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IntroduccinEn la Cordillera de los Andes del Per, en rocas intrusivas se ubica una mina con caractersticas geolgico estructurales muy complejas, con rocas fragmentadas y alteradas por accin meterica e hidrotermal; CMH es una Mina Aurfera a 2700msnm en el Departamento de La Libertad.

Con miles de metros en excavaciones subterrneas y que superan profundidades de 450m; el sostenimiento de roca para la explotacin de los yacimientos fue un procedimiento difcil, lento y no adecuado, hasta que se empez a utilizar los elementos apropiados de fortificacin como el concreto lanzado (Shotcrete estructural) y los pernos de compresin - friccin axial.*

CMH es una de las minas mas complejas del Per, donde las condiciones estructurales variables de la roca hicieron que la explotacin fuera una tarea de difcil proceder; actualmente con el empleo de Concreto Lanzado Shotcrete y otros elementos de sostenimiento hacen en realidad una tarea ms fcil.

Las condiciones morfolgicas que dificultan el trabajo, el basamento est compuesto por rocas muy incompetentes por el alto grado de fracturamiento, que aunado al agua subterrnea que circulan por los poros y fisuras, estas son muy difciles de controlar ante el desprendimiento o cada de rocas. Con labores de explotacin (tajos) de hasta 17 m de ancho, 6.5m de alto y 100 m de largo, asegurar la estabilidad de las labores tiene alta prioridad.*Introduccin

*Galera 1538 - Candelaria

*Geologa de CMH:

Este yacimiento est emplazada en Rocas Intrusivas gneas, denominadas granodiorita con ciertas zonas de tonalitas, dioritas y monzogranitos; el intrusivo fue intensamente fragmentado y fallado por la orogenia andina del Batolito de Pataz formando estructuras que se orientan regionalmente Norte - Sur.

El relajamiento de fuerzas tectnicas compresivas a lo largo del intrusivo y las zonas axiales originaron zonas de debilidad, fallas geolgicas regionales, las que sirvieron de canales de circulacin de fluidos hidrotermales.

*Bocamina Rampa RNG

Condiciones Estructurales de CMHEl yacimiento se ubica en un valle joven en V, que est sometida a grandes esfuerzos, donde las rocas presentan, fallas geolgicas de poco desplazamiento, pero si de intenso fracturamiento.El grado de alteracin de las rocas y del mineral es leve a moderado por cloritizacin y sericitizacin.La presencia de aguas subterrneas se manifiesta por aguas metericas, fsiles, por permeabilidad secundaria en las rocas y en la estructura mineralizada.Las operaciones se desarrollan entre los 350 a 1200m bajo la superficie, donde la manifestacin de esfuerzos del macizo son evidentes.*

*Tpico Valle en V

Las familias de discontinuidades presentan hasta cinco sistemas, siendo las principales paralelos a la estructura mineralizada. Espaciado de discontinuidades: entre 0.05 a 0.25m.Resistencia: mayor 75MPa en caja y mayor de 65MPa en mineral.Relleno de fisuras: por clorita, epdota, sericita y limpia.Para el control y su estabilizacin se emplea concreto lanzado reforzado con fibra metlica (Shotcrete estructural) mas malla electro-soldada esto como elemento preventivo de sostenimiento y como sostenimiento definitivo a los pernos de compresin y friccin axial de 7 pies.*Condiciones Estructurales de CMH

*Convergencia en roca fracturadaMineral Masivo Familia de discontinuidadesTestigos muy fragmentados

Criterios de Evaluacin GeomecnicaEvaluacin considerando las propiedades Fsico Mecnicas de las Rocas.Evaluacin considerando las propiedades de la Ingeniera Geolgica.Calificacin mediante la aplicacin de los sistemas de Clasificacin Geomecnica.

Determinacin del diseo y tipo de sostenimiento.*

*Propiedades Fsico MecnicosSobre la base terica definida por Hook, y el criterio de ruptura de mohr-coulomb, la geomecnica establece parmetros intrnsecos para calificar las propiedades de resistencia y deformacin de las rocas:Mdulo de YoungMdulo de PoissonCohesin ndice de Friccin Resistencia a la CompresinResistencia a la TraccinMedicin de Esfuerzos (Overcoring).

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*Evaluacin Geolgica IngenierilLas propiedades geolgicas requeridas para caracterizar el macizo rocoso, debe tener en cuenta la composicin heterognea de la roca producto de su gnesis y procesos naturales que la han afectado; esta caracterizacin geolgica consiste en definir:Los distintos tipos de roca presentes en el rea investigada y su distribucin espacial; esta evaluacin es a nivel de fragmento rocoso.Adems, la evaluacin del macizo rocoso, donde se contempla la magnitud y orientacin de las discontinuidades, la alteracin, las aguas subterrneas y los efectos geodinmicos.

*Geologa

Es muy importante el amplio conocimiento de geologa que ayuda en la evaluacin geomecnica; ya que sta es la base para los estudios previos y la toma de decisiones; por lo tanto, considero que no se puede hacer geomecnica sin el conocimiento geolgico previo.

