resin grouted rockbolts

LA GUÍA MINOVA

para

Pernos Anclados con Resina

Minova International Limited 1 Nicholson Street Melbourne Victoria 3000 Australia Correo electrónico: [email protected] Internet: www.minovainternational.com

©Minova International Limited 2008

Todos los derechos reservados. Queda prohibida la reproducción o transmisión de cualquier sección de esta publicación en cualquier forma o por cualquier medio, ya sea electrónico o mecánico, lo que incluye el fotocopiado, la grabación o cualquier sistema de almacenaje o recuperación sin el consentimiento previo por escrito de los editores.

Diseñado por Paul Barrett.Edición y producción en asociación con Book Production Consultants Limited, Cambridge. Reino Unido.Impreso y encuadernado por Piggott Black Bear, Cambridge, Reino Unido.

AgradecimientosMinova International desea agradecer a Rock Mechanics Technology por su contribución a los capítulos relativos a la teoría y el diseño, a Steve Newson por su asesoramiento y a los empleados de Minova de todo el mundo que se enumeran a continuación su aportación: Al Campoli, Estados Unidos, Andy Sykes, Australia, Donald O’Connor, Sudáfrica, y Nick Smith, Reino Unido.

Índice

Prólogos iv–xiiiIntroducción xv

CAPÍTULO 1 Por qué utilizar bulonado con anclaje de relleno total 1

CAPÍTULO 2 Cómo funcionan los pernos 5

CAPÍTULO 3 Los pernos como apoyo al diseño 20

CAPÍTULO 4 Tipos de pernos y resinas de anclaje 42

CAPÍTULO 5 Guía para el uso de pernos anclados con resina 50

CAPÍTULO 6 Métodos de instalación y equipamiento 62 Apéndice: Ejemplos de aplicaciones internacionales de bulonados 74Referencias 82Ilustraciones y figuras 84Registro 86Lista de contactos 88

El suministro adecuado de elementos para el control de los estratos, en rampas de acceso y galerías siempre ha sido y seguirá siendo el factor de éxito clave para garantizar la vida de una mina o de un túnel. El éxito de un soporte para techos no sólo se mide por cómo previene que la excavación se cierre - aunque este es el factor clave – sino también por el impacto que tiene en los costes de la obra.

En estos momentos está aceptado internacionalmente que la consolidación de pernos con resina proporciona un control rápido y eficaz de los estratos, con un coste mucho menor que los apoyos exteriores tradicionales. El desarrollo, las necesidades de aplicación y el uso de cartuchos de resina han evolucionado en los países con tradición minera y, como consecuencia, los requerimientos operativos a la cápsula de resina y al elemento de refuerzo varían enormemente. Por este motivo, Minova International se ha propuesto realizar este manual sobre bulonado con la intención de presentar los diferentes métodos aceptados para el uso de los anclajes consolidados con resina.

Este manual es la culminación de treinta años de experiencia de Minova en la fabricación y la aplicación de cartuchos de resina en todo el mundo. Es posible que Minova disfrute de una posición única al haber fabricado cartuchos de resina en Estados Unidos, Australia, Polonia, Sudáfrica, Rusia, Alemania e India, y al poseer su propia marca, Lokset®, todo ello apoyado por la experiencia obtenida al adquirir marcas como Celtite, Titafix y CarboTech SiS.

El objetivo de este manual es proporcionar una perspectiva del uso de anclajes como refuerzo de rocas en minas y túneles y se centra principalmente en los bulones consolidados con resina. Los sistemas de anclaje alternativos también se tratan a nivel general.

Este manual proporcionará al lector una idea general de la forma en la que se pueden utilizar los anclajes consolidados con resina. Proporcionara un enfoque general a la teoría, así como a los

Prólogo

PRóLOGO

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criterios que son necesarios tener en cuenta, para crear un diseño eficaz en un bulonado de techo. Abarca cómo actúan los bulones consolidados con resina frente a otros tipos de bulones, el uso correcto de los cartuchos de resina y la resolución de problemas. El apéndice ofrece ejemplos de un enfoque plural en relación al sistema de bulonado, por medio de breves descripciones de consolidaciones con resina empleadas en Estados Unidos, Australia, Sudáfrica y el Reino Unido.

Peter Bell Director de Desarrollo del Comercio Internacional Minova International Limited

INTRODUCCIóN

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Cuando se realiza una apertura en una roca, es inevitable que los estratos colindantes pierdan su estabilidad, pero existen varios métodos de soporte para reforzarlos. El propósito principal del soporte es activar, conservar y aumentar la resistencia inherente (a la tensión y el cizallamiento) de los estratos y mantener su capacidad de sostenimiento de carga.

En este caso, el soporte se define como el método que proporciona sujeción a la superficie de la masa rocosa, principalmente por medio de la instalación de elementos estructurales en la superficie: puntales de madera, arcos metálicos, llaves de madera, mallas y material pulverizado así como gunitado. A estos se les denomina métodos ‘pasivos’ de soporte ya que dependen de la masa rocosa en movimiento para desarrollar su resistencia a la carga.

Por el contrario, se considera que el refuerzo incluye métodos que modifican el comportamiento interno de la masa rocosa por medio de la instalación de elementos estructurales dentro de ella. Estos métodos de refuerzo se denominan ‘métodos activos’ de soporte.

Introducción

Una típica galería de transito con bulones

LA GUÍA MINOVA - PERNOS INyECTADOS CON RESINA

Estos incluyen pernos de anclaje puntualmente tensados, pernos de fricción (split sets) y pernos consolidados con resina. Estos elementos de refuerzo activos están destinados a reaccionar ante el movimiento de la masa rocosa, desarrollar una fuerza de refuerzo y transferir esta fuerza de vuelta a la masa rocosa. Esto contrarresta la fuerza motriz y puede que se alcance el equilibrio, si el total de la resistencia movilizada dentro de masa rocosa es al menos igual a la fuerza motriz disponible. Los bulones modifican el comportamiento de la roca y de los estratos con los principios del refuerzo. Los pernos actúan de forma muy similar al hormigón armado con acero.

Los pernos anclados con resina ofrecen ventajas frente a los pernos con amarre por fricción al proporcionar una mayor fuerza de adherencia en situaciones donde se encuentran rocas intensamente fracturadas o débiles. También tienen un rendimiento más fiable que los pernos por fricción si están sujetos a vibraciones.

Los pernos anclados con resina proporcionan una fuerza de anclaje por metro lineal mucho mayor que los pernos de fricción (split sets). Los pernos de fricción tienden a fallar si están sometidos a cizallamiento.

Los bulones, que mejor se adaptan a aplicaciones de anclados con resina, poseen una superficie exterior áspera o corrugada para incrementar la eficacia de la unión, la resistencia de fricción, la mejora de la transferencia de las cargas y la capacidad de mezcla de las resinas. Hay varios tipos de bulones disponibles y su elección dependerá de una serie de factores, como:

la altura del túnel o galería; el tipo de roca; la presencia de laminaciones, roturas y fracturas; la dureza y la rigidez de la roca; el emplazamiento de los estratos competentes; el equipo de la instalación; el tipo de anclaje, de carga puntual o de consolidación

completa; el apoyo primario, los trabajos de recuperación; la expectativa de vida de los túneles o excavaciones; la presencia de agua - acción corrosiva.

Es necesario tener en cuenta todos estos factores cuando se escoje el tipo de bulonaje.

CAPÍTULO 1

El objetivo que se persigue con el apernado de las rocas se puede resumir como sigue: ‘Controlar el movimiento de los estratos que rodean la cavidad

del túnel o galería de forma que no se vea perjudicado el espacio para realizar la función para la que fue diseñada’.

La práctica de reforzar los estratos que rodean una excavación subterránea insertando barras rígidas es muy antigua. Los ejemplos más antiguos datan de las primitivas tribus Baiga de la India que fortalecían los suelos débiles introduciendo ‘clavos’ de madera dentro de estos. Con ello hacían gala de la creencia fundamental de que con un poco de ayuda, el suelo en sí mismo es el mejor medio de apoyo.

Las aperturas soportadas con elementos ajenos a la roca (conocidos comúnmente como sistemas ‘pasivos’), como arcos metálicos o estructuras de madera, necesitan una excavación de mayor tamaño para alojar los elementos de apoyo y permitir un buen acceso al mismo tiempo. Los elementos de soporte propiamente dichos son difíciles de manejar y costosos de adquirir e instalar. Los ejemplos de minería más antiguos conocidos son las extracciones de pizarra en Angers, Francia. Aquí se usaban marcos de madera de castaño hace ya varios siglos, en minería de cámaras y pilares para reforzar los pozos y las cámaras. Sin embargo, hubo de transcurrir bastante tiempo hasta que los pernos fueron aceptados como método de refuerzo de los estratos.

Al principio del siglo XX, se encuentran muchas referencias aisladas del uso de sistemas de bulonado, pero hay que esperar hasta 1947 para que el método se desarrolle a escala industrial. En Estados Unidos, la inquietud por el aumento de la tasa de accidentes debido a los hundimientos del suelo produjo una nueva apreciación de los apoyos subterráneos. La US Bureau of Mines (Oficina de Minas de los EE.UU.) introdujo el bulonado del techo en

Por qué utilizar anclaje de relleno total


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estos momentos para ayudar a combatir las estadísticas adversas. En 1952 el uso anual de pernos había alcanzado los 25 millones. En aquella época los pernos o unidades de refuerzo no eran más que meros pernos de carga puntual. Como consecuencia de la introducción en las minas de EE.UU. y su éxito, no sólo a la hora de combatir las caídas del techo, sino al hacer las operaciones mineras más eficientes, la práctica del bulonado como soporte primario se extendió por las minas de todo el mundo.

En 1952 el uso de pernos de carga puntual se había extendido a las minas del Reino Unido. Desafortunadamente, por diversas razones, principalmente la ineficacia del amarre de los pernos en estratos débiles y las diferencias respeto a métodos mineros utilizados en EE.UU, impidió que la adopción del bulonado del techo como soporte primario, fuera un éxito completo en aquel momento. Tampoco pasó desapercibido en otros países, incluido EE.UU., que la aplicación de los pernos de carga puntual a la deformación en estratos débiles suponía una limitación inherente para su aplicación. Se observó que la cabeza del anclaje en estratos débiles se desplazaba. Esto hacía que el perno se aflojara, lo que le hacía perder eficacia en última instancia. Esto provocó que se empezara a investigar sobre la forma de introducir un material después de la instalación del perno en el barreno, para evitar el desplazamiento del anclaje. Las resinas epoxícas sintéticas se introdujeron en EE.UU. en 1956. Estas se introducían en el barreno por inyección. En Francia también se probó la inyección de lechada de cemento, pero el tiempo de reacción era demasiado largo para que se extendiera a gran escala. En aquella época ya se consideraba que era posible instalar el perno en el barreno con un material que permitiría que el perno contribuyera a reforzar la roca colindante de la cavidad unos cuantos minutos después de su instalación.

Se empezó a trabajar en un sistema que permitiera instalar el perno y el material de anclaje, en un solo paso, la resina se mezclaría en el barreno por medio de la rotación del perno. En 1959 el SEBV de la República Federal de Alemania introdujo el primer sistema de cartucho de resina. La resina se encontraba en un cartucho de vidrio que se rompía cuando se instalaba el perno. La primera cápsula de resina recibió el nombre de Klebanker. Aunque la Klebanker demostró que la resina podía ser una forma sencilla y eficaz

POR QUé UTILIzAR ANCLAjE DE RELLENO TOTAL

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de anclar los pernos, se vio limitada por sus elevados costes de producción. En las minas de hierro francesas se realizaron mejoras en los pernos anclados con resina, desarrollando la idea de usar una película de plástico para contener la resina de poliéster. Los Ingenieros químicos de Charbonnages de Francia contribuyeron desarrollando una resina especial para este propósito. Como resultado de la experiencia francesa del bulonado consolidado de techo, el sistema se introdujo en Alemania en 1980.

La introducción de bulones de acero a finales de la década de 1960 ha influido en los métodos y el equipamiento minero con un incremento de la mecanización, haciendo el desarrollo subterráneo trazable a este respecto.

Al principio, los pernos con bulones expansivos mecánicos empezaron a emplearse en minas subterráneas. Sin embargo, su rendimiento era escaso en rocas débiles y al principio de la década de 1970 se empezaron a utilizar en Europa pernos no tensados completamente inyectados, denominados armaduras. Se desarrollaron mecanismos para explicar la acción de los bulones para controlar el techo de una excavación. Entre las teorías más importantes se encontraban la teoría de bloque clave, la teoría de suspensión, la teoría de formación de viga y la teoría de formación de arco. Partiendo de estos conceptos y la experiencia en este campo, se ha desarrollado una gran variedad de métodos de diseño para determinar la densidad y la longitud del perno para reforzar una excavación.

En los primeros diseños con pernos de carga puntual, la tensión en el perno se necesitaba para producir una fuerza normal entre las capas del estrato, de forma que se incrementara la resistencia de fricción. Sin embargo, el desarrollo de pernos consolidados totalmente ofrece un nuevo enfoque. La formación de vigas se puede realizar con o sin tensión, las fuerzas de deslizamiento horizontal se soportan en la rigidez lateral de la combinación inyección/perno.

El desarrollo de tecnologías de anclaje de roca por todo el mundo ha seguido una tendencia continua a utilizar pernos como apoyo primario, permitiendo reducir el tamaño de las aperturas y liberarse de las restricciones impuestas por los soporte. Se ha demostrado que el método es seguro, eficaz y mucho más rentable


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que los métodos de soporte tradicionales. El éxito de los pernos con anclaje total como medio de soporte en especial en yacimientos estratificados, ha aumentado su uso en todo el mundo. En muchos casos, la utilización de pernos de techo con resina de anclaje se ha convertido en la única opción viable para la extracción de carbón. Su desarrollo ha encontrado también uso en el apoyo secundario a la hora de proporcionar refuerzo preventivo planificado. En zonas con terrenos ya alterados, el refuerzo del terreno anterior a un trabajo ha permitido continuar la producción sin pérdidas o con un perjuicio mínimo para la misma. Los pernos inyectados con resina también se utilizan en la recuperación de derrabes, añadiendo refuerzos al terreno alrededor de un derrabe.

El bulonado anclado con resina ha sido aceptado en todo el mundo como un método de apoyo primario. En EE.UU. se utilizan en estos momentos aproximadamente 100 millones de unidades de pernos al año. En Sudáfrica se utilizan unos cinco millones de unidades, de las que el noventa por ciento son pernos consolidados con resina y de los cuatro millones de unidades de Australia casi la totalidad son pernos anclados con resina. Hoy en día, el bulonado anclados con resina ha sido desarrollado como apoyo secundario para reforzar estratos débiles y cobra cada vez más importancia en la recuperación de derrabes.

CAPÍTULO 2

Los pernos trabajan reforzando la roca, lo que significa que aumentan la resistencia de la masa rocosa en la que están instalados haciendo que la propia roca se convierta en parte del sistema de soporte.

Para comprender cómo se consigue esta acción de refuerzo, primero tenemos que observar cómo se desprende la roca. Las rocas que rodean las cavidades y túneles de las minas siempre caen por deslizamiento, ya sea por las fracturas y otros planos que presentan debilidad o por el material rocoso propiamente dicho. Por lo general, la rotura discurre por el campo de tensión de la roca que se concentra alrededor de la cavidad (véase el capítulo 3). Para las cavidades rectangulares, el componente de tensión horizontal se

Cómo funcionan los pernos

Figura 1 a: Concentración de la tensión alrededor de cavidades rectangulares y circulares

LA GUÍA MINOVA - BULONES INyECTADOS EN RESINA

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concentra en el techo y el suelo y el componente vertical a los lados.Para las cavidades circulares, la concentración de la tensión

resultante se puede visualizar como tensión circular rodeando la apertura (figura 1a).

