tipos de sostenimiento de rocas usados en mina iscaycruz

ISCAYCRUZ, ENERO 2013

TIPOS DE SOSTENIMIENTO DE ROCAS USADOS EN MINA

ISCAYCRUZ

PREPARADO POR EL: Ing. JHON QUIJANO CHAVEZCIP: 135030

INTRODUCCIÓN• El término “sostenimiento” es usado aquí para cubrir los diversos

aspectos relacionados con los pernos de roca, cables, malla, cintas de acero (straps), concreto lanzado (shotcrete), cimbras de acero, madera, relleno, ect.

• El sostenimiento hace que las piezas o bloques rocosos interactúen y se entrelacen formando una masa rocosa estable alrededor de la excavación.

• En masas rocosas masivas o levemente fracturadas con excavaciones bien perfiladas, habrá una mínima necesidad de sostenimiento. En masas rocosas fracturadas o estratificadas con excavaciones bien perfiladas, habrá un incremento en la necesidad de sostenimiento.

• Es importante que todo el personal de la mina esté en capacidad de reconocer los diferentes tipos de sostenimiento, el por qué de su utilización, los procedimientos de su instalación y darse cuenta cuando es necesario hacer ajustes y cambios en los sistemas de sostenimiento para beneficiar a todo el personal de la mina.

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Refuerzo de Macizos Rocosos• El refuerzo fortalece un macizo rocoso aumentando la resistencia al

corte a lo largo de las discontinuidades, incrementando el trabado entre bloques individuales y evitando el desprendimiento de bloques sueltos.

• La formación de una zona reforzada debe mantener su integridad y permitir la redistribución de esfuerzos alrededor de la excavación.

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• Debe poseer la suficiente rigidez para minimizar la dilatación de las discontinuidades de la roca que circunda una excavación

DISEÑO DE SOSTENIMIENTO PARA LAS DISTINTAS LABORES

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CONSIDERACIONES DE DISEÑOTAJEOS• Excavaciones de mayor tamaño y zonas de influencia mas grandes.• El control de la estabilidad esta en función del comportamiento

Geomecanico y económico de los tajeos individualmente y globalmente.• Condiciona la ubicación, diseño y rendimiento operacional de las

excavaciones circundantes.• Importante: Establecer adecuados esquemas y secuencias de avance

para producir mínima perturbación de la masa rocosa.

ACCESOS Y ABERTURAS DE SERVICIOS A LOS TAJEOS• Están en zona de influencia de los tajeos.• Su vida de servicio puede imponer condiciones severas y adversas si no se

toman en cuenta las perturbaciones del minado.• Importante: Posición, forma y sostenimiento para asegurar su rendimiento.

ACCESOS Y ABERTURAS DE SERVICIOS PERMANENTES• Deben presentar especificaciones rigurosas de rendimiento.• Diseño comparable con otras áreas de la práctica de la ingeniería.• Importante: Ubicación de estas excavaciones.

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ρ.g.hh

Resistencia del Sostenimiento

Resistencia Del Sostenimiento = ρ.g.h (kN/m2)

Resistencia de Sostenimiento Estático

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SOSTENIMIENTO

TIPOS DE SOSTENIMIENTO:

SOSTENIMIENTO ACTIVO

SONTENIMIENTO PASIVO

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ELEMENTOS DE REFUERZO:• SPLIT SETS• PERNOS HELICOIDALES• PERNOS HYDRABOLT

SISTEMAS DE SOSTENIMIENTO ACTIVO

VENTAJAS:

• Aumentan el tamaño efectivo de los bloques.

• Forman un arco compresivo por encima de la corona.

• Suspenden bloques sueltos.