*Fragmento de RocaPara la evaluacin geomecnica se tiene presente considerar los siguientes ndices: color, raya, crucero, fractura, tenacidad, forma cristalina, brillo, peso especfico, diafanidad, tamao del grano, textura, factor de textura, estructura, dureza, grado de alteracin, resistencia, durabilidad, porosidad, relacin de poros, permeabilidad primaria y secundaria, entre otros.

*Descripcin del macizo rocosoEl macizo rocoso est compuesto por una serie de rocas gneas, con una estructura y textura variable y con una composicin mineralgica, petrogrfica, litolgica diferente. Este medio en general, est afectado por deformaciones tectnicas y en funcin de su ocurrencia presentan aspectos ondulados, plegados, cortados por discontinuidades; y en muchos con alteracin.

*Clasificaciones Geomecnicas1.- Clasificacin de Terzaghi2.- Clasificacin de Rabcewicz3.- Clasificacin de Protodyakonov 4.- Clasificacin de Stini y Lauffer 5.- Clasificacin de Deere 6.- Clasificacin (RSR) de Wickman, Tiedemann y Skinner 7.- Clasificacin de Louis8.- Clasificacin de la AFTES.9.- Clasificacin Bieniawski (CSIR).10.- Clasificacin de Barton (NGI).11.- Clasificacin de Hoek y Brown.12.- Clasificacin de Laubscher.13.- Clasificacin Dudek y Galcznski.14.- Clasificacin del N.A.T.M.15.- Clasificacin GSI.

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*CMH con el sistema de explotacin basados en NATM

Objetivo Principal

El empleo de la roca circundante de la labor subterrnea como un miembroactivo del sistema de sostenimiento (auto-soporte con la propia roca).

Principios Bsicos del N.A.T.M.

Consideramos que la parte mas importante de la estructura de la labor minera es el macizo rocoso circundante.

Tratar de mantener la resistencia original de la roca tanto como sea posible; por que, esta es el elemento de resistencia inicial.

Prevenir la desintegracin o alteracin de la roca o relleno, por que esto, nos conduce a una considerable perdida de resistencia del macizo.

*Evitar en lo posible la presin por esfuerzos uniaxiales o biaxiales, mediante el confinamiento del arco circundante a la excavacin.Controlar la relajacin o deformaciones prematuras del macizo; para prevenir el realce o inestabilidad de la roca.El revestimiento con shotcrete es dentro del tiempo establecido, cuya resistencia presenta una dosificacin de acuerdo al diseo elaborado para cada mina en base a muchos ensayos.El shotcrete aplicado es capaz de adaptarse a la deformacin del macizo rocoso; es decir, presenta flexibilidad.El sistema de sostenimiento considerado permite ajustes en cuanto a espesores de shotcrete y distribucin de pernos de confinamiento. En algunos casos cuando la roca necesita se considera la adicin de malla electro-soldada.Se considera el efecto de las etapas de construccin de la labor y el efecto del tiempo en el comportamiento de la excavacin, conocido como tiempo de auto-soporte. Por ende, el planeamiento de construccin es una buena herramienta para controlar el comportamiento de la roca.CMH con el sistema de explotacin basados en NATM

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Para prevenir concentraciones de esfuerzos que empujen la roca, deben evitarse los ngulos y ejecutarse las secciones de contornos redondeados.La excavacin y la primera etapa del soporte, conocida como soporte temporal, es considerada como parte importante del control de excavacin de la labor, porque ella evita la relajacin inicial y tiene una influencia significativa sobre la accin del soporte final. En realidad el soporte temporal es el principal elemento de control de las deformaciones y permite alcanzar equilibrios definitivos. La estabilidad total se logra mediante el soporte definitivo que es con los pernos de compresin y friccin axial. El soporte definitivo sirve para confinar el macizo rocoso formando el arco de auto-soporte. Estas tcnicas de soporte son las ltimas del mercado mundial que aseguran la estabilidad definitiva.En algunos casos y si la labor subterrnea as lo requiere se emplean otros elementos de soporte para el confinamiento principalmente de la caja techo.

CMH con el sistema de explotacin basados en NATM

*Cuadros de Madera 2.4x2.4mCuadros de madera 1.2x1.8mShotcrete ms pernos HyShotcrete ms Hy, hasta 17x 6m

Diseo y Recomendacin de Sostenimiento de minaEl diseo y recomendaciones de sostenimiento es en base al desarrollo de los criterios Geomecnicos y de acuerdo al requerimiento de la labor.Se tiene patrones de sostenimiento con alternativas para cada labor que se emite en el planeamiento semanal y mensual, el cual es plasmado en el pasaporte.De acuerdo a la evaluacin geomecnica in situ se determina el tipo de soporte a emplear.Se realiza el control de las instalaciones del sostenimiento y mediciones.*

SostenimientoShotcrete*

En aos recientes la industria minera esta llegando a ser uno de los principales usuarios del shotcrete para el sostenimiento subterrneo, est en nosotros promover este desarrollo por el bien de la industria de insumos. Se puede esperar nuevas contribuciones en este campo, conforme avance la aplicacin en reas del sostenimiento subterrneo; la intensin es matar los viejos paradigmas por la nueva tecnologa.Los trabajos simultneos de socavones mltiples, dificultades de accesos y condiciones de carga inusuales, son algunos de los problemas que son peculiares al minado subterrneo y que requieren de aplicaciones nuevas e innovadoras de la tecnologa del shotcrete. *Concreto Lanzado en la Minera

La incorporacin del reforzamiento con fibras de acero en el shotcrete, es un factor importante en el uso cada vez mayor de ste, desde que minimiza los procesos de labor en la instalacin de malla.