Si esta carga es mayor que la resistencia del material rocoso, se produce una rotura por cizallamiento con desplazamiento y dilatación lateral de la roca que se desprende (figura 1b). Si falla un túnel bulonado o un trazado de mina de esta forma, el resultado se puede ver en términos de ‘acortamiento’ del techo donde la distancia entre los extremos de los bulones instalados a lo largo del trazado se reduce y el techo baja a causa de la dilatación de las rocas caídas.

El cizallamiento también puede tener como consecuencia desplazamientos preferentemente por los planos de fractura orientados y otras discontinuidades. Esto puede ser tensión dirigida o, estando bajo una tensión muy baja cerca de una superficie

Figura 1b: Concepto de tensión dirigida de la rotura por cizallamiento para cavidades de sección rectangulares y circulares

CóMO FUNCIONAN LOS PERNOS

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LA GUÍA MINOVA - PERNOS INyECTADOS EN RESINA

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de rocas más duras, la gravedad por sí sola puede ocasionar el deslizamiento de bloques en las fracturas o en la excavación o puede que sencillamente caigan trozos (lo que en el sentido estricto de la palabra es una rotura de tensión). La figura 2 ilustra una serie de patrones de rotura de rocas para cavidades rectangulares en campos de baja y alta tensión, en roca maciza, fracturada y estratificada.

Si se han instalado bulones, éstos pueden modificar el comportamiento del terreno y prevenir o limitar la rotura de la roca. Esto se consigue transfiriendo la carga de la parte inestable de la masa rocosa al bulón propiamente dicho y a continuación a la roca estable. La fuerza de unión entre el anclaje y la roca es una medida de la eficacia de este mecanismo de transferencia de carga.

Para todos los tipos de pernos de anclaje mecánico, fricción o inyectados, la unión es el resultado de combinar la fricción y el engranaje en los puntos de contacto bulón/roca o roca/inyección e inyección/roca. La adhesión no juega un papel significativo en la unión y es erróneo pensar que los pernos unidos con resina están ‘pegados’ a la roca. El cizallamiento en la capa de resina producida por la roca o el desplazamiento del perno genera grandes tensiones radiales que actúan por los puntos de contacto y maximizan la resistencia de fricción. Tanto el diseño del perfil del perno y las marcas de la pared del barreno como las propiedades de la resina son factores importantes en la generación de esta resistencia de fricción.

En el caso de sistemas de carga puntual, la fuerza de unión se puede medir tirando del anclaje. Para sistemas de consolidación completa, se utiliza la prueba de tracción de la encapsulación corta (capítulo 3).

Transferencia de cargasSe puede considerar que la transferencia de cargas entre el perno y la roca se produce de tres formas:

1 Suspensión o anclaje de bloque;2 Resistencia a los esfuerzos de cizallamiento;3 Resistencia a los esfuerzos axiales.


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1 Suspensión o anclaje de bloque La suspensión de una capa débil fijándola con bulones a una

capa superior más fuerte es el concepto inicial para el que se desarrollaron los bulones de anclaje mecánico. En este caso, la carga suspendida impuesta sobre la placa final se transfiere a la roca estable de arriba por medio del perno. Esta sencilla situación de apoyo es, sin embargo, poco común en las aplicaciones de bulonado actuales. Un principio similar se aplica donde se apoyan bloques o cuñas sueltos de una masa rocosa muy agrietada fijándolos entre sí y añadiendo bloques estabilizadores.

2 Resistencia a los esfuerzos de cizallamiento Los bulones instalados a través de un posible plano de

cizallamiento resistirán directamente la deformación del cizallamiento. Los bulones parcialmente encapsulados permiten cierto desplazamiento antes de que empiece a formarse la resistencia. Los que están completamente rellenos son los más eficaces para este uso porque proporcionan una resistencia inmediata. La compresión de la roca y la resina debidos a tensiones localizadas y transferencia de cargas se transmiten doblando el perno lo que también genera una carga axial. Cuanto mayor y más firme sea la unión, mayor será la resistencia al desplazamiento por cizallamiento (figura 3). La anulación directa del cizallamiento es eficaz para prevenir movimientos de deslizamiento en las grietas, etc. pero menos útil a la hora de limitar las roturas por cizallamiento a través del material rocoso. En este último caso, la influencia del perno se limita a sus proximidades inmediatas.

3 Resistencia a los esfuerzos axiales Los bulones instalados a través de un posible plano de

cizallamiento también proporcionan una resistencia axial al resistir la dilatación lateral asociada a los movimientos de cizallamiento (figura 4). De nuevo, los mejores son los tipos totalmente rellenos con resina. La transferencia de carga resulta de una carga de tensión axial desarrollada en el perno centrado en la posición del plano de cizallamiento. Esto actúa a modo


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de carga de fijación, aumentando la fuerza normal (y como consecuencia la fuerza de deslizamiento) a lo largo del plano de cizallamiento, limitando la rotura por corte.

Cuanto mayor y más firme sea la unión, más eficaz será la acción. Para tipos de consolidación parcial, toda la longitud libre del perno se puede estirar en respuesta a la dilatación lateral de modo que la carga de fijación es mucho menor. Sin embargo, muchos tipos de consolidación parcial están pretensados en la instalación, lo que da lugar a una situación más compleja que se expondrá más adelante.

Retención de la tensión en el techo

Si los bulones se instalan con éxito para reforzar una cavidad subterránea o un túnel, el resultado final es la retención de un


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nivel significativo de tensión horizontal en el techo de las cavidades rectangulares (o de la tensión circular si se trata de un túnel circular).

Incluso en zonas poco profundas, el nivel de tensión horizontal inicial que actúa a través de un techo de una apertura rectangular es posible que supere 2 MPa, lo que significa que se transmite una fuerza horizontal de unas 200 toneladas por cada metro cuadrado. Por el contrario, el peso de una roca contenida en una altura de bulonado típica de 2 m de alto por 5 m de profundidad es de unas 25 toneladas por metro lineal (figura 5a). Se puede ver con facilidad que incluso si el techo posee roturas verticales que podrían ocasionar el desprendimiento de bloques del techo, esto no podría suceder mientras la tensión horizontal está presente y evita que los bloques se deslicen como consecuencia de la gravedad. Si aún así, el techo cae por esta carga de tensión horizontal, la carga transmitida se reduce y la tensión horizontal se redistribuye a un lugar superior del techo.

Figura 5a: Concepto de estabilidad del techo mediante retención de la tensión


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Al final, la carga transmitida disminuye lo bastante para permitir que caiga el techo (figura 5b).

Suministrar soporte a rocas débiles sometidas a gran tensión como las que se suelen encontrar en las minas de carbón a gran profundidad, es posiblemente la aplicación que supone el mayor reto para los sistemas de pernos. En este caso, los niveles de tensión inicial son elevados, y para maximizar el efecto del refuerzo es fundamental contar con un sistema completamente rígido y con fuerza de gran unión. Es inevitable que bajo las cargas de tensión horizontal se produzcan roturas por cizallamiento y la estabilidad del techo depende de la retención del nivel de seguridad residual de la carga de tensión horizontal (figura 6).

La resistencia axial proporcionada por los pernos es la clave para la estabilidad del techo en esta situación. El efecto es menos localizado que el de la resistencia directa al cizallamiento y produce un efecto de refuerzo global donde se genera la rotura a través del material rocoso. En esta situación, una fuerza de anulación adicional

Figura 5b: de estabilidad del techo mediante retención de la tensión


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relativamente pequeña (p.ej. instalando pernos adicionales o usando un sistema de bulonado de mayor rendimiento) puede incrementar de forma significativa la fuerza residual de un techo bulonado, lo que determina la tensión transmitida por el mismo.

La figura 7 ilustra la tensión transmitida por un techo bulonado cuando el desplazamiento del cizallamiento aumenta. El nivel de tensión residual después de la rotura por cizallamiento para el sistema de bulonado de alta resistencia (B) es considerablemente mayor que la del sistema de resistencia inferior (A).

La acción de refuerzo de los bulones actúa, previniendo o anulando la rotura por cizallamiento en las rocas que rodean la cavidad, mediante la anulación del deslizamiento axial y directa, de modo que el nivel de tensión transmitido por la zona bulonada permanece lo bastante alto para mantener la cavidad estable. Dependiendo de la forma de la cavidad y el estado de la roca, esta acción se describe con los términos de ‘construcción de viga’ o ‘construcción de arco’ pero el rasgo esencial en cualquier caso es la retención de la tensión transmitida por la zona bulonada.

Figura 6: Soporte de un techo débil bajo condiciones de alta tensión


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Tensionado del perno

El tensionado del perno es fundamental con sistemas de bulones de anclaje parcial o puntual. Se aplicaba originalmente a pernos de carga puntual para bloquear la cabeza del perno en la posición, pero en tipos de anclaje con resina es necesario tensar la placa de apoyo al techo para hacer que el perno sea eficaz como soporte. Las cargas de tensión entre 15 y 20 ton. se utilizan ahora con sistemas de mayor capacidad como los pernos tipo cable (Rataj 2002). Con esta práctica, conocida comúnmente como pretensionado, se pretende incrementar la efectividad de los pernos

Desde la llegada de los sistemas completamente consolidados, algunas publicaciones distinguen entre ‘bulones’ que están parcialmente consolidados y tensados que proporcionan apoyo ‘activo’, y ‘armaduras’ que son pernos completamente consolidados sin tensar, que proporcionan un soporte ‘pasivo’. Se asume que los últimos son menos eficaces como soporte, cuando a menudo se da el caso contrario.

En la práctica muchos sistemas completamente rellenos de resina de anclaje están tensados. El uso de dos resinas con tiempos de

Figura 7: Efecto de la anulación de tensión axial del sistema de bulonado sobre el nivel de tensión del techo


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geles diferentes (resinas ‘rápidas’ y ‘lentas’) para anclar los pernos ha sido una práctica habitual durante algunos años con el objetivo principal de facilitar la instalación de estos. Apretar la tuerca después de que actúe la resina rápida pero antes de que lo haga la resina lenta hace que la tensión se distribuya por todo el perno. Las cargas generadas durante la instalación normal (hasta unas 3 toneladas) son relativamente pequeñas.

Los pernos de tuerca forjada no se pueden tensionar de forma convencional y lo normal ha sido usar el brazo del jumbo para mantenerlos en posición hasta que la resina se endurece. Sin embargo, en los últimos años ha surgido la técnica del ‘anclaje por empuje’ en los que el brazo de perforación se utiliza para empujar el perno y comprimir la placa fuertemente contra el techo mientras la resina reacciona. Se pretende provocar un aumento de la tensión en el perno siguiendo la expansión de la roca y la placa una vez que se retira la fuerza de empuje.

La presión sobre un punto en los pernos parcialmente consolidados produce una zona de compresión en la roca por encima de la placa de apoyo. Esto da lugar a una reducción de las zonas discontinuas, lo que incrementa la resistencia al cizallamiento en los planos discontinuos, incrementándose así la eficacia del perno (Lang 1961). Sin embargo, como el perno es por lo general quince veces más firme que la roca, con sólo una pequeña deformación de la roca encima de la placa (por aplastamiento, contracción o deslizamiento local) o deslizamiento del anclaje se pierde la tensión inicial. El aflojamiento o la pérdida de tensión con pernos parcialmente consolidados es una consecuencia algo habitual en las minas (Mark 2000; Van de Merwe y Madden 2002). La zona de tensión de compresión inducida también está limitada en extensión - la mayoría de los modelos por ordenador sugiere que se encuentra dentro hasta aprox. 0,5 m de la placa (Unrug et al. 2004; yassien et al. 2002). El efecto del tensado es proporcionar una anulación axial adicional en esta zona a costa de reducir la capacidad del perno (por la carga de tensión) disponible para resistir la dilatación del techo.

Probablemente una de las mayores ventajas de las grandes cargas de pretensión proviene del cierre de cualquier grieta y fractura abierta, con lo que se incrementa la fuerza del cizallamiento discontinuo.


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Con los bulones completamente rellenados, la resina lenta se acopla después del tensado, lo que puede dar lugar a que la tensión se ‘concentre’ y no se disipe tan fácilmente como en los sistemas de anclaje parcial (Unrug y Thompson 2002). Los sistemas de bulones rellenados totalmente tienen también una rigidez efectiva mucho mayor que los sistemas de bulones de carga puntual, para lo que se utilizaba originalmente el tensionado. La dilatación de la roca envolvente se transmite al bulón por medio de la corona anular inyectada y la tensión del perno que resiste este movimiento se desarrolla con rapidez concentrada en la posición donde se produce el movimiento. Por consiguiente, a menudo se afirma que pretensar a altas cargas no presenta ninguna ventaja en los pernos rellenados totalmente. En la práctica, la ventaja fundamental de tensar en este caso puede ser de nuevo que garantiza que la placa del perno está colocada contra el techo y cierra cualquier discontinuidad.

Eficacia de los diferentes sistemas de anclaje

El hecho de que los sistemas de bulones completamente rellenados con resina supongan ahora el ochenta por ciento del uso en minería en EE.UU. (Unrug et al. 2004) y su aplicación se esté incrementando en todo el mundo, sugiere que los ingenieros por lo general prefieren para su trabajo este tipo de sistemas especialmente como soporte en minas profundas y con rocas débiles. Además, varios estudios sugieren que el rendimiento de los pernos completamente consolidados sin tensar o ligeramente tensados se compara favorablemente con los pernos tensados parcialmente consolidados. yassien et al. (2002) llegaron a la conclusión por medio de modelos por ordenador, que mientras los pernos tensados sólo eran eficaces a la hora de ofrecer soporte al primer metro de techo, los pernos completamente consolidados eran eficaces en todo lo largo. Snyder (1983) resumió una década de investigación en el uso de pernos de techo en minas de cámaras y pilares de EE.UU. utilizando estudios analíticos, experimentales y a escala completa y llegó a la conclusión de que los pernos consolidados totalmente eran por lo general mejores que los pernos de carga puntual.


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Límites a la eficacia de los bulones

Los bulones sólo son eficaces en una escala de deformación relativamente pequeña, para los pernos consolidados totalmente puede ser menos de 50 mm del movimiento de la roca y por lo general es menos de 100 mm. Además, es posible que el perno se rompa o pierda su eficacia porque se reduce la fuerza de unión. Extremos de pernos rotos, placas rotas o deformadas o movimientos significativos de terrenos no sujetos por los pernos, son todos ellos síntomas de un sistema de pernos poco eficaz. El uso de tendones largos como cables de anclaje, junto a los bulones, para reforzar el techo superior y suspender la zona pernada de un techo superior estable es una práctica común donde los bulones por sí solos son insuficientes.

Los sistemas de pernos deslizantes que se pueden acomodar a grandes movimientos se utilizan en algunas aplicaciones, como en minas profundas de roca dura donde se espera que se produzcan grandes deformaciones en las rocas o estallidos de rocas. Los pernos deslizantes suelen ser de carga puntual con mecanismos de deformación controlados como una tuerca deslizante en la placa final.

Aplicaciones típicas del bulonadoLa idoneidad de los diferentes sistemas de anclaje para la gama de posibles aplicaciones de apoyo se puede considerar ahora basándonos en la información presentada con anterioridad.

Los principales factores que indican el patrón de rotura de la roca son el nivel de tensión in situ, la fuerza del material rocoso, la frecuencia y la orientación de las discontinuidades, tales como fracturas y planos de estratificación. La figura 2, presentada con anterioridad, ha ilustrado una serie de posibles patrones de roturas para condiciones de tensión alta y baja. La práctica de bulonado apropiada para estas condiciones se puede resumir como sigue.

