CAPITULO V 5.- EQUIPOS E INSTRUMENTOS En el presente Capitulo se detalla una serie de equipos e instrumentos de Laboratorio de Mecánica de Rocas. 5.1.- PREPARACION DE PROBETAS: La preparación de probetas, de muestras rocosas y minerales, se reali za mediante la Sonda Sacatestigos y la Cortadora de Disco Diamantino con sus respectivos accesorios. 5.1.1.- SONDA SACATESTIGOS La sonda sacatestigos tiene como objetivo primordial la obtención de probetas de roca y/o mineral, En la Foto Nº 1 se aprecia la sonda sacatestigos perforando una muestra de acuerdo al programa de ensayos a ejecutarse para un determinado Estudio de Mecánica de Rocas. Esta maquina se caracteriza por ser manual y automática.

Foto Nº 1 En la Foto Nº 2 se aprecia la Maquina Sonda Sacatestigos refrentando una probeta para ser ensayada de acuerdo a los estándares el ISRM., por ejemplo:

38 para el ensayo de Compresión Simple y/o Uniaxial, para el ensayo de Constantes Elasticas, para el ensayo Triaxial. Donde se requiere que las bases superior e inferior de las probetas, tienen que estar refrentadas, por la razón que al momento de ejecutar el ensayo la carga aplicada debe ser uniformemente repartida en toda la superficie de ambas bases.

Foto Nº 2 En la Foto Nº 3 se aprecia Brocas de diferentes diámetros (2”, 3”, 3.5”, 4”, 5”), Nivelador, tornillo de ajuste para cada diámetro de probeta, ajustador de tuercas, refrentadora y accesorio para refrentar.

Foto Nº 3

39 En la Foto Nº 4 se aprecia el equipo completo para el refrentado, que se instala en la Sonda Sacatestigos.

Foto Nº 4

5.1.2.- CORTADORA DE DISCO DIAMANTINO El objetivo de la Cortadora de disco diamantino es dimensionar a cada probeta de roca y/o mineral, en su longitud en relación a su diámetro, que resulta de la perforación con la sonda sacatestigos, de acuerdo a los estándares (Relación de Esbeltez) de cada uno de los ensayos ha ejecutarse en el programa planificado. En la Foto Nº 5 se puede apreciar a la Cortadora de disco diamantino, maquina que se caracteriza por ser manual y automática.

Foto Nº 5 En la Foto Nº 6 se aprecia una probeta rocosa cortándose de acuerdo a su relación de esbeltez (L/D), sobre la cual será realizado el ensayo de laboratorio para la determinación de sus propiedades fisico-mecanicas.

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Foto Nº 6 5.2.- ENSAYOS Y MEDICIONES EN LABORATORIO 5.2.1.- PROPIEDADES FÍSICAS La determinación de las propiedades físicas se basa en el establecimiento de los pesos y volumen de la probeta de roca y/o mineral, siendo los equipos y accesorios en la mayoría de los casos los de un laboratorio químico y/o metalúrgico. Y están constituidas por: Una balanza de precisión en grs. Un horno ventilado. Vasos de precipitación. Lunas de reloj. Tenazas de fierro. Agua destilada. 5.2.2.- PROPIEDADES MECANICAS 5.2.2.1.- MAQUINA DE COMPRESIÓN DE ROCAS La determinación de las propiedades mecánicas, como es el caso de los ensayos de compresión simple y/ uniaxial, ensayo de tracción indirecta brasilero, ensayo Triaxial, ensayo para la determinación de constantes elásticas, son ejecutados en la Maquina de Compresión de Rocas, con la finalidad de determinar las características de deformabilidad y de rotura de la roca y/o mineral, en compresión. En la Foto Nº 7 se aprecia a la maquina de compresión de rocas, consta de tres partes importantes al lado derecho un tablero de control de carga; caracterizada por su capacidad de carga en este caso la maquina tiene una capacidad de 100 Tn. métricas, en el centro se ubica la parte de la maquina donde se ejecutan los ensayos, caracterizado por dos columnas con roscado sin fin y un puente con sus respectivos platos para ejecutar el ensayo y en la parte izquierda se encuentra un tablero donde se encuentra los manómetros y llaves para ejecutar el ensayo Triaxial, con su respectivo compresor, esta maquina se caracteriza por ser alimentada por corriente eléctrica trifásica.