Las pruebas y observaciones nos indican que el shotcrete proporciona un sostenimiento efectivo en la explotacin y desarrollos mineros; adems, en condiciones de estallidos de rocas. Aunque estos resultados de estos estudios son an limitados para obtener conclusiones definitivas.*Concreto Lanzado en la Minera

*Robot Lanzador de Shotcrete Camiones Hormigoneros 3m3 Jumbo EmpernadorInstalacin pernos Hydrabolt 7`Mecanizacin y Robotizacin del Sostenimiento

Procedimiento actual del Sistema de SostenimientoControl de la perforacin y voladura: Manejo adecuado de las mallas de perforacin y uso de explosivos de baja potencia.Desatado de Rocas: Se cuenta con un procedimiento muy estricto del desatado de rocas (antes, durante y despus de las operaciones unitarias, para esta se cuenta con el apoyo de scaler de hasta 7m de alcance).Determinacin del Span: Interpretar adecuadamente los perodos y/o espacios abiertos de tiempo de auto-soporte de la excavacin de acuerdo a la calificacin geomecnica.Aplicacin del Shotcrete: Lanzado va hmeda/seca de 2 de espesor y de acuerdo al diseo establecido.Instalacin de pernos de confinamiento: En funcin del diseo de empernado (espaciamiento 1.2 m), bajo un techo seguro.Control del relleno detrtico e hidrulico: Relleno total del tajo explotado sin dejar cara libre expuesta.

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*PLASTIFICANTES SH-5 PARA MEZCLA VA HMEDA

Diseo de shotcrete

MaterialesMezcla para va SecaMezcla para va HmedaPeso, kg/m3Cemento Prtland 1400380Agregado (ACI 506.2 Gradacin No. 2)16501610Agua (Litros)180171Fibra de Acero para va seca 45/3530-50-----Fibra de Acero para va hmeda 65/35-----20-40Aditivo super-plastificante de alto rango (Litros)-----2.25Aditivo acelerante de fraguado (Galones)2.5 a 3.52.5 a 3.5

Problemas EstructuralesShotcrete*

*FALTA ADHERENCIA

*Empujes en Roca muy alterada

*ROTURA DEL SHOTCRETE CON FIBRA SINTTICA

*Desprendimientos de Placas de Shotcrete altos esfuerzos

*Convergencias mayores por empuje de rocas

*Ensayos en el Laboratorio de Concreto

*Absorcin de Energa

Anclajes*

Anclaje de compresin radial y por friccin axialConsiste en pernos de anclaje de acero tubular que han sido comprimidos para reducir su dimetro y una bomba de agua a alta presin. Los pernos se introducen en un barreno, expandindose mediante agua a alta presin.Durante el proceso de expansin el perno Hydrabolt comprimen el material que rodea al barreno, adaptando su forma a las irregularidades de las paredes del hueco en toda la longitud del perno.*

MECANISMO DE ANCLAJE DE LOS PERNOS

A) Barreno y perno sin expansin.B) Confinamiento de la roca al expandir el pernoc) Reaccin de esfuerzos de la roca hacia el perno

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TRABAJABILIDAD DE LOS ANCLAJES DE COMPRESINa) Confinamiento de discontinuidades en rocas.b) Confinamiento de partculas en suelos.

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HydraboltColocacin :excelente.Capacidad de diseo:10 tn.Capacidad a la Compresin:40 tn.Presin de Confinamiento:300 Bar.Dimetro Original:41mm.Dimetro Perforacin:32 - 38mm.Dimetro Plegado:29mmPresin inflado:30 Mpa.Garanta anclaje:muy buena.Eficacia:inmediata.Aplicaciones:roca y suelos.*

*HYDRABOLT

VENTAJAS Y DESVENTAJASRpido y fcil para instalar.Amplio rango de expansin.Presurizacin es hecha remotamente.No es afectado por vibraciones de explosiones.No requiere aplicacin de resina y cemento. Ninguna de las partes se pierde en el transporte.Uso en rocas y suelos.La carga se distribuye uniformemente a lo largo del interior de hueco. Proveen soporte inmediato.Se puede re-inflar.Relativamente costosoSe requiere de una bomba para la instalacin.*

*Instalacin Manual

*Bomba y Pistola para el Inflado

*Instalacin Mecanizada

*Pernos Hydrabolt instalado adecuadamente

*GRACIAS POR SU ATENCIN

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