1 Roca maciza con nivel de baja tensión Práctica: sin apoyo o con apoyo ‘de superficie’ para evitar que

se desprendan piezas sueltas aisladas


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Sistema de perno adecuado: cualquier perno corto de baja capacidad - quizás con malla ligera

Ejemplos: minas de metal/piedra caliza/ sal de poca profundidad

2 Rocas macizas con nivel de alta tensión Práctica: bulonado sistemático con malla para limitar la rotura

por corte y retener los trozos rotos Sistema de perno adecuado: Pernos de alta carga

consolidados totalmente Ejemplos: minas de sal potásica profundas; túneles profundos

en roca maciza

3 Niveles de baja tensión con algunas discontinuidades Práctica: bulonado puntual, con pernos para asegurar bloques

y cuñas Sistema de perno adecuado: pernos de carga puntual

tensados o pernos de consolidación total tensados Ejemplos: minas de metal/yeso a poca profundidad; túneles

de poca profundidad en roca dura fracturada (p.ej. arenisca, granito, gneis)

4 Nivel de alta tensión con algunas

discontinuidades Práctica: patrón sistemático de bulones de alta carga, inclinados

si es necesario para entrelazar discontinuidades con malla o gunitados para retener trozos rotos

Sistema de perno adecuado: pernos de carga puntual tensados o pernos consolidados totalmente

Ejemplos: túneles profundos en rocas ígneas/metamórficas

5 Nivel de baja tensión con muchas discontinuidades

Práctica: cuadricula ligera sistemática de pernos con malla o gunitados para mantener los trozos de roca en su posición y evitar desprendimientos


2�

Sistema de perno adecuado: pernos de carga puntual tensados o pernos consolidados totalmente y tensados

Ejemplos: túneles de poca profundidad en rocas foliadas y fracturadas o rotas

6 Nivel de alta tensión con muchas discontinuidades

Práctica: cuadricula sistemática de bulones de alta carga con malla o gunitados; es posible que sea necesario un soporte lateral o de apoyo

Sistema de perno adecuado: pernos consolidados totalmente de alta carga, quizá con refuerzo de cables

Ejemplos: túneles profundos en rocas/zonas de deslizamiento de rocas foliadas y fracturadas o rotas asociadas a un plano de falla

� Roca estratificada con nivel de baja tensión Práctica: cuadricula de bulones sistemática y ligera para

fortalecer el techo y evitar roturas por corte Sistema de perno adecuado: bulones de carga puntual

tensados o completamente consolidados Ejemplos: entradas de minas de carbón de poca

profundidad

8 Roca estratificada con nivel de alta tensión Práctica: cuadricula de bulones sistemática densa para restringir

roturas por cizallamiento Sistema de perno adecuado: bulones completamente

consolidados de alta carga para techos y hastiales con malla y, posiblemente, cables

Ejemplos: entradas de minas de carbón profundas

CAPÍTULO 3

El problema del diseño

Los bulones utilizan la resistencia de la roca a su alrededor para servir de apoyo a la cavidad realizada en la misma. Por lo tanto, el comportamiento de ingeniería de la roca es fundamental en el proceso de diseño del bulón de apoyo.

Los problemas que se presentan en el diseño del soporte de estructuras en roca no se diferencian en principio de las demás ramas de la ingeniería – la roca es el material de trabajo y las cargas que hay que soportar están representadas por el campo de esfuerzos de la roca. Desafortunadamente, la roca es un material extremadamente cambiante: puede ser fuerte o débil, maciza o estratificada, la litología varía tanto dentro como entre los componentes de la roca, y es habitual la presencia de características estructurales mayores y menores (fallas, zonas de cizalla, estratificación, fracturas, etc.). Además, es poco probable que se conozcan las dimensiones de las tensiones de la roca de forma detallada, ya que dependen de la tectónica local así como de la profundidad de la cubierta y pueden estar concentradas alrededor de las características estructurales de la roca.

Debido a estas complicaciones, se han desarrollado muchos métodos de soporte que a enudo son específicos para determinadas rocas y condiciones de tensión. El soporte con bulones se utiliza en una amplia gama de tipos de roca. En un extremo donde la roca es fuerte y las tensiones bajas (p.ej., condiciones de piedra dura en minas poco profundas, túneles y excavaciones de superficie), la rotura de la roca puede deberse simplemente a la gravedad y se presenta a modo de bloques sueltos o movimientos en las fracturas. Los métodos de diseño para estas condiciones se concentran en la geometría, las características de la fractura y la capacidad para

Los pernos como apoyo al diseño

LOS PERNOS COMO APOyO AL DISEñO

29

prevenir los movimientos del bloque de refuerzo instalado.En minas profundas con rocas relativamente débiles (p.ej. minas

de carbón o mineralizaciones profundas), la rotura suele estar determinada por la tensión, en las roturas por cizallamiento se propaga por la masa rocosa y a lo largo preferentemente de los planos orientados de las zonas débiles, como estratificaciones y planos de fractura. Los métodos de diseño para estas condiciones se concentran en el comportamiento de la masa rocosa bajo las tensiones que actúan y la capacidad del refuerzo instalado a resistir el cizallamiento activo y la dilatación de la roca.

Las condiciones en la mayoría de las excavaciones subterráneas se encontrarán entre estos extremos y los métodos de diseño deberían tener en cuenta los posibles modos de rotura.

Regulaciones y normas

Los patrones de soporte de los bulones no están todos, ni mucho menos, diseñados de modo formal – de hecho la mayoría no lo están. Los patrones de bulonado en muchas minas han evolucionado por ensayo o error, probablemente a partir de un diseño o experimento inicial. El modelo puede modificarse con posterioridad en respuesta a las condiciones encontradas, basándose en el juicio de los ingenieros de la mina. Las regulaciones de las minas de carbón a veces incluyen longitudes de pernos mínimas y áreas máximas que determinan de forma efectiva la cuadricula utilizada. En EE.UU., por ejemplo, el espacio entre pernos máximo es 5 pies (1,5 m) y en la mayoría de las minas se instalan cuatro pernos por fila para obtener un espacio de 1,2 m entre los pernos. Además de las regulaciones, normas o códigos de práctica se pueden imponer límites tanto al diseño como al método a utilizar para el mismo. El primer requerimiento de cualquier diseño es cumplir las regulaciones y normas relevantes.

Parámetros de diseño

Es probable que todos los métodos de diseño tengan en cuenta una serie de parámetros relacionados con el material rocoso y el campo


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de esfuerzos en el que se realiza la excavación. Es probable que incluyan lo siguiente.

1 Parámetros del material rocoso

Tipo de rocaEsto se determina por medio de la investigación geológica que incluye el examen del testigo del barreno. Las excavaciones en roca maciza homogénea representan el problema de diseño más simple. Es más habitual que la roca cambie a lo largo de la excavación y contenga numerosas fracturas y otras estructuras que habrá que tener en cuenta para el diseño.

Las rocas sedimentarias están compuestas por capas de roca que suelen ser continuas sobre grandes áreas de ello que se utilice el término ‘estrato’ en minería. En el diseño del soporte para los yacimientos estratificados se tiene que tener en cuenta las propiedades y el espesor de cada capa y la naturaleza y la posición de los planos mayores de estratificación.

Resistencia mecánica de la rocaLa resistencia de una roca se define como la capacidad del

material a resistir la tensión sin que se produzcan roturas de gran tamaño y se mide para efectuar un ensayo en la roca. Los ensayos de resistencia de la roca deberían realizarse utilizando un procedimiento estándar para permitir que se puedan comparar con otros datos. La resistencia uniaxial a la compresión (UCS) de un ensayo de compresión en una muestra del testigo, es el parámetro de resistencia que con mayor frecuencia se mide.

La respuesta del material rocoso confinado a la carga se considera por lo general importante en el diseño del refuerzo y se mide con el ensayo de compresión triaxial en el que se puede determinar la relación entre la tensión máxima de la muestra (σ1) y la presión de confinamiento o la tensión principal menor (σ3), haciendo posible calcular el ángulo de fricción y la resistencia de cizallamiento. En rocas que muestran un desplazamiento significativo bajo carga de tensión estática, la resistencia es difícil de definir y puede tener una importancia menor en la práctica.


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La figura 8 ilustra resultados típicos del ensayos triaxiales mostrando la respuesta de la roca al incremento de la presión.

La acción de refuerzo de los bulones se incrementa σ3, lo que a su vez incrementa el valor de la masa rocosa y la resistencia residual. Hay que tener en cuenta que todos los ensayos de resistencia de la roca cuentan con un problema de escala. Las muestras pequeñas e intactas para el ensayo no son del todo representativas de la masa rocosa in situ. y, como consecuencia, cuanto mayor sea la muestra de la prueba, menor será el resultado del ensayo obtenido. Esto se deberá tener en cuenta cuando se usen datos del ensayo de la roca para el diseño.

Características estructuralesLas características estructurales como las fallas, las fracturas, los planos de estratificación y la exfoliación son importantes, especialmente en entornos de roca dura/de baja tensión. Por ese motivo, es fundamental analizar la estructura geológica

Figura 8: Resultados del examen triaxial en rocas carboníferas


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para determinar la orientación, la persistencia, el espacio y la discontinuidad de las propiedades de la superficie de la cavidad para llevar a cabo el diseño en esta situación. La resistencia al cizallamiento de las superficies del plano de fractura o estratificación pueden medirse con ensayos especializados de laboratorio.

2 Parámetros del campo de esfuerzos de la

roca

Valores de tensiónEl campo de esfuerzos de la roca antes de la excavación se puede visualizar en términos de tres componentes ortogonales: las tensiones principales. Por lo general (aunque no siempre), una será vertical y las dos restantes horizontales. La tensión vertical es por lo general el peso de la roca suprayacente por área de unidad y por ello está directamente relacionada con la profundidad. Las tensiones horizontales también se incrementarán con la profundidad pero de una forma menos previsible; a bajas profundidades, pueden estar influenciadas por la topografía que las rodea pero, como consecuencia de las fuerzas tectónicas, cuando la profundidad se incrementa es probable que una de las tensiones horizontales principales sea significativamente mayor que la otra y también mayor que la tensión vertical en muchas partes del mundo, entre las que se incluyen Europa Occidental, Australia, EE.UU. y Sudáfrica. Esto tiene importantes consecuencias para el diseño, así que en condiciones ideales las mediciones del campo de esfuerzos deberían realizarse in situ.

Cuando se realiza una excavación el campo de esfuerzos inicial se concentra alrededor de la cavidad. La dimensión relativa de esta tensión concentrada, comparada con la resistencia de la masa rocosa, determinará si la roca que rodea la excavación se romperá sin soporte adicional. En lugares poco profundos, las cavidades en rocas relativamente duras pueden auto sostenerse o solo necesitan bulones para asegurar los bloques sueltos. A medida que aumenta la profundidad, puede ser necesario un nivel de refuerzo progresivamente mayor para resistir el cizallamiento activo de la roca y la dilatación y mantener el perfil de la excavación.


33

Geometría de la excavaciónEl tamaño y la forma de la excavación son los que aportan la contribución principal al patrón del campo de esfuerzos que rodea la excavación terminada. Cuanto mayor sea la excavación, mayor soporte se necesitará y puede aparecer una dimensión crítica posterior, más allá de la cual el soporte será extremadamente difícil. Si la excavación es grande y se crea en etapas, es posible que se necesiten cuadriculas de bulonaje distintas en cada nivel para mantener la estabilidad de la cavidad.

Interacción de las aperturas adyacentesNearby openings, either existing or formed later, will influencethe stress field surrounding an excavation, and resulting stressconcentration effects can have a major effect in somecircumstances. Vertical stress concentrations beneath minepillars, for example, can affect workings a considerabledistance above or below. The possible influence of otherworkings during the planned life of the excavation shouldtherefore be considered.

Influencia del método de excavación

El bulonado se utiliza con éxito como soporte conjuntamente con variados tipos de máquinas tuneladoras y donde las excavaciones se realizan con explosivos. Las medidas que se llevaron a cabo en dos túneles de roca dura y una mina de carbón confirmaron que las voladuras no tienen un efecto significativo en la resistencia de la unión de los bulones consolidados con resina instalados a un metro de distancia, para valores de velocidad particular menor de 92 mm/s en las minas de carbón y de 650 mm/s en los túneles de roca dura (Clifford 1995). La realización del avance por medio de voladuras puede, sin embargo, afectar a la superficie en las inmediaciones de la cavidad, hasta el punto de que pueda ser necesario utilizar una malla para contener la roca fragmentada suelta. Las malas prácticas de voladura como la perforación desviada, el sobrecargado y el recubrimiento, incrementan significativamente el daño local a la roca y a los requerimientos del bulonado.


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Aguas subterráneas y corrosión del perno

El conocimiento de la naturaleza de las aguas subterráneas puede influir en la elección del tipo de bulonado como soporte primario o deben tenerse en cuenta en la selección de los métodos y los materiales para el anclaje. El agua reduce la resistencia efectiva de las rocas porosas o sensibles al agua, lubrica las fracturas y otros posibles planos de rotura y puede afectar directamente a la instalación del perno al fluir desde los barrenos. Además, se puede producir corrosión donde el agua entra en contacto con el acero de los pernos sin proteger.

En los casos donde se encuentran caudales volumétricos altos dentro de la roca, puede ser necesario efectuar un tratamiento anterior por inyección a presión para evitar que el bulón inyectado se salga antes de fijarse. La presencia de agua es un factor significativo a la hora de decidir si los pernos de acero necesitan protección anticorrosión. La posible corrosión derivada del agua se puede calcular por medio de su valor pH. Afortunadamente, la resina de poliéster utilizada para anclar los pernos no se ve afectada por las aguas subterráneas y puede formar una barrera impermeable que protege el perno de acero.

Factibilidad del refuerzo de la roca

El bulonado se puede utilizar a modo de soporte en una amplia gama de condiciones. Los límites de eficacia no se pueden definir con precisión, ya que las propiedades del material rocoso, las condiciones de tensión y el tamaño de la cavidad son factores que ejercen influencia. Por lo tanto siempre se tiende a sobre dimensionar el perno.

El requerimiento más básico es que la roca tiene que ser competente (es decir, debería tener una resistencia de compresión libre medible). El bulonado se ha acometido con éxito en rocas con una resistencia menor de 20 MPa que proporciona bajas tensiones. Es probable que la resistencia mínima se incremente a tensiones superiores y para excavaciones mayores, pero el bulonado se ha realizado con éxito en minas de carbón y halita (UCS alrededor de


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50 MPa) a profundidades por encima de 1.000 m y en rocas más fuertes en minas de oro a profundidades mucho mayores.

Otras condiciones que podrían impedir la efectividad del anclaje incluye una combinación negativa de: roca muy fracturada o quebrantada, especialmente con fracturas abiertas, suaves o con espejos de fallas; grandes caudales de agua; grandes tensiones in situ; hinchamiento o aplastamiento de rocas.

Métodos de diseño para apoyo de techo con

pernos

Principios de diseñoDebido a la complejidad de la naturaleza de la roca y de las tensiones de la roca, el diseño de soporte con bulonado tampoco es fácil de realizar. Por consiguiente, se ha desarrollado una serie de métodos de soporte para el diseño que a menudo son específicos para determinadas rocas y condiciones de tensión. Los principales métodos utilizados en la actualidad son:1 técnicas de diseño de precisión;2 técnicas empíricas;3 modelado por ordenador;4 diseño observacional.

Para seleccionar un método de diseño se recomienda seguir las siguientes directrices generales.1 Las condiciones de la ubicación se deberían definir teniendo en

cuenta los parámetros de diseño principales, tal como se han descrito con anterioridad. Deberían identificarse los posibles modos de roturas. El método elegido debería ser uno que se haya desarrollado para y utilizado en condiciones similares y se dirija a los mismos mecanismos de rotura.