“TRABAJAN DENTRO DE LA ROCA”8

TIPOS DE SOSTENIMIENTO ACTIVO

ELEMENTOS DE REFUERZOCAPACIDAD DE

CARGASplit Sets De 1 a 1.5 Ton por

Pie Instalado

Pernos Helicoidales De 2.80 a 3.00 Ton por Pie Instalado

Pernos Hydrabolt 10 Ton por Instalado

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• SPLIT SET Se trata de un tubo de acero especial, con tratamiento anticorrosivo ranurado longitudinalmente y que al ser introducido en el taladro de menor diámetro por expansión genera fuerzasfriccionantes. Por su instalación sencilla nosofrece sostenimiento inmediatamente.

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INSTALACIÓN DE SPLIT SET

• AL INICIAR LA PERFORACIÓN SE DEBE TENER EN CUENTA LO SIGUIENTE: LA PERFORACIÓN DE LOS TALADROS DEBE SER CON BARRAS DE 4, 6, 8 PIES, DEPENDIENDO DE LA LONGITUD DE LOS PERNOS A UTILIZAR

• EL DIÁMETRO DE LAS BROCAS SON ENTRE 34 A 37 mm.

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o Aparte de su fabricación y capacidad de carga, no hay diferencias significativas entre los pernos de varilla cementados y los cables inyectados con pasta de cemento.

o En ellos rigen los mismos principios de funcionamiento, en el caso de los cables hay que adicionar a la acción del refuerzo, la acción de sujeción de los bloques rocosos sueltos,

o En el caso de pequeños bloques rocosos sueltos, los cables son inefectivos, siendo necesario complementar el sostenimiento con pernos y/o malla y/o concreto lanzado (shotcrete).

CABLE BOLT (PERNO CABLE)

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o Los cables son elementos de reforzamiento, hechos normalmente de alambres de acero trenzados, los cuales son fijados con cemento dentro del taladro en la roca.

o El cable comúnmente usado es el denominado “trenzado simple” conformado por 7 alambres, que en conjunto tienen 5/8” de diámetro, con una capacidad de anclaje de 25 Ton. Pueden ser usados en cualquier longitud, en el rango de 5 a 30 m, ya sea en la modalidad de cable simple o doble.

Descripción

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o Son instalados predominantemente en forma no tensionada para el sostenimiento temporal en tajeos y también para el sostenimiento permanente de ciertas estructuras rocosas asociadas al minado.

o También se puede utilizar como pre-reforzamiento antes del minado de un tajeo.

o Apropiadamente instalados constituyen un sistema de reforzamiento competente y durable.

o Proporcionan también una alta capacidad portante en condiciones de roca dura.

PERNOS HELICOIDALES

Diámetro del Perno 20/24,6 mmCapacidad de Carga 12 TonCarga de Rotura 18 TonDeformación 8%Peso del Perno 2,98 Kg/mLongitud del Perno A escogerDiámetro del Taladro 36 mmPlatina 4x200x200 mm

DATOS TECNICOS

CAPACIDAD DE CARGA DEL PERNO HELICOIDAL

De 2.80 a 3.00 Ton por Pie Instalado

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o Cuando se usa resina, sea ésta de fraguado rápido (menos de 30 segundos) o fraguado lento (2 a 4 minutos), el perno trabaja a carga completa en más o menos 5 minutos, permitiendo así pretensar el perno e instalarlo en presencia de filtraciones de agua.

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Pernos con Resina

La resina viene en cartuchos y por efecto de la rotación del perno al momento de introducir al taladro, éstos se mezclan generando el fraguado.Este sistema proporciona una alta capacidad de carga , como mínimo 3 toneladas por pie instalados el cual brinda acción de refuerzo inmediato.

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CARTUCHOS DE RESINA

Cartuchos que contienen una pasta de resina y un catalizador a lo largo del cartucho.

La resina y el catalizador se encuentran separados por una delgada envoltura plástica que impide su interacción.

Utilizados como encapsulante para la instalación de pernos de anclaje del tipo cementado.

Presentación 28mm diámetro por 305 mm longitud.

Poseen un gran poder de fijación y son de utilización rápida y segura.

Listos para ser usados.

16/11/2011

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Cartuchos de Cementolos cartuchos de cemento se pueden tensionar de inmediato, por efecto de la fragua rápida. Posteriormente el fraguado lento actuará con la varilla tensionada.

