exito tesis 6
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Universidad Nacional
“San Luis Gonzaga de Ica”
Facultad de Ingeniería de Minas y Metalurgia
Escuela Académica Profesional de Ingeniería de Minas
Aplicabilidad del Shotcrete como un sistema de
sostenimiento en excavaciones subterráneas de la mina San
Cristóbal periodo 2015
Para optar el título de:
INGENIERO DE MINAS
Presentado por:
Bachiller: Harol Smik Pasache Toledo
Nazca-Perú
2015
DEDICATORIA
Este presente trabajo se los dedico a Dios, a mis padres por haberme apoyado en todas mis decisiones, a mi madre por su amor incondicional; a mi viejo, por su inmensa paciencia conmigo; a mi novia Carolina por la confianza depositada en mí y por su apoyo moral en este camino intermedio y a todas aquellas personas que contribuyeron directa o indirectamente en este trabajo.
HAROL PASACHE
AGRADECIMIENTO
A la empresa minera San Cristóbal y a sus trabajadores en especial a Edwin Rolando por haberme brindado información actual sobre el manejo sostenimiento de la mina; a Martha Perleche por su asesoramiento en la elaboración de este proyecto.
GRACIAS INFINITAMENTE
HAROL PASACHE
INDICE
INTRODUCCION
CAPITULO I: ALCANCES METODOLOGICOS
1.1 Descripción del estudio
1.2 Planteamiento del problema
1.3 Formulación del problema
1.3.1 Preguntas específicas
1.3.1.1 Pregunta específica 1
1.3.1.2 Pregunta específica 2
1.4 Objetivos de la investigación
1.4.1 Objetivos generales
1.4.2 Objetivos específicos
1.4.2.1 Objetivo específico 1
1.4.2.2 Objetivo específico 2
1.4.3 Importancia
1.5 Antecedentes
1.6 Hipótesis de la investigación
1.6.1 Hipótesis general
1.6.2 Hipótesis especificas
1.6.2.1 Hipótesis especifica 1
1.6.2.2 Hipótesis especifica 2
1.7 Variables
1.8 Operacionalizacion de variables
1.9 Justificación del estudio
1.10 Estrategias metodológicas
1.10.1 Tipo, Nivel y Diseño de la investigación
1.10.2 Población
1.10.3 Técnicas de recolección de información
1.10.4 Instrumentos de recolección de información
MATRIZ DE CONSISTENCIA
FUENTES DE INFORMACION
CRONOGRAMA DE ACTIVIDADES
ANEXOS
CAPITLO II: MARCO TEORICO
ASPECTOS GENERALES
2.1 Datos de la empresa
2.2 Ubicación del yacimiento
2.3 Vías de acceso
2.4 Clima
MARCO CONCEPTUAL
CAPITLO III: CONDICIONES DEL AREA DEL PROYECO
3.1 Ambiente físico
3.2 Ambiente biológico
3.3 Ambiente socio-económico
CAPITULO IV: SHOTCRETE EN EXCAVACIONES SUBTERRANEAS
4.1 Aplicación como sostenimiento de excavaciones subterráneas
4.1.1 Influencia como sistema de sostenimiento
4.2 Procesos de Aplicación
4.2.1 Proceso de mezcla seca
4.2.2 Proceso de mezcla húmeda
4.3 Propiedades del hormigón o Mortero proyectado
4.4 Aplicación de Shotcrete y geo mecánica
CAPITULO V: CONDICIONES ACTUALES DE LA MINA
5.1 Método de clasificación del macizo rocoso
5.2 Tecnología usada
5.3 Personal Requerido
5.3.1 Cuadrilla
5.3.2 Labores del personal
5.4 Materiales utilizados en la confección del Shotcrete
5.4.1 Cemento
5.4.2 Áridos
5.4.3 Agua
5.4.4 Aditivos
5.4.5 Acelerantes
5.4.6 Fibras
CAPITULO VI: APLICACIÓN DEL SHOTCRETE
6.1 Proceso Pre-productivo del shotcrete
6.1.1 Selección y control de calidad de insumos
6.2 Proceso Productivo del shotcrete
6.2.1 Dosificación de la mezcla
6.2.1.1 Arena
6.2.1.2 Silo de cemento
6.2.1.2 Agua
6.2.1.3 Aditivo Glenium TC 1300
6.2.1.4 Aditivo Delvo
6.2.1.5 Fibra sintética Enduro
6.2.1.6 Aditivo Meyco 160
6.2.2 Elaboración del concreto
6.2.2.1 Planta de Mezclado
6.2.2.2 Curado
6.2.2.3 Costos en producción de concreto por m3
6.2.3 Ensayos de control
6.2.4 Preparación del área para aplicar el concreto
6.3 Transporte del concreto
6.3.1 Equipos
6.4 Lanzado
6.4.1 Maquina Shotcretera
6.4.2 Técnica de proyección
6.4.3 Espesor
6.4.4 Rechazo y Overspray
6.5 Método de aplicación por vía húmeda
6.6 Recolección de datos del lanzado
6.7 Curado
CAPITULO VII: CONDICIONES DE SEGURIDAD Y OPTIMITIZACION
7.1 Condiciones de seguridad
7.2 Lista de comprobación
7.3 Reporte diario de sostenimiento con Shotcrete
7.4 Shotcrete reforzado con fibra
7.5 Ahorro de tiempo
CONCLUSIONES
RECOMENDACIONES
BIBLIOGRAFIA
INTRODUCCION
La creciente necesidad de las empresas mineras por alcanzar la competitividad, nos
obliga a diseñar procesos más eficientes donde se optimice el empleo de los recursos
creando mayor valor agregado. La aplicación mecanizada del concreto lanzado
SHOTCRETE no es la excepción, cumple con las condiciones de ser una metodología
de rápida aplicación y resultados tangibles cuando se conjugan: la pericia del
operador, un buen diseño de la mezcla y condiciones adecuadas en la labor (presión
neumática adecuada, terreno previamente desatado y dentro del tiempo del auto
soporte).
Estamos ante un método sin ninguna duda eficaz, la pregunta es: ¿Será siempre
eficiente?
La aplicación del concreto lanzado reduce de gran manera el ciclo de minado.
Recordemos cuando hace unas décadas, el sostenimiento de una labor con roca tipo
4 (de acuerdo a GSI) implicaba el armado de cuadros con encribado antes de dar un
siguiente disparo, dicha operación para una labor de 3,0m x 3,5m podía tomar a 2
obreros toda una guardia de trabajo (12 horas); la aparición del concreto lanzado por
vía húmeda cambió dicha situación, el armado de cuadros sería reemplazado por 4
pulgadas de concreto con fibra, tomando sólo 20 minutos en la misma labor. Todo el
mundo parece satisfecho por la reducción del ciclo de minado, pero volvemos a la
pregunta: ¿Estaremos siendo eficientes? ¿O tal vez estén aumentando nuestros
costos a medida que profundizamos la mina? ¿Cómo saberlo? A fin de dar una
respuesta, debemos primero distinguir las etapas del proceso: (a) elaboración del
concreto, (b) transporte a interior mina, y (c) lanzado de concreto.
Observamos que la eficiencia del shotcrete dependen de la elaboración y aplicación
de concreto, los cuales tienen un límite de productividad, mientras más cerca estemos
de éste, mayor será nuestra eficiencia; por tanto, debemos enfocar nuestro análisis en
la buena elaboración del concreto.
CAPITULO I
ALCANCES METODOLOGICOS
1.1 DESCRIPCION DEL ESTUDIO
1.2 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
La siguiente monografía presenta la aplicabilidad del Shotcrete como un sistema de
sostenimiento de las excavaciones subterráneas. Su capacidad como un sistema de
sostenimiento en las labores mineras se hace cada vez más interesante como para
ser calificadas como un sistema de sostenimiento efectivo y duradero.
Los estudios de laboratorio para determinar con qué tipo de roca estamos trabajando,
determinando las propiedades físico-mecánicas y valorándolas en (GSI), (RMR),
(RMRM), (Q) y (SMR), nos van a permitir diseñar el tipo de sostenimiento a aplicar ya
sea por el uso de pernos, malla, shotcrete; si se procede por el uso de shotcrete van a
realizarse ciertos ensayos de la mezcla de concreto por el método de paneles
redondos, el mismo que nos va a servir para evaluar y cuantificar el rebote para así
poder rediseñar la mezcla.
Sabiendo que la caída de rocas es uno de los primeros causantes en la industria
minera, nos vemos en la laboriosa necesidad de tener que reforzar las labores
subterráneas de la forma más segura, rápida y económica.
La tecnología del shotcrete ha evolucionado con el transcurso del tiempo, teniendo
ahora dos métodos de aplicación que nos permitirán cumplir con las exigencias de las
normas de seguridad minera.
1.3 FORMULACION DEL PROBLEMA
¿Cómo se aplica el Shotcrete como sistema de sostenimiento en las excavaciones
subterráneas de la mina San Cristóbal periodo 2015?
1.3.1 PREGUNTAS ESPECÍFICAS
1.3.1.1 PREGUNTA ESPECÍFICA 1.-
¿De qué manera influye la elaboración del shotcrete con relación
a la geo mecánica del macizo rocoso del yacimiento minero?
1.3.1.2 PREGUNTA ESPECÍFICA 2.-
¿Cuáles son las ventajas de la aplicación de fibras en el shotcrete
como sustitución de las mallas electro soldadas?
1.4 OBJETIVOS DE LA INVESTIGACION
1.4.1 OBJETIVO GENERAL.-
Conocer cómo se desarrollan áreas de trabajo favorables en
condiciones seguras y productivas, minimizando los riesgos a su vez
que se genere velocidad de avance de las labores, en base al diseño de
un determinado sistema de sostenimiento.
1.4.2 OBJETIVOS ESPECIFICOS.-
1.4.2.1 OBJETIVO ESPECIFICO 1.-
Conocer mediante estudios y ensayos que medida la elaboración
del Shotcrete aplicado en la Mina San Cristóbal tiene relación con
la geo mecánica del yacimiento minero.
1.4.2.2 OBJETIVO ESPECIFICO 2.-
Investigar las ventajas que trae consigo la intervención de fibras
en el Shotcrete aplicados como refuerzo secundario en el
sostenimiento.
1.4.3 IMPORTANCIA.-
El sostenimiento como parte del proceso productivo, supedita el ciclo
minero, ya que su tipo de refuerzo y su ejecución, son de trascendental
importancia tanto en la seguridad; donde crea las condiciones de
estabilidad del macizo rocoso, minimizando los riesgos, como en la
producción; así como del personal altamente calificado, esto permite
ahorro de tiempo y buena performance en los avances
1.5 ANTECEDENTES
1.6 HIPOTESIS DE LA INVESTIGACION
1.6.1 HIPOTESIS GENERAL
La aplicación del Shotcrete como sistema de sostenimiento en la mina
San Cristóbal se aplicara de la manera más eficiente y segura posible ya
que siendo así garantizara condiciones más optimas tanto en el sector
seguridad como en el de producción, reduciendo accidentes por caída
de rocas.
1.6.1.1 HIPOTESIS ESPECIFICA 1
La aplicación del shotcrete como un sistema de sostenimiento,
dependerá exclusivamente de la geo mecánica como ciencia que
evalúa los valores geo mecánicos y comportamiento de la roca al
ser excavada. Su creciente tendencia y efectiva aplicabilidad
ayudan al mejoramiento de los Sistemas de sostenimiento de
excavaciones subterráneas y superficiales.
1.6.1.2 HIPOTESIS ESPECÍFICA 2
Los beneficios y ventajas de las fibras dentro del Shotcrete para
aumentar la resistencia del sistema de sostenimiento significativo
debido a que reduce tiempos y costos a la hora de ser aplicados
1.7 VARIABLES
1.7.1 VARIABLE INDEPENDIENTE: Aplicación del Shotcrete
La aplicación del Shotcrete es un sistema constructivo consistente en
proyectar con un "cañón" o manguera a alta presión hormigón, pudiendo
construir sobre cualquier tipo de superficie, inclusive la tierra, con el
objetivo de conseguir un muro continuo, con mayor resistencia y menor
espesor, para soportar y contener la presión ejercida por el terreno, con
cualquier tipo de pendiente, ofreciendo una impermeabilización óptima
gracias a la baja porosidad.