2 Puede ser adecuado elegir más de una técnica para considerar en su totalidad la naturaleza de los mecanismos de la rotura, por ejemplo, deslizamiento de los bloques laterales en fracturas y roturas por cizallamiento en el techo. Donde se aplican métodos relativamente simplistas, se deberían comparar los resultados de


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varios métodos a modo de comprobación adicional.3 Los resultados de estos métodos, se deberían usar solo a modo

de directrices y deberían comprobarse in situ controlando la deformación de la roca y la eficacia del soporte.

4 La elección final también estará condicionada a parámetros operativos como el tipo de equipamiento de instalación disponible. De esto se deduce que el diseño del sistema de anclaje se debería integrar en la planificación general de la mina o el túnel.

1 Técnicas de diseño de precisiónSe trata principalmente de ecuaciones matemáticas basadas en los principios mecánicos de roca, que permiten calcular la longitud y el espacio necesario entre los pernos directamente a partir de los parámetros de diseño. Estos métodos conllevan por lo general una considerable simplificación del problema del diseño de modo que se pueda derivar una solución matemática. Por tanto, deberían usarse con gran precaución. Ejemplos de ello son la utilización del cálculo del ‘peso muerto’ para determinar el número de pernos necesario para suspender una viga de roca de una roca estable o suponer que el techo bulonado actúa como una viga o arco elástico, permitiendo el cálculo del soporte necesario para mantener la estabilidad.

Una técnica de análisis utilizada con mucha frecuencia, es considerar el deslizamiento bajo gravedad de los bloques o cuñas unidos por las fracturas. Esto se refiere en particular a rocas duras fracturadas. Se encuentran disponibles programas de ordenador (como UNWEDGE) para realizar el cálculo del diseño e indicar la longitud y el espacio adecuado entre pernos (figura 9).

2 Técnicas empíricasLas técnicas empíricas son ‘reglas generales’ derivadas de experiencias anteriores. Algunas de las más simples no son más que una lista de los soportes recomendados para valores diferentes de uno o varios parámetros de diseño. El conjunto de reglas de diseño empíricas más conocido es el desarrollado por Lang (1961) durante la construcción del trazado hidroeléctrico en Snowy Mountains, Australia.


3�

Farmer y Shelton (1980) perfeccionaron las reglas de Lang y la experiencia de otros y formularon una serie de guías de diseño para excavaciones en masas rocosas que tuvieran puntos de contacto limpios y de escasa discontinuidad.

Las guías de diseño de este tipo son simplistas y deben usarse con precaución. Sin embargo, el diseño empírico basado en los esquemas de clasificación de las rocas ha experimentado un notable desarrollo en los últimos años, y dos de los más conocidos -la clasificación del macizo rocoso (RMR) (Bienawski 1989) y el sistema ‘Q’ de NGI (Barton et al. 1974), son de uso muy extendido para los diseños de soporte en minas y túneles en rocas duras.

La RMR se basa en la resistencia de la roca intacta, la calidad del testigo de perforación (RQD), el espacio y el estado de las discontinuidades y las condiciones del agua subterránea. El

Figura 9: Análisis de la rotura de cuña usando UNWEDGE


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sistema Q se desarrolló a partir del análisis de proyectos de túneles escandinavos. El valor de Q se basa en la valoración numérica de la calidad de la masa rocosa utilizando seis parámetros: RQD; cuatro parámetros relacionados con el número de fracturas y su estado; y el factor de reducción de la tensión teniendo en cuenta las condiciones de tensión.

Grimstad y Barton (1993) proporcionan guías de soporte para valores diferentes de Q, teniendo en cuenta las dimensiones y el uso de la excavación (figura 10).

Ambos métodos se describen en detalle en la mayoría de los libros de texto de la mecánica de rocas.

Estos métodos de clasificación de rocas se han especializado en rocas duras y hacen énfasis en las características de la fractura. Por ello, su uso no está muy extendido en la minería del carbón, donde puede existir gran cantidad de planos débiles de varios tipos y además la resistencia de la roca intacta puede ser mucho menor. Sin embargo, NIOSH en EE.UU. ha desarrollado recientemente un método de diseño para minas de carbón basado en la clasificación de la roca y teniendo en cuenta los niveles de tensión (Mark 2000).

3 Modelado por ordenadorEl modelado como técnica de soporte implica simular el material rocoso, su comportamiento ante las cargas y el efecto de los soportes. En el pasado se construían modelos de escayola a escala para este fin, pero estos han sido reemplazados por modelos numéricos por ordenador que ahora disfrutan de un uso muy extendido. Gracias a la mejora constante de la potencia y la velocidad de los ordenadores, junto con el desarrollo de los paquetes de modelaje numérico por ordenador, se pueden llevar a cabo simulaciones en 2 o, incluso, 3 dimensiones de los problemas de soporte de rocas, aunque este trabajo sigue estando casi exclusivamente en manos de especialistas.

Los paquetes de modelaje de rocas se han desarrollado específicamente para las aplicaciones de la mecánica de rocas. Para las rocas duras bien articuladas, el método de elemento discreto permite simular ensamblajes de bloques. Como alternativa, el método de elemento finito está bien establecido y se puede asumir para dilucidar el comportamiento elástico. Para rocas más débiles,


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como estratos portadores de carbón, se suele preferir el método de diferencia finita explícita, porque permite simular grandes desplazamientos y el comportamiento no elástico con más facilidad (figura 11). La realización de modelos por ordenador puede ser una herramienta de diseño muy potente que permite llevar a cabo estudios de los parámetros de forma extensa, como también simulaciones de ‘¿qué pasaría si?’. Sin embargo, tres requerimientos básicos se han identificado como necesarios para un diseño eficaz al usar este método.1 El modelo ha de poder simular con propiedad el

comportamiento de la roca y los mecanismos de rotura.2 Las propiedades del material y los niveles de tensión inicial

deberían conocerse en detalle preferiblemente procedentes de mediciones laterales.

3 El resultado del modelo se tiene que validar comparando parámetros de medida como desplazamientos de roca y cargas

Figura 11: Modelo por ordenador de un trazado de bulones de mina


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de bulones, con predicciones de modelos.

No todos los trabajos de modelado cumplen, de ninguna manera, estos requerimientos, ya que aumentan la dificultad y los costes. Sin embargo, si se cumplen, el modelado numérico es uno de los métodos de diseño más fiable de los disponibles.

4 Diseño observacionalDiseño observacional significa diseño por medida, una técnica que se utiliza cada vez más tanto en la minería como en la ingeniería civil. Con este sistema, se completa un diseño inicial utilizando la información disponible y el diseño se modifica entonces durante la construcción basándose en la información obtenida de los parámetros clave de observación. Un buen ejemplo de esta técnica de túneles es el Nuevo Método Austriaco de Excavación de Túneles (NATM) que suele utilizar bulones y gunitado a modo de soporte. La sincronización en la aplicación del soporte y el espesor del gunitado varía dependiendo de los valores de convergencia del túnel y las cargas soportadas. Para este sistema es importante que la convergencia sea progresiva y que el soporte adicional se pueda instalar rápidamente.

El diseño observacional aplicado al soporte de bulones en minas de carbón se desarrolló en Australia y lo adoptó la British Coal y se ha incorporado ahora en la guía de la industria del carbón del Reino Unido (HSE 1996). El sistema utiliza datos procedentes de los extensiómetros de barreno y bulones de carga calibrada para confirmar la efectividad del soporte. El soporte adicional se instala si el movimiento del techo excede los niveles de acción predefinidos.

Las condiciones de las minas de carbón son por lo general adecuadas para utilizar las técnicas de diseño observacional, porque la deformación de los estratos de la mina de carbón con bulones se produce de forma relativamente lenta, dando tiempo a instalar soportes adicionales; asimismo, la flexibilidad de los sistemas de la mina, por lo general, permiten la instalación posterior de un soporte adicional sin afectar seriamente la producción. Este método se puede extender a otras minas con condiciones generales similares, porque optimiza el nivel de soporte instalado manteniendo al mismo tiempo un nivel de seguridad alto.


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Instrumentación y control

El control del rendimiento del bulón una vez instalado es importante para garantizar la seguridad y también se utiliza para optimizar el diseño, tal como se describe a continuación.

La gama de instrumentos disponibles, esto incluye medidores de contracción, varios tipos de extensómetros de barreno -desde simples ‘indicadores’ visuales a tipos multianclaje con modelos de lectura remota- y bulones de carga calibrada (figuras 12 & 13). Si se utiliza el control para determinar el nivel de soporte necesario, como en el método de diseño observacional, deberían especificarse las tareas del personal responsable, los procedimientos de control necesario, las acciones de soporte adicional y los momentos críticos en los que hay que instalar el soporte adicional.

Optimización de los patrones de soporte

En el diseño de sistemas de soporte para techo con pernos, pueden modificarse varios factores para ayudar al diseñador a encontrar la solución ideal. Estos son:

1 propiedades del material de anclaje;2 longitud del perno;3 corona anular del perno, perfil del perno y estado de la pared del barreno;4 diámetro del perno;5 densidad del anclaje;6 orientación del perno;7 tensión del perno.

Figura 12: Indicador de altura dual


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Figura 13: Ejemplo típico de los datos del perno de carga calibrada


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1 Propiedades del material de anclajeLa gran mayoría de los pernos están fabricados en acero. Originalmente, los pernos estaban fabricados de barras de acero corrugado pero actualmente son de fabricación específica para maximizar la resistencia al deslizamiento y el alargamiento. La rosca se suele estampar en vez de cortar para proporcionar a la sección roscada una resistencia similar al resto del perno. Se puede utilizar acero galvanizado o inoxidable en aquellos lugares donde sea necesario aplicar protección anticorrosión. Además de los pernos rígidos, existen los tipos flexibles realizados con cables de acero en forma de filamentos trenzados, que se utilizan donde la longitud necesaria no se puede conseguir con un perno rígido. La alternativa más común para el acero como material de construcción de pernos es el plástico reforzado con vidrio. Estos pernos son ligeros, resistentes a la corrosión y pueden tener una gran resistencia a la tracción.

Los medios de consolidación más importantes son las resinas de poliéster y las lechadas de cemento. Las lechadas de cemento son resistentes y duras, pero la gran ventaja de la resina de poliéster es que se ajusta con rapidez y alcanza su resistencia útil en menos de una hora en comparación con los hasta tres días necesarios para los materiales de base cemento. La resina en cartuchos hace que se pueda instalar con facilidad en el barreno y ha probado ser más ‘a prueba de tontos’ que las lechadas de cemento, que se pueden debilitar considerablemente si se mezclan con demasiada agua.

Indicador rotativo.

LOS BULONES COMO APOyO AL DISEñO

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2 Longitud del pernoLa longitud del perno empleado puede variar desde menos de un metro a varios metros, o bien se utilizan unidades rígidas individuales, unidades rígidas acopladas o unidades flexibles. La longitud máxima puede verse limitada por consideraciones operacionales como la accesibilidad, la alineación de los taladros y el método de instalación. La elección de la longitud del perno se ve influida primordialmente por las condiciones. Si la masa rocosa se auto soporta en gran medida, el papel de los pernos puede limitarse a proporcionar ‘soporte de superficie’, evitando el desprendimiento del techo de las inmediaciones. En estos casos pueden utilizarse los pernos cortos, a veces con una malla para incrementar el apoyo de la zona. Como regla general, no se deberían utilizar pernos de menos de 500 mm. Puede ser necesario utilizar pernos de mayor longitud para evitar movimientos de bloques de roca y proporcionar un refuerzo activo al techo sometido a sobrepresión y que se rompe; en estos casos el método de diseño determinará la longitud necesaria del perno.

Lectura del indicador de altura dual.


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Maximizar la resistencia de la unión del bulón permite minimizar la longitud del perno utilizado. Cuanto más potente sea la unión, más corta será la zona de anclaje del perno y mayor la zona de soporte continua en la que la resistencia del perno es capaz de resistir los movimientos del techo (figura 14). Esto es aplicable donde el sistema de anclaje está diseñado para actuar primordialmente para suspender una capa débil de una roca más fuerte que se encuentra encima, y donde el perno resiste de forma activa el movimiento en toda la zona reforzada.

3 Corona anular del perno, perfil del perno y estado de la pared del barrenoLa inyección de resina actúa como entrelazado mecánico entre el perno y la roca, la resistencia de este entrelazado depende de tres

Figura 14: Efecto de la resistencia de unión en la carga máxima disponible del perno para bulones completamente consolidados (según Mark et al. 2002)


4�

parámetros básicos: la corona anular del perno, el perfil del perno y el estado de la pared del barreno, que determinan la resistencia de unión alcanzada para un tipo de roca determinado.

La anchura de la corona anular (la diferencia entre el perno y el diámetro de perforación) tiene una influencia fundamental en la resistencia de unión que se alcanza. Hay dos motivos para ello: la resistencia del entrelazado se maximiza si la corona anular es pequeña ya que si el espacio es amplio en relación al perno, la mezcla del cartucho de resina no se realiza adecuadamente. Puede aparecer el efecto ‘Dedo de guante’ si el cartucho ha sido penetrado por un extremo y el perno gira con este en lugar de destruirle adecuadamente. Una corona anular demasiado pequeña, sin embargo, da lugar a problemas a la hora de instalar el perno. Se considera que la corona anular ideal debe tener unos 3 mm, lo que significa que el diámetro de la broca debería ser de unos 5 mm más que el del perno, porque el diámetro de los taladros suelen ser entre 1 y 2 mm mayor que los diámetros de la broca. Los estándares locales pueden especificar la corona anular máxima del perno a emplear y los ensayos del emplazamiento se pueden emplear para confirmar el tamaño de los taladros realizados y la resistencia de la unión alcanzada.

La situación de las nervaduras del perno también influyen en la resistencia y los perfiles de unión que lo maximizan y esto ha sido desarrollado por varios proveedores. La utilización de una sección redonda regular también es importante para dar una anchura anular constante.

El estado de la pared del barreno es importante. Las marcas del barreno incrementan de forma significativa la resistencia de la unión. Algunos diseños de brocas producen más marcas que otros. Las brocas de pala y de botones dejan unas paredes regulares comparadas con las brocas de mariposa doble que se suelen diseñar para maximizar las marcas. Sin embargo, la mayoría de las brocas se pueden modificar para mejorar el marcado si es necesario; los factores operativos como la velocidad de rotación y la fuerza de empuje también son importantes para mejorar las marcas del barreno.

El soplado del barreno también es importante, porque si el barreno no se limpia bien, las paredes permanecen cubiertas de


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polvo y se reduce la eficacia de la unión. El lavado con agua suele ser la forma más eficaz de limpiar el barreno, pero las halitas y algunas rocas ricas en arcilla son sensibles al agua por lo que no se podrá emplear el baldeo húmedo. El soplado suele ser la alternativa más empleada.

4 Diámetro del pernoViene determinado por la resistencia necesaria del bulón y por la necesidad de mantener la anchura de la corona anular pequeña. Por ello, el diámetro del perno se tiene que elegir teniendo en cuenta los diámetros disponibles en relación con los tamaños de barreno realizables. Dentro de estos límites, cuanto mayor sea el diámetro del perno, mayor será la carga de soporte resultante y en la mayoría de los casos, menor el numero de pernos a instalar.