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Foto Nº 7

5.2.2.2.- MAQUINA DE CORTE DIRECTO En esta maquina portátil se ejecuta el ensayo de corte directo sobre discontinuidades, cuyo objetivo es la determinación de los parámetros friccionantes: Cohesión “C” y ángulo de fricción “øi” basica y residual. En la Foto Nº 8 se puede apreciar la maquina de corte directo, constituida por dos gatas hidráulicas, una caja metálica para los moldes de concreto, con sus respectivos accesorios.

Foto Nº 8

5.2.2.3.- MAQUINA DE CARGA PUNTUAL Esta Maquina portátil se caracteriza por ser una pequeña prensa hidráulica provista de “conos de carga” entre cuyos vértices se colocan probetas de roca y/o mineral, sometiéndolas a cargas compresivas, según la disposición de la probeta entre conos se mide ya sea el índice Franklin o el índice Louis, éstos asisten al ingeniero en la caracterización de la resistencia mecánica y comportamiento más probable de la roca, puesto que pueden ser

42 correlacionados experimentalmente a la resistencia compresiva uniaxial y a la resistencia a la tracción. En la Foto Nº 9 se puede apreciar la maquina portátil de carga puntual, cuyos componentes son: la gata hidráulica, un manómetro de lectura de carga en lbs, un ajustador de la probeta.

Foto Nº 9

5.3.- ENSAYOS Y MEDICIONES IN-SITU 5.3.1.- SISMOGRAFO Utilizando ondas ultrasónicas que se hacen propagar en el medio rocoso, se realizan mediciones de las velocidades de ondas longitudinales y transversales, a partir de los cuales se determinan las constantes elásticas dinámicas: Modulo de Elasticidad Dinámico “Ed” y Relación de Poisson Dinámico “?d”. Se usa para tal fin un sismógrafo que puede efectuar mediciones en la misma operación minera. En la Foto Nº 10, se aprecia el sismógrafo en el tajo Raúl Rojas de la Unidad minera de Cerro de Pasco, durante la fase minera unitaria de Voladura.

Foto Nº 10

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5.3.2.- MAQUINA DE ARRANQUE DE PERNOS La maquina de arranque de pernos permite determinar la capacidad de carga o de anclaje de los pernos de roca (anclaje puntual o repartido) en un determinado macizo rocoso, mediante el ensayo del “Pull Test”, esta capacidad de anclaje de un perno de roca (Rock Bolt), esta determinado por 4 aspectos importantes: Longitud del perno, diámetro del taladro, tiempo de instalación y calidad del macizo rocoso, además permite controlar su comportamiento del perno de roca durante y después de su instalación. En la Foto Nº 11 se aprecia a los componentes de la maquina de arranque de pernos (Rock Bolt Tester), la gata hidráulica, los puentes, bomba hidráulica, pistón con el arrancador del perno y un guía de orientación de la perforación del taladro.

Foto Nº 11

En la Foto Nº 12 se aprecia el ensayo de arranque de pernos en la mina Huanzala de la Compañía Minera Santa Luisa, ensayo ejecutado sobre un perno cementado en el Nivel APN, Nivel principal de extracción.

Foto Nº 12

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5.3.3.- EXTENSOMETRO DE VARRILLAS E INCLINOMETRO Las mediciones de desplazamientos en el interior del macizo rocoso se realizan con el fin de controlar los desplazamientos o movimientos relativos dentro del macizo rocoso asociados con problemas de inestabilidad o durante la ejecución de labores mineras subterráneas y superficiales, instrumentándose taladros de gran profundidad, utilizando un Extensometro Mecánico y/o Hidráulico de Varillas de Anclaje Múltiple, con el cual se evalúa los desplazamientos midiendo los cambios progresivos de la componente axial de la deformación y un Inclinómetro para evaluar los desplazamientos horizontales, a través de los cambios progresivos en el ángulo de inclinación del taladro vertical instrumentado, producido como resultado de la deformación de la masa rocosa. 5.3.4.- EXTENSOMETRO En la Foto Nº 13 se aprecia a los componentes del extensometro hidráulico de varillas y sus accesorios, tubo de anclaje, placas de medición y dirección, equipos de medición, gata hidráulica y cableado, accesorios de la cabeza de lectura.