Cuando se usa resina y cemento, se colocan los cartuchos de resina de fraguado rápido en el fondo del taladro y se completa el resto con pasta de cemento o cartuchos de cemento.

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Seleccionar la broca adecuada.

Pernos Helicoidales ø 22mm ---- Perf. de 34 – 36mm.

Pernos Helicoidales ø 19mm ---- Perf. de 32 - 34mm.

La longitud de perforación del taladro debe ser la adecuada.

Ejm.- Perforar solo 6.5 pies ( 1.98 cm) para perno de 7 pies (2.10m)

INSTALACIÓN – PERNOS CON CARTUCHOS DE RESINA Y/O CEMENTO

HydraboltEs un perno de fricción, de inmediata instalación, al que se le inyecta agua a altas presiones (250-300 Bares).

Se expande de los 29mm (dia. inicial), hasta los 41mm y debido a su válvula de no retorno, el agua que se mantiene en el interior ejerce presión constante en todo momento, en forma radial a lo largo de la longitud del taladro. ALCANCES:

• Con sólo 1pie inflado correctamente = 10ton. mínimo de soporte • Sostenimiento inmediato.• No necesita ningún tipo de aditivo, cemento, resina; se inyecta

solamente agua. 22

. Indicador de cargaEl Hydrabolt tiene un indicador de carga que solo se muestra si el perno ha sido inflado correctamente. Viene en diferentes colores que indica la longitud del mismo (pin de plástico amarillo para el caso del Hydrabolt de 7 pies), lo que facilita la labor del supervisor porque se puede verificar si han sido instalados a la presión y longitud correcta. Y son reinflables.

CARACTERISTICAS PRINCIPALES

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CARACTERISTICAS PRINCIPALES

Indicador de carga

• El color del PIN codifica la longitud del Hydrabolt.

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InstalacionRetirar la boquilla de inyeccion . Verifique que el

indicador de Carga sea visible.

Instalacion Correcta Instalacion incorrecta

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SECUENCIA DE EXPANCIONHIDRABOLT

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Hydrabolto Mantiene la presion interna luego de la instalaciono Carga Minima de arranque 10ton

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Bomba Hydrabolt

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Prueba de Carga

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EFECTOS QUE SE GENERAN AL INSTALAR LOS PERNOS

EFECTO ViGAEFECTO CUňa

EFECTO COLUMNA EFECTO ARCO 30

UBICACIÓN Y ANGULO DE INSTALACION DE

ELEMENTOS DE SOSTENIMIENTO

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Orientación de Pernos

INSTRUMENTACIÓN PARA EL CONTROL DE CALIDAD DE SISTEMAS

DE EMPERNADOEQUIPO PULL-TEST CON MEDIDOR DE

DESPLAZAMIENTO

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INSTALACION DEL EQUIPO PULL-TEST

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ELEMENTOS DE SOPORTE:• SHOTCRETE• GATAS MECANICAS• CUADROS DE MADERA• PAQUETES SUDAFRICANOS (WOOD PACK SIMPLE) MAS JACK

PACK• MALLA ELECTROSOLDADA• CIMBRAS METALICAS

SISTEMAS DE SOSTENIMIENTO PASIVO

VENTAJAS:• Controlan desprendimientos de la superficie de la

roca.• Forman una superficie más amplia para distribuir

cargas.

“TRABAJAN FUERA DE LA ROCA”

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o Concreto lanzado (shotcrete) es el nombre genérico del concreto cuyos materiales componentes son: cemento, agregados, agua, aditivos y elementos de refuerzo, los cuales son aplicados neumáticamente y compactados dinámicamente a alta velocidad sobre una superficie.

o 1954:American Concrete Institute (ACI)definió oficialmente “Es un mortero o concreto proyectado neumáticamente a gran velocidad contra una superficie”.