5 Densidad del anclajeLa densidad de anclajes es el número de pernos instalados por área de superficie. Donde el sistema de anclaje está diseñado para suspender una capa débil de una roca superior más fuerte, la densidad de pernos se puede calcular partiendo del peso necesario para sostener la roca y la resistencia de los pernos a utilizar tal como sigue:

densidad de pernos =peso de la roca del techo a soportar x factor de seguridad

resistencia del deslizamiento de los pernos x zona del techo

Esto presupone que el anclaje del perno en la capa más fuerte permite movilizar la resistencia del perno completo, de lo contrario los pernos serían expulsados antes de alcanzar la carga de deslizamiento. Por lo general, los pernos juegan un papel más activo a la hora de reforzar la roca y la densidad de pernos es mayor de la que sería necesaria para soportar solamente las cargas derivadas de la gravedad. Donde la rotura implica un movimiento de los bloques en zonas discontinuas, la densidad de pernos se determina por la necesidad de entrelazar discontinuidades y los bloques de anclaje en la posición, y por ello depende de la orientación y el espacio de las discontinuidades.


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6 Orientación del pernoLa mayoría de los pernos están instalados verticalmente y la cavidad suele ser de sección rectangular. Esto es lógico si se requiere el máximo efecto de refuerzo en entornos de alta tensión/ baja resistencia (p.ej. anclaje en yacimientos estratificados de minas de carbón profundas), donde la intersección de las discontinuidades es el objetivo primordial, puede ser mejor colocar los pernos verticalmente para interceptar los planos discontinuos. Las limitaciones operativas de la máquina perforadora, por ejemplo jumbos, a veces supone que los pernos tienen que estar en un ángulo ligeramente vertical para conseguir el patrón deseado. Cuando los pernos están instalados en cavidades de perfil curvo, por lo general se despliegan de forma radial o de abanico. Los pernos laterales pueden ser horizontales o en ángulo para interceptar las discontinuidades.

� Tensión del pernoEl tensado del perno se utilizaba originalmente en los pernos de carga puntual para bloquear la cabeza del perno en su posición, pero ahora se utiliza a menudo con pernos anclados con resina ya que se cree que el efecto de la pretensión mejora la eficacia del perno, produciendo una zona de compresión al volumen de roca empernado. El capítulo 2 incluye una sección sobre los aspectos técnicos del tensionado del perno, que concluye que aunque la tensión incrementa la rigidez efectiva de los sistemas de carga puntual, en estos momentos no existe acuerdo sobre la conveniencia de utilizar cargas de alta tensión con anclaje rellenado totalmente. La ventaja fundamental de tensar pernos consolidados con resina puede ser que garantiza que la placa del perno está colocada contra el techo, cerrando cualquier discontinuidad.

CAPÍTULO 4

Tipos de pernos y materiales de inyecciónTipos de pernos

1 Pernos de anclaje mecánicoLos pernos de agarre mecánico o anclajes con soporte de expansión (figura 15) son métodos sencillos, relativamente económicos y ampliamente disponibles para proporcionar soporte a las rocas. Este tipo de perno ofrece soporte inmediato después de su instalación. El perno se engrana aplicando fuerza de giro a la barra del perno que al girar genera un acuñamiento de la corona y tensión en el vástago del perno. A menudo están inyectados con posterioridad para hacer del perno un anclaje permanente.

Figura 15: Pernos de anclaje mecánico o soportes de expansión

TIPOS DE PERNOS y MATERIALES DE INyECCIóN

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Sin embargo, este tipo de pernos tiene sus limitaciones. La naturaleza de los procedimientos en los que trabajan limita su uso a minas con piedras bastante duras. También son difíciles de instalar de forma fiable ya que hay que aplicar el grado de torsión correcto para garantizar que se alcance la carga adecuada. Las pérdidas de la capacidad de asiento también se producen por las vibraciones derivadas de una voladura o si la roca se desprende alrededor de la boca del barreno como consecuencia de las altas tensiones. 2 Pernos de fricciónLos pernos de fricción (‘split sets’) (figura 16) se utilizan con mucha frecuencia en la industria minera de roca dura donde hay un alto grado de mecanización del anclaje y los estratos adecuados para este medio. Como el propio nombre indica, estos pernos trabajan empleando la fricción generada entre los estratos y el perno. Los pernos de fricción son relativamente caros y no deberían utilizarse como soporte a mediano/largo plazo, a menos que estén protegidos contra la corrosión e incluso entonces su vida media se encuentra limitada.

Figura 16: Pernos de fricción


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3 Anclajes de fricción expandiblesLos anclajes de fricción expandibles (figura 17) se usan a menudo como soporte temporal en minas de metal y túneles y se asocian generalmente a la minería muy mecanizada. Estos anclajes se colocan utilizando una bomba de agua a gran presión para expandir el perno plegado a través de un orificio pretaladrado. Estos pernos suelen sufrir corrosión y se está convirtiendo en una práctica frecuente el inyectarlos con posterioridad para prevenirlo.

Figura 17: Anclajes de fricción expandibles

TIPOS DE BULONES y MATERIALES DE INyECCIóN

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4 Pernos inyectadosDurante muchos años se han utilizado frecuentemente los pernos inyectados. El perno que se utiliza con mayor frecuencia es la barra de acero corrugado o barra de vetas. Estos pernos se utilizan por lo general combinados con inyecciones de resina o lechadas de cemento y se pueden instalar tensados o sin tensar, para proporcionar apoyo temporal o permanente en varias condiciones de rocas.

Otro tipo de perno inyectado que se usa habitualmente es el perno de cable inyectado. Se emplean muchos diferentes tipos de pernos de cable, incluidos pernos de cable flexibles y cables de efecto jaula, que se suelen aplicar en zonas que necesitan un apoyo secundario. Estos pernos se suelen inyectar completamente con resina o cemento, o con anclaje puntual de resina e inyectarlos con posterioridad utilizando un sistema de cemento bombeado.

Pernos de acero

Pernos flexibles


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Tipos de materiales de inyección

1 Inyecciones de cemento bombeadoExiste una amplia gama de inyecciones de cemento bombeable de marcas registradas disponible para su uso. Esta va desde mezclas simples de cemento Pórtland a inyecciones formuladas preenvasadas, como Lokset CB® de Minova con características de ingeniería superior como expansión de ajuste anterior y posterior. Estos sistemas se suelen mezclar por lotes por lo general utilizando mezcladores sencillos y unidades de bombeo, muchas de las cuales están disponibles en el mercado.

La naturaleza de la inyección permite una buena penetración en los estratos: la inyección total por lo general garantiza una buena unión entre el perno/cable y los estratos. Estas inyecciones suelen ser relativamente económicas pero están expuestas a

Diversos tipos de pernos de cable.


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sufrir variaciones, derivadas principalmente de la poca disciplina que se aplica a la hora de realizar la mezcla. La adición en exceso incontrolada de agua para hacer el bombeado más fácil es una práctica habitual.

Esto afecta de forma negativa el rendimiento de la inyección y como consecuencia la del anclaje.

Estos tipos de inyección se aplican primordialmente para la instalación de un soporte secundario unido a pernos de cable y del tipo efecto jaula.

2 Cápsulas de cementoLos cartuchos de cemento como los Capcem® de Minova, son una buena alternativa a las inyecciones de cemento bombeado, ya que son relativamente económicos y fáciles de usar. La naturaleza de

Cápsulas de cemento Capcem®.


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la encapsulación del cemento resuelve algunos, pero no todos los problemas asociados con la poca disciplina de mezcla que algunas veces se presentan en los sistemas bombeables.

El tiempo de fraguado puede ser un factor limitante, así como su relativamente baja resistencia a la compresión.

La aplicación principal de las cápsulas de cementos se da en zonas donde el tiempo que el estrato permanece abierto es largo, como es el caso a menudo de las excavaciones en yacimientos de roca maciza.

3 Cartuchos de resinaLos cartuchos de resina de poliéster como los Lokset® de Minova son probablemente el material de inyección de más extendido uso. Se suelen suministrar en cartuchos de dos componentes y son fáciles de usar e instalar. Su instalación precisa cierto grado de mecanización y la relación entre el tamaño del taladro y del

perno tiene un efecto importante sobre la efectividad del refuerzo terminado. La instalación supone girar la barra o el cable cuya acción rompe el cartucho, mezclando la resina y el catalizador. La mezcla resultante se endurece entonces, fijando el perno en el taladro.

La mayoría de los fabricantes de cápsulas oferta una gama de tamaños y tiempos que se pueden adaptar a las necesidades del sistema de anclaje exigido y a las condiciones del macizo rocoso. Esto significa que las cápsulas de resina ofrecen una solución flexible a casi todos los problemas de anclaje. Como se puede modificar el tiempo y el tamaño de la cápsula, permite un régimen de anclaje muy flexible que se puede personalizar para cumplir las necesidades de casi todas las situaciones de anclaje.

Cápsulas de resina Lokset®


5�

La posibilidad de cambiar el tiempo de reacción y el uso de diferentes diámetros en el mismo taladro hace que los cartuchos de resina sean óptimos para su uso donde se necesitan sistemas de tensado posterior. Algunos fabricantes también producen cartuchos como Lokset ‘Toospeedie’® de dos tiempos de reacción de la resina en una sola cápsula. Esto permite reducir la manipulación de materiales en obra.

4 Resinas bombeadas (poliuretano, epoxídicas, poliéster)En algunos lugares, el uso de resinas bombeables para anclajes se ha convertido en algo habitual. Se utilizan a menudo junto con pernos autoperforantes como Wiborex®, y se usan en la actualidad para consolidar el suelo friable y roto junto con inyecciones de poliuretano como Bevedan/Bevedol®.

Las resinas bombeadas tixotrópicas e inyecciones como Geothix® y Wilthix® se encuentran también disponibles para utilizarse con pernos de tendones largos. El taladro se llena con la resina y la naturaleza tixotrópica de la resina de inyección permite poder insertar el bulón en el taladro.

Bomba Geothix®

CAPÍTULO 5

Guía para el uso de pernos consolidados con resinaDescripción

Las cápsulas de resina se componen por lo general de un sistema de resina de poliéster de dos componentes en un cartucho de dos cámaras (figura 18). La resina base de poliéster se encuentra en un compartimiento y una pasta con peróxido orgánico en el otro. La rotación del perno durante la instalación rompe el cartucho y mezcla los dos componentes provocando una reacción química que solidifica asegurando el perno en el barreno. La reacción química de la resina puede ser alterada para que acelerar el tiempo de reacción. El uso de dos tiempos de reacción en el mismo barreno permite pretensar el perno.

La resina se puede ajustar a las necesidades específicas, adaptando la velocidad, la viscosidad y el mástique al coeficiente catalizador. Esto permite trabajar a temperaturas ambiente y poder usar pernos y combinaciones diferentes. Si los dos componentes no están bien mezclados, el proceso de solidificación de la resina no bastará para proporcionar un anclaje eficaz.

Definiciones y recomendaciones de los

fabricantes

Tiempo de gelificaciónSi el batido de resina de poliéster y el catalizador peróxido orgánico se mezclan en la proporción correcta, la resina solidifica correctamente. El tiempo de gelificación se considera la fase de reacción en la que cualquier mezclado podría causar daños en la resina endurecida provocando la pérdida de resistencia. El sistema Lokset® ‘Spin to Stall’, desarrollado por Minova, ha sido diseñado

GUÍA PARA EL USO DE PERNOS CONSOLIDADOS CON RESINA

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de forma que elimina el sobregiro por medio de una resina especialmente formulada y un dispositivo limitador de la fuerza de torsión en el perno.

Tiempo de estabilizaciónEl tiempo de estabilización es el intervalo en el que el sistema mezclado ha alcanzado el ochenta por ciento de su resistencia final.

Tiempo de endurecimientoEl tiempo de endurecimiento es el intervalo necesario para alcanzar la resistencia final.

Resistencia de compresión La mayoría de las normas de bulonado indican una resistencia de compresión mínima necesaria para los componentes de la resina. BS 7861:pt 1 determina, por ejemplo, una resistencia de compresión mínima de 80 MPa a un tiempo máximo de 24 horas. Tiempo de giroEl tiempo de giro es el espacio de tiempo en que hay que girar el

Figura 18: Varias configuraciones de cartuchos de resina


60

perno para garantizar la mezcla eficaz de los dos componentes dentro del barreno. También ayuda a garantizar que la película que forma el cartucho se rompa de forma adecuada. Es importante no exceder el tiempo de giro, ya que el giro en la fase de gel de la resina causaría daños en la reacción, lo que daría lugar a un anclaje poco eficaz o incluso inservible. Aunque este es el caso de la mayoría de los sistemas, recientemente se han desarrollado avances que eliminan el riesgo de sobregiro. El Lokset® ‘Spin to Stall’, como ya se ha mencionado, ha sido diseñado para que el perno no pueda sobregirar, lo que reduce el riesgo de que se produzcan daños en el sistema de anclaje con resina.

Tiempo de esperaEl tiempo de espera es el intervalo aproximado que el operador tiene que aguardar después de instalar el perno antes de poder tensarlo o quitar el brazo del jumbo. No se debe intentar nunca tensar antes de que transcurra este tiempo, ya que la resina podría deteriorarse. Muchos fabricantes indican tiempos de giro y de

Figura 19: Efecto de la temperatura sobre los tiempos de consolidación


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fraguado para sus cartuchos de resina.La reacción que se produce cuando los dos componentes

del cartucho de resina se mezclan depende de la temperatura a la que se encuentran, por esto se recomienda que se realicen ensayos junto con el fabricante para establecer los procedimientos de operación más adecuados para elegir el producto final. Esto permitirá al fabricante recomendar el cartucho que mejor se adapta a las condiciones locales. La figura 19 muestra el efecto de las bajas temperaturas en la reacción y el tiempo de fraguado.

Las circunstancias que el fabricante tendrá en cuenta incluirán la temperatura ambiental de trabajo, la configuración del perno, la longitud del taladro, el tipo/estado de los estratos y las regulaciones locales. Estos factores determinan el diámetro y la longitud de cartucho necesario, el tiempo de gelificación apropiado para las temperaturas ambientales de trabajo, así como la resistencia, el desplazamiento y la rigidez necesarios para cumplir los parámetros de soporte diseñados.

Comprobación de los componentes e

instalacionesEn los últimos años, se han incrementado las expectativas y demandas de la industria minera solicitando sistemáticamente una alta calidad de los productos y servicios. Es fundamental que todos los componentes implicados en el proceso de anclaje del techo se comprueben esmeradamente y se controlen, para garantizar que son aptos para el uso. Hay muchas normas diferentes para los materiales consumibles de bulonado (como BS 7861, ASTM F432-95) y cada una se aplica en una región específica. Estas normas suelen estar formuladas para adaptarse a las condiciones que se encuentran en esa región específica y es posible que los consumibles aptos para una zona no lo sean para otra.

Pruebas de laboratorioTodos los fabricantes de consumibles de bulonado deberán haber llevado a cabo programas de investigación exhaustivos para garantizar que el producto cumpla los estándares mínimos deseados. Se deberán realizar también exámenes de control de la


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calidad para garantizar que se respetan las normas en la fabricación y es preferible que posean el certificado de un sistema de calidad de reconocimiento internacional o que al menos aspiren a conseguirlo. Estas pruebas incluyen a menudo el tiempo de gelificación y las de resistencia a la compresión para garantizar que se cumplan los requerimientos locales.

AlmacenajeEl correcto almacenaje de los cartuchos de resina es fundamental para garantizar un rendimiento eficaz. Tienen que guardarse cubiertas en un lugar seco y fresco y protegidas de la luz solar directa en todo momento. Lo ideal es que se almacenen bajo tierra o en una estancia fresca tan pronto como sea posible después de su recepción. Se recomiendan expresamente las salas frescas aisladas con doble entrada o con unidades de refrigeración. La siguiente opción es el almacenaje bajo tierra inmediatamente después de su recepción (donde en climas cálidos las temperaturas pueden ser más frescas que en la superficie).

El tiempo de vida medio sugerido es de cuatro meses si el almacenamiento es entre 20 y 25°C.

El almacenaje a temperaturas más altas, como a 35°C, reducirá el tiempo de durabilidad a aprox. 2–3 meses.