Foto Nº 13

5.3.5.- INCLINÓMETROS En la Foto Nº 14 se aprecia a los componentes del inclinómetro y sus accesorios: canales de aluminio, instrumento de medición, batería, instrumento de lectura, cables y accesorios de medición.

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Foto Nº 14

5.3.6.- EXTENSOMETRO DE CINTA Y BARRA TELESCOPICA El objetivo es medir la convergencia o expansión, es decir las variaciones de las distancias en función del tiempo, entre los puntos de referencia situados sobre el contorno de una excavación subterránea, siendo estas mediciones importantes para el control de deformaciones en estudios relacionados al comportamiento del macizo rocoso y al diseño de excavaciones subterráneas : utilizando el extensometro de cinta y la Barra telescópica extensometrica. 5.3.6.1.- EXTENSOMETRO DE CINTA En la Foto Nº 15 se aprecia, ejecutándose mediciones de convergencia, utilizando el extensometro de cinta, en el by pass 725, de la Rampa norte del Nivel 1870, de la mina San Vicente de la Compañía Minera San Ignacio de Morococha.

Foto Nº 15

46 5.3.6.2.- BARRA TELESCOPICA EXTENSOMETRICA En la Foto Nº 16 se aprecia, realizándose mediciones entre dos puntos (techo-piso) de la labor minera subterránea, con la Barra telescópica extensometrica, con el objeto de ver su comportamiento del techo respecto al piso de la excavación, dichas mediciones se realizan en la Mina Juanita de la Compañía Minera Perubar S.A.

Foto Nº 16 5.3.7.- MARTILLO SCHMIDT DE DUREZA Denominado también esclerómetro o martillo estandarizado, nos permite obtener valores de dureza de la roca por el procedimiento del rebote; con el fin de determinar en forma rápida valores aproximados de parámetros de diseño como la estimación de la resistencia compresiva, en función a la densidad de la roca. 5.3.8.- PIEZOMETROS Un sistema adecuado de instalación y diseño de piezómetros proporcionará información para tomar decisiones referentes a: - Propiedades geológicas e hidrológicas de acuíferos. - La superficie potenciométrica del acuífero de interés. - Datos sobre la calidad del agua a lo largo de la vida de la mina. - Migración de contaminantes tales como drenaje de aguas ácidas. - La necesidad de piezómetros adicionales o el abandono de aquellos existentes.

47 5.3.9.- ESTACION TOTAL El control de la Subsidencia (Estabilidad de taludes, control superficial de labores mineras subterráneas), juega un papel muy importante en el proceso de extracción de minerales. Existen varias fuentes que pueden producir el colapso total o parcial de un determinado sector de la operación, el cual a su vez alteraría el proceso de producción. Es necesario llevar un control continuo de estos efectos, ya que al no poder ser evitados pueden al menos ser controlados. Una de las técnicas que es muy conveniente aplicar es los puntos de monitoreo, ya que cada uno de estos refleja en forma rápida y eficaz la tendencia al desplazamiento de los bloques de material a los que representan. El problema consistirá en la velocidad con la cual serán procesados los datos obtenidos en el campo y la interpretación de estos. Para lo cual se hará uso de una estación total, constituida por un teodolito electrónico, un distanciometro, prismas, porta prismas, trípodes y demás accesorios de topografía. En la Foto Nº 17 se aprecia el punto fijo (punto Nº1), del control de subsidencia en la mina Graciela, para el control del comportamiento de las labores mineras subterráneas de la mina Juanita (Block 18),

Foto Nº 17

En la Foto Nº 18 se aprecia los puntos de monitoreo, del blocK 18, ubicados en los bordes de la carretera central, mediante prismas.

Foto Nº 18