1.7.2 VARIABLE DEPENDIENTE: Sistema de sostenimiento
Los progresos en la investigación para la construcción de túneles y
excavaciones subterráneas tienen como objetivo realizar la mínima
perturbación a las condiciones naturales del terreno excavado,
requerimiento que es difícil de conseguir en su totalidad, por lo cual es
necesario aplicar un tipo de sostenimiento que vaya acorde a las
necesidades de la estructura.
1.8 OPERACIONALIZACION DE VARIABLES
VARIABLES DIMENCIONES INDICADORES
VARIABLE INDEPENDIENTE:Aplicación del shotcrete
Elaboración del material
Resistencia compresiva
Beneficios Fibras
VARIABLE DEPENDIENTE:Sistema de sostenimiento
Factores de resistencia de roca
Geo mecánica del macizo rocoso
Factores de tiempo y dinero
Refuerzo secundario
1.9 JUSTIFICACION DEL ESTUDIO
Siendo el sostenimiento parte esencial dentro de las fases mineras unitarias,
condicionada a las características geo mecánicas, y por ende su estabilidad es clave
hoy en día para el binomio de Producción-Seguridad.
Es necesario en este sentido garantizar al trabajador de la mina, las condiciones de
seguridad adecuadas, para que se realice un trabajo productivo y eficiente, el refuerzo
debe ser realizado en forma rápida y técnicamente apropiado, para brindar la
estabilidad al área volada o distorsionada
1.10 ESTRATEGIAS METODOLOGIAS
1.10.1 TIPO, NIVEL Y DISEÑO DE LA INVESTIGACION
1.10.1.1 TIPO DE INVESTIGACION:
La siguiente investigación por sus características pertenece a una
investigación descriptiva, porque conocimientos sobre el
comportamiento de las variables.
1.10.1.2 NIVEL DE LA INVESTIGACION:
La investigación abordada según su nivel de profundidad es
descriptiva correlacional. Es decir es descriptiva porque busca
conocer las características de las variables de estudio, por otro
lado es correlacional ya que tiene como propósito medir el grado
de relación que exista entre las variables en un contexto en
particular.
1.10.1.3 DISEÑO DE LA INVESTIGACION:
El diseño de la investigación a considerar es no experimental, de
corte descriptivo correlacional. No experimental, porque no se
manipulará deliberadamente las variables y solo se observaran
sus características en su ambiente propio, para después
analizarlos. Es descriptivo correlacional, porque se describirán las
relaciones entre las dos variables de un grupo para luego
establecer la relación entre estas.
El siguiente esquema pertenece a este tipo de diseño.
En donde:
M: Muestra del estudio
O1: Observación de la variable X: Aplicación del Shotcrete
O2: Observación de la variable Y: Sistema de Sostenimiento
R: Coeficiente de relación entre las variables
1.10.2 POBLACION-MUESTRA
1.10.3 TECNICAS DE ROLECCION DE INFORMACION
La técnica de recolección de datos empleada en el presente estudio es
la encuesta.
1.10.4 INSTRUMENTOS DE RECOLECCION DE INFORMACION
MATRIZ DE CONSISTENCIA
FUENTES DE INFORMACION
CRONOGRAMA DE ACTIVIDADES
ANEXOS
CAPITULO II
MARCO TEORICO
ASPECTOS GENERALES
2.1 DATOS DE LA EMPRESA
Volcan Compañía Minera S.A.A., es una empresa minera constituida por escritura
pública el 1 de febrero de 1998, proveniente de la fusión de Volcan Compañía Minera
S.A. y Empresa Minera Mahr Túnel S.A., dedicada a realizar todas las actividades
comprendidas dentro de la industria minera, como la exploración y explotación de
denuncios mineros por cuenta propia y su correspondiente extracción, concentración,
tratamiento y comercialización de minerales polimetálicos, rigiéndose por las normas
del Texto Único Ordenado de la Ley General de Minería dentro de la clasificación de
Empresa Minera Mediana. Sus actividades están enmarcadas en el Código CIUU N°
1320 – Extracción de Minerales Metalíferos No Ferrosos. Inicio de operaciones: 1997
año en que fue adquirida a Centromin
Datos del Titular:
Volcan Compañía Minera S.A.A. – Unidad Minera San Cristóbal.
Dirección: Av. Gregorio Escobedo 710, Jesús María.
Teléfono: 219-4000
RUC: 20383045267.
Representante legal: Sr. Jacob Timmers Maat.
Inscripción en Registros Públicos: Fecha de Inscripción en RRPP 04-03-98; Ficha
Nº41074; Asiento Nº 01
ORGANIGRAMA U.M SAN CRISTOBAL
FUENTE: VOLCAN S.A.A.
2.2 UBICACIÓN DEL YACIMIENTO
La ubicación de las operaciones de la Compañía minera San Cristóbal es la siguiente:
Ubicación: Distrito: Yauli
Provincia: Yauli Departamento:
Junín
Coordenadas geográficas son: 76°05' de longitud Oeste
11°43' de latitud Sur
Altitud media: 4,700 m.s.n.m.
2.3 VIAS DE ACCESO
El acceso a la Mina San Cristóbal se puede definir de la siguiente manera: Desde
Lima utilizando la carretera central hasta el desvío de Yauli (Paraje Calera Cut Off)
170km, desde ese punto se toma dirección hasta San Cristóbal que son
aproximadamente 20km, teniendo un recorrido total de 220km desde la ciudad de
Lima con un tiempo aproximado de 4 horas en camioneta.
DE A Km Hr Lima Cut-off 170.0 3.0 Cut-off San
Cristóbal 20.0 1.0
total 220.0 4.0
2.4 CLIMA
De acuerdo a la clasificación climática elaborada por SENAMHI, las características
del proyecto corresponden a un clima lluvioso, frío, con menores lluvias en otoño e
invierno y con humedad relativa calificada como húmeda. Este clima se caracteriza
porque su régimen de humedad tiene dos estaciones bien marcadas, mayo – octubre
(estación seca) y noviembre – abril (estación húmeda).
MARCO CONCEPTUAL
Como los procesos de sostenimiento estructural de construcciones subterráneas el
hormigón y el mortero forman para esencial por lo que se es necesario presentar
algunas de las terminologías usadas en todo el desarrollo de este proyecto de
investigación:
4.1 SHOTCRETE:
Es el concreto obtenido con la ayuda de una mezcla “pre confeccionada”, el cual es
lanzado con una bomba proyectora empleando un flujo de aire comprimido, hasta la
“lancha” o tobera, desde la cual el operador dirige el chorro contra la superficie de
aplicación sobre la cual se adhiere el material de proyección, compactándose al
mismo tiempo por la fuerza de impacto.
4.2 GUNITA:
Es un mortero proyectado compuesto de arena-cemento y puede contener áridos en
la arena gruesa que llegan hasta 4mm.
4.3 GUNITADO:
La técnica del gunitado es un sistema constructivo consistente en proyectar con un
"cañón" o manguera a alta presión hormigón, pudiendo construir sobre cualquier tipo
de superficie, inclusive la tierra, con el objetivo de conseguir un muro continuo, con
mayor resistencia y menor espesor, para soportar y contener la presión ejercida por el
terreno, con cualquier tipo de pendiente, ofreciendo una impermeabilización óptima
gracias a la baja porosidad.
4.4 HORMIGON PROYECTADO:
El hormigón proyectado es un material estructuralmente resistente y durable, con alta
adherencia a: roca, hormigón, acero y otros materiales. La obtención de estas
propiedades favorables es fruto de una adecuada planificación, supervisión y
habilidad de la cuadrilla de aplicación
4.6 HORMIGON O MORTERO CON FIBRAS:
Es cualquiera de los tipos de Hormigón pero en este caso es proyectado con fibras ya
sean de material metálico o sintético para su mejor adherencia.
4.7 GUNITADO POR VIA SECA:
Es el procedimiento de aplicación mediante el cual todos los componentes de la
mezcla como el cemento, los áridos, etc. a excepción del agua son mezclados
previamente antes de hacer el lanzamiento, esto al salir se van a mezclar en la
boquilla junto con el agua y los aditivos en forma líquida.
4.8 GUNITADO POR VIA HUMEDA:
Es un procedimiento muy similar al gunitado por vía seca con la diferencia que en
este caso todos los componentes del concreto son mezclados en una sola máquina
antes de ser aplicados a la manguera de salida.
4.9 LANZADO:
En esta fase, el concreto se transforma en shotcrete, luego de la adición del aditivo
acelerante y la proyección por medios neumáticos.
4.10 REBOTE O RECHAZO:
Es el concreto que al ser lanzado no queda impregnado en las paredes de las
excavaciones, si no que cae por efecto de la gravedad.
4.11 TENACIDAD:
Es la energía que llega a absorber el hormigón lanzado antes de llegar a sus límites
de resistencia.
CAPITULO III
DESCRIPCION DE LAS CONDICIONES DEL AREA DEL PROYECTO
3.1 AMBIENTE FISICOLa unidad minera se ubica en la zona de tundra pluvial-Alpino Tropical y en la unidad
geomorfológico denominada Altiplanicie, por lo que se deduce que previo a las
operaciones de la mina, el área de influencia directa se caracterizó por presentar
escasa vegetación, con predominancia de pastos naturales en las zonas con mejores
condiciones hidrológicas y nula en las zonas de suelos con afloramientos líticos.
La Unidad Minera de San Cristóbal se ubica en el flanco Este de la Cordillera de los
Andes Centrales del Perú, al Este de la divisoria continental a una altitud promedio de
4700 m.s.n.m
El distrito minero de San Cristóbal está localizado en la parte Sur Oeste del Domo de
Yauli, que abarca casi íntegramente los distritos de Morococha, San Cristóbal y
Andaychagua. Está estructura representa una ventana de formaciones Paleozoicas
dentro de la faja intracordillerana de formaciones Mesozoicas. El Paleozoico tiene dos
pisos, el inferior formado por el grupo Excélsior y el superior por el grupo Mitu; el
Excélsior está aflorando a lo largo del anticlinal de Chumpe en la parte Oeste del
Domo y en el anticlinal de Ultimátum hacia el Este; el Mitu aflora en la mayor parte del
Domo.
Los márgenes del Domo están constituido por las formaciones Mesozoicas: Grupo
Pucará, Grupo Goyllarisquizga, Grupo Machay y la Formación Jumasha. Cuerpos
intrusivos y capas extrusivas testifican la actividad ígnea en la zona. El fracturamiento
en el área de San Cristóbal, parece ser el resultado de las fuerzas compresivas e
intrusivas que dieron lugar a la formación del Domo de Yauli.
Entre las reservas minerales se incluyen al mineral clasificado como Probado-
Probable, luego de deducir el mineral extraído durante el año 2007 y de efectuar
reestimaciones fundamentadas en las definiciones internacionales.
La Unidad Minera San Cristóbal pertenece a la Asociación de Suelos Regosol Districo
–Afloramiento Lítico (RGd – R) cubriendo un área de 1 512.7 H a del área de
influencia directa.
En el Sector San Cristóbal, los Fenómenos de Geodinámica Externa existentes son
de poca envergadura, no habiéndose observado Peligros Geológicos de importancia
que puedan significar altos riesgos a los diferentes componentes del sector San
Cristóbal, tales como el poblado de Yauli, campamentos, plantas, presas de relave,
desmonteras, etc.
3.1.1 GEOLOGIA REGIONAL
3.1.2 GEOLOGIA LOCAL
3.1.3 GEOLOGIA ESTRUCTURAL
3.2 AMBIENTE BIOLOGICOLa evaluación del componente vegetal se realizó utilizando el método de las
transectas propuesto por Matteuci en 1982 que permite obtener información sobre
diversidad en el medio evaluado y una medida indirecta de la biomasa presente. La
evaluación de fauna terrestre se realizó de dos maneras, una evaluación cuantitativa
realizada en función de la comunidad de aves y un registro cualitativo que recabó
información para todos los grupos de fauna mayor.
