten sin embargo este problema no deberaacute subestimarse

454 RESISTENCIA AL PANDEOEsta resistencia se mide paralelamente a las fibras en el eje de la madera seguacuten el diaacutemetro y la longitud aproximada podremos calcular la resistencia al pandeo seguacuten la siguiente tablaFIGURA 14RESISTENCIA AL PANDEO DE LA MADERA EMPLEADA EN LASMINAS455 RESISTENCIA A LA FLEXION O (MODULO DE RUPTURA)

Los maderos horizontales estaacuten sujetos al esfuerzo a la flexioacuten cuando las fibras superiores estaacuten sometidas a compresioacuten y las fibras inferiores a tensioacuten El eje

neutro se situacutea maacutes cerca del lado de la tensioacuten que del lado del a compresioacuten porque la resistencia a la tensioacuten es mucho maacutes alta que la resistencia a la compresioacuten

El modulo de ruptura se mide cargando una viga en el centro al cargarla la deflexioacuten se mide y se grafica despueacutes se compara y se concluye que hay varias zonas de deformacioacuten la primera es la zona elaacutestica en donde la carga y la deflexioacuten son proporcionales despueacutes esta relacioacuten continua pero en menor grado hasta que se rompe la fibra maacutes alejada la ruptura no es repentina si no que se propaga de fibra a fibra deformando el madero

Este comportamiento tiacutepico o caracteriacutestico de la madera por eso es que da indicaciones visuales y auditivas previas a la fractura mientras la madera soporta aun cierta carga lo que da tiempo suficiente para cambiar oportunamente los ademes en las minas La direccioacuten u orientacioacuten en relacioacuten con la carga afecta tambieacuten el esfuerzo a flexioacuten Ver figura 1516

FIGURA 15EFECTOS DE LA DIRECCIOacuteN DE LA FIBRA SOBRE LA RESISTENCIA A LA TENSIOacuteN COMPRESIOacuteN Y FLEXIOacuteN DE LA MADERA (Podemos ver que la resistencia a la compresioacuten es la menos afectada por la direccioacuten de la fibra)

FIGURA 16EFECTOS DE LA HUMEDAD Y DE LA TEMPERATURA EN LARESISTENCIA A LA FLEXIOacuteN DE LA MADERA

En la figura anterior podemos ver que se presenta una reduccioacuten proporcional o de caraacutecter lineal

FIGURA 17 DIAacuteMETRO DE NUDOS VS ESFUERZO FLEXIONANTELos nudos reducen considerablemente los moacutedulos de ruptura de la madera si se localizan en la zona de tensioacuten cerca de la seccioacuten transversal critica tambieacuten podemos observar que el diaacutemetro de los nudos reduce considerablemente la resistencia a la flexioacuten observar figura 17 La duracioacuten de los esfuerzos (fatiga) afecta gradualmente de la madera y podemos observar que la capacidad de soporte por carga en la madera baja a 60 despueacutes de 10 a 20 diacuteas Observar figura 18

FIGURA 18EFECTOS DE LA DURACIOacuteN DE LA CARGA EN LA RESISTENCIA A LAFLEXIOacuteN EN LA MADERA

456 RESISTENCIA AL ESFUERZO CORTANTELa resistencia maacutexima al cortante de la madera es notablemente maacutes bajo que la resistencia a la torsioacuten Seguacuten el Wood Handbook (Manual de la madera) para elementos de madera soacutelida el cortante maacuteximo permisible por torsioacuten puede tomarse como el esfuerzo cortante paralelo al a fibra y pueden utilizarse 23 de este valor como el esfuerzo cortante permisible por torsioacuten en el liacutemite proporcional El esfuerzo cortante perpendicular a la fibra es alrededor de tres a cuatro veces maacutes alto que el paralelo a la fibra Observar figura 19

FIGURA 19EFECTO DEL CONTENIDO DE HUMEDAD EN LA RESISTENCIA ALESFUERZO CORTANTE EN LA MADERA

5 PRESIONES EN LOS ADEMES DE MADERA

A continuacioacuten se enumeran los principios baacutesicos y consideraciones que se deben tener en cuenta para evaluar o cuantificar la presioacuten que se ejerce sobre el entibado el caacutelculo de estos paraacutemetros esta soportado en archivos adjuntos de Microsoft Excel

51 EVALUACION DE PRESIONESExisten dos principios en el disentildeo de ademes de madera

1-Los ademes deberaacuten soportar las cargas con seguridad2-La cantidad de material y de mano de obra se deberaacute restringir a un

miacutenimo (factor de economiacutea)

52 PRESIONES EN GALERIASSeguacuten muchos investigadores la presioacuten en un tuacutenel o galeriacutea tiene la forma de una boacuteveda (domo) paraboacutelico (Cemal 1987) En los fundamentos teoacutericos se presentan una serie de ecuaciones que seraacuten mostradas en el archivo adjunto de Microsoft Excel En la evaluacioacuten de presiones en galeriacuteas intervienen formulas teoacutericas las cuales son demasiado complicadas e intervienen muchas variables por eso se emplean formulas que me arrojan valores aproximados

FIGURA 20ESQUEMA DEL CAacuteLCULO DE LA PRESIOacuteN ACTUANTE POR ELTECHO SEGUacuteN PROTODIAKONOV

FIGURA 21REACCIONES Y CARGAS PRESENTES EN UNA FORTIFICACIOacuteNTRAPEZOIDAL

CARGA EN TECHO Y LADOSConsideracioacuten Las presiones laterales en la roca dura son muy pequentildeas o insignificantes (por lo cual solo se empleara carga por el techo) en cambio en rocas fracturadas ejercen una presioacuten lateral hasta dos veces superior a la carga de techo

En esta imagen podemos observar el efecto de la presioacuten lateral en las puertas de madera

6 CONSIDERACIONES PRAacuteCTICAS PARA EL DISENtildeO DE ADEMESCuando se observa el disentildeo de sistemas de soporte es necesario considerar un sin nuacutemero de factores estos incluyen

o La calidad y propiedades (resistencia deformacioacuten dependencia del tiempo meteorizacioacuten) de la roca encajante o circundante

o Uniones planos de corte y diaclasaso Condiciones hidrogeoloacutegicaso Campo de esfuerzoso Esfuerzos totales alrededor de la cavidad sin soporteo Deformaciones dependientes del tiempoo Puntos de vista buenos teacutecnica y econoacutemicamente

Etapas para el caacutelculo del disentildeo de ademes

ILUSTRACION 5 ETAPAS PARA EL DISENtildeO DE ADEMESLa forma maacutes representativa de la fortificacioacuten de madera en las excavaciones horizontales es la de cuadro o portada El cuadro o portada consta de un sombrero o Capiz y de los peones o apoyos tambieacuten conocidos como palancas algunas veces cuando se presenta afloramientos por el piso como consecuencia de presiones laterales se colocan soleras esto uacutenicamente cuando se presentan presiones mineras en este tipo de direccioacuten

FIGURA 22PARTES PRINCIPALES DE PUERTAS DE MADERA DESOSTENIMIENTO

La fortificacioacuten de madera se usa mucho en secciones rectangulares y trapezoidales aunque puede usarse tambieacuten en secciones de forma poligonal y de formas irregulares

Los elementos de fortificacioacuten de madera habitualmente tienen forma circular con diaacutemetros variables que pueden ir de 10 hasta 40 cm Los cuadros de fortificacioacuten pueden colocarse uno al lado del otro (fortificacioacuten continua) o a una cierta distancia unos de otros (fortificacioacuten espaciada) Esta distancia entre cuadros seguacuten documentos encontrados oscila entre 05 y 12 m esta distancia depende de los esfuerzos locales cuando los empujes son muy fuertes se pueden colocar poco espaciados (las distancia es entonces del orden de 035 m en casos maacutes favorables no se debe sobrepasar nunca de 150 m)

Cuando empleamos la fortificacioacuten espaciada por lo general el techo y las partes superiores de los lados se encaman es decir se revisten con tablas despueacutes se rellenan con pedazos de roca los espacios que queden entre la roca y el encamado lo cual garantiza una distribucioacuten maacutes uniforme de la presioacuten minera y por ende un mejor trabajo de la fortificacioacuten

La fortificacioacuten de madera habitualmente es riacutegida producieacutendose solo una pequentildea flexibilidad a causa de las deformaciones que experimenta la madera pero hay ocasiones que se hace uacutetil el empleo de cuadros que posean una cierta flexibilidad constructiva en tales casos esto se puede obtener por una de las variantes siguientes

bull Colocar entre el sombrero y los peones algunos elementos flexiblesbull Afinar el extremo inferior de los peones para facilitar su penetracioacuten en el piso la cual puede llegar a 10-12 cm si la roca es blanda

La fortificacioacuten de madera con cuadros normales se emplea habitualmente en los casos en que la presioacuten minera actuacutea relativamente simeacutetrica y no es muy grande mientras que en aquellos casos en que la presioacuten sea muy grande y el cuadro de fortificacioacuten no sea lo suficientemente resistente se hace necesario usar los cuadros reforzados Una de la formas de refuerzo que se emplea cuando la presioacuten por el techo es grande es la que consiste en colocar un apoyo intermedio que se denomina mainel Con esto la capacidad portadora de la fortificacioacuten se eleva 3 o 4 veces el problema con este elemento (el mainel) es que estorba mucho en la seccioacuten de la excavacioacuten Otras formas de refuerzos que se utilizan cuando actuacutea presioacuten minera con el techo y los lados son aquellos que emplean las vigas de refuerzo por el techo y los lados

En la figura 24 a b c d e f podemos observar los diferentes tipos de refuerzo que se emplean en las puertas de madera

FIGURA 23TIPOS DE REFUERZO PARA PUERTAS DE MADERALas desventajas de la fortificacioacuten reforzada de madera son las siguientes

o Alto consumo de maderao Disminucioacuten significativa del aacuterea uacutetil de la excavacioacuteno Aumento de la resistencia al paso del aire

Por estas desventajas es que en la mayoriacutea de los casos en que el cuadro normal no sea capaz de resistir la presioacuten minera no se utiliza el cuadro reforzado de madera sino que se pasa a fortificar con otro material maacutes resistente

61 DISENtildeO DE LOS ADEMES DE MADERAEl disentildeo de los sistemas de ademes de madera sigue ciertos pasos primero se hacen esquemas del sistema despueacutes se evaluacutea la presioacuten por diferentes formulas despueacutes se calculan los momentos esfuerzos y las secciones que estaacuten sometidas a estos momentos y a estos esfuerzos

611 MARCOS DE MADERA EN LOS TUNELESEl disentildeo de los marcos en los tuacuteneles consiste en encontrar el tamantildeo o diaacutemetro apropiado para los capis palancas y revestimientos

Se hallan cargas aproximadas que actuacutean sobre el ademe se hallan momentos flectores o de flexioacuten despueacutes se calculan diaacutemetros aproximados y se obtiene tambieacuten resistencias a compresioacuten despueacutes se analizan de acuerdo a la carga diaacutemetros aproximados de encamado o revestimiento (forro)

612 PARA EL MARCO DE MADERAEl marco de madera trabaja como una viga simple que se apoya en ambos extremos con carga uniformemente distribuida

613 PARA EL DISENtildeO DEL CAPIZ DE MADERALa principal consideracioacuten es que el cabezal estaacute sujeto a flexioacuten el momento y esfuerzo se calculan en el archivo adjunto de hoja de Microsoft Excel

614 DISENtildeO DE LAS PALANCASLos postes laterales de los ademes de madera estaacuten sometidos a presiones de los lados y a las reacciones en sus extremos Por lo tanto para su disentildeo se deberaacute evaluar los esfuerzos a flexioacuten y compresioacuten

Generalmente en la praacutectica para los postes se utilizan los mismos diaacutemetros que del cabezal pero sin embargo se verifican con otros caacutelculos

Tambieacuten se tienen algunas teoriacuteas como las siguientesPostulado de MM Protodiakonov sobre el avance horizontal en su techo se forma una boacuteveda paraboacutelica de destrozamiento el peso de las rocas contenidas dentro de esta boacuteveda es numeacutericamente igual a la magnitud de la presioacuten subterraacutenea sobre la entibacioacutenAlgunas consideraciones

bull Esta teoriacutea da resultados muy aproximados para rocas mullidas y sueltas pero para rocas compactas por lo general los resultados son inferiores al valor real pero ha tenido gran acogida en la praacutectica

bull No tiene en cuenta los cambios de presioacuten al crecer la profundidad del avance

bull El caraacutecter muy condicional del coeficiente f que participa en la formula y la carencia de meacutetodos confiables para su determinacioacuten

615 METODOLOGIacuteA UTILIZADATeniendo en cuenta resentildeas bibliograacuteficas de sostenimiento de minas se realizaraacuten los caacutelculos pertinentes para la mina el Bloque Posteriormente se realizara un caracterizacioacuten del estado actual en que se encuentra la madera del mina y al final con base en los caacutelculos realizados y de todas las variables involucradas se haraacute una evaluacioacuten del estado de sostenimiento y un anaacutelisis de los resultados como ultimo se sacaran conclusiones y recomendaciones que la mina deberaacute tener en cuenta

CaacutelculosLa bibliografiacutea existente de sostenimiento de minas es muy poca y la mayoriacutea presenta inconvenientes en el manejo de unidades y de traduccioacuten al idioma espantildeol debido a esto se escogioacute los fundamentos teoacutericos propuestos seguacuten Blanco(1993) ya que son de faacutecil entendimiento de los datos y las unidades se relacionan perfectamente

EjemploldquoCalculo de una fortificacioacuten de forma trapezoidal de madera cuando solo actuacuteacarga por el techo ldquo

El revestimiento o forrado persigue los siguientes objetivosbull Seguridad Se deben colocar maacutes juntos mientras mas deacutebil sea el terreno

bull Constituir un colchoacuten o encamado amortiguador para repartir uniformemente la presioacuten de los terrenos sobre la puerta e impedir que las asperezas de la roca concentren localmente la presioacuten (o presioacuten de caraacutecter puntual)bull Agrega una cierta elasticidad al sostenimiento porque estaacute constituido de madera menos resistente que trabaja perpendicularmente a las fibras puede comprimirse y permitir una deformacioacuten de los terrenos durante el periodo que sigue a su colocacioacuten esta elasticidad se aumenta llenando con piedras el vacio entre la roca y el forro Otra caracteriacutestica importante es que el forrado asegura la elasticidad necesaria entre la puerta y las rocas

7 MEacuteTODOS PARA ELEVAR LA VIDA DE UTIL DE LA FORTIFICACIOacuteN DEMADERALa vida de servicio de la fortificacioacuten de madera depende de la variedad y calidad de la madera usada de la humedad bajo la mina y de las condiciones de ventilacioacuten

Las medidas para aumentar la vida de servicio de la fortificacioacuten de madera sono El empleo de madera sana y secao La garantiacutea de una buena ventilacioacuten de la excavacioacuteno La existencia de un buen drenaje para las rocas circundanteso En lo posible utilizacioacuten de antiseacutepticos

De las viacuteas para aumentar la vida de servicio de la madera la maacutes usada es el tratamiento con antiseacutepticos lo que aumenta la estabilidad ante la pudricioacuten y disminuye su capacidad de absorcioacuten de agua a causa de la cual una madera tratada con antiseacutepticos puede durar dos o tres veces maacutes que una sin tratar El tratamiento con antiseacutepticos consiste en introducir en los poros de la madera una solucioacuten quiacutemica especial (el antiseacuteptico) la cual crea un medio en el que no se pueden desarrollar los hongos El antiseacuteptico que se emplee debe ser lo suficientemente toxico para los hongos pero no debe ser perjudicial para el hombre ademaacutes debe conservar su toxicidad despueacutes de un largo tiempo de tratada la madera no afectar las propiedades fiacutesico-mecaacutenicas de ella y no provocar la corrosioacuten en los elementos metaacutelicos

Existen muchos tipos de antiseacutepticos sin embargo para el tratamiento de la fortificacioacuten de minas se emplean preferentemente antiseacutepticos en soluciones acuosas como son

-Fluoruro de sodio (FNa)-Cloruro de zinc (Cl2Zn)-Sillico-fluoruro de sodio (Na2S1F6)

8 RESULTADOS Y ANAacuteLISISSe tomaron 23 muestras aleatorias representativas de maderos empleados para la elaboracioacuten de puertas de madera y dio como resultado 13 cm Aproximadamente en los caacutelculos hechos para carga que actuacutea solo por el techo presentamos un factor de seguridad bastante alto (en los caacutelculos realizados nos dio como resultado (86 cm) en la mina es 13 cm aproximadamente si se presentara carga por techo y por los lados se estariacutea cumpliendo con las expectativas(en los caacutelculos realizados(1265 cm) en la mina es 13 cm aproximadamente Para la carga que actuacutea por techo y por los lados tambieacuten se cumple con los requerimientos teoacutericos (1266 cm)

Diaacutemetro de 23 muestras de maderos empleados en la mina

En la mina principalmente se presenta carga por el techo lo que nos indica que nos encontramos con un diaacutemetro y longitudes oacuteptimas de capiz de la madera empleada en la mina todos los resultados se muestran en el archivo adjunto de Excel

En los caacutelculos realizados para el forro o revestimiento dio un espesor de 124 cm para el caso de la mina generalmente los entibadores cortan el orillo (o fracciones de madera) del orden de 3 cm lo que garantiza un revestimiento que cumple las condiciones

Al comparar los resultados y fundamentos hallados teoacutericamente y confrontarlos con las condiciones de la mina se cumple de que

EXIGENCIAS TECNICASLa fortificacioacuten empleada en la mina estaacute capacitada para asimilar carga que sobre ella va a actuar Es estable ya que conserva la forma que se le proyecta aun con accioacuten de las cargas

EXIGENCIAS DE PRODUCCIONEl estado actual de los niveles y otros sectores de la mina en conjunto con la implementacioacuten de la entibacioacuten garantizan las medidas oacuteptimas para

1048633 Ofrecer la menor resistencia posible al paso del aire1048633 Ocupar en la excavacioacuten el menor espacio posible1048633 No debe entorpecer los procesos productivos1048633 Estaacute constituida por elementos que se pueden preparar en la superficie y

que se pueden instalar por medios faacuteciles

1048633 Asegurar las condiciones de trabajo en la excavacioacuten durante el transcurso de todo el plazo de servicio

La resistencia de la madera (pino) que es la que empleamos en la mina conjuntamente con el eucalipto tiene un valor bajo de coeficiente de calidad constructiva lo que no es bueno para fortificar excavaciones con un plazo largo de servicio ademaacutes las condiciones de la mina hacen que la vida uacutetil o de servicio de la madera no sean muy altas hay que aclarar que en todos los sectores de la mina no se presentan las mismas condiciones por lo que en algunas partes la madera podriacutea ser la mejor opcioacuten

Sin embargo en la actualidad en los trabajos principales y de largo plazo de operacioacuten se estaacute empleando arcos de acero los cuales poseen propiedades mecaacutenicas muy buenas los cuales garantizan la preservacioacuten de niveles importantes por tiempos muy prolongados

La presencia de agua subterraacutenea es uno de los principales factores que afectan la madera principalmente en las partes inferiores en la mina hay pocos sectores donde se observa presencia de aguas subterraacuteneas pero donde hay presencia de agua se realiza lo posible para extraerla mediante sistemas de bombeo tratando asiacute de garantizar que el agua me afecte muy poco a el sistema de entibacioacuten

Como material natural que es cualquier tipo de madera presenta defectos naturales por eso en la mina se trata de adquirir madera que se encuentre en optimas condiciones para la entibacioacuten que se encuentre en condiciones de secado favorables y que la madera sea lo maacutes uniforme posible

En recorridos realizados en la mina se evidencia poca presencia de hongos que afectan la madera excepto en los retornos de aire viciado donde se presenta una alta humedad relativa lo que me facilita la existencia de hongos

El tipo de fortificacioacuten empleado en la mina es de tipo continuo (Los cuadros de fortificacioacuten se colocan uno al lado del otro) ver foto por recomendaciones teoacutericas se deben colocar con una distancia de separacioacuten desde 05 m y si hay gran presencia de presiones y esfuerzos desde 35 m con una distancia maacutexima de separacioacuten de 12m -15m en la mina se ha invertido mucho en este tipo de fortificaciones de madera para asiacute garantizar la seguridad de todo el personal en los niveles y otros sitios de trabajo

Adicionalmente en el techo y las partes superiores de los lados se encaman o sea que se les colocan forros o revestimientos cuyo objetivo principal es constituir un colchoacuten o encamado amortiguador para repartir uniformemente la presioacuten de los terrenos sobre la puerta e impedir que las asperezas de la roca se concentren localmente la presioacuten (o presioacuten de caraacutecter puntual) y dar tambieacuten una cierta elasticidad al sostenimiento porque estaacute constituido de madera menos resistente que trabaja perpendicularmente a las fibras puede comprimirse y permitir una deformacioacuten de los terrenos durante el periodo dinaacutemico que sigue a su colocacioacuten esta elasticidad se aumenta llenando con piedras el vacioacute entre la roca y el forro permitiendo asiacute que el forrado asegure la elasticidad necesaria entre la puerta y las rocas garantizando maacutes seguridad para el personal que labora en la mina

fotoTipo de sostenimiento o fortificacioacuten continuacutea

En la mina generalmente en los niveles se utilizan la fortificacioacuten de madera con cuadros normales debido a que la presioacuten minera actuacutea relativamente simeacutetrica mientras que en los tambores por seguridad del personal que labora en estos lugares se emplean cuadros de fortificacioacuten reforzados generalmente con tres patas (mainel)

En donde sea posible es recomendable canalizar el agua subterraacutenea para asiacute garantizar que no interactueacute en la parte inferior de la entibacioacuten de madera

fotoCanalizacioacuten o drenaje de aguas en el interior de la mina

9 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONESo La madera que se seca adecuadamente dura maacutes que la verde la

descortezada maacutes que la que conserva la corteza la madera que se conserva constantemente en zonas bien ventiladas puede durar indefinidamente la madera en cambio en una atmoacutesfera huacutemeda y caliente se descompondraacute raacutepidamente la madera sometida alternativamente a atmoacutesferas huacutemedas y secas se estropea raacutepidamente la madera sometida a efectos bioloacutegicos tiene vida uacutetil corta

o La especie influye en las caracteriacutesticas de secado especialmente en funcioacuten de densidad generalmente la madera de baja densidad se seca en forma relativamente raacutepida en cambio la madera de alta densidad se seca lentamente

o La vida uacutetil de una madera estaacute determinada de una parte por aspectos inherentes a su naturaleza y de otra por las condiciones especiales de servicio la durabilidad depende tambieacuten de las condiciones de utilizacioacuten por ejemplo la madera seraacute maacutes susceptible a ser atacada en condiciones caacutelidas y huacutemedas que en climas friacuteos y secos

o En estudios realizados en trabajos de grado de maderas en la regioacuten se afirma que gran porcentaje de madera que llega a la regioacuten es muy joven y son maacutes susceptibles a el ataque de hongos e insectos y ademaacutes tienen menos propiedades mecaacutenicas que la madera adulta ademaacutes presenta un alto contenido de humedad (gt30)

o La madera en la mina constituye un sistema de fortificacioacuten bueno excepto en lugares donde circulan las corrientes de aire viciado ya que se presenta un alto contenido de humedad y me favorece la presencia de hongos para estos lugares actualmente se estaacuten destinando otro tipo de fortificacioacuten como lo son los arcos de acero que hasta ahora han respondido muy bien a esfuerzos y presiones en la mina

o Para mejorar la condicioacuten de la madera que se presentan en la mina se debe construir un lugar especial para asiacute facilitar el control de humedad y garantizar unas condiciones de secado optimas contribuyendo asiacute a mayor durabilidad de esta recurso en la mina

o El lugar ideal para el almacenamiento de la madera debe ser un terreno alto razonablemente parejo con buen desaguumle y que no esteacute rodeado por aacuterboles altos o edificios que me puedan propiciar ambientes maacutes huacutemedos y que obstaculizan notablemente la entrada de luz solar

o Un seguimiento mediante el registro y control de los lugares ademaacutes del tipo de fortificacioacuten empleado pueden ayudar a tomar buenas decisiones a la hora de escoger la mejor decisioacuten en sostenimiento

10 BIBLIOGRAFIacuteA

bull Fortificacioacuten de excavaciones horizontales Blanco Torres Roberto1993bull Disentildeo de ademaacutes en minas Biron Cemal Arioglu Ergin 1987 EditorialLimusa Meacutexico DFbull Laboratorio de productos forestales1984Estudio de propiedades Fiacutesicomecaacutenicas y trabajabilidad del Pinus Patula Universidad Nacional deColombia Seccional Medellin39pbull Laboratorio de productos forestales Universidad Nacional de Colombia 1989

Madera Boletiacuten teacutecnico informativo sobre Tecnologiacutea de Maderas VolumenVIII Ndeg1 Medelliacuten Colombia55p

cuya funcioacuten es la proteccioacuten y aislamiento de los tejidos del aacuterbol de los agentes atmosfeacutericos Lacorteza es la cubierta protectora del aacuterbol y puede variar de gruesa a delgada pero siempre es impermeable

4 CARACTERISTICAS INGENIERILES DE LA MADERA EMPLEADA EN LAS MINASLos ademes de madera son todaviacutea un material baacutesico de soporte para muchas minas en donde no se utiliza el acero generalmente por aspectos econoacutemicos La resistencia de la madera para las minas se estudia principalmente con respecto a los esfuerzos de tensioacuten compresioacuten flexioacuten y esfuerzo cortante La madera es un material de peso ligero faacutecilmente transportable y que se maneja con facilidad en los sistemas de ademe

Un caso especifico es el roble que tiene una densidad promedio de 073 gcm3 y una resistencia a la flexioacuten de 1200 kgcm2 es 11 veces maacutes ligera pero 2 veces maacutes fraacutegil que el acero Esto hace que la madera sea un material econoacutemico cuando se usa en ademes o fortificaciones cuya vida uacutetil sea corta

La madera posee tanto ventajas como desventajas cuando se utiliza en las minasAlgunas de estas son

411 VENTAJASEs ligera ya que su peso es menor comparaacutendola con otros materiales de sostenimiento como el acero se transporta corta maneja y coloca faacutecilmente como ademe en la mina Cuando se somete a esfuerzos de compresioacuten y traccioacuten se rompe a lo largo de estructuras fibrosas precisas dando sentildeales visuales y audibles antes de que falle completamente (esto ha hecho que los mineros consideren a la madera con una ventaja sicoloacutegica sobre el acero)Las piezas rotas si no estaacuten muy deterioradas se pueden volver a emplear Presenta un alto grado de deformabilidad lo que permite a pesar de ser constructivamente riacutegida asimilar algunas deformaciones En general tiene bajo costo comparaacutendola con otros tipos de fortificaciones

412 DESVENTAJASLas resistencias mecaacutenicas (flexioacuten tensioacuten pandeo compresioacuten y cortante) dependen de las estructuras fibrosas y de los defectos naturales que son propios de la madera La humedad tiene un efecto muy marcado en la resistencia Muchos hongos afectan a la madera cuando hay condiciones de humedad disminuyendo considerablemente su resistencia su relacioacuten con otros materiales es poco duradera comparaacutendola con otros tipos de fortificacioacuten Su instalacioacuten en excavaciones que posean una seccioacuten curva es muy compleja

La madera es un material faacutecilmente combustible (4000-4500 caloriacuteasgramo) Su resistencia al fuego es alta ya que a su mala conductividad teacutermica se une la presencia de agua en su constitucioacuten lo que la hace auacuten maacutes resistente hasta que la pierde

42 FACTORES QUE AFECTAN LA MADERAAGUA el agua es el componente maacutes importante de la madera alrededor del 25 del contenido del agua estaacute en las ceacutelulas vivas y el 75 restante estaacute en los huecos de las fibras

Un aacuterbol recientemente cortado contiene del 35 al 50 de agua La perdida de agua en los huecos se debe al temperatura y a la humedad relativa del medio ambiente por ejemplo en condiciones normales (20ordmC y 80 de humedad relativa) el contenido de agua es cerca del 20 se considera seca cualquier madera que tenga menos de esta cantidad o porcentaje de agua mientras que la tenga maacutes de 30 de agua se considera huacutemeda en la figura 3 podemos observar el efecto del medio ambiente en el contenido de agua de la madera

FIGURA 3EFECTO DEL MEDIO AMBIENTE EN EL CONTENIDO DE AGUA DE LAMADERA

43 DEFECTOS DE LA MADERAComo material natural que es la madera tiene muchas defectos causados por las condiciones de su crecimiento los nudos las bases de los aacuterboles afectan la resistencia a la flexioacuten ademaacutes los anillos de crecimiento pueden no estar conceacutentricos debido a las condiciones del viento y del sol y las condiciones de secado pueden formar grietas en la figura 4 podemos observar algunos defectos estructurales y naturales en la madera

FIGURA 4 DEFECTOS ESTRUCTURALES Y NATURALES EN LA MADERA

Agentes atmosfeacutericos expuestos en la mina En algunos sectores se produce el debilitamiento estructural de la madera por exceso de humedad el cual se vuelve en un ambiente propicio donde proliferan los hongos los cuales son vegetales inferiores de talla microscoacutepica cuyo cuerpo estaacute formado por filamentos llamados hifas Se difunden por el aire por medio de esporas de color verde que se producen a millones (polinizacioacuten Anemoacutefila) y que germinan en cualquier

lugar idoacuteneo para su desarrollo al cabo de una hora repitieacutendose el proceso de difusioacuten y nueva germinacioacuten Se alimentan de sustancias orgaacutenicas que transforman

Los que lo hacen de la madera -viva o muerta- se denominan hongos xiloacutefagos y los hay de varios tipos seguacuten afecten a eacutesta como por ejemplo los cromoacutegenos que son los responsables de modificar el color de la madera Tambieacuten llegan a afectar sus propiedades mecaacutenicas y dinaacutemicas Para la subsistencia necesitan oxiacutegeno y una adecuada temperatura (20ordm-25ordmC) y abundante agua (humedad ambiente 50-60 HR) y con estas condiciones pueden degradar la madera hasta su total destruccioacuten

44 PROPIEDADES GENERALES DE LA MADERAbull Anisotropiacutea Comportamiento diferente en las tres direcciones del espacio (longitud anchura espesor) respecto a las presiones y fuerzas a que se vea sometida

Las propiedades fiacutesicas y mecaacutenicas de la madera no son las mismas en todas las direcciones que pasan por un punto determinado Podemos definir tres direcciones principales en que se definen y miden las propiedades de la madera que son la axial la radial y la tangencial La direccioacuten axial es paralela a la direccioacuten de crecimiento del aacuterbol (direccioacuten de las fibras) La radial es perpendicular a la axial y corta al eje del aacuterbol La direccioacuten tangencial es normal a las dos anteriores

bull Elasticidad La madera se deforma bajo presiones o compresiones volviendo a su primitivo estado cuando estas dejan de actuar Esta propiedad tambieacuten estaacute presente inclusive cuando la madera estaacute seca

Recordemos que si se pasa de la zona elaacutestica a la zona plaacutestica ya las deformaciones seraacuten permanentes

bull Plasticidad Capacidad de deformacioacuten al ser sometida a cargas pesadas durante cierto tiempo

bull Higroscopicidad Debido a su gran porosidad la madera absorbe o cede agua del y al ambiente que lo circunda seguacuten eacuteste sea huacutemedo o seco La madera no obstante posee una cierta cantidad de agua estimada en un 20 - 30 de su peso muy difiacutecil que la pierda totalmentebull Movimientos de traccioacuten-turgencia Por su anisotropiacutea la madera se hincha yo se contrae producieacutendose variaciones dimensionales Los efectos producidos por esta propiedad pueden evaluarse por ejemplo en torno a un 02 en el sentido transversal por cada 1 de variacioacuten ambiental de la humedad relativa Esta variacioacuten es mucho maacutes importante en el sentido tangencial

bull Propiedades Teacutermicas Como todos los materiales la madera se dilata con el calor y contrae al descender la temperatura pero este efecto no suele notarse pues la elevacioacuten de temperatura lleva consigo una disminucioacuten de la humedad

La transmisioacuten de calor dependeraacute de la humedad del peso especiacutefico y de la especie No obstante se efectuacutea mejor la transmisioacuten en la direccioacuten de las fibras que en las direcciones perpendiculares a eacutesta

bull Propiedades Eleacutectricas La madera seca es un buen aislante eleacutectrico su resistividad decrece raacutepidamente si aumenta la humedad Para un grado de humedad determinado la resistividad depende de la direccioacuten (es menor en la direccioacuten de las fibras) de la especie (es mayor en especies que contienen aceites y resinas) y del peso especiacutefico (crece al aumentar el mismo)

45 PROPIEDADES FIacuteSICO-MECAacuteNICAS DE LA MADERALas propiedades fiacutesico-mecaacutenicas de cualquier variedad de madera estaacuten condicionadas en gran medida por su humedad habitualmente estas propiedades son referidas para la madera seca al aire o sea para aproximadamente un 15 de humedad en la tabla 3 y figura 5 podemos observar algunas caracteriacutesticas generales de la madera empleada en la mina

TABLA 3 VALORES PROMEDIO DE LAS PROPIEDADES FIacuteSICO-MECAacuteNICAS DELPINO

FIGURA 5TENSIONES PERMISIBLES SEGUacuteN TSIMBAREVICH

451 RESISTENCIA DE LA MADERA

La madera en las minas estaacute sujeta a la flexioacuten compresioacuten pandeo y al cizallamiento a continuacioacuten veremos una descripcioacuten de estos tipos de propiedades

452 RESISTENCIA A LA TENSIONLa resistencia maacutexima de la madera es a la tensioacuten especialmente la que es paralela a la estructura fibrosa

Una madera con unas condiciones optimas de secado (12 aprox) puede alcanzar un maacuteximo de 3000 Kgcm2 pero tenemos que tener en cuenta que la relacioacuten de la direccioacuten de la carga con el aacutengulo de la fibra tienen un efecto muy marcado en la resistencia a la tensioacuten

En la tabla 4 podemos observar la resistencia a la tensioacuten de algunos materiales y en la figura 6 la relacioacuten entre la resistencia a la tensioacuten y la direccioacuten de la fibra

TABLA 4RESISTENCIA A LA TENSIOacuteN DE ALGUNOS MATERIALES

FIGURA 6RELACIOacuteN ENTRE LA RESISTENCIA A LA TENSIOacuteN Y LA DIRECCIOacuteNDE LA FIBRA

La densidad tiene relacioacuten positiva con respecto a la resistencia a la tensioacuten esto lo podemos observar en la figura 7 en la cual se muestra la relacioacuten entre la resistencia a la tensioacuten y la densidad relativa

FIGURA 7RELACIOacuteN ENTRE LA RESISTENCIA A LA TENSIOacuteN Y LA DENSIDADRELATIVA

Por el contrario la humedad hace decrecer la resistencia a la tensioacuten muchos investigadores han indicado que por un aumento desde el 10 del contenido humedad hasta el punto de saturacioacuten de la fibra la resistencia a la tensioacuten disminuye linealmente como se muestra en la figura 8

FIGURA 8RELACIOacuteN ENTRE LA RESISTENCIA A LA TENSIOacuteN Y EL CONTENIDODE HUMEDADSeguacuten el US Forest Products Laboratory (Laboratorio para productos forestales de Estados unidos) si hay un incremento de 1 en el contenido de humedad se reduce la resistencia a la tensioacuten a lo largo de la fibra en casi un 3Seguacuten muchos investigadores la resistencia maacutexima a la tensioacuten se alcanza cuando el contenido de humedad estaacute entre el 8 y 10

Ademaacutes los nudos y las muescas tambieacuten reducen la resistencia de la madera puesto que la fibra se deforma al pasar en torno a ellos las fibras de los nudos forman un aacutengulo recto con las de madera453 RESISTENCIA A LA COMPRESIONLa maacutexima resistencia a la compresioacuten desempentildea un papel importante en la utilizacioacuten de la madera para los maderos secados al aire la maacutexima resistencia a la compresioacuten paralela al fibra alcanza en promedio solo cerca del 50 de la resistencia a la tensioacuten a lo largo de la misma fibra el comportamiento diferente de la madera a la tensioacuten y a la compresioacuten puede explicarse por su estructura fibrosa

Las fibras bien cementadas y acuntildeadas soportan esfuerzos a la tensioacuten muy altos sometidos a compresioacuten probablemente se presente un pandeo inicial de las fibras individuales al empezar la ruptura

El efecto del aacutengulo de carga con la direccioacuten de la fibra es maacutes notable en la resistencia a la compresioacuten que en la resistencia a la tensioacuten en la figura 9 podemos observar la relacioacuten entre la resistencia a la compresioacuten de la madera de pino y el aacutengulo de fibra

Donde μ=contenido de humedadFIGURA 9RELACIOacuteN ENTRE LA RESISTENCIA A LA COMPRESIOacuteN(OAPLASTAMIENTO) DE LA MADERA DE PINO Y EL AacuteNGULO DE FIBRA

La resistencia a la compresioacuten de la madera a lo largo de la fibra se incrementa con la densidad esto lo podemos observar en la figura 10

FIGURA 10RELACIOacuteN ENTRE LA RESISTENCIA A LA COMPRESIOacuteN Y LADENSIDAD RELATIVA A DIFERENTES CONTENIDOS DE HUMEDAD

El contenido de humedad es el factor maacutes importante en la resistencia a la compresioacuten de la madera Como el agua se deposita entre las micelas causa una reduccioacuten en las fuerzas intercelulares de atraccioacuten y por lo tanto en la cohesioacuten

A continuacioacuten en la figura 11 se muestra la relacioacuten entre la resistencia a la compresioacuten y el contenido de humedad en varias especies arboriacutecolas

FIGURA 11RELACIOacuteN ENTRE LA RESISTENCIA A LA COMPRESIOacuteN(O APLASTAMIENTO) Y EL CONTENIDO DE HUMEDAD PARA VARIAS ESPECIES ARBORIacuteCOLAS

Despueacutes de que el contenido de humedad alcanza alrededor del 18 la resistencia no difiere mucho y se vuelve casi constante conservando ya una tendencia pero el problema es que si tiene alto contenido de humedad el esfuerzo de compresioacuten se me reduce a casi la mitad (para un ge18 de contenido de humedad la madera reduce a casi la mitad la capacidad de soportar esfuerzo a compresioacuten que si la madera estuviera seca) este comportamiento lo podemos observar en la figura12

FIGURA 12EFECTO DE LA HUMEDAD EN LA RESISTENCIA A LA COMPRESIOacuteNDE LA MADERA

Tambieacuten podemos observar el efecto marcado de la humedad en la disminucioacuten de soporte de carga despueacutes del 15 de humedad el efecto ya casi no presenta importancia ver figura 13

FIGURA 13HUMEDAD VS CAPACIDAD DE SOPORTE DE CARGA DE LAMADERA

El efecto de los nudos y de las muescas en la resistencia a la compresioacuten no es tan grande como sobre la resistencia a la tensioacuten sin embargo este problema no deberaacute subestimarse

454 RESISTENCIA AL PANDEOEsta resistencia se mide paralelamente a las fibras en el eje de la madera seguacuten el diaacutemetro y la longitud aproximada podremos calcular la resistencia al pandeo seguacuten la siguiente tablaFIGURA 14RESISTENCIA AL PANDEO DE LA MADERA EMPLEADA EN LASMINAS455 RESISTENCIA A LA FLEXION O (MODULO DE RUPTURA)

Los maderos horizontales estaacuten sujetos al esfuerzo a la flexioacuten cuando las fibras superiores estaacuten sometidas a compresioacuten y las fibras inferiores a tensioacuten El eje

neutro se situacutea maacutes cerca del lado de la tensioacuten que del lado del a compresioacuten porque la resistencia a la tensioacuten es mucho maacutes alta que la resistencia a la compresioacuten

El modulo de ruptura se mide cargando una viga en el centro al cargarla la deflexioacuten se mide y se grafica despueacutes se compara y se concluye que hay varias zonas de deformacioacuten la primera es la zona elaacutestica en donde la carga y la deflexioacuten son proporcionales despueacutes esta relacioacuten continua pero en menor grado hasta que se rompe la fibra maacutes alejada la ruptura no es repentina si no que se propaga de fibra a fibra deformando el madero

Este comportamiento tiacutepico o caracteriacutestico de la madera por eso es que da indicaciones visuales y auditivas previas a la fractura mientras la madera soporta aun cierta carga lo que da tiempo suficiente para cambiar oportunamente los ademes en las minas La direccioacuten u orientacioacuten en relacioacuten con la carga afecta tambieacuten el esfuerzo a flexioacuten Ver figura 1516

FIGURA 15EFECTOS DE LA DIRECCIOacuteN DE LA FIBRA SOBRE LA RESISTENCIA A LA TENSIOacuteN COMPRESIOacuteN Y FLEXIOacuteN DE LA MADERA (Podemos ver que la resistencia a la compresioacuten es la menos afectada por la direccioacuten de la fibra)

FIGURA 16EFECTOS DE LA HUMEDAD Y DE LA TEMPERATURA EN LARESISTENCIA A LA FLEXIOacuteN DE LA MADERA

En la figura anterior podemos ver que se presenta una reduccioacuten proporcional o de caraacutecter lineal

FIGURA 17 DIAacuteMETRO DE NUDOS VS ESFUERZO FLEXIONANTELos nudos reducen considerablemente los moacutedulos de ruptura de la madera si se localizan en la zona de tensioacuten cerca de la seccioacuten transversal critica tambieacuten podemos observar que el diaacutemetro de los nudos reduce considerablemente la resistencia a la flexioacuten observar figura 17 La duracioacuten de los esfuerzos (fatiga) afecta gradualmente de la madera y podemos observar que la capacidad de soporte por carga en la madera baja a 60 despueacutes de 10 a 20 diacuteas Observar figura 18

FIGURA 18EFECTOS DE LA DURACIOacuteN DE LA CARGA EN LA RESISTENCIA A LAFLEXIOacuteN EN LA MADERA

456 RESISTENCIA AL ESFUERZO CORTANTELa resistencia maacutexima al cortante de la madera es notablemente maacutes bajo que la resistencia a la torsioacuten Seguacuten el Wood Handbook (Manual de la madera) para elementos de madera soacutelida el cortante maacuteximo permisible por torsioacuten puede tomarse como el esfuerzo cortante paralelo al a fibra y pueden utilizarse 23 de este valor como el esfuerzo cortante permisible por torsioacuten en el liacutemite proporcional El esfuerzo cortante perpendicular a la fibra es alrededor de tres a cuatro veces maacutes alto que el paralelo a la fibra Observar figura 19