El almacenaje a temperaturas más bajas aumentará el tiempo de durabilidad: el almacenaje a 10°C, por ejemplo, aumentará el tiempo de durabilidad a aprox. 5–6 meses y a 0–3°C a aprox. 6–8 meses.

Se debe efectuar rotación de productos – es decir, el material más antiguo se deberá consumir primero.

Se deberá almacenar unidades suficientes para cuatro semanas de consumo, para evitar que se exceda la fecha de caducidad antes de su uso.

El almacenaje a temperaturas altas (por encima de los 25°C) hará que la resina del cartucho incremente su densidad y como consecuencia las cápsulas estarán demasiado duras para ser mezcladas. También es posible que los cartuchos pierdan rigidez, lo que dificulta su manejo cuando se introducen en el barreno. Los


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primeros síntomas de este fenómeno es que las tuercas se rompen pronto y no se llega a introducir todo el perno en el barreno. Para combatir este síntoma, a menudo los operadores tienen que empujar el perno sin girar (intentando llegar al fondo del barreno) y empezar a girar una vez que se ha llegado al final para mezclar la resina.

El incremento de densidad de la resina no debería debilitar la consolidación si se siguen los procedimientos de instalación correctos y se llega hasta el fondo del barreno: la máxima velocidad de giro puede, de hecho, mejorar la resistencia de la resina. Incluso si se almacena a temperatura ambiente (20–25°C), el batido de la cápsula se espesará gradualmente y pasados unos cuatro meses, algunas máquinas como, por ejemplo, perforadoras manuales con escasa presión de aire pueden tener problemas. Por lo general, las perforadoras comunes de empuje hidráulico no deberían tener problemas con las cápsulas viejas.

El tiempo de vida media de los cartuchos es solo orientativo y dependerá de las condiciones de almacenaje y el tipo de equipamiento disponible en la mina.

Si se tiene alguna duda sobre el rendimiento de las cápsulas que hayan excedido su fecha de caducidad, deberían realizarse ensayos de tracción (ver abajo) para verificar las propiedades de transferencia de carga.

Si cumplen los requerimientos de la mina y se puede llegar hasta el fondo del barreno girando, entonces los cartuchos deberían tener un rendimiento satisfactorio. Los fabricantes suelen estar dispuestos a someter los cartuchos de fabricación propia a pruebas de laboratorio en las instalaciones de la empresa.

Prueba de tracción de la encapsulación cortaLa mayoría de las normas reconocidas recomienda realizar una prueba de tracción de encapsulación corta para garantizar que los consumibles elegidos sean aptos para el uso. Aunque los métodos utilizados pueden variar de un sitio a otro, el principio general consiste en ensayar los consumibles para establecer el rendimiento que se puede conseguir, más que probar en cuanto a la destrucción, que normalmente solo demuestra la resistencia del perno. Por ejemplo, el ensayo de encapsulación corta permite mediciones in


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situ del perno/resina/roca en varios horizontes del techo y permite así establecer la relación entre los tres parámetros. Una prueba hasta la destrucción, a menos que la instalación sea muy mala, solo mostrará la carga de rotura para el perno. Como el ensayo de tracción de encapsulación corta se realiza bajo tierra en las condiciones normales de la mina, es un ejemplo muy transparente de cómo funcionará el sistema de perno/resina/roca.

Se debería perforar una serie de barrenos a varias profundidades para garantizar que el sistema de anclaje será el adecuado para todas las capas de estratos encontrados en la zona de anclaje. Los pernos se instalan entonces en el barreno usando una cápsula de resina acortada cuya longitud se ha calculado previamente para que dé como resultado un valor no superior a 300 mm.

El perno no debería tirarse antes de una hora ni después de 24 h una vez realizada la instalación, se debe emplear un equipo de ensayo de tracción calibrado, operadores formados y los procedimientos de seguridad adecuados. Esto es para garantizar que en el anclaje con resina el perno tenga suficiente tiempo para alcanzar resistencia y que no se produzcan movimientos del techo que bloqueen mecánicamente el perno provocando una indicación errónea.

Ubicación y métodosLos ensayos deberían realizarse lo más cerca posible del frente de excavación y la sección del techo elegida debe estar limpia y no con riesgo de desprendimientos. Los pernos de ensayo no deberán instalarse a través de mallas o cuadros metálicos y deberán colocarse al menos a 300 mm entre pernos de la misma longitud separando las líneas por al menos un metro.

Método utilizando un barreno ensanchadoEl barreno de prueba deberá taladrarse hasta la parte superior del horizonte de prueba con la corona necesaria y ensancharse a continuación a un diámetro mayor hasta dejar los 300 mm de profundidad del barreno de ensayo. Esto garantiza la exactitud de la prueba de encapsulación.

El cartucho deberá acortarse por medio de una brida para proporcionar suficiente presión y permitir un corte a 300 mm de

GUÍA PARA EL USO DE BULONES CONSOLIDADOS CON RESINA

65

longitud retirando el exceso de cartucho. La longitud del cartucho necesaria se puede calcular por medio de la siguiente ecuación (donde d = diámetro):

Una vez que se haya seccionado el cartucho, insertarlo con cuidado en el barreno, de forma que no se dañe en el borde de la sección ensanchada.

Prueba de tracción de encapsulación corta

× longitud encapsulación(d² barreno – d² perno)longitud cartucho =d² cartucho


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Método utilizando un barreno no ensanchadoEl estado de los estratos locales puede conllevar a que no sea posible utilizar el método mencionado anteriormente. Este suele suceder cuando se taladran estratos débiles como la lodolita y se barre con agua. El agua de barrido puede hacer que se cree una capa de lodo y agua en las paredes del barreno. Esto causa una reducción de la eficacia del bloqueo mecánico entre la resina y la roca, conllevando a resultados erróneos del ensayo.

En este caso, el barreno se deberá taladrar hasta la longitud deseada con una broca estándar. Se deberá medir el diámetro del barreno, del perno y del cartucho. Esto se puede utilizar para determinar la longitud exacta de cartucho de resina necesario para obtener una longitud de unión de 300 mm.

Instalación del perno

Una vez que se hayan preparado los barrenos y los cartuchos se hayan seccionado a la longitud adecuada, se puede proceder a la instalación de los pernos.

Insertar el cartucho y con la mano empujar el perno hasta que el cartucho alcance el fondo del barreno y el perno se apoye sobre este.

Elevar el martillo de bulonaje hasta el perno y ajustar. Empujar y girar el perno hasta el fondo del barreno penetrando

la cápsula durante 3–5 segundos. Para romper el spin de seguridad, girar el perno durante 5

segundos más. Esperar el tiempo recomendado por el fabricante y a

continuación retirar el martillo.

× longitud encapsulación(d² orificio – d² perno)longitud cartucho =d² cápsula


6�

Figura 20: Ajuste del equipo para la prueba de tracción de encapsulación corta


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Prueba de tracción

Los ensayos no deberán realizarse antes de haber transcurrido una hora desde su instalación ni después de 24 h. Esto asegura que la resina haya tenido tiempo para endurecer y que ningún movimiento del techo haya bloqueado el perno en el barreno.

El equipo tiene que instalarse como se muestra en la figura 20. El pistón de tracción deberá estar alineado con el eje del barreno para garantizar que el perno no entre en contacto con las paredes del barreno. La mejor forma de hacerlo es limpiar el área alrededor del barreno y entonces apuntalar con cuñas entre el techo y la placa de apoyo. Cuando el ensamblaje está completamente alineado, el vástago de la galga de medición se encuentra en la hendidura del extremo del pistón de tracción, de modo que este también este alineado con el eje del perno y la galga deberá estar bien anclada.

La carga se debe aplicar lenta, uniforme y sin pausas. El desplazamiento del perno se debe fijar en intervalos de 10 KN.

Análisis

En la mayoría de los casos se encuentran disponibles programas de ordenador para calcular la tensión de unión del sistema de perno/resina/roca.

El programa se basa en los cálculos siguientes:

desplazamiento de unión = desplazamiento medido del perno – (extensión del perno + extensión de la barra de tiro)

F × LFExtensión en el perno =

ES × ¶ × D2/4


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Donde: F = fuerza ejercida (newtons) LF = longitud libre del perno (mm)

= longitud del perno – (longitud de encapsulación + longitud en la barra libre)

ES = módulos young para acero (MPa) D = diámetro nominal del núcleo del perno (mm)

Se debería trazar el gráfico de la fuerza ejercida (kN) con el desplazamiento de la unión (mm) (ver figura 21). La resistencia de unión es la fuerza ejercida en la que la inclinación del gráfico desciende por debajo de 20 kN/mm.

Figura 21: Resultados del ensayo de tracción de encapsulación corta realizada bajo tierra

CAPÍTULO 6

Métodos de instalación y equipamientoInstalaciónUna unidad de perno consolidado con resina se compone simplemente de una cartucho de resina de poliéster de dos cámaras y una barra de acero con una placa y una tuerca. La instalación de la unidad se realiza como se describe a continuación.

Paso 1Taladrar un barreno con el diámetro y la longitud adecuados para el perno que se utiliza. Un taladro demasiado grande malgastará resina y reducirá el rendimiento del perno.

Hay que marcar la profundidad correcta del taladro con cinta o cualquier otro método (figura 22). La longitud ideal del taladro es 50–60 mm más corto que el perno.

Con un equipo rotativo, la energía se transmite a través de la barra de acero que gira y presiona la corona contra la cara de corte. El borde cortante ejerce presión contra la roca y la rompe en fragmentos.

El rendimiento de la broca del taladro depende de que los ajustes del equipo de perforación sean correctos y del correcto manejo del jumbo. Los ajustes mal realizados contribuyen al mal rendimiento de la broca y a un desgaste excesivo más que cualquier otro factor.

La velocidad de rotación y los ajustes de empuje tienen que adecuarse al estado de los estratos del sitio y tienen que controlarse de forma continua para obtener el máximo rendimiento de la broca.

Para taladrar en húmedo en un techo duro, la regla general es incrementar el empuje y reducir la velocidad de rotación. En un techo blando se aplica lo contrario: reducir el empuje e incrementar la velocidad de rotación.Figura 22:

Marcado del taladro

MéTODOS DE INSTALACIóN y EQUIPAMIENTO

�1

AlineaciónLa alineación de los barrenos es el aspecto individual más importante a la hora de perforar. Después de posicionar la corona es fundamental comprobar el alineamiento del brazo del jumbo y ajustarlo como sea necesario.Alineación correcta:

mantiene la fuerza/energía del taladro discurriendo en línea recta;

mejora la velocidad/tiempo de taladrado; permite que el soporte de los estratos funcione como se ha

diseñado. Alineación incorrecta:

la falta de alineación de los barrenos pone en peligro la eficiencia del diseño de soporte de los estratos;

puede dar lugar a dificultades a la hora de instalar los pernos; acelera el desgaste de los componentes de perforación; provoca roturas directas de las barras de perforación.

DiámetroEs fundamental perforar el barreno al diámetro adecuado. La diferencia diametral ideal entre el perno y el taladro se encuentra entre 4 y 10 mm. Se pueden aplicar diámetros mayores pero pueden derivar en las siguientes circunstancias:

la resina necesita más tiempo para endurecerse y hay que esperar este tiempo antes de poder pretensionar el perno; en este caso se describe la resina a menudo como demasiado lenta;

mayores tiempos de endurecimiento de la resina debido a la mezcla de los componentes lentos y los rápidos (como en el cartucho TooSpeedie®);

menos eficacia en la mezcla de los dos componentes del cartucho, mala ruptura de la película del cartucho y posible efecto ‘dedo de guante’;

reducción de la transferencia de la carga (pérdida de la resistencia);

reducción de la longitud de encapsulación (p.ej. un barreno de 29 mm de diámetro da lugar a una reducción de un cuarenta por ciento de la encapsulación comparada con una broca de 27 mm).


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Si se toman diámetros que se encuentran fuera del rango recomendado, hay que llevar a cabo ensayos de tracción para verificar que las cargas alcanzan la resistencia necesaria.

Muchas coronas también taladran en realidad un diámetro mayor en determinados estratos que el diámetro de denominación. Se recomienda medir el diámetro de la perforación con un micrómetro de barreno, de modo que se encuentre entre 0,1 mm desde la parte superior a la inferior.

Las posibles razones para perforaciones de diámetros mayores son:

broca del taladro incorrecta o que no cumple las especificaciones;

cambio en los estratos; broca de arranque; ajuste incorrecto del empuje/giro; demasiado empuje; demasiado juego en la columna de perforación.

LongitudEl barreno se debe taladrar a la longitud correcta. El perno se debe introducir hasta el fondo del barreno, dejando sobresalir la rosca lo bastante para instalar la tuerca, la placa, la planchuela de bola abovedada, etc. La longitud ideal del barreno debería ser 50–60 mm menor que la del perno. A menudo se puede añadir una marca o una cinta a la barra de perforación a modo de guía para la profundidad del barreno. Es aconsejable medir la longitud del barreno de vez en cuando con una cinta de medición. Hay que emplear los procedimientos de barrido adecuados.

Si el barreno es demasiado profundo entonces: no penetrará o no se mezclará parte del cartucho de resina en el

perno provocando una reducción de la resistencia; puede ser insuficiente el tramo de rosca del perno para fijar la

tuerca de forma que se reducen la tensión y la posibilidad de soportar cargas;

puede reducirse la longitud de barra consolidada. Figura 23: Barrenos excesivamente largos


�3

Las posibles razones para barrenos excesivamente largos: longitud incorrecta de la barra de perforación, cambios en la longitud del perno sin que se modifique la barra

de perforación; perforadora empujada demasiado; movimiento o desgaste del marcador.

Si el barreno es demasiado corto entonces: el sistema de soporte diseñado puede no alcanzarse dejando

posibles zonas sin soporte; poca rosca o ausencia de ella para ajustar el perno; existe la posibilidad de que la resina retorne y salpique a los

operarios; el perno puede sobresalir demasiado en la excavación causando

lesiones al personal.

Posibles causas de barrenos insuficientes: longitud incorrecta de la barra de perforación; cambio en la longitud del perno, pero no de la barra de

perforación, o es posible que los pernos viejos no se hayan retirado del almacén;

cambio en la altura del techo de modo que la máquina es incapaz de realizar un barreno profundo;

profundidad taladrada insuficiente.

Paso 2Instalar el número prescrito de cartuchos del diámetro y la longitud adecuados para consolidar completamente el perno en el barreno (figura 25). La tabla 1 indica cuántas cápsulas se necesitan para una longitud de barreno determinada. Comprobar en el envase que la fecha de utilización no ha caducado. Si se está utilizando un sistema tensado, es importante respetar el orden de inserción: El cartucho de resina rápida se tiene que introducir

Figura 25: Instalación del cartucho

Figura 24: Barreno poco profundo


�4

primero. (No insertarlo nunca invertido). Llegado a este punto se puede seleccionar cualquier accesorio necesario (p.ej. sombrerete de plástico, instalador, etc.). Introducir el cartucho y empujarlo suavemente todo el trayecto hasta la parte superior del barreno con el perno o el dispositivo de inserción, si se encuentra disponible.

Paso 3Conectar el perno al equipo de perforación. Presionar con fuerza y girando al mismo tiempo durante el tiempo recomendado por el fabricante a altas revoluciones introducirlo en el barreno (figura 26). Cuando se alcanza el fondo del barreno, bastará con girar durante 2–4 segundos para completar el mezclado. Tenga en cuenta que el tiempo de giro puede variar dependiendo de la temperatura de la roca, pero siempre tiene que ser inferior al tiempo de gelificación de la resina para la temperatura de trabajo. Es fundamental que el perno se empuje y gire hasta alcanzar el fondo del barreno antes que se haya iniciado el endurecimiento de la resina.