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CONCRETO LANZADO (Shotcrete)

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PRINCIPIOS DE ACCION DEL SHOTCRETE

• La acción conjunta del shotcrete y la roca, impide que éstos se deformenIndependientemente.• La interacción induce la formación de un esfuerzo radial de

confinamiento,que controla las deformaciones y que aplicado sobre la periferia de la excavación, ayuda a la formación de un arco de sustentación.• El shotcrete mantiene el entrabe de las posibles cuñas o bloques

rocosos, sellando las discontinuidades o grietas producidas por la voladura.

• Evita la alteración de minerales inestables presentes en el macizo rocoso excavado, por efecto del intemperismo.

Existen dos tipos principales de concreto lanzado:

• Concreto lanzado por vía seca.- como lo indica su nombre, se mezcla en seco y se añade el agua en la boquilla, se puede incorporar un acelerante en la mezcla.

• Concreto lanzado por vía húmeda.- se mezcla como un concreto de revestimiento bajo y es bombeado a la boquilla, el acelerante es aplicado en la boquilla.

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Se facilitan ciertas condiciones de

aplicación (filtraciones)

Permite bajas relaciones A/C

Maquinaria más económica

Mayor energía de compactación

Mayor densidad de mezcla colocada

VIA SECA (Ventajas)VIA SECA (Ventajas)

Mayor generación de polvo

Mayor porcentaje de rebote.

Condiciones de aplicación ambientalmente

inconvenientes.

Exige mayor experiencia en mano de obra.

VIA SECA (Desventajas)VIA SECA (Desventajas)

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Shotcrete por Vía Seca

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o Las posición de trabajo recomendables es mantener la distancia de lanzado de 1.0 a 1.2 m.

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Aplicación

Un operador bien entrenado puede producir manualmente shotcrete deexcelente calidad, cuando el área de trabajo está bien iluminado y ventilado.

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Respecto al ángulo de lanzado, como regla general, la boquilla debe ser dirigida perpendicularmente a la superficie rocosa. El ángulo de lanzado no debe ser menor de 45º.

Mientras se coloca el concreto en obra, es importante que se le aplique a la boquilla un movimiento circular, para asegurar una distribución homogénea de la mezcla.

CONTROL DE CALIDADCONCRETO LANZADOCONTROL DE CALIDADCONCRETO LANZADO

Extractora Diamantina para obtener Testigos Cilíndricos y Máquina de corte para

Tallados.45

EXTRACCION DE TESTIGOS DIAMANTINOS

.CORTE DE TESTIGO DIAMANTINO SOBRE PANEL

.ESPESOR APROPIADO

.DIFERENTES MUESTRAS

.CONTRAMUESTRAS

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TestigosDiamantinosCilíndricos

TestigosDiamantinosCilíndricos

CONTROL DE CALIDADCONCRETO LANZADOCONTROL DE CALIDADCONCRETO LANZADO

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RESISTENCIA A LA COMPRESION

SIMPLE UNIAXIAL• UNA VEZ EXTRAIDA LAS

MUESTRAS ESTAS SON IDENTIFICADAS Y TALLADAS A UNA ALTURA NO MENOR DEL DOBLE DEL DIAMETRO.

• ESTAS MUESTRAS SON SOMETIDAS A PRESION, HASTA QUE FALLEN

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CERTIFICACION

CERTIFICACION• GENERALMENTE

EL FALLADO DE TESTIGOS DIAMANTINOS, ES ENCARGADO A UNA INSTITUCION INDEPENDIENTE, PARA NO ACTUAR COMO JUEZ Y PARTE, A LA VEZ DE DARLE UN VALOR OFICIAL.

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SISTEMA ANTIGUO DE SOSTENIMIENTO PASIVO EN LABORES DE AVANCE

-Exceso de manipuleo de materiales antes y durante la instalación de Cimbras y Cuadros de Madera.

-Costo por metro lineal superaba los $700.00-El diseño era aplicado para tipo de ROCA IV-A y IV-B.