FIGURA 19EFECTO DEL CONTENIDO DE HUMEDAD EN LA RESISTENCIA ALESFUERZO CORTANTE EN LA MADERA

5 PRESIONES EN LOS ADEMES DE MADERA

A continuacioacuten se enumeran los principios baacutesicos y consideraciones que se deben tener en cuenta para evaluar o cuantificar la presioacuten que se ejerce sobre el entibado el caacutelculo de estos paraacutemetros esta soportado en archivos adjuntos de Microsoft Excel

51 EVALUACION DE PRESIONESExisten dos principios en el disentildeo de ademes de madera

1-Los ademes deberaacuten soportar las cargas con seguridad2-La cantidad de material y de mano de obra se deberaacute restringir a un

miacutenimo (factor de economiacutea)

52 PRESIONES EN GALERIASSeguacuten muchos investigadores la presioacuten en un tuacutenel o galeriacutea tiene la forma de una boacuteveda (domo) paraboacutelico (Cemal 1987) En los fundamentos teoacutericos se presentan una serie de ecuaciones que seraacuten mostradas en el archivo adjunto de Microsoft Excel En la evaluacioacuten de presiones en galeriacuteas intervienen formulas teoacutericas las cuales son demasiado complicadas e intervienen muchas variables por eso se emplean formulas que me arrojan valores aproximados

FIGURA 20ESQUEMA DEL CAacuteLCULO DE LA PRESIOacuteN ACTUANTE POR ELTECHO SEGUacuteN PROTODIAKONOV

FIGURA 21REACCIONES Y CARGAS PRESENTES EN UNA FORTIFICACIOacuteNTRAPEZOIDAL

CARGA EN TECHO Y LADOSConsideracioacuten Las presiones laterales en la roca dura son muy pequentildeas o insignificantes (por lo cual solo se empleara carga por el techo) en cambio en rocas fracturadas ejercen una presioacuten lateral hasta dos veces superior a la carga de techo

En esta imagen podemos observar el efecto de la presioacuten lateral en las puertas de madera

6 CONSIDERACIONES PRAacuteCTICAS PARA EL DISENtildeO DE ADEMESCuando se observa el disentildeo de sistemas de soporte es necesario considerar un sin nuacutemero de factores estos incluyen

o La calidad y propiedades (resistencia deformacioacuten dependencia del tiempo meteorizacioacuten) de la roca encajante o circundante

o Uniones planos de corte y diaclasaso Condiciones hidrogeoloacutegicaso Campo de esfuerzoso Esfuerzos totales alrededor de la cavidad sin soporteo Deformaciones dependientes del tiempoo Puntos de vista buenos teacutecnica y econoacutemicamente

Etapas para el caacutelculo del disentildeo de ademes

ILUSTRACION 5 ETAPAS PARA EL DISENtildeO DE ADEMESLa forma maacutes representativa de la fortificacioacuten de madera en las excavaciones horizontales es la de cuadro o portada El cuadro o portada consta de un sombrero o Capiz y de los peones o apoyos tambieacuten conocidos como palancas algunas veces cuando se presenta afloramientos por el piso como consecuencia de presiones laterales se colocan soleras esto uacutenicamente cuando se presentan presiones mineras en este tipo de direccioacuten

FIGURA 22PARTES PRINCIPALES DE PUERTAS DE MADERA DESOSTENIMIENTO

La fortificacioacuten de madera se usa mucho en secciones rectangulares y trapezoidales aunque puede usarse tambieacuten en secciones de forma poligonal y de formas irregulares

Los elementos de fortificacioacuten de madera habitualmente tienen forma circular con diaacutemetros variables que pueden ir de 10 hasta 40 cm Los cuadros de fortificacioacuten pueden colocarse uno al lado del otro (fortificacioacuten continua) o a una cierta distancia unos de otros (fortificacioacuten espaciada) Esta distancia entre cuadros seguacuten documentos encontrados oscila entre 05 y 12 m esta distancia depende de los esfuerzos locales cuando los empujes son muy fuertes se pueden colocar poco espaciados (las distancia es entonces del orden de 035 m en casos maacutes favorables no se debe sobrepasar nunca de 150 m)

Cuando empleamos la fortificacioacuten espaciada por lo general el techo y las partes superiores de los lados se encaman es decir se revisten con tablas despueacutes se rellenan con pedazos de roca los espacios que queden entre la roca y el encamado lo cual garantiza una distribucioacuten maacutes uniforme de la presioacuten minera y por ende un mejor trabajo de la fortificacioacuten

La fortificacioacuten de madera habitualmente es riacutegida producieacutendose solo una pequentildea flexibilidad a causa de las deformaciones que experimenta la madera pero hay ocasiones que se hace uacutetil el empleo de cuadros que posean una cierta flexibilidad constructiva en tales casos esto se puede obtener por una de las variantes siguientes

bull Colocar entre el sombrero y los peones algunos elementos flexiblesbull Afinar el extremo inferior de los peones para facilitar su penetracioacuten en el piso la cual puede llegar a 10-12 cm si la roca es blanda

La fortificacioacuten de madera con cuadros normales se emplea habitualmente en los casos en que la presioacuten minera actuacutea relativamente simeacutetrica y no es muy grande mientras que en aquellos casos en que la presioacuten sea muy grande y el cuadro de fortificacioacuten no sea lo suficientemente resistente se hace necesario usar los cuadros reforzados Una de la formas de refuerzo que se emplea cuando la presioacuten por el techo es grande es la que consiste en colocar un apoyo intermedio que se denomina mainel Con esto la capacidad portadora de la fortificacioacuten se eleva 3 o 4 veces el problema con este elemento (el mainel) es que estorba mucho en la seccioacuten de la excavacioacuten Otras formas de refuerzos que se utilizan cuando actuacutea presioacuten minera con el techo y los lados son aquellos que emplean las vigas de refuerzo por el techo y los lados

En la figura 24 a b c d e f podemos observar los diferentes tipos de refuerzo que se emplean en las puertas de madera

FIGURA 23TIPOS DE REFUERZO PARA PUERTAS DE MADERALas desventajas de la fortificacioacuten reforzada de madera son las siguientes

o Alto consumo de maderao Disminucioacuten significativa del aacuterea uacutetil de la excavacioacuteno Aumento de la resistencia al paso del aire

Por estas desventajas es que en la mayoriacutea de los casos en que el cuadro normal no sea capaz de resistir la presioacuten minera no se utiliza el cuadro reforzado de madera sino que se pasa a fortificar con otro material maacutes resistente

61 DISENtildeO DE LOS ADEMES DE MADERAEl disentildeo de los sistemas de ademes de madera sigue ciertos pasos primero se hacen esquemas del sistema despueacutes se evaluacutea la presioacuten por diferentes formulas despueacutes se calculan los momentos esfuerzos y las secciones que estaacuten sometidas a estos momentos y a estos esfuerzos

611 MARCOS DE MADERA EN LOS TUNELESEl disentildeo de los marcos en los tuacuteneles consiste en encontrar el tamantildeo o diaacutemetro apropiado para los capis palancas y revestimientos

Se hallan cargas aproximadas que actuacutean sobre el ademe se hallan momentos flectores o de flexioacuten despueacutes se calculan diaacutemetros aproximados y se obtiene tambieacuten resistencias a compresioacuten despueacutes se analizan de acuerdo a la carga diaacutemetros aproximados de encamado o revestimiento (forro)

612 PARA EL MARCO DE MADERAEl marco de madera trabaja como una viga simple que se apoya en ambos extremos con carga uniformemente distribuida

613 PARA EL DISENtildeO DEL CAPIZ DE MADERALa principal consideracioacuten es que el cabezal estaacute sujeto a flexioacuten el momento y esfuerzo se calculan en el archivo adjunto de hoja de Microsoft Excel

614 DISENtildeO DE LAS PALANCASLos postes laterales de los ademes de madera estaacuten sometidos a presiones de los lados y a las reacciones en sus extremos Por lo tanto para su disentildeo se deberaacute evaluar los esfuerzos a flexioacuten y compresioacuten

Generalmente en la praacutectica para los postes se utilizan los mismos diaacutemetros que del cabezal pero sin embargo se verifican con otros caacutelculos

Tambieacuten se tienen algunas teoriacuteas como las siguientesPostulado de MM Protodiakonov sobre el avance horizontal en su techo se forma una boacuteveda paraboacutelica de destrozamiento el peso de las rocas contenidas dentro de esta boacuteveda es numeacutericamente igual a la magnitud de la presioacuten subterraacutenea sobre la entibacioacutenAlgunas consideraciones

bull Esta teoriacutea da resultados muy aproximados para rocas mullidas y sueltas pero para rocas compactas por lo general los resultados son inferiores al valor real pero ha tenido gran acogida en la praacutectica

bull No tiene en cuenta los cambios de presioacuten al crecer la profundidad del avance

bull El caraacutecter muy condicional del coeficiente f que participa en la formula y la carencia de meacutetodos confiables para su determinacioacuten

615 METODOLOGIacuteA UTILIZADATeniendo en cuenta resentildeas bibliograacuteficas de sostenimiento de minas se realizaraacuten los caacutelculos pertinentes para la mina el Bloque Posteriormente se realizara un caracterizacioacuten del estado actual en que se encuentra la madera del mina y al final con base en los caacutelculos realizados y de todas las variables involucradas se haraacute una evaluacioacuten del estado de sostenimiento y un anaacutelisis de los resultados como ultimo se sacaran conclusiones y recomendaciones que la mina deberaacute tener en cuenta

CaacutelculosLa bibliografiacutea existente de sostenimiento de minas es muy poca y la mayoriacutea presenta inconvenientes en el manejo de unidades y de traduccioacuten al idioma espantildeol debido a esto se escogioacute los fundamentos teoacutericos propuestos seguacuten Blanco(1993) ya que son de faacutecil entendimiento de los datos y las unidades se relacionan perfectamente

EjemploldquoCalculo de una fortificacioacuten de forma trapezoidal de madera cuando solo actuacuteacarga por el techo ldquo

El revestimiento o forrado persigue los siguientes objetivosbull Seguridad Se deben colocar maacutes juntos mientras mas deacutebil sea el terreno

bull Constituir un colchoacuten o encamado amortiguador para repartir uniformemente la presioacuten de los terrenos sobre la puerta e impedir que las asperezas de la roca concentren localmente la presioacuten (o presioacuten de caraacutecter puntual)bull Agrega una cierta elasticidad al sostenimiento porque estaacute constituido de madera menos resistente que trabaja perpendicularmente a las fibras puede comprimirse y permitir una deformacioacuten de los terrenos durante el periodo que sigue a su colocacioacuten esta elasticidad se aumenta llenando con piedras el vacio entre la roca y el forro Otra caracteriacutestica importante es que el forrado asegura la elasticidad necesaria entre la puerta y las rocas

7 MEacuteTODOS PARA ELEVAR LA VIDA DE UTIL DE LA FORTIFICACIOacuteN DEMADERALa vida de servicio de la fortificacioacuten de madera depende de la variedad y calidad de la madera usada de la humedad bajo la mina y de las condiciones de ventilacioacuten

Las medidas para aumentar la vida de servicio de la fortificacioacuten de madera sono El empleo de madera sana y secao La garantiacutea de una buena ventilacioacuten de la excavacioacuteno La existencia de un buen drenaje para las rocas circundanteso En lo posible utilizacioacuten de antiseacutepticos

De las viacuteas para aumentar la vida de servicio de la madera la maacutes usada es el tratamiento con antiseacutepticos lo que aumenta la estabilidad ante la pudricioacuten y disminuye su capacidad de absorcioacuten de agua a causa de la cual una madera tratada con antiseacutepticos puede durar dos o tres veces maacutes que una sin tratar El tratamiento con antiseacutepticos consiste en introducir en los poros de la madera una solucioacuten quiacutemica especial (el antiseacuteptico) la cual crea un medio en el que no se pueden desarrollar los hongos El antiseacuteptico que se emplee debe ser lo suficientemente toxico para los hongos pero no debe ser perjudicial para el hombre ademaacutes debe conservar su toxicidad despueacutes de un largo tiempo de tratada la madera no afectar las propiedades fiacutesico-mecaacutenicas de ella y no provocar la corrosioacuten en los elementos metaacutelicos

Existen muchos tipos de antiseacutepticos sin embargo para el tratamiento de la fortificacioacuten de minas se emplean preferentemente antiseacutepticos en soluciones acuosas como son

-Fluoruro de sodio (FNa)-Cloruro de zinc (Cl2Zn)-Sillico-fluoruro de sodio (Na2S1F6)

8 RESULTADOS Y ANAacuteLISISSe tomaron 23 muestras aleatorias representativas de maderos empleados para la elaboracioacuten de puertas de madera y dio como resultado 13 cm Aproximadamente en los caacutelculos hechos para carga que actuacutea solo por el techo presentamos un factor de seguridad bastante alto (en los caacutelculos realizados nos dio como resultado (86 cm) en la mina es 13 cm aproximadamente si se presentara carga por techo y por los lados se estariacutea cumpliendo con las expectativas(en los caacutelculos realizados(1265 cm) en la mina es 13 cm aproximadamente Para la carga que actuacutea por techo y por los lados tambieacuten se cumple con los requerimientos teoacutericos (1266 cm)

Diaacutemetro de 23 muestras de maderos empleados en la mina

En la mina principalmente se presenta carga por el techo lo que nos indica que nos encontramos con un diaacutemetro y longitudes oacuteptimas de capiz de la madera empleada en la mina todos los resultados se muestran en el archivo adjunto de Excel

En los caacutelculos realizados para el forro o revestimiento dio un espesor de 124 cm para el caso de la mina generalmente los entibadores cortan el orillo (o fracciones de madera) del orden de 3 cm lo que garantiza un revestimiento que cumple las condiciones

Al comparar los resultados y fundamentos hallados teoacutericamente y confrontarlos con las condiciones de la mina se cumple de que

EXIGENCIAS TECNICASLa fortificacioacuten empleada en la mina estaacute capacitada para asimilar carga que sobre ella va a actuar Es estable ya que conserva la forma que se le proyecta aun con accioacuten de las cargas

EXIGENCIAS DE PRODUCCIONEl estado actual de los niveles y otros sectores de la mina en conjunto con la implementacioacuten de la entibacioacuten garantizan las medidas oacuteptimas para

1048633 Ofrecer la menor resistencia posible al paso del aire1048633 Ocupar en la excavacioacuten el menor espacio posible1048633 No debe entorpecer los procesos productivos1048633 Estaacute constituida por elementos que se pueden preparar en la superficie y

que se pueden instalar por medios faacuteciles

1048633 Asegurar las condiciones de trabajo en la excavacioacuten durante el transcurso de todo el plazo de servicio

La resistencia de la madera (pino) que es la que empleamos en la mina conjuntamente con el eucalipto tiene un valor bajo de coeficiente de calidad constructiva lo que no es bueno para fortificar excavaciones con un plazo largo de servicio ademaacutes las condiciones de la mina hacen que la vida uacutetil o de servicio de la madera no sean muy altas hay que aclarar que en todos los sectores de la mina no se presentan las mismas condiciones por lo que en algunas partes la madera podriacutea ser la mejor opcioacuten

Sin embargo en la actualidad en los trabajos principales y de largo plazo de operacioacuten se estaacute empleando arcos de acero los cuales poseen propiedades mecaacutenicas muy buenas los cuales garantizan la preservacioacuten de niveles importantes por tiempos muy prolongados

La presencia de agua subterraacutenea es uno de los principales factores que afectan la madera principalmente en las partes inferiores en la mina hay pocos sectores donde se observa presencia de aguas subterraacuteneas pero donde hay presencia de agua se realiza lo posible para extraerla mediante sistemas de bombeo tratando asiacute de garantizar que el agua me afecte muy poco a el sistema de entibacioacuten

Como material natural que es cualquier tipo de madera presenta defectos naturales por eso en la mina se trata de adquirir madera que se encuentre en optimas condiciones para la entibacioacuten que se encuentre en condiciones de secado favorables y que la madera sea lo maacutes uniforme posible

En recorridos realizados en la mina se evidencia poca presencia de hongos que afectan la madera excepto en los retornos de aire viciado donde se presenta una alta humedad relativa lo que me facilita la existencia de hongos

El tipo de fortificacioacuten empleado en la mina es de tipo continuo (Los cuadros de fortificacioacuten se colocan uno al lado del otro) ver foto por recomendaciones teoacutericas se deben colocar con una distancia de separacioacuten desde 05 m y si hay gran presencia de presiones y esfuerzos desde 35 m con una distancia maacutexima de separacioacuten de 12m -15m en la mina se ha invertido mucho en este tipo de fortificaciones de madera para asiacute garantizar la seguridad de todo el personal en los niveles y otros sitios de trabajo

Adicionalmente en el techo y las partes superiores de los lados se encaman o sea que se les colocan forros o revestimientos cuyo objetivo principal es constituir un colchoacuten o encamado amortiguador para repartir uniformemente la presioacuten de los terrenos sobre la puerta e impedir que las asperezas de la roca se concentren localmente la presioacuten (o presioacuten de caraacutecter puntual) y dar tambieacuten una cierta elasticidad al sostenimiento porque estaacute constituido de madera menos resistente que trabaja perpendicularmente a las fibras puede comprimirse y permitir una deformacioacuten de los terrenos durante el periodo dinaacutemico que sigue a su colocacioacuten esta elasticidad se aumenta llenando con piedras el vacioacute entre la roca y el forro permitiendo asiacute que el forrado asegure la elasticidad necesaria entre la puerta y las rocas garantizando maacutes seguridad para el personal que labora en la mina

fotoTipo de sostenimiento o fortificacioacuten continuacutea

En la mina generalmente en los niveles se utilizan la fortificacioacuten de madera con cuadros normales debido a que la presioacuten minera actuacutea relativamente simeacutetrica mientras que en los tambores por seguridad del personal que labora en estos lugares se emplean cuadros de fortificacioacuten reforzados generalmente con tres patas (mainel)

En donde sea posible es recomendable canalizar el agua subterraacutenea para asiacute garantizar que no interactueacute en la parte inferior de la entibacioacuten de madera

fotoCanalizacioacuten o drenaje de aguas en el interior de la mina

9 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONESo La madera que se seca adecuadamente dura maacutes que la verde la

descortezada maacutes que la que conserva la corteza la madera que se conserva constantemente en zonas bien ventiladas puede durar indefinidamente la madera en cambio en una atmoacutesfera huacutemeda y caliente se descompondraacute raacutepidamente la madera sometida alternativamente a atmoacutesferas huacutemedas y secas se estropea raacutepidamente la madera sometida a efectos bioloacutegicos tiene vida uacutetil corta

o La especie influye en las caracteriacutesticas de secado especialmente en funcioacuten de densidad generalmente la madera de baja densidad se seca en forma relativamente raacutepida en cambio la madera de alta densidad se seca lentamente

o La vida uacutetil de una madera estaacute determinada de una parte por aspectos inherentes a su naturaleza y de otra por las condiciones especiales de servicio la durabilidad depende tambieacuten de las condiciones de utilizacioacuten por ejemplo la madera seraacute maacutes susceptible a ser atacada en condiciones caacutelidas y huacutemedas que en climas friacuteos y secos

o En estudios realizados en trabajos de grado de maderas en la regioacuten se afirma que gran porcentaje de madera que llega a la regioacuten es muy joven y son maacutes susceptibles a el ataque de hongos e insectos y ademaacutes tienen menos propiedades mecaacutenicas que la madera adulta ademaacutes presenta un alto contenido de humedad (gt30)

o La madera en la mina constituye un sistema de fortificacioacuten bueno excepto en lugares donde circulan las corrientes de aire viciado ya que se presenta un alto contenido de humedad y me favorece la presencia de hongos para estos lugares actualmente se estaacuten destinando otro tipo de fortificacioacuten como lo son los arcos de acero que hasta ahora han respondido muy bien a esfuerzos y presiones en la mina

o Para mejorar la condicioacuten de la madera que se presentan en la mina se debe construir un lugar especial para asiacute facilitar el control de humedad y garantizar unas condiciones de secado optimas contribuyendo asiacute a mayor durabilidad de esta recurso en la mina

o El lugar ideal para el almacenamiento de la madera debe ser un terreno alto razonablemente parejo con buen desaguumle y que no esteacute rodeado por aacuterboles altos o edificios que me puedan propiciar ambientes maacutes huacutemedos y que obstaculizan notablemente la entrada de luz solar

o Un seguimiento mediante el registro y control de los lugares ademaacutes del tipo de fortificacioacuten empleado pueden ayudar a tomar buenas decisiones a la hora de escoger la mejor decisioacuten en sostenimiento

10 BIBLIOGRAFIacuteA

bull Fortificacioacuten de excavaciones horizontales Blanco Torres Roberto1993bull Disentildeo de ademaacutes en minas Biron Cemal Arioglu Ergin 1987 EditorialLimusa Meacutexico DFbull Laboratorio de productos forestales1984Estudio de propiedades Fiacutesicomecaacutenicas y trabajabilidad del Pinus Patula Universidad Nacional deColombia Seccional Medellin39pbull Laboratorio de productos forestales Universidad Nacional de Colombia 1989

Madera Boletiacuten teacutecnico informativo sobre Tecnologiacutea de Maderas VolumenVIII Ndeg1 Medelliacuten Colombia55p

Un aacuterbol recientemente cortado contiene del 35 al 50 de agua La perdida de agua en los huecos se debe al temperatura y a la humedad relativa del medio ambiente por ejemplo en condiciones normales (20ordmC y 80 de humedad relativa) el contenido de agua es cerca del 20 se considera seca cualquier madera que tenga menos de esta cantidad o porcentaje de agua mientras que la tenga maacutes de 30 de agua se considera huacutemeda en la figura 3 podemos observar el efecto del medio ambiente en el contenido de agua de la madera

FIGURA 3EFECTO DEL MEDIO AMBIENTE EN EL CONTENIDO DE AGUA DE LAMADERA

43 DEFECTOS DE LA MADERAComo material natural que es la madera tiene muchas defectos causados por las condiciones de su crecimiento los nudos las bases de los aacuterboles afectan la resistencia a la flexioacuten ademaacutes los anillos de crecimiento pueden no estar conceacutentricos debido a las condiciones del viento y del sol y las condiciones de secado pueden formar grietas en la figura 4 podemos observar algunos defectos estructurales y naturales en la madera

FIGURA 4 DEFECTOS ESTRUCTURALES Y NATURALES EN LA MADERA

Agentes atmosfeacutericos expuestos en la mina En algunos sectores se produce el debilitamiento estructural de la madera por exceso de humedad el cual se vuelve en un ambiente propicio donde proliferan los hongos los cuales son vegetales inferiores de talla microscoacutepica cuyo cuerpo estaacute formado por filamentos llamados hifas Se difunden por el aire por medio de esporas de color verde que se producen a millones (polinizacioacuten Anemoacutefila) y que germinan en cualquier

lugar idoacuteneo para su desarrollo al cabo de una hora repitieacutendose el proceso de difusioacuten y nueva germinacioacuten Se alimentan de sustancias orgaacutenicas que transforman

Los que lo hacen de la madera -viva o muerta- se denominan hongos xiloacutefagos y los hay de varios tipos seguacuten afecten a eacutesta como por ejemplo los cromoacutegenos que son los responsables de modificar el color de la madera Tambieacuten llegan a afectar sus propiedades mecaacutenicas y dinaacutemicas Para la subsistencia necesitan oxiacutegeno y una adecuada temperatura (20ordm-25ordmC) y abundante agua (humedad ambiente 50-60 HR) y con estas condiciones pueden degradar la madera hasta su total destruccioacuten

44 PROPIEDADES GENERALES DE LA MADERAbull Anisotropiacutea Comportamiento diferente en las tres direcciones del espacio (longitud anchura espesor) respecto a las presiones y fuerzas a que se vea sometida

Las propiedades fiacutesicas y mecaacutenicas de la madera no son las mismas en todas las direcciones que pasan por un punto determinado Podemos definir tres direcciones principales en que se definen y miden las propiedades de la madera que son la axial la radial y la tangencial La direccioacuten axial es paralela a la direccioacuten de crecimiento del aacuterbol (direccioacuten de las fibras) La radial es perpendicular a la axial y corta al eje del aacuterbol La direccioacuten tangencial es normal a las dos anteriores

bull Elasticidad La madera se deforma bajo presiones o compresiones volviendo a su primitivo estado cuando estas dejan de actuar Esta propiedad tambieacuten estaacute presente inclusive cuando la madera estaacute seca

Recordemos que si se pasa de la zona elaacutestica a la zona plaacutestica ya las deformaciones seraacuten permanentes

bull Plasticidad Capacidad de deformacioacuten al ser sometida a cargas pesadas durante cierto tiempo

bull Higroscopicidad Debido a su gran porosidad la madera absorbe o cede agua del y al ambiente que lo circunda seguacuten eacuteste sea huacutemedo o seco La madera no obstante posee una cierta cantidad de agua estimada en un 20 - 30 de su peso muy difiacutecil que la pierda totalmentebull Movimientos de traccioacuten-turgencia Por su anisotropiacutea la madera se hincha yo se contrae producieacutendose variaciones dimensionales Los efectos producidos por esta propiedad pueden evaluarse por ejemplo en torno a un 02 en el sentido transversal por cada 1 de variacioacuten ambiental de la humedad relativa Esta variacioacuten es mucho maacutes importante en el sentido tangencial

bull Propiedades Teacutermicas Como todos los materiales la madera se dilata con el calor y contrae al descender la temperatura pero este efecto no suele notarse pues la elevacioacuten de temperatura lleva consigo una disminucioacuten de la humedad

La transmisioacuten de calor dependeraacute de la humedad del peso especiacutefico y de la especie No obstante se efectuacutea mejor la transmisioacuten en la direccioacuten de las fibras que en las direcciones perpendiculares a eacutesta

bull Propiedades Eleacutectricas La madera seca es un buen aislante eleacutectrico su resistividad decrece raacutepidamente si aumenta la humedad Para un grado de humedad determinado la resistividad depende de la direccioacuten (es menor en la direccioacuten de las fibras) de la especie (es mayor en especies que contienen aceites y resinas) y del peso especiacutefico (crece al aumentar el mismo)

45 PROPIEDADES FIacuteSICO-MECAacuteNICAS DE LA MADERALas propiedades fiacutesico-mecaacutenicas de cualquier variedad de madera estaacuten condicionadas en gran medida por su humedad habitualmente estas propiedades son referidas para la madera seca al aire o sea para aproximadamente un 15 de humedad en la tabla 3 y figura 5 podemos observar algunas caracteriacutesticas generales de la madera empleada en la mina

TABLA 3 VALORES PROMEDIO DE LAS PROPIEDADES FIacuteSICO-MECAacuteNICAS DELPINO

FIGURA 5TENSIONES PERMISIBLES SEGUacuteN TSIMBAREVICH

451 RESISTENCIA DE LA MADERA

La madera en las minas estaacute sujeta a la flexioacuten compresioacuten pandeo y al cizallamiento a continuacioacuten veremos una descripcioacuten de estos tipos de propiedades

452 RESISTENCIA A LA TENSIONLa resistencia maacutexima de la madera es a la tensioacuten especialmente la que es paralela a la estructura fibrosa

Una madera con unas condiciones optimas de secado (12 aprox) puede alcanzar un maacuteximo de 3000 Kgcm2 pero tenemos que tener en cuenta que la relacioacuten de la direccioacuten de la carga con el aacutengulo de la fibra tienen un efecto muy marcado en la resistencia a la tensioacuten

En la tabla 4 podemos observar la resistencia a la tensioacuten de algunos materiales y en la figura 6 la relacioacuten entre la resistencia a la tensioacuten y la direccioacuten de la fibra

TABLA 4RESISTENCIA A LA TENSIOacuteN DE ALGUNOS MATERIALES

FIGURA 6RELACIOacuteN ENTRE LA RESISTENCIA A LA TENSIOacuteN Y LA DIRECCIOacuteNDE LA FIBRA

La densidad tiene relacioacuten positiva con respecto a la resistencia a la tensioacuten esto lo podemos observar en la figura 7 en la cual se muestra la relacioacuten entre la resistencia a la tensioacuten y la densidad relativa

FIGURA 7RELACIOacuteN ENTRE LA RESISTENCIA A LA TENSIOacuteN Y LA DENSIDADRELATIVA

Por el contrario la humedad hace decrecer la resistencia a la tensioacuten muchos investigadores han indicado que por un aumento desde el 10 del contenido humedad hasta el punto de saturacioacuten de la fibra la resistencia a la tensioacuten disminuye linealmente como se muestra en la figura 8

FIGURA 8RELACIOacuteN ENTRE LA RESISTENCIA A LA TENSIOacuteN Y EL CONTENIDODE HUMEDADSeguacuten el US Forest Products Laboratory (Laboratorio para productos forestales de Estados unidos) si hay un incremento de 1 en el contenido de humedad se reduce la resistencia a la tensioacuten a lo largo de la fibra en casi un 3Seguacuten muchos investigadores la resistencia maacutexima a la tensioacuten se alcanza cuando el contenido de humedad estaacute entre el 8 y 10

Ademaacutes los nudos y las muescas tambieacuten reducen la resistencia de la madera puesto que la fibra se deforma al pasar en torno a ellos las fibras de los nudos forman un aacutengulo recto con las de madera453 RESISTENCIA A LA COMPRESIONLa maacutexima resistencia a la compresioacuten desempentildea un papel importante en la utilizacioacuten de la madera para los maderos secados al aire la maacutexima resistencia a la compresioacuten paralela al fibra alcanza en promedio solo cerca del 50 de la resistencia a la tensioacuten a lo largo de la misma fibra el comportamiento diferente de la madera a la tensioacuten y a la compresioacuten puede explicarse por su estructura fibrosa

Las fibras bien cementadas y acuntildeadas soportan esfuerzos a la tensioacuten muy altos sometidos a compresioacuten probablemente se presente un pandeo inicial de las fibras individuales al empezar la ruptura

El efecto del aacutengulo de carga con la direccioacuten de la fibra es maacutes notable en la resistencia a la compresioacuten que en la resistencia a la tensioacuten en la figura 9 podemos observar la relacioacuten entre la resistencia a la compresioacuten de la madera de pino y el aacutengulo de fibra

Donde μ=contenido de humedadFIGURA 9RELACIOacuteN ENTRE LA RESISTENCIA A LA COMPRESIOacuteN(OAPLASTAMIENTO) DE LA MADERA DE PINO Y EL AacuteNGULO DE FIBRA

La resistencia a la compresioacuten de la madera a lo largo de la fibra se incrementa con la densidad esto lo podemos observar en la figura 10

FIGURA 10RELACIOacuteN ENTRE LA RESISTENCIA A LA COMPRESIOacuteN Y LADENSIDAD RELATIVA A DIFERENTES CONTENIDOS DE HUMEDAD

El contenido de humedad es el factor maacutes importante en la resistencia a la compresioacuten de la madera Como el agua se deposita entre las micelas causa una reduccioacuten en las fuerzas intercelulares de atraccioacuten y por lo tanto en la cohesioacuten

A continuacioacuten en la figura 11 se muestra la relacioacuten entre la resistencia a la compresioacuten y el contenido de humedad en varias especies arboriacutecolas

FIGURA 11RELACIOacuteN ENTRE LA RESISTENCIA A LA COMPRESIOacuteN(O APLASTAMIENTO) Y EL CONTENIDO DE HUMEDAD PARA VARIAS ESPECIES ARBORIacuteCOLAS

Despueacutes de que el contenido de humedad alcanza alrededor del 18 la resistencia no difiere mucho y se vuelve casi constante conservando ya una tendencia pero el problema es que si tiene alto contenido de humedad el esfuerzo de compresioacuten se me reduce a casi la mitad (para un ge18 de contenido de humedad la madera reduce a casi la mitad la capacidad de soportar esfuerzo a compresioacuten que si la madera estuviera seca) este comportamiento lo podemos observar en la figura12

FIGURA 12EFECTO DE LA HUMEDAD EN LA RESISTENCIA A LA COMPRESIOacuteNDE LA MADERA

Tambieacuten podemos observar el efecto marcado de la humedad en la disminucioacuten de soporte de carga despueacutes del 15 de humedad el efecto ya casi no presenta importancia ver figura 13

FIGURA 13HUMEDAD VS CAPACIDAD DE SOPORTE DE CARGA DE LAMADERA

El efecto de los nudos y de las muescas en la resistencia a la compresioacuten no es tan grande como sobre la resistencia a la tensioacuten sin embargo este problema no deberaacute subestimarse

454 RESISTENCIA AL PANDEOEsta resistencia se mide paralelamente a las fibras en el eje de la madera seguacuten el diaacutemetro y la longitud aproximada podremos calcular la resistencia al pandeo seguacuten la siguiente tablaFIGURA 14RESISTENCIA AL PANDEO DE LA MADERA EMPLEADA EN LASMINAS455 RESISTENCIA A LA FLEXION O (MODULO DE RUPTURA)

Los maderos horizontales estaacuten sujetos al esfuerzo a la flexioacuten cuando las fibras superiores estaacuten sometidas a compresioacuten y las fibras inferiores a tensioacuten El eje

neutro se situacutea maacutes cerca del lado de la tensioacuten que del lado del a compresioacuten porque la resistencia a la tensioacuten es mucho maacutes alta que la resistencia a la compresioacuten

El modulo de ruptura se mide cargando una viga en el centro al cargarla la deflexioacuten se mide y se grafica despueacutes se compara y se concluye que hay varias zonas de deformacioacuten la primera es la zona elaacutestica en donde la carga y la deflexioacuten son proporcionales despueacutes esta relacioacuten continua pero en menor grado hasta que se rompe la fibra maacutes alejada la ruptura no es repentina si no que se propaga de fibra a fibra deformando el madero

Este comportamiento tiacutepico o caracteriacutestico de la madera por eso es que da indicaciones visuales y auditivas previas a la fractura mientras la madera soporta aun cierta carga lo que da tiempo suficiente para cambiar oportunamente los ademes en las minas La direccioacuten u orientacioacuten en relacioacuten con la carga afecta tambieacuten el esfuerzo a flexioacuten Ver figura 1516

FIGURA 15EFECTOS DE LA DIRECCIOacuteN DE LA FIBRA SOBRE LA RESISTENCIA A LA TENSIOacuteN COMPRESIOacuteN Y FLEXIOacuteN DE LA MADERA (Podemos ver que la resistencia a la compresioacuten es la menos afectada por la direccioacuten de la fibra)

FIGURA 16EFECTOS DE LA HUMEDAD Y DE LA TEMPERATURA EN LARESISTENCIA A LA FLEXIOacuteN DE LA MADERA

En la figura anterior podemos ver que se presenta una reduccioacuten proporcional o de caraacutecter lineal

FIGURA 17 DIAacuteMETRO DE NUDOS VS ESFUERZO FLEXIONANTELos nudos reducen considerablemente los moacutedulos de ruptura de la madera si se localizan en la zona de tensioacuten cerca de la seccioacuten transversal critica tambieacuten podemos observar que el diaacutemetro de los nudos reduce considerablemente la resistencia a la flexioacuten observar figura 17 La duracioacuten de los esfuerzos (fatiga) afecta gradualmente de la madera y podemos observar que la capacidad de soporte por carga en la madera baja a 60 despueacutes de 10 a 20 diacuteas Observar figura 18

FIGURA 18EFECTOS DE LA DURACIOacuteN DE LA CARGA EN LA RESISTENCIA A LAFLEXIOacuteN EN LA MADERA

456 RESISTENCIA AL ESFUERZO CORTANTELa resistencia maacutexima al cortante de la madera es notablemente maacutes bajo que la resistencia a la torsioacuten Seguacuten el Wood Handbook (Manual de la madera) para elementos de madera soacutelida el cortante maacuteximo permisible por torsioacuten puede tomarse como el esfuerzo cortante paralelo al a fibra y pueden utilizarse 23 de este valor como el esfuerzo cortante permisible por torsioacuten en el liacutemite proporcional El esfuerzo cortante perpendicular a la fibra es alrededor de tres a cuatro veces maacutes alto que el paralelo a la fibra Observar figura 19

FIGURA 19EFECTO DEL CONTENIDO DE HUMEDAD EN LA RESISTENCIA ALESFUERZO CORTANTE EN LA MADERA

5 PRESIONES EN LOS ADEMES DE MADERA

A continuacioacuten se enumeran los principios baacutesicos y consideraciones que se deben tener en cuenta para evaluar o cuantificar la presioacuten que se ejerce sobre el entibado el caacutelculo de estos paraacutemetros esta soportado en archivos adjuntos de Microsoft Excel

51 EVALUACION DE PRESIONESExisten dos principios en el disentildeo de ademes de madera

1-Los ademes deberaacuten soportar las cargas con seguridad2-La cantidad de material y de mano de obra se deberaacute restringir a un

miacutenimo (factor de economiacutea)

52 PRESIONES EN GALERIASSeguacuten muchos investigadores la presioacuten en un tuacutenel o galeriacutea tiene la forma de una boacuteveda (domo) paraboacutelico (Cemal 1987) En los fundamentos teoacutericos se presentan una serie de ecuaciones que seraacuten mostradas en el archivo adjunto de Microsoft Excel En la evaluacioacuten de presiones en galeriacuteas intervienen formulas teoacutericas las cuales son demasiado complicadas e intervienen muchas variables por eso se emplean formulas que me arrojan valores aproximados

FIGURA 20ESQUEMA DEL CAacuteLCULO DE LA PRESIOacuteN ACTUANTE POR ELTECHO SEGUacuteN PROTODIAKONOV

FIGURA 21REACCIONES Y CARGAS PRESENTES EN UNA FORTIFICACIOacuteNTRAPEZOIDAL

CARGA EN TECHO Y LADOSConsideracioacuten Las presiones laterales en la roca dura son muy pequentildeas o insignificantes (por lo cual solo se empleara carga por el techo) en cambio en rocas fracturadas ejercen una presioacuten lateral hasta dos veces superior a la carga de techo

En esta imagen podemos observar el efecto de la presioacuten lateral en las puertas de madera

6 CONSIDERACIONES PRAacuteCTICAS PARA EL DISENtildeO DE ADEMESCuando se observa el disentildeo de sistemas de soporte es necesario considerar un sin nuacutemero de factores estos incluyen

o La calidad y propiedades (resistencia deformacioacuten dependencia del tiempo meteorizacioacuten) de la roca encajante o circundante

o Uniones planos de corte y diaclasaso Condiciones hidrogeoloacutegicaso Campo de esfuerzoso Esfuerzos totales alrededor de la cavidad sin soporteo Deformaciones dependientes del tiempoo Puntos de vista buenos teacutecnica y econoacutemicamente

Etapas para el caacutelculo del disentildeo de ademes

ILUSTRACION 5 ETAPAS PARA EL DISENtildeO DE ADEMESLa forma maacutes representativa de la fortificacioacuten de madera en las excavaciones horizontales es la de cuadro o portada El cuadro o portada consta de un sombrero o Capiz y de los peones o apoyos tambieacuten conocidos como palancas algunas veces cuando se presenta afloramientos por el piso como consecuencia de presiones laterales se colocan soleras esto uacutenicamente cuando se presentan presiones mineras en este tipo de direccioacuten

FIGURA 22PARTES PRINCIPALES DE PUERTAS DE MADERA DESOSTENIMIENTO

La fortificacioacuten de madera se usa mucho en secciones rectangulares y trapezoidales aunque puede usarse tambieacuten en secciones de forma poligonal y de formas irregulares

Los elementos de fortificacioacuten de madera habitualmente tienen forma circular con diaacutemetros variables que pueden ir de 10 hasta 40 cm Los cuadros de fortificacioacuten pueden colocarse uno al lado del otro (fortificacioacuten continua) o a una cierta distancia unos de otros (fortificacioacuten espaciada) Esta distancia entre cuadros seguacuten documentos encontrados oscila entre 05 y 12 m esta distancia depende de los esfuerzos locales cuando los empujes son muy fuertes se pueden colocar poco espaciados (las distancia es entonces del orden de 035 m en casos maacutes favorables no se debe sobrepasar nunca de 150 m)

Cuando empleamos la fortificacioacuten espaciada por lo general el techo y las partes superiores de los lados se encaman es decir se revisten con tablas despueacutes se rellenan con pedazos de roca los espacios que queden entre la roca y el encamado lo cual garantiza una distribucioacuten maacutes uniforme de la presioacuten minera y por ende un mejor trabajo de la fortificacioacuten

La fortificacioacuten de madera habitualmente es riacutegida producieacutendose solo una pequentildea flexibilidad a causa de las deformaciones que experimenta la madera pero hay ocasiones que se hace uacutetil el empleo de cuadros que posean una cierta flexibilidad constructiva en tales casos esto se puede obtener por una de las variantes siguientes

bull Colocar entre el sombrero y los peones algunos elementos flexiblesbull Afinar el extremo inferior de los peones para facilitar su penetracioacuten en el piso la cual puede llegar a 10-12 cm si la roca es blanda

La fortificacioacuten de madera con cuadros normales se emplea habitualmente en los casos en que la presioacuten minera actuacutea relativamente simeacutetrica y no es muy grande mientras que en aquellos casos en que la presioacuten sea muy grande y el cuadro de fortificacioacuten no sea lo suficientemente resistente se hace necesario usar los cuadros reforzados Una de la formas de refuerzo que se emplea cuando la presioacuten por el techo es grande es la que consiste en colocar un apoyo intermedio que se denomina mainel Con esto la capacidad portadora de la fortificacioacuten se eleva 3 o 4 veces el problema con este elemento (el mainel) es que estorba mucho en la seccioacuten de la excavacioacuten Otras formas de refuerzos que se utilizan cuando actuacutea presioacuten minera con el techo y los lados son aquellos que emplean las vigas de refuerzo por el techo y los lados

En la figura 24 a b c d e f podemos observar los diferentes tipos de refuerzo que se emplean en las puertas de madera

FIGURA 23TIPOS DE REFUERZO PARA PUERTAS DE MADERALas desventajas de la fortificacioacuten reforzada de madera son las siguientes

o Alto consumo de maderao Disminucioacuten significativa del aacuterea uacutetil de la excavacioacuteno Aumento de la resistencia al paso del aire

Por estas desventajas es que en la mayoriacutea de los casos en que el cuadro normal no sea capaz de resistir la presioacuten minera no se utiliza el cuadro reforzado de madera sino que se pasa a fortificar con otro material maacutes resistente

61 DISENtildeO DE LOS ADEMES DE MADERAEl disentildeo de los sistemas de ademes de madera sigue ciertos pasos primero se hacen esquemas del sistema despueacutes se evaluacutea la presioacuten por diferentes formulas despueacutes se calculan los momentos esfuerzos y las secciones que estaacuten sometidas a estos momentos y a estos esfuerzos

611 MARCOS DE MADERA EN LOS TUNELESEl disentildeo de los marcos en los tuacuteneles consiste en encontrar el tamantildeo o diaacutemetro apropiado para los capis palancas y revestimientos

Se hallan cargas aproximadas que actuacutean sobre el ademe se hallan momentos flectores o de flexioacuten despueacutes se calculan diaacutemetros aproximados y se obtiene tambieacuten resistencias a compresioacuten despueacutes se analizan de acuerdo a la carga diaacutemetros aproximados de encamado o revestimiento (forro)