3.3 AMBIENTE SOCIOECONOMICOEl Área de Influencia directa está conformada por la comunidad de Yauli, centro
poblado Manuel Montero, Marh Túnel, La Victoria los cuales pertenecen a la
jurisdicción del distrito de Yauli, Provincia de Yauli, Región Junín
El área de influencia indirecta está conformada por las áreas que reciben impactos
indirectos ocasionados por la actividad minera. En este sentido, el área de influencia
indirecta se encuentra conformada por los centros poblados de Chichocancha,
Pomacocha y Pachachaca los cuales pertenecen a la jurisdicción del Distrito de Yauli,
Provincia de Yauli, Región Junín.
CAPITULO IVUSO DEL SHOTCRETE EN EXCAVACIONES SUBTERRANEAS
4.1 APLICACIÓN COMO SOSTENIMIENTO EN EXCAVACIONES SUBTERRANEAS
El término “concretos lanzado” se refiere a la mezcla humedecida de arena, cemento,
fibra y aditivo, proyectado sobre un área por medio de presión de aire.
Por ello se emplea un recipiente de presión de alimentación continua llamado
lanzador.
Una capa delgada de shotcrete después de corto tiempo, puede establecer un estado
de equilibrio que de determina verificando el proceso de deformación. Sus
deformaciones son pequeñas, son suficientes 2” de shotcrete a 10 o 20 m. del frente
de avance, si en cambio, las deformaciones son intensas, es recomendable primero
1” en el mismo frente, y luego del avance afianzar cuando las deformaciones hayan
disminuido solo una vez detenido los movimientos es posible y recomendable revestir.
En la práctica esa idea de sostener eficazmente un macizo rocoso en la excavación
permitiendo a su vez deformación, es posible mediante el concreto lanzado por su
flexibilidad, además de las ventajas en cuanto a la capacidad de carga, rápida
aplicación y tempana resistencia, en beneficio de neutralizar el aflojamiento del
macizo circundante.
La estructura así compuesta roca-shotcrete, impide e aflojamiento, la descompresión
y flexión que acompañan los procesos normales de desestabilización, pero cuando
está fresco sigue las deformaciones primarias del macizo rocoso, permitiendo la
reducción de los esfuerzos de borde a medida que simultáneamente va aumentando
su resistencia con el tiempo.
Debido a que la adhesión del shotcrete a la mayota de las rocas es muy grande, este
actúa como material de encastre, formando una unidad estática o estructural
compuesta entre la roca y su superficie, dándole al sistema una alta resistencia
cuando trabaja a compresión y ofreciendo resistencia distorsiones de hasta 1% de
variación del diámetro de excavación cuando trabaja a flexión. El resultado mecánico
más importante es que la superficie de la roca no se afloja, permaneciendo sin
modificaciones en su estado, en tanto y en cuando no sea dañado por el método de
voladura empleado.
4.1.1 La influencia del shotcrete en el sostenimiento
En las excavaciones subterráneas se utiliza cada vez más el mortero y el
concreto por aplicación neumática conocido como concreto lanzado.
Los rendimientos forman parte integral del programa de operación, selección
de los materiales y de equipo, así como el entrenamiento de operadores. El
concreto que se lanza al final de las pruebas que se hacen antes de la
construcción será probablemente mucho mejor que el mismo concreto que se
lanza al comienzo.
1. Actúa como una capa delgada de hormigón cubriendo toda superficie
del túnel y soporta el desmoronamiento de la roca.
2. Una capa delgada de shotcrete después de corto tiempo, puede
establecer un estado de equilibrio que se determina verificando el
proceso de deformación.
4.2 PORCESOS DE APLICACIÓN
Básicamente existen dos procesos para la aplicación del Shotcrete:
4.2.1. Proceso Vía Seca:
El shotcrete o concreto lanzado por el sistema de vía seca consiste en la
mezcla en seco del cemento con los áridos asegurando su
homogeneidad, se transporta hasta la máquina de proyección mediante
correas transportadoras por aire comprimido. En la boquilla se le
adiciona agua y eventualmente el aditivo acelerante liquido hasta que el
hormigón sea lanzado a alta velocidad contra la zona de trabajo.
VENTAJAS DESVENTAJAS
Se facilitan ciertas condiciones
de aplicación (filtraciones).
Permite baja relación A/C.
Maquinarias más económicas.
Mayor energía de compactación.
Mayor densidad de mezcla
colocada.
Mayor generación de polvo.
Mayor porcentaje de rebote.
Condiciones de aplicación
ambientalmente
inconvenientes.
Exige mayor experiencia en
mano de obra.
4.2.2 Proceso Vía Húmeda:
El shotcrete o concreto lanzado por el sistema de vía húmeda, consiste
en trasladar neumáticamente por una tubería, una mezcla de concreto a
la que se añade un aditivo acelerante que produce una fragua o
endurecimiento inicial muy rápido, éste producto se adhiere a la
superficie irregular de la mina, evitando accidentes por desprendimiento
de la roca.
VENTAJAS DESVENTAJAS
La calidad del hormigón no
depende de la habilidad del
pitonero.
La cantidad de agua es
controlada.
Menor rebote.
Mayor homogeneidad de la
mezcla.
Menor resistencia
Mayor razón agua cemento
El sistema requiere planta de
hormigón
Requiere más cemento que la
vía seca para igual resistencia
4.3 PROPIEDADES DEL CONCRETO O MORTERO PROYECTADO
Es el concreto obtenido con la ayuda de una mezcla “pre confeccionada”, el cual es
lanzado con una bomba proyectora empleando un flujo de aire comprimido, hasta la
“lancha” o tobera, se adhiere el material de proyección, compactándose al mismo
tiempo por la fuerza de impacto. Provee gran durabilidad y excelente adherencia con
la roca y otros materiales.
Estas propiedades favorables dependen de la correcta aplicación de la técnica
usadas, siendo necesario una buena programación y supervisión.
4.4 APLICACIÓN DEL SHOTCRETE RELACIONADO CON LA GEOMECANICA
El problema para diseñar el sostenimiento para un macizo rocoso, es encarado
usando diferentes técnicas o métodos, pero en todo ellos, los principales aspectos a
los que se reduce el cálculo son dos:
- Primero la capacidad de predecir con éxito y dentro de márgenes de error
aceptables, las cargas del macizo rocoso que deben ser soportadas por el
sistema.
Determinar la capacidad cortante de los diversos sistemas de sostenimiento
susceptibles a ser usados en cada caso.
- El segundo aspecto, gracias la ciencia de resistencia de materiales, ha sido
resuelto; sin embargo el primer aspecto no es tan simple, por considerar que
el macizo rocoso es el material constructivo más complejo que existe, por
contar con muchas variables y propiedades que no se pueden cuantificar
fácilmente como son: mineralogía, litología, discontinuidades estructurales,
procesos de transformación físico - químico, presencia de agua subterránea
y otros. Sin embargo, existen métodos empíricos y analíticos que intentan
cuantificar todas estas variables; basado primero en las clasificaciones geo
mecánicas del macizo rocoso.
Actualmente existe tecnología bastante avanzada para conocer numéricamente
empujes, si no solo para evitar movimientos de bloques o cuñas potencialmente
inestables y a punto de caer y deslizarse por su propio peso; esto indica que el
macizo rocoso se auto soporta. Por el contrario si los esfuerzos residuales son
mayores que la resistencia al corte de la roca circundante, aparecerán fracturas y/o el
fenómeno de estallido de roca, en tal situación el sostenimiento será diseñado para
resistir empujes.
El método basado en resultados de instrumentación se emplea como comprobación
para el análisis de interacción roca – sostenimiento.
CAPITULO VCONDICIONES ACTUALES DE OPERACIÓN
5.1 EVALUACION GEOLOGICA-GEOTECNICA DE LA LABOR
Con la finalidad de efectuar buen seguimiento de las condiciones mapeo
geológica – geotécnicas de la excavación se deben de efectuar mapeos para
caracterizar al macizo rocoso y recomendar medidas de sostenimiento, los
mapeos deben de considerar los siguientes aspectos:
5.1.1 MAPEO GEOLOGICO-GEOTECNICO
Esta actividad consiste en cartografiar las estructuras principales tales como:
Contactos, fallas, discontinuidades, diques, etc.
Así como identificar el tipo de roca, grado de alteración, filtraciones de agua, etc.
Las características de las discontinuidades se pueden realizar con profusión
debido a que la estabilidad del túnel depende en gran medida del patrón
estructural, la cual se debe realizar en los estallidos de roca, donde el factor
desestabilizante principal es el estado de redistribución tensional del macizo. El
mapeo geológico – geotécnico permite la zonificación del macizo cuya
característica litológicas, estructurales y otras particularidades geotécnicas sean
homogéneas. Cada una de las zonas resultantes se constituye una unidad
fundamental a ser evaluados en su condición de estabilidad.
5.1.2 REGISTROS LINEALES
El registro lineal es un muestreo del “Dominio Estructural” entendiéndose por
dominio estructural a un tramo del túnel que posee la misma litología y que
además tienen características estructurales homogéneas o similares.
En los registros lineales se anotan una serie de características de las
discontinuidades que intervienen en la evaluación de la estabilidad de los bloques
y para el análisis estadístico del fracturamiento a ser aplicado a las clasificaciones
geométricas. Así tenemos que: la abertura, tipo de relleno, grado de rugosidad de
superficie de la discontinuidad y espaciamiento, son factores que intervienen la
estabilidad del túnel.
Una abertura muy angosta (1mm.), limpia, rugosa, determinara una buena
resistencia inter bloques, mientras que si la abertura aumenta significativamente (>
2.5mm.) y el tipo de relleno es blando, con la rugosidad de la discontinuidad plana,
favorecerá el desplazamiento, de bloques.
La orientación de las discontinuidades también tiene importancia sobre todo al
relacionar los sistemas dominantes con la orientación y sentido de la excavación.
Los datos que se obtengan en los registros lineales serán tratados
estadísticamente; determinándose los sistemas estructurales principales y las
características predominantes de cada uno de ellos.
5.1.3 DESCRIPCION DEL MACIZO ROCOSO
Esta labor se realiza paralelamente al mapeo geológico – geotécnico y a la
elaboración de los registros lineales, en él se anotan las características litológico
estructurales del macizo rocoso. Con el propósito de que la información
consignada sea la más objetiva posible.
El procesamiento e interpretación de la información obtenidas de las
características litológicas estructurales del macizo rocoso, debe complementarse
con el resultado de los ensayos in-situ, y de laboratorio y la información de los
controles de instrumentación, para el diseño del sostenimiento definitivo del túnel.
5.1.4 ZONIFICACION GEOTECNICA
Una vez efectuada la caracterización del macizo rocoso, se procede a la
zonificación geotécnica.
Se describe los perfiles y orientaciones transversales, laderas y pendientes.
Se describe el macizo rocoso comprometido con la obra subterránea
(texturas, resistencia, etc.), discontinuidades, fracturas, fallas locales,
(rumbos, buzamiento) superficie ondulada rugosa, rellenos, y zonas de
cizallas.
La estabilidad de la excavación subterránea está gobernada por los
esfuerzos residuales altos y anisotropicos; que dan origen al estallido violento
y lameos de roca.
Es importante detectar a lo largo de la excavación arcillas expansivas o sales
solubles que pueden afectar el sostenimiento y revestimiento de concreto del
túnel.
De acuerdo con el ejemplo propuesto, la evaluación y según los parámetros
geomecánicos obtenidos, se ha establecido la siguiente zonificación:
Zonas estables: corresponde a la clasificación tipo I con valore
geomecánicos “Q” mayores de 6.
Zonas medianamente estables: corresponde a la clasificación tipo II con
valores geomecánicos Q comprendidos entre 0.4 – 6, están caracterizados
por intenso fracturamiento de macizo con sistemas estructurales
desfavorables y alteración en los planos de fracturas afectando la estabilidad
del túnel; originando desprendimientos en forma de bloques, cuñas y lajas.
Estas condiciones determina la aplicación de pernos puntuales y
sistemáticos, instalación de malla y aplicación de shotcrete en sección parcial
y/o completa, como complemento estructural para la estabilidad de la
excavación.
En esta clasificación se consideran las zonas que fueron afectadas por el
fenómeno de “doping rock” o estallido de roca.
