marcos de fortificacion
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Martin Castro
Gustavo E Vega Villablanca
Labores Mineras Y Fortificación
Erwin Pérez
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Introducción.
Objetivos De La Fortificación.
Elementos de Fortificación.
1.- Pernos.
2.- Mallas.
3.- Socrete.
4.- Marcos.
Labores De Fortificación
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Los marcos son un tipo de fortificación pasiva y estos son capaces de
soportar o sostener el peso de la roca fracturada alrededor de la cavidad,
y/o soportar las diversas presiones que ejercen los macizos rocosos.
Marcos De Fortificación
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Modelos De Marcos
Tipo 1
Herradura de 2 piezasTipo 2
Herradura de 4 piezas
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Modelos De Marcos
Tipo 3
Herradura de 4 piezas
Modificada
Tipo 4
Circular de 3 piezas
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Marco Metálico
El marco de acero está formado por dos o más piezas metálicas de
sección H, I, U. Su estructura puede seguir líneas rectas como la enmaderación o estar Constituida por elementos curvos, siguiendo la forma
de la excavación de la Galería.
La unión de las piezas se puede hacer por medio de placas metálicas
Soldadas a los extremos de las piezas del marco, las cuales son unidos
por Pernos.
Tipos de Marcos
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Marcos Metálicos
Las Partes Principales de un Marco son:
2 pies derechos o postes verticales o inclinados.
1 corona o viga (de 1, 2 o 3 piezas)
Tipos de Marcos
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Marcos Metálicos
Clasificación de los Marcos Metálico
De acuerdo a su forma de actuar los marcos se puede distinguir por:
1.- Marcos Rígidos
2.- Marcos Deslizantes
3.- Marcos Articulados
Tipos de marcos
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Marcos Metálicos
Marcos Rígidos
Consisten en marcos metálicos que emplean dos o más elementos
unidos por ensambles que rodean los perfiles.
Estos se emplean en terrenos donde ya se ha producido la
redistribución de presiones, llegando a producirse el equilibrio
nuevamente por el efecto de hacer una abertura del terreno.
Tipos De Marcos
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Marcos Metálicos
Marcos Deslizantes
Tipos de Marcos
Es un tipo de sostenimiento que
emplea perfiles de acero en U o
acanalados, para que así puedan
ensamblarse, deslizando uno
con respecto al otro, cuando lapresión del terreno, se hace
considerable. Son usados en
terrenos muy fracturados y que
ejercen altas presiones
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Marcos Metálicos
Marcos Articulados
Los marcos reticulados cumplen con algunas de las funciones más
básicas de la construcción de túneles actuando como soportes de arco
de acero. Forman parte de un revestimiento temporal que soporta la
excavación, y en algunos casos, son parte del revestimiento final.
Tipos De Marcos
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Marcos Metálicos
Marcos Articulados
Aplicación de shotcrete
La principal ventaja del marco reticulado es su habilidad para trabajar
con el shotcrete. Provee una unión más eficiente con la fuerza del
shotcrete. Dado a la naturaleza abierta en la construcción de la cercha
reticulada, el shotcrete pasa fácilmente a través de éste, reduciendo la
posibilidad de formación de nidos detrás de la viga. El shotcrete puede
ser aplicado en forma pareja, así produciendo el revestimiento superior
integral.
Tipos De Marcos
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Marcos Metálicos
Consideraciones Técnicas
Normalmente, en los trabajos de excavación, los marcos metálicos se
instalan posteriormente a un sostenimiento inicial, como una
combinación de malla, pernos de anclaje y hormigón proyectado.
En situaciones extremas, en que el sector a sostener, está sujeto a
grandes tensiones, los marcos metálicos podrían ser embebidos en el
hormigón, formando un conjunto estructural de alta resistencia.
Ej. Marcos de boca en los puntos de carguío del minera en una
explotación por el método Block Caving.
Tipos De Marcos
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Consideraciones practicas en la instalación de Marcos Metálicos
1.- Levantar primero la corona, para proteger al personal que realiza la tarea de
limpieza de escombros. 2.- Los postes o patas deben quedar bien apoyados en el piso (en lo posible
sobre base de acero o madera)
3.- Comprobar rumbo, rasante y ”andar” del arco.
5.- Se debe verificar el correcto apernado de eclisas o abrazaderas. En caso de
arcos cadentes. Los pernos deben reapretarse una vez que los perfiles hayan
cedido. Finalmente, existen 2 aspectos claves para asegurar una buena resistencia
estructural de la fortificación y un reparto uniforme de las cargas soportantes:
6.- El empleo de separadores, tirantes o trabas de unión entre arcos.
7.- El relleno entre los perfiles y la roca.
Tipos De Marcos
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Factores que favorecen la capacidad de carga
1.- Los esfuerzos de flexión que afectan a una viga recta, producto delas tensiones externas que tienden a reducir la sección de la galería, son
reducidos y transformados al interior del perfil en esfuerzos decompresión, cuando se cuenta con una forma de arco.
2.- El desarrollo de la tecnología de fabricación del marco de acero,como el templado en frío e incorporando manganeso, nos entrega congran resistencia y capacidad de alongamientos elevados, lo que produceun incremento del rango de elasticidad del acero. Esto nos define que elelemento metálico es más resistente, que épocas pasadas, a la flexión ytiene una mayor capacidad de carga
Especificaciones Técnicas
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Zona entre Marcos.