612 PARA EL MARCO DE MADERAEl marco de madera trabaja como una viga simple que se apoya en ambos extremos con carga uniformemente distribuida

613 PARA EL DISENtildeO DEL CAPIZ DE MADERALa principal consideracioacuten es que el cabezal estaacute sujeto a flexioacuten el momento y esfuerzo se calculan en el archivo adjunto de hoja de Microsoft Excel

614 DISENtildeO DE LAS PALANCASLos postes laterales de los ademes de madera estaacuten sometidos a presiones de los lados y a las reacciones en sus extremos Por lo tanto para su disentildeo se deberaacute evaluar los esfuerzos a flexioacuten y compresioacuten

Generalmente en la praacutectica para los postes se utilizan los mismos diaacutemetros que del cabezal pero sin embargo se verifican con otros caacutelculos

Tambieacuten se tienen algunas teoriacuteas como las siguientesPostulado de MM Protodiakonov sobre el avance horizontal en su techo se forma una boacuteveda paraboacutelica de destrozamiento el peso de las rocas contenidas dentro de esta boacuteveda es numeacutericamente igual a la magnitud de la presioacuten subterraacutenea sobre la entibacioacutenAlgunas consideraciones

bull Esta teoriacutea da resultados muy aproximados para rocas mullidas y sueltas pero para rocas compactas por lo general los resultados son inferiores al valor real pero ha tenido gran acogida en la praacutectica

bull No tiene en cuenta los cambios de presioacuten al crecer la profundidad del avance

bull El caraacutecter muy condicional del coeficiente f que participa en la formula y la carencia de meacutetodos confiables para su determinacioacuten

615 METODOLOGIacuteA UTILIZADATeniendo en cuenta resentildeas bibliograacuteficas de sostenimiento de minas se realizaraacuten los caacutelculos pertinentes para la mina el Bloque Posteriormente se realizara un caracterizacioacuten del estado actual en que se encuentra la madera del mina y al final con base en los caacutelculos realizados y de todas las variables involucradas se haraacute una evaluacioacuten del estado de sostenimiento y un anaacutelisis de los resultados como ultimo se sacaran conclusiones y recomendaciones que la mina deberaacute tener en cuenta

CaacutelculosLa bibliografiacutea existente de sostenimiento de minas es muy poca y la mayoriacutea presenta inconvenientes en el manejo de unidades y de traduccioacuten al idioma espantildeol debido a esto se escogioacute los fundamentos teoacutericos propuestos seguacuten Blanco(1993) ya que son de faacutecil entendimiento de los datos y las unidades se relacionan perfectamente

EjemploldquoCalculo de una fortificacioacuten de forma trapezoidal de madera cuando solo actuacuteacarga por el techo ldquo

El revestimiento o forrado persigue los siguientes objetivosbull Seguridad Se deben colocar maacutes juntos mientras mas deacutebil sea el terreno

bull Constituir un colchoacuten o encamado amortiguador para repartir uniformemente la presioacuten de los terrenos sobre la puerta e impedir que las asperezas de la roca concentren localmente la presioacuten (o presioacuten de caraacutecter puntual)bull Agrega una cierta elasticidad al sostenimiento porque estaacute constituido de madera menos resistente que trabaja perpendicularmente a las fibras puede comprimirse y permitir una deformacioacuten de los terrenos durante el periodo que sigue a su colocacioacuten esta elasticidad se aumenta llenando con piedras el vacio entre la roca y el forro Otra caracteriacutestica importante es que el forrado asegura la elasticidad necesaria entre la puerta y las rocas

7 MEacuteTODOS PARA ELEVAR LA VIDA DE UTIL DE LA FORTIFICACIOacuteN DEMADERALa vida de servicio de la fortificacioacuten de madera depende de la variedad y calidad de la madera usada de la humedad bajo la mina y de las condiciones de ventilacioacuten

Las medidas para aumentar la vida de servicio de la fortificacioacuten de madera sono El empleo de madera sana y secao La garantiacutea de una buena ventilacioacuten de la excavacioacuteno La existencia de un buen drenaje para las rocas circundanteso En lo posible utilizacioacuten de antiseacutepticos

De las viacuteas para aumentar la vida de servicio de la madera la maacutes usada es el tratamiento con antiseacutepticos lo que aumenta la estabilidad ante la pudricioacuten y disminuye su capacidad de absorcioacuten de agua a causa de la cual una madera tratada con antiseacutepticos puede durar dos o tres veces maacutes que una sin tratar El tratamiento con antiseacutepticos consiste en introducir en los poros de la madera una solucioacuten quiacutemica especial (el antiseacuteptico) la cual crea un medio en el que no se pueden desarrollar los hongos El antiseacuteptico que se emplee debe ser lo suficientemente toxico para los hongos pero no debe ser perjudicial para el hombre ademaacutes debe conservar su toxicidad despueacutes de un largo tiempo de tratada la madera no afectar las propiedades fiacutesico-mecaacutenicas de ella y no provocar la corrosioacuten en los elementos metaacutelicos

Existen muchos tipos de antiseacutepticos sin embargo para el tratamiento de la fortificacioacuten de minas se emplean preferentemente antiseacutepticos en soluciones acuosas como son

-Fluoruro de sodio (FNa)-Cloruro de zinc (Cl2Zn)-Sillico-fluoruro de sodio (Na2S1F6)

8 RESULTADOS Y ANAacuteLISISSe tomaron 23 muestras aleatorias representativas de maderos empleados para la elaboracioacuten de puertas de madera y dio como resultado 13 cm Aproximadamente en los caacutelculos hechos para carga que actuacutea solo por el techo presentamos un factor de seguridad bastante alto (en los caacutelculos realizados nos dio como resultado (86 cm) en la mina es 13 cm aproximadamente si se presentara carga por techo y por los lados se estariacutea cumpliendo con las expectativas(en los caacutelculos realizados(1265 cm) en la mina es 13 cm aproximadamente Para la carga que actuacutea por techo y por los lados tambieacuten se cumple con los requerimientos teoacutericos (1266 cm)

Diaacutemetro de 23 muestras de maderos empleados en la mina

En la mina principalmente se presenta carga por el techo lo que nos indica que nos encontramos con un diaacutemetro y longitudes oacuteptimas de capiz de la madera empleada en la mina todos los resultados se muestran en el archivo adjunto de Excel

En los caacutelculos realizados para el forro o revestimiento dio un espesor de 124 cm para el caso de la mina generalmente los entibadores cortan el orillo (o fracciones de madera) del orden de 3 cm lo que garantiza un revestimiento que cumple las condiciones

Al comparar los resultados y fundamentos hallados teoacutericamente y confrontarlos con las condiciones de la mina se cumple de que

EXIGENCIAS TECNICASLa fortificacioacuten empleada en la mina estaacute capacitada para asimilar carga que sobre ella va a actuar Es estable ya que conserva la forma que se le proyecta aun con accioacuten de las cargas

EXIGENCIAS DE PRODUCCIONEl estado actual de los niveles y otros sectores de la mina en conjunto con la implementacioacuten de la entibacioacuten garantizan las medidas oacuteptimas para

1048633 Ofrecer la menor resistencia posible al paso del aire1048633 Ocupar en la excavacioacuten el menor espacio posible1048633 No debe entorpecer los procesos productivos1048633 Estaacute constituida por elementos que se pueden preparar en la superficie y

que se pueden instalar por medios faacuteciles

1048633 Asegurar las condiciones de trabajo en la excavacioacuten durante el transcurso de todo el plazo de servicio

La resistencia de la madera (pino) que es la que empleamos en la mina conjuntamente con el eucalipto tiene un valor bajo de coeficiente de calidad constructiva lo que no es bueno para fortificar excavaciones con un plazo largo de servicio ademaacutes las condiciones de la mina hacen que la vida uacutetil o de servicio de la madera no sean muy altas hay que aclarar que en todos los sectores de la mina no se presentan las mismas condiciones por lo que en algunas partes la madera podriacutea ser la mejor opcioacuten

Sin embargo en la actualidad en los trabajos principales y de largo plazo de operacioacuten se estaacute empleando arcos de acero los cuales poseen propiedades mecaacutenicas muy buenas los cuales garantizan la preservacioacuten de niveles importantes por tiempos muy prolongados

La presencia de agua subterraacutenea es uno de los principales factores que afectan la madera principalmente en las partes inferiores en la mina hay pocos sectores donde se observa presencia de aguas subterraacuteneas pero donde hay presencia de agua se realiza lo posible para extraerla mediante sistemas de bombeo tratando asiacute de garantizar que el agua me afecte muy poco a el sistema de entibacioacuten

Como material natural que es cualquier tipo de madera presenta defectos naturales por eso en la mina se trata de adquirir madera que se encuentre en optimas condiciones para la entibacioacuten que se encuentre en condiciones de secado favorables y que la madera sea lo maacutes uniforme posible

En recorridos realizados en la mina se evidencia poca presencia de hongos que afectan la madera excepto en los retornos de aire viciado donde se presenta una alta humedad relativa lo que me facilita la existencia de hongos

El tipo de fortificacioacuten empleado en la mina es de tipo continuo (Los cuadros de fortificacioacuten se colocan uno al lado del otro) ver foto por recomendaciones teoacutericas se deben colocar con una distancia de separacioacuten desde 05 m y si hay gran presencia de presiones y esfuerzos desde 35 m con una distancia maacutexima de separacioacuten de 12m -15m en la mina se ha invertido mucho en este tipo de fortificaciones de madera para asiacute garantizar la seguridad de todo el personal en los niveles y otros sitios de trabajo

Adicionalmente en el techo y las partes superiores de los lados se encaman o sea que se les colocan forros o revestimientos cuyo objetivo principal es constituir un colchoacuten o encamado amortiguador para repartir uniformemente la presioacuten de los terrenos sobre la puerta e impedir que las asperezas de la roca se concentren localmente la presioacuten (o presioacuten de caraacutecter puntual) y dar tambieacuten una cierta elasticidad al sostenimiento porque estaacute constituido de madera menos resistente que trabaja perpendicularmente a las fibras puede comprimirse y permitir una deformacioacuten de los terrenos durante el periodo dinaacutemico que sigue a su colocacioacuten esta elasticidad se aumenta llenando con piedras el vacioacute entre la roca y el forro permitiendo asiacute que el forrado asegure la elasticidad necesaria entre la puerta y las rocas garantizando maacutes seguridad para el personal que labora en la mina

fotoTipo de sostenimiento o fortificacioacuten continuacutea

En la mina generalmente en los niveles se utilizan la fortificacioacuten de madera con cuadros normales debido a que la presioacuten minera actuacutea relativamente simeacutetrica mientras que en los tambores por seguridad del personal que labora en estos lugares se emplean cuadros de fortificacioacuten reforzados generalmente con tres patas (mainel)

En donde sea posible es recomendable canalizar el agua subterraacutenea para asiacute garantizar que no interactueacute en la parte inferior de la entibacioacuten de madera

fotoCanalizacioacuten o drenaje de aguas en el interior de la mina

9 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONESo La madera que se seca adecuadamente dura maacutes que la verde la

descortezada maacutes que la que conserva la corteza la madera que se conserva constantemente en zonas bien ventiladas puede durar indefinidamente la madera en cambio en una atmoacutesfera huacutemeda y caliente se descompondraacute raacutepidamente la madera sometida alternativamente a atmoacutesferas huacutemedas y secas se estropea raacutepidamente la madera sometida a efectos bioloacutegicos tiene vida uacutetil corta

o La especie influye en las caracteriacutesticas de secado especialmente en funcioacuten de densidad generalmente la madera de baja densidad se seca en forma relativamente raacutepida en cambio la madera de alta densidad se seca lentamente

o La vida uacutetil de una madera estaacute determinada de una parte por aspectos inherentes a su naturaleza y de otra por las condiciones especiales de servicio la durabilidad depende tambieacuten de las condiciones de utilizacioacuten por ejemplo la madera seraacute maacutes susceptible a ser atacada en condiciones caacutelidas y huacutemedas que en climas friacuteos y secos

o En estudios realizados en trabajos de grado de maderas en la regioacuten se afirma que gran porcentaje de madera que llega a la regioacuten es muy joven y son maacutes susceptibles a el ataque de hongos e insectos y ademaacutes tienen menos propiedades mecaacutenicas que la madera adulta ademaacutes presenta un alto contenido de humedad (gt30)

o La madera en la mina constituye un sistema de fortificacioacuten bueno excepto en lugares donde circulan las corrientes de aire viciado ya que se presenta un alto contenido de humedad y me favorece la presencia de hongos para estos lugares actualmente se estaacuten destinando otro tipo de fortificacioacuten como lo son los arcos de acero que hasta ahora han respondido muy bien a esfuerzos y presiones en la mina

o Para mejorar la condicioacuten de la madera que se presentan en la mina se debe construir un lugar especial para asiacute facilitar el control de humedad y garantizar unas condiciones de secado optimas contribuyendo asiacute a mayor durabilidad de esta recurso en la mina

o El lugar ideal para el almacenamiento de la madera debe ser un terreno alto razonablemente parejo con buen desaguumle y que no esteacute rodeado por aacuterboles altos o edificios que me puedan propiciar ambientes maacutes huacutemedos y que obstaculizan notablemente la entrada de luz solar

o Un seguimiento mediante el registro y control de los lugares ademaacutes del tipo de fortificacioacuten empleado pueden ayudar a tomar buenas decisiones a la hora de escoger la mejor decisioacuten en sostenimiento

10 BIBLIOGRAFIacuteA

bull Fortificacioacuten de excavaciones horizontales Blanco Torres Roberto1993bull Disentildeo de ademaacutes en minas Biron Cemal Arioglu Ergin 1987 EditorialLimusa Meacutexico DFbull Laboratorio de productos forestales1984Estudio de propiedades Fiacutesicomecaacutenicas y trabajabilidad del Pinus Patula Universidad Nacional deColombia Seccional Medellin39pbull Laboratorio de productos forestales Universidad Nacional de Colombia 1989

Madera Boletiacuten teacutecnico informativo sobre Tecnologiacutea de Maderas VolumenVIII Ndeg1 Medelliacuten Colombia55p

lugar idoacuteneo para su desarrollo al cabo de una hora repitieacutendose el proceso de difusioacuten y nueva germinacioacuten Se alimentan de sustancias orgaacutenicas que transforman

Los que lo hacen de la madera -viva o muerta- se denominan hongos xiloacutefagos y los hay de varios tipos seguacuten afecten a eacutesta como por ejemplo los cromoacutegenos que son los responsables de modificar el color de la madera Tambieacuten llegan a afectar sus propiedades mecaacutenicas y dinaacutemicas Para la subsistencia necesitan oxiacutegeno y una adecuada temperatura (20ordm-25ordmC) y abundante agua (humedad ambiente 50-60 HR) y con estas condiciones pueden degradar la madera hasta su total destruccioacuten

44 PROPIEDADES GENERALES DE LA MADERAbull Anisotropiacutea Comportamiento diferente en las tres direcciones del espacio (longitud anchura espesor) respecto a las presiones y fuerzas a que se vea sometida

Las propiedades fiacutesicas y mecaacutenicas de la madera no son las mismas en todas las direcciones que pasan por un punto determinado Podemos definir tres direcciones principales en que se definen y miden las propiedades de la madera que son la axial la radial y la tangencial La direccioacuten axial es paralela a la direccioacuten de crecimiento del aacuterbol (direccioacuten de las fibras) La radial es perpendicular a la axial y corta al eje del aacuterbol La direccioacuten tangencial es normal a las dos anteriores

bull Elasticidad La madera se deforma bajo presiones o compresiones volviendo a su primitivo estado cuando estas dejan de actuar Esta propiedad tambieacuten estaacute presente inclusive cuando la madera estaacute seca

Recordemos que si se pasa de la zona elaacutestica a la zona plaacutestica ya las deformaciones seraacuten permanentes

bull Plasticidad Capacidad de deformacioacuten al ser sometida a cargas pesadas durante cierto tiempo

bull Higroscopicidad Debido a su gran porosidad la madera absorbe o cede agua del y al ambiente que lo circunda seguacuten eacuteste sea huacutemedo o seco La madera no obstante posee una cierta cantidad de agua estimada en un 20 - 30 de su peso muy difiacutecil que la pierda totalmentebull Movimientos de traccioacuten-turgencia Por su anisotropiacutea la madera se hincha yo se contrae producieacutendose variaciones dimensionales Los efectos producidos por esta propiedad pueden evaluarse por ejemplo en torno a un 02 en el sentido transversal por cada 1 de variacioacuten ambiental de la humedad relativa Esta variacioacuten es mucho maacutes importante en el sentido tangencial

bull Propiedades Teacutermicas Como todos los materiales la madera se dilata con el calor y contrae al descender la temperatura pero este efecto no suele notarse pues la elevacioacuten de temperatura lleva consigo una disminucioacuten de la humedad

La transmisioacuten de calor dependeraacute de la humedad del peso especiacutefico y de la especie No obstante se efectuacutea mejor la transmisioacuten en la direccioacuten de las fibras que en las direcciones perpendiculares a eacutesta

bull Propiedades Eleacutectricas La madera seca es un buen aislante eleacutectrico su resistividad decrece raacutepidamente si aumenta la humedad Para un grado de humedad determinado la resistividad depende de la direccioacuten (es menor en la direccioacuten de las fibras) de la especie (es mayor en especies que contienen aceites y resinas) y del peso especiacutefico (crece al aumentar el mismo)

45 PROPIEDADES FIacuteSICO-MECAacuteNICAS DE LA MADERALas propiedades fiacutesico-mecaacutenicas de cualquier variedad de madera estaacuten condicionadas en gran medida por su humedad habitualmente estas propiedades son referidas para la madera seca al aire o sea para aproximadamente un 15 de humedad en la tabla 3 y figura 5 podemos observar algunas caracteriacutesticas generales de la madera empleada en la mina

TABLA 3 VALORES PROMEDIO DE LAS PROPIEDADES FIacuteSICO-MECAacuteNICAS DELPINO

FIGURA 5TENSIONES PERMISIBLES SEGUacuteN TSIMBAREVICH

451 RESISTENCIA DE LA MADERA

La madera en las minas estaacute sujeta a la flexioacuten compresioacuten pandeo y al cizallamiento a continuacioacuten veremos una descripcioacuten de estos tipos de propiedades

452 RESISTENCIA A LA TENSIONLa resistencia maacutexima de la madera es a la tensioacuten especialmente la que es paralela a la estructura fibrosa

Una madera con unas condiciones optimas de secado (12 aprox) puede alcanzar un maacuteximo de 3000 Kgcm2 pero tenemos que tener en cuenta que la relacioacuten de la direccioacuten de la carga con el aacutengulo de la fibra tienen un efecto muy marcado en la resistencia a la tensioacuten

En la tabla 4 podemos observar la resistencia a la tensioacuten de algunos materiales y en la figura 6 la relacioacuten entre la resistencia a la tensioacuten y la direccioacuten de la fibra

TABLA 4RESISTENCIA A LA TENSIOacuteN DE ALGUNOS MATERIALES

FIGURA 6RELACIOacuteN ENTRE LA RESISTENCIA A LA TENSIOacuteN Y LA DIRECCIOacuteNDE LA FIBRA

La densidad tiene relacioacuten positiva con respecto a la resistencia a la tensioacuten esto lo podemos observar en la figura 7 en la cual se muestra la relacioacuten entre la resistencia a la tensioacuten y la densidad relativa

FIGURA 7RELACIOacuteN ENTRE LA RESISTENCIA A LA TENSIOacuteN Y LA DENSIDADRELATIVA

Por el contrario la humedad hace decrecer la resistencia a la tensioacuten muchos investigadores han indicado que por un aumento desde el 10 del contenido humedad hasta el punto de saturacioacuten de la fibra la resistencia a la tensioacuten disminuye linealmente como se muestra en la figura 8

FIGURA 8RELACIOacuteN ENTRE LA RESISTENCIA A LA TENSIOacuteN Y EL CONTENIDODE HUMEDADSeguacuten el US Forest Products Laboratory (Laboratorio para productos forestales de Estados unidos) si hay un incremento de 1 en el contenido de humedad se reduce la resistencia a la tensioacuten a lo largo de la fibra en casi un 3Seguacuten muchos investigadores la resistencia maacutexima a la tensioacuten se alcanza cuando el contenido de humedad estaacute entre el 8 y 10

Ademaacutes los nudos y las muescas tambieacuten reducen la resistencia de la madera puesto que la fibra se deforma al pasar en torno a ellos las fibras de los nudos forman un aacutengulo recto con las de madera453 RESISTENCIA A LA COMPRESIONLa maacutexima resistencia a la compresioacuten desempentildea un papel importante en la utilizacioacuten de la madera para los maderos secados al aire la maacutexima resistencia a la compresioacuten paralela al fibra alcanza en promedio solo cerca del 50 de la resistencia a la tensioacuten a lo largo de la misma fibra el comportamiento diferente de la madera a la tensioacuten y a la compresioacuten puede explicarse por su estructura fibrosa

Las fibras bien cementadas y acuntildeadas soportan esfuerzos a la tensioacuten muy altos sometidos a compresioacuten probablemente se presente un pandeo inicial de las fibras individuales al empezar la ruptura

El efecto del aacutengulo de carga con la direccioacuten de la fibra es maacutes notable en la resistencia a la compresioacuten que en la resistencia a la tensioacuten en la figura 9 podemos observar la relacioacuten entre la resistencia a la compresioacuten de la madera de pino y el aacutengulo de fibra

Donde μ=contenido de humedadFIGURA 9RELACIOacuteN ENTRE LA RESISTENCIA A LA COMPRESIOacuteN(OAPLASTAMIENTO) DE LA MADERA DE PINO Y EL AacuteNGULO DE FIBRA

La resistencia a la compresioacuten de la madera a lo largo de la fibra se incrementa con la densidad esto lo podemos observar en la figura 10

FIGURA 10RELACIOacuteN ENTRE LA RESISTENCIA A LA COMPRESIOacuteN Y LADENSIDAD RELATIVA A DIFERENTES CONTENIDOS DE HUMEDAD

El contenido de humedad es el factor maacutes importante en la resistencia a la compresioacuten de la madera Como el agua se deposita entre las micelas causa una reduccioacuten en las fuerzas intercelulares de atraccioacuten y por lo tanto en la cohesioacuten

A continuacioacuten en la figura 11 se muestra la relacioacuten entre la resistencia a la compresioacuten y el contenido de humedad en varias especies arboriacutecolas

FIGURA 11RELACIOacuteN ENTRE LA RESISTENCIA A LA COMPRESIOacuteN(O APLASTAMIENTO) Y EL CONTENIDO DE HUMEDAD PARA VARIAS ESPECIES ARBORIacuteCOLAS

Despueacutes de que el contenido de humedad alcanza alrededor del 18 la resistencia no difiere mucho y se vuelve casi constante conservando ya una tendencia pero el problema es que si tiene alto contenido de humedad el esfuerzo de compresioacuten se me reduce a casi la mitad (para un ge18 de contenido de humedad la madera reduce a casi la mitad la capacidad de soportar esfuerzo a compresioacuten que si la madera estuviera seca) este comportamiento lo podemos observar en la figura12

FIGURA 12EFECTO DE LA HUMEDAD EN LA RESISTENCIA A LA COMPRESIOacuteNDE LA MADERA

Tambieacuten podemos observar el efecto marcado de la humedad en la disminucioacuten de soporte de carga despueacutes del 15 de humedad el efecto ya casi no presenta importancia ver figura 13

FIGURA 13HUMEDAD VS CAPACIDAD DE SOPORTE DE CARGA DE LAMADERA

El efecto de los nudos y de las muescas en la resistencia a la compresioacuten no es tan grande como sobre la resistencia a la tensioacuten sin embargo este problema no deberaacute subestimarse

454 RESISTENCIA AL PANDEOEsta resistencia se mide paralelamente a las fibras en el eje de la madera seguacuten el diaacutemetro y la longitud aproximada podremos calcular la resistencia al pandeo seguacuten la siguiente tablaFIGURA 14RESISTENCIA AL PANDEO DE LA MADERA EMPLEADA EN LASMINAS455 RESISTENCIA A LA FLEXION O (MODULO DE RUPTURA)

Los maderos horizontales estaacuten sujetos al esfuerzo a la flexioacuten cuando las fibras superiores estaacuten sometidas a compresioacuten y las fibras inferiores a tensioacuten El eje

neutro se situacutea maacutes cerca del lado de la tensioacuten que del lado del a compresioacuten porque la resistencia a la tensioacuten es mucho maacutes alta que la resistencia a la compresioacuten

El modulo de ruptura se mide cargando una viga en el centro al cargarla la deflexioacuten se mide y se grafica despueacutes se compara y se concluye que hay varias zonas de deformacioacuten la primera es la zona elaacutestica en donde la carga y la deflexioacuten son proporcionales despueacutes esta relacioacuten continua pero en menor grado hasta que se rompe la fibra maacutes alejada la ruptura no es repentina si no que se propaga de fibra a fibra deformando el madero

Este comportamiento tiacutepico o caracteriacutestico de la madera por eso es que da indicaciones visuales y auditivas previas a la fractura mientras la madera soporta aun cierta carga lo que da tiempo suficiente para cambiar oportunamente los ademes en las minas La direccioacuten u orientacioacuten en relacioacuten con la carga afecta tambieacuten el esfuerzo a flexioacuten Ver figura 1516

FIGURA 15EFECTOS DE LA DIRECCIOacuteN DE LA FIBRA SOBRE LA RESISTENCIA A LA TENSIOacuteN COMPRESIOacuteN Y FLEXIOacuteN DE LA MADERA (Podemos ver que la resistencia a la compresioacuten es la menos afectada por la direccioacuten de la fibra)

FIGURA 16EFECTOS DE LA HUMEDAD Y DE LA TEMPERATURA EN LARESISTENCIA A LA FLEXIOacuteN DE LA MADERA

En la figura anterior podemos ver que se presenta una reduccioacuten proporcional o de caraacutecter lineal

FIGURA 17 DIAacuteMETRO DE NUDOS VS ESFUERZO FLEXIONANTELos nudos reducen considerablemente los moacutedulos de ruptura de la madera si se localizan en la zona de tensioacuten cerca de la seccioacuten transversal critica tambieacuten podemos observar que el diaacutemetro de los nudos reduce considerablemente la resistencia a la flexioacuten observar figura 17 La duracioacuten de los esfuerzos (fatiga) afecta gradualmente de la madera y podemos observar que la capacidad de soporte por carga en la madera baja a 60 despueacutes de 10 a 20 diacuteas Observar figura 18

FIGURA 18EFECTOS DE LA DURACIOacuteN DE LA CARGA EN LA RESISTENCIA A LAFLEXIOacuteN EN LA MADERA

456 RESISTENCIA AL ESFUERZO CORTANTELa resistencia maacutexima al cortante de la madera es notablemente maacutes bajo que la resistencia a la torsioacuten Seguacuten el Wood Handbook (Manual de la madera) para elementos de madera soacutelida el cortante maacuteximo permisible por torsioacuten puede tomarse como el esfuerzo cortante paralelo al a fibra y pueden utilizarse 23 de este valor como el esfuerzo cortante permisible por torsioacuten en el liacutemite proporcional El esfuerzo cortante perpendicular a la fibra es alrededor de tres a cuatro veces maacutes alto que el paralelo a la fibra Observar figura 19

FIGURA 19EFECTO DEL CONTENIDO DE HUMEDAD EN LA RESISTENCIA ALESFUERZO CORTANTE EN LA MADERA

5 PRESIONES EN LOS ADEMES DE MADERA

A continuacioacuten se enumeran los principios baacutesicos y consideraciones que se deben tener en cuenta para evaluar o cuantificar la presioacuten que se ejerce sobre el entibado el caacutelculo de estos paraacutemetros esta soportado en archivos adjuntos de Microsoft Excel

51 EVALUACION DE PRESIONESExisten dos principios en el disentildeo de ademes de madera

1-Los ademes deberaacuten soportar las cargas con seguridad2-La cantidad de material y de mano de obra se deberaacute restringir a un

miacutenimo (factor de economiacutea)

52 PRESIONES EN GALERIASSeguacuten muchos investigadores la presioacuten en un tuacutenel o galeriacutea tiene la forma de una boacuteveda (domo) paraboacutelico (Cemal 1987) En los fundamentos teoacutericos se presentan una serie de ecuaciones que seraacuten mostradas en el archivo adjunto de Microsoft Excel En la evaluacioacuten de presiones en galeriacuteas intervienen formulas teoacutericas las cuales son demasiado complicadas e intervienen muchas variables por eso se emplean formulas que me arrojan valores aproximados

FIGURA 20ESQUEMA DEL CAacuteLCULO DE LA PRESIOacuteN ACTUANTE POR ELTECHO SEGUacuteN PROTODIAKONOV

FIGURA 21REACCIONES Y CARGAS PRESENTES EN UNA FORTIFICACIOacuteNTRAPEZOIDAL

CARGA EN TECHO Y LADOSConsideracioacuten Las presiones laterales en la roca dura son muy pequentildeas o insignificantes (por lo cual solo se empleara carga por el techo) en cambio en rocas fracturadas ejercen una presioacuten lateral hasta dos veces superior a la carga de techo

En esta imagen podemos observar el efecto de la presioacuten lateral en las puertas de madera

6 CONSIDERACIONES PRAacuteCTICAS PARA EL DISENtildeO DE ADEMESCuando se observa el disentildeo de sistemas de soporte es necesario considerar un sin nuacutemero de factores estos incluyen

o La calidad y propiedades (resistencia deformacioacuten dependencia del tiempo meteorizacioacuten) de la roca encajante o circundante

o Uniones planos de corte y diaclasaso Condiciones hidrogeoloacutegicaso Campo de esfuerzoso Esfuerzos totales alrededor de la cavidad sin soporteo Deformaciones dependientes del tiempoo Puntos de vista buenos teacutecnica y econoacutemicamente

Etapas para el caacutelculo del disentildeo de ademes

ILUSTRACION 5 ETAPAS PARA EL DISENtildeO DE ADEMESLa forma maacutes representativa de la fortificacioacuten de madera en las excavaciones horizontales es la de cuadro o portada El cuadro o portada consta de un sombrero o Capiz y de los peones o apoyos tambieacuten conocidos como palancas algunas veces cuando se presenta afloramientos por el piso como consecuencia de presiones laterales se colocan soleras esto uacutenicamente cuando se presentan presiones mineras en este tipo de direccioacuten

FIGURA 22PARTES PRINCIPALES DE PUERTAS DE MADERA DESOSTENIMIENTO

La fortificacioacuten de madera se usa mucho en secciones rectangulares y trapezoidales aunque puede usarse tambieacuten en secciones de forma poligonal y de formas irregulares

Los elementos de fortificacioacuten de madera habitualmente tienen forma circular con diaacutemetros variables que pueden ir de 10 hasta 40 cm Los cuadros de fortificacioacuten pueden colocarse uno al lado del otro (fortificacioacuten continua) o a una cierta distancia unos de otros (fortificacioacuten espaciada) Esta distancia entre cuadros seguacuten documentos encontrados oscila entre 05 y 12 m esta distancia depende de los esfuerzos locales cuando los empujes son muy fuertes se pueden colocar poco espaciados (las distancia es entonces del orden de 035 m en casos maacutes favorables no se debe sobrepasar nunca de 150 m)

Cuando empleamos la fortificacioacuten espaciada por lo general el techo y las partes superiores de los lados se encaman es decir se revisten con tablas despueacutes se rellenan con pedazos de roca los espacios que queden entre la roca y el encamado lo cual garantiza una distribucioacuten maacutes uniforme de la presioacuten minera y por ende un mejor trabajo de la fortificacioacuten

La fortificacioacuten de madera habitualmente es riacutegida producieacutendose solo una pequentildea flexibilidad a causa de las deformaciones que experimenta la madera pero hay ocasiones que se hace uacutetil el empleo de cuadros que posean una cierta flexibilidad constructiva en tales casos esto se puede obtener por una de las variantes siguientes

bull Colocar entre el sombrero y los peones algunos elementos flexiblesbull Afinar el extremo inferior de los peones para facilitar su penetracioacuten en el piso la cual puede llegar a 10-12 cm si la roca es blanda

La fortificacioacuten de madera con cuadros normales se emplea habitualmente en los casos en que la presioacuten minera actuacutea relativamente simeacutetrica y no es muy grande mientras que en aquellos casos en que la presioacuten sea muy grande y el cuadro de fortificacioacuten no sea lo suficientemente resistente se hace necesario usar los cuadros reforzados Una de la formas de refuerzo que se emplea cuando la presioacuten por el techo es grande es la que consiste en colocar un apoyo intermedio que se denomina mainel Con esto la capacidad portadora de la fortificacioacuten se eleva 3 o 4 veces el problema con este elemento (el mainel) es que estorba mucho en la seccioacuten de la excavacioacuten Otras formas de refuerzos que se utilizan cuando actuacutea presioacuten minera con el techo y los lados son aquellos que emplean las vigas de refuerzo por el techo y los lados

En la figura 24 a b c d e f podemos observar los diferentes tipos de refuerzo que se emplean en las puertas de madera

FIGURA 23TIPOS DE REFUERZO PARA PUERTAS DE MADERALas desventajas de la fortificacioacuten reforzada de madera son las siguientes

o Alto consumo de maderao Disminucioacuten significativa del aacuterea uacutetil de la excavacioacuteno Aumento de la resistencia al paso del aire

Por estas desventajas es que en la mayoriacutea de los casos en que el cuadro normal no sea capaz de resistir la presioacuten minera no se utiliza el cuadro reforzado de madera sino que se pasa a fortificar con otro material maacutes resistente

61 DISENtildeO DE LOS ADEMES DE MADERAEl disentildeo de los sistemas de ademes de madera sigue ciertos pasos primero se hacen esquemas del sistema despueacutes se evaluacutea la presioacuten por diferentes formulas despueacutes se calculan los momentos esfuerzos y las secciones que estaacuten sometidas a estos momentos y a estos esfuerzos

611 MARCOS DE MADERA EN LOS TUNELESEl disentildeo de los marcos en los tuacuteneles consiste en encontrar el tamantildeo o diaacutemetro apropiado para los capis palancas y revestimientos

Se hallan cargas aproximadas que actuacutean sobre el ademe se hallan momentos flectores o de flexioacuten despueacutes se calculan diaacutemetros aproximados y se obtiene tambieacuten resistencias a compresioacuten despueacutes se analizan de acuerdo a la carga diaacutemetros aproximados de encamado o revestimiento (forro)

612 PARA EL MARCO DE MADERAEl marco de madera trabaja como una viga simple que se apoya en ambos extremos con carga uniformemente distribuida

613 PARA EL DISENtildeO DEL CAPIZ DE MADERALa principal consideracioacuten es que el cabezal estaacute sujeto a flexioacuten el momento y esfuerzo se calculan en el archivo adjunto de hoja de Microsoft Excel

614 DISENtildeO DE LAS PALANCASLos postes laterales de los ademes de madera estaacuten sometidos a presiones de los lados y a las reacciones en sus extremos Por lo tanto para su disentildeo se deberaacute evaluar los esfuerzos a flexioacuten y compresioacuten

Generalmente en la praacutectica para los postes se utilizan los mismos diaacutemetros que del cabezal pero sin embargo se verifican con otros caacutelculos

Tambieacuten se tienen algunas teoriacuteas como las siguientesPostulado de MM Protodiakonov sobre el avance horizontal en su techo se forma una boacuteveda paraboacutelica de destrozamiento el peso de las rocas contenidas dentro de esta boacuteveda es numeacutericamente igual a la magnitud de la presioacuten subterraacutenea sobre la entibacioacutenAlgunas consideraciones

bull Esta teoriacutea da resultados muy aproximados para rocas mullidas y sueltas pero para rocas compactas por lo general los resultados son inferiores al valor real pero ha tenido gran acogida en la praacutectica

bull No tiene en cuenta los cambios de presioacuten al crecer la profundidad del avance

bull El caraacutecter muy condicional del coeficiente f que participa en la formula y la carencia de meacutetodos confiables para su determinacioacuten

615 METODOLOGIacuteA UTILIZADATeniendo en cuenta resentildeas bibliograacuteficas de sostenimiento de minas se realizaraacuten los caacutelculos pertinentes para la mina el Bloque Posteriormente se realizara un caracterizacioacuten del estado actual en que se encuentra la madera del mina y al final con base en los caacutelculos realizados y de todas las variables involucradas se haraacute una evaluacioacuten del estado de sostenimiento y un anaacutelisis de los resultados como ultimo se sacaran conclusiones y recomendaciones que la mina deberaacute tener en cuenta

CaacutelculosLa bibliografiacutea existente de sostenimiento de minas es muy poca y la mayoriacutea presenta inconvenientes en el manejo de unidades y de traduccioacuten al idioma espantildeol debido a esto se escogioacute los fundamentos teoacutericos propuestos seguacuten Blanco(1993) ya que son de faacutecil entendimiento de los datos y las unidades se relacionan perfectamente

EjemploldquoCalculo de una fortificacioacuten de forma trapezoidal de madera cuando solo actuacuteacarga por el techo ldquo

El revestimiento o forrado persigue los siguientes objetivosbull Seguridad Se deben colocar maacutes juntos mientras mas deacutebil sea el terreno

bull Constituir un colchoacuten o encamado amortiguador para repartir uniformemente la presioacuten de los terrenos sobre la puerta e impedir que las asperezas de la roca concentren localmente la presioacuten (o presioacuten de caraacutecter puntual)bull Agrega una cierta elasticidad al sostenimiento porque estaacute constituido de madera menos resistente que trabaja perpendicularmente a las fibras puede comprimirse y permitir una deformacioacuten de los terrenos durante el periodo que sigue a su colocacioacuten esta elasticidad se aumenta llenando con piedras el vacio entre la roca y el forro Otra caracteriacutestica importante es que el forrado asegura la elasticidad necesaria entre la puerta y las rocas

7 MEacuteTODOS PARA ELEVAR LA VIDA DE UTIL DE LA FORTIFICACIOacuteN DEMADERALa vida de servicio de la fortificacioacuten de madera depende de la variedad y calidad de la madera usada de la humedad bajo la mina y de las condiciones de ventilacioacuten

Las medidas para aumentar la vida de servicio de la fortificacioacuten de madera sono El empleo de madera sana y secao La garantiacutea de una buena ventilacioacuten de la excavacioacuteno La existencia de un buen drenaje para las rocas circundanteso En lo posible utilizacioacuten de antiseacutepticos

De las viacuteas para aumentar la vida de servicio de la madera la maacutes usada es el tratamiento con antiseacutepticos lo que aumenta la estabilidad ante la pudricioacuten y disminuye su capacidad de absorcioacuten de agua a causa de la cual una madera tratada con antiseacutepticos puede durar dos o tres veces maacutes que una sin tratar El tratamiento con antiseacutepticos consiste en introducir en los poros de la madera una solucioacuten quiacutemica especial (el antiseacuteptico) la cual crea un medio en el que no se pueden desarrollar los hongos El antiseacuteptico que se emplee debe ser lo suficientemente toxico para los hongos pero no debe ser perjudicial para el hombre ademaacutes debe conservar su toxicidad despueacutes de un largo tiempo de tratada la madera no afectar las propiedades fiacutesico-mecaacutenicas de ella y no provocar la corrosioacuten en los elementos metaacutelicos

Existen muchos tipos de antiseacutepticos sin embargo para el tratamiento de la fortificacioacuten de minas se emplean preferentemente antiseacutepticos en soluciones acuosas como son

-Fluoruro de sodio (FNa)-Cloruro de zinc (Cl2Zn)-Sillico-fluoruro de sodio (Na2S1F6)

8 RESULTADOS Y ANAacuteLISISSe tomaron 23 muestras aleatorias representativas de maderos empleados para la elaboracioacuten de puertas de madera y dio como resultado 13 cm Aproximadamente en los caacutelculos hechos para carga que actuacutea solo por el techo presentamos un factor de seguridad bastante alto (en los caacutelculos realizados nos dio como resultado (86 cm) en la mina es 13 cm aproximadamente si se presentara carga por techo y por los lados se estariacutea cumpliendo con las expectativas(en los caacutelculos realizados(1265 cm) en la mina es 13 cm aproximadamente Para la carga que actuacutea por techo y por los lados tambieacuten se cumple con los requerimientos teoacutericos (1266 cm)

Diaacutemetro de 23 muestras de maderos empleados en la mina

En la mina principalmente se presenta carga por el techo lo que nos indica que nos encontramos con un diaacutemetro y longitudes oacuteptimas de capiz de la madera empleada en la mina todos los resultados se muestran en el archivo adjunto de Excel

En los caacutelculos realizados para el forro o revestimiento dio un espesor de 124 cm para el caso de la mina generalmente los entibadores cortan el orillo (o fracciones de madera) del orden de 3 cm lo que garantiza un revestimiento que cumple las condiciones

Al comparar los resultados y fundamentos hallados teoacutericamente y confrontarlos con las condiciones de la mina se cumple de que

EXIGENCIAS TECNICASLa fortificacioacuten empleada en la mina estaacute capacitada para asimilar carga que sobre ella va a actuar Es estable ya que conserva la forma que se le proyecta aun con accioacuten de las cargas

EXIGENCIAS DE PRODUCCIONEl estado actual de los niveles y otros sectores de la mina en conjunto con la implementacioacuten de la entibacioacuten garantizan las medidas oacuteptimas para

1048633 Ofrecer la menor resistencia posible al paso del aire1048633 Ocupar en la excavacioacuten el menor espacio posible1048633 No debe entorpecer los procesos productivos1048633 Estaacute constituida por elementos que se pueden preparar en la superficie y

que se pueden instalar por medios faacuteciles

1048633 Asegurar las condiciones de trabajo en la excavacioacuten durante el transcurso de todo el plazo de servicio

La resistencia de la madera (pino) que es la que empleamos en la mina conjuntamente con el eucalipto tiene un valor bajo de coeficiente de calidad constructiva lo que no es bueno para fortificar excavaciones con un plazo largo de servicio ademaacutes las condiciones de la mina hacen que la vida uacutetil o de servicio de la madera no sean muy altas hay que aclarar que en todos los sectores de la mina no se presentan las mismas condiciones por lo que en algunas partes la madera podriacutea ser la mejor opcioacuten

Sin embargo en la actualidad en los trabajos principales y de largo plazo de operacioacuten se estaacute empleando arcos de acero los cuales poseen propiedades mecaacutenicas muy buenas los cuales garantizan la preservacioacuten de niveles importantes por tiempos muy prolongados

La presencia de agua subterraacutenea es uno de los principales factores que afectan la madera principalmente en las partes inferiores en la mina hay pocos sectores donde se observa presencia de aguas subterraacuteneas pero donde hay presencia de agua se realiza lo posible para extraerla mediante sistemas de bombeo tratando asiacute de garantizar que el agua me afecte muy poco a el sistema de entibacioacuten

