Francisco Javier Pérez Lira. Ingeniero de minas. Departamento de Minería, Túneles y Perforación de INSERSA

En un contexto de minería subterránea, la efectividad de la sustentabilidad es importante por dos razones principales: la seguridad de las personas y equipos involucrados en la operación y lograr la extracción más económica de mineral con la menor dilución posible.

El tipo de soporte requerido para una excavación dependerá de varios factores: los esfuerzos presentes en el macizo rocoso, la geometría de la excavación, el estrés presente en la roca, los daños causados ​​por voladuras, los procesos de deterioro y corrosión de los elementos de soporte, etc.

Se pueden utilizar dos técnicas de estabilización diferentes para mantener la capacidad de carga cerca de los límites de una excavación subterránea (Windsor y Thomson, 1992):

Por regla general, entendemos el soporte de una excavación subterránea como la combinación de sistemas de refuerzo y soporte. Es una práctica habitual diseñar el refuerzo para que actúe junto con los elementos de apoyo y así configurar un esquema de apoyo adecuado (Windsor y Thompson, 1992).

Por otro lado, es importante señalar la importancia de aplicar prácticas adecuadas de voladura y una correcta limpieza de la excavación previa al apoyo, lo que ayudará a reducir la cantidad de bloques sueltos que deben apoyarse, mejorando así el comportamiento autoportante de la masa rocosa.

Thompson y Windsor (1992) clasificaron los tipos, funciones, mecanismos básicos y comportamiento de los diferentes sistemas comerciales de soporte y refuerzo de rocas disponibles. Para explicar los mecanismos básicos de transferencia de carga entre el elemento de refuerzo y el macizo rocoso, se diferencian tres categorías.

Las categorías se muestran en la Figura 1. Se describen como acoplamiento mecánico continuo (CMC), acoplamiento de fricción continua (CFC) y acoplamiento mecánico y de fricción discreto (DMFC).

La siguiente tabla muestra algunos elementos de refuerzo típicos agrupados en cada una de las categorías:

Los elementos de refuerzo incluidos en la primera categoría (CMC) dependen de un agente de fijación, generalmente cemento o resinas, que llenan el espacio anular entre la barra de acero o el cable y el agujero realizado en la roca. La función principal del elemento de fijación o relleno es proporcionar un mecanismo de transferencia de carga entre el macizo rocoso y el elemento de refuerzo, en este caso, la barra o el cable.

Por otro lado, los elementos de refuerzo incluidos en la segunda categoría correspondiente a los acoplamientos de fricción continua (CFC), se instalan en contacto directo con la roca. El mecanismo de transferencia de carga estará en función de las fuerzas de fricción desarrolladas entre el elemento de refuerzo y la pared del agujero en el que está instalado. La transferencia de carga estará limitada por la tensión radial establecida durante la inserción del elemento de refuerzo en el agujero. Las fuerzas de unión serán función del diámetro del elemento de refuerzo, del diámetro del agujero y de cualquier irregularidad que aparezca en la pared de dicho agujero.

Finalmente, los elementos de refuerzo incluidos en la categoría DMFC (Discrete Mechanical and Friction Coupled) transfieren la carga a dos puntos, el punto de anclaje, ubicado dentro del agujero y a la placa de distribución. La distancia entre los dos elementos, cabeza de anclaje y placa, está desacoplada de la roca, por lo que la transferencia de carga se limita a la longitud de la cabeza de anclaje.

Como elemento principal de soporte de la roca, cabe destacar la malla de alambre de acero. Elemento esencial del soporte requerido para mantener la capacidad portante del macizo rocoso cerca de los límites de la excavación subterránea (Villaescusa, 1999b). Si bien los pernos se utilizan para controlar la estabilidad general de la excavación, la malla está diseñada para retener rocas sueltas o fragmentos de hormigón proyectado que no podrían ser soportados por el patrón de pernos utilizado.

El deterioro de la roca entre el patrón de pernos puede deberse a varios factores. Entre otros podemos mencionar los daños ocasionados por voladuras, el número y orientación de las juntas, la intemperie, etc. El soporte con malla produce una contrapresión en los huecos entre los tornillos colocados.

Hay diferentes configuraciones de malla de alambre de acero que se utilizan para soportar excavaciones subterráneas. Los tipos más comunes son la malla electrosoldada, que consiste en un conjunto de alambres rectos dispuestos en una rejilla cuadrada o rectangular soldados entre sí. Por otro lado, tenemos la malla de alambres tejidos y doblados regularmente formando una serie de eslabones de cadena que se entrelazan e interconectan mecánicamente.

La malla electrosoldada puede tener diferentes diámetros de alambre y diferentes espaciamientos entre ellos y se suministra en varios tamaños. La configuración más común es un alambre de 5,6 mm de diámetro que forma una rejilla de 100 x 100 mm. Las mallas suelen tener 2,4 m de ancho por longitudes que oscilan entre 3,6 y 6 m. Las longitudes más largas dificultan el manejo y la colocación.

La malla tejida, como la anterior, viene en diferentes diámetros de alambre. Los más habituales son los de 3 y 4 mm. Este tipo de malla se suministra en rollos de varias dimensiones que pueden variar entre 15 y 20 m de largo y un ancho de 2,3 m.

La malla tejida es más ligera que la malla electrