caracterización mesh & lacing
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Caracterización Mesh & Lacing
Preparado por: División Minería Inchalam
Enero 2011
INTRODUCCIÓN Inchalam Minería ha desarrollado una amplia gamma de mallas de fortificación,
especialmente las de alta resistencia MFI, con diseño específico para sostenimiento y
contención en labores mineras y civiles. Es por ésta razón, que Inchalam Minería
preocupado por sus clientes está continuamente innovando y desarrollando nuevos
elementos, cada vez más diferenciados en las necesidades específicas y de alta
demanda de sus clientes, proveyendo los elementos imprescindibles para el desarrollo
de los proyectos mineros y civiles. Debido a lo anterior Inchalam Minería en conjunto
con Codelco División El Teniente y la Pontificia Universidad Católica de Chile, han
puesto su enfoque en el sistema de fortificación usado en sectores críticos El Teniente,
con la finalidad de proponer una idea más eficiente y eficaz en el desarrollo de túneles,
un sistema que permita adaptarse a la movilidad del cerro, altamente flexible y
dinámico, más aún cuando las condiciones del cerro son dinámicas y la distribución de
los esfuerzos están variando continuamente debido a una serie de factores,
principalmente por el avance de la explotación. Inicialmente esta propuesta pretende
mostrar la viabilidad y conveniencia de cambiar desde un sistema rígido de
fortificación en estos sectores de altos esfuerzos a uno que sea altamente dinámico y
adaptable a las variaciones de los esfuerzos (Mesh & Lacing).
OBJETIVO GENERAL
Análisis Técnico del Sistema Mesh & Lacing.
OBJETIVOS ESPECÍFICOS
Caracterización
Contraste con Shotcrete
Usos
Sistema Mesh & Lacing
En condiciones extremas de esfuerzos, donde generalmente hay explosiones de roca,
zonas de squeezing y esfuerzos de corte importantes, debido a desplazamientos de los
bloques producto de marcados sistemas de microfallas y altos esfuerzos in situ, los
sistemas tradicionales de fortificación (perno-malla) son insuficientes, debido
principalmente a que el refuerzo (en la mayoría de los casos barras de acero helicoidal,
anclados a la roca) no posee las características de flexibilidad propias para ser usadas
en estos casos, por lo que la resistencia de dichas barras rígidas no es aprovechada
pues fallan a esfuerzo de corte, más aún el sistema perno – planchuela no logra
satisfacer las condiciones de soporte que se requieren, teniéndose constantes
desprendimientos de planchuelas, y presentándose corte de la barra por cizalle en la
zona entre la planchuela y el macizo rocoso, debido al esfuerzo generado por la malla
cuando ésta actúa reteniendo grandes volúmenes de roca. Si a lo anterior sumamos,
que no sólo el sistema está expuesto a cargas estáticas, sino también dinámicas, donde
grandes bloques de roca salen eyectados, el punto crítico de falla se presenta en la
barra con la planchuela, no así en las mallas de alta resistencia como la MFI 3500.
Estallido de Roca El Teniente Sub 6 (1991)
En vista de lo anterior, se ha hecho un análisis de las experiencias nacionales e
internacionales en el uso de nuevos sistemas de fortificación para estas condiciones
particulares y bastante complejas, por lo que se han evaluado experiencias en minas
Sudáfricanas a grandes profundidades, EEUU y Australia, entre otras.
En general, cuando las condiciones de cerro son pésimas (rockburst, squeezing, etc.) se
usa el sistema de perno – malla –shotcrete, el cuál provee de una estabilidad
significativamente mayor al método tradicional perno – malla. El shotcrete como
elemento sostenedor, al ser incorporado al sistema en capas de grosor que varían
entre los 30 cm y 70 cm, logra generar un arco de sostenimiento estático, que provee
potencia al sistema de fortificación. Sin embargo, las constantes variaciones dinámicas
del cerro, la re-distribución continua de esfuerzos, producto de una serie de factores,
pero principalmente por el avance de la explotación, generan la paradoja de proveer
un sistema de fortificación estático para condiciones de cerro dinámicas, con las
implicancias que esto trae, por ejemplo: que se tenga una falsa sensación de seguridad
al tener shotcrete, disminuyendo el monitoreo en esas zonas, que pueden en un
principio haber sido consideradas estables, pero que los esfuerzos se distribuyeron y se
pueden dar explosiones de roca; explosiones que al liberar grandes cantidades de
energía cinética, hacen trabajar el shotcrete a tracción, fracturando la capa de
sostenimiento y existiendo desprendimientos de roca y shotcrete que pueden afectar
severamente un túnel, por lo que este sistema tiene muy poca flexibilidad para
absorver las liberaciones súbitas de energía cinética, terminando en el colapso.
Aun así, existe el Shotcrete reforzado con fibras, lo que permite que la capacidad de
absorción energética y la capacidad de absorción sea mayor, sin embargo los costos
asociados son sustancialmente elevados.
De esta manera como se puede visualizar en la Tabla 1. El Sistema (cable-malla-
shotcrete reforzado con fibra) en su mejor rendimiento para capacidades energéticas
de 150 kJ presenta 500 mm de deformación. En contraste el Sistema Mesh & Lacing,
con refuerzo de tendones, para similar capacidad energética, se deforma 550 mm.
Debe notarse a continuación que la deformación de la Malla MFI 3500 bordea los 190
mm.
En vista de lo anterior, y como el Sistema Mesh & Lacing, posee mayor capacidad de
deformación, es un sistema más dinámico, que se ajusta a las condiciones dinámicas
del cerro, nuestro estudio se centrará en caracterizar el Sistema Mesh & Lacing.
El objetivo es evitar eventos como los siguientes:
Abombamiento de la Malla 10006 Perno con falla por esfuerzo combinado
de corte y tracción.
C-21 Nivel de Producción Mina Esmeralda
(estallido de roca 3 agosto 2002)
Planchuela con Líneas de Luders
El Sistema Mesh & Lacing generalmente usa refuerzos de tipo tendón de diámetros de
12 mm, 18 mm y ocasionalmente de 25 mm.
Además utiliza cables en el sostenimiento de similares diámetros, que se entrelazan de
la siguiente forma:
Otra variante es usar una barra de acero doblada con un loop, como refuerzo, de la
manera que muestra la figura.