Como material natural que es cualquier tipo de madera presenta defectos naturales por eso en la mina se trata de adquirir madera que se encuentre en optimas condiciones para la entibacioacuten que se encuentre en condiciones de secado favorables y que la madera sea lo maacutes uniforme posible

En recorridos realizados en la mina se evidencia poca presencia de hongos que afectan la madera excepto en los retornos de aire viciado donde se presenta una alta humedad relativa lo que me facilita la existencia de hongos

El tipo de fortificacioacuten empleado en la mina es de tipo continuo (Los cuadros de fortificacioacuten se colocan uno al lado del otro) ver foto por recomendaciones teoacutericas se deben colocar con una distancia de separacioacuten desde 05 m y si hay gran presencia de presiones y esfuerzos desde 35 m con una distancia maacutexima de separacioacuten de 12m -15m en la mina se ha invertido mucho en este tipo de fortificaciones de madera para asiacute garantizar la seguridad de todo el personal en los niveles y otros sitios de trabajo

Adicionalmente en el techo y las partes superiores de los lados se encaman o sea que se les colocan forros o revestimientos cuyo objetivo principal es constituir un colchoacuten o encamado amortiguador para repartir uniformemente la presioacuten de los terrenos sobre la puerta e impedir que las asperezas de la roca se concentren localmente la presioacuten (o presioacuten de caraacutecter puntual) y dar tambieacuten una cierta elasticidad al sostenimiento porque estaacute constituido de madera menos resistente que trabaja perpendicularmente a las fibras puede comprimirse y permitir una deformacioacuten de los terrenos durante el periodo dinaacutemico que sigue a su colocacioacuten esta elasticidad se aumenta llenando con piedras el vacioacute entre la roca y el forro permitiendo asiacute que el forrado asegure la elasticidad necesaria entre la puerta y las rocas garantizando maacutes seguridad para el personal que labora en la mina

fotoTipo de sostenimiento o fortificacioacuten continuacutea

En la mina generalmente en los niveles se utilizan la fortificacioacuten de madera con cuadros normales debido a que la presioacuten minera actuacutea relativamente simeacutetrica mientras que en los tambores por seguridad del personal que labora en estos lugares se emplean cuadros de fortificacioacuten reforzados generalmente con tres patas (mainel)

En donde sea posible es recomendable canalizar el agua subterraacutenea para asiacute garantizar que no interactueacute en la parte inferior de la entibacioacuten de madera

fotoCanalizacioacuten o drenaje de aguas en el interior de la mina

9 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONESo La madera que se seca adecuadamente dura maacutes que la verde la

descortezada maacutes que la que conserva la corteza la madera que se conserva constantemente en zonas bien ventiladas puede durar indefinidamente la madera en cambio en una atmoacutesfera huacutemeda y caliente se descompondraacute raacutepidamente la madera sometida alternativamente a atmoacutesferas huacutemedas y secas se estropea raacutepidamente la madera sometida a efectos bioloacutegicos tiene vida uacutetil corta

o La especie influye en las caracteriacutesticas de secado especialmente en funcioacuten de densidad generalmente la madera de baja densidad se seca en forma relativamente raacutepida en cambio la madera de alta densidad se seca lentamente

o La vida uacutetil de una madera estaacute determinada de una parte por aspectos inherentes a su naturaleza y de otra por las condiciones especiales de servicio la durabilidad depende tambieacuten de las condiciones de utilizacioacuten por ejemplo la madera seraacute maacutes susceptible a ser atacada en condiciones caacutelidas y huacutemedas que en climas friacuteos y secos

o En estudios realizados en trabajos de grado de maderas en la regioacuten se afirma que gran porcentaje de madera que llega a la regioacuten es muy joven y son maacutes susceptibles a el ataque de hongos e insectos y ademaacutes tienen menos propiedades mecaacutenicas que la madera adulta ademaacutes presenta un alto contenido de humedad (gt30)

o La madera en la mina constituye un sistema de fortificacioacuten bueno excepto en lugares donde circulan las corrientes de aire viciado ya que se presenta un alto contenido de humedad y me favorece la presencia de hongos para estos lugares actualmente se estaacuten destinando otro tipo de fortificacioacuten como lo son los arcos de acero que hasta ahora han respondido muy bien a esfuerzos y presiones en la mina

o Para mejorar la condicioacuten de la madera que se presentan en la mina se debe construir un lugar especial para asiacute facilitar el control de humedad y garantizar unas condiciones de secado optimas contribuyendo asiacute a mayor durabilidad de esta recurso en la mina

o El lugar ideal para el almacenamiento de la madera debe ser un terreno alto razonablemente parejo con buen desaguumle y que no esteacute rodeado por aacuterboles altos o edificios que me puedan propiciar ambientes maacutes huacutemedos y que obstaculizan notablemente la entrada de luz solar

o Un seguimiento mediante el registro y control de los lugares ademaacutes del tipo de fortificacioacuten empleado pueden ayudar a tomar buenas decisiones a la hora de escoger la mejor decisioacuten en sostenimiento

10 BIBLIOGRAFIacuteA

bull Fortificacioacuten de excavaciones horizontales Blanco Torres Roberto1993bull Disentildeo de ademaacutes en minas Biron Cemal Arioglu Ergin 1987 EditorialLimusa Meacutexico DFbull Laboratorio de productos forestales1984Estudio de propiedades Fiacutesicomecaacutenicas y trabajabilidad del Pinus Patula Universidad Nacional deColombia Seccional Medellin39pbull Laboratorio de productos forestales Universidad Nacional de Colombia 1989

Madera Boletiacuten teacutecnico informativo sobre Tecnologiacutea de Maderas VolumenVIII Ndeg1 Medelliacuten Colombia55p

bull Propiedades Eleacutectricas La madera seca es un buen aislante eleacutectrico su resistividad decrece raacutepidamente si aumenta la humedad Para un grado de humedad determinado la resistividad depende de la direccioacuten (es menor en la direccioacuten de las fibras) de la especie (es mayor en especies que contienen aceites y resinas) y del peso especiacutefico (crece al aumentar el mismo)

45 PROPIEDADES FIacuteSICO-MECAacuteNICAS DE LA MADERALas propiedades fiacutesico-mecaacutenicas de cualquier variedad de madera estaacuten condicionadas en gran medida por su humedad habitualmente estas propiedades son referidas para la madera seca al aire o sea para aproximadamente un 15 de humedad en la tabla 3 y figura 5 podemos observar algunas caracteriacutesticas generales de la madera empleada en la mina

TABLA 3 VALORES PROMEDIO DE LAS PROPIEDADES FIacuteSICO-MECAacuteNICAS DELPINO

FIGURA 5TENSIONES PERMISIBLES SEGUacuteN TSIMBAREVICH

451 RESISTENCIA DE LA MADERA

La madera en las minas estaacute sujeta a la flexioacuten compresioacuten pandeo y al cizallamiento a continuacioacuten veremos una descripcioacuten de estos tipos de propiedades

452 RESISTENCIA A LA TENSIONLa resistencia maacutexima de la madera es a la tensioacuten especialmente la que es paralela a la estructura fibrosa

Una madera con unas condiciones optimas de secado (12 aprox) puede alcanzar un maacuteximo de 3000 Kgcm2 pero tenemos que tener en cuenta que la relacioacuten de la direccioacuten de la carga con el aacutengulo de la fibra tienen un efecto muy marcado en la resistencia a la tensioacuten

En la tabla 4 podemos observar la resistencia a la tensioacuten de algunos materiales y en la figura 6 la relacioacuten entre la resistencia a la tensioacuten y la direccioacuten de la fibra

TABLA 4RESISTENCIA A LA TENSIOacuteN DE ALGUNOS MATERIALES

FIGURA 6RELACIOacuteN ENTRE LA RESISTENCIA A LA TENSIOacuteN Y LA DIRECCIOacuteNDE LA FIBRA

La densidad tiene relacioacuten positiva con respecto a la resistencia a la tensioacuten esto lo podemos observar en la figura 7 en la cual se muestra la relacioacuten entre la resistencia a la tensioacuten y la densidad relativa

FIGURA 7RELACIOacuteN ENTRE LA RESISTENCIA A LA TENSIOacuteN Y LA DENSIDADRELATIVA

Por el contrario la humedad hace decrecer la resistencia a la tensioacuten muchos investigadores han indicado que por un aumento desde el 10 del contenido humedad hasta el punto de saturacioacuten de la fibra la resistencia a la tensioacuten disminuye linealmente como se muestra en la figura 8

FIGURA 8RELACIOacuteN ENTRE LA RESISTENCIA A LA TENSIOacuteN Y EL CONTENIDODE HUMEDADSeguacuten el US Forest Products Laboratory (Laboratorio para productos forestales de Estados unidos) si hay un incremento de 1 en el contenido de humedad se reduce la resistencia a la tensioacuten a lo largo de la fibra en casi un 3Seguacuten muchos investigadores la resistencia maacutexima a la tensioacuten se alcanza cuando el contenido de humedad estaacute entre el 8 y 10

Ademaacutes los nudos y las muescas tambieacuten reducen la resistencia de la madera puesto que la fibra se deforma al pasar en torno a ellos las fibras de los nudos forman un aacutengulo recto con las de madera453 RESISTENCIA A LA COMPRESIONLa maacutexima resistencia a la compresioacuten desempentildea un papel importante en la utilizacioacuten de la madera para los maderos secados al aire la maacutexima resistencia a la compresioacuten paralela al fibra alcanza en promedio solo cerca del 50 de la resistencia a la tensioacuten a lo largo de la misma fibra el comportamiento diferente de la madera a la tensioacuten y a la compresioacuten puede explicarse por su estructura fibrosa

Las fibras bien cementadas y acuntildeadas soportan esfuerzos a la tensioacuten muy altos sometidos a compresioacuten probablemente se presente un pandeo inicial de las fibras individuales al empezar la ruptura

El efecto del aacutengulo de carga con la direccioacuten de la fibra es maacutes notable en la resistencia a la compresioacuten que en la resistencia a la tensioacuten en la figura 9 podemos observar la relacioacuten entre la resistencia a la compresioacuten de la madera de pino y el aacutengulo de fibra

Donde μ=contenido de humedadFIGURA 9RELACIOacuteN ENTRE LA RESISTENCIA A LA COMPRESIOacuteN(OAPLASTAMIENTO) DE LA MADERA DE PINO Y EL AacuteNGULO DE FIBRA

La resistencia a la compresioacuten de la madera a lo largo de la fibra se incrementa con la densidad esto lo podemos observar en la figura 10

FIGURA 10RELACIOacuteN ENTRE LA RESISTENCIA A LA COMPRESIOacuteN Y LADENSIDAD RELATIVA A DIFERENTES CONTENIDOS DE HUMEDAD

El contenido de humedad es el factor maacutes importante en la resistencia a la compresioacuten de la madera Como el agua se deposita entre las micelas causa una reduccioacuten en las fuerzas intercelulares de atraccioacuten y por lo tanto en la cohesioacuten

A continuacioacuten en la figura 11 se muestra la relacioacuten entre la resistencia a la compresioacuten y el contenido de humedad en varias especies arboriacutecolas

FIGURA 11RELACIOacuteN ENTRE LA RESISTENCIA A LA COMPRESIOacuteN(O APLASTAMIENTO) Y EL CONTENIDO DE HUMEDAD PARA VARIAS ESPECIES ARBORIacuteCOLAS

Despueacutes de que el contenido de humedad alcanza alrededor del 18 la resistencia no difiere mucho y se vuelve casi constante conservando ya una tendencia pero el problema es que si tiene alto contenido de humedad el esfuerzo de compresioacuten se me reduce a casi la mitad (para un ge18 de contenido de humedad la madera reduce a casi la mitad la capacidad de soportar esfuerzo a compresioacuten que si la madera estuviera seca) este comportamiento lo podemos observar en la figura12

FIGURA 12EFECTO DE LA HUMEDAD EN LA RESISTENCIA A LA COMPRESIOacuteNDE LA MADERA

Tambieacuten podemos observar el efecto marcado de la humedad en la disminucioacuten de soporte de carga despueacutes del 15 de humedad el efecto ya casi no presenta importancia ver figura 13

FIGURA 13HUMEDAD VS CAPACIDAD DE SOPORTE DE CARGA DE LAMADERA

El efecto de los nudos y de las muescas en la resistencia a la compresioacuten no es tan grande como sobre la resistencia a la tensioacuten sin embargo este problema no deberaacute subestimarse

454 RESISTENCIA AL PANDEOEsta resistencia se mide paralelamente a las fibras en el eje de la madera seguacuten el diaacutemetro y la longitud aproximada podremos calcular la resistencia al pandeo seguacuten la siguiente tablaFIGURA 14RESISTENCIA AL PANDEO DE LA MADERA EMPLEADA EN LASMINAS455 RESISTENCIA A LA FLEXION O (MODULO DE RUPTURA)

Los maderos horizontales estaacuten sujetos al esfuerzo a la flexioacuten cuando las fibras superiores estaacuten sometidas a compresioacuten y las fibras inferiores a tensioacuten El eje

neutro se situacutea maacutes cerca del lado de la tensioacuten que del lado del a compresioacuten porque la resistencia a la tensioacuten es mucho maacutes alta que la resistencia a la compresioacuten

El modulo de ruptura se mide cargando una viga en el centro al cargarla la deflexioacuten se mide y se grafica despueacutes se compara y se concluye que hay varias zonas de deformacioacuten la primera es la zona elaacutestica en donde la carga y la deflexioacuten son proporcionales despueacutes esta relacioacuten continua pero en menor grado hasta que se rompe la fibra maacutes alejada la ruptura no es repentina si no que se propaga de fibra a fibra deformando el madero

Este comportamiento tiacutepico o caracteriacutestico de la madera por eso es que da indicaciones visuales y auditivas previas a la fractura mientras la madera soporta aun cierta carga lo que da tiempo suficiente para cambiar oportunamente los ademes en las minas La direccioacuten u orientacioacuten en relacioacuten con la carga afecta tambieacuten el esfuerzo a flexioacuten Ver figura 1516

FIGURA 15EFECTOS DE LA DIRECCIOacuteN DE LA FIBRA SOBRE LA RESISTENCIA A LA TENSIOacuteN COMPRESIOacuteN Y FLEXIOacuteN DE LA MADERA (Podemos ver que la resistencia a la compresioacuten es la menos afectada por la direccioacuten de la fibra)

FIGURA 16EFECTOS DE LA HUMEDAD Y DE LA TEMPERATURA EN LARESISTENCIA A LA FLEXIOacuteN DE LA MADERA

En la figura anterior podemos ver que se presenta una reduccioacuten proporcional o de caraacutecter lineal

FIGURA 17 DIAacuteMETRO DE NUDOS VS ESFUERZO FLEXIONANTELos nudos reducen considerablemente los moacutedulos de ruptura de la madera si se localizan en la zona de tensioacuten cerca de la seccioacuten transversal critica tambieacuten podemos observar que el diaacutemetro de los nudos reduce considerablemente la resistencia a la flexioacuten observar figura 17 La duracioacuten de los esfuerzos (fatiga) afecta gradualmente de la madera y podemos observar que la capacidad de soporte por carga en la madera baja a 60 despueacutes de 10 a 20 diacuteas Observar figura 18

FIGURA 18EFECTOS DE LA DURACIOacuteN DE LA CARGA EN LA RESISTENCIA A LAFLEXIOacuteN EN LA MADERA

456 RESISTENCIA AL ESFUERZO CORTANTELa resistencia maacutexima al cortante de la madera es notablemente maacutes bajo que la resistencia a la torsioacuten Seguacuten el Wood Handbook (Manual de la madera) para elementos de madera soacutelida el cortante maacuteximo permisible por torsioacuten puede tomarse como el esfuerzo cortante paralelo al a fibra y pueden utilizarse 23 de este valor como el esfuerzo cortante permisible por torsioacuten en el liacutemite proporcional El esfuerzo cortante perpendicular a la fibra es alrededor de tres a cuatro veces maacutes alto que el paralelo a la fibra Observar figura 19

FIGURA 19EFECTO DEL CONTENIDO DE HUMEDAD EN LA RESISTENCIA ALESFUERZO CORTANTE EN LA MADERA

5 PRESIONES EN LOS ADEMES DE MADERA

A continuacioacuten se enumeran los principios baacutesicos y consideraciones que se deben tener en cuenta para evaluar o cuantificar la presioacuten que se ejerce sobre el entibado el caacutelculo de estos paraacutemetros esta soportado en archivos adjuntos de Microsoft Excel

51 EVALUACION DE PRESIONESExisten dos principios en el disentildeo de ademes de madera

1-Los ademes deberaacuten soportar las cargas con seguridad2-La cantidad de material y de mano de obra se deberaacute restringir a un

miacutenimo (factor de economiacutea)

52 PRESIONES EN GALERIASSeguacuten muchos investigadores la presioacuten en un tuacutenel o galeriacutea tiene la forma de una boacuteveda (domo) paraboacutelico (Cemal 1987) En los fundamentos teoacutericos se presentan una serie de ecuaciones que seraacuten mostradas en el archivo adjunto de Microsoft Excel En la evaluacioacuten de presiones en galeriacuteas intervienen formulas teoacutericas las cuales son demasiado complicadas e intervienen muchas variables por eso se emplean formulas que me arrojan valores aproximados

FIGURA 20ESQUEMA DEL CAacuteLCULO DE LA PRESIOacuteN ACTUANTE POR ELTECHO SEGUacuteN PROTODIAKONOV

FIGURA 21REACCIONES Y CARGAS PRESENTES EN UNA FORTIFICACIOacuteNTRAPEZOIDAL

CARGA EN TECHO Y LADOSConsideracioacuten Las presiones laterales en la roca dura son muy pequentildeas o insignificantes (por lo cual solo se empleara carga por el techo) en cambio en rocas fracturadas ejercen una presioacuten lateral hasta dos veces superior a la carga de techo

En esta imagen podemos observar el efecto de la presioacuten lateral en las puertas de madera

6 CONSIDERACIONES PRAacuteCTICAS PARA EL DISENtildeO DE ADEMESCuando se observa el disentildeo de sistemas de soporte es necesario considerar un sin nuacutemero de factores estos incluyen

o La calidad y propiedades (resistencia deformacioacuten dependencia del tiempo meteorizacioacuten) de la roca encajante o circundante

o Uniones planos de corte y diaclasaso Condiciones hidrogeoloacutegicaso Campo de esfuerzoso Esfuerzos totales alrededor de la cavidad sin soporteo Deformaciones dependientes del tiempoo Puntos de vista buenos teacutecnica y econoacutemicamente

Etapas para el caacutelculo del disentildeo de ademes

ILUSTRACION 5 ETAPAS PARA EL DISENtildeO DE ADEMESLa forma maacutes representativa de la fortificacioacuten de madera en las excavaciones horizontales es la de cuadro o portada El cuadro o portada consta de un sombrero o Capiz y de los peones o apoyos tambieacuten conocidos como palancas algunas veces cuando se presenta afloramientos por el piso como consecuencia de presiones laterales se colocan soleras esto uacutenicamente cuando se presentan presiones mineras en este tipo de direccioacuten

FIGURA 22PARTES PRINCIPALES DE PUERTAS DE MADERA DESOSTENIMIENTO

La fortificacioacuten de madera se usa mucho en secciones rectangulares y trapezoidales aunque puede usarse tambieacuten en secciones de forma poligonal y de formas irregulares

Los elementos de fortificacioacuten de madera habitualmente tienen forma circular con diaacutemetros variables que pueden ir de 10 hasta 40 cm Los cuadros de fortificacioacuten pueden colocarse uno al lado del otro (fortificacioacuten continua) o a una cierta distancia unos de otros (fortificacioacuten espaciada) Esta distancia entre cuadros seguacuten documentos encontrados oscila entre 05 y 12 m esta distancia depende de los esfuerzos locales cuando los empujes son muy fuertes se pueden colocar poco espaciados (las distancia es entonces del orden de 035 m en casos maacutes favorables no se debe sobrepasar nunca de 150 m)

Cuando empleamos la fortificacioacuten espaciada por lo general el techo y las partes superiores de los lados se encaman es decir se revisten con tablas despueacutes se rellenan con pedazos de roca los espacios que queden entre la roca y el encamado lo cual garantiza una distribucioacuten maacutes uniforme de la presioacuten minera y por ende un mejor trabajo de la fortificacioacuten

La fortificacioacuten de madera habitualmente es riacutegida producieacutendose solo una pequentildea flexibilidad a causa de las deformaciones que experimenta la madera pero hay ocasiones que se hace uacutetil el empleo de cuadros que posean una cierta flexibilidad constructiva en tales casos esto se puede obtener por una de las variantes siguientes

bull Colocar entre el sombrero y los peones algunos elementos flexiblesbull Afinar el extremo inferior de los peones para facilitar su penetracioacuten en el piso la cual puede llegar a 10-12 cm si la roca es blanda

La fortificacioacuten de madera con cuadros normales se emplea habitualmente en los casos en que la presioacuten minera actuacutea relativamente simeacutetrica y no es muy grande mientras que en aquellos casos en que la presioacuten sea muy grande y el cuadro de fortificacioacuten no sea lo suficientemente resistente se hace necesario usar los cuadros reforzados Una de la formas de refuerzo que se emplea cuando la presioacuten por el techo es grande es la que consiste en colocar un apoyo intermedio que se denomina mainel Con esto la capacidad portadora de la fortificacioacuten se eleva 3 o 4 veces el problema con este elemento (el mainel) es que estorba mucho en la seccioacuten de la excavacioacuten Otras formas de refuerzos que se utilizan cuando actuacutea presioacuten minera con el techo y los lados son aquellos que emplean las vigas de refuerzo por el techo y los lados

En la figura 24 a b c d e f podemos observar los diferentes tipos de refuerzo que se emplean en las puertas de madera

FIGURA 23TIPOS DE REFUERZO PARA PUERTAS DE MADERALas desventajas de la fortificacioacuten reforzada de madera son las siguientes

o Alto consumo de maderao Disminucioacuten significativa del aacuterea uacutetil de la excavacioacuteno Aumento de la resistencia al paso del aire

Por estas desventajas es que en la mayoriacutea de los casos en que el cuadro normal no sea capaz de resistir la presioacuten minera no se utiliza el cuadro reforzado de madera sino que se pasa a fortificar con otro material maacutes resistente

61 DISENtildeO DE LOS ADEMES DE MADERAEl disentildeo de los sistemas de ademes de madera sigue ciertos pasos primero se hacen esquemas del sistema despueacutes se evaluacutea la presioacuten por diferentes formulas despueacutes se calculan los momentos esfuerzos y las secciones que estaacuten sometidas a estos momentos y a estos esfuerzos

611 MARCOS DE MADERA EN LOS TUNELESEl disentildeo de los marcos en los tuacuteneles consiste en encontrar el tamantildeo o diaacutemetro apropiado para los capis palancas y revestimientos

Se hallan cargas aproximadas que actuacutean sobre el ademe se hallan momentos flectores o de flexioacuten despueacutes se calculan diaacutemetros aproximados y se obtiene tambieacuten resistencias a compresioacuten despueacutes se analizan de acuerdo a la carga diaacutemetros aproximados de encamado o revestimiento (forro)

612 PARA EL MARCO DE MADERAEl marco de madera trabaja como una viga simple que se apoya en ambos extremos con carga uniformemente distribuida

613 PARA EL DISENtildeO DEL CAPIZ DE MADERALa principal consideracioacuten es que el cabezal estaacute sujeto a flexioacuten el momento y esfuerzo se calculan en el archivo adjunto de hoja de Microsoft Excel

614 DISENtildeO DE LAS PALANCASLos postes laterales de los ademes de madera estaacuten sometidos a presiones de los lados y a las reacciones en sus extremos Por lo tanto para su disentildeo se deberaacute evaluar los esfuerzos a flexioacuten y compresioacuten

Generalmente en la praacutectica para los postes se utilizan los mismos diaacutemetros que del cabezal pero sin embargo se verifican con otros caacutelculos

Tambieacuten se tienen algunas teoriacuteas como las siguientesPostulado de MM Protodiakonov sobre el avance horizontal en su techo se forma una boacuteveda paraboacutelica de destrozamiento el peso de las rocas contenidas dentro de esta boacuteveda es numeacutericamente igual a la magnitud de la presioacuten subterraacutenea sobre la entibacioacutenAlgunas consideraciones

bull Esta teoriacutea da resultados muy aproximados para rocas mullidas y sueltas pero para rocas compactas por lo general los resultados son inferiores al valor real pero ha tenido gran acogida en la praacutectica

bull No tiene en cuenta los cambios de presioacuten al crecer la profundidad del avance

bull El caraacutecter muy condicional del coeficiente f que participa en la formula y la carencia de meacutetodos confiables para su determinacioacuten

615 METODOLOGIacuteA UTILIZADATeniendo en cuenta resentildeas bibliograacuteficas de sostenimiento de minas se realizaraacuten los caacutelculos pertinentes para la mina el Bloque Posteriormente se realizara un caracterizacioacuten del estado actual en que se encuentra la madera del mina y al final con base en los caacutelculos realizados y de todas las variables involucradas se haraacute una evaluacioacuten del estado de sostenimiento y un anaacutelisis de los resultados como ultimo se sacaran conclusiones y recomendaciones que la mina deberaacute tener en cuenta

CaacutelculosLa bibliografiacutea existente de sostenimiento de minas es muy poca y la mayoriacutea presenta inconvenientes en el manejo de unidades y de traduccioacuten al idioma espantildeol debido a esto se escogioacute los fundamentos teoacutericos propuestos seguacuten Blanco(1993) ya que son de faacutecil entendimiento de los datos y las unidades se relacionan perfectamente

EjemploldquoCalculo de una fortificacioacuten de forma trapezoidal de madera cuando solo actuacuteacarga por el techo ldquo

El revestimiento o forrado persigue los siguientes objetivosbull Seguridad Se deben colocar maacutes juntos mientras mas deacutebil sea el terreno

bull Constituir un colchoacuten o encamado amortiguador para repartir uniformemente la presioacuten de los terrenos sobre la puerta e impedir que las asperezas de la roca concentren localmente la presioacuten (o presioacuten de caraacutecter puntual)bull Agrega una cierta elasticidad al sostenimiento porque estaacute constituido de madera menos resistente que trabaja perpendicularmente a las fibras puede comprimirse y permitir una deformacioacuten de los terrenos durante el periodo que sigue a su colocacioacuten esta elasticidad se aumenta llenando con piedras el vacio entre la roca y el forro Otra caracteriacutestica importante es que el forrado asegura la elasticidad necesaria entre la puerta y las rocas

7 MEacuteTODOS PARA ELEVAR LA VIDA DE UTIL DE LA FORTIFICACIOacuteN DEMADERALa vida de servicio de la fortificacioacuten de madera depende de la variedad y calidad de la madera usada de la humedad bajo la mina y de las condiciones de ventilacioacuten

Las medidas para aumentar la vida de servicio de la fortificacioacuten de madera sono El empleo de madera sana y secao La garantiacutea de una buena ventilacioacuten de la excavacioacuteno La existencia de un buen drenaje para las rocas circundanteso En lo posible utilizacioacuten de antiseacutepticos

De las viacuteas para aumentar la vida de servicio de la madera la maacutes usada es el tratamiento con antiseacutepticos lo que aumenta la estabilidad ante la pudricioacuten y disminuye su capacidad de absorcioacuten de agua a causa de la cual una madera tratada con antiseacutepticos puede durar dos o tres veces maacutes que una sin tratar El tratamiento con antiseacutepticos consiste en introducir en los poros de la madera una solucioacuten quiacutemica especial (el antiseacuteptico) la cual crea un medio en el que no se pueden desarrollar los hongos El antiseacuteptico que se emplee debe ser lo suficientemente toxico para los hongos pero no debe ser perjudicial para el hombre ademaacutes debe conservar su toxicidad despueacutes de un largo tiempo de tratada la madera no afectar las propiedades fiacutesico-mecaacutenicas de ella y no provocar la corrosioacuten en los elementos metaacutelicos

Existen muchos tipos de antiseacutepticos sin embargo para el tratamiento de la fortificacioacuten de minas se emplean preferentemente antiseacutepticos en soluciones acuosas como son

-Fluoruro de sodio (FNa)-Cloruro de zinc (Cl2Zn)-Sillico-fluoruro de sodio (Na2S1F6)

8 RESULTADOS Y ANAacuteLISISSe tomaron 23 muestras aleatorias representativas de maderos empleados para la elaboracioacuten de puertas de madera y dio como resultado 13 cm Aproximadamente en los caacutelculos hechos para carga que actuacutea solo por el techo presentamos un factor de seguridad bastante alto (en los caacutelculos realizados nos dio como resultado (86 cm) en la mina es 13 cm aproximadamente si se presentara carga por techo y por los lados se estariacutea cumpliendo con las expectativas(en los caacutelculos realizados(1265 cm) en la mina es 13 cm aproximadamente Para la carga que actuacutea por techo y por los lados tambieacuten se cumple con los requerimientos teoacutericos (1266 cm)

Diaacutemetro de 23 muestras de maderos empleados en la mina

En la mina principalmente se presenta carga por el techo lo que nos indica que nos encontramos con un diaacutemetro y longitudes oacuteptimas de capiz de la madera empleada en la mina todos los resultados se muestran en el archivo adjunto de Excel

En los caacutelculos realizados para el forro o revestimiento dio un espesor de 124 cm para el caso de la mina generalmente los entibadores cortan el orillo (o fracciones de madera) del orden de 3 cm lo que garantiza un revestimiento que cumple las condiciones

Al comparar los resultados y fundamentos hallados teoacutericamente y confrontarlos con las condiciones de la mina se cumple de que

EXIGENCIAS TECNICASLa fortificacioacuten empleada en la mina estaacute capacitada para asimilar carga que sobre ella va a actuar Es estable ya que conserva la forma que se le proyecta aun con accioacuten de las cargas

EXIGENCIAS DE PRODUCCIONEl estado actual de los niveles y otros sectores de la mina en conjunto con la implementacioacuten de la entibacioacuten garantizan las medidas oacuteptimas para

1048633 Ofrecer la menor resistencia posible al paso del aire1048633 Ocupar en la excavacioacuten el menor espacio posible1048633 No debe entorpecer los procesos productivos1048633 Estaacute constituida por elementos que se pueden preparar en la superficie y

que se pueden instalar por medios faacuteciles

1048633 Asegurar las condiciones de trabajo en la excavacioacuten durante el transcurso de todo el plazo de servicio

La resistencia de la madera (pino) que es la que empleamos en la mina conjuntamente con el eucalipto tiene un valor bajo de coeficiente de calidad constructiva lo que no es bueno para fortificar excavaciones con un plazo largo de servicio ademaacutes las condiciones de la mina hacen que la vida uacutetil o de servicio de la madera no sean muy altas hay que aclarar que en todos los sectores de la mina no se presentan las mismas condiciones por lo que en algunas partes la madera podriacutea ser la mejor opcioacuten

Sin embargo en la actualidad en los trabajos principales y de largo plazo de operacioacuten se estaacute empleando arcos de acero los cuales poseen propiedades mecaacutenicas muy buenas los cuales garantizan la preservacioacuten de niveles importantes por tiempos muy prolongados

La presencia de agua subterraacutenea es uno de los principales factores que afectan la madera principalmente en las partes inferiores en la mina hay pocos sectores donde se observa presencia de aguas subterraacuteneas pero donde hay presencia de agua se realiza lo posible para extraerla mediante sistemas de bombeo tratando asiacute de garantizar que el agua me afecte muy poco a el sistema de entibacioacuten

Como material natural que es cualquier tipo de madera presenta defectos naturales por eso en la mina se trata de adquirir madera que se encuentre en optimas condiciones para la entibacioacuten que se encuentre en condiciones de secado favorables y que la madera sea lo maacutes uniforme posible

En recorridos realizados en la mina se evidencia poca presencia de hongos que afectan la madera excepto en los retornos de aire viciado donde se presenta una alta humedad relativa lo que me facilita la existencia de hongos

El tipo de fortificacioacuten empleado en la mina es de tipo continuo (Los cuadros de fortificacioacuten se colocan uno al lado del otro) ver foto por recomendaciones teoacutericas se deben colocar con una distancia de separacioacuten desde 05 m y si hay gran presencia de presiones y esfuerzos desde 35 m con una distancia maacutexima de separacioacuten de 12m -15m en la mina se ha invertido mucho en este tipo de fortificaciones de madera para asiacute garantizar la seguridad de todo el personal en los niveles y otros sitios de trabajo

Adicionalmente en el techo y las partes superiores de los lados se encaman o sea que se les colocan forros o revestimientos cuyo objetivo principal es constituir un colchoacuten o encamado amortiguador para repartir uniformemente la presioacuten de los terrenos sobre la puerta e impedir que las asperezas de la roca se concentren localmente la presioacuten (o presioacuten de caraacutecter puntual) y dar tambieacuten una cierta elasticidad al sostenimiento porque estaacute constituido de madera menos resistente que trabaja perpendicularmente a las fibras puede comprimirse y permitir una deformacioacuten de los terrenos durante el periodo dinaacutemico que sigue a su colocacioacuten esta elasticidad se aumenta llenando con piedras el vacioacute entre la roca y el forro permitiendo asiacute que el forrado asegure la elasticidad necesaria entre la puerta y las rocas garantizando maacutes seguridad para el personal que labora en la mina

fotoTipo de sostenimiento o fortificacioacuten continuacutea

En la mina generalmente en los niveles se utilizan la fortificacioacuten de madera con cuadros normales debido a que la presioacuten minera actuacutea relativamente simeacutetrica mientras que en los tambores por seguridad del personal que labora en estos lugares se emplean cuadros de fortificacioacuten reforzados generalmente con tres patas (mainel)

En donde sea posible es recomendable canalizar el agua subterraacutenea para asiacute garantizar que no interactueacute en la parte inferior de la entibacioacuten de madera

fotoCanalizacioacuten o drenaje de aguas en el interior de la mina

9 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONESo La madera que se seca adecuadamente dura maacutes que la verde la

descortezada maacutes que la que conserva la corteza la madera que se conserva constantemente en zonas bien ventiladas puede durar indefinidamente la madera en cambio en una atmoacutesfera huacutemeda y caliente se descompondraacute raacutepidamente la madera sometida alternativamente a atmoacutesferas huacutemedas y secas se estropea raacutepidamente la madera sometida a efectos bioloacutegicos tiene vida uacutetil corta

o La especie influye en las caracteriacutesticas de secado especialmente en funcioacuten de densidad generalmente la madera de baja densidad se seca en forma relativamente raacutepida en cambio la madera de alta densidad se seca lentamente

o La vida uacutetil de una madera estaacute determinada de una parte por aspectos inherentes a su naturaleza y de otra por las condiciones especiales de servicio la durabilidad depende tambieacuten de las condiciones de utilizacioacuten por ejemplo la madera seraacute maacutes susceptible a ser atacada en condiciones caacutelidas y huacutemedas que en climas friacuteos y secos

o En estudios realizados en trabajos de grado de maderas en la regioacuten se afirma que gran porcentaje de madera que llega a la regioacuten es muy joven y son maacutes susceptibles a el ataque de hongos e insectos y ademaacutes tienen menos propiedades mecaacutenicas que la madera adulta ademaacutes presenta un alto contenido de humedad (gt30)

o La madera en la mina constituye un sistema de fortificacioacuten bueno excepto en lugares donde circulan las corrientes de aire viciado ya que se presenta un alto contenido de humedad y me favorece la presencia de hongos para estos lugares actualmente se estaacuten destinando otro tipo de fortificacioacuten como lo son los arcos de acero que hasta ahora han respondido muy bien a esfuerzos y presiones en la mina

o Para mejorar la condicioacuten de la madera que se presentan en la mina se debe construir un lugar especial para asiacute facilitar el control de humedad y garantizar unas condiciones de secado optimas contribuyendo asiacute a mayor durabilidad de esta recurso en la mina

o El lugar ideal para el almacenamiento de la madera debe ser un terreno alto razonablemente parejo con buen desaguumle y que no esteacute rodeado por aacuterboles altos o edificios que me puedan propiciar ambientes maacutes huacutemedos y que obstaculizan notablemente la entrada de luz solar

o Un seguimiento mediante el registro y control de los lugares ademaacutes del tipo de fortificacioacuten empleado pueden ayudar a tomar buenas decisiones a la hora de escoger la mejor decisioacuten en sostenimiento

10 BIBLIOGRAFIacuteA

bull Fortificacioacuten de excavaciones horizontales Blanco Torres Roberto1993bull Disentildeo de ademaacutes en minas Biron Cemal Arioglu Ergin 1987 EditorialLimusa Meacutexico DFbull Laboratorio de productos forestales1984Estudio de propiedades Fiacutesicomecaacutenicas y trabajabilidad del Pinus Patula Universidad Nacional deColombia Seccional Medellin39pbull Laboratorio de productos forestales Universidad Nacional de Colombia 1989

Madera Boletiacuten teacutecnico informativo sobre Tecnologiacutea de Maderas VolumenVIII Ndeg1 Medelliacuten Colombia55p

La densidad tiene relacioacuten positiva con respecto a la resistencia a la tensioacuten esto lo podemos observar en la figura 7 en la cual se muestra la relacioacuten entre la resistencia a la tensioacuten y la densidad relativa

FIGURA 7RELACIOacuteN ENTRE LA RESISTENCIA A LA TENSIOacuteN Y LA DENSIDADRELATIVA

Por el contrario la humedad hace decrecer la resistencia a la tensioacuten muchos investigadores han indicado que por un aumento desde el 10 del contenido humedad hasta el punto de saturacioacuten de la fibra la resistencia a la tensioacuten disminuye linealmente como se muestra en la figura 8

FIGURA 8RELACIOacuteN ENTRE LA RESISTENCIA A LA TENSIOacuteN Y EL CONTENIDODE HUMEDADSeguacuten el US Forest Products Laboratory (Laboratorio para productos forestales de Estados unidos) si hay un incremento de 1 en el contenido de humedad se reduce la resistencia a la tensioacuten a lo largo de la fibra en casi un 3Seguacuten muchos investigadores la resistencia maacutexima a la tensioacuten se alcanza cuando el contenido de humedad estaacute entre el 8 y 10

Ademaacutes los nudos y las muescas tambieacuten reducen la resistencia de la madera puesto que la fibra se deforma al pasar en torno a ellos las fibras de los nudos forman un aacutengulo recto con las de madera453 RESISTENCIA A LA COMPRESIONLa maacutexima resistencia a la compresioacuten desempentildea un papel importante en la utilizacioacuten de la madera para los maderos secados al aire la maacutexima resistencia a la compresioacuten paralela al fibra alcanza en promedio solo cerca del 50 de la resistencia a la tensioacuten a lo largo de la misma fibra el comportamiento diferente de la madera a la tensioacuten y a la compresioacuten puede explicarse por su estructura fibrosa

Las fibras bien cementadas y acuntildeadas soportan esfuerzos a la tensioacuten muy altos sometidos a compresioacuten probablemente se presente un pandeo inicial de las fibras individuales al empezar la ruptura

El efecto del aacutengulo de carga con la direccioacuten de la fibra es maacutes notable en la resistencia a la compresioacuten que en la resistencia a la tensioacuten en la figura 9 podemos observar la relacioacuten entre la resistencia a la compresioacuten de la madera de pino y el aacutengulo de fibra

Donde μ=contenido de humedadFIGURA 9RELACIOacuteN ENTRE LA RESISTENCIA A LA COMPRESIOacuteN(OAPLASTAMIENTO) DE LA MADERA DE PINO Y EL AacuteNGULO DE FIBRA

La resistencia a la compresioacuten de la madera a lo largo de la fibra se incrementa con la densidad esto lo podemos observar en la figura 10

FIGURA 10RELACIOacuteN ENTRE LA RESISTENCIA A LA COMPRESIOacuteN Y LADENSIDAD RELATIVA A DIFERENTES CONTENIDOS DE HUMEDAD

El contenido de humedad es el factor maacutes importante en la resistencia a la compresioacuten de la madera Como el agua se deposita entre las micelas causa una reduccioacuten en las fuerzas intercelulares de atraccioacuten y por lo tanto en la cohesioacuten

A continuacioacuten en la figura 11 se muestra la relacioacuten entre la resistencia a la compresioacuten y el contenido de humedad en varias especies arboriacutecolas

FIGURA 11RELACIOacuteN ENTRE LA RESISTENCIA A LA COMPRESIOacuteN(O APLASTAMIENTO) Y EL CONTENIDO DE HUMEDAD PARA VARIAS ESPECIES ARBORIacuteCOLAS

Despueacutes de que el contenido de humedad alcanza alrededor del 18 la resistencia no difiere mucho y se vuelve casi constante conservando ya una tendencia pero el problema es que si tiene alto contenido de humedad el esfuerzo de compresioacuten se me reduce a casi la mitad (para un ge18 de contenido de humedad la madera reduce a casi la mitad la capacidad de soportar esfuerzo a compresioacuten que si la madera estuviera seca) este comportamiento lo podemos observar en la figura12

FIGURA 12EFECTO DE LA HUMEDAD EN LA RESISTENCIA A LA COMPRESIOacuteNDE LA MADERA

Tambieacuten podemos observar el efecto marcado de la humedad en la disminucioacuten de soporte de carga despueacutes del 15 de humedad el efecto ya casi no presenta importancia ver figura 13

FIGURA 13HUMEDAD VS CAPACIDAD DE SOPORTE DE CARGA DE LAMADERA

El efecto de los nudos y de las muescas en la resistencia a la compresioacuten no es tan grande como sobre la resistencia a la tensioacuten sin embargo este problema no deberaacute subestimarse

454 RESISTENCIA AL PANDEOEsta resistencia se mide paralelamente a las fibras en el eje de la madera seguacuten el diaacutemetro y la longitud aproximada podremos calcular la resistencia al pandeo seguacuten la siguiente tablaFIGURA 14RESISTENCIA AL PANDEO DE LA MADERA EMPLEADA EN LASMINAS455 RESISTENCIA A LA FLEXION O (MODULO DE RUPTURA)

Los maderos horizontales estaacuten sujetos al esfuerzo a la flexioacuten cuando las fibras superiores estaacuten sometidas a compresioacuten y las fibras inferiores a tensioacuten El eje

neutro se situacutea maacutes cerca del lado de la tensioacuten que del lado del a compresioacuten porque la resistencia a la tensioacuten es mucho maacutes alta que la resistencia a la compresioacuten

El modulo de ruptura se mide cargando una viga en el centro al cargarla la deflexioacuten se mide y se grafica despueacutes se compara y se concluye que hay varias zonas de deformacioacuten la primera es la zona elaacutestica en donde la carga y la deflexioacuten son proporcionales despueacutes esta relacioacuten continua pero en menor grado hasta que se rompe la fibra maacutes alejada la ruptura no es repentina si no que se propaga de fibra a fibra deformando el madero