La zona entre marcos podrá estar conformada por un revestimiento
que en calidad y cantidad depende de los condiciones geomecánicasdel macizo rocoso y cumple las siguientes funciones:
1.- Proteger al personal de situaciones de derrumbes.
2.- Recibe y transmite carga a los marcos metálicos.
3.- Proporciona un lugar seguro y adecuado para la operación debloque.
4.- Proporciona una superficie contra lo cual colocar rellenos
adicionales.
Especificaciones Técnicas
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La estabilidad de un Marco Depende de:
1.- El tamaño del perfil y su sección
2.- Resistencia a los movimientos laterales
3.- Características de la unión viga/poste.
Especificaciones Técnicas
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Separadores
1.- Se recomienda utilizar a lo menos 5 separadores entre marco y marco.
2.- Está prohibido colocar separadores sobre las eclisas o abrazaderas.
3.- En la fortificación cedente, se deben colocar a una distancia que nointerfiera el deslizamiento de los perfiles.
4.- Es recomendable mantener los separadores a una misma altura, entremarco y marco, para evitar esfuerzos de flexión y torsión en los perfiles.
5.- Es más común el uso de separadores metálicos que de madera.
Especificaciones Técnicas
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Relleno entre Marco y Roca
1.- Se puede realizar con madera, estéril, cemento u otros materiales
2.- Su función es proveer un buen contacto entre el perfil y la roca, paraasegurar una distribución uniforme de la carga sobre el marco.
3.-En lo posible, el espesor del relleno debe fluctuar entre los 20 y 30centímetros.
4.- Debe evitarse dejar vacíos o huecos en el relleno, para evitar ladeformación del perfil hacia el vacío cuando la presiones actúan.
Especificaciones Técnicas
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El éxito de una instalación de marcos depende de:
1.- La elección correcta de la forma del arco.
2.- La calidad del acero y del perfil.
3.- La efectividad de las abrazaderas.
4.- La performance de convergencia de todo el sistema.
Especificaciones Técnicas
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Placa De Unión.
Placa De Piso.
Tensores.
Espaciadores De Tubos.
Accesorios Usados en los Marcos
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Resistencia Límite para Diferentes Formas de Marcos
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Este tipo de fortificación es el más divulgado en nuestra minería y se aplica
prácticamente en todas las labores mineras, como:
Galerías.
Caminos. Chimeneas.
Cuadros.
Preparación de rajos.
Bodegas.
Salas de huinche, compresoras, comedores, oficinas, etc.
Fortificación con Madera
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El tipo de fortificación en galerías depende de la característica de la roca en las
paredes y el techo.
Fortificación con puntales
Un simple puntal para soportar un lado de la galería solamente, se usa cuando
una pared representa un peligro, pero el techo y la otra pared están sólidos
Fortificación de Galerías
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Fortificación con cabezales
El cabezal soporta la carga del techo de la galería y se lo usa cuando hay
peligro de derrumbe solamente del techo y las dos paredes son firmes.
Fortificación de Galerías
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Fortificación con puntal y cabezal
Este tipo de fortificación se usa cuando una de las paredes y el techo
representan un peligro
Fortificación de Galerías
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Fortificación con marco completo
Este tipo de fortificación se emplea cuando tanto el techo como las paredes
dela galería presentan alteraciones que representan un peligro. Este es un tipo
de fortificación más comúnmente usada en galerías
Fortificación de Galerías
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Fortificación de Chimeneas
FORTIFICACIÓN DE CUADROS
Normalmente la fortificación en
cuadros se la realiza con ayuda de
madera especial, como el pino oalmendrillo. En cuadros donde la
roca es competente se colocan
solamente soleras cada cierta
distancia y solamente sirven para
colocar las guiadoras para el skip o
jaula, para armar el camino y para
la instalación de cañerías para airecomprimido, para agua, para
relleno, cables telefónicos y
eléctricos
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Fortificación de Chimeneas
Cuando la calidad de la roca no es
competente y presenta zonas
peligrosas se debe en maderar el
cuadro con marcos completos y
tras los puntales se empaqueta con
tablas de 2” o chajllas de 4”en todo
el contorno
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Fortificación de Chimeneas
Existe también la posibilidad de
colocar planchas de acero en todo
el perímetro del cuadro y reforzar
de esta manera sólidamente. En
muchas minas alemanas es normal
entubar el cuadro con concreto y
también existe de posibilidad de
hacerlo con mampostería de piedra
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En rajos corte y relleno, tanto los caminos como los pasos de mineral tienen
que ser construidos en madera o metal, tal cual se ve en la Figura
Fortificación en rajos
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También se usa la fortificación con madera en la explotación de rajos por el
sistema square-set.
Fortificación en rajos
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En rajos corte y relleno y también en rajos almacenamiento provisional
(srinkage), se suele no dejar puentes yen este caso se deja piso falso.Dependiendo de la calidad de la roca, techo y paredes, se puede crear un pisofalso con sólo soleras o con marcos completos forrados de chajllas. (Fig.24).Existe también la posibilidad de construir un piso falso de hormigónarmado una fortificación con arcos metálicos
La decisión depende de muchos factores, entre los que podemos mencionar:
La calidad de la roca
El valor del mineral
La disponibilidad del material a usarse
La disponibilidad de mano de obra calificada
Fortificación en rajos