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SISTEMA ACTUAL DE SOSTENIMIENTO PASIVO EN LABORES DE AVANCE

-Se elimina el manipuleo de materiales.-Costo por metro lineal Menor a los $400.00-El diseño es aplicado para tipo de ROCA IV-A.

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Camlok

El puntal mecanico de acero CAMLOK es el verdadero sostenimiento temporal en mineria subterranea que mejora las condiciones de seguridad de los trabajadores en las labores.

Es instalado en el frente del trabajo para brindar proteccion durante el lapso del tiempo que el sostenimiento permanente no ha sido instalado o todavia no se encuentra trabajando al 100% de su capacidad. Puede ser instalado inmediatamente, en forma rapida y facil. Un rango completo de CAMLOKs satisfacen una variedad de requerimientos en sostenimiento.

GATAS A FRICCION

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Partes de Camlok

Tubo interior

Telescopio.

Cabezal.

Collar rotatori

o.

Palanca fija para el tensionado de la gata y liberación

remota.

Tipos de Camlok

> 1.6m <

H

M

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Accesorios

Cable de LiberaciónPalanca de Levantamiento

Cable de Liberación Palanca de Levantamiento

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Valvula de Alivio (desfogue) de presion.

Valvula check de inyeccion de agua

WOOD PACK SIMPLE JACK PACK

El Jackpack es una almohadilla de acero que se expande hidráulicamente. Trabaja en conjunto con los puntales de madera y/o “cribbing” (woodpack) haciendo la función de pilares o columnas de sostenimiento.

WOOD PACK SIMPLE MAS JACK PACK

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EL JACKPACK El Jackpack es una

almohadilla de acero que se expande hidraulicamente. Trabaja en conjunto con los puntales de madera y/o “cribbing” (woodpack) haciendo la funcion de pilares o columnas de sostenimiento.


Valvula de desfogue de presion.

Jackpack Variedad de tamaños Usado para el pretensionado de madera Trabaja en conjunto con los Cribbing y/o con los

puntales Formacion de super columnas de sostenimiento.

Jackpack

Bomba Hydrabolt

JackpackValvula de Alivio (desfogue) de presion.


Check valve Seam weld

Esfuerzos que aporta el pretensionado

Jackpack 380ton de sostenimiento para JPP-750x750 Equivalente a una columna de concreto de

3m de diametro y 22 m de longitud

-Menor manipuleo de Materiales.-Duración de armado de paquete (1/2 guardia).-Uso del Jack Pack con capacidad de carga mayor a

200TN.-Paquete simple de madera con altura de 3.5mts-Costo promedio de un pilar $580.00-No es necesario realizar el retopeo.

SISTEMA ACTUAL DE SOSTENIMIENTO PASIVO EN LABORES DE EXPLOTACION

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La malla metálica principalmente es utilizada para:o Primero, para prevenir la caída de rocas ubicadas entre los

pernos de roca.o Segundo, para retener los trozos de roca caída desde la superficie ubicada entre los pernos, actuando en este caso como un elemento de seguridad.o Tercero, como refuerzo del shotcrete.

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Malla Metálica

Correcta Instalación

La instalación de la malla electro soldada se debe efectuar aplicando las normas de seguridad minera; además se recomienda para un mejor desempeño que el alambre transversal de la malla vaya pegado a la pared del socavón, “mirando la roca”, de esta manera se evita un sobreesfuerzo en la soldadura ya que la mayor fuerza se concentra sobre el alambre y no sobre el punto de unión de los mismos (punto de soldadura).