Zona inestable: pertenece a la clasificación de tipo III, sus valores
geomecánicos según “Q” varían entre 0.001 – 0.4.
Para este caso los elementos de sostenimiento deben ser perfiles
estructurales y shotcrete.
Zonificación Geomecánica (Nv 1120)5.2 CLASIFICACION GEOMECANICA DE LOS MACIZOS.
Existen varios sistemas de clasificación aplicadas a obras subterráneas, como por
ejemplo: Terzaghi, Protodyakonov, Lauffer, Wicman, Bartón, Bieniawski, y otros;
siendo de todo los más conocidos y utilizados en el campo de la tonelería los
sistemas de Bartón (Índice “Q”) y Bieniawski (Índice RMR).
Estos sistemas semi cuantitativos, son las técnicas empíricas mejor conocidas
para evaluar la estabilidad de las obras subterráneas y los elementos de
sostenimiento necesarios.
La clasificación geo mecánica se utiliza para la identificación y comparación de los
macizos rocosos atravesados durante la excavación, procediendo a la obtención
de su correspondiente índice de calidad. Este índice se obtiene a través de la
observación de una serie de parámetros y dándole sus correspondientes
observación. En definitiva se trata de cuantificar la calidad de los macizos rocosos
atravesados, de forma que pueden ser comparados, zonas ubicadas en distintos
puntos del túnel. Los datos deben de obtenerse en el mismo frente de excavación,
siendo por tanto representativos del estado del macizo rocoso en el punto donde
se sitúa la excavación.
GRAFICO ESFUERZO – DEFORMACION
DEFORMACIÓN UNITARIA (mm/mm)
E = Moduló de Elasticidad.
μμ = Relación de Poison.
ED = Deformación Diametral.
EL = deformación Longitudinal.
16000
1200
800
400
500 1000 1500 2000 2500
c = 1848 kg/cm2 E = 75.294 kg/cm2 µ = 0.15 1 = 50% de c
E DE L
SRF
Jn
Ja
5.2.1 CLASIFICACION DE BARTON -INDICE “Q”
Barton establece su calificación a partir de un índice “Q”, que se obtienen de 6
parámetros procedentes de la observación del macizo rocoso, para lo que
establece sus correspondientes valuaciones (tabla Nº 6). Este índice “Q” viene
expresado por la siguiente expresión:
Donde:
RQD = Porcentaje de núcleos que se recuperan en tamaños de 10cm. o más,
del largo total del barreno.
Jn = Numero de sistemas de fisuras.
Jr = Es el número de rugosidad de las fracturas.
Ja = Numero de alteración de las fisuras.
Jw = Factores de reducción por agua en las fisuras.
SRF = Factor de reducción por esfuerzos. Sin embargo, este índice puede
considerarse como función de tres parámetros que son medidas aproximadas
de:
RQN = tamaño de los bloques.
Jr = la resistencia al esfuerzo constante inter bloques.
Jw = los esfuerzos activos (estado tensional)
Jn Ja SRFQ = RQD X Jr X Jw
El rango de variación de este índice, oscila entre 0.001 y 1.000 dando origen a
9 categorías de macizos rocos como son:
“Q” entre 0.001 – 0.01 : roca excepcionalmente mala.
“Q” entre 0.01 – 0.1 : roca extremadamente mala.
“Q” entre 0.1 – 1 : roca muy mala.
“Q” entre 1 – 4 : roca mala.
“Q” entre 4 – 10 : roca media.
“Q” entre 10 – 40 : roca buena.
“Q” entre 40 – 100 : roca muy buena.
“Q” entre 100 – 400 : roca extremadamente buena.
“Q” entre 400 – 1000 : roca excepcionalmente buena.
5.2.2 CLASIFICACION DE BIENIAWSKI – INDICE “RMR”
El valor de “RMR” se obtiene por la suma de cinco parámetros los que tienen
su correspondiente valuación (tabla Nº 7) y son:
1. resistencia de la roca inalterada.
2. RQD
3. Separación entre las discontinuidades.
4. Estado de las discontinuidades.
5. Presencia de agua.
Existe un 6to parámetro que es el ajuste en la valuación que considera la
disposición de juntas respecto ala excavación.
Las categorías de roca en función del valor del RMR, están designado como
siguen:
Roca muy buena RMR entre 81 – 100
Roca buena RMR entre 61 – 80
Roca media RMR entre 41 – 60
Roca mala RMR entre 21 – 40
Roca muy mala RMR menor que 20
Para evaluar el macizo con esta clasificación Bieniawski, planteo
correlacionar su índice “RMR” con el de Barton (Q), y después de analizar
más de 100 casos los correlaciono mediante la siguiente expresión:
Con r = 0.94
Esta correlación, sin embargo tiene un margen de ±18 para un limite de
confianza del 90% (ver fig. Nº 5). A continuación se muestra un ejemplo para
el empleo de esta correlación. Entre la progresiva 0 + 725 – 0 + 743 se
obtuvo en el mapeo los siguientes valores: Q = 0.8,
RMR = 9 Ln Q + 44
RMR = 57 aplicando la fórmula de correlación se tiene:
RMR = 9 Ln Q + 44 = 9 Ln (0.8) + 44
RMR (teórico) =42
Este valor de RMR (teórico) está dentro del límite de confianza del 90%.
Clasificación adoptada por el ejemplo
Según el ejemplo estas clasificaciones (Q, RMR) finalmente es adecuada
para la obra, agrupando las rocas en tres categorías o tipos de rocas,
siguiendo los criterios por Deere.
Las características adoptadas para la valuación de la calidad de las rocas
son:
Roca tipo I: rocas generalmente duras y moderadamente fracturadas. Las
fracturas son discontinuas e irregulares y con superficie cerradas e
inalteradas. El RQD mayor de 90% valores de RMR encima de 60 y Q
mayores de 6. La roca con calidad Q igual o mayor a 6, para un diámetro de
6.40m. se auto soporta y no requiere soporte sistemático, requiriendo
ocasionalmente pernos puntuales para estabilizar eventuales cuñas.
Roca tipo II: El macizo rocoso está sano ha ligeramente meteorizado, es de
resistencia dura a media, afectando por discontinuidades con desplazamiento
amplios o moderados (0.2 – 2m) y con trazas continúas. Pequeñas zonas de
cortes y fallas pequeñas a medianas. Las diaclasas tienen superficies
inalteradas a ligeramente meteorizadas y/o con signos de deslizamiento. Las
fracturas (juntas) son frecuentes planas y continúas.
Los valores del RQD están en el rango de 25 – 90 %, el RMR entre 41 – 60 y
Q entre 0.4 – 6.
Roca tipo III: El macizo rocoso esta fracturado o cizallado y moderado ha
completamente meteorizado, de resistencia media a baja. Las fracturas están
abiertas y rellenas con material arcilloso. Las zonas de fallas tienen rellenos
de: material arcilloso, milonita, o roca muy fracturada o triturada.
Los valores de “Q” están entre 0.001 – 0.4 y el RMR con valores inferiores a
40.
En el cuadro Nº 2 se muestra un resumen de las evaluaciones de los 3
sistemas de clasificación empleados:
Cuadro Nº 2
Clasificación de Roca adoptada para la obra
I II III
Valuación de la calidad de macizos rocosos – sistema de clasificación
Sistema “Q” >6 0.4 - 6 0.001 – 0.4
Sistema ”RMR” >60 41 – 60 00 - 40
A) AJUSTES EN LA VALUACIÓN POR ORIENTACIÓN DE FISURAS.
RUNBO PERPENDICULAR AL EJE DEL TÚNEL RUNBO PARALELO
AL EJE DEL TÚNEL ECHADO 0.20°
IDEPENDIENTE DEL RUMBO
PENETRACIÓN EN EL SENTIDO
PENETRACIÓN CONTRA EL RUMBO
ECHADO
45° – 90°
ECHADO
20° – 45°
ECHADO
45° – 90°
ECHADO 20° – 45°
ECHADO 45° – 90°
ECHADO
20° – 45°
MUY FABORA
BLE
FABORABLE
REGULAR
DESFAVORABLE
MUY DESFAVOR
ABLE
REGULAR
DESFAVORABLE
ORIENTACIÓN DEL RUMBO Y ECHADO
DE LA FISURA
MUY FAVORABLE
FAVORABLE
REGULAR
DESFAVORABLE
MUY DESFAVO
RABLE
VALUACIÓN
TÚNELES 0 -2 -5 -10 -12CIMENTACIONES 0 -7 -7 -15 -25
TALUDES 0 -25 -25 -50 -60
B) SIGNIFICADO DE LA CLASIFICACIÓN DEL MACIZO ROCOSO PARA SOSTENIMIENTO
CLASIFICACIÓN N° I II III IV V
TIEMPO MEDIO DE
SOSTENIMIENTO
10 AÑOS PARA
CLARO DE 15 m.
6 MESES PARA
CLARO DE 8 m.
1 SEMANA PARA
CLARO DE 5m.
10 HORAS PARA
CLARO DE 2 – 5 m.
30 MINUTOS
PARA CLARO DE
2 m.
COHESIÓN DE LA ROCA,
ÁNGULO DE FRICCIÓN DE LA
ROCA
> 400 Kg. Pa.
> 45°
300 – 400 Kg. Pa. 35°
– 45°
200 – 300Kg. Pa. 25° – 35°
100 – 200 Kg. Pa. 15°
– 25°
< 100 Kg. Pa. <
15°
5.3 METODO DE SOSTENIMIENTO CON SHOTCRETE
En la excavación subterránea se debe considerar, estructura con soporte de
roca. Para ello se requiere transformar el macizo rocoso que circunda la
excavación, de un elemento que ejerce cargas a un elemento capaz de
resistir estas. Se trata entonces de dejar transcurrir los procesos de
distensión alrededor de la excavación controladas con mediciones
instrumentales (convergencia, extensometria, etc.) de tal manera que se
pueda controlar el aflojamiento, posterior de desestabilización y colapso de
la roca circundante.
Este objetivo se consigue mediante la aplicación de elementos de
sostenimiento semi rígidos shotcrete y malla, los mismos que se deberán
aplicar en forma oportuna, pues inicialmente se requieren fuerzas mínimas
para evitar el deslizamiento y colapso de la roca, no siendo así, una vez
iniciado el movimiento, se requieren considerables fuerzas para estabilizar y
aun estas pueden resultar insuficientes.
Esta condición hace de la excavación subterránea la estructura compuesta
que consta de rocas y elementos de sostenimiento, situación que hace que
se creen o conserven las condiciones de esfuerzos triaxial, compatibles con
el esfuerzo del macizo rocoso, y así evitar el aflojamiento de la roca
circundante a la excavación; para ello es necesario que exista contactos
directos entre la roca y los elementos de sostenimiento, para asegurar la
transferencia de cargas.
La liberación controlada de energía mediante elementos semi rígida da
como resultado el establecimiento del estado de equilibrio, que se
determina verificando el proceso de deformación mediante mediciones de
convergencia y/o extensometria.
1.6
5.3.1 METODO BASADO EN CLASIFICACIONES GEOMECANICAS
Para la evaluación de la calidad del macizo rocoso se siguen los criterios
que sustentan los índices de “RMR” y “Q”.
Para diseño de sostenimiento definitivo se prefiere utilizar las
recomendaciones propuesto por Bailon, por ser menos conservador que el
propuesto por el sistema de Bieniawski.
Este sistema aporta 38 categorías de sostenimiento los mismos que están
en función del índice “Q” y sus diámetros equivalentes (figura Nº 12) siendo
este último definido por la formula siguiente:
= 6.46 = 4.04
Siendo:
De = Diámetro equivalente
B = Diámetro o altura de la excavación.
ESR = Relación de soporte de la excavación
El diámetro (De) determinado, en el ábaco de la figura Nº 12 nos indica que
para valores de “Q” > 5.0 los requerimientos de sostenimiento no ser
necesarios o excepcionalmente consistirán en pernos de anclajes puntuales
para fijar cuñas inestables.
Es necesario mencionar que las recomendaciones se toman solo en forma
referencial o como punto de partida, pues en algunas zonas se complementa
con el criterio personal y las propuestas por Selmer-Olsen, especialmente para
las zonas donde se presente problemas de estallido de roca.