Este comportamiento tiacutepico o caracteriacutestico de la madera por eso es que da indicaciones visuales y auditivas previas a la fractura mientras la madera soporta aun cierta carga lo que da tiempo suficiente para cambiar oportunamente los ademes en las minas La direccioacuten u orientacioacuten en relacioacuten con la carga afecta tambieacuten el esfuerzo a flexioacuten Ver figura 1516

FIGURA 15EFECTOS DE LA DIRECCIOacuteN DE LA FIBRA SOBRE LA RESISTENCIA A LA TENSIOacuteN COMPRESIOacuteN Y FLEXIOacuteN DE LA MADERA (Podemos ver que la resistencia a la compresioacuten es la menos afectada por la direccioacuten de la fibra)

FIGURA 16EFECTOS DE LA HUMEDAD Y DE LA TEMPERATURA EN LARESISTENCIA A LA FLEXIOacuteN DE LA MADERA

En la figura anterior podemos ver que se presenta una reduccioacuten proporcional o de caraacutecter lineal

FIGURA 17 DIAacuteMETRO DE NUDOS VS ESFUERZO FLEXIONANTELos nudos reducen considerablemente los moacutedulos de ruptura de la madera si se localizan en la zona de tensioacuten cerca de la seccioacuten transversal critica tambieacuten podemos observar que el diaacutemetro de los nudos reduce considerablemente la resistencia a la flexioacuten observar figura 17 La duracioacuten de los esfuerzos (fatiga) afecta gradualmente de la madera y podemos observar que la capacidad de soporte por carga en la madera baja a 60 despueacutes de 10 a 20 diacuteas Observar figura 18

FIGURA 18EFECTOS DE LA DURACIOacuteN DE LA CARGA EN LA RESISTENCIA A LAFLEXIOacuteN EN LA MADERA

456 RESISTENCIA AL ESFUERZO CORTANTELa resistencia maacutexima al cortante de la madera es notablemente maacutes bajo que la resistencia a la torsioacuten Seguacuten el Wood Handbook (Manual de la madera) para elementos de madera soacutelida el cortante maacuteximo permisible por torsioacuten puede tomarse como el esfuerzo cortante paralelo al a fibra y pueden utilizarse 23 de este valor como el esfuerzo cortante permisible por torsioacuten en el liacutemite proporcional El esfuerzo cortante perpendicular a la fibra es alrededor de tres a cuatro veces maacutes alto que el paralelo a la fibra Observar figura 19

FIGURA 19EFECTO DEL CONTENIDO DE HUMEDAD EN LA RESISTENCIA ALESFUERZO CORTANTE EN LA MADERA

5 PRESIONES EN LOS ADEMES DE MADERA

A continuacioacuten se enumeran los principios baacutesicos y consideraciones que se deben tener en cuenta para evaluar o cuantificar la presioacuten que se ejerce sobre el entibado el caacutelculo de estos paraacutemetros esta soportado en archivos adjuntos de Microsoft Excel

51 EVALUACION DE PRESIONESExisten dos principios en el disentildeo de ademes de madera

1-Los ademes deberaacuten soportar las cargas con seguridad2-La cantidad de material y de mano de obra se deberaacute restringir a un

miacutenimo (factor de economiacutea)

52 PRESIONES EN GALERIASSeguacuten muchos investigadores la presioacuten en un tuacutenel o galeriacutea tiene la forma de una boacuteveda (domo) paraboacutelico (Cemal 1987) En los fundamentos teoacutericos se presentan una serie de ecuaciones que seraacuten mostradas en el archivo adjunto de Microsoft Excel En la evaluacioacuten de presiones en galeriacuteas intervienen formulas teoacutericas las cuales son demasiado complicadas e intervienen muchas variables por eso se emplean formulas que me arrojan valores aproximados

FIGURA 20ESQUEMA DEL CAacuteLCULO DE LA PRESIOacuteN ACTUANTE POR ELTECHO SEGUacuteN PROTODIAKONOV

FIGURA 21REACCIONES Y CARGAS PRESENTES EN UNA FORTIFICACIOacuteNTRAPEZOIDAL

CARGA EN TECHO Y LADOSConsideracioacuten Las presiones laterales en la roca dura son muy pequentildeas o insignificantes (por lo cual solo se empleara carga por el techo) en cambio en rocas fracturadas ejercen una presioacuten lateral hasta dos veces superior a la carga de techo

En esta imagen podemos observar el efecto de la presioacuten lateral en las puertas de madera

6 CONSIDERACIONES PRAacuteCTICAS PARA EL DISENtildeO DE ADEMESCuando se observa el disentildeo de sistemas de soporte es necesario considerar un sin nuacutemero de factores estos incluyen

o La calidad y propiedades (resistencia deformacioacuten dependencia del tiempo meteorizacioacuten) de la roca encajante o circundante

o Uniones planos de corte y diaclasaso Condiciones hidrogeoloacutegicaso Campo de esfuerzoso Esfuerzos totales alrededor de la cavidad sin soporteo Deformaciones dependientes del tiempoo Puntos de vista buenos teacutecnica y econoacutemicamente

Etapas para el caacutelculo del disentildeo de ademes

ILUSTRACION 5 ETAPAS PARA EL DISENtildeO DE ADEMESLa forma maacutes representativa de la fortificacioacuten de madera en las excavaciones horizontales es la de cuadro o portada El cuadro o portada consta de un sombrero o Capiz y de los peones o apoyos tambieacuten conocidos como palancas algunas veces cuando se presenta afloramientos por el piso como consecuencia de presiones laterales se colocan soleras esto uacutenicamente cuando se presentan presiones mineras en este tipo de direccioacuten

FIGURA 22PARTES PRINCIPALES DE PUERTAS DE MADERA DESOSTENIMIENTO

La fortificacioacuten de madera se usa mucho en secciones rectangulares y trapezoidales aunque puede usarse tambieacuten en secciones de forma poligonal y de formas irregulares

Los elementos de fortificacioacuten de madera habitualmente tienen forma circular con diaacutemetros variables que pueden ir de 10 hasta 40 cm Los cuadros de fortificacioacuten pueden colocarse uno al lado del otro (fortificacioacuten continua) o a una cierta distancia unos de otros (fortificacioacuten espaciada) Esta distancia entre cuadros seguacuten documentos encontrados oscila entre 05 y 12 m esta distancia depende de los esfuerzos locales cuando los empujes son muy fuertes se pueden colocar poco espaciados (las distancia es entonces del orden de 035 m en casos maacutes favorables no se debe sobrepasar nunca de 150 m)

Cuando empleamos la fortificacioacuten espaciada por lo general el techo y las partes superiores de los lados se encaman es decir se revisten con tablas despueacutes se rellenan con pedazos de roca los espacios que queden entre la roca y el encamado lo cual garantiza una distribucioacuten maacutes uniforme de la presioacuten minera y por ende un mejor trabajo de la fortificacioacuten

La fortificacioacuten de madera habitualmente es riacutegida producieacutendose solo una pequentildea flexibilidad a causa de las deformaciones que experimenta la madera pero hay ocasiones que se hace uacutetil el empleo de cuadros que posean una cierta flexibilidad constructiva en tales casos esto se puede obtener por una de las variantes siguientes

bull Colocar entre el sombrero y los peones algunos elementos flexiblesbull Afinar el extremo inferior de los peones para facilitar su penetracioacuten en el piso la cual puede llegar a 10-12 cm si la roca es blanda

La fortificacioacuten de madera con cuadros normales se emplea habitualmente en los casos en que la presioacuten minera actuacutea relativamente simeacutetrica y no es muy grande mientras que en aquellos casos en que la presioacuten sea muy grande y el cuadro de fortificacioacuten no sea lo suficientemente resistente se hace necesario usar los cuadros reforzados Una de la formas de refuerzo que se emplea cuando la presioacuten por el techo es grande es la que consiste en colocar un apoyo intermedio que se denomina mainel Con esto la capacidad portadora de la fortificacioacuten se eleva 3 o 4 veces el problema con este elemento (el mainel) es que estorba mucho en la seccioacuten de la excavacioacuten Otras formas de refuerzos que se utilizan cuando actuacutea presioacuten minera con el techo y los lados son aquellos que emplean las vigas de refuerzo por el techo y los lados

En la figura 24 a b c d e f podemos observar los diferentes tipos de refuerzo que se emplean en las puertas de madera

FIGURA 23TIPOS DE REFUERZO PARA PUERTAS DE MADERALas desventajas de la fortificacioacuten reforzada de madera son las siguientes

o Alto consumo de maderao Disminucioacuten significativa del aacuterea uacutetil de la excavacioacuteno Aumento de la resistencia al paso del aire

Por estas desventajas es que en la mayoriacutea de los casos en que el cuadro normal no sea capaz de resistir la presioacuten minera no se utiliza el cuadro reforzado de madera sino que se pasa a fortificar con otro material maacutes resistente

61 DISENtildeO DE LOS ADEMES DE MADERAEl disentildeo de los sistemas de ademes de madera sigue ciertos pasos primero se hacen esquemas del sistema despueacutes se evaluacutea la presioacuten por diferentes formulas despueacutes se calculan los momentos esfuerzos y las secciones que estaacuten sometidas a estos momentos y a estos esfuerzos

611 MARCOS DE MADERA EN LOS TUNELESEl disentildeo de los marcos en los tuacuteneles consiste en encontrar el tamantildeo o diaacutemetro apropiado para los capis palancas y revestimientos

Se hallan cargas aproximadas que actuacutean sobre el ademe se hallan momentos flectores o de flexioacuten despueacutes se calculan diaacutemetros aproximados y se obtiene tambieacuten resistencias a compresioacuten despueacutes se analizan de acuerdo a la carga diaacutemetros aproximados de encamado o revestimiento (forro)

612 PARA EL MARCO DE MADERAEl marco de madera trabaja como una viga simple que se apoya en ambos extremos con carga uniformemente distribuida

613 PARA EL DISENtildeO DEL CAPIZ DE MADERALa principal consideracioacuten es que el cabezal estaacute sujeto a flexioacuten el momento y esfuerzo se calculan en el archivo adjunto de hoja de Microsoft Excel

614 DISENtildeO DE LAS PALANCASLos postes laterales de los ademes de madera estaacuten sometidos a presiones de los lados y a las reacciones en sus extremos Por lo tanto para su disentildeo se deberaacute evaluar los esfuerzos a flexioacuten y compresioacuten

Generalmente en la praacutectica para los postes se utilizan los mismos diaacutemetros que del cabezal pero sin embargo se verifican con otros caacutelculos

Tambieacuten se tienen algunas teoriacuteas como las siguientesPostulado de MM Protodiakonov sobre el avance horizontal en su techo se forma una boacuteveda paraboacutelica de destrozamiento el peso de las rocas contenidas dentro de esta boacuteveda es numeacutericamente igual a la magnitud de la presioacuten subterraacutenea sobre la entibacioacutenAlgunas consideraciones

bull Esta teoriacutea da resultados muy aproximados para rocas mullidas y sueltas pero para rocas compactas por lo general los resultados son inferiores al valor real pero ha tenido gran acogida en la praacutectica

bull No tiene en cuenta los cambios de presioacuten al crecer la profundidad del avance

bull El caraacutecter muy condicional del coeficiente f que participa en la formula y la carencia de meacutetodos confiables para su determinacioacuten

615 METODOLOGIacuteA UTILIZADATeniendo en cuenta resentildeas bibliograacuteficas de sostenimiento de minas se realizaraacuten los caacutelculos pertinentes para la mina el Bloque Posteriormente se realizara un caracterizacioacuten del estado actual en que se encuentra la madera del mina y al final con base en los caacutelculos realizados y de todas las variables involucradas se haraacute una evaluacioacuten del estado de sostenimiento y un anaacutelisis de los resultados como ultimo se sacaran conclusiones y recomendaciones que la mina deberaacute tener en cuenta

CaacutelculosLa bibliografiacutea existente de sostenimiento de minas es muy poca y la mayoriacutea presenta inconvenientes en el manejo de unidades y de traduccioacuten al idioma espantildeol debido a esto se escogioacute los fundamentos teoacutericos propuestos seguacuten Blanco(1993) ya que son de faacutecil entendimiento de los datos y las unidades se relacionan perfectamente

EjemploldquoCalculo de una fortificacioacuten de forma trapezoidal de madera cuando solo actuacuteacarga por el techo ldquo

El revestimiento o forrado persigue los siguientes objetivosbull Seguridad Se deben colocar maacutes juntos mientras mas deacutebil sea el terreno

bull Constituir un colchoacuten o encamado amortiguador para repartir uniformemente la presioacuten de los terrenos sobre la puerta e impedir que las asperezas de la roca concentren localmente la presioacuten (o presioacuten de caraacutecter puntual)bull Agrega una cierta elasticidad al sostenimiento porque estaacute constituido de madera menos resistente que trabaja perpendicularmente a las fibras puede comprimirse y permitir una deformacioacuten de los terrenos durante el periodo que sigue a su colocacioacuten esta elasticidad se aumenta llenando con piedras el vacio entre la roca y el forro Otra caracteriacutestica importante es que el forrado asegura la elasticidad necesaria entre la puerta y las rocas

7 MEacuteTODOS PARA ELEVAR LA VIDA DE UTIL DE LA FORTIFICACIOacuteN DEMADERALa vida de servicio de la fortificacioacuten de madera depende de la variedad y calidad de la madera usada de la humedad bajo la mina y de las condiciones de ventilacioacuten

Las medidas para aumentar la vida de servicio de la fortificacioacuten de madera sono El empleo de madera sana y secao La garantiacutea de una buena ventilacioacuten de la excavacioacuteno La existencia de un buen drenaje para las rocas circundanteso En lo posible utilizacioacuten de antiseacutepticos

De las viacuteas para aumentar la vida de servicio de la madera la maacutes usada es el tratamiento con antiseacutepticos lo que aumenta la estabilidad ante la pudricioacuten y disminuye su capacidad de absorcioacuten de agua a causa de la cual una madera tratada con antiseacutepticos puede durar dos o tres veces maacutes que una sin tratar El tratamiento con antiseacutepticos consiste en introducir en los poros de la madera una solucioacuten quiacutemica especial (el antiseacuteptico) la cual crea un medio en el que no se pueden desarrollar los hongos El antiseacuteptico que se emplee debe ser lo suficientemente toxico para los hongos pero no debe ser perjudicial para el hombre ademaacutes debe conservar su toxicidad despueacutes de un largo tiempo de tratada la madera no afectar las propiedades fiacutesico-mecaacutenicas de ella y no provocar la corrosioacuten en los elementos metaacutelicos

Existen muchos tipos de antiseacutepticos sin embargo para el tratamiento de la fortificacioacuten de minas se emplean preferentemente antiseacutepticos en soluciones acuosas como son

-Fluoruro de sodio (FNa)-Cloruro de zinc (Cl2Zn)-Sillico-fluoruro de sodio (Na2S1F6)

8 RESULTADOS Y ANAacuteLISISSe tomaron 23 muestras aleatorias representativas de maderos empleados para la elaboracioacuten de puertas de madera y dio como resultado 13 cm Aproximadamente en los caacutelculos hechos para carga que actuacutea solo por el techo presentamos un factor de seguridad bastante alto (en los caacutelculos realizados nos dio como resultado (86 cm) en la mina es 13 cm aproximadamente si se presentara carga por techo y por los lados se estariacutea cumpliendo con las expectativas(en los caacutelculos realizados(1265 cm) en la mina es 13 cm aproximadamente Para la carga que actuacutea por techo y por los lados tambieacuten se cumple con los requerimientos teoacutericos (1266 cm)

Diaacutemetro de 23 muestras de maderos empleados en la mina

En la mina principalmente se presenta carga por el techo lo que nos indica que nos encontramos con un diaacutemetro y longitudes oacuteptimas de capiz de la madera empleada en la mina todos los resultados se muestran en el archivo adjunto de Excel

En los caacutelculos realizados para el forro o revestimiento dio un espesor de 124 cm para el caso de la mina generalmente los entibadores cortan el orillo (o fracciones de madera) del orden de 3 cm lo que garantiza un revestimiento que cumple las condiciones

Al comparar los resultados y fundamentos hallados teoacutericamente y confrontarlos con las condiciones de la mina se cumple de que

EXIGENCIAS TECNICASLa fortificacioacuten empleada en la mina estaacute capacitada para asimilar carga que sobre ella va a actuar Es estable ya que conserva la forma que se le proyecta aun con accioacuten de las cargas

EXIGENCIAS DE PRODUCCIONEl estado actual de los niveles y otros sectores de la mina en conjunto con la implementacioacuten de la entibacioacuten garantizan las medidas oacuteptimas para

1048633 Ofrecer la menor resistencia posible al paso del aire1048633 Ocupar en la excavacioacuten el menor espacio posible1048633 No debe entorpecer los procesos productivos1048633 Estaacute constituida por elementos que se pueden preparar en la superficie y

que se pueden instalar por medios faacuteciles

1048633 Asegurar las condiciones de trabajo en la excavacioacuten durante el transcurso de todo el plazo de servicio

La resistencia de la madera (pino) que es la que empleamos en la mina conjuntamente con el eucalipto tiene un valor bajo de coeficiente de calidad constructiva lo que no es bueno para fortificar excavaciones con un plazo largo de servicio ademaacutes las condiciones de la mina hacen que la vida uacutetil o de servicio de la madera no sean muy altas hay que aclarar que en todos los sectores de la mina no se presentan las mismas condiciones por lo que en algunas partes la madera podriacutea ser la mejor opcioacuten

Sin embargo en la actualidad en los trabajos principales y de largo plazo de operacioacuten se estaacute empleando arcos de acero los cuales poseen propiedades mecaacutenicas muy buenas los cuales garantizan la preservacioacuten de niveles importantes por tiempos muy prolongados

La presencia de agua subterraacutenea es uno de los principales factores que afectan la madera principalmente en las partes inferiores en la mina hay pocos sectores donde se observa presencia de aguas subterraacuteneas pero donde hay presencia de agua se realiza lo posible para extraerla mediante sistemas de bombeo tratando asiacute de garantizar que el agua me afecte muy poco a el sistema de entibacioacuten

Como material natural que es cualquier tipo de madera presenta defectos naturales por eso en la mina se trata de adquirir madera que se encuentre en optimas condiciones para la entibacioacuten que se encuentre en condiciones de secado favorables y que la madera sea lo maacutes uniforme posible

En recorridos realizados en la mina se evidencia poca presencia de hongos que afectan la madera excepto en los retornos de aire viciado donde se presenta una alta humedad relativa lo que me facilita la existencia de hongos

El tipo de fortificacioacuten empleado en la mina es de tipo continuo (Los cuadros de fortificacioacuten se colocan uno al lado del otro) ver foto por recomendaciones teoacutericas se deben colocar con una distancia de separacioacuten desde 05 m y si hay gran presencia de presiones y esfuerzos desde 35 m con una distancia maacutexima de separacioacuten de 12m -15m en la mina se ha invertido mucho en este tipo de fortificaciones de madera para asiacute garantizar la seguridad de todo el personal en los niveles y otros sitios de trabajo

Adicionalmente en el techo y las partes superiores de los lados se encaman o sea que se les colocan forros o revestimientos cuyo objetivo principal es constituir un colchoacuten o encamado amortiguador para repartir uniformemente la presioacuten de los terrenos sobre la puerta e impedir que las asperezas de la roca se concentren localmente la presioacuten (o presioacuten de caraacutecter puntual) y dar tambieacuten una cierta elasticidad al sostenimiento porque estaacute constituido de madera menos resistente que trabaja perpendicularmente a las fibras puede comprimirse y permitir una deformacioacuten de los terrenos durante el periodo dinaacutemico que sigue a su colocacioacuten esta elasticidad se aumenta llenando con piedras el vacioacute entre la roca y el forro permitiendo asiacute que el forrado asegure la elasticidad necesaria entre la puerta y las rocas garantizando maacutes seguridad para el personal que labora en la mina

fotoTipo de sostenimiento o fortificacioacuten continuacutea

En la mina generalmente en los niveles se utilizan la fortificacioacuten de madera con cuadros normales debido a que la presioacuten minera actuacutea relativamente simeacutetrica mientras que en los tambores por seguridad del personal que labora en estos lugares se emplean cuadros de fortificacioacuten reforzados generalmente con tres patas (mainel)

En donde sea posible es recomendable canalizar el agua subterraacutenea para asiacute garantizar que no interactueacute en la parte inferior de la entibacioacuten de madera

fotoCanalizacioacuten o drenaje de aguas en el interior de la mina

9 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONESo La madera que se seca adecuadamente dura maacutes que la verde la

descortezada maacutes que la que conserva la corteza la madera que se conserva constantemente en zonas bien ventiladas puede durar indefinidamente la madera en cambio en una atmoacutesfera huacutemeda y caliente se descompondraacute raacutepidamente la madera sometida alternativamente a atmoacutesferas huacutemedas y secas se estropea raacutepidamente la madera sometida a efectos bioloacutegicos tiene vida uacutetil corta

o La especie influye en las caracteriacutesticas de secado especialmente en funcioacuten de densidad generalmente la madera de baja densidad se seca en forma relativamente raacutepida en cambio la madera de alta densidad se seca lentamente

o La vida uacutetil de una madera estaacute determinada de una parte por aspectos inherentes a su naturaleza y de otra por las condiciones especiales de servicio la durabilidad depende tambieacuten de las condiciones de utilizacioacuten por ejemplo la madera seraacute maacutes susceptible a ser atacada en condiciones caacutelidas y huacutemedas que en climas friacuteos y secos

o En estudios realizados en trabajos de grado de maderas en la regioacuten se afirma que gran porcentaje de madera que llega a la regioacuten es muy joven y son maacutes susceptibles a el ataque de hongos e insectos y ademaacutes tienen menos propiedades mecaacutenicas que la madera adulta ademaacutes presenta un alto contenido de humedad (gt30)

o La madera en la mina constituye un sistema de fortificacioacuten bueno excepto en lugares donde circulan las corrientes de aire viciado ya que se presenta un alto contenido de humedad y me favorece la presencia de hongos para estos lugares actualmente se estaacuten destinando otro tipo de fortificacioacuten como lo son los arcos de acero que hasta ahora han respondido muy bien a esfuerzos y presiones en la mina

o Para mejorar la condicioacuten de la madera que se presentan en la mina se debe construir un lugar especial para asiacute facilitar el control de humedad y garantizar unas condiciones de secado optimas contribuyendo asiacute a mayor durabilidad de esta recurso en la mina

o El lugar ideal para el almacenamiento de la madera debe ser un terreno alto razonablemente parejo con buen desaguumle y que no esteacute rodeado por aacuterboles altos o edificios que me puedan propiciar ambientes maacutes huacutemedos y que obstaculizan notablemente la entrada de luz solar

o Un seguimiento mediante el registro y control de los lugares ademaacutes del tipo de fortificacioacuten empleado pueden ayudar a tomar buenas decisiones a la hora de escoger la mejor decisioacuten en sostenimiento

10 BIBLIOGRAFIacuteA

bull Fortificacioacuten de excavaciones horizontales Blanco Torres Roberto1993bull Disentildeo de ademaacutes en minas Biron Cemal Arioglu Ergin 1987 EditorialLimusa Meacutexico DFbull Laboratorio de productos forestales1984Estudio de propiedades Fiacutesicomecaacutenicas y trabajabilidad del Pinus Patula Universidad Nacional deColombia Seccional Medellin39pbull Laboratorio de productos forestales Universidad Nacional de Colombia 1989

Madera Boletiacuten teacutecnico informativo sobre Tecnologiacutea de Maderas VolumenVIII Ndeg1 Medelliacuten Colombia55p

FIGURA 10RELACIOacuteN ENTRE LA RESISTENCIA A LA COMPRESIOacuteN Y LADENSIDAD RELATIVA A DIFERENTES CONTENIDOS DE HUMEDAD

El contenido de humedad es el factor maacutes importante en la resistencia a la compresioacuten de la madera Como el agua se deposita entre las micelas causa una reduccioacuten en las fuerzas intercelulares de atraccioacuten y por lo tanto en la cohesioacuten

A continuacioacuten en la figura 11 se muestra la relacioacuten entre la resistencia a la compresioacuten y el contenido de humedad en varias especies arboriacutecolas

FIGURA 11RELACIOacuteN ENTRE LA RESISTENCIA A LA COMPRESIOacuteN(O APLASTAMIENTO) Y EL CONTENIDO DE HUMEDAD PARA VARIAS ESPECIES ARBORIacuteCOLAS

Despueacutes de que el contenido de humedad alcanza alrededor del 18 la resistencia no difiere mucho y se vuelve casi constante conservando ya una tendencia pero el problema es que si tiene alto contenido de humedad el esfuerzo de compresioacuten se me reduce a casi la mitad (para un ge18 de contenido de humedad la madera reduce a casi la mitad la capacidad de soportar esfuerzo a compresioacuten que si la madera estuviera seca) este comportamiento lo podemos observar en la figura12

FIGURA 12EFECTO DE LA HUMEDAD EN LA RESISTENCIA A LA COMPRESIOacuteNDE LA MADERA

Tambieacuten podemos observar el efecto marcado de la humedad en la disminucioacuten de soporte de carga despueacutes del 15 de humedad el efecto ya casi no presenta importancia ver figura 13

FIGURA 13HUMEDAD VS CAPACIDAD DE SOPORTE DE CARGA DE LAMADERA

El efecto de los nudos y de las muescas en la resistencia a la compresioacuten no es tan grande como sobre la resistencia a la tensioacuten sin embargo este problema no deberaacute subestimarse

454 RESISTENCIA AL PANDEOEsta resistencia se mide paralelamente a las fibras en el eje de la madera seguacuten el diaacutemetro y la longitud aproximada podremos calcular la resistencia al pandeo seguacuten la siguiente tablaFIGURA 14RESISTENCIA AL PANDEO DE LA MADERA EMPLEADA EN LASMINAS455 RESISTENCIA A LA FLEXION O (MODULO DE RUPTURA)

Los maderos horizontales estaacuten sujetos al esfuerzo a la flexioacuten cuando las fibras superiores estaacuten sometidas a compresioacuten y las fibras inferiores a tensioacuten El eje

neutro se situacutea maacutes cerca del lado de la tensioacuten que del lado del a compresioacuten porque la resistencia a la tensioacuten es mucho maacutes alta que la resistencia a la compresioacuten

El modulo de ruptura se mide cargando una viga en el centro al cargarla la deflexioacuten se mide y se grafica despueacutes se compara y se concluye que hay varias zonas de deformacioacuten la primera es la zona elaacutestica en donde la carga y la deflexioacuten son proporcionales despueacutes esta relacioacuten continua pero en menor grado hasta que se rompe la fibra maacutes alejada la ruptura no es repentina si no que se propaga de fibra a fibra deformando el madero

Este comportamiento tiacutepico o caracteriacutestico de la madera por eso es que da indicaciones visuales y auditivas previas a la fractura mientras la madera soporta aun cierta carga lo que da tiempo suficiente para cambiar oportunamente los ademes en las minas La direccioacuten u orientacioacuten en relacioacuten con la carga afecta tambieacuten el esfuerzo a flexioacuten Ver figura 1516

FIGURA 15EFECTOS DE LA DIRECCIOacuteN DE LA FIBRA SOBRE LA RESISTENCIA A LA TENSIOacuteN COMPRESIOacuteN Y FLEXIOacuteN DE LA MADERA (Podemos ver que la resistencia a la compresioacuten es la menos afectada por la direccioacuten de la fibra)

FIGURA 16EFECTOS DE LA HUMEDAD Y DE LA TEMPERATURA EN LARESISTENCIA A LA FLEXIOacuteN DE LA MADERA

En la figura anterior podemos ver que se presenta una reduccioacuten proporcional o de caraacutecter lineal

FIGURA 17 DIAacuteMETRO DE NUDOS VS ESFUERZO FLEXIONANTELos nudos reducen considerablemente los moacutedulos de ruptura de la madera si se localizan en la zona de tensioacuten cerca de la seccioacuten transversal critica tambieacuten podemos observar que el diaacutemetro de los nudos reduce considerablemente la resistencia a la flexioacuten observar figura 17 La duracioacuten de los esfuerzos (fatiga) afecta gradualmente de la madera y podemos observar que la capacidad de soporte por carga en la madera baja a 60 despueacutes de 10 a 20 diacuteas Observar figura 18

FIGURA 18EFECTOS DE LA DURACIOacuteN DE LA CARGA EN LA RESISTENCIA A LAFLEXIOacuteN EN LA MADERA

456 RESISTENCIA AL ESFUERZO CORTANTELa resistencia maacutexima al cortante de la madera es notablemente maacutes bajo que la resistencia a la torsioacuten Seguacuten el Wood Handbook (Manual de la madera) para elementos de madera soacutelida el cortante maacuteximo permisible por torsioacuten puede tomarse como el esfuerzo cortante paralelo al a fibra y pueden utilizarse 23 de este valor como el esfuerzo cortante permisible por torsioacuten en el liacutemite proporcional El esfuerzo cortante perpendicular a la fibra es alrededor de tres a cuatro veces maacutes alto que el paralelo a la fibra Observar figura 19

FIGURA 19EFECTO DEL CONTENIDO DE HUMEDAD EN LA RESISTENCIA ALESFUERZO CORTANTE EN LA MADERA

5 PRESIONES EN LOS ADEMES DE MADERA

A continuacioacuten se enumeran los principios baacutesicos y consideraciones que se deben tener en cuenta para evaluar o cuantificar la presioacuten que se ejerce sobre el entibado el caacutelculo de estos paraacutemetros esta soportado en archivos adjuntos de Microsoft Excel

51 EVALUACION DE PRESIONESExisten dos principios en el disentildeo de ademes de madera

1-Los ademes deberaacuten soportar las cargas con seguridad2-La cantidad de material y de mano de obra se deberaacute restringir a un

miacutenimo (factor de economiacutea)

52 PRESIONES EN GALERIASSeguacuten muchos investigadores la presioacuten en un tuacutenel o galeriacutea tiene la forma de una boacuteveda (domo) paraboacutelico (Cemal 1987) En los fundamentos teoacutericos se presentan una serie de ecuaciones que seraacuten mostradas en el archivo adjunto de Microsoft Excel En la evaluacioacuten de presiones en galeriacuteas intervienen formulas teoacutericas las cuales son demasiado complicadas e intervienen muchas variables por eso se emplean formulas que me arrojan valores aproximados

FIGURA 20ESQUEMA DEL CAacuteLCULO DE LA PRESIOacuteN ACTUANTE POR ELTECHO SEGUacuteN PROTODIAKONOV

FIGURA 21REACCIONES Y CARGAS PRESENTES EN UNA FORTIFICACIOacuteNTRAPEZOIDAL

CARGA EN TECHO Y LADOSConsideracioacuten Las presiones laterales en la roca dura son muy pequentildeas o insignificantes (por lo cual solo se empleara carga por el techo) en cambio en rocas fracturadas ejercen una presioacuten lateral hasta dos veces superior a la carga de techo

En esta imagen podemos observar el efecto de la presioacuten lateral en las puertas de madera

6 CONSIDERACIONES PRAacuteCTICAS PARA EL DISENtildeO DE ADEMESCuando se observa el disentildeo de sistemas de soporte es necesario considerar un sin nuacutemero de factores estos incluyen

o La calidad y propiedades (resistencia deformacioacuten dependencia del tiempo meteorizacioacuten) de la roca encajante o circundante

o Uniones planos de corte y diaclasaso Condiciones hidrogeoloacutegicaso Campo de esfuerzoso Esfuerzos totales alrededor de la cavidad sin soporteo Deformaciones dependientes del tiempoo Puntos de vista buenos teacutecnica y econoacutemicamente

Etapas para el caacutelculo del disentildeo de ademes

ILUSTRACION 5 ETAPAS PARA EL DISENtildeO DE ADEMESLa forma maacutes representativa de la fortificacioacuten de madera en las excavaciones horizontales es la de cuadro o portada El cuadro o portada consta de un sombrero o Capiz y de los peones o apoyos tambieacuten conocidos como palancas algunas veces cuando se presenta afloramientos por el piso como consecuencia de presiones laterales se colocan soleras esto uacutenicamente cuando se presentan presiones mineras en este tipo de direccioacuten

FIGURA 22PARTES PRINCIPALES DE PUERTAS DE MADERA DESOSTENIMIENTO

La fortificacioacuten de madera se usa mucho en secciones rectangulares y trapezoidales aunque puede usarse tambieacuten en secciones de forma poligonal y de formas irregulares

Los elementos de fortificacioacuten de madera habitualmente tienen forma circular con diaacutemetros variables que pueden ir de 10 hasta 40 cm Los cuadros de fortificacioacuten pueden colocarse uno al lado del otro (fortificacioacuten continua) o a una cierta distancia unos de otros (fortificacioacuten espaciada) Esta distancia entre cuadros seguacuten documentos encontrados oscila entre 05 y 12 m esta distancia depende de los esfuerzos locales cuando los empujes son muy fuertes se pueden colocar poco espaciados (las distancia es entonces del orden de 035 m en casos maacutes favorables no se debe sobrepasar nunca de 150 m)

Cuando empleamos la fortificacioacuten espaciada por lo general el techo y las partes superiores de los lados se encaman es decir se revisten con tablas despueacutes se rellenan con pedazos de roca los espacios que queden entre la roca y el encamado lo cual garantiza una distribucioacuten maacutes uniforme de la presioacuten minera y por ende un mejor trabajo de la fortificacioacuten

La fortificacioacuten de madera habitualmente es riacutegida producieacutendose solo una pequentildea flexibilidad a causa de las deformaciones que experimenta la madera pero hay ocasiones que se hace uacutetil el empleo de cuadros que posean una cierta flexibilidad constructiva en tales casos esto se puede obtener por una de las variantes siguientes

bull Colocar entre el sombrero y los peones algunos elementos flexiblesbull Afinar el extremo inferior de los peones para facilitar su penetracioacuten en el piso la cual puede llegar a 10-12 cm si la roca es blanda

La fortificacioacuten de madera con cuadros normales se emplea habitualmente en los casos en que la presioacuten minera actuacutea relativamente simeacutetrica y no es muy grande mientras que en aquellos casos en que la presioacuten sea muy grande y el cuadro de fortificacioacuten no sea lo suficientemente resistente se hace necesario usar los cuadros reforzados Una de la formas de refuerzo que se emplea cuando la presioacuten por el techo es grande es la que consiste en colocar un apoyo intermedio que se denomina mainel Con esto la capacidad portadora de la fortificacioacuten se eleva 3 o 4 veces el problema con este elemento (el mainel) es que estorba mucho en la seccioacuten de la excavacioacuten Otras formas de refuerzos que se utilizan cuando actuacutea presioacuten minera con el techo y los lados son aquellos que emplean las vigas de refuerzo por el techo y los lados

En la figura 24 a b c d e f podemos observar los diferentes tipos de refuerzo que se emplean en las puertas de madera

FIGURA 23TIPOS DE REFUERZO PARA PUERTAS DE MADERALas desventajas de la fortificacioacuten reforzada de madera son las siguientes

o Alto consumo de maderao Disminucioacuten significativa del aacuterea uacutetil de la excavacioacuteno Aumento de la resistencia al paso del aire

Por estas desventajas es que en la mayoriacutea de los casos en que el cuadro normal no sea capaz de resistir la presioacuten minera no se utiliza el cuadro reforzado de madera sino que se pasa a fortificar con otro material maacutes resistente

61 DISENtildeO DE LOS ADEMES DE MADERAEl disentildeo de los sistemas de ademes de madera sigue ciertos pasos primero se hacen esquemas del sistema despueacutes se evaluacutea la presioacuten por diferentes formulas despueacutes se calculan los momentos esfuerzos y las secciones que estaacuten sometidas a estos momentos y a estos esfuerzos

611 MARCOS DE MADERA EN LOS TUNELESEl disentildeo de los marcos en los tuacuteneles consiste en encontrar el tamantildeo o diaacutemetro apropiado para los capis palancas y revestimientos

Se hallan cargas aproximadas que actuacutean sobre el ademe se hallan momentos flectores o de flexioacuten despueacutes se calculan diaacutemetros aproximados y se obtiene tambieacuten resistencias a compresioacuten despueacutes se analizan de acuerdo a la carga diaacutemetros aproximados de encamado o revestimiento (forro)

612 PARA EL MARCO DE MADERAEl marco de madera trabaja como una viga simple que se apoya en ambos extremos con carga uniformemente distribuida

613 PARA EL DISENtildeO DEL CAPIZ DE MADERALa principal consideracioacuten es que el cabezal estaacute sujeto a flexioacuten el momento y esfuerzo se calculan en el archivo adjunto de hoja de Microsoft Excel

614 DISENtildeO DE LAS PALANCASLos postes laterales de los ademes de madera estaacuten sometidos a presiones de los lados y a las reacciones en sus extremos Por lo tanto para su disentildeo se deberaacute evaluar los esfuerzos a flexioacuten y compresioacuten

Generalmente en la praacutectica para los postes se utilizan los mismos diaacutemetros que del cabezal pero sin embargo se verifican con otros caacutelculos

Tambieacuten se tienen algunas teoriacuteas como las siguientesPostulado de MM Protodiakonov sobre el avance horizontal en su techo se forma una boacuteveda paraboacutelica de destrozamiento el peso de las rocas contenidas dentro de esta boacuteveda es numeacutericamente igual a la magnitud de la presioacuten subterraacutenea sobre la entibacioacutenAlgunas consideraciones

bull Esta teoriacutea da resultados muy aproximados para rocas mullidas y sueltas pero para rocas compactas por lo general los resultados son inferiores al valor real pero ha tenido gran acogida en la praacutectica

bull No tiene en cuenta los cambios de presioacuten al crecer la profundidad del avance

bull El caraacutecter muy condicional del coeficiente f que participa en la formula y la carencia de meacutetodos confiables para su determinacioacuten

615 METODOLOGIacuteA UTILIZADATeniendo en cuenta resentildeas bibliograacuteficas de sostenimiento de minas se realizaraacuten los caacutelculos pertinentes para la mina el Bloque Posteriormente se realizara un caracterizacioacuten del estado actual en que se encuentra la madera del mina y al final con base en los caacutelculos realizados y de todas las variables involucradas se haraacute una evaluacioacuten del estado de sostenimiento y un anaacutelisis de los resultados como ultimo se sacaran conclusiones y recomendaciones que la mina deberaacute tener en cuenta

CaacutelculosLa bibliografiacutea existente de sostenimiento de minas es muy poca y la mayoriacutea presenta inconvenientes en el manejo de unidades y de traduccioacuten al idioma espantildeol debido a esto se escogioacute los fundamentos teoacutericos propuestos seguacuten Blanco(1993) ya que son de faacutecil entendimiento de los datos y las unidades se relacionan perfectamente

EjemploldquoCalculo de una fortificacioacuten de forma trapezoidal de madera cuando solo actuacuteacarga por el techo ldquo

El revestimiento o forrado persigue los siguientes objetivosbull Seguridad Se deben colocar maacutes juntos mientras mas deacutebil sea el terreno

bull Constituir un colchoacuten o encamado amortiguador para repartir uniformemente la presioacuten de los terrenos sobre la puerta e impedir que las asperezas de la roca concentren localmente la presioacuten (o presioacuten de caraacutecter puntual)bull Agrega una cierta elasticidad al sostenimiento porque estaacute constituido de madera menos resistente que trabaja perpendicularmente a las fibras puede comprimirse y permitir una deformacioacuten de los terrenos durante el periodo que sigue a su colocacioacuten esta elasticidad se aumenta llenando con piedras el vacio entre la roca y el forro Otra caracteriacutestica importante es que el forrado asegura la elasticidad necesaria entre la puerta y las rocas

7 MEacuteTODOS PARA ELEVAR LA VIDA DE UTIL DE LA FORTIFICACIOacuteN DEMADERALa vida de servicio de la fortificacioacuten de madera depende de la variedad y calidad de la madera usada de la humedad bajo la mina y de las condiciones de ventilacioacuten

Las medidas para aumentar la vida de servicio de la fortificacioacuten de madera sono El empleo de madera sana y secao La garantiacutea de una buena ventilacioacuten de la excavacioacuteno La existencia de un buen drenaje para las rocas circundanteso En lo posible utilizacioacuten de antiseacutepticos

De las viacuteas para aumentar la vida de servicio de la madera la maacutes usada es el tratamiento con antiseacutepticos lo que aumenta la estabilidad ante la pudricioacuten y disminuye su capacidad de absorcioacuten de agua a causa de la cual una madera tratada con antiseacutepticos puede durar dos o tres veces maacutes que una sin tratar El tratamiento con antiseacutepticos consiste en introducir en los poros de la madera una solucioacuten quiacutemica especial (el antiseacuteptico) la cual crea un medio en el que no se pueden desarrollar los hongos El antiseacuteptico que se emplee debe ser lo suficientemente toxico para los hongos pero no debe ser perjudicial para el hombre ademaacutes debe conservar su toxicidad despueacutes de un largo tiempo de tratada la madera no afectar las propiedades fiacutesico-mecaacutenicas de ella y no provocar la corrosioacuten en los elementos metaacutelicos

Existen muchos tipos de antiseacutepticos sin embargo para el tratamiento de la fortificacioacuten de minas se emplean preferentemente antiseacutepticos en soluciones acuosas como son

-Fluoruro de sodio (FNa)-Cloruro de zinc (Cl2Zn)-Sillico-fluoruro de sodio (Na2S1F6)

8 RESULTADOS Y ANAacuteLISISSe tomaron 23 muestras aleatorias representativas de maderos empleados para la elaboracioacuten de puertas de madera y dio como resultado 13 cm Aproximadamente en los caacutelculos hechos para carga que actuacutea solo por el techo presentamos un factor de seguridad bastante alto (en los caacutelculos realizados nos dio como resultado (86 cm) en la mina es 13 cm aproximadamente si se presentara carga por techo y por los lados se estariacutea cumpliendo con las expectativas(en los caacutelculos realizados(1265 cm) en la mina es 13 cm aproximadamente Para la carga que actuacutea por techo y por los lados tambieacuten se cumple con los requerimientos teoacutericos (1266 cm)

Diaacutemetro de 23 muestras de maderos empleados en la mina

En la mina principalmente se presenta carga por el techo lo que nos indica que nos encontramos con un diaacutemetro y longitudes oacuteptimas de capiz de la madera empleada en la mina todos los resultados se muestran en el archivo adjunto de Excel

En los caacutelculos realizados para el forro o revestimiento dio un espesor de 124 cm para el caso de la mina generalmente los entibadores cortan el orillo (o fracciones de madera) del orden de 3 cm lo que garantiza un revestimiento que cumple las condiciones

Al comparar los resultados y fundamentos hallados teoacutericamente y confrontarlos con las condiciones de la mina se cumple de que

EXIGENCIAS TECNICASLa fortificacioacuten empleada en la mina estaacute capacitada para asimilar carga que sobre ella va a actuar Es estable ya que conserva la forma que se le proyecta aun con accioacuten de las cargas

EXIGENCIAS DE PRODUCCIONEl estado actual de los niveles y otros sectores de la mina en conjunto con la implementacioacuten de la entibacioacuten garantizan las medidas oacuteptimas para

1048633 Ofrecer la menor resistencia posible al paso del aire1048633 Ocupar en la excavacioacuten el menor espacio posible1048633 No debe entorpecer los procesos productivos1048633 Estaacute constituida por elementos que se pueden preparar en la superficie y

que se pueden instalar por medios faacuteciles

1048633 Asegurar las condiciones de trabajo en la excavacioacuten durante el transcurso de todo el plazo de servicio

La resistencia de la madera (pino) que es la que empleamos en la mina conjuntamente con el eucalipto tiene un valor bajo de coeficiente de calidad constructiva lo que no es bueno para fortificar excavaciones con un plazo largo de servicio ademaacutes las condiciones de la mina hacen que la vida uacutetil o de servicio de la madera no sean muy altas hay que aclarar que en todos los sectores de la mina no se presentan las mismas condiciones por lo que en algunas partes la madera podriacutea ser la mejor opcioacuten

Sin embargo en la actualidad en los trabajos principales y de largo plazo de operacioacuten se estaacute empleando arcos de acero los cuales poseen propiedades mecaacutenicas muy buenas los cuales garantizan la preservacioacuten de niveles importantes por tiempos muy prolongados

La presencia de agua subterraacutenea es uno de los principales factores que afectan la madera principalmente en las partes inferiores en la mina hay pocos sectores donde se observa presencia de aguas subterraacuteneas pero donde hay presencia de agua se realiza lo posible para extraerla mediante sistemas de bombeo tratando asiacute de garantizar que el agua me afecte muy poco a el sistema de entibacioacuten

Como material natural que es cualquier tipo de madera presenta defectos naturales por eso en la mina se trata de adquirir madera que se encuentre en optimas condiciones para la entibacioacuten que se encuentre en condiciones de secado favorables y que la madera sea lo maacutes uniforme posible

En recorridos realizados en la mina se evidencia poca presencia de hongos que afectan la madera excepto en los retornos de aire viciado donde se presenta una alta humedad relativa lo que me facilita la existencia de hongos

El tipo de fortificacioacuten empleado en la mina es de tipo continuo (Los cuadros de fortificacioacuten se colocan uno al lado del otro) ver foto por recomendaciones teoacutericas se deben colocar con una distancia de separacioacuten desde 05 m y si hay gran presencia de presiones y esfuerzos desde 35 m con una distancia maacutexima de separacioacuten de 12m -15m en la mina se ha invertido mucho en este tipo de fortificaciones de madera para asiacute garantizar la seguridad de todo el personal en los niveles y otros sitios de trabajo

Adicionalmente en el techo y las partes superiores de los lados se encaman o sea que se les colocan forros o revestimientos cuyo objetivo principal es constituir un colchoacuten o encamado amortiguador para repartir uniformemente la presioacuten de los terrenos sobre la puerta e impedir que las asperezas de la roca se concentren localmente la presioacuten (o presioacuten de caraacutecter puntual) y dar tambieacuten una cierta elasticidad al sostenimiento porque estaacute constituido de madera menos resistente que trabaja perpendicularmente a las fibras puede comprimirse y permitir una deformacioacuten de los terrenos durante el periodo dinaacutemico que sigue a su colocacioacuten esta elasticidad se aumenta llenando con piedras el vacioacute entre la roca y el forro permitiendo asiacute que el forrado asegure la elasticidad necesaria entre la puerta y las rocas garantizando maacutes seguridad para el personal que labora en la mina

fotoTipo de sostenimiento o fortificacioacuten continuacutea

En la mina generalmente en los niveles se utilizan la fortificacioacuten de madera con cuadros normales debido a que la presioacuten minera actuacutea relativamente simeacutetrica mientras que en los tambores por seguridad del personal que labora en estos lugares se emplean cuadros de fortificacioacuten reforzados generalmente con tres patas (mainel)

En donde sea posible es recomendable canalizar el agua subterraacutenea para asiacute garantizar que no interactueacute en la parte inferior de la entibacioacuten de madera

fotoCanalizacioacuten o drenaje de aguas en el interior de la mina

9 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONESo La madera que se seca adecuadamente dura maacutes que la verde la

descortezada maacutes que la que conserva la corteza la madera que se conserva constantemente en zonas bien ventiladas puede durar indefinidamente la madera en cambio en una atmoacutesfera huacutemeda y caliente se descompondraacute raacutepidamente la madera sometida alternativamente a atmoacutesferas huacutemedas y secas se estropea raacutepidamente la madera sometida a efectos bioloacutegicos tiene vida uacutetil corta

o La especie influye en las caracteriacutesticas de secado especialmente en funcioacuten de densidad generalmente la madera de baja densidad se seca en forma relativamente raacutepida en cambio la madera de alta densidad se seca lentamente

o La vida uacutetil de una madera estaacute determinada de una parte por aspectos inherentes a su naturaleza y de otra por las condiciones especiales de servicio la durabilidad depende tambieacuten de las condiciones de utilizacioacuten por ejemplo la madera seraacute maacutes susceptible a ser atacada en condiciones caacutelidas y huacutemedas que en climas friacuteos y secos

o En estudios realizados en trabajos de grado de maderas en la regioacuten se afirma que gran porcentaje de madera que llega a la regioacuten es muy joven y son maacutes susceptibles a el ataque de hongos e insectos y ademaacutes tienen menos propiedades mecaacutenicas que la madera adulta ademaacutes presenta un alto contenido de humedad (gt30)

o La madera en la mina constituye un sistema de fortificacioacuten bueno excepto en lugares donde circulan las corrientes de aire viciado ya que se presenta un alto contenido de humedad y me favorece la presencia de hongos para estos lugares actualmente se estaacuten destinando otro tipo de fortificacioacuten como lo son los arcos de acero que hasta ahora han respondido muy bien a esfuerzos y presiones en la mina

o Para mejorar la condicioacuten de la madera que se presentan en la mina se debe construir un lugar especial para asiacute facilitar el control de humedad y garantizar unas condiciones de secado optimas contribuyendo asiacute a mayor durabilidad de esta recurso en la mina

o El lugar ideal para el almacenamiento de la madera debe ser un terreno alto razonablemente parejo con buen desaguumle y que no esteacute rodeado por aacuterboles altos o edificios que me puedan propiciar ambientes maacutes huacutemedos y que obstaculizan notablemente la entrada de luz solar

o Un seguimiento mediante el registro y control de los lugares ademaacutes del tipo de fortificacioacuten empleado pueden ayudar a tomar buenas decisiones a la hora de escoger la mejor decisioacuten en sostenimiento

10 BIBLIOGRAFIacuteA

bull Fortificacioacuten de excavaciones horizontales Blanco Torres Roberto1993bull Disentildeo de ademaacutes en minas Biron Cemal Arioglu Ergin 1987 EditorialLimusa Meacutexico DFbull Laboratorio de productos forestales1984Estudio de propiedades Fiacutesicomecaacutenicas y trabajabilidad del Pinus Patula Universidad Nacional deColombia Seccional Medellin39pbull Laboratorio de productos forestales Universidad Nacional de Colombia 1989

Madera Boletiacuten teacutecnico informativo sobre Tecnologiacutea de Maderas VolumenVIII Ndeg1 Medelliacuten Colombia55p

neutro se situacutea maacutes cerca del lado de la tensioacuten que del lado del a compresioacuten porque la resistencia a la tensioacuten es mucho maacutes alta que la resistencia a la compresioacuten

El modulo de ruptura se mide cargando una viga en el centro al cargarla la deflexioacuten se mide y se grafica despueacutes se compara y se concluye que hay varias zonas de deformacioacuten la primera es la zona elaacutestica en donde la carga y la deflexioacuten son proporcionales despueacutes esta relacioacuten continua pero en menor grado hasta que se rompe la fibra maacutes alejada la ruptura no es repentina si no que se propaga de fibra a fibra deformando el madero

Este comportamiento tiacutepico o caracteriacutestico de la madera por eso es que da indicaciones visuales y auditivas previas a la fractura mientras la madera soporta aun cierta carga lo que da tiempo suficiente para cambiar oportunamente los ademes en las minas La direccioacuten u orientacioacuten en relacioacuten con la carga afecta tambieacuten el esfuerzo a flexioacuten Ver figura 1516

FIGURA 15EFECTOS DE LA DIRECCIOacuteN DE LA FIBRA SOBRE LA RESISTENCIA A LA TENSIOacuteN COMPRESIOacuteN Y FLEXIOacuteN DE LA MADERA (Podemos ver que la resistencia a la compresioacuten es la menos afectada por la direccioacuten de la fibra)

FIGURA 16EFECTOS DE LA HUMEDAD Y DE LA TEMPERATURA EN LARESISTENCIA A LA FLEXIOacuteN DE LA MADERA

En la figura anterior podemos ver que se presenta una reduccioacuten proporcional o de caraacutecter lineal

FIGURA 17 DIAacuteMETRO DE NUDOS VS ESFUERZO FLEXIONANTELos nudos reducen considerablemente los moacutedulos de ruptura de la madera si se localizan en la zona de tensioacuten cerca de la seccioacuten transversal critica tambieacuten podemos observar que el diaacutemetro de los nudos reduce considerablemente la resistencia a la flexioacuten observar figura 17 La duracioacuten de los esfuerzos (fatiga) afecta gradualmente de la madera y podemos observar que la capacidad de soporte por carga en la madera baja a 60 despueacutes de 10 a 20 diacuteas Observar figura 18

FIGURA 18EFECTOS DE LA DURACIOacuteN DE LA CARGA EN LA RESISTENCIA A LAFLEXIOacuteN EN LA MADERA

456 RESISTENCIA AL ESFUERZO CORTANTELa resistencia maacutexima al cortante de la madera es notablemente maacutes bajo que la resistencia a la torsioacuten Seguacuten el Wood Handbook (Manual de la madera) para elementos de madera soacutelida el cortante maacuteximo permisible por torsioacuten puede tomarse como el esfuerzo cortante paralelo al a fibra y pueden utilizarse 23 de este valor como el esfuerzo cortante permisible por torsioacuten en el liacutemite proporcional El esfuerzo cortante perpendicular a la fibra es alrededor de tres a cuatro veces maacutes alto que el paralelo a la fibra Observar figura 19

FIGURA 19EFECTO DEL CONTENIDO DE HUMEDAD EN LA RESISTENCIA ALESFUERZO CORTANTE EN LA MADERA

5 PRESIONES EN LOS ADEMES DE MADERA

A continuacioacuten se enumeran los principios baacutesicos y consideraciones que se deben tener en cuenta para evaluar o cuantificar la presioacuten que se ejerce sobre el entibado el caacutelculo de estos paraacutemetros esta soportado en archivos adjuntos de Microsoft Excel

51 EVALUACION DE PRESIONESExisten dos principios en el disentildeo de ademes de madera

1-Los ademes deberaacuten soportar las cargas con seguridad2-La cantidad de material y de mano de obra se deberaacute restringir a un

miacutenimo (factor de economiacutea)

52 PRESIONES EN GALERIASSeguacuten muchos investigadores la presioacuten en un tuacutenel o galeriacutea tiene la forma de una boacuteveda (domo) paraboacutelico (Cemal 1987) En los fundamentos teoacutericos se presentan una serie de ecuaciones que seraacuten mostradas en el archivo adjunto de Microsoft Excel En la evaluacioacuten de presiones en galeriacuteas intervienen formulas teoacutericas las cuales son demasiado complicadas e intervienen muchas variables por eso se emplean formulas que me arrojan valores aproximados

FIGURA 20ESQUEMA DEL CAacuteLCULO DE LA PRESIOacuteN ACTUANTE POR ELTECHO SEGUacuteN PROTODIAKONOV

FIGURA 21REACCIONES Y CARGAS PRESENTES EN UNA FORTIFICACIOacuteNTRAPEZOIDAL

CARGA EN TECHO Y LADOSConsideracioacuten Las presiones laterales en la roca dura son muy pequentildeas o insignificantes (por lo cual solo se empleara carga por el techo) en cambio en rocas fracturadas ejercen una presioacuten lateral hasta dos veces superior a la carga de techo

En esta imagen podemos observar el efecto de la presioacuten lateral en las puertas de madera

6 CONSIDERACIONES PRAacuteCTICAS PARA EL DISENtildeO DE ADEMESCuando se observa el disentildeo de sistemas de soporte es necesario considerar un sin nuacutemero de factores estos incluyen

o La calidad y propiedades (resistencia deformacioacuten dependencia del tiempo meteorizacioacuten) de la roca encajante o circundante

o Uniones planos de corte y diaclasaso Condiciones hidrogeoloacutegicaso Campo de esfuerzoso Esfuerzos totales alrededor de la cavidad sin soporteo Deformaciones dependientes del tiempoo Puntos de vista buenos teacutecnica y econoacutemicamente

Etapas para el caacutelculo del disentildeo de ademes

ILUSTRACION 5 ETAPAS PARA EL DISENtildeO DE ADEMESLa forma maacutes representativa de la fortificacioacuten de madera en las excavaciones horizontales es la de cuadro o portada El cuadro o portada consta de un sombrero o Capiz y de los peones o apoyos tambieacuten conocidos como palancas algunas veces cuando se presenta afloramientos por el piso como consecuencia de presiones laterales se colocan soleras esto uacutenicamente cuando se presentan presiones mineras en este tipo de direccioacuten

FIGURA 22PARTES PRINCIPALES DE PUERTAS DE MADERA DESOSTENIMIENTO

La fortificacioacuten de madera se usa mucho en secciones rectangulares y trapezoidales aunque puede usarse tambieacuten en secciones de forma poligonal y de formas irregulares

Los elementos de fortificacioacuten de madera habitualmente tienen forma circular con diaacutemetros variables que pueden ir de 10 hasta 40 cm Los cuadros de fortificacioacuten pueden colocarse uno al lado del otro (fortificacioacuten continua) o a una cierta distancia unos de otros (fortificacioacuten espaciada) Esta distancia entre cuadros seguacuten documentos encontrados oscila entre 05 y 12 m esta distancia depende de los esfuerzos locales cuando los empujes son muy fuertes se pueden colocar poco espaciados (las distancia es entonces del orden de 035 m en casos maacutes favorables no se debe sobrepasar nunca de 150 m)

Cuando empleamos la fortificacioacuten espaciada por lo general el techo y las partes superiores de los lados se encaman es decir se revisten con tablas despueacutes se rellenan con pedazos de roca los espacios que queden entre la roca y el encamado lo cual garantiza una distribucioacuten maacutes uniforme de la presioacuten minera y por ende un mejor trabajo de la fortificacioacuten

La fortificacioacuten de madera habitualmente es riacutegida producieacutendose solo una pequentildea flexibilidad a causa de las deformaciones que experimenta la madera pero hay ocasiones que se hace uacutetil el empleo de cuadros que posean una cierta flexibilidad constructiva en tales casos esto se puede obtener por una de las variantes siguientes

bull Colocar entre el sombrero y los peones algunos elementos flexiblesbull Afinar el extremo inferior de los peones para facilitar su penetracioacuten en el piso la cual puede llegar a 10-12 cm si la roca es blanda

La fortificacioacuten de madera con cuadros normales se emplea habitualmente en los casos en que la presioacuten minera actuacutea relativamente simeacutetrica y no es muy grande mientras que en aquellos casos en que la presioacuten sea muy grande y el cuadro de fortificacioacuten no sea lo suficientemente resistente se hace necesario usar los cuadros reforzados Una de la formas de refuerzo que se emplea cuando la presioacuten por el techo es grande es la que consiste en colocar un apoyo intermedio que se denomina mainel Con esto la capacidad portadora de la fortificacioacuten se eleva 3 o 4 veces el problema con este elemento (el mainel) es que estorba mucho en la seccioacuten de la excavacioacuten Otras formas de refuerzos que se utilizan cuando actuacutea presioacuten minera con el techo y los lados son aquellos que emplean las vigas de refuerzo por el techo y los lados

En la figura 24 a b c d e f podemos observar los diferentes tipos de refuerzo que se emplean en las puertas de madera

FIGURA 23TIPOS DE REFUERZO PARA PUERTAS DE MADERALas desventajas de la fortificacioacuten reforzada de madera son las siguientes

o Alto consumo de maderao Disminucioacuten significativa del aacuterea uacutetil de la excavacioacuteno Aumento de la resistencia al paso del aire

Por estas desventajas es que en la mayoriacutea de los casos en que el cuadro normal no sea capaz de resistir la presioacuten minera no se utiliza el cuadro reforzado de madera sino que se pasa a fortificar con otro material maacutes resistente

61 DISENtildeO DE LOS ADEMES DE MADERAEl disentildeo de los sistemas de ademes de madera sigue ciertos pasos primero se hacen esquemas del sistema despueacutes se evaluacutea la presioacuten por diferentes formulas despueacutes se calculan los momentos esfuerzos y las secciones que estaacuten sometidas a estos momentos y a estos esfuerzos

611 MARCOS DE MADERA EN LOS TUNELESEl disentildeo de los marcos en los tuacuteneles consiste en encontrar el tamantildeo o diaacutemetro apropiado para los capis palancas y revestimientos

Se hallan cargas aproximadas que actuacutean sobre el ademe se hallan momentos flectores o de flexioacuten despueacutes se calculan diaacutemetros aproximados y se obtiene tambieacuten resistencias a compresioacuten despueacutes se analizan de acuerdo a la carga diaacutemetros aproximados de encamado o revestimiento (forro)

612 PARA EL MARCO DE MADERAEl marco de madera trabaja como una viga simple que se apoya en ambos extremos con carga uniformemente distribuida

613 PARA EL DISENtildeO DEL CAPIZ DE MADERALa principal consideracioacuten es que el cabezal estaacute sujeto a flexioacuten el momento y esfuerzo se calculan en el archivo adjunto de hoja de Microsoft Excel

614 DISENtildeO DE LAS PALANCASLos postes laterales de los ademes de madera estaacuten sometidos a presiones de los lados y a las reacciones en sus extremos Por lo tanto para su disentildeo se deberaacute evaluar los esfuerzos a flexioacuten y compresioacuten

Generalmente en la praacutectica para los postes se utilizan los mismos diaacutemetros que del cabezal pero sin embargo se verifican con otros caacutelculos

Tambieacuten se tienen algunas teoriacuteas como las siguientesPostulado de MM Protodiakonov sobre el avance horizontal en su techo se forma una boacuteveda paraboacutelica de destrozamiento el peso de las rocas contenidas dentro de esta boacuteveda es numeacutericamente igual a la magnitud de la presioacuten subterraacutenea sobre la entibacioacutenAlgunas consideraciones

bull Esta teoriacutea da resultados muy aproximados para rocas mullidas y sueltas pero para rocas compactas por lo general los resultados son inferiores al valor real pero ha tenido gran acogida en la praacutectica

bull No tiene en cuenta los cambios de presioacuten al crecer la profundidad del avance

bull El caraacutecter muy condicional del coeficiente f que participa en la formula y la carencia de meacutetodos confiables para su determinacioacuten

615 METODOLOGIacuteA UTILIZADATeniendo en cuenta resentildeas bibliograacuteficas de sostenimiento de minas se realizaraacuten los caacutelculos pertinentes para la mina el Bloque Posteriormente se realizara un caracterizacioacuten del estado actual en que se encuentra la madera del mina y al final con base en los caacutelculos realizados y de todas las variables involucradas se haraacute una evaluacioacuten del estado de sostenimiento y un anaacutelisis de los resultados como ultimo se sacaran conclusiones y recomendaciones que la mina deberaacute tener en cuenta

CaacutelculosLa bibliografiacutea existente de sostenimiento de minas es muy poca y la mayoriacutea presenta inconvenientes en el manejo de unidades y de traduccioacuten al idioma espantildeol debido a esto se escogioacute los fundamentos teoacutericos propuestos seguacuten Blanco(1993) ya que son de faacutecil entendimiento de los datos y las unidades se relacionan perfectamente

EjemploldquoCalculo de una fortificacioacuten de forma trapezoidal de madera cuando solo actuacuteacarga por el techo ldquo

El revestimiento o forrado persigue los siguientes objetivosbull Seguridad Se deben colocar maacutes juntos mientras mas deacutebil sea el terreno

bull Constituir un colchoacuten o encamado amortiguador para repartir uniformemente la presioacuten de los terrenos sobre la puerta e impedir que las asperezas de la roca concentren localmente la presioacuten (o presioacuten de caraacutecter puntual)bull Agrega una cierta elasticidad al sostenimiento porque estaacute constituido de madera menos resistente que trabaja perpendicularmente a las fibras puede comprimirse y permitir una deformacioacuten de los terrenos durante el periodo que sigue a su colocacioacuten esta elasticidad se aumenta llenando con piedras el vacio entre la roca y el forro Otra caracteriacutestica importante es que el forrado asegura la elasticidad necesaria entre la puerta y las rocas

7 MEacuteTODOS PARA ELEVAR LA VIDA DE UTIL DE LA FORTIFICACIOacuteN DEMADERALa vida de servicio de la fortificacioacuten de madera depende de la variedad y calidad de la madera usada de la humedad bajo la mina y de las condiciones de ventilacioacuten

Las medidas para aumentar la vida de servicio de la fortificacioacuten de madera sono El empleo de madera sana y secao La garantiacutea de una buena ventilacioacuten de la excavacioacuteno La existencia de un buen drenaje para las rocas circundanteso En lo posible utilizacioacuten de antiseacutepticos

De las viacuteas para aumentar la vida de servicio de la madera la maacutes usada es el tratamiento con antiseacutepticos lo que aumenta la estabilidad ante la pudricioacuten y disminuye su capacidad de absorcioacuten de agua a causa de la cual una madera tratada con antiseacutepticos puede durar dos o tres veces maacutes que una sin tratar El tratamiento con antiseacutepticos consiste en introducir en los poros de la madera una solucioacuten quiacutemica especial (el antiseacuteptico) la cual crea un medio en el que no se pueden desarrollar los hongos El antiseacuteptico que se emplee debe ser lo suficientemente toxico para los hongos pero no debe ser perjudicial para el hombre ademaacutes debe conservar su toxicidad despueacutes de un largo tiempo de tratada la madera no afectar las propiedades fiacutesico-mecaacutenicas de ella y no provocar la corrosioacuten en los elementos metaacutelicos

Existen muchos tipos de antiseacutepticos sin embargo para el tratamiento de la fortificacioacuten de minas se emplean preferentemente antiseacutepticos en soluciones acuosas como son

-Fluoruro de sodio (FNa)-Cloruro de zinc (Cl2Zn)-Sillico-fluoruro de sodio (Na2S1F6)

8 RESULTADOS Y ANAacuteLISISSe tomaron 23 muestras aleatorias representativas de maderos empleados para la elaboracioacuten de puertas de madera y dio como resultado 13 cm Aproximadamente en los caacutelculos hechos para carga que actuacutea solo por el techo presentamos un factor de seguridad bastante alto (en los caacutelculos realizados nos dio como resultado (86 cm) en la mina es 13 cm aproximadamente si se presentara carga por techo y por los lados se estariacutea cumpliendo con las expectativas(en los caacutelculos realizados(1265 cm) en la mina es 13 cm aproximadamente Para la carga que actuacutea por techo y por los lados tambieacuten se cumple con los requerimientos teoacutericos (1266 cm)

Diaacutemetro de 23 muestras de maderos empleados en la mina

En la mina principalmente se presenta carga por el techo lo que nos indica que nos encontramos con un diaacutemetro y longitudes oacuteptimas de capiz de la madera empleada en la mina todos los resultados se muestran en el archivo adjunto de Excel

En los caacutelculos realizados para el forro o revestimiento dio un espesor de 124 cm para el caso de la mina generalmente los entibadores cortan el orillo (o fracciones de madera) del orden de 3 cm lo que garantiza un revestimiento que cumple las condiciones

Al comparar los resultados y fundamentos hallados teoacutericamente y confrontarlos con las condiciones de la mina se cumple de que

EXIGENCIAS TECNICASLa fortificacioacuten empleada en la mina estaacute capacitada para asimilar carga que sobre ella va a actuar Es estable ya que conserva la forma que se le proyecta aun con accioacuten de las cargas

EXIGENCIAS DE PRODUCCIONEl estado actual de los niveles y otros sectores de la mina en conjunto con la implementacioacuten de la entibacioacuten garantizan las medidas oacuteptimas para

1048633 Ofrecer la menor resistencia posible al paso del aire1048633 Ocupar en la excavacioacuten el menor espacio posible1048633 No debe entorpecer los procesos productivos1048633 Estaacute constituida por elementos que se pueden preparar en la superficie y

que se pueden instalar por medios faacuteciles

1048633 Asegurar las condiciones de trabajo en la excavacioacuten durante el transcurso de todo el plazo de servicio

La resistencia de la madera (pino) que es la que empleamos en la mina conjuntamente con el eucalipto tiene un valor bajo de coeficiente de calidad constructiva lo que no es bueno para fortificar excavaciones con un plazo largo de servicio ademaacutes las condiciones de la mina hacen que la vida uacutetil o de servicio de la madera no sean muy altas hay que aclarar que en todos los sectores de la mina no se presentan las mismas condiciones por lo que en algunas partes la madera podriacutea ser la mejor opcioacuten

Sin embargo en la actualidad en los trabajos principales y de largo plazo de operacioacuten se estaacute empleando arcos de acero los cuales poseen propiedades mecaacutenicas muy buenas los cuales garantizan la preservacioacuten de niveles importantes por tiempos muy prolongados

La presencia de agua subterraacutenea es uno de los principales factores que afectan la madera principalmente en las partes inferiores en la mina hay pocos sectores donde se observa presencia de aguas subterraacuteneas pero donde hay presencia de agua se realiza lo posible para extraerla mediante sistemas de bombeo tratando asiacute de garantizar que el agua me afecte muy poco a el sistema de entibacioacuten

Como material natural que es cualquier tipo de madera presenta defectos naturales por eso en la mina se trata de adquirir madera que se encuentre en optimas condiciones para la entibacioacuten que se encuentre en condiciones de secado favorables y que la madera sea lo maacutes uniforme posible

En recorridos realizados en la mina se evidencia poca presencia de hongos que afectan la madera excepto en los retornos de aire viciado donde se presenta una alta humedad relativa lo que me facilita la existencia de hongos

El tipo de fortificacioacuten empleado en la mina es de tipo continuo (Los cuadros de fortificacioacuten se colocan uno al lado del otro) ver foto por recomendaciones teoacutericas se deben colocar con una distancia de separacioacuten desde 05 m y si hay gran presencia de presiones y esfuerzos desde 35 m con una distancia maacutexima de separacioacuten de 12m -15m en la mina se ha invertido mucho en este tipo de fortificaciones de madera para asiacute garantizar la seguridad de todo el personal en los niveles y otros sitios de trabajo

Adicionalmente en el techo y las partes superiores de los lados se encaman o sea que se les colocan forros o revestimientos cuyo objetivo principal es constituir un colchoacuten o encamado amortiguador para repartir uniformemente la presioacuten de los terrenos sobre la puerta e impedir que las asperezas de la roca se concentren localmente la presioacuten (o presioacuten de caraacutecter puntual) y dar tambieacuten una cierta elasticidad al sostenimiento porque estaacute constituido de madera menos resistente que trabaja perpendicularmente a las fibras puede comprimirse y permitir una deformacioacuten de los terrenos durante el periodo dinaacutemico que sigue a su colocacioacuten esta elasticidad se aumenta llenando con piedras el vacioacute entre la roca y el forro permitiendo asiacute que el forrado asegure la elasticidad necesaria entre la puerta y las rocas garantizando maacutes seguridad para el personal que labora en la mina

fotoTipo de sostenimiento o fortificacioacuten continuacutea

En la mina generalmente en los niveles se utilizan la fortificacioacuten de madera con cuadros normales debido a que la presioacuten minera actuacutea relativamente simeacutetrica mientras que en los tambores por seguridad del personal que labora en estos lugares se emplean cuadros de fortificacioacuten reforzados generalmente con tres patas (mainel)

En donde sea posible es recomendable canalizar el agua subterraacutenea para asiacute garantizar que no interactueacute en la parte inferior de la entibacioacuten de madera

fotoCanalizacioacuten o drenaje de aguas en el interior de la mina

9 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONESo La madera que se seca adecuadamente dura maacutes que la verde la

descortezada maacutes que la que conserva la corteza la madera que se conserva constantemente en zonas bien ventiladas puede durar indefinidamente la madera en cambio en una atmoacutesfera huacutemeda y caliente se descompondraacute raacutepidamente la madera sometida alternativamente a atmoacutesferas huacutemedas y secas se estropea raacutepidamente la madera sometida a efectos bioloacutegicos tiene vida uacutetil corta

o La especie influye en las caracteriacutesticas de secado especialmente en funcioacuten de densidad generalmente la madera de baja densidad se seca en forma relativamente raacutepida en cambio la madera de alta densidad se seca lentamente

o La vida uacutetil de una madera estaacute determinada de una parte por aspectos inherentes a su naturaleza y de otra por las condiciones especiales de servicio la durabilidad depende tambieacuten de las condiciones de utilizacioacuten por ejemplo la madera seraacute maacutes susceptible a ser atacada en condiciones caacutelidas y huacutemedas que en climas friacuteos y secos

o En estudios realizados en trabajos de grado de maderas en la regioacuten se afirma que gran porcentaje de madera que llega a la regioacuten es muy joven y son maacutes susceptibles a el ataque de hongos e insectos y ademaacutes tienen menos propiedades mecaacutenicas que la madera adulta ademaacutes presenta un alto contenido de humedad (gt30)

o La madera en la mina constituye un sistema de fortificacioacuten bueno excepto en lugares donde circulan las corrientes de aire viciado ya que se presenta un alto contenido de humedad y me favorece la presencia de hongos para estos lugares actualmente se estaacuten destinando otro tipo de fortificacioacuten como lo son los arcos de acero que hasta ahora han respondido muy bien a esfuerzos y presiones en la mina

o Para mejorar la condicioacuten de la madera que se presentan en la mina se debe construir un lugar especial para asiacute facilitar el control de humedad y garantizar unas condiciones de secado optimas contribuyendo asiacute a mayor durabilidad de esta recurso en la mina

o El lugar ideal para el almacenamiento de la madera debe ser un terreno alto razonablemente parejo con buen desaguumle y que no esteacute rodeado por aacuterboles altos o edificios que me puedan propiciar ambientes maacutes huacutemedos y que obstaculizan notablemente la entrada de luz solar

o Un seguimiento mediante el registro y control de los lugares ademaacutes del tipo de fortificacioacuten empleado pueden ayudar a tomar buenas decisiones a la hora de escoger la mejor decisioacuten en sostenimiento

10 BIBLIOGRAFIacuteA

bull Fortificacioacuten de excavaciones horizontales Blanco Torres Roberto1993bull Disentildeo de ademaacutes en minas Biron Cemal Arioglu Ergin 1987 EditorialLimusa Meacutexico DFbull Laboratorio de productos forestales1984Estudio de propiedades Fiacutesicomecaacutenicas y trabajabilidad del Pinus Patula Universidad Nacional deColombia Seccional Medellin39pbull Laboratorio de productos forestales Universidad Nacional de Colombia 1989

Madera Boletiacuten teacutecnico informativo sobre Tecnologiacutea de Maderas VolumenVIII Ndeg1 Medelliacuten Colombia55p

FIGURA 19EFECTO DEL CONTENIDO DE HUMEDAD EN LA RESISTENCIA ALESFUERZO CORTANTE EN LA MADERA

5 PRESIONES EN LOS ADEMES DE MADERA

A continuacioacuten se enumeran los principios baacutesicos y consideraciones que se deben tener en cuenta para evaluar o cuantificar la presioacuten que se ejerce sobre el entibado el caacutelculo de estos paraacutemetros esta soportado en archivos adjuntos de Microsoft Excel

51 EVALUACION DE PRESIONESExisten dos principios en el disentildeo de ademes de madera

1-Los ademes deberaacuten soportar las cargas con seguridad2-La cantidad de material y de mano de obra se deberaacute restringir a un

miacutenimo (factor de economiacutea)

52 PRESIONES EN GALERIASSeguacuten muchos investigadores la presioacuten en un tuacutenel o galeriacutea tiene la forma de una boacuteveda (domo) paraboacutelico (Cemal 1987) En los fundamentos teoacutericos se presentan una serie de ecuaciones que seraacuten mostradas en el archivo adjunto de Microsoft Excel En la evaluacioacuten de presiones en galeriacuteas intervienen formulas teoacutericas las cuales son demasiado complicadas e intervienen muchas variables por eso se emplean formulas que me arrojan valores aproximados

FIGURA 20ESQUEMA DEL CAacuteLCULO DE LA PRESIOacuteN ACTUANTE POR ELTECHO SEGUacuteN PROTODIAKONOV

FIGURA 21REACCIONES Y CARGAS PRESENTES EN UNA FORTIFICACIOacuteNTRAPEZOIDAL

CARGA EN TECHO Y LADOSConsideracioacuten Las presiones laterales en la roca dura son muy pequentildeas o insignificantes (por lo cual solo se empleara carga por el techo) en cambio en rocas fracturadas ejercen una presioacuten lateral hasta dos veces superior a la carga de techo

En esta imagen podemos observar el efecto de la presioacuten lateral en las puertas de madera

6 CONSIDERACIONES PRAacuteCTICAS PARA EL DISENtildeO DE ADEMESCuando se observa el disentildeo de sistemas de soporte es necesario considerar un sin nuacutemero de factores estos incluyen

o La calidad y propiedades (resistencia deformacioacuten dependencia del tiempo meteorizacioacuten) de la roca encajante o circundante

o Uniones planos de corte y diaclasaso Condiciones hidrogeoloacutegicaso Campo de esfuerzoso Esfuerzos totales alrededor de la cavidad sin soporteo Deformaciones dependientes del tiempoo Puntos de vista buenos teacutecnica y econoacutemicamente

Etapas para el caacutelculo del disentildeo de ademes

ILUSTRACION 5 ETAPAS PARA EL DISENtildeO DE ADEMESLa forma maacutes representativa de la fortificacioacuten de madera en las excavaciones horizontales es la de cuadro o portada El cuadro o portada consta de un sombrero o Capiz y de los peones o apoyos tambieacuten conocidos como palancas algunas veces cuando se presenta afloramientos por el piso como consecuencia de presiones laterales se colocan soleras esto uacutenicamente cuando se presentan presiones mineras en este tipo de direccioacuten

FIGURA 22PARTES PRINCIPALES DE PUERTAS DE MADERA DESOSTENIMIENTO

La fortificacioacuten de madera se usa mucho en secciones rectangulares y trapezoidales aunque puede usarse tambieacuten en secciones de forma poligonal y de formas irregulares

Los elementos de fortificacioacuten de madera habitualmente tienen forma circular con diaacutemetros variables que pueden ir de 10 hasta 40 cm Los cuadros de fortificacioacuten pueden colocarse uno al lado del otro (fortificacioacuten continua) o a una cierta distancia unos de otros (fortificacioacuten espaciada) Esta distancia entre cuadros seguacuten documentos encontrados oscila entre 05 y 12 m esta distancia depende de los esfuerzos locales cuando los empujes son muy fuertes se pueden colocar poco espaciados (las distancia es entonces del orden de 035 m en casos maacutes favorables no se debe sobrepasar nunca de 150 m)

Cuando empleamos la fortificacioacuten espaciada por lo general el techo y las partes superiores de los lados se encaman es decir se revisten con tablas despueacutes se rellenan con pedazos de roca los espacios que queden entre la roca y el encamado lo cual garantiza una distribucioacuten maacutes uniforme de la presioacuten minera y por ende un mejor trabajo de la fortificacioacuten

La fortificacioacuten de madera habitualmente es riacutegida producieacutendose solo una pequentildea flexibilidad a causa de las deformaciones que experimenta la madera pero hay ocasiones que se hace uacutetil el empleo de cuadros que posean una cierta flexibilidad constructiva en tales casos esto se puede obtener por una de las variantes siguientes

bull Colocar entre el sombrero y los peones algunos elementos flexiblesbull Afinar el extremo inferior de los peones para facilitar su penetracioacuten en el piso la cual puede llegar a 10-12 cm si la roca es blanda

La fortificacioacuten de madera con cuadros normales se emplea habitualmente en los casos en que la presioacuten minera actuacutea relativamente simeacutetrica y no es muy grande mientras que en aquellos casos en que la presioacuten sea muy grande y el cuadro de fortificacioacuten no sea lo suficientemente resistente se hace necesario usar los cuadros reforzados Una de la formas de refuerzo que se emplea cuando la presioacuten por el techo es grande es la que consiste en colocar un apoyo intermedio que se denomina mainel Con esto la capacidad portadora de la fortificacioacuten se eleva 3 o 4 veces el problema con este elemento (el mainel) es que estorba mucho en la seccioacuten de la excavacioacuten Otras formas de refuerzos que se utilizan cuando actuacutea presioacuten minera con el techo y los lados son aquellos que emplean las vigas de refuerzo por el techo y los lados

En la figura 24 a b c d e f podemos observar los diferentes tipos de refuerzo que se emplean en las puertas de madera

FIGURA 23TIPOS DE REFUERZO PARA PUERTAS DE MADERALas desventajas de la fortificacioacuten reforzada de madera son las siguientes

o Alto consumo de maderao Disminucioacuten significativa del aacuterea uacutetil de la excavacioacuteno Aumento de la resistencia al paso del aire

Por estas desventajas es que en la mayoriacutea de los casos en que el cuadro normal no sea capaz de resistir la presioacuten minera no se utiliza el cuadro reforzado de madera sino que se pasa a fortificar con otro material maacutes resistente

61 DISENtildeO DE LOS ADEMES DE MADERAEl disentildeo de los sistemas de ademes de madera sigue ciertos pasos primero se hacen esquemas del sistema despueacutes se evaluacutea la presioacuten por diferentes formulas despueacutes se calculan los momentos esfuerzos y las secciones que estaacuten sometidas a estos momentos y a estos esfuerzos

611 MARCOS DE MADERA EN LOS TUNELESEl disentildeo de los marcos en los tuacuteneles consiste en encontrar el tamantildeo o diaacutemetro apropiado para los capis palancas y revestimientos

Se hallan cargas aproximadas que actuacutean sobre el ademe se hallan momentos flectores o de flexioacuten despueacutes se calculan diaacutemetros aproximados y se obtiene tambieacuten resistencias a compresioacuten despueacutes se analizan de acuerdo a la carga diaacutemetros aproximados de encamado o revestimiento (forro)

612 PARA EL MARCO DE MADERAEl marco de madera trabaja como una viga simple que se apoya en ambos extremos con carga uniformemente distribuida

613 PARA EL DISENtildeO DEL CAPIZ DE MADERALa principal consideracioacuten es que el cabezal estaacute sujeto a flexioacuten el momento y esfuerzo se calculan en el archivo adjunto de hoja de Microsoft Excel

614 DISENtildeO DE LAS PALANCASLos postes laterales de los ademes de madera estaacuten sometidos a presiones de los lados y a las reacciones en sus extremos Por lo tanto para su disentildeo se deberaacute evaluar los esfuerzos a flexioacuten y compresioacuten

Generalmente en la praacutectica para los postes se utilizan los mismos diaacutemetros que del cabezal pero sin embargo se verifican con otros caacutelculos

Tambieacuten se tienen algunas teoriacuteas como las siguientesPostulado de MM Protodiakonov sobre el avance horizontal en su techo se forma una boacuteveda paraboacutelica de destrozamiento el peso de las rocas contenidas dentro de esta boacuteveda es numeacutericamente igual a la magnitud de la presioacuten subterraacutenea sobre la entibacioacutenAlgunas consideraciones

bull Esta teoriacutea da resultados muy aproximados para rocas mullidas y sueltas pero para rocas compactas por lo general los resultados son inferiores al valor real pero ha tenido gran acogida en la praacutectica

bull No tiene en cuenta los cambios de presioacuten al crecer la profundidad del avance

bull El caraacutecter muy condicional del coeficiente f que participa en la formula y la carencia de meacutetodos confiables para su determinacioacuten

615 METODOLOGIacuteA UTILIZADATeniendo en cuenta resentildeas bibliograacuteficas de sostenimiento de minas se realizaraacuten los caacutelculos pertinentes para la mina el Bloque Posteriormente se realizara un caracterizacioacuten del estado actual en que se encuentra la madera del mina y al final con base en los caacutelculos realizados y de todas las variables involucradas se haraacute una evaluacioacuten del estado de sostenimiento y un anaacutelisis de los resultados como ultimo se sacaran conclusiones y recomendaciones que la mina deberaacute tener en cuenta

CaacutelculosLa bibliografiacutea existente de sostenimiento de minas es muy poca y la mayoriacutea presenta inconvenientes en el manejo de unidades y de traduccioacuten al idioma espantildeol debido a esto se escogioacute los fundamentos teoacutericos propuestos seguacuten Blanco(1993) ya que son de faacutecil entendimiento de los datos y las unidades se relacionan perfectamente

EjemploldquoCalculo de una fortificacioacuten de forma trapezoidal de madera cuando solo actuacuteacarga por el techo ldquo

El revestimiento o forrado persigue los siguientes objetivosbull Seguridad Se deben colocar maacutes juntos mientras mas deacutebil sea el terreno

bull Constituir un colchoacuten o encamado amortiguador para repartir uniformemente la presioacuten de los terrenos sobre la puerta e impedir que las asperezas de la roca concentren localmente la presioacuten (o presioacuten de caraacutecter puntual)bull Agrega una cierta elasticidad al sostenimiento porque estaacute constituido de madera menos resistente que trabaja perpendicularmente a las fibras puede comprimirse y permitir una deformacioacuten de los terrenos durante el periodo que sigue a su colocacioacuten esta elasticidad se aumenta llenando con piedras el vacio entre la roca y el forro Otra caracteriacutestica importante es que el forrado asegura la elasticidad necesaria entre la puerta y las rocas

7 MEacuteTODOS PARA ELEVAR LA VIDA DE UTIL DE LA FORTIFICACIOacuteN DEMADERALa vida de servicio de la fortificacioacuten de madera depende de la variedad y calidad de la madera usada de la humedad bajo la mina y de las condiciones de ventilacioacuten

Las medidas para aumentar la vida de servicio de la fortificacioacuten de madera sono El empleo de madera sana y secao La garantiacutea de una buena ventilacioacuten de la excavacioacuteno La existencia de un buen drenaje para las rocas circundanteso En lo posible utilizacioacuten de antiseacutepticos

De las viacuteas para aumentar la vida de servicio de la madera la maacutes usada es el tratamiento con antiseacutepticos lo que aumenta la estabilidad ante la pudricioacuten y disminuye su capacidad de absorcioacuten de agua a causa de la cual una madera tratada con antiseacutepticos puede durar dos o tres veces maacutes que una sin tratar El tratamiento con antiseacutepticos consiste en introducir en los poros de la madera una solucioacuten quiacutemica especial (el antiseacuteptico) la cual crea un medio en el que no se pueden desarrollar los hongos El antiseacuteptico que se emplee debe ser lo suficientemente toxico para los hongos pero no debe ser perjudicial para el hombre ademaacutes debe conservar su toxicidad despueacutes de un largo tiempo de tratada la madera no afectar las propiedades fiacutesico-mecaacutenicas de ella y no provocar la corrosioacuten en los elementos metaacutelicos

Existen muchos tipos de antiseacutepticos sin embargo para el tratamiento de la fortificacioacuten de minas se emplean preferentemente antiseacutepticos en soluciones acuosas como son

-Fluoruro de sodio (FNa)-Cloruro de zinc (Cl2Zn)-Sillico-fluoruro de sodio (Na2S1F6)

8 RESULTADOS Y ANAacuteLISISSe tomaron 23 muestras aleatorias representativas de maderos empleados para la elaboracioacuten de puertas de madera y dio como resultado 13 cm Aproximadamente en los caacutelculos hechos para carga que actuacutea solo por el techo presentamos un factor de seguridad bastante alto (en los caacutelculos realizados nos dio como resultado (86 cm) en la mina es 13 cm aproximadamente si se presentara carga por techo y por los lados se estariacutea cumpliendo con las expectativas(en los caacutelculos realizados(1265 cm) en la mina es 13 cm aproximadamente Para la carga que actuacutea por techo y por los lados tambieacuten se cumple con los requerimientos teoacutericos (1266 cm)

Diaacutemetro de 23 muestras de maderos empleados en la mina

En la mina principalmente se presenta carga por el techo lo que nos indica que nos encontramos con un diaacutemetro y longitudes oacuteptimas de capiz de la madera empleada en la mina todos los resultados se muestran en el archivo adjunto de Excel

En los caacutelculos realizados para el forro o revestimiento dio un espesor de 124 cm para el caso de la mina generalmente los entibadores cortan el orillo (o fracciones de madera) del orden de 3 cm lo que garantiza un revestimiento que cumple las condiciones

Al comparar los resultados y fundamentos hallados teoacutericamente y confrontarlos con las condiciones de la mina se cumple de que

EXIGENCIAS TECNICASLa fortificacioacuten empleada en la mina estaacute capacitada para asimilar carga que sobre ella va a actuar Es estable ya que conserva la forma que se le proyecta aun con accioacuten de las cargas

EXIGENCIAS DE PRODUCCIONEl estado actual de los niveles y otros sectores de la mina en conjunto con la implementacioacuten de la entibacioacuten garantizan las medidas oacuteptimas para

1048633 Ofrecer la menor resistencia posible al paso del aire1048633 Ocupar en la excavacioacuten el menor espacio posible1048633 No debe entorpecer los procesos productivos1048633 Estaacute constituida por elementos que se pueden preparar en la superficie y

que se pueden instalar por medios faacuteciles

1048633 Asegurar las condiciones de trabajo en la excavacioacuten durante el transcurso de todo el plazo de servicio

La resistencia de la madera (pino) que es la que empleamos en la mina conjuntamente con el eucalipto tiene un valor bajo de coeficiente de calidad constructiva lo que no es bueno para fortificar excavaciones con un plazo largo de servicio ademaacutes las condiciones de la mina hacen que la vida uacutetil o de servicio de la madera no sean muy altas hay que aclarar que en todos los sectores de la mina no se presentan las mismas condiciones por lo que en algunas partes la madera podriacutea ser la mejor opcioacuten

Sin embargo en la actualidad en los trabajos principales y de largo plazo de operacioacuten se estaacute empleando arcos de acero los cuales poseen propiedades mecaacutenicas muy buenas los cuales garantizan la preservacioacuten de niveles importantes por tiempos muy prolongados

La presencia de agua subterraacutenea es uno de los principales factores que afectan la madera principalmente en las partes inferiores en la mina hay pocos sectores donde se observa presencia de aguas subterraacuteneas pero donde hay presencia de agua se realiza lo posible para extraerla mediante sistemas de bombeo tratando asiacute de garantizar que el agua me afecte muy poco a el sistema de entibacioacuten

Como material natural que es cualquier tipo de madera presenta defectos naturales por eso en la mina se trata de adquirir madera que se encuentre en optimas condiciones para la entibacioacuten que se encuentre en condiciones de secado favorables y que la madera sea lo maacutes uniforme posible

En recorridos realizados en la mina se evidencia poca presencia de hongos que afectan la madera excepto en los retornos de aire viciado donde se presenta una alta humedad relativa lo que me facilita la existencia de hongos

El tipo de fortificacioacuten empleado en la mina es de tipo continuo (Los cuadros de fortificacioacuten se colocan uno al lado del otro) ver foto por recomendaciones teoacutericas se deben colocar con una distancia de separacioacuten desde 05 m y si hay gran presencia de presiones y esfuerzos desde 35 m con una distancia maacutexima de separacioacuten de 12m -15m en la mina se ha invertido mucho en este tipo de fortificaciones de madera para asiacute garantizar la seguridad de todo el personal en los niveles y otros sitios de trabajo

Adicionalmente en el techo y las partes superiores de los lados se encaman o sea que se les colocan forros o revestimientos cuyo objetivo principal es constituir un colchoacuten o encamado amortiguador para repartir uniformemente la presioacuten de los terrenos sobre la puerta e impedir que las asperezas de la roca se concentren localmente la presioacuten (o presioacuten de caraacutecter puntual) y dar tambieacuten una cierta elasticidad al sostenimiento porque estaacute constituido de madera menos resistente que trabaja perpendicularmente a las fibras puede comprimirse y permitir una deformacioacuten de los terrenos durante el periodo dinaacutemico que sigue a su colocacioacuten esta elasticidad se aumenta llenando con piedras el vacioacute entre la roca y el forro permitiendo asiacute que el forrado asegure la elasticidad necesaria entre la puerta y las rocas garantizando maacutes seguridad para el personal que labora en la mina

fotoTipo de sostenimiento o fortificacioacuten continuacutea

En la mina generalmente en los niveles se utilizan la fortificacioacuten de madera con cuadros normales debido a que la presioacuten minera actuacutea relativamente simeacutetrica mientras que en los tambores por seguridad del personal que labora en estos lugares se emplean cuadros de fortificacioacuten reforzados generalmente con tres patas (mainel)

En donde sea posible es recomendable canalizar el agua subterraacutenea para asiacute garantizar que no interactueacute en la parte inferior de la entibacioacuten de madera

fotoCanalizacioacuten o drenaje de aguas en el interior de la mina

9 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONESo La madera que se seca adecuadamente dura maacutes que la verde la

descortezada maacutes que la que conserva la corteza la madera que se conserva constantemente en zonas bien ventiladas puede durar indefinidamente la madera en cambio en una atmoacutesfera huacutemeda y caliente se descompondraacute raacutepidamente la madera sometida alternativamente a atmoacutesferas huacutemedas y secas se estropea raacutepidamente la madera sometida a efectos bioloacutegicos tiene vida uacutetil corta

o La especie influye en las caracteriacutesticas de secado especialmente en funcioacuten de densidad generalmente la madera de baja densidad se seca en forma relativamente raacutepida en cambio la madera de alta densidad se seca lentamente

o La vida uacutetil de una madera estaacute determinada de una parte por aspectos inherentes a su naturaleza y de otra por las condiciones especiales de servicio la durabilidad depende tambieacuten de las condiciones de utilizacioacuten por ejemplo la madera seraacute maacutes susceptible a ser atacada en condiciones caacutelidas y huacutemedas que en climas friacuteos y secos

o En estudios realizados en trabajos de grado de maderas en la regioacuten se afirma que gran porcentaje de madera que llega a la regioacuten es muy joven y son maacutes susceptibles a el ataque de hongos e insectos y ademaacutes tienen menos propiedades mecaacutenicas que la madera adulta ademaacutes presenta un alto contenido de humedad (gt30)

o La madera en la mina constituye un sistema de fortificacioacuten bueno excepto en lugares donde circulan las corrientes de aire viciado ya que se presenta un alto contenido de humedad y me favorece la presencia de hongos para estos lugares actualmente se estaacuten destinando otro tipo de fortificacioacuten como lo son los arcos de acero que hasta ahora han respondido muy bien a esfuerzos y presiones en la mina

o Para mejorar la condicioacuten de la madera que se presentan en la mina se debe construir un lugar especial para asiacute facilitar el control de humedad y garantizar unas condiciones de secado optimas contribuyendo asiacute a mayor durabilidad de esta recurso en la mina

o El lugar ideal para el almacenamiento de la madera debe ser un terreno alto razonablemente parejo con buen desaguumle y que no esteacute rodeado por aacuterboles altos o edificios que me puedan propiciar ambientes maacutes huacutemedos y que obstaculizan notablemente la entrada de luz solar

o Un seguimiento mediante el registro y control de los lugares ademaacutes del tipo de fortificacioacuten empleado pueden ayudar a tomar buenas decisiones a la hora de escoger la mejor decisioacuten en sostenimiento

10 BIBLIOGRAFIacuteA

bull Fortificacioacuten de excavaciones horizontales Blanco Torres Roberto1993bull Disentildeo de ademaacutes en minas Biron Cemal Arioglu Ergin 1987 EditorialLimusa Meacutexico DFbull Laboratorio de productos forestales1984Estudio de propiedades Fiacutesicomecaacutenicas y trabajabilidad del Pinus Patula Universidad Nacional deColombia Seccional Medellin39pbull Laboratorio de productos forestales Universidad Nacional de Colombia 1989

Madera Boletiacuten teacutecnico informativo sobre Tecnologiacutea de Maderas VolumenVIII Ndeg1 Medelliacuten Colombia55p

o Uniones planos de corte y diaclasaso Condiciones hidrogeoloacutegicaso Campo de esfuerzoso Esfuerzos totales alrededor de la cavidad sin soporteo Deformaciones dependientes del tiempoo Puntos de vista buenos teacutecnica y econoacutemicamente

Etapas para el caacutelculo del disentildeo de ademes

ILUSTRACION 5 ETAPAS PARA EL DISENtildeO DE ADEMESLa forma maacutes representativa de la fortificacioacuten de madera en las excavaciones horizontales es la de cuadro o portada El cuadro o portada consta de un sombrero o Capiz y de los peones o apoyos tambieacuten conocidos como palancas algunas veces cuando se presenta afloramientos por el piso como consecuencia de presiones laterales se colocan soleras esto uacutenicamente cuando se presentan presiones mineras en este tipo de direccioacuten

FIGURA 22PARTES PRINCIPALES DE PUERTAS DE MADERA DESOSTENIMIENTO

La fortificacioacuten de madera se usa mucho en secciones rectangulares y trapezoidales aunque puede usarse tambieacuten en secciones de forma poligonal y de formas irregulares

Los elementos de fortificacioacuten de madera habitualmente tienen forma circular con diaacutemetros variables que pueden ir de 10 hasta 40 cm Los cuadros de fortificacioacuten pueden colocarse uno al lado del otro (fortificacioacuten continua) o a una cierta distancia unos de otros (fortificacioacuten espaciada) Esta distancia entre cuadros seguacuten documentos encontrados oscila entre 05 y 12 m esta distancia depende de los esfuerzos locales cuando los empujes son muy fuertes se pueden colocar poco espaciados (las distancia es entonces del orden de 035 m en casos maacutes favorables no se debe sobrepasar nunca de 150 m)

Cuando empleamos la fortificacioacuten espaciada por lo general el techo y las partes superiores de los lados se encaman es decir se revisten con tablas despueacutes se rellenan con pedazos de roca los espacios que queden entre la roca y el encamado lo cual garantiza una distribucioacuten maacutes uniforme de la presioacuten minera y por ende un mejor trabajo de la fortificacioacuten

La fortificacioacuten de madera habitualmente es riacutegida producieacutendose solo una pequentildea flexibilidad a causa de las deformaciones que experimenta la madera pero hay ocasiones que se hace uacutetil el empleo de cuadros que posean una cierta flexibilidad constructiva en tales casos esto se puede obtener por una de las variantes siguientes

bull Colocar entre el sombrero y los peones algunos elementos flexiblesbull Afinar el extremo inferior de los peones para facilitar su penetracioacuten en el piso la cual puede llegar a 10-12 cm si la roca es blanda

La fortificacioacuten de madera con cuadros normales se emplea habitualmente en los casos en que la presioacuten minera actuacutea relativamente simeacutetrica y no es muy grande mientras que en aquellos casos en que la presioacuten sea muy grande y el cuadro de fortificacioacuten no sea lo suficientemente resistente se hace necesario usar los cuadros reforzados Una de la formas de refuerzo que se emplea cuando la presioacuten por el techo es grande es la que consiste en colocar un apoyo intermedio que se denomina mainel Con esto la capacidad portadora de la fortificacioacuten se eleva 3 o 4 veces el problema con este elemento (el mainel) es que estorba mucho en la seccioacuten de la excavacioacuten Otras formas de refuerzos que se utilizan cuando actuacutea presioacuten minera con el techo y los lados son aquellos que emplean las vigas de refuerzo por el techo y los lados

En la figura 24 a b c d e f podemos observar los diferentes tipos de refuerzo que se emplean en las puertas de madera

FIGURA 23TIPOS DE REFUERZO PARA PUERTAS DE MADERALas desventajas de la fortificacioacuten reforzada de madera son las siguientes

o Alto consumo de maderao Disminucioacuten significativa del aacuterea uacutetil de la excavacioacuteno Aumento de la resistencia al paso del aire

Por estas desventajas es que en la mayoriacutea de los casos en que el cuadro normal no sea capaz de resistir la presioacuten minera no se utiliza el cuadro reforzado de madera sino que se pasa a fortificar con otro material maacutes resistente

61 DISENtildeO DE LOS ADEMES DE MADERAEl disentildeo de los sistemas de ademes de madera sigue ciertos pasos primero se hacen esquemas del sistema despueacutes se evaluacutea la presioacuten por diferentes formulas despueacutes se calculan los momentos esfuerzos y las secciones que estaacuten sometidas a estos momentos y a estos esfuerzos

611 MARCOS DE MADERA EN LOS TUNELESEl disentildeo de los marcos en los tuacuteneles consiste en encontrar el tamantildeo o diaacutemetro apropiado para los capis palancas y revestimientos

Se hallan cargas aproximadas que actuacutean sobre el ademe se hallan momentos flectores o de flexioacuten despueacutes se calculan diaacutemetros aproximados y se obtiene tambieacuten resistencias a compresioacuten despueacutes se analizan de acuerdo a la carga diaacutemetros aproximados de encamado o revestimiento (forro)

612 PARA EL MARCO DE MADERAEl marco de madera trabaja como una viga simple que se apoya en ambos extremos con carga uniformemente distribuida

613 PARA EL DISENtildeO DEL CAPIZ DE MADERALa principal consideracioacuten es que el cabezal estaacute sujeto a flexioacuten el momento y esfuerzo se calculan en el archivo adjunto de hoja de Microsoft Excel

614 DISENtildeO DE LAS PALANCASLos postes laterales de los ademes de madera estaacuten sometidos a presiones de los lados y a las reacciones en sus extremos Por lo tanto para su disentildeo se deberaacute evaluar los esfuerzos a flexioacuten y compresioacuten

Generalmente en la praacutectica para los postes se utilizan los mismos diaacutemetros que del cabezal pero sin embargo se verifican con otros caacutelculos

Tambieacuten se tienen algunas teoriacuteas como las siguientesPostulado de MM Protodiakonov sobre el avance horizontal en su techo se forma una boacuteveda paraboacutelica de destrozamiento el peso de las rocas contenidas dentro de esta boacuteveda es numeacutericamente igual a la magnitud de la presioacuten subterraacutenea sobre la entibacioacutenAlgunas consideraciones

bull Esta teoriacutea da resultados muy aproximados para rocas mullidas y sueltas pero para rocas compactas por lo general los resultados son inferiores al valor real pero ha tenido gran acogida en la praacutectica

bull No tiene en cuenta los cambios de presioacuten al crecer la profundidad del avance

bull El caraacutecter muy condicional del coeficiente f que participa en la formula y la carencia de meacutetodos confiables para su determinacioacuten

615 METODOLOGIacuteA UTILIZADATeniendo en cuenta resentildeas bibliograacuteficas de sostenimiento de minas se realizaraacuten los caacutelculos pertinentes para la mina el Bloque Posteriormente se realizara un caracterizacioacuten del estado actual en que se encuentra la madera del mina y al final con base en los caacutelculos realizados y de todas las variables involucradas se haraacute una evaluacioacuten del estado de sostenimiento y un anaacutelisis de los resultados como ultimo se sacaran conclusiones y recomendaciones que la mina deberaacute tener en cuenta

CaacutelculosLa bibliografiacutea existente de sostenimiento de minas es muy poca y la mayoriacutea presenta inconvenientes en el manejo de unidades y de traduccioacuten al idioma espantildeol debido a esto se escogioacute los fundamentos teoacutericos propuestos seguacuten Blanco(1993) ya que son de faacutecil entendimiento de los datos y las unidades se relacionan perfectamente

EjemploldquoCalculo de una fortificacioacuten de forma trapezoidal de madera cuando solo actuacuteacarga por el techo ldquo

El revestimiento o forrado persigue los siguientes objetivosbull Seguridad Se deben colocar maacutes juntos mientras mas deacutebil sea el terreno

bull Constituir un colchoacuten o encamado amortiguador para repartir uniformemente la presioacuten de los terrenos sobre la puerta e impedir que las asperezas de la roca concentren localmente la presioacuten (o presioacuten de caraacutecter puntual)bull Agrega una cierta elasticidad al sostenimiento porque estaacute constituido de madera menos resistente que trabaja perpendicularmente a las fibras puede comprimirse y permitir una deformacioacuten de los terrenos durante el periodo que sigue a su colocacioacuten esta elasticidad se aumenta llenando con piedras el vacio entre la roca y el forro Otra caracteriacutestica importante es que el forrado asegura la elasticidad necesaria entre la puerta y las rocas

7 MEacuteTODOS PARA ELEVAR LA VIDA DE UTIL DE LA FORTIFICACIOacuteN DEMADERALa vida de servicio de la fortificacioacuten de madera depende de la variedad y calidad de la madera usada de la humedad bajo la mina y de las condiciones de ventilacioacuten

Las medidas para aumentar la vida de servicio de la fortificacioacuten de madera sono El empleo de madera sana y secao La garantiacutea de una buena ventilacioacuten de la excavacioacuteno La existencia de un buen drenaje para las rocas circundanteso En lo posible utilizacioacuten de antiseacutepticos

De las viacuteas para aumentar la vida de servicio de la madera la maacutes usada es el tratamiento con antiseacutepticos lo que aumenta la estabilidad ante la pudricioacuten y disminuye su capacidad de absorcioacuten de agua a causa de la cual una madera tratada con antiseacutepticos puede durar dos o tres veces maacutes que una sin tratar El tratamiento con antiseacutepticos consiste en introducir en los poros de la madera una solucioacuten quiacutemica especial (el antiseacuteptico) la cual crea un medio en el que no se pueden desarrollar los hongos El antiseacuteptico que se emplee debe ser lo suficientemente toxico para los hongos pero no debe ser perjudicial para el hombre ademaacutes debe conservar su toxicidad despueacutes de un largo tiempo de tratada la madera no afectar las propiedades fiacutesico-mecaacutenicas de ella y no provocar la corrosioacuten en los elementos metaacutelicos

Existen muchos tipos de antiseacutepticos sin embargo para el tratamiento de la fortificacioacuten de minas se emplean preferentemente antiseacutepticos en soluciones acuosas como son

-Fluoruro de sodio (FNa)-Cloruro de zinc (Cl2Zn)-Sillico-fluoruro de sodio (Na2S1F6)

8 RESULTADOS Y ANAacuteLISISSe tomaron 23 muestras aleatorias representativas de maderos empleados para la elaboracioacuten de puertas de madera y dio como resultado 13 cm Aproximadamente en los caacutelculos hechos para carga que actuacutea solo por el techo presentamos un factor de seguridad bastante alto (en los caacutelculos realizados nos dio como resultado (86 cm) en la mina es 13 cm aproximadamente si se presentara carga por techo y por los lados se estariacutea cumpliendo con las expectativas(en los caacutelculos realizados(1265 cm) en la mina es 13 cm aproximadamente Para la carga que actuacutea por techo y por los lados tambieacuten se cumple con los requerimientos teoacutericos (1266 cm)

Diaacutemetro de 23 muestras de maderos empleados en la mina

En la mina principalmente se presenta carga por el techo lo que nos indica que nos encontramos con un diaacutemetro y longitudes oacuteptimas de capiz de la madera empleada en la mina todos los resultados se muestran en el archivo adjunto de Excel

En los caacutelculos realizados para el forro o revestimiento dio un espesor de 124 cm para el caso de la mina generalmente los entibadores cortan el orillo (o fracciones de madera) del orden de 3 cm lo que garantiza un revestimiento que cumple las condiciones

Al comparar los resultados y fundamentos hallados teoacutericamente y confrontarlos con las condiciones de la mina se cumple de que

EXIGENCIAS TECNICASLa fortificacioacuten empleada en la mina estaacute capacitada para asimilar carga que sobre ella va a actuar Es estable ya que conserva la forma que se le proyecta aun con accioacuten de las cargas

EXIGENCIAS DE PRODUCCIONEl estado actual de los niveles y otros sectores de la mina en conjunto con la implementacioacuten de la entibacioacuten garantizan las medidas oacuteptimas para

1048633 Ofrecer la menor resistencia posible al paso del aire1048633 Ocupar en la excavacioacuten el menor espacio posible1048633 No debe entorpecer los procesos productivos1048633 Estaacute constituida por elementos que se pueden preparar en la superficie y

que se pueden instalar por medios faacuteciles

1048633 Asegurar las condiciones de trabajo en la excavacioacuten durante el transcurso de todo el plazo de servicio

La resistencia de la madera (pino) que es la que empleamos en la mina conjuntamente con el eucalipto tiene un valor bajo de coeficiente de calidad constructiva lo que no es bueno para fortificar excavaciones con un plazo largo de servicio ademaacutes las condiciones de la mina hacen que la vida uacutetil o de servicio de la madera no sean muy altas hay que aclarar que en todos los sectores de la mina no se presentan las mismas condiciones por lo que en algunas partes la madera podriacutea ser la mejor opcioacuten

Sin embargo en la actualidad en los trabajos principales y de largo plazo de operacioacuten se estaacute empleando arcos de acero los cuales poseen propiedades mecaacutenicas muy buenas los cuales garantizan la preservacioacuten de niveles importantes por tiempos muy prolongados

La presencia de agua subterraacutenea es uno de los principales factores que afectan la madera principalmente en las partes inferiores en la mina hay pocos sectores donde se observa presencia de aguas subterraacuteneas pero donde hay presencia de agua se realiza lo posible para extraerla mediante sistemas de bombeo tratando asiacute de garantizar que el agua me afecte muy poco a el sistema de entibacioacuten

Como material natural que es cualquier tipo de madera presenta defectos naturales por eso en la mina se trata de adquirir madera que se encuentre en optimas condiciones para la entibacioacuten que se encuentre en condiciones de secado favorables y que la madera sea lo maacutes uniforme posible

En recorridos realizados en la mina se evidencia poca presencia de hongos que afectan la madera excepto en los retornos de aire viciado donde se presenta una alta humedad relativa lo que me facilita la existencia de hongos

El tipo de fortificacioacuten empleado en la mina es de tipo continuo (Los cuadros de fortificacioacuten se colocan uno al lado del otro) ver foto por recomendaciones teoacutericas se deben colocar con una distancia de separacioacuten desde 05 m y si hay gran presencia de presiones y esfuerzos desde 35 m con una distancia maacutexima de separacioacuten de 12m -15m en la mina se ha invertido mucho en este tipo de fortificaciones de madera para asiacute garantizar la seguridad de todo el personal en los niveles y otros sitios de trabajo

Adicionalmente en el techo y las partes superiores de los lados se encaman o sea que se les colocan forros o revestimientos cuyo objetivo principal es constituir un colchoacuten o encamado amortiguador para repartir uniformemente la presioacuten de los terrenos sobre la puerta e impedir que las asperezas de la roca se concentren localmente la presioacuten (o presioacuten de caraacutecter puntual) y dar tambieacuten una cierta elasticidad al sostenimiento porque estaacute constituido de madera menos resistente que trabaja perpendicularmente a las fibras puede comprimirse y permitir una deformacioacuten de los terrenos durante el periodo dinaacutemico que sigue a su colocacioacuten esta elasticidad se aumenta llenando con piedras el vacioacute entre la roca y el forro permitiendo asiacute que el forrado asegure la elasticidad necesaria entre la puerta y las rocas garantizando maacutes seguridad para el personal que labora en la mina

fotoTipo de sostenimiento o fortificacioacuten continuacutea

En la mina generalmente en los niveles se utilizan la fortificacioacuten de madera con cuadros normales debido a que la presioacuten minera actuacutea relativamente simeacutetrica mientras que en los tambores por seguridad del personal que labora en estos lugares se emplean cuadros de fortificacioacuten reforzados generalmente con tres patas (mainel)

En donde sea posible es recomendable canalizar el agua subterraacutenea para asiacute garantizar que no interactueacute en la parte inferior de la entibacioacuten de madera

fotoCanalizacioacuten o drenaje de aguas en el interior de la mina

9 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONESo La madera que se seca adecuadamente dura maacutes que la verde la

descortezada maacutes que la que conserva la corteza la madera que se conserva constantemente en zonas bien ventiladas puede durar indefinidamente la madera en cambio en una atmoacutesfera huacutemeda y caliente se descompondraacute raacutepidamente la madera sometida alternativamente a atmoacutesferas huacutemedas y secas se estropea raacutepidamente la madera sometida a efectos bioloacutegicos tiene vida uacutetil corta

o La especie influye en las caracteriacutesticas de secado especialmente en funcioacuten de densidad generalmente la madera de baja densidad se seca en forma relativamente raacutepida en cambio la madera de alta densidad se seca lentamente

o La vida uacutetil de una madera estaacute determinada de una parte por aspectos inherentes a su naturaleza y de otra por las condiciones especiales de servicio la durabilidad depende tambieacuten de las condiciones de utilizacioacuten por ejemplo la madera seraacute maacutes susceptible a ser atacada en condiciones caacutelidas y huacutemedas que en climas friacuteos y secos

o En estudios realizados en trabajos de grado de maderas en la regioacuten se afirma que gran porcentaje de madera que llega a la regioacuten es muy joven y son maacutes susceptibles a el ataque de hongos e insectos y ademaacutes tienen menos propiedades mecaacutenicas que la madera adulta ademaacutes presenta un alto contenido de humedad (gt30)

o La madera en la mina constituye un sistema de fortificacioacuten bueno excepto en lugares donde circulan las corrientes de aire viciado ya que se presenta un alto contenido de humedad y me favorece la presencia de hongos para estos lugares actualmente se estaacuten destinando otro tipo de fortificacioacuten como lo son los arcos de acero que hasta ahora han respondido muy bien a esfuerzos y presiones en la mina

o Para mejorar la condicioacuten de la madera que se presentan en la mina se debe construir un lugar especial para asiacute facilitar el control de humedad y garantizar unas condiciones de secado optimas contribuyendo asiacute a mayor durabilidad de esta recurso en la mina

o El lugar ideal para el almacenamiento de la madera debe ser un terreno alto razonablemente parejo con buen desaguumle y que no esteacute rodeado por aacuterboles altos o edificios que me puedan propiciar ambientes maacutes huacutemedos y que obstaculizan notablemente la entrada de luz solar

o Un seguimiento mediante el registro y control de los lugares ademaacutes del tipo de fortificacioacuten empleado pueden ayudar a tomar buenas decisiones a la hora de escoger la mejor decisioacuten en sostenimiento

10 BIBLIOGRAFIacuteA

bull Fortificacioacuten de excavaciones horizontales Blanco Torres Roberto1993bull Disentildeo de ademaacutes en minas Biron Cemal Arioglu Ergin 1987 EditorialLimusa Meacutexico DFbull Laboratorio de productos forestales1984Estudio de propiedades Fiacutesicomecaacutenicas y trabajabilidad del Pinus Patula Universidad Nacional deColombia Seccional Medellin39pbull Laboratorio de productos forestales Universidad Nacional de Colombia 1989

Madera Boletiacuten teacutecnico informativo sobre Tecnologiacutea de Maderas VolumenVIII Ndeg1 Medelliacuten Colombia55p

La fortificacioacuten de madera con cuadros normales se emplea habitualmente en los casos en que la presioacuten minera actuacutea relativamente simeacutetrica y no es muy grande mientras que en aquellos casos en que la presioacuten sea muy grande y el cuadro de fortificacioacuten no sea lo suficientemente resistente se hace necesario usar los cuadros reforzados Una de la formas de refuerzo que se emplea cuando la presioacuten por el techo es grande es la que consiste en colocar un apoyo intermedio que se denomina mainel Con esto la capacidad portadora de la fortificacioacuten se eleva 3 o 4 veces el problema con este elemento (el mainel) es que estorba mucho en la seccioacuten de la excavacioacuten Otras formas de refuerzos que se utilizan cuando actuacutea presioacuten minera con el techo y los lados son aquellos que emplean las vigas de refuerzo por el techo y los lados

En la figura 24 a b c d e f podemos observar los diferentes tipos de refuerzo que se emplean en las puertas de madera

FIGURA 23TIPOS DE REFUERZO PARA PUERTAS DE MADERALas desventajas de la fortificacioacuten reforzada de madera son las siguientes

o Alto consumo de maderao Disminucioacuten significativa del aacuterea uacutetil de la excavacioacuteno Aumento de la resistencia al paso del aire

Por estas desventajas es que en la mayoriacutea de los casos en que el cuadro normal no sea capaz de resistir la presioacuten minera no se utiliza el cuadro reforzado de madera sino que se pasa a fortificar con otro material maacutes resistente

61 DISENtildeO DE LOS ADEMES DE MADERAEl disentildeo de los sistemas de ademes de madera sigue ciertos pasos primero se hacen esquemas del sistema despueacutes se evaluacutea la presioacuten por diferentes formulas despueacutes se calculan los momentos esfuerzos y las secciones que estaacuten sometidas a estos momentos y a estos esfuerzos

611 MARCOS DE MADERA EN LOS TUNELESEl disentildeo de los marcos en los tuacuteneles consiste en encontrar el tamantildeo o diaacutemetro apropiado para los capis palancas y revestimientos

Se hallan cargas aproximadas que actuacutean sobre el ademe se hallan momentos flectores o de flexioacuten despueacutes se calculan diaacutemetros aproximados y se obtiene tambieacuten resistencias a compresioacuten despueacutes se analizan de acuerdo a la carga diaacutemetros aproximados de encamado o revestimiento (forro)

612 PARA EL MARCO DE MADERAEl marco de madera trabaja como una viga simple que se apoya en ambos extremos con carga uniformemente distribuida

613 PARA EL DISENtildeO DEL CAPIZ DE MADERALa principal consideracioacuten es que el cabezal estaacute sujeto a flexioacuten el momento y esfuerzo se calculan en el archivo adjunto de hoja de Microsoft Excel

614 DISENtildeO DE LAS PALANCASLos postes laterales de los ademes de madera estaacuten sometidos a presiones de los lados y a las reacciones en sus extremos Por lo tanto para su disentildeo se deberaacute evaluar los esfuerzos a flexioacuten y compresioacuten

Generalmente en la praacutectica para los postes se utilizan los mismos diaacutemetros que del cabezal pero sin embargo se verifican con otros caacutelculos

Tambieacuten se tienen algunas teoriacuteas como las siguientesPostulado de MM Protodiakonov sobre el avance horizontal en su techo se forma una boacuteveda paraboacutelica de destrozamiento el peso de las rocas contenidas dentro de esta boacuteveda es numeacutericamente igual a la magnitud de la presioacuten subterraacutenea sobre la entibacioacutenAlgunas consideraciones

bull Esta teoriacutea da resultados muy aproximados para rocas mullidas y sueltas pero para rocas compactas por lo general los resultados son inferiores al valor real pero ha tenido gran acogida en la praacutectica

bull No tiene en cuenta los cambios de presioacuten al crecer la profundidad del avance

bull El caraacutecter muy condicional del coeficiente f que participa en la formula y la carencia de meacutetodos confiables para su determinacioacuten

615 METODOLOGIacuteA UTILIZADATeniendo en cuenta resentildeas bibliograacuteficas de sostenimiento de minas se realizaraacuten los caacutelculos pertinentes para la mina el Bloque Posteriormente se realizara un caracterizacioacuten del estado actual en que se encuentra la madera del mina y al final con base en los caacutelculos realizados y de todas las variables involucradas se haraacute una evaluacioacuten del estado de sostenimiento y un anaacutelisis de los resultados como ultimo se sacaran conclusiones y recomendaciones que la mina deberaacute tener en cuenta

CaacutelculosLa bibliografiacutea existente de sostenimiento de minas es muy poca y la mayoriacutea presenta inconvenientes en el manejo de unidades y de traduccioacuten al idioma espantildeol debido a esto se escogioacute los fundamentos teoacutericos propuestos seguacuten Blanco(1993) ya que son de faacutecil entendimiento de los datos y las unidades se relacionan perfectamente

EjemploldquoCalculo de una fortificacioacuten de forma trapezoidal de madera cuando solo actuacuteacarga por el techo ldquo

El revestimiento o forrado persigue los siguientes objetivosbull Seguridad Se deben colocar maacutes juntos mientras mas deacutebil sea el terreno

bull Constituir un colchoacuten o encamado amortiguador para repartir uniformemente la presioacuten de los terrenos sobre la puerta e impedir que las asperezas de la roca concentren localmente la presioacuten (o presioacuten de caraacutecter puntual)bull Agrega una cierta elasticidad al sostenimiento porque estaacute constituido de madera menos resistente que trabaja perpendicularmente a las fibras puede comprimirse y permitir una deformacioacuten de los terrenos durante el periodo que sigue a su colocacioacuten esta elasticidad se aumenta llenando con piedras el vacio entre la roca y el forro Otra caracteriacutestica importante es que el forrado asegura la elasticidad necesaria entre la puerta y las rocas

7 MEacuteTODOS PARA ELEVAR LA VIDA DE UTIL DE LA FORTIFICACIOacuteN DEMADERALa vida de servicio de la fortificacioacuten de madera depende de la variedad y calidad de la madera usada de la humedad bajo la mina y de las condiciones de ventilacioacuten

Las medidas para aumentar la vida de servicio de la fortificacioacuten de madera sono El empleo de madera sana y secao La garantiacutea de una buena ventilacioacuten de la excavacioacuteno La existencia de un buen drenaje para las rocas circundanteso En lo posible utilizacioacuten de antiseacutepticos

De las viacuteas para aumentar la vida de servicio de la madera la maacutes usada es el tratamiento con antiseacutepticos lo que aumenta la estabilidad ante la pudricioacuten y disminuye su capacidad de absorcioacuten de agua a causa de la cual una madera tratada con antiseacutepticos puede durar dos o tres veces maacutes que una sin tratar El tratamiento con antiseacutepticos consiste en introducir en los poros de la madera una solucioacuten quiacutemica especial (el antiseacuteptico) la cual crea un medio en el que no se pueden desarrollar los hongos El antiseacuteptico que se emplee debe ser lo suficientemente toxico para los hongos pero no debe ser perjudicial para el hombre ademaacutes debe conservar su toxicidad despueacutes de un largo tiempo de tratada la madera no afectar las propiedades fiacutesico-mecaacutenicas de ella y no provocar la corrosioacuten en los elementos metaacutelicos

Existen muchos tipos de antiseacutepticos sin embargo para el tratamiento de la fortificacioacuten de minas se emplean preferentemente antiseacutepticos en soluciones acuosas como son

-Fluoruro de sodio (FNa)-Cloruro de zinc (Cl2Zn)-Sillico-fluoruro de sodio (Na2S1F6)

8 RESULTADOS Y ANAacuteLISISSe tomaron 23 muestras aleatorias representativas de maderos empleados para la elaboracioacuten de puertas de madera y dio como resultado 13 cm Aproximadamente en los caacutelculos hechos para carga que actuacutea solo por el techo presentamos un factor de seguridad bastante alto (en los caacutelculos realizados nos dio como resultado (86 cm) en la mina es 13 cm aproximadamente si se presentara carga por techo y por los lados se estariacutea cumpliendo con las expectativas(en los caacutelculos realizados(1265 cm) en la mina es 13 cm aproximadamente Para la carga que actuacutea por techo y por los lados tambieacuten se cumple con los requerimientos teoacutericos (1266 cm)

Diaacutemetro de 23 muestras de maderos empleados en la mina

En la mina principalmente se presenta carga por el techo lo que nos indica que nos encontramos con un diaacutemetro y longitudes oacuteptimas de capiz de la madera empleada en la mina todos los resultados se muestran en el archivo adjunto de Excel

En los caacutelculos realizados para el forro o revestimiento dio un espesor de 124 cm para el caso de la mina generalmente los entibadores cortan el orillo (o fracciones de madera) del orden de 3 cm lo que garantiza un revestimiento que cumple las condiciones

Al comparar los resultados y fundamentos hallados teoacutericamente y confrontarlos con las condiciones de la mina se cumple de que

EXIGENCIAS TECNICASLa fortificacioacuten empleada en la mina estaacute capacitada para asimilar carga que sobre ella va a actuar Es estable ya que conserva la forma que se le proyecta aun con accioacuten de las cargas

EXIGENCIAS DE PRODUCCIONEl estado actual de los niveles y otros sectores de la mina en conjunto con la implementacioacuten de la entibacioacuten garantizan las medidas oacuteptimas para

1048633 Ofrecer la menor resistencia posible al paso del aire1048633 Ocupar en la excavacioacuten el menor espacio posible1048633 No debe entorpecer los procesos productivos1048633 Estaacute constituida por elementos que se pueden preparar en la superficie y

que se pueden instalar por medios faacuteciles

1048633 Asegurar las condiciones de trabajo en la excavacioacuten durante el transcurso de todo el plazo de servicio

La resistencia de la madera (pino) que es la que empleamos en la mina conjuntamente con el eucalipto tiene un valor bajo de coeficiente de calidad constructiva lo que no es bueno para fortificar excavaciones con un plazo largo de servicio ademaacutes las condiciones de la mina hacen que la vida uacutetil o de servicio de la madera no sean muy altas hay que aclarar que en todos los sectores de la mina no se presentan las mismas condiciones por lo que en algunas partes la madera podriacutea ser la mejor opcioacuten

Sin embargo en la actualidad en los trabajos principales y de largo plazo de operacioacuten se estaacute empleando arcos de acero los cuales poseen propiedades mecaacutenicas muy buenas los cuales garantizan la preservacioacuten de niveles importantes por tiempos muy prolongados

La presencia de agua subterraacutenea es uno de los principales factores que afectan la madera principalmente en las partes inferiores en la mina hay pocos sectores donde se observa presencia de aguas subterraacuteneas pero donde hay presencia de agua se realiza lo posible para extraerla mediante sistemas de bombeo tratando asiacute de garantizar que el agua me afecte muy poco a el sistema de entibacioacuten

Como material natural que es cualquier tipo de madera presenta defectos naturales por eso en la mina se trata de adquirir madera que se encuentre en optimas condiciones para la entibacioacuten que se encuentre en condiciones de secado favorables y que la madera sea lo maacutes uniforme posible

En recorridos realizados en la mina se evidencia poca presencia de hongos que afectan la madera excepto en los retornos de aire viciado donde se presenta una alta humedad relativa lo que me facilita la existencia de hongos

El tipo de fortificacioacuten empleado en la mina es de tipo continuo (Los cuadros de fortificacioacuten se colocan uno al lado del otro) ver foto por recomendaciones teoacutericas se deben colocar con una distancia de separacioacuten desde 05 m y si hay gran presencia de presiones y esfuerzos desde 35 m con una distancia maacutexima de separacioacuten de 12m -15m en la mina se ha invertido mucho en este tipo de fortificaciones de madera para asiacute garantizar la seguridad de todo el personal en los niveles y otros sitios de trabajo

Adicionalmente en el techo y las partes superiores de los lados se encaman o sea que se les colocan forros o revestimientos cuyo objetivo principal es constituir un colchoacuten o encamado amortiguador para repartir uniformemente la presioacuten de los terrenos sobre la puerta e impedir que las asperezas de la roca se concentren localmente la presioacuten (o presioacuten de caraacutecter puntual) y dar tambieacuten una cierta elasticidad al sostenimiento porque estaacute constituido de madera menos resistente que trabaja perpendicularmente a las fibras puede comprimirse y permitir una deformacioacuten de los terrenos durante el periodo dinaacutemico que sigue a su colocacioacuten esta elasticidad se aumenta llenando con piedras el vacioacute entre la roca y el forro permitiendo asiacute que el forrado asegure la elasticidad necesaria entre la puerta y las rocas garantizando maacutes seguridad para el personal que labora en la mina

fotoTipo de sostenimiento o fortificacioacuten continuacutea

En la mina generalmente en los niveles se utilizan la fortificacioacuten de madera con cuadros normales debido a que la presioacuten minera actuacutea relativamente simeacutetrica mientras que en los tambores por seguridad del personal que labora en estos lugares se emplean cuadros de fortificacioacuten reforzados generalmente con tres patas (mainel)