El tiempo de giro recomendado por el fabricante no se debe exceder, ya que dañaría la estabilización de la resina, dando como resultado un perno ineficaz y peligroso.

Tabla 1 Longitud media del perno consolidado por cartucho

Diámetro del perno (mm)

Diámetro del cartucho (mm)

Diámetro medio del barreno (mm)

25 28 30 32 35

20

20 88,9 52

24 128 75 57,6 46

28 78,4 63

22

20 142 67 48 37

24 96 69 53 39

28 94 73 53

25

20 126 73 50 33

24 181 105 72 48

28 143 98 65

Figuras basadas en una longitud de cartucho de 500 mm. En estratos fracturados o porosos la longitud de consolidación se reducirá.

Figura 26:Rotación de la cápsula


�5

Paso 4Mantener el perno en su lugar sin moverlo hasta que la resina se haya gelificado lo suficiente para sostener el perno en el barreno. Retirar el equipo de perforación.

Paso 5Acoplar la planchuela y la tuerca, si no se ha hecho durante la in-stalación. (Es posible instalar una unidad completa en un solo paso). En la mayoría de los sistemas de anclaje modernos la placa se añade antes de la instalación.

En los sistemas pretensionados es necesario tensar el perno a un nivel predeterminado. Esto se suele realizar con un dispositivo limitador de la torsión, lo que permite a la tuerca apretar el perno a la carga predeterminada. Estos dispositivos incluyen clavijas de cizallamiento, tuercas de accionamiento químico, tuercas con inserciones curvas y grupos de roscas modificados.

Una vez que la resina ha alcanzado la resistencia suficiente, generalmente determinada por los tiempos de mezcla y espera establecidos por el fabricante, la tuerca se gira haciendo que se rompa el dispositivo limitador de torsión, confiriendo tensión al perno por medio del apriete de la tuerca.

El tiempo de espera es el intervalo aproximado que se aguarda una vez finalizado el tiempo de mezclado antes de intentar tensar el perno. Los tiempos indicados en la caja son solo aproximativos y pueden variar dependiendo de la temperatura, las condiciones de la mina, el barreno, la corona anular del perno, la edad y las condiciones de almacenaje de los cartuchos de resina. Se debe evaluar cada ubicación y zona minera para determinar los parámetros óptimos de instalación.

Búsqueda y solución de erroresA veces el perno no se puede insertar a la profundidad adecuada. Esto se puede deber a:

presión baja del aire cuando se utilizan perforadoras manuales; desgaste de la broca, lo que origina un barreno más estrecho. perno sobredimensionado (diámetro);


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la tuerca se libera demasiado pronto: esto puede deberse a que las tuercas se encuentran en el límite inferior de carga de rotura, las máquinas perforadoras no están bien alineadas, los barrenos presentan ángulos o la presión de alimentación del equipo es alta;

contracción del barreno; altas temperaturas (ambiente y/o resina); resina pasada/caducada.

Algunas veces parece que la resina es demasiado lenta. Esto se puede deber a:

grietas, hendiduras, salientes o fisuras en los estratos dando lugar a pérdidas de resina y un anclaje aparentemente lento. Comprobar la longitud de la encapsulación con una cinta de medición y comparar con la longitud teórica, suele ser un buen indicador de la pérdida de resina.

Una solución para los hundimientos de techo es empernar lo más cerca del frente tan pronto como sea posible después de la extracción. Es posible que parezca que utilizar cartuchos adicionales o múltiples podría solucionar el problema, pero no se puede garantizar la uniformidad de la instalación, de modo que hay que realizar pruebas periódicas de la carga;

las brocas de perforación más largas realizan orificios de mayor tamaño y un ajuste aparentemente más lento;

empujar el perno sin girar; entremezclar componentes de reacción lentos y rápidos; bajas temperaturas (ambiente y/o resina); aberturas anulares de mayor tamaño (> 7mm); una máquina en la que el nivel de fuerza de torsión está

ajustado demasiado alto; la fuerza de torsión de la apertura de la tuerca es demasiado

alta. Si parece que la resina reacciona demasiado rápido o lento, esto se deberá sin duda a uno o a la combinación de varios de los motivos enumerados con anterioridad. Dejar de empernar, informar al supervisor y averiguar la causa.

Puede ser que en algún momento el cartucho forme un ‘dedo


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de guante’ alrededor del perno. El dedo guante puede aparecer en barrenos excesivamente amplios o en aquellos donde la diferencia de diámetro entre el perno y el barreno es grande. El perno empuja el cartucho sin romper la envoltura exterior. Esto da lugar a una consolidación mínima entre la resina endurecida y los estratos provocando una reducción de la eficacia del sistema. Como ya se ha enfatizado con anterioridad, los pernos se giran y empujan al mismo tiempo hacia el fondo del barreno durante la instalación para mezclar los componentes del cartucho de resina. Así se procede para reducir el efecto dedo de guante:

La abertura anular entre el perno y el barreno no debe ser demasiado grande (4–7 mm). Esto puede deberse a un diámetro de barreno muy grande o a un perno muy delgado.

Comprobar que el perno gira a lo largo de todo el cartucho de resina. Si el perno se empuja sin girar a través del cartucho antes de que se inicie la rotación, es problable de que no rasgue y se produzca el efecto dedo de guante.

Asegurarse de que las revoluciones del martillo son altas durante la instalación del perno.

Asegurarse de que la rotación del perno continúe 2–4 segundos una vez que éste haya alcanzado el fondo del barreno.

Si se sospecha que existe el fenómeno descrito, habrá que realizar ensayos de tracción del perno para verificar que se hayan alcanzado las cargas de empuje necesarias.

Dispositivos de bulonaje

Jumbos apernadores de techoLa mecanización del bulonado supuso un hito en el desarrollo de este método de soporte. En el bulonado completamente mecanizado, el operador nunca tiene que situarse debajo de un techo carente de soporte durante los trabajos. Todas las tareas – taladrar, colocar los cartuchos, instalar los pernos – se pueden realizar de forma segura bajo la protección de un techo consolidado. Las funciones mecanizadas proporcionan una capacidad de anclaje de ocho a doce pernos por hora y puede llevarlas a cabo un operario.


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Aún siguen predominando los jumbos apernadores semimecanizados con los que se taladra e instalan los pernos a distancia. La resina se coloca en el barreno con la mano y a continuación se posiciona el perno.

Martillos apernadores montados en cilindrosDesde la década de los 80, se ha producido un gran número de avances en el anclaje por medio de unidades manuales y unidades montadas sobre cilindros. Estas unidades pesan relativamente poco y se pueden mover y manejar con relativa facilidad. Las mejoras en las técnicas de fabricación significan que las unidades son una forma eficaz de taladrar e instalar pernos de techo.

Estas unidades se encuentran disponibles tanto con accionamiento neumático como hidráulico, lo que las convierte en una herramienta muy versátil en el ciclo de anclaje del techo.

Dispositivos de bulonaje montados sobre postesEstos son los primeros pasos para mecanizar la instalación de los pernos de techo. Generalmente instaladas sobre ruedas, estos se pueden colocar en la posición adecuada y ajustar hidráulicamente entre el techo y el suelo para la instalación de cada perno. La perforadora se desplaza hacia arriba y hacia abajo por el poste. Aunque son muy versátiles y relativamente económicas, su rendimiento es bajo y son de complicado manejo.

Un desarrollo reciente han sido los martillos perforadores de perfil bajo montados sobre cilindros para la colocación de bulones

CONTRARIO: dispositivo de anclaje completamente automático.

Dispositivo de bulonaje neumático montado cilindro - Minova SuperTurbo.


80

en cámaras bajas (de menos de 1,8 m) como en las minas de platino y oro de Sudáfrica.Los martillos con percusión deben que usarse para perforar en roca dura. El equipo se fija entre el techo y la solera por medio de un poste neumático en el lugar donde se pretende barrenar; se utiliza un cilindro neumático para elevar el martillo propiamente

Perforadora con poste de apoyo.


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dicho. La instalación de estos bulones consolidados con resina por medio de estos dispositivos debe realizarse con cuidado, ya que la velocidad de rotación y fuerza de torsión bajas del martillo picador lo hacen menos eficaz, que los jumbos de techo de gran velocidad especialmente diseñados para mezclar la resina.

Dispositivos de bulonaje manualLa perforadora manual se encuentra de algún modo limitada a la hora de instalar pernos de techo. El operador (o, en la mayoría de los casos, los operadores) ejercen el empuje para insertar el perno. Estos están expuestos al riesgo y es un trabajo pesado. Son dispositivos sencillos y muy flexibles. Sin embargo, su porcentaje de instalación es bajo y la longitud de perforación puede ser limitada.

El uso principal de este tipo de equipos apernadores es para la instalación de pernos en los hastiales y reforzamiento de los cuadros de madera.

Turbina apernadora manual.

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EEUU

1 RegulacionesLa regulación del soporte de techos de las minas en EE.UU. se basa en el Federal Code of Regulations (Código Federal de Normas), título 30, apartado 75.200. El subapartado 75.204 alude a la publicación F432-95 adjunta de la American Society for Testing Materials (Sociedad Americana para el Ensayo de Materiales), denominada ‘Standard Specification for Roof and Rock Bolts and Accessories’. La mayoría de los materiales utilizados en el anclaje de techos están fabricados y probados de acuerdo a las especificaciones de la ASTM F432-95. Todos los materiales no certificados se tienen que usar con la aprobación del Gerente de Distrito de la Administración de Salud y Seguridad Mineras.

2 Métodos de anclajeEn EE.UU. se instalan al año unos 100 millones de pernos de techo completamente consolidados. El ochenta por ciento es en acero corrugado de 5/8 pulgadas (15,8 mm) que es consolidado completamente en un barreno de 1 pulgada (25,4 mm). Las barras de acero corrugado consolidadas completamente inyectadas de 3/4 pulgadas (19 mm) en barrenos de 1 pulgada (25,4 mm), que se usan con menos frecuencia, maximizan el rendimiento de la resina. Las primeras ofrecen solo el sesenta por ciento de la resistencia de tracción de la resina de las segundas. Esta reducción en la resistencia de la resina se debe a la mezcla no óptima de la resina asociada a la corona anular de 3/8 pulgadas (9,5 mm) definida como el diámetro del orificio menos el diámetro de perno. La corona anular de 1/4 pulgadas (6,4 mm) maximiza la potencia de mezcla de la tensión de cizallamiento de la rotación del perno y proporciona una mezcla

Ejemplos de aplicaciones internacionales deapernado

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ideal de la resina.El predominio de las barras de armadura de 5/8 pulgadas (15,8

mm) más rentables en las minas de carbón estadounidenses se debe a las condiciones geológicas favorables generalizadas, los métodos de minas con varias entrada y el marco regulatorio. Las minas de carbón con problemas de techo apremiantes o demasiado graves para poder controlarlos con pernos de 5/8 pulgadas (15,8 mm), se empernan con combinaciones de barrenos de 1 pulgada (25,4 mm) con pernos completamente inyectados de 3/4 pulgadas (19 mm), que puede encontrarse postensionados o en una combinación de soporte puntual mecánico y pernos de cable.

El sistema Eclipse® fue desarrollado por Minova Inc USA para mejorar el rendimiento del acero corrugado de 5/8 pulgadas (15,8 mm) deformada y consolidada completamente en un barreno de 1 pulgada. La cabeza de amarre del perno de 1/8 pulgadas (3,2 mm) combinada con cartuchos de resina Eclipse Lokset® especialmente formulados da lugar a:

una reducción del efecto dedo de guante; un incremento de la eficacia de la mezcla; un incremento de la resistencia de tracción; un anclaje de resina uniforme; ausencia de cavitación; una mezcla de calidad homogénea hasta el fondo del barreno.

Las pruebas de laboratorio han demostrado que el sistema Eclipse® reduce el efecto dedo de guante aproximadamente un setenta por ciento. Excel Mining Systems introdujo este nuevo sistema como prueba en abril del 2004, patentado en 2002. se instalaron un millón de pies lineales del sistema Eclipse® al mes en las minas de carbón de EE.UU., la mayoría en la Cuenca de Illinois.

3 Diferencias entre roca dura, carbón y obra civilEn las minas de roca dura de EE.UU. y Canadá se emplea una amplia variedad de técnicas de anclaje. Las barras de acero corrugado consolidadas ocupan un segmento minoritario del mercado, dominado por los pernos de fricción y pernos de anclaje. La finalidad del anclaje de techo en las minas de roca dura ígnea es mantener las piezas de la parte superior de la cavidad en su lugar, permitiendo el movimiento de techo que se encuentra justo en carga. Los pernos


84

de fricción no se utilizan en estratos sedimentarios en capas, como el carbón porque esta roca no tolera movimientos. Los estratos ígneos son por lo general macizos con roturas dominados por sistemas de fractura inducidos por voladuras. Las rocas ígneas son masivas y pueden tolerar movimientos originados por el avance del frente, posibilitando que la metodología de fricción más económica domine el mercado. Las barras de armadura inyectadas son el método estándar en estratos sedimentarios y el método superior utilizado en condiciones especiales en minas de roca dura.

4 Métodos de instalaciónLa inmensa mayoría de los pernos de techo inyectados y de fricción empleados en EE.UU. y Canadá se instalan con equipos de perforación hidráulicos modernos de Fletcher, joy, Cannon y otros fabricantes de equipamiento especializados. Estas máquinas accionadas por electricidad o combustible diesel, suelen estar montadas sobre ruedas de goma. Algunas minas de metales preciosos emplean martillos de acción neumática.

Las barras de acero corrugado completamente consolidadas están ancladas con formulaciones de reacción rápida de Minova USA de 20 a 35 seg. Los sistemas de anclaje con canastas puntuales están inyectados con una formulación de velocidad de 50 seg.

5 Procedimientos de diseño y teoría para modelos y longitud de perno y pruebas utilizadas para probar el rendimiento del anclaje Investigadores de NIOSH y universitarios han presentado metodologías para la selección de pernos para techos. Sin embargo, el diseño de pernos de techo se basa en el rendimiento histórico del perno en una estructura geológica determinada. Los cambios en el diseño son evolutivos y no revolucionarios. Los cambios en el tipo, la resistencia y la longitud del perno están motivados por roturas recientes o iniciativas para reducir costes.

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Australia

1 RegulacionesIngenieros de minas/geotécnicos recopilan los planes de gestión de los estratos específicos de una mina. El director de la mina los firma y el departamento minero local los aprueba a continuación.

2 Métodos de anclajeEl anclaje consolidado es el método preferido en casi todas las situaciones tanto para el carbón como para la roca dura. Esporádicamente se utilizan anclajes de carga puntual en estratos de conglomerados.

Todos los pernos de techo de carbón están pretensionados y son aproximadamente la mitad de los pernos colocados.

El carbón utiliza primordialmente el grado X de barra deformada con núcleo de 21,7 mm con barra titan o perfil j.

En Roca dura se utiliza primordialmente: Posimix de DSI – cables entrelazados envolviendo un perno

macizo pernos planos – perno SCS Secura/Reo, perno plano jMA,

perno plano DSI; pernos tubulares – SCS jumbolt y DSI Tigerbolt.

3 Diferencias entre roca dura, carbón y obra civilPara el carbón se suelen utilizar coronas de 27–28 mm junto con cartuchos de 24 mm de diámetro.

En roca dura, se utilizan coronas de 33–35 mm conjuntamente con pernos macizos, también cartuchos de 24, 26 y 30 mm dependiendo de las condiciones locales. Es normal utilizar pernos tubulares con coronas de 44–45 mm y cartuchos de 38 mm.

4 Métodos de instalaciónEl equipo de perforación que se suele utilizar en las minas de carbón es hidráulico con algunos sistemas neumáticos. La colocación neumática de los cartuchos de resina se utiliza en algunas áreas, así como el sistema de instalación Quickchem®.