De = B
ESR
Jn Ja SRF
ESR 1.6
Ejemplo:
Prog. : 2+347 – 2+387
Clasificación geomecánica:
RQD = 80
Jn = 2 G = 12 Q = RQD x Jr x Jw
Jr = 3 B = 3
Jn = 4 B = 1
Ja = 5 A = 1 Q = 6.66 x 3 x 1
Jw = 6 J = 1 Q = 19.8 = 20
De = B = 6.46 = 4.04
3 1 20
1.6
Observaciones: no hay esfuerzos residuales.
Como el valor de Q > 5.0, siendo De = 4.04, no requerirá del
sistema de sostenimiento.
Ejemplo:
Prog. : 0 + 743 – 0 + 800
Clasificación geomecánica:
RQD = 100
Jn = 2C = 3 Q = 100 x 3 x 1 = 5
Jr = 3B = 3
Ja = 1B = 1
Jw = 5 A = 1 De = 6.46 = 4.04
SRF = 6M = 20
Observación: hay esfuerzos residuales (estallido de roca). Según
tabla Nº 10 B le corresponde la categoría; que señala pernos
ocasionales; sin embargo por el estallido y lajeo intenso, en esta
zona, se debe colocar elemento de sostenimiento para estabilizar
y como medida de seguridad, consistentes en pernos
sistemáticos de 2.40m. ; Shotcrete de 5cm. de espesor y pernos.
Zonificación Geomecánica (Nv 1120)
Simulación de tajeo (Software Phases)
Geometría del yacimiento (Nv 1120)
Tipo de soporte por estructura5.4 TECNOLOGIA USADA
Una vez determinado el método de sostenimiento tanto como también las
características que tendrá este se procederá al proceso productivo del
Shotcrete, llámese a la selección de la tecnología a emplear, elaboración,
transporte y lanzado.
En este punto del trabajo mencionaremos cuales son las tecnologías aplicadas
para el uso del shotcrete como sistema de sostenimiento.
5.5 PERSONAL REQUERIDO POR LABOR
5.5.1 CuadrillaLa cuadrilla está formada de modo que cada hombre tenga que
desempeñar una sola tarea.
La cuadrilla está formada por:
Un pitonero: El hombre clave en la cuadrilla del shotcrete es el pitonero.
Él tiene como labor producir y colocar el Shotcrete.
Un ayudante de pitonero: Tiene como función cuidar la manguera tras el
pitonero, preocuparse de la iluminación y relevarlo cuando es necesario
Un operador de máquina: Es el que debe controlar la partida y detención
de la máquina, la presión de aire en la manguera de descarga y es
responsable de su mantención y limpieza
Un cargador de buzón de la máquina: Es el encargado de mantener la
tolva de la maquina siempre lleno con la mezcla y además debe ayudar
al operador a limpiar las obstrucciones.
Encargado de añadir el aditivo: Tendrá esta como función única.
Un operador del transporte de la mezcla: Este es el encargado de
mantener un suministro de mezcla constante durante la faena del
Shotcrete
5.5.2 Labores del personal
Aplicación del Shotcrete en labor subterránea
La aplicación adecuada del concreto lanzado es desafiante y puede ser
potencialmente peligrosa. La presión explosiva de concreto lanzado es muy
peligrosa. La operación de concreto lanzado requiere varias mangueras de
alta presión (aire, material, agua, hidráulica)
5.6 MATERIALES UTILIZADOS EN LA CONFECCIÓN DEL SHOTCRETE
5.6.1 Cemento
Debe estar fresco y cumplir con los requisitos de calidad y exigencia
respectivos. Es recomendable utilizar cemento con una superficie
específica (Blaine)
5.6.2 Áridos
Se utilizan aquellos que tienen una granulometría que está dentro de la
banda 2 entregada por la ACI 506R-9. Se deben en lo posible mantener
la procedencia del material, durante toda la faena. Si no es así se deben
efectuar nuevos análisis granulométricos con el fin de corregir la
dosificación si es necesario.
5.6.3 Agua
El pH del agua debe ser de preferencia neutro, con una temperatura
mínima de 15 grados centígrados, estando libre de sedimentos y
partículas que inhiban el proceso de hidratación del concreto.
El control de la composición se logra con análisis periódicos de
laboratorio; la temperatura, mediante un termómetro.
5.6.4 Aditivos
Los aditivos más usados para elaborar el concreto son los
estabilizadores y reductores de agua, los cuales son regulados por la
norma ASTM 4945. El control se logra manteniendo al día las
certificaciones de fabricación.
5.6.5 Acelerantes
Estos aditivos reducen considerablemente el tiempo de fraguado,
incrementando el desarrollo de las resistencias mecánicas iniciales,
siendo deseable además, que proporcionen propiedades de adherencia
a la mezcla, para limitar el rechazo o rebote, aumentando la coecion y
reduciendo la segregación.
5.6.6 Micro Air
Su principal objetivo es mejorar la resistencia a los ciclos hielo-deshielo y
aumentar la trabajabilidad del hormigón, generalmente no es muy usado
pero en el caso del Shotcrete para la Mina San Cristóbal se utilizaran
5.6.7 Fibras
Las fibras como refuerzo secundario para concreto en general pueden
clasificarse según diferentes consideraciones, (ASFM 1116, EN 14889.
EN 14889-2) Estas fibras están destinadas a evitar la fisuración del
concreto en estado fresco o antes de las 24 Horas. Se dosifican en el
concreto para volúmenes de entre 0.03% a 0.15% del mismo. Las más
frecuentes son las fibras en polipropileno (Tipo Sikafiber AD) cuya
dosificación en peso oscila entre 0.3 a 1.2 kg/m3 de concreto.
CAPITULO VI
APLICACIÓN DEL SHOTCRETE
6.1 PROCESO PRE PRODUCTIVO DEL SHOTCRETE
6.1.1 Selección y control de calidad de insumos
Ideal y deseable hubiera sido no incluir esta etapa dentro del proceso,
pues se supone que los insumos llegan en condiciones óptimas de
calidad, listos para mezclarse. En la realidad, el supuesto no se cumple y
nos vemos obligados a aumentar una operación unitaria. La selección y
control de insumos son de importancia capital, un error en esta etapa
puede provocar la elaboración de un producto no confiable o inservible
para el sostenimiento. Es así que se deben realizar monitoreo y control
de todos los insumos.
6.2 PROCESO PRODUCTIVO DEL SHOTCRETE
6.2.1 Dosificación de la mezcla
Las bases para la dosificación del hormigón o mortero proyectado aún
no están claras por lo cual no se puede entregar un método específico.
Los principios del hormigón convencional pueden aplicarse en la
elaboración del shotcrete y hormigón proyectado, existiendo algunas
diferencias antes de hacer el diseño de la mezcla.
El hormigón o mortero proyectado contiene más cemento que en el caso
del hormigón convencional a razón de que con el rebote o rechazo que
se origina al ser lanzado se pierde parte del concreto disminuyendo la
eficiencia de este. Este efecto hace que las mezclas de hormigón o
mortero proyectado incremente la posibilidad de problemas de
contracción y agrietamiento de la superficie. Este problema es más
frecuente en las mezclas húmedas que en las mezclas secas.
En el caso del proyecto minero San Cristóbal se utiliza el proceso de
aplicación vía húmeda, de tal manera que la dosificación se realiza en
base al método indicado en el ACI 211.1 con los áridos corregidos para
el hormigón bombeado.
El contenido de áridos gruesos es relativamente alto debido a que así lo
indica el método de proyección vía húmeda, por lo que se procede a
restringir el tamaño máximo nominal a los requerimientos dados por el
lugar donde se debe aplicar el hormigón o mortero proyectado.
La dosificación para elaborar el Shotcrete aplicado en mina se realiza en
la unidad de peso con relación a la cantidad por m3 (Kg/m3) y se
controla frecuentemente la humedad de los áridos (la cual debe estar
entre un 4% y 7%) antes de empezar con el proceso de dosificación,
este control de humedad se hace con el fin de realizar las correcciones
por humedad.
En el proyecto minero San Cristóbal que es objeto de nuestro estudio se
aplican dos tipos hormigón o mortero proyectado, siendo el convencional
explicados a continuación y el hormigón o mortero proyectado PUMP
que consiste en una mayor cantidad de fibra 65/35 en el diseño de la
mezcla siendo un 200% más por m3 de concreto para casos especiales
despendiendo del tipo de roca y la zona en la que se esta trabajando.
6.2.1.1 Arena -Kg/m3
6.2.1.2 Cemento -Kg/m3
6.2.1.2 Agua –L/m3
El pH del agua es de preferencia neutro, con una temperatura
mínima de 15 grados centígrados, estando libre de sedimentos y
partículas que inhiban el proceso de hidratación del concreto.
El control de la composición se logra con análisis periódicos de
laboratorio; la temperatura, mediante un termómetro.
6.2.1.3 Aditivo Glenium TC 1300 -L/m3
6.2.1.4 Aditivo Master Rock (Meyco 160) -L/m3
6.2.1.5 Fibra sintética Enduro (65/35) -Kg/m3
Son aplicadas para aumentar la resistencia a la flexión del
hormigón y se utiliza para reemplazar a las mallas de soporte, se
evita su contaminación con aceite, grasa, cloruros u otra
sustancia. En el caso de la fibra sintética enduro, se almacena en
recipientes secos y cerrados a fin de evitarse la posibilidad de
debilitamiento del material por efectos de la humedad en el
ambiente o el calor. El control se logra manteniendo las
certificaciones de fabricación al día.
Dosificación de Materiales para ShotcreteClasificado por Macizo Rocoso
Dosificación por Metro Cúbico F´c =210kg./ cm2
Tipo Macizo rocosoRMR
41-50 31-40 21-30Regular B Mala A Mala B
Espesor de shotcrete (pulgadas) 2 3 3
Cemento (bolsas) 10 10 10Fibra metálica (kg.) 30 40 50Agua (litros) 160-180 160-180 160-180
Aditivo Acelerante (litros)
Condición de agua del terreno
Húmedo 8.5 10 11.5Mojado 10 11.5 13Flujo 11.5 13 15
Densidad acelerante : 1.5 kg./ lt.Densidad del agua : 1000kg./ m
3
Rango acelerante : 3-6% peso del cemento1 Galón : 3.785 litros
Relación agua / cemento : 0.30-0.505 galones : 19 litros
1 m3
: 35.314 pies.1 m
3: 247 palanadas
Densidad de fibra : 7850 kg. / m3
1 pie 3
: 7 palanadas
CEMENTO CEMENTO
1M3
1M3 de Arena
DRAMIX 20kg.
30 kg.
ACELERANTE
250 Kg.
8.5 Kg.
10 BOLSAS / M3
Diseño Shotcrete Normal
Cantidad Unidad
AGREGADOS 1672 kg/m3
CEMENTO 400 kg/m3
FIBRA65/35 20 kg/m3
ADITIVOS
Micro Air 0.5 L/m3
Glenium TC1300 3.5 L/m3
Master Rock(Meyco 160) 23 L/m3
Agua 145 L/m3
Diseño Shotcrete PUMP
Cantidad Unidad
AGREGADOS 1672 kg/m3
CEMENTO 400 kg/m3
FIBRA65/35 60 kg/m3
ADITIVOS
Micro Air 0.5 L/m3
Glenium TC1300 3.5 L/m3
Master Rock(Meyco 160) 23 L/m3
Agua 145 L/m3
6.2.2 Elaboración del concreto
6.2.2.1 Planta de Mezclado
6.2.2.3 Costos en producción de concreto por m3
6.2.3 Ensayos de control
- Se toman paneles de prueba a diario o cada 40 metros cúbicos ASTM
C1140.
- Para determinar la resistencia a la comprensión del shotcrete se
extraerán testigos diamantinos cilíndricos ó cubos detallados.
- Para determinar los índices de tenacidad del shotcrete reforzado con
fibras de acero se tallaran vigas.
6.2.4 Preparación del área para aplicar el concreto
Antes de iniciar la faena del shotcrete se requiere tener muy bien
iluminado el lugar, de tal manera que el pitonero pueda ver con claridad
el lugar donde esta proyectando y fundamentalmente, pueda ver si la
cantidad de agua es la adecuada para la confección de un shotcrete de
calidad.
Además de la iluminación, se debe acuñar el sector a revestir
desprendiendo solamente las rocas muy sueltas, tiene un alto riesgo de
desprendimiento mientras se está proyectando.
Una vez terminada la acuñadura, se debe lavar la zona a proyectar, con
chorro de aire y agua; para esto se utiliza la manguera de descarga del
shotcrete. Esta limpieza tiene como finalidad desprender el polvo y
materiales sueltos que puedan impedir la buena adherencia del
shotcrete.
6.3 Transporte del concreto
6.3.1 Equipos
La Mina San Cristóbal cuenta con los mejores equipos para la
preparación y aplicación así como también para el transporte del
shotcrete, hoy cuentan con los procedimientos más avanzados
estudiados complementándose con módulos autónomos (unidades
completas de trabajo que disponen todos los servicios complementarios
para el hormigón proyectado como: aire, energía eléctrica, bombas de
agua, dosificadora, cintas transportadoras, carro móvil y brazo hidráulico,
lo que permite una movilidad alta para el desarrollo de la empresa.
Los equipos utilizados en la Mina San Cristóbal son:
Sistema Rotor (flujo diluido)
Compresoras
Grupos electrógenos
Camiones hormigoneras
Planta de mezclado
Bombas de agua
6.4 Lanzado
6.4.1 Maquina Shotcretera
La maquinaria utilizada actual en la Mina San Cristóbal es de tipo rotor o
sistema de eje central (Robocom). Las máquina de desplazamiento
positivo constituye la mayor parte del trabajo y son de pistones
propulsados hidráulica o mecánicamente con una variedad de válvulas
de ciclos y dispositivos reductores de movimiento de los líquidos o
pueden ser bombas de compresión de tipo peristáltico mediante rodillos
mecánicos para arrastrar el hormigón a través de un tubo de impulsión
Todas estas máquinas de desplazamiento positivo incorporan aire
comprimido en la boquilla para aplicar el hormigón neumáticamente.
6.4.2 Técnica de proyección
- Calidad depende de la destreza del operador.
- El flujo del concreto debe de ser continuo (podrían presentarse sobre
dosificaciones o deficiencia de aditivos o agua cuando se bombea en
vació).
- El flujo del aire debe de ser continuo (no debe de existir oscilaciones).
- El flujo de agua debe de ser continuo logrando eficiencia en la relación
agua cemento.
- El tanque dosificador deberá tener niveles para poder controlar el
consumo por m3
de lanzado.
- El lanzado de una labor minera debe de iniciarse desde el nivel del piso
y continuar subiendo.
- La distancia de la boquilla el sitio debe de estar entre 0.50 m. a 1.50 m.
dependiendo de la presión.
- Cuando la estructura es reforzada se acercara más la boquilla para
evitar sombras tras la armadura.
- Cuando se lanza por capas se retira el rebote y se lava la superficie
shotcreteada.
- La inclinación de la boquilla para el concreto lanzado debe de ser
perpendicular.
- El movimiento del lanzado debe de ser elíptico.
Posición para lanzar
150
6.4.3 Espesor
Para la determinación del espesor del shotcrete, se tiene que tener en
cuenta el índice “Q” y aplicar la siguiente fórmula:
tc = Espesor de Shotcrete en pulgadas.
D = Diámetro de la excavación en pies.
RSR =13.3 Log. Q + 46.5 (relación de soporte de excavación).
Ejemplo:
Si Q = 0.1 – 0.001
RSR = 13.3 Log.0.1 + 46.5
RS = 33.2
1m = 3.2808 pies
D = 2.40m =7.87 pies
tc = 7.87 (65-33.2)
tc = 0.0525 (31.8)
tc = 1.66”
150
tc = D (65 – RSR)
6.4.4 RECHAZO Y OVERSPRAY
El rebote está formado por los componentes que no se adhieren a la
superficie en tratamiento, existen muchos fundamentos teóricos y
prácticos para su evaluación, pero en cualquier caso, el porcentaje de
rebote depende de:
Relación agua/cemento
Habilidad del operador.
Proporción de la mezcla.
Granulometría de la mezcla
Eficiencia de la hidratación
Árido grueso =mayor rebote.
Presión del agua.
Diseño de la boquilla o lancha.
Habilidad del operador.
Velocidad del Proyección
Capacidad de presión de aire (de 6 Kg. /cm.2).
Diseño de boquilla o lancha
Habilidad del operador.
Angulo y distancia del impacto
Habilidad del operador.
Limitación de accesos.
Densidad de la aplicación
Especificaciones de obra.
Dosificación del acelerante.
1Habilidad del operador.
Bajo condiciones normales (pared lisa sin oquedades y una
presión óptima) el material de rebote representa alrededor del
25% del volumen de la mezcla proyectada.
Fórmulas para hallar el Porcentaje de Rebote
Porcentaje de variación o asentamiento por hidratación
Vst= volumen seco total.
Vht = volumen hidratado total.
volumen hidratado total
Asentamiento por hidratación = 21.5%
Volumen de rebote
Vr = Volumen de rebote
Vrh = Volumen de rebote hidratado.
%de rebote real
% Variación de Volumen por hidratación = v st – Vht x 100
Vst
Vht = Vst (100% - 21.5%)
Vr = Vrh
Vht
% de rebote = Vrh x 100
6.5 METODO DE APLICACIÓN VIA HUMEDA
Se emplea este método de proyección gracias a que presenta una excelente
adherencia, la calidad es controlada posee condiciones de impermeabilidad. El
aditivo acelerante es libre de cloruros.
6.5.1 ESPECIFICACIONES
TIPO DE CONCRETO LANZADO UNIDAD
Código LH
Resistencia de
especificación
80,100,140,175,210,2
45,
280,318,350,420
Hg/cm2
Edades de especificación 25 Días
Tamaño máximo de
agregado
HUSO 89= ½ Pulgadas
Tiempo de manejabilidad 1.5 Horas
Asentamiento de diseño 6=1 Pulgadas
Tiempo de fraguado 5 Minutos
Densidad 2,200 a 2,400 Kg/m3
Contenido de aire Máximo 3 %
6.5.2 VENTAJAS
El control de calidad de las materias primas y del producto final es
riguroso y de acuerdo con las normas vigentes del reglamento
Nacional de Construcción y la norma ACI – 318
Facilita la colocación de la mezcla.
Los desperdicios de rebote son mínimos y no necesita vibrado ni
compactación adicional.
Permite dar el acabado deseado.
Reduce costos encofrados.
Permite altos rendimientos en mano de obra.
Disminuye tiempos de ejecución de obras.
6.5.3 MANEJO Y APLICACIÓN
La superficie debe estar libre de materiales sueltos ya que la presión
de lanzado los puede hacer caer
En terremoto poco firme, la contestación debe tener esfuerzo de
acero.
El lanzador debe estar en una posición firme y segura.
La distancia del lanzamiento debe ser menor de 7 metros
Las capas deben lanzarse en espesores de menos de 20 cm
La boquilla debe colocarse en posición perpendicular a la superficie.
6.5.4 PREOCUPACIONES:
Cuando se necesitan resistencias iniciales altas, consulte nuestro
departamento técnico
Si se requiere un afinado, se debe proveer del personal adecuado
para realizarlo antes del fraguado del concreto.
El material de rebote no se debe volver a utilizar.
Se requiere un proceso de curado especial en las primeras edades
5.6 RECOLECCION DEL DATOS DEL LANZADO
1. DATOS DE CAMPO ANTES DEL LANZADO
Espeso de shotcrete = 2” Área a recubrir =22.103m2
2. DATOS DE CAMPO DESPUES DEL LANZADO
SECCION ANCHO ALTURA LONGITUD PERIMETRO1 3.30 2.15 1 7.112 3.67 2.05 1 7.103
LONG. MEDIDA 2 7.105Espeso de shotcrete = 2” Área recubrida = 14.20m2
ESPECIFICACION V. SECO M3 V. HIDRATADO M3 PORCENTAJES %
MEZCLA 2 1.57 100
REBOTE 0.48 30.57
MERMA 0.12 7.64
VOLUMEN PEGADO Y COMPACTADO 0.71 45.22
OQUEDADES 0.26 16.56
3. ASENTAMIENTO 21.50%
SECCION ANCHO ALTURA LONGITUD PERIMETRO1 3.37 2.20 1 7.242 3.74 2.10 1 7.253 3.80 2.14 1.10 6.90
LONG. MEDIDA 3.10 7.13
RENDIMIENTO REAL DEL CONCRETOO LANZADO POR PROCESO SECO EN MINA Y TUNEL
volumen
mezcla seca
M3
Asentamientopor
hidratación
%
Volumen hidratado
M3
Volumen de
rebote
%
Volumen de
mermas
%
Volumen demezcla
compacta y pegada
compacta M3
espesordel
shotcretem.l.
Área a cubrir
oquedades%
áreaM2
221.50%
1.5730.57% 7.64%
0.71 0.0516.56%
14.20.43M3 0.48M3 0.12M3 0.26M3
5.7 CURADO
El hormigón o Mortero proyectado usado en el sostenimiento de la mina, es
protegido adecuadamente, para que su potencial y durabilidad sean
desarrolladas completamente. Esto es particularmente para las secciones
delgadas, superficies con formas especiales y cuando la mezcla tiene una
relación Agua/Cemento baja.
En la mina la etapa de curado consiste en mantener la superficie húmeda,
continuamente por t días a temperatura sobre 5°C
Los compuestos de curado son satisfactorios para superficies bajo
temperaturas no severas y donde no se aplica pintura u otras capas de
hormigón o mortero proyectado.
El curado natural se permite siempre y cuando la humedad relativa en interior
mina es mayor o igual a 85%.
CAPITULO VII
CONDICIONES DE SEGURIDAD Y OPTIMITIZACION
8.1 CONDICIONES DE SEGURIDAD
Antes = Se debe de tener presente antes de shotcrear la siguiente
indicación: Tener la ventilación adecuada, desquinchar las rocas sueltas,
el lavado de la roca, el secado, colocación de calibradores y forrados de
cables si existiera. La máquina debe de estar ubicada a unos 10 m. del
frente a shotcretear.
Durante = Durante el shotcrete se debe de tener presente: la
ventilación, iluminación, lanzado por tiempos, para poder ventilar y poder
tener visibilidad en el lanzado.
Después = Orden y limpieza, (el curado es uno de los trabajos básicos
más importante de shotcrete debido a la consiguiente alta contracción y
alto potencial del figuración del concreto aplicado. Otra razón es el peligro
del secado rápido a la alta ventilación tan común en los túneles, la rápida
hidratación del shotcrete acelerado y la aplicación en capas delgadas. Por
tal motivo el shotcrete deberá siempre curarse adecuadamente).
E.P.P. =El uso de los implementos de seguridad es exclusivamente
importante para no perjudicar la salud, los implementos son: Mameluco,
bota de jebe punta de acero, guante de jebe, respirador, lentes, protector
o casco, barbiquejo, protector de oído, correa, lámpara, ropa de jebe,
conos de seguridad
PROCEDIMIENTO ESCRITO DE TRABAJO SEGURO.
ÀREA OO.CC – MINA
PETS : 010
Revisión :01
Fecha Generación 2015hkkguk g
NV RIESGO TAREA: SOSTENIMIENTO CON SHOCRETE Equipo de protección personal: Mameluco con cintas reflexivas ropa de jebe, casco con careta protectora, guantes de jebe, botas con punta de acero, correo porta lámparas, lámpara, respirador.
PROCEDIMIENTOS RIESGOS POTENCIALES MEDIDAS CORRECTIVASSistema de 05 Puntos de seguridad
1
Inspeccionar el lugar de trabajo, aplicar la cartilla de los 5 puntos y verificar la recomendaciones de geo mecánica
Asfixia por falta de oxígeno o por gases residuales
Contacto con polvo microscópico.
Golpeado por la caída de rocas suelta.
Contacto con tiros tallado
Comprobar la ventilación. Lavar el techo, frente y costados. Pararse bajo un techo seguro, verificar el
techo, frente y costados. Disparar tiros fallados. Seguir el procedimiento de redesatado de rocas sueltas.
2 Transporte de la máquina y
botellón de agua Golpe con el equipo. Comunicación permanente.
Use plataforma o escooptran para el transporte adecuado de equipos.
3
Instalación de máquina y botellón de agua
Golpe con equipo y herramientas.
Electrocutamiento.
Comunicación permanente. No use herramientas defectuosas, e
inapropiadas. Verificar las instalaciones eléctricas de la
máquina.
4
Preparación de mezcla, llenado de agua y aditivo al botellón.
Exposición a polvo.
Quemadura con aditivo.
Usar careta facial y respirador para polvo. Usar bomba manual para el aditivo.
Cargar la mezcla seca a la Exposición a polvo. Usar protector facial.
5
máquina y realizar el lanzado Proyección de partículas a los ojos.
Caída de rocas.
Golpe por desempate de manguera de aire.
Golpes con herramientas.
Quemadura con aditivo.
El lanzador debe ubicarse en un lugar seguro, y realizarlo desde el piso. De tener mayores alturas a 3 metros, utilizar plataforma diseñada para este
Caso. Ver estándar.
Use bushing y abrazaderas en las uniones del equipo y la manguera.
Usar EPP completo, casco con careta facial protectora.
6
Limpiar la maquina
Botellón de agua y accesorios
Corte de dedos en el rotor.
Golpes con equipos.
Exposición a polvo.
Desconectar la energía eléctrica y desfogar la presión de aire en el botellón.
Comunicación permanente.
Use respirador.
7
Recoger la maquina
Botellón y accesorios. Golpe con el equipo.
Comunicación permanente.
Use plataforma o esccoptram para el transporte de equipo,
Generado por:
S.L.B.
Revisado por: Aprobado por: Fecha de aprobación:
8.2 LISTA DE COMPROBACION
Se debe contar con una lista de verificación para comprobar el normal
funcionamiento de las instalaciones antes de la operación, esta lista debe
incluir:
Área nivelada
Lentes de Seguridad
Mascarilla de Polvo
Ventilación
Ambiente
FORMACION DE POLVO
Los procesos de contrato proyectado en la Vía húmeda son generadores
de polvo y partículas en gran cantidad, existiendo una mejora
considerable en el método de la Vía húmeda. Sika dispone de una serie
de productos basados en la tecnología del Humo de Sílice, además de
los tradicionales acelerantes, plastificantes y estabilizadores de fraguado
para la Vía seca y húmeda, que se adecuan a las necesidades del
proyecto.
Los productos SIKA basados en el Humo de Sílice confieren a las
mezclas de concreto proyectado cualidades importantes que benefician
la disminución de rebote y proporcionan una manejabilidad adecuada,
además de las ventajas de reacción con la cal libre de cemento,
consiguiendo concretos más resistentes a los esfuerzos físicos, así
como a los ataques químicos y atmosféricos, con el consiguiente
mejoramiento de la durabilidad especialmente del concreto proyectado
sometido a agresión proveniente de sulfato presentes en las aguas de
infiltración.
8.3 REPORTE DIARIO DE LABORES LANZADAS
REPORTE 26/11/2015
FECHA 26/11/2015
GD NOCHE
Valores
ZONACuenta de LAB.
PROG.Cuenta de M3
LANZ.
ALTA 8 7
LIDIA 3 1
PROF 6 4
DOS 4 2Total general 21 14
GD NOCHE
ZONA (Todas)
Valores % DE CUMPLIMIENT
OFECHA Suma de M3 PROG. Suma de M3 LANZ.
26/11/2015 63.6 49.9 78.46%Total general 63.6 49.9
INCIDENCIAS DE LABORES NO LANZADASALTA TJ_68 P8 X VE_802 No se lanzo por simba en perforacion
LIDIA TJ_SP 4 X AC_612-3 No se colocó malla toda la guardia x bolter inoperativo en labor
LIDIA TJ_SP-4-E X AC_611 4 Perforacion y voladura 3:15 am no se limpió hasta las 4:59am
BAJA SN_525 1-W X AC_123-1 Labor queda listo
BAJATJ_SP_10 X AC_419-2 Falta desate mecánico, falta aire + puntera
PROF AC_801 X XC_619-1 Labor falta desate mecánico
PROF RP_616-(-) X BP_617-1 Labor inundado
EQUIPOS INOPERATIVOSH-22 MANTTO CORRECTIVO TODA LA GUARDIA
ROBOT 21 STAND BY
ROBOT 30 STAND BY
HORA PRIMERA LABOR LANZADA
ALTAPRIMERA LABOR LANZADATJ_69 P12 X AC_083-7 11:10-11:30PM
BAJAPRIMERA LABOR LANZADA TJ_SP-10 E X AC_617-3 2:20-2:40PM
LIDIAPRIMERA LABOR LANZADA TJ_003 E X AC_611-3 10:25-10:36PM
PROFPRIMERA LABOR LANZADA SN_602 3 W X AC_865-2 11:45-12:15AM
REPORTE 27/11/2015
FECHA 27/11/2015
GD DIA
Valores
ZONACuenta de LAB.
PROG. Cuenta de M3 LANZ.
ALTA 7 5
LIDIA 5 3
PROF 8 4
DOS 4 3Total general 24 15
GD DIA
ZONA (Todas)
Valores % DE CUMPLIMIENTO
FECHASuma de M3
PROG. Suma de M3 LANZ.
27/11/2015 86.6 57.3 66.17%Total general 86.6 57.3
INCIDENCIAS DE LABORES NO LANZADASALTA SN_6283-E X AC_6282 3 Perforacion y voladura 7:15pm
ALTA CA_420-1 X XC_420 Falta limpieza toda la guardia
LIDIA AC_612-2 X BP_612 Cambio de recomendación malla sin shotcrete
LIDIA TJ_SP 4 X AC_612-3 En proceso de colocado de malla
BAJA AC_419 4 X RP_180 queda listo por falta de tiempo
PROF AC_801 5 X RP_616 Ventilador inoperativo a las 2:00pm
PROF AC_618-1 X BP_618 E Proceso de limpieza 4:30pm
PROF CA_616 1 A X RP_616 Labor pendiente
PROF SN_602 3 W X AC_865-2 Ventilador inoperativo a las 2:00 pm
EQUIPOS INOPERATIVOSR-21 MANTTO CORRECTIVO TODA LA GUARDIA
H-22 MANTTO CORRECTIVO TODA LA GUARDIA
T-45 DESCONCRETADO DE CUBA
HORA PRIMERA LABOR LANZADA
ALTAPRIMERA LABOR LANZADA TJ_SP 10 - W X AC_624-2 11:00-11:30AM
BAJAPRIMERA LABOR LANZADA TJ_SP_010 - W X AC_617-2 12:30-13:00PM
LIDIAPRIMERA LABOR LANZADA SN_525 1-W X AC_123-112:45-1:15PM
PROFPRIMERA LABOR LANZADA SN_601 2_E X AC_618-2A 1:15-1:35PM
CAPITULO IX
CONCRETO REFORZADO CON FIBRAS
9.1 SHOTCRETE REFORZADO CON FIBRAS
En la etapa de sostenimiento de la Mina San Cristóbal para una mejor fortaleza del Shotcrete, se le coloca en la mezcla como material de refuerzo secundario un tipo determinado de fibra según sean necesarias en cada uno de los casos y pueden ser de material metálico o sintético.
La adición de Fibras al Mortero mejora sus características notablemente, además de la ventaja del acero de tener un módulo de elasticidad 10 veces superior al hormigón, están las cualidades de una buena mezcla, un alto alargamiento de ruptura y gran facilidad de mezclado.
9.1 FISURACION DEL CONCRETO.
La fisuración del concreto es un fenómeno indeseable cuyas causas van desde variaciones en la composición del material, hasta efectos de cambios térmicos. Una fisura delata realmente la “competencia perdida” entre la capacidad del material de resistir un esfuerzo frente al efecto da un esfuerzo actuante.
La ingeniería sin embargo, muchas veces cuenta de partida con la
fisuración del material y digamos que en algunos casos la provoca. De
esta forma, los elementos de concreto reforzado diseñados para trabajar
en flexión (vigas, placas etc.), dan por descontado en su diseño inicial,
que el concreto de recubrimiento en la cara inferior se fisurará y se
desprecia la resistencia a la tensión del material. El material exigido en
este caso es el acero, en la parte inferior de la viga. El que el concreto
de recubrimiento se fisure es normal y para algunos ingenieros
estructurales prueba de que el acero ha asumido la mayor parte de la
carga a tensión. Por supuesto las fisuras tienen un ancho máximo
permitido tanto por consideraciones estéticas como de durabilidad de los
elementos, en el caso de algunos códigos europeos y otros, éste ancho
de fisura máxima, depende del medio ambiente y la durabilidad
calculada para la estructura, sin embargo el ancho permitido oscila entre
0 mm - 0.3 mm.
La fisuración es así un mal con el que hemos aprendido a convivir como lo
demuestra también el caso de los pavimentos donde la controlamos
simplemente anticipándonos a las fisuras, con las juntas; que son como se ha
dicho en muchas ocasiones, fisuras controladas. Las juntas son así los lugares
donde las placas tienen el espacio para llevar a cabo los cambios
dimensionales sin mayor restricción.
Estos cambios dimensionales son producidos principalmente por la retracción
del material en el tiempo (horizontal), por las dilataciones y contracciones de
origen hídrico y térmico (alabeo, giro, horizontal vertical) y claro por los
movimientos verticales y horizontales producidos por las cargas.
Por supuesto en la medida en que una estructura de concreto no se fisure
mejor en cuanto a su durabilidad, la transmisión y continuidad de las cargas, la
no concentración de esfuerzos y la estética de un concreto cada vez más a la
vista.
En algunos casos simplemente no se permite
Fisuramiento alguno, en la mayoría de estas circunstancias por
consideraciones funcionales o estéticas. Si hemos diseñado una placa sobre
terreno, calculado el espaciamiento entre las juntas, espesores y refuerzos y
además hemos curado debidamente el material una vez ha sido colocado, lo
último que queremos es que dichas placas entre las juntas, presenten cualquier
tipo de cuarteo. Aun así cuando el material inicia su proceso de retracción, la
restricción del terreno (incluso con plásticos o aislantes) hace que se generen
esfuerzos aleatorios, dentro del material (que es joven y débil), que en muchos
casos terminan generando una red de fisuras indeseadas.
La generación de estos cambios dimensionales a edad temprana, que se
convierten en esfuerzos, tiene como causas más frecuentes:
En una estructura de concreto a mayor edad, estos esfuerzos generados por
cambios dimensionales, pueden tener causas similares como:
El refuerzo estructural está destinado a controlar y asumir las cargas externas
(estructurales) para las que se diseñó el elemento (momentos, cortantes,
torsión), pero los esfuerzos generados por cargas producidas por retracción por
secado, ciclos de humedecimiento y secado, los ingenieros estructurales los
han resuelto usualmente empleando cuantías adicionales de refuerzo o mallas
electrosoldadas.
Pérdida prematura de agua por evaporación en superficie.
Pérdida prematura de agua por un sustrato absorbente.
Cambios térmicos (oscilación día-noche), o estacional.
Retracción del material por secado. Cambios térmicos (oscilación
estacional o día noche) Ciclos de humedecimiento y secado. Cargas
externas de trabajo.
El refuerzo estructural está destinado a controlar y asumir las cargas externas
(estructurales) para las que se diseñó el elemento (momentos, cortantes,
torsión), pero los esfuerzos generados por cargas producidas por retracción por
secado, ciclos de humedecimiento y secado, los ingenieros estructurales los
han resuelto usualmente empleando cuantías adicionales de refuerzo o mallas
electrosoldadas.
En el caso particular de placas y elementos de grandes superficies expuestas,
el refuerzo más usualmente empleado para resolver los esfuerzos generados
por retracción y temperatura son las mallas electrosoldadas.
A éste refuerzo se le denomina refuerzo secundario. El refuerzo secundario
puede actuar tanto en estado fresco como en estado endurecido. La mayor
parte de las veces está destinado a actuar una vez la placa alcanza su estado
endurecido.