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Mala Instalación Correcta Instalación

PRUEBA DE CIZALLE CON TORQUIMETROAL PUNTO DE SOLDADURA

SISTEMA ACTUAL DE SOSTENIMIENTO ACTIVO EN TIPO DE ROCA III-B Y IV-A

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SISTEMA PROPUESTO DE SOSTENIMIENTO ACTIVO EN TIPO DE ROCA III-B

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Elementos Vigas en Arco de 2 ò 3 piezas La sección de la viga es “ H “ las mas usadas Son : W 4x 13 ( arcos ligeros ) y W 6x20 ( arcos semi pesados ) . Los espaciamientos entre arco y arco es de 1.0 a 1.50 m. Los arcos son conectados con “templadores“ ( Varillas de f/C de 1”diámetro) El topeo se realiza con “ bolsacreto o bolsas de arena" Dependerá de la calidad de terreno Se coloca el “encostillado“ del arco con tablones de madera o de plancha acanalada. Los pies del arco van sobre un dado de concreto. Carga vertical de 6 a 12 TM / m2

SOSTENIMIENTO CON CIMBRAS

METALICAS

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CERCHAS TIPO “ H “

TIPO Perfil "H" 4"x4"x1/4"Peso de Cercha 300 Kg.Dist. entre cerchas1,20 mAccesorios de unión

4 Pernos de 1" x 2"4 Tuercas 1"

Radio Interior 2,00 m Tirantes Fierro liso de 1/2" x 1.40mCarga VerticalMáxima 22 Ton/m2

DATOS TECNICOS

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CONTROL DE CALIDAD DE LAS CIMBRAS

INSTALADAS-Riguroso paralelismo de los elementos.

-Adecuada adaptación a las paredes, caso contrario los elementos flexionaran hacia el exterior.

-Resistencia conveniente del conjunto, que depende de las uniones, instalación y control.

-Estrecho o apretado contacto entre la cimbra y el contorno de la roca a la cual soporta en todo su perímetro, a fin de desarrollar tempranamente su capacidad de sostenimiento, antes de que ocurran deformaciones significativas hacia el interior de la excavación.

-La supervisión de la mina no aprobará ninguna cimbra que esté mal cimentada, no conserve su verticalidad ni su alineamiento; asimismo, si estas no se encuentran correctamente topeadas a la superficie de la roca

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MINI – SPLIT SETMINI – SPLIT SET

En mayoría de las labores mineras, en las cuales se utiliza el sostenimiento o soporte con split set mas malla metálica, se tiene un problema relacionado directamente al sellado y traslape de las mallas, en las cuales el personal que realiza dicha actividad, se ve forjado a colocar muchas veces, split set muy pegados (uno a lado del otro), los cuales generan problemas de inestabilidad de roca y peor aun, generan un gasto adicional a la operación. Por tal motivo, se ha realizado una serie de pruebas en campo llegando a desarrollar un accesorio llamado MINI SPLIT SET, el cual se detalla a continuación:

Mejora continua – Trabajos de sostenimiento

DISEÑO – MINI SPLIT SETDISEÑO – MINI SPLIT SET


EMPALME DE MALLAS DESPUES DE DISPARO

EMPALME DE MALLAS DESPUES DE DISPARO


SELLADO DE MALLAS DE SOSTENIMIENTO

SELLADO DE MALLAS DE SOSTENIMIENTO



COLOCACION DE SPLIT SETCOLOCACION DE SPLIT SET

COLOCACION DEL MINI SPLIT SET

COLOCACION DEL MINI SPLIT SET


ACTIVACION DE CUÑA MOVIBLE

ACTIVACION DE CUÑA MOVIBLE



Plataforma para los trabajos de Sostenimiento


Fabricación del bastidor neumático para el sostenimiento con Malla

metálica


Fabricación de la plataforma neumática – para los trabajos de sostenimiento

Capacitación in situ

APLICACIÓN DE SHOTCRETE MECANIZADO

EQUIPO MECANIZADO PARA EMPERNADO

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EQUIPO MECANIZADO PARA EMPERNADO

Cómo hacer una evaluación de la aceptabilidad de un diseño en ingeniería? Confiarse solo en el juicio, puede llevar a uno de los dos extremos ilustrados en la figura . El primer caso es económicamente inaceptable, mientras que el ejemplo ilustrado en la parte inferior viola todos los estándares normales de seguridad

yo no creo

en adoptar

algún

cambio

Quién necesitapernos de roca?

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Gracias por su

asistencia

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tipos de sostenimiento de rocas usados en mina iscaycruz

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