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5 Procedimientos de diseño y teoría para modelos y longitud de perno, pruebas utilizadas para probar el rendimiento del anclaje Reglas generalesLa longitud mínima del perno debe ser mayor que:

el doble del espacio entre pernos; el triple de la anchura del bloque; 0,3 veces la amplitud del techo, para tramos < 6 m; 0,25 veces la amplitud del techo, para tramos de 18-30 m;

Para pernos de cable se utiliza la misma regla general que para los pernos de techo añadiendo 2 m a la longitud. El espacio de 1,4 m es el límite económico normal.

EmpíricoEl uso de técnicas de clasificación de la masa rocosa con gráficos de base empírica se utiliza para identificar el nivel de soporte adecuado.

Diseño para condiciones específicasLos diseños empíricos se ajustan donde los posibles mecanismos de rotura y condiciones de tensión del suelo se conocen y entienden mejor.

PruebasSon necesarias las pruebas de tracción, encapsulaciones cortas y totales.

Sudáfrica

1 RegulacionesPor ley, todas las minas necesitan determinar un “código de practicas” que realiza el ingeniero de rocas que a su vez lo envía al DME (Department of Minerals and Energy) para que lo apruebe. Este código profesional es específico para cada mina.

2 Métodos de anclajeEn la práctica, al menos el ochenta y cinco por ciento de la industria

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8�

utiliza sistemas de soportes consolidados que casi siempre están pretensionados.

El quince por ciento restante sería de soporte de carga puntual y lo realizan los independientes pequeños que usan una cápsula de resina para reducir costes. Los contratistas usan este sistema con los anclajes de cable y el resto de la perforación se rellena con lechada de cemento.

Hay numerosos tipos de barras que se utilizan en las hulleras. Los tipos más utilizados en la actualidad son:

barra escalonada (jAE) y barra DD (DSI): las barras escalonadas tienen un diámetro de 18 mm (son las más comunes debido a su precio) y se instalan en perforaciones de 23,5 mm. Las barras de 20 mm se instalan en perforaciones de 25–28 mm (coronas Amcoal de 25,6 mm).

barra química (Videx): su diámetro normal es de 17,4 mm y se instala con una corona de 22 ó 23,5 mm.

barra de acero corrugado (Duraset): se suministra en diámetros de 16 y 18 mm.

Minova South Africa ha desarrollado el sistema Lokset® ‘Spin to Stall’. Este sistema ayuda a eliminar los efectos de las variables operacionales, como la temperatura ambiente y la velocidad de giro, de modo que la instalación se autosincroniza y autocomprueba. Minova South África formuló una cápsula de resina única que combina un endurecimiento extremadamente rápido con una gran resistencia. La resina especial se utiliza combinada con un bulón con rosca y una tuerca que gira el bulón hasta que este alcanza la fuerza de torsión predeterminada y rompe el “Spind” de seguridad y la tuerca tensa el bulón.

El proceso completo se realiza en 9–11 segundos y el tramo de rosca que aparece debajo de la tuerca es un buen indicador de si la instalación se ha realizado con éxito.

3 Diferencias entre roca dura, carbón y obra civilLa industria de la roca dura utiliza barras GEWI, cáncamos, split sets, pernos Hydro bulones, relleno, llaves de relleno y ensamblajes.

Los pernos de cable y las barras Gewi se utilizan sobre todo en la obra civil.

Todo lo mencionado previamente se instala usando cápsulas de

LA GUÍA MINOVA - PERNOS INyECTADOS CON ESINA

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cemento o lechadas bombeables. En las minas de oro se utiliza algo resina en determinadas situaciones y en las de platino mucho más.

La diferencia viene marcada por que ne las minas de carbón se realiza el avance de galerías por voladura o con minadores continuos, etc. El soporte se ha de colocar de inmediato y se requiere una gran rapidez.

4 Métodos de instalaciónEl noventa y tres por ciento son instalaciones mecanizadas y el siete por ciento es manual.

Las máquinas mecanizadas son de Fletcher, Biz Africa, RHAM, ARO, Klockner Bekorit y jumbos apernadores integrados en máquinas Voest y joy.

Operaciones manuales con martillo picador para fases Secundarias (ya mencionadas). Tshikondeni usa Wombats® primordialmente para soportar el techo y también tiene un sistema incorporado en sus rozadoras. Todos los contratistas de minas utilizan máquinas tipo Wombat, así como martillos percutores en sus equipos.

Los sistemas mecanizados utilizan resinas de 15 ó 30 segundos como primer cartucho y resinas lentas en las cajas de recarga.

Los instaladores manuales deberían utilizar tiempos de 60 segundos o superiores.

5 Procedimientos de diseño y teoría para modelos y longitud de perno. Pruebas utilizadas para probar el rendimiento del anclaje La cuadricula y la longitud del perno son específicos de cada mina. Esto se realiza en el código de práctica. También se realizan pruebas para conocer la longitud de consolidación crítica de la resina.

Reino Unido

1 RegulacionesEl código profesional lo dicta la Health and Safety Commission (Comisión General de Seguridad e Higiene). Se realizan reconocimientos en el emplazamiento y prospecciones geológicas

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para determinar la idoneidad del bulonado. Si hay estimaciones disponibles, se realiza un plan de anclaje y pruebas de campo con extensos controles. 2 Métodos de anclajeTodos los anclajes se realizan con el sistema ‘AT’. Todos los bulones se pretensan utilizando resina rápida y lenta. Los pernos de los hastiales no suelen ser tensados.

Todos los consumibles tienen que cumplir la BS 7861:sección 1:2002

El apoyo complementario lo suelen proporcionar pernos de cable completamente inyectados donde se requieren, aunque en los últimos tiempos se ha convertido más frecuente el uso de Megabolts®.

3 Métodos de instalaciónLos pernos se instalan utilizando jumbos, perforadoras de columna, jumbos multibrazos o dispositivos de bulonaje. Los casos de enfermedad de tendinitis debido a las vibraciones han dado lugar a desarrollar jumbos con mando a distancia y apoyos extensibles para reaccionar entre el techo y el bastidor de perforación, taladrar el barreno e instalar el perno.

Los cartuchos se suelen instalar en el barreno por medio de tubos plásticos pero se está empezando a emplear el lanzamiento neumático.

Barton N, Lien R and Lunde j 1974. Engineering classification of jointed rock masses for the design of tunnel support. Rock mechanics 6 pp189–236

Bienawski zT 1987. Strata control in mineral engineering. New york: john Wiley & Sons

Clifford B 1995. Investigation for the introduction of rockbolting at Pentreclwydau South Mine in South Wales. MSc thesis, Mining Engineering, University of Exeter, Faculty of Engineering, Camborne School of Mines

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Lista de referencias

LISTA DE REFERENCIAS

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Lista de ilustraciones y figuras

Un típico trazado de bulones xvIndicador rotativo 36Lectura del indicador de carga dual para dos horizontes 37Pernos de acero 45Pernos flexibles 45Diversos tipos de pernos de cable 46Cartuchos de cemento Capcem® 47Cartuchos de resina Lockset® 48Bomba Geothix® 49Ensayo de tracción de consolidación corta 57Equipo de anclaje completamente automático 70Equipo de bulonaje neumático montado sobre columna – Minova Super Turbo 71Equipo para perforar en hastiales 72Perforadora manual 73 Figura 1 a: Concentración de la tensión alrededor de cavidades rectangulares y circulares 5Figura 1b: Concepto de tensión dirigida de la rotura por cizallamiento para aperturas de sección rectangulares y circulares 6Figura 2: Patrones de rotura de roca para condiciones de tensión alta y baja 7Figura 3: Anulación del cizallamiento 10Figura 4: Anulación del descuelgue vertical 10Figura 5a: Concepto de estabilidad del techo mediante retención de la tensión 11Figura 5b: Si la tensión no es anulada el techo puede caer 12Figura 6: Estabilización de un techo con carga residual horizontal 13

LISTA DE ILUSTRACIONES y FIGURAS

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Figura 7: Efecto del sistema de bulonado sobre el estado de tensión del techo 14Figura 8: Resultados del ensayo de compresión triaxial en rocas carboníferas 23Figura 9: Análisis de la rotura de cuñas usando el programa ‘unwedge’ 29Figura 10: Guías de apoyo para el sistema ‘Q’ según Grimstad y Barton 31Figura 11: Modelo por ordenador de un trazado de bulones en galería de mina 32Figura 12: Indicador de carga dual para dos horizontes 34Figura 13: Ejemplo típico de Bulón Indicador de carga 35Figura 14: Efecto de la resistencia de carga máxima disponible para pernos completamente consolidados 38Figura 15: Pernos de anclaje mecánico o de cabezas de expansión 42Figura 16: Pernos de fricción 43Figura 17: Anclajes de fricción expandibles 44Figura 18: Varias configuraciones de cartuchos de resina 51Figura 19: Efecto de la temperatura sobre los tiempos de consolidación 53Figura 20: Montaje del equipo de tracción para ensayos con pernos parcialmente consolidados 60Figura 21: Resultados del ensayo de tracción en el interior de mina 61Figura 22: Marcado de la barra de perforar 62Figura 23: Barrenos excesivamente profundos 64Figura 24: Barrenos de profundidad insuficiente 65Figura 25: Instalación del cartucho 65Figura 26: Rotación del cartucho 66

‘Spin to Stall’ 79‘TooSpeedie® 48–9, 63aguas subterráneas 25–6Alemania iv, 2, 3almacenaje 54–6altura dual en indicador 34, 37American Society for Testing Materials 74análisis, de sistema 61anclaje de bloque 9anclaje: prácticas 77Anulación axial 9–10, 14Anulación del cizallamiento 9, 10aplicaciones internacionales de bulonado 74–81aplicaciones típicas 17–19ARO 80ASTM F432-95 54, 74Australia iv, v, 4, 24, 28, 33Australia 78Australia 77–8barra DD 79barra DSI DD 79barra escalonada JAE 79barra GEWI 80barra química 79barra química de Videx 79barras de acero corrugado Duraset 79barras escalonadas 79Bevedan/Bevedol® 49Biz Africa 80British Coal 33BS 7861 52, 54, 81bulones de acero 45Bureau of Mines, Estados Unidos 2Canadá 75–6cáncamos 80Cannon 76CarboTech SiS ivcartucho de resina Lokset® 48, 48cartuchos 2–3, 48, 50–61, 51

cartuchos de cemento Capcem® 47, 47cartuchos de resina Eclipse Lokset® 75cartuchos: cemento 46, 47–8, 47cartuchos: resina 48–9, 50–61, 51Celtite ivcemento Pórtland 46cemento, cartuchos, ver inyeccion, bombeadas 44–5clasificación del macizo rocoso (RMR) 29concentración de la tensión 5consolidación, corta, prueba de tracción 56–7, 60, 61control 33–4corona anular y perfil, perno 39–40corrosión 25–6Charbonnages de France 3datos del perno de carga calibrada 35dedo de guante 39, 68–9, 75densidad, anclaje 40–1diámetro, perno 40dimensiones 24–5diseño 80DSI Posimix 77DSI Tigerbolt 77eficacia, sistemas de anclaje 16–17equipo de bulonaje, completamente automático 70Equipo de perforación sobre columna 71, 71equipo para perforar en hastiales 72equipos de bulonaje 69–73, 73equipos, anclaje 69–73Escandinavia 29estado de la pared del barreno 39–40Estados Unidos iv, v, 1–2, 4, 24, 30Estados Unidos y Canadá 76

Estados Unidos y Canadá 76Europa 3, 24excavación 24–5Excel Mining Systems 75extracciones de pizarra en Angers 1Federal Code of Regulations 74Fletcher 76, 80Francia 1, 2, 3geometría de la excavación 24–5Geothix® 49, 49Health and Safety Commission 81indicador de carga dual para dos horizontes 34, 37indicador rotativo 36instalación 62–7instalación 80instrumentación 33–4investigación 16inyección 2inyecciones, cemento bombeado 44–5Joy 78, 80jumbos apernadores montados sobre columna 71, 71jumbos móviles mecanizados para pernar techos 69, 71Klebanker 3Klockner Bekorit 80Lokset CB® 46Lokset® 48–9, 48Lokset® ‘Spin to Stall’ 51, 52Lokset®; ver también Eclipse, ‘Spin to Stall’, ‘TooSpeedie’ ivlongitud, perno 37–8llaves de relleno 80máquina Voest 80martillos percutores 71–3, 80materiales de inyección 46–7mecanizado mobil 69, 71Megabolts® 81métodos de anclaje 79métodos de anclaje 81

Registro

REGISTRO

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métodos de anclaje 74–5métodos de diseño 78métodos de diseño 20–1métodos de diseño 76métodos de instalación 77–8métodos de instalación 81métodos de instalación 76minas de oro 72minas de platino 72minas, tipos: Australia 77minas, tipos: Estados Unidos y Canadá 75–6minas, tipos: Sudáfrica 80Mine Safety and Health Administration (MSHA) 74Minova Inc USA 75, 76Minova South Africa 79Minova: ver sistema Eclipse®, Super Turbo modelado por ordenador 30, 32modelo por ordenador 32NIOSH 76normas 21Nuevo Método Austriaco de Excavación de Túneles (NATM) 33orientación, perno 41parámetros de diseño 21–2patrones de soporte, optimización 34, 36–41perno Hydro 80perno plano DSI 77perno plano JMA, 77Perno/bulón 59pernos de anclaje mecánico 42–4, 42pernos de cable 46pernos de fricción 43, 43, 44pernos de techo en acero corrugado 74–6, 79pernos flexibles 45pernos inyectados 45pernos mecánicos 80pernos planos 77pernos tubulares 77Pernos, anclajes, de fricción expandibles 44Polonia iv

Pórtland 46propiedades del material, pernos 36prueba de tracción, encapsulación parcial 56–7, 60, 61pruebas 54–9, 60, 61pruebas de laboratorio 54refuerzo xv–xvi, 5–6, 8regulaciones 77regulaciones 21regulaciones 78regulaciones 81regulaciones 21, 74Reino Unido 81Reino Unido 2, 33relleno 80resina de poliuretano 49resinas de poliéster 49resinas epoxícas 2, 49resinas, bombeadas 49resistencia de compresión 52retención en techo 10–13, 11–13RHAM 80roca(s): campo de esfuerzos 5–8, 24–5roca(s): características estructurales 23–4roca(s): carbonífera(s) 23roca(s): parámetros del material 22–4roca(s): patrones de rotura 7roca(s): refuerzo 26roca(s): resistencia mecánica 22–3roca(s): tipo 22rocas carboníferas, resultados del ensayo triaxial 23rotativo 36rotura de cuña 29rotura por cizallamiento 6Rusia ivSCS Jumbolt 77SCS Secura/Reo bolt 77SEBV 2Secunda 80sistema ‘AT’ 81sistema ‘Q’ 29, 31sistema ‘Q’ de NGI 29, 31

sistema de instalación Quickchem® 78sistema Eclipse® 75soporte del techo con pernos 27–33soporte, pasivo xv, 1split sets 80Sudáfrica 80Sudáfrica 80Sudáfrica iv, 4, 24, 72Super Turbo 71suspensión 9taladro de equipo, radial 72temperatura 53, 53, 54–6tensión dirigida de la rotura por cizallamiento 6tensión, perno 14–16, 41tiempo de endurecimiento 52tiempo de espera 52–3, 53tiempo de estabilización 51–2tiempo de gelificación 51tiempo de giro 52tipos de minas 75–6Titafix ivtransferencia de cargas 8trazado hidroeléctrico en Snowy Mountains 28trazado, de bulones xvTshikondeni 80UNWEDGE (programa informático) 28, 29Wiborex® 49Wilthix® 49Wombats® 80

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