En donde sea posible es recomendable canalizar el agua subterraacutenea para asiacute garantizar que no interactueacute en la parte inferior de la entibacioacuten de madera

fotoCanalizacioacuten o drenaje de aguas en el interior de la mina

9 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONESo La madera que se seca adecuadamente dura maacutes que la verde la

descortezada maacutes que la que conserva la corteza la madera que se conserva constantemente en zonas bien ventiladas puede durar indefinidamente la madera en cambio en una atmoacutesfera huacutemeda y caliente se descompondraacute raacutepidamente la madera sometida alternativamente a atmoacutesferas huacutemedas y secas se estropea raacutepidamente la madera sometida a efectos bioloacutegicos tiene vida uacutetil corta

o La especie influye en las caracteriacutesticas de secado especialmente en funcioacuten de densidad generalmente la madera de baja densidad se seca en forma relativamente raacutepida en cambio la madera de alta densidad se seca lentamente

o La vida uacutetil de una madera estaacute determinada de una parte por aspectos inherentes a su naturaleza y de otra por las condiciones especiales de servicio la durabilidad depende tambieacuten de las condiciones de utilizacioacuten por ejemplo la madera seraacute maacutes susceptible a ser atacada en condiciones caacutelidas y huacutemedas que en climas friacuteos y secos

o En estudios realizados en trabajos de grado de maderas en la regioacuten se afirma que gran porcentaje de madera que llega a la regioacuten es muy joven y son maacutes susceptibles a el ataque de hongos e insectos y ademaacutes tienen menos propiedades mecaacutenicas que la madera adulta ademaacutes presenta un alto contenido de humedad (gt30)

o La madera en la mina constituye un sistema de fortificacioacuten bueno excepto en lugares donde circulan las corrientes de aire viciado ya que se presenta un alto contenido de humedad y me favorece la presencia de hongos para estos lugares actualmente se estaacuten destinando otro tipo de fortificacioacuten como lo son los arcos de acero que hasta ahora han respondido muy bien a esfuerzos y presiones en la mina

o Para mejorar la condicioacuten de la madera que se presentan en la mina se debe construir un lugar especial para asiacute facilitar el control de humedad y garantizar unas condiciones de secado optimas contribuyendo asiacute a mayor durabilidad de esta recurso en la mina

o El lugar ideal para el almacenamiento de la madera debe ser un terreno alto razonablemente parejo con buen desaguumle y que no esteacute rodeado por aacuterboles altos o edificios que me puedan propiciar ambientes maacutes huacutemedos y que obstaculizan notablemente la entrada de luz solar

o Un seguimiento mediante el registro y control de los lugares ademaacutes del tipo de fortificacioacuten empleado pueden ayudar a tomar buenas decisiones a la hora de escoger la mejor decisioacuten en sostenimiento

10 BIBLIOGRAFIacuteA

bull Fortificacioacuten de excavaciones horizontales Blanco Torres Roberto1993bull Disentildeo de ademaacutes en minas Biron Cemal Arioglu Ergin 1987 EditorialLimusa Meacutexico DFbull Laboratorio de productos forestales1984Estudio de propiedades Fiacutesicomecaacutenicas y trabajabilidad del Pinus Patula Universidad Nacional deColombia Seccional Medellin39pbull Laboratorio de productos forestales Universidad Nacional de Colombia 1989

Madera Boletiacuten teacutecnico informativo sobre Tecnologiacutea de Maderas VolumenVIII Ndeg1 Medelliacuten Colombia55p

614 DISENtildeO DE LAS PALANCASLos postes laterales de los ademes de madera estaacuten sometidos a presiones de los lados y a las reacciones en sus extremos Por lo tanto para su disentildeo se deberaacute evaluar los esfuerzos a flexioacuten y compresioacuten

Generalmente en la praacutectica para los postes se utilizan los mismos diaacutemetros que del cabezal pero sin embargo se verifican con otros caacutelculos

Tambieacuten se tienen algunas teoriacuteas como las siguientesPostulado de MM Protodiakonov sobre el avance horizontal en su techo se forma una boacuteveda paraboacutelica de destrozamiento el peso de las rocas contenidas dentro de esta boacuteveda es numeacutericamente igual a la magnitud de la presioacuten subterraacutenea sobre la entibacioacutenAlgunas consideraciones

bull Esta teoriacutea da resultados muy aproximados para rocas mullidas y sueltas pero para rocas compactas por lo general los resultados son inferiores al valor real pero ha tenido gran acogida en la praacutectica

bull No tiene en cuenta los cambios de presioacuten al crecer la profundidad del avance

bull El caraacutecter muy condicional del coeficiente f que participa en la formula y la carencia de meacutetodos confiables para su determinacioacuten

615 METODOLOGIacuteA UTILIZADATeniendo en cuenta resentildeas bibliograacuteficas de sostenimiento de minas se realizaraacuten los caacutelculos pertinentes para la mina el Bloque Posteriormente se realizara un caracterizacioacuten del estado actual en que se encuentra la madera del mina y al final con base en los caacutelculos realizados y de todas las variables involucradas se haraacute una evaluacioacuten del estado de sostenimiento y un anaacutelisis de los resultados como ultimo se sacaran conclusiones y recomendaciones que la mina deberaacute tener en cuenta

CaacutelculosLa bibliografiacutea existente de sostenimiento de minas es muy poca y la mayoriacutea presenta inconvenientes en el manejo de unidades y de traduccioacuten al idioma espantildeol debido a esto se escogioacute los fundamentos teoacutericos propuestos seguacuten Blanco(1993) ya que son de faacutecil entendimiento de los datos y las unidades se relacionan perfectamente

EjemploldquoCalculo de una fortificacioacuten de forma trapezoidal de madera cuando solo actuacuteacarga por el techo ldquo

El revestimiento o forrado persigue los siguientes objetivosbull Seguridad Se deben colocar maacutes juntos mientras mas deacutebil sea el terreno

bull Constituir un colchoacuten o encamado amortiguador para repartir uniformemente la presioacuten de los terrenos sobre la puerta e impedir que las asperezas de la roca concentren localmente la presioacuten (o presioacuten de caraacutecter puntual)bull Agrega una cierta elasticidad al sostenimiento porque estaacute constituido de madera menos resistente que trabaja perpendicularmente a las fibras puede comprimirse y permitir una deformacioacuten de los terrenos durante el periodo que sigue a su colocacioacuten esta elasticidad se aumenta llenando con piedras el vacio entre la roca y el forro Otra caracteriacutestica importante es que el forrado asegura la elasticidad necesaria entre la puerta y las rocas

7 MEacuteTODOS PARA ELEVAR LA VIDA DE UTIL DE LA FORTIFICACIOacuteN DEMADERALa vida de servicio de la fortificacioacuten de madera depende de la variedad y calidad de la madera usada de la humedad bajo la mina y de las condiciones de ventilacioacuten

Las medidas para aumentar la vida de servicio de la fortificacioacuten de madera sono El empleo de madera sana y secao La garantiacutea de una buena ventilacioacuten de la excavacioacuteno La existencia de un buen drenaje para las rocas circundanteso En lo posible utilizacioacuten de antiseacutepticos

De las viacuteas para aumentar la vida de servicio de la madera la maacutes usada es el tratamiento con antiseacutepticos lo que aumenta la estabilidad ante la pudricioacuten y disminuye su capacidad de absorcioacuten de agua a causa de la cual una madera tratada con antiseacutepticos puede durar dos o tres veces maacutes que una sin tratar El tratamiento con antiseacutepticos consiste en introducir en los poros de la madera una solucioacuten quiacutemica especial (el antiseacuteptico) la cual crea un medio en el que no se pueden desarrollar los hongos El antiseacuteptico que se emplee debe ser lo suficientemente toxico para los hongos pero no debe ser perjudicial para el hombre ademaacutes debe conservar su toxicidad despueacutes de un largo tiempo de tratada la madera no afectar las propiedades fiacutesico-mecaacutenicas de ella y no provocar la corrosioacuten en los elementos metaacutelicos

Existen muchos tipos de antiseacutepticos sin embargo para el tratamiento de la fortificacioacuten de minas se emplean preferentemente antiseacutepticos en soluciones acuosas como son

-Fluoruro de sodio (FNa)-Cloruro de zinc (Cl2Zn)-Sillico-fluoruro de sodio (Na2S1F6)

8 RESULTADOS Y ANAacuteLISISSe tomaron 23 muestras aleatorias representativas de maderos empleados para la elaboracioacuten de puertas de madera y dio como resultado 13 cm Aproximadamente en los caacutelculos hechos para carga que actuacutea solo por el techo presentamos un factor de seguridad bastante alto (en los caacutelculos realizados nos dio como resultado (86 cm) en la mina es 13 cm aproximadamente si se presentara carga por techo y por los lados se estariacutea cumpliendo con las expectativas(en los caacutelculos realizados(1265 cm) en la mina es 13 cm aproximadamente Para la carga que actuacutea por techo y por los lados tambieacuten se cumple con los requerimientos teoacutericos (1266 cm)

Diaacutemetro de 23 muestras de maderos empleados en la mina

En la mina principalmente se presenta carga por el techo lo que nos indica que nos encontramos con un diaacutemetro y longitudes oacuteptimas de capiz de la madera empleada en la mina todos los resultados se muestran en el archivo adjunto de Excel

En los caacutelculos realizados para el forro o revestimiento dio un espesor de 124 cm para el caso de la mina generalmente los entibadores cortan el orillo (o fracciones de madera) del orden de 3 cm lo que garantiza un revestimiento que cumple las condiciones

Al comparar los resultados y fundamentos hallados teoacutericamente y confrontarlos con las condiciones de la mina se cumple de que

EXIGENCIAS TECNICASLa fortificacioacuten empleada en la mina estaacute capacitada para asimilar carga que sobre ella va a actuar Es estable ya que conserva la forma que se le proyecta aun con accioacuten de las cargas

EXIGENCIAS DE PRODUCCIONEl estado actual de los niveles y otros sectores de la mina en conjunto con la implementacioacuten de la entibacioacuten garantizan las medidas oacuteptimas para

1048633 Ofrecer la menor resistencia posible al paso del aire1048633 Ocupar en la excavacioacuten el menor espacio posible1048633 No debe entorpecer los procesos productivos1048633 Estaacute constituida por elementos que se pueden preparar en la superficie y

que se pueden instalar por medios faacuteciles

1048633 Asegurar las condiciones de trabajo en la excavacioacuten durante el transcurso de todo el plazo de servicio

La resistencia de la madera (pino) que es la que empleamos en la mina conjuntamente con el eucalipto tiene un valor bajo de coeficiente de calidad constructiva lo que no es bueno para fortificar excavaciones con un plazo largo de servicio ademaacutes las condiciones de la mina hacen que la vida uacutetil o de servicio de la madera no sean muy altas hay que aclarar que en todos los sectores de la mina no se presentan las mismas condiciones por lo que en algunas partes la madera podriacutea ser la mejor opcioacuten

Sin embargo en la actualidad en los trabajos principales y de largo plazo de operacioacuten se estaacute empleando arcos de acero los cuales poseen propiedades mecaacutenicas muy buenas los cuales garantizan la preservacioacuten de niveles importantes por tiempos muy prolongados

La presencia de agua subterraacutenea es uno de los principales factores que afectan la madera principalmente en las partes inferiores en la mina hay pocos sectores donde se observa presencia de aguas subterraacuteneas pero donde hay presencia de agua se realiza lo posible para extraerla mediante sistemas de bombeo tratando asiacute de garantizar que el agua me afecte muy poco a el sistema de entibacioacuten

Como material natural que es cualquier tipo de madera presenta defectos naturales por eso en la mina se trata de adquirir madera que se encuentre en optimas condiciones para la entibacioacuten que se encuentre en condiciones de secado favorables y que la madera sea lo maacutes uniforme posible

En recorridos realizados en la mina se evidencia poca presencia de hongos que afectan la madera excepto en los retornos de aire viciado donde se presenta una alta humedad relativa lo que me facilita la existencia de hongos

El tipo de fortificacioacuten empleado en la mina es de tipo continuo (Los cuadros de fortificacioacuten se colocan uno al lado del otro) ver foto por recomendaciones teoacutericas se deben colocar con una distancia de separacioacuten desde 05 m y si hay gran presencia de presiones y esfuerzos desde 35 m con una distancia maacutexima de separacioacuten de 12m -15m en la mina se ha invertido mucho en este tipo de fortificaciones de madera para asiacute garantizar la seguridad de todo el personal en los niveles y otros sitios de trabajo

Adicionalmente en el techo y las partes superiores de los lados se encaman o sea que se les colocan forros o revestimientos cuyo objetivo principal es constituir un colchoacuten o encamado amortiguador para repartir uniformemente la presioacuten de los terrenos sobre la puerta e impedir que las asperezas de la roca se concentren localmente la presioacuten (o presioacuten de caraacutecter puntual) y dar tambieacuten una cierta elasticidad al sostenimiento porque estaacute constituido de madera menos resistente que trabaja perpendicularmente a las fibras puede comprimirse y permitir una deformacioacuten de los terrenos durante el periodo dinaacutemico que sigue a su colocacioacuten esta elasticidad se aumenta llenando con piedras el vacioacute entre la roca y el forro permitiendo asiacute que el forrado asegure la elasticidad necesaria entre la puerta y las rocas garantizando maacutes seguridad para el personal que labora en la mina

fotoTipo de sostenimiento o fortificacioacuten continuacutea

En la mina generalmente en los niveles se utilizan la fortificacioacuten de madera con cuadros normales debido a que la presioacuten minera actuacutea relativamente simeacutetrica mientras que en los tambores por seguridad del personal que labora en estos lugares se emplean cuadros de fortificacioacuten reforzados generalmente con tres patas (mainel)

En donde sea posible es recomendable canalizar el agua subterraacutenea para asiacute garantizar que no interactueacute en la parte inferior de la entibacioacuten de madera

fotoCanalizacioacuten o drenaje de aguas en el interior de la mina

9 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONESo La madera que se seca adecuadamente dura maacutes que la verde la

descortezada maacutes que la que conserva la corteza la madera que se conserva constantemente en zonas bien ventiladas puede durar indefinidamente la madera en cambio en una atmoacutesfera huacutemeda y caliente se descompondraacute raacutepidamente la madera sometida alternativamente a atmoacutesferas huacutemedas y secas se estropea raacutepidamente la madera sometida a efectos bioloacutegicos tiene vida uacutetil corta

o La especie influye en las caracteriacutesticas de secado especialmente en funcioacuten de densidad generalmente la madera de baja densidad se seca en forma relativamente raacutepida en cambio la madera de alta densidad se seca lentamente

o La vida uacutetil de una madera estaacute determinada de una parte por aspectos inherentes a su naturaleza y de otra por las condiciones especiales de servicio la durabilidad depende tambieacuten de las condiciones de utilizacioacuten por ejemplo la madera seraacute maacutes susceptible a ser atacada en condiciones caacutelidas y huacutemedas que en climas friacuteos y secos

o En estudios realizados en trabajos de grado de maderas en la regioacuten se afirma que gran porcentaje de madera que llega a la regioacuten es muy joven y son maacutes susceptibles a el ataque de hongos e insectos y ademaacutes tienen menos propiedades mecaacutenicas que la madera adulta ademaacutes presenta un alto contenido de humedad (gt30)

o La madera en la mina constituye un sistema de fortificacioacuten bueno excepto en lugares donde circulan las corrientes de aire viciado ya que se presenta un alto contenido de humedad y me favorece la presencia de hongos para estos lugares actualmente se estaacuten destinando otro tipo de fortificacioacuten como lo son los arcos de acero que hasta ahora han respondido muy bien a esfuerzos y presiones en la mina

o Para mejorar la condicioacuten de la madera que se presentan en la mina se debe construir un lugar especial para asiacute facilitar el control de humedad y garantizar unas condiciones de secado optimas contribuyendo asiacute a mayor durabilidad de esta recurso en la mina

o El lugar ideal para el almacenamiento de la madera debe ser un terreno alto razonablemente parejo con buen desaguumle y que no esteacute rodeado por aacuterboles altos o edificios que me puedan propiciar ambientes maacutes huacutemedos y que obstaculizan notablemente la entrada de luz solar

o Un seguimiento mediante el registro y control de los lugares ademaacutes del tipo de fortificacioacuten empleado pueden ayudar a tomar buenas decisiones a la hora de escoger la mejor decisioacuten en sostenimiento

10 BIBLIOGRAFIacuteA

bull Fortificacioacuten de excavaciones horizontales Blanco Torres Roberto1993bull Disentildeo de ademaacutes en minas Biron Cemal Arioglu Ergin 1987 EditorialLimusa Meacutexico DFbull Laboratorio de productos forestales1984Estudio de propiedades Fiacutesicomecaacutenicas y trabajabilidad del Pinus Patula Universidad Nacional deColombia Seccional Medellin39pbull Laboratorio de productos forestales Universidad Nacional de Colombia 1989

Madera Boletiacuten teacutecnico informativo sobre Tecnologiacutea de Maderas VolumenVIII Ndeg1 Medelliacuten Colombia55p

bull Constituir un colchoacuten o encamado amortiguador para repartir uniformemente la presioacuten de los terrenos sobre la puerta e impedir que las asperezas de la roca concentren localmente la presioacuten (o presioacuten de caraacutecter puntual)bull Agrega una cierta elasticidad al sostenimiento porque estaacute constituido de madera menos resistente que trabaja perpendicularmente a las fibras puede comprimirse y permitir una deformacioacuten de los terrenos durante el periodo que sigue a su colocacioacuten esta elasticidad se aumenta llenando con piedras el vacio entre la roca y el forro Otra caracteriacutestica importante es que el forrado asegura la elasticidad necesaria entre la puerta y las rocas

7 MEacuteTODOS PARA ELEVAR LA VIDA DE UTIL DE LA FORTIFICACIOacuteN DEMADERALa vida de servicio de la fortificacioacuten de madera depende de la variedad y calidad de la madera usada de la humedad bajo la mina y de las condiciones de ventilacioacuten

Las medidas para aumentar la vida de servicio de la fortificacioacuten de madera sono El empleo de madera sana y secao La garantiacutea de una buena ventilacioacuten de la excavacioacuteno La existencia de un buen drenaje para las rocas circundanteso En lo posible utilizacioacuten de antiseacutepticos

De las viacuteas para aumentar la vida de servicio de la madera la maacutes usada es el tratamiento con antiseacutepticos lo que aumenta la estabilidad ante la pudricioacuten y disminuye su capacidad de absorcioacuten de agua a causa de la cual una madera tratada con antiseacutepticos puede durar dos o tres veces maacutes que una sin tratar El tratamiento con antiseacutepticos consiste en introducir en los poros de la madera una solucioacuten quiacutemica especial (el antiseacuteptico) la cual crea un medio en el que no se pueden desarrollar los hongos El antiseacuteptico que se emplee debe ser lo suficientemente toxico para los hongos pero no debe ser perjudicial para el hombre ademaacutes debe conservar su toxicidad despueacutes de un largo tiempo de tratada la madera no afectar las propiedades fiacutesico-mecaacutenicas de ella y no provocar la corrosioacuten en los elementos metaacutelicos

Existen muchos tipos de antiseacutepticos sin embargo para el tratamiento de la fortificacioacuten de minas se emplean preferentemente antiseacutepticos en soluciones acuosas como son

-Fluoruro de sodio (FNa)-Cloruro de zinc (Cl2Zn)-Sillico-fluoruro de sodio (Na2S1F6)

8 RESULTADOS Y ANAacuteLISISSe tomaron 23 muestras aleatorias representativas de maderos empleados para la elaboracioacuten de puertas de madera y dio como resultado 13 cm Aproximadamente en los caacutelculos hechos para carga que actuacutea solo por el techo presentamos un factor de seguridad bastante alto (en los caacutelculos realizados nos dio como resultado (86 cm) en la mina es 13 cm aproximadamente si se presentara carga por techo y por los lados se estariacutea cumpliendo con las expectativas(en los caacutelculos realizados(1265 cm) en la mina es 13 cm aproximadamente Para la carga que actuacutea por techo y por los lados tambieacuten se cumple con los requerimientos teoacutericos (1266 cm)

Diaacutemetro de 23 muestras de maderos empleados en la mina

En la mina principalmente se presenta carga por el techo lo que nos indica que nos encontramos con un diaacutemetro y longitudes oacuteptimas de capiz de la madera empleada en la mina todos los resultados se muestran en el archivo adjunto de Excel

En los caacutelculos realizados para el forro o revestimiento dio un espesor de 124 cm para el caso de la mina generalmente los entibadores cortan el orillo (o fracciones de madera) del orden de 3 cm lo que garantiza un revestimiento que cumple las condiciones

Al comparar los resultados y fundamentos hallados teoacutericamente y confrontarlos con las condiciones de la mina se cumple de que

EXIGENCIAS TECNICASLa fortificacioacuten empleada en la mina estaacute capacitada para asimilar carga que sobre ella va a actuar Es estable ya que conserva la forma que se le proyecta aun con accioacuten de las cargas

EXIGENCIAS DE PRODUCCIONEl estado actual de los niveles y otros sectores de la mina en conjunto con la implementacioacuten de la entibacioacuten garantizan las medidas oacuteptimas para

1048633 Ofrecer la menor resistencia posible al paso del aire1048633 Ocupar en la excavacioacuten el menor espacio posible1048633 No debe entorpecer los procesos productivos1048633 Estaacute constituida por elementos que se pueden preparar en la superficie y

que se pueden instalar por medios faacuteciles

1048633 Asegurar las condiciones de trabajo en la excavacioacuten durante el transcurso de todo el plazo de servicio

La resistencia de la madera (pino) que es la que empleamos en la mina conjuntamente con el eucalipto tiene un valor bajo de coeficiente de calidad constructiva lo que no es bueno para fortificar excavaciones con un plazo largo de servicio ademaacutes las condiciones de la mina hacen que la vida uacutetil o de servicio de la madera no sean muy altas hay que aclarar que en todos los sectores de la mina no se presentan las mismas condiciones por lo que en algunas partes la madera podriacutea ser la mejor opcioacuten

Sin embargo en la actualidad en los trabajos principales y de largo plazo de operacioacuten se estaacute empleando arcos de acero los cuales poseen propiedades mecaacutenicas muy buenas los cuales garantizan la preservacioacuten de niveles importantes por tiempos muy prolongados

La presencia de agua subterraacutenea es uno de los principales factores que afectan la madera principalmente en las partes inferiores en la mina hay pocos sectores donde se observa presencia de aguas subterraacuteneas pero donde hay presencia de agua se realiza lo posible para extraerla mediante sistemas de bombeo tratando asiacute de garantizar que el agua me afecte muy poco a el sistema de entibacioacuten

Como material natural que es cualquier tipo de madera presenta defectos naturales por eso en la mina se trata de adquirir madera que se encuentre en optimas condiciones para la entibacioacuten que se encuentre en condiciones de secado favorables y que la madera sea lo maacutes uniforme posible

En recorridos realizados en la mina se evidencia poca presencia de hongos que afectan la madera excepto en los retornos de aire viciado donde se presenta una alta humedad relativa lo que me facilita la existencia de hongos

El tipo de fortificacioacuten empleado en la mina es de tipo continuo (Los cuadros de fortificacioacuten se colocan uno al lado del otro) ver foto por recomendaciones teoacutericas se deben colocar con una distancia de separacioacuten desde 05 m y si hay gran presencia de presiones y esfuerzos desde 35 m con una distancia maacutexima de separacioacuten de 12m -15m en la mina se ha invertido mucho en este tipo de fortificaciones de madera para asiacute garantizar la seguridad de todo el personal en los niveles y otros sitios de trabajo

Adicionalmente en el techo y las partes superiores de los lados se encaman o sea que se les colocan forros o revestimientos cuyo objetivo principal es constituir un colchoacuten o encamado amortiguador para repartir uniformemente la presioacuten de los terrenos sobre la puerta e impedir que las asperezas de la roca se concentren localmente la presioacuten (o presioacuten de caraacutecter puntual) y dar tambieacuten una cierta elasticidad al sostenimiento porque estaacute constituido de madera menos resistente que trabaja perpendicularmente a las fibras puede comprimirse y permitir una deformacioacuten de los terrenos durante el periodo dinaacutemico que sigue a su colocacioacuten esta elasticidad se aumenta llenando con piedras el vacioacute entre la roca y el forro permitiendo asiacute que el forrado asegure la elasticidad necesaria entre la puerta y las rocas garantizando maacutes seguridad para el personal que labora en la mina

fotoTipo de sostenimiento o fortificacioacuten continuacutea

En la mina generalmente en los niveles se utilizan la fortificacioacuten de madera con cuadros normales debido a que la presioacuten minera actuacutea relativamente simeacutetrica mientras que en los tambores por seguridad del personal que labora en estos lugares se emplean cuadros de fortificacioacuten reforzados generalmente con tres patas (mainel)

En donde sea posible es recomendable canalizar el agua subterraacutenea para asiacute garantizar que no interactueacute en la parte inferior de la entibacioacuten de madera

fotoCanalizacioacuten o drenaje de aguas en el interior de la mina

9 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONESo La madera que se seca adecuadamente dura maacutes que la verde la

descortezada maacutes que la que conserva la corteza la madera que se conserva constantemente en zonas bien ventiladas puede durar indefinidamente la madera en cambio en una atmoacutesfera huacutemeda y caliente se descompondraacute raacutepidamente la madera sometida alternativamente a atmoacutesferas huacutemedas y secas se estropea raacutepidamente la madera sometida a efectos bioloacutegicos tiene vida uacutetil corta

o La especie influye en las caracteriacutesticas de secado especialmente en funcioacuten de densidad generalmente la madera de baja densidad se seca en forma relativamente raacutepida en cambio la madera de alta densidad se seca lentamente

o La vida uacutetil de una madera estaacute determinada de una parte por aspectos inherentes a su naturaleza y de otra por las condiciones especiales de servicio la durabilidad depende tambieacuten de las condiciones de utilizacioacuten por ejemplo la madera seraacute maacutes susceptible a ser atacada en condiciones caacutelidas y huacutemedas que en climas friacuteos y secos

o En estudios realizados en trabajos de grado de maderas en la regioacuten se afirma que gran porcentaje de madera que llega a la regioacuten es muy joven y son maacutes susceptibles a el ataque de hongos e insectos y ademaacutes tienen menos propiedades mecaacutenicas que la madera adulta ademaacutes presenta un alto contenido de humedad (gt30)

o La madera en la mina constituye un sistema de fortificacioacuten bueno excepto en lugares donde circulan las corrientes de aire viciado ya que se presenta un alto contenido de humedad y me favorece la presencia de hongos para estos lugares actualmente se estaacuten destinando otro tipo de fortificacioacuten como lo son los arcos de acero que hasta ahora han respondido muy bien a esfuerzos y presiones en la mina

o Para mejorar la condicioacuten de la madera que se presentan en la mina se debe construir un lugar especial para asiacute facilitar el control de humedad y garantizar unas condiciones de secado optimas contribuyendo asiacute a mayor durabilidad de esta recurso en la mina

o El lugar ideal para el almacenamiento de la madera debe ser un terreno alto razonablemente parejo con buen desaguumle y que no esteacute rodeado por aacuterboles altos o edificios que me puedan propiciar ambientes maacutes huacutemedos y que obstaculizan notablemente la entrada de luz solar

o Un seguimiento mediante el registro y control de los lugares ademaacutes del tipo de fortificacioacuten empleado pueden ayudar a tomar buenas decisiones a la hora de escoger la mejor decisioacuten en sostenimiento

10 BIBLIOGRAFIacuteA

bull Fortificacioacuten de excavaciones horizontales Blanco Torres Roberto1993bull Disentildeo de ademaacutes en minas Biron Cemal Arioglu Ergin 1987 EditorialLimusa Meacutexico DFbull Laboratorio de productos forestales1984Estudio de propiedades Fiacutesicomecaacutenicas y trabajabilidad del Pinus Patula Universidad Nacional deColombia Seccional Medellin39pbull Laboratorio de productos forestales Universidad Nacional de Colombia 1989

Madera Boletiacuten teacutecnico informativo sobre Tecnologiacutea de Maderas VolumenVIII Ndeg1 Medelliacuten Colombia55p

En la mina principalmente se presenta carga por el techo lo que nos indica que nos encontramos con un diaacutemetro y longitudes oacuteptimas de capiz de la madera empleada en la mina todos los resultados se muestran en el archivo adjunto de Excel

En los caacutelculos realizados para el forro o revestimiento dio un espesor de 124 cm para el caso de la mina generalmente los entibadores cortan el orillo (o fracciones de madera) del orden de 3 cm lo que garantiza un revestimiento que cumple las condiciones

Al comparar los resultados y fundamentos hallados teoacutericamente y confrontarlos con las condiciones de la mina se cumple de que

EXIGENCIAS TECNICASLa fortificacioacuten empleada en la mina estaacute capacitada para asimilar carga que sobre ella va a actuar Es estable ya que conserva la forma que se le proyecta aun con accioacuten de las cargas

EXIGENCIAS DE PRODUCCIONEl estado actual de los niveles y otros sectores de la mina en conjunto con la implementacioacuten de la entibacioacuten garantizan las medidas oacuteptimas para

1048633 Ofrecer la menor resistencia posible al paso del aire1048633 Ocupar en la excavacioacuten el menor espacio posible1048633 No debe entorpecer los procesos productivos1048633 Estaacute constituida por elementos que se pueden preparar en la superficie y

que se pueden instalar por medios faacuteciles

1048633 Asegurar las condiciones de trabajo en la excavacioacuten durante el transcurso de todo el plazo de servicio

La resistencia de la madera (pino) que es la que empleamos en la mina conjuntamente con el eucalipto tiene un valor bajo de coeficiente de calidad constructiva lo que no es bueno para fortificar excavaciones con un plazo largo de servicio ademaacutes las condiciones de la mina hacen que la vida uacutetil o de servicio de la madera no sean muy altas hay que aclarar que en todos los sectores de la mina no se presentan las mismas condiciones por lo que en algunas partes la madera podriacutea ser la mejor opcioacuten

Sin embargo en la actualidad en los trabajos principales y de largo plazo de operacioacuten se estaacute empleando arcos de acero los cuales poseen propiedades mecaacutenicas muy buenas los cuales garantizan la preservacioacuten de niveles importantes por tiempos muy prolongados

La presencia de agua subterraacutenea es uno de los principales factores que afectan la madera principalmente en las partes inferiores en la mina hay pocos sectores donde se observa presencia de aguas subterraacuteneas pero donde hay presencia de agua se realiza lo posible para extraerla mediante sistemas de bombeo tratando asiacute de garantizar que el agua me afecte muy poco a el sistema de entibacioacuten

Como material natural que es cualquier tipo de madera presenta defectos naturales por eso en la mina se trata de adquirir madera que se encuentre en optimas condiciones para la entibacioacuten que se encuentre en condiciones de secado favorables y que la madera sea lo maacutes uniforme posible

En recorridos realizados en la mina se evidencia poca presencia de hongos que afectan la madera excepto en los retornos de aire viciado donde se presenta una alta humedad relativa lo que me facilita la existencia de hongos

El tipo de fortificacioacuten empleado en la mina es de tipo continuo (Los cuadros de fortificacioacuten se colocan uno al lado del otro) ver foto por recomendaciones teoacutericas se deben colocar con una distancia de separacioacuten desde 05 m y si hay gran presencia de presiones y esfuerzos desde 35 m con una distancia maacutexima de separacioacuten de 12m -15m en la mina se ha invertido mucho en este tipo de fortificaciones de madera para asiacute garantizar la seguridad de todo el personal en los niveles y otros sitios de trabajo

Adicionalmente en el techo y las partes superiores de los lados se encaman o sea que se les colocan forros o revestimientos cuyo objetivo principal es constituir un colchoacuten o encamado amortiguador para repartir uniformemente la presioacuten de los terrenos sobre la puerta e impedir que las asperezas de la roca se concentren localmente la presioacuten (o presioacuten de caraacutecter puntual) y dar tambieacuten una cierta elasticidad al sostenimiento porque estaacute constituido de madera menos resistente que trabaja perpendicularmente a las fibras puede comprimirse y permitir una deformacioacuten de los terrenos durante el periodo dinaacutemico que sigue a su colocacioacuten esta elasticidad se aumenta llenando con piedras el vacioacute entre la roca y el forro permitiendo asiacute que el forrado asegure la elasticidad necesaria entre la puerta y las rocas garantizando maacutes seguridad para el personal que labora en la mina

fotoTipo de sostenimiento o fortificacioacuten continuacutea

En la mina generalmente en los niveles se utilizan la fortificacioacuten de madera con cuadros normales debido a que la presioacuten minera actuacutea relativamente simeacutetrica mientras que en los tambores por seguridad del personal que labora en estos lugares se emplean cuadros de fortificacioacuten reforzados generalmente con tres patas (mainel)

En donde sea posible es recomendable canalizar el agua subterraacutenea para asiacute garantizar que no interactueacute en la parte inferior de la entibacioacuten de madera

fotoCanalizacioacuten o drenaje de aguas en el interior de la mina

9 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONESo La madera que se seca adecuadamente dura maacutes que la verde la

descortezada maacutes que la que conserva la corteza la madera que se conserva constantemente en zonas bien ventiladas puede durar indefinidamente la madera en cambio en una atmoacutesfera huacutemeda y caliente se descompondraacute raacutepidamente la madera sometida alternativamente a atmoacutesferas huacutemedas y secas se estropea raacutepidamente la madera sometida a efectos bioloacutegicos tiene vida uacutetil corta

o La especie influye en las caracteriacutesticas de secado especialmente en funcioacuten de densidad generalmente la madera de baja densidad se seca en forma relativamente raacutepida en cambio la madera de alta densidad se seca lentamente

o La vida uacutetil de una madera estaacute determinada de una parte por aspectos inherentes a su naturaleza y de otra por las condiciones especiales de servicio la durabilidad depende tambieacuten de las condiciones de utilizacioacuten por ejemplo la madera seraacute maacutes susceptible a ser atacada en condiciones caacutelidas y huacutemedas que en climas friacuteos y secos

o En estudios realizados en trabajos de grado de maderas en la regioacuten se afirma que gran porcentaje de madera que llega a la regioacuten es muy joven y son maacutes susceptibles a el ataque de hongos e insectos y ademaacutes tienen menos propiedades mecaacutenicas que la madera adulta ademaacutes presenta un alto contenido de humedad (gt30)

o La madera en la mina constituye un sistema de fortificacioacuten bueno excepto en lugares donde circulan las corrientes de aire viciado ya que se presenta un alto contenido de humedad y me favorece la presencia de hongos para estos lugares actualmente se estaacuten destinando otro tipo de fortificacioacuten como lo son los arcos de acero que hasta ahora han respondido muy bien a esfuerzos y presiones en la mina

o Para mejorar la condicioacuten de la madera que se presentan en la mina se debe construir un lugar especial para asiacute facilitar el control de humedad y garantizar unas condiciones de secado optimas contribuyendo asiacute a mayor durabilidad de esta recurso en la mina

o El lugar ideal para el almacenamiento de la madera debe ser un terreno alto razonablemente parejo con buen desaguumle y que no esteacute rodeado por aacuterboles altos o edificios que me puedan propiciar ambientes maacutes huacutemedos y que obstaculizan notablemente la entrada de luz solar

o Un seguimiento mediante el registro y control de los lugares ademaacutes del tipo de fortificacioacuten empleado pueden ayudar a tomar buenas decisiones a la hora de escoger la mejor decisioacuten en sostenimiento

10 BIBLIOGRAFIacuteA

bull Fortificacioacuten de excavaciones horizontales Blanco Torres Roberto1993bull Disentildeo de ademaacutes en minas Biron Cemal Arioglu Ergin 1987 EditorialLimusa Meacutexico DFbull Laboratorio de productos forestales1984Estudio de propiedades Fiacutesicomecaacutenicas y trabajabilidad del Pinus Patula Universidad Nacional deColombia Seccional Medellin39pbull Laboratorio de productos forestales Universidad Nacional de Colombia 1989

Madera Boletiacuten teacutecnico informativo sobre Tecnologiacutea de Maderas VolumenVIII Ndeg1 Medelliacuten Colombia55p

Como material natural que es cualquier tipo de madera presenta defectos naturales por eso en la mina se trata de adquirir madera que se encuentre en optimas condiciones para la entibacioacuten que se encuentre en condiciones de secado favorables y que la madera sea lo maacutes uniforme posible

En recorridos realizados en la mina se evidencia poca presencia de hongos que afectan la madera excepto en los retornos de aire viciado donde se presenta una alta humedad relativa lo que me facilita la existencia de hongos

El tipo de fortificacioacuten empleado en la mina es de tipo continuo (Los cuadros de fortificacioacuten se colocan uno al lado del otro) ver foto por recomendaciones teoacutericas se deben colocar con una distancia de separacioacuten desde 05 m y si hay gran presencia de presiones y esfuerzos desde 35 m con una distancia maacutexima de separacioacuten de 12m -15m en la mina se ha invertido mucho en este tipo de fortificaciones de madera para asiacute garantizar la seguridad de todo el personal en los niveles y otros sitios de trabajo

Adicionalmente en el techo y las partes superiores de los lados se encaman o sea que se les colocan forros o revestimientos cuyo objetivo principal es constituir un colchoacuten o encamado amortiguador para repartir uniformemente la presioacuten de los terrenos sobre la puerta e impedir que las asperezas de la roca se concentren localmente la presioacuten (o presioacuten de caraacutecter puntual) y dar tambieacuten una cierta elasticidad al sostenimiento porque estaacute constituido de madera menos resistente que trabaja perpendicularmente a las fibras puede comprimirse y permitir una deformacioacuten de los terrenos durante el periodo dinaacutemico que sigue a su colocacioacuten esta elasticidad se aumenta llenando con piedras el vacioacute entre la roca y el forro permitiendo asiacute que el forrado asegure la elasticidad necesaria entre la puerta y las rocas garantizando maacutes seguridad para el personal que labora en la mina

fotoTipo de sostenimiento o fortificacioacuten continuacutea

En la mina generalmente en los niveles se utilizan la fortificacioacuten de madera con cuadros normales debido a que la presioacuten minera actuacutea relativamente simeacutetrica mientras que en los tambores por seguridad del personal que labora en estos lugares se emplean cuadros de fortificacioacuten reforzados generalmente con tres patas (mainel)

En donde sea posible es recomendable canalizar el agua subterraacutenea para asiacute garantizar que no interactueacute en la parte inferior de la entibacioacuten de madera

fotoCanalizacioacuten o drenaje de aguas en el interior de la mina

9 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONESo La madera que se seca adecuadamente dura maacutes que la verde la

descortezada maacutes que la que conserva la corteza la madera que se conserva constantemente en zonas bien ventiladas puede durar indefinidamente la madera en cambio en una atmoacutesfera huacutemeda y caliente se descompondraacute raacutepidamente la madera sometida alternativamente a atmoacutesferas huacutemedas y secas se estropea raacutepidamente la madera sometida a efectos bioloacutegicos tiene vida uacutetil corta

o La especie influye en las caracteriacutesticas de secado especialmente en funcioacuten de densidad generalmente la madera de baja densidad se seca en forma relativamente raacutepida en cambio la madera de alta densidad se seca lentamente

o La vida uacutetil de una madera estaacute determinada de una parte por aspectos inherentes a su naturaleza y de otra por las condiciones especiales de servicio la durabilidad depende tambieacuten de las condiciones de utilizacioacuten por ejemplo la madera seraacute maacutes susceptible a ser atacada en condiciones caacutelidas y huacutemedas que en climas friacuteos y secos

o En estudios realizados en trabajos de grado de maderas en la regioacuten se afirma que gran porcentaje de madera que llega a la regioacuten es muy joven y son maacutes susceptibles a el ataque de hongos e insectos y ademaacutes tienen menos propiedades mecaacutenicas que la madera adulta ademaacutes presenta un alto contenido de humedad (gt30)

o La madera en la mina constituye un sistema de fortificacioacuten bueno excepto en lugares donde circulan las corrientes de aire viciado ya que se presenta un alto contenido de humedad y me favorece la presencia de hongos para estos lugares actualmente se estaacuten destinando otro tipo de fortificacioacuten como lo son los arcos de acero que hasta ahora han respondido muy bien a esfuerzos y presiones en la mina

o Para mejorar la condicioacuten de la madera que se presentan en la mina se debe construir un lugar especial para asiacute facilitar el control de humedad y garantizar unas condiciones de secado optimas contribuyendo asiacute a mayor durabilidad de esta recurso en la mina

o El lugar ideal para el almacenamiento de la madera debe ser un terreno alto razonablemente parejo con buen desaguumle y que no esteacute rodeado por aacuterboles altos o edificios que me puedan propiciar ambientes maacutes huacutemedos y que obstaculizan notablemente la entrada de luz solar

o Un seguimiento mediante el registro y control de los lugares ademaacutes del tipo de fortificacioacuten empleado pueden ayudar a tomar buenas decisiones a la hora de escoger la mejor decisioacuten en sostenimiento

10 BIBLIOGRAFIacuteA

bull Fortificacioacuten de excavaciones horizontales Blanco Torres Roberto1993bull Disentildeo de ademaacutes en minas Biron Cemal Arioglu Ergin 1987 EditorialLimusa Meacutexico DFbull Laboratorio de productos forestales1984Estudio de propiedades Fiacutesicomecaacutenicas y trabajabilidad del Pinus Patula Universidad Nacional deColombia Seccional Medellin39pbull Laboratorio de productos forestales Universidad Nacional de Colombia 1989

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o La especie influye en las caracteriacutesticas de secado especialmente en funcioacuten de densidad generalmente la madera de baja densidad se seca en forma relativamente raacutepida en cambio la madera de alta densidad se seca lentamente

o La vida uacutetil de una madera estaacute determinada de una parte por aspectos inherentes a su naturaleza y de otra por las condiciones especiales de servicio la durabilidad depende tambieacuten de las condiciones de utilizacioacuten por ejemplo la madera seraacute maacutes susceptible a ser atacada en condiciones caacutelidas y huacutemedas que en climas friacuteos y secos

o En estudios realizados en trabajos de grado de maderas en la regioacuten se afirma que gran porcentaje de madera que llega a la regioacuten es muy joven y son maacutes susceptibles a el ataque de hongos e insectos y ademaacutes tienen menos propiedades mecaacutenicas que la madera adulta ademaacutes presenta un alto contenido de humedad (gt30)

o La madera en la mina constituye un sistema de fortificacioacuten bueno excepto en lugares donde circulan las corrientes de aire viciado ya que se presenta un alto contenido de humedad y me favorece la presencia de hongos para estos lugares actualmente se estaacuten destinando otro tipo de fortificacioacuten como lo son los arcos de acero que hasta ahora han respondido muy bien a esfuerzos y presiones en la mina

o Para mejorar la condicioacuten de la madera que se presentan en la mina se debe construir un lugar especial para asiacute facilitar el control de humedad y garantizar unas condiciones de secado optimas contribuyendo asiacute a mayor durabilidad de esta recurso en la mina

o El lugar ideal para el almacenamiento de la madera debe ser un terreno alto razonablemente parejo con buen desaguumle y que no esteacute rodeado por aacuterboles altos o edificios que me puedan propiciar ambientes maacutes huacutemedos y que obstaculizan notablemente la entrada de luz solar

o Un seguimiento mediante el registro y control de los lugares ademaacutes del tipo de fortificacioacuten empleado pueden ayudar a tomar buenas decisiones a la hora de escoger la mejor decisioacuten en sostenimiento

10 BIBLIOGRAFIacuteA

bull Fortificacioacuten de excavaciones horizontales Blanco Torres Roberto1993bull Disentildeo de ademaacutes en minas Biron Cemal Arioglu Ergin 1987 EditorialLimusa Meacutexico DFbull Laboratorio de productos forestales1984Estudio de propiedades Fiacutesicomecaacutenicas y trabajabilidad del Pinus Patula Universidad Nacional deColombia Seccional Medellin39pbull Laboratorio de productos forestales Universidad Nacional de Colombia 1989

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