9.2 CONCRETO LANZADO CON FIBRAS
La Mina San Cristóbal elabora el Shotcrete con macro fibras que sustituyen la
malla electro soldada, que en este caso se constituye en parte de la ruta crítica
de un ciclo de excavación. Los tiempos de ahorro que representan eliminar la
colocación y fijación de la malla justifican ampliamente la diferencia en costo
por metro cuadro del material colocado.
Sin embargo más allá del aumento en el rendimiento de excavación, el uso de
las fibras como refuerzo permite un ahorro muy importante en la cantidad de
concreto lanzado debido a que pueden seguirse estrictamente los espesores
del concreto colocado.
La condición de seguir estrictamente el perfil de la excavación sin preocuparse
por el cubrir (sepultar) la malla, no solo se convierte en un ahorro evidente de
material sino al mismo tiempo en un ahorro de tiempo.
El interés de cualquier constructor de túneles es disminuir la excavación al
máximo y sin duda el control de espesores es un capítulo de vital interés en la
concepción y construcción de estas obras subterráneas.
Las microfibras metálicas o sintéticas (Sikafiber CHO 65/35, Sikafiber 600) han
sido profusamente usadas en la mina como refuerzo en el concreto lanzado
para todas las aplicaciones (taludes, túneles, reparación, reforzamiento etc.).
Las microfibras específicamente de polipropileno en dosificaciones de 1 kg/m3
de concreto han demostrado una disminución o eliminación del
descascaramiento explosivo de la superficie del concreto, debido a que a una
temperatura de 160 °C el material se funde y permite al vapor atrapado al
interior del material salir al exterior eliminando o disminuyendo las presiones
genera este vapor al interior del material.
9.3 RELACION CARGA VS DEFLEXION DE UNA VIGA SOMETIDA A IMPACTO (A DIFERENTE VELOCIDADES)
En la figura que a continuación mostraremos se expone la relación Carga vs. Deflexión de una viga sometida a impacto (a diferentes velocidades). La figura muestra que a la misma velocidad de carga 1*10-6 micro deformaciones/segundo, el concreto reforzado con fibras (volumen de 1.5%) de acero no solo fue capaz de deformarse más antes de la primera fisura (de 75 μm a 150 μm) sino que a su vez su resistencia a la primera fisura se multiplicó por un factor cercano a 1.5 (de 1500 N a 2300 N).
Igualmente el comportamiento después de fisuración es muy superior al concreto que no cuenta con las fibras, la tenacidad y la absorción de energía se incrementan de una forma dramática.
A medida que se aumenta la velocidad de carga, la resistencia dinámica del concreto reforzado con fibras aumenta en más de un 100% y su capacidad de absorción de energía con ella hasta en un 70% para la velocidad más alta de 300.000 micro deformación/seg (0.3).Las fibras son un refuerzo tridimensional cuya repartición es aleatoria y le permiten a la carga atacar la estructura en cualquier dirección sin que tenga que estar direccionado en un plano como el uso del refuerzo convencional.
Hoja de seguridad de fibra
Según directiva 91/155/EEC y Norma ISO 11014-1
A. IDENTIFICACION DEL PRODUCTO
Nombre comercial: Fibra Sika Fiber LHO 45/35 NB.
B. COMPOSICION
Alineaciones.
C. PRIMEROS AUXILIOS (Instrucciones Generales)
Facilitar siempre al médico la hoja de superioridad.
En caso de indigestión
Provocar el vómito. Requerir de inmediatamente ayuda médica.
D. MEDIDAS DE LUCHA CONTRA INCENDIOS
Medios de extinción adecuados
Agua.
Espuma.
Polvo extintor.
Indicaciones adicionales
El producto no arde por sí mismo.
Elegir los medios de extinción según el incendio rodeante.
Los restos del incendio así como el agua de extinción contaminada,
deben eliminarse según las normas locales en vigor.
E. MEDIDAS A TOMAR EN CASO DE VERTIDO ACCIDENTAL
Este producto es considerado residuo no peligroso, cuando es
eliminado, según está definido en el Resourse Conservation and
Recovery Act (RCRA) Regulations (40CFR 261).
F. MANIPULACION Y ALMACENAMIENTO
Manipulación
Indicaciones para manipulación sin peligro
Usar equipo de protección personal.
Almacenamiento
Exigencias técnicas para almacenes y recipientes
mantener secos y herméticamente cerrados los sacos y guardarlos en
un sitio protegido de las inclemencias atmosféricas.
Indicaciones para el almacenamiento conjunto
mantener alejados los alimentos, bebidas y comida para animales.
Información adicional relativa al almacenamiento
proteger del agua y de la humedad del aire
G. LIMITES DE EXPOSICION Y MEDIDAS DE PROTECCION PERSONAL
Controles de ingeniería
No fumar, ni comer o beber durante el trabajo.
Lavarse las manos antes de los descansos y después del trabajo.
Protección personal
Protección respiratoria
No requiere protección.
Protección de las manos
No existen precauciones especiales.
Protección de los ojos
Gafas protectoras, si hay alguna exposición potencial a partículas
suspendidas. Generadas por algún uso específico del producto.
Protección corporal
Ninguna precaución especial.
H. PROPIEDADES FISICAS Y QUIMICAS
Aspecto
Estado físico Sólido.Olor Color
Inodoro Metálico
Datos significativos para la seguridad
Método
Punto de inflamación No aplicable
Presión de vapor a 20° C No aplicable
Densidad de Vapor No aplicable
Punto de Ebullición No aplicable
Solubilidad en agua Insoluble
Densidad 7.85g/cm3
I. ESTABILIDAD Y REACTIVIDAD
Estabilidad
Material estable
Productos por polimerización peligrosos
No ocurre.
Materiales que deben de evitarse / reacciones peligrosas
No se conoce
Descomposición térmica y productos de descomposición peligrosos
No se conoce.
J. INFORMACIONES TOXICOLÓGICAS
Experiencia sobre personas/ efectos potenciales en la Salud
Contacto con los ojos
Pueden causar cierta laceración.
Contacto con la piel
No causa irritación.
Inhalación
No es inhalable.
Ingestión
no aplicable.
K. INFORMACIONES ECOLÓGICAS
No afecta al medio ambiente.
No permite el paso al alcantarillado, curso de aguas o terrenos.
de aguas o terrenos.
L. ELIMINACION DE RESIDUOS Producto.
Recomendaciones
Regulaciones nacionales
M. INFORMACIÓN RELATIVA AL TRANSPORTE
ADR / RID
Información Complementaria Mercancía no peligrosa.
IMO / IMDG
Información complementaria
Mercancía no peligrosa.
IATA / ICAO
Información complementaria
Mercancía no peligrosa.
N. DISPOCICIONES DE CARÁCTER LEGAL
Según directivas CE y la legislación nacional correspondiente, el producto
no requiere etiquetado.
HOJAS DE DATOS DE SEGURIDADNombre del Producto o Químico (Sinónimo) MSDS N°: 036
SIGUNIT L -22 N° NU: No disponible Uso: Fraguado De cemento en construcciones COLO
RVALOR
LEYENDA NFPA INFORMACION TÉCNICARojo - Infamable : Estado Físico: Solución acuosa
de alcalinos. Punto de ebullición : > 100 °C Densidad a 20 °C: 1.49 – 1.52 g/cm3
Azul - Salud :Amaril
lo - Reactividad :
Blanco - Peligro Especificado:ALMACENAJE EQUIPO DE PROTECCION
PERSONALManipular los recipientes con os equipos de protección recomendados, mantener los recipientes herméticamente cerrados y guardados en un lugar fresco y bien ventilado. Mantener alejado de alimentos, bebidas y comida de animales. Proteger de las heladas el producto puede durar un año si se conserva bajo techo y en su envase original.
INHALACIÓN: Respirador para gases PIEL: Guantes de goma natural o sintética. Utilizar mameluco de trabajo simple OJOS: Utilizar gafas protectoras o caretas de protección facial. PIES: Botas de jebe inpermiables de caña alta .
PRIMEROS AUXILIOS FUEGO Y EXPLCIÓNINHALACIÓN: Puede causar irritaciones el caso de sentir molestia acudir al médico.CONTACTO CON LOS OJOS: Provoca quemaduras pueden generar lesiones oculares irreversibles. Lavar los ojos con abundante agua durante 15 minutos y acudir al medicoCONTACTO CON LA PIEL: Provoca quemadura. Lava la zona ojos con abundante agua y jabón. Si persisten los síntomas acudir el médico.En caso de quemaduras lavar con abundante agua durante por lo menos 10 minutos no abrir las ampollas y acudir al médico.INGESTION: Provoca quemaduras, una pequeña cantidad puede
El producto no arde por si solo utilice el equipo de protección personal necesario. Los recipientes expuestos al fuego deben de ser refrigerados con agua pulverizada. Utilice todo los medios de extinción necesarios en caso de fuego
FUGAS O DERRAMES DATOS TOXICOLÓGICOSColocarse la ropa de protección personal.Evitar que penetre en el alcantarillado o agua superficiales. puede afectar a la vida acuáticaEvitar que el producto penetre en el sub suelo o la tierraEn caso de entrar en contacto con el agua, con el suelo informar al DMA, para proceder a t mar las medidas de control necesario recoger
TOXIDAD POR UNHALACIÓN: No toxico
IRRITACION DE LOS OJOS; Iritanle
IRRITACION DE LA PIEL : Irritante
LEYENDA DE CLASIFICACIÓN DE MATERIALES PELIGROSOS
PELIGRO DE LA SALUD/RIESGO PELIGRO DE INCENDIO/RIESGO 0.- Material normal al mínimo
1 – Ligero Peligroso / leve 2- peligroso moderado 3 – Extremo peligroso/Alto 4 Mortal severo
0.- No árden/mínimo1.- Arriba de 93.3° C/Ligérico2.- Arriba de 37.8°C /Moderado3.- Arriba de 23.°C/alto
PELIGRO ESPECÍFICO PELIGRO REACTIVIDAD/RIESGO Oxidante OXY
Ácido ACID Alcalino ALk Corrosivo COR No use agua W Peligro radiation
0.- Estable / mínimo1.- Inestable con el calor2.- Cambios químicos violentos sin estallar3.- Puede explotar con calor y choque/Alto4.-Puede explotar A T° y Presión Ambiente/severo
CONCLUCIONES
1. En el proceso de shotcrete, para determinar los rendimientos es un tema
largo y complejo, porque se desarrolla en diferentes tipos de rocas y a la
ves con diferentes técnicas para cortar la roca, la cual se puede
contemplar diferentes porcentajes de oquedades, ya que cada labor es
un análisis independiente, aislado, pero que se recogen de forma
indirecta experiencias empíricas fruto de la práctica, la cual se observa
que los rendimientos varían de una labor a otra en las diferentes minas
del Perú y del mundo.
2. En las excavaciones subterráneas se utilizan cada vez más el mortero y
el concreto por aplicación neumática, conocido como concreto lanzado.
3. Los rendimientos forman parte integral del programa de operación,
selección de los materiales y de equipos, así como el entrenamiento de
operadores. Por lo que las empresas especializadas en sostenimiento
mecanizada realicen cambios en su programa, para de esta manera
lograr los resultados positivos en la calidad del producto terminado
RECONMENDACIONES
1. Se recomienda trabajar en el sistema de sostenimiento teniendo las
condiciones más óptimas de seguridad a fin de evitar accidentes en
los trabajadores, siguiéndose un buen manejo de las normas de
seguridad.
2. Cuando existe problemas en la proyección del concreto el
contratista debe ocuparse con más rigor de su propia competencia
y experiencia, de un personal preparado, y de tener adecuados
sobre el contrato lanzado y de la autorización.
3. Las máquinas de concreto lanzado fueron creados por
especialistas para quien lo use también sea especialista
4. Es muy conveniente que se estudie a fondo la instrucción de
servicio. Muy pronto se encontrara familiarizado con su máquina.
5. El concreto que se lanza al final de la prueba que se hacen antes
de la construcción, será probablemente mucho mejor que el
mismo concreto que se lanza al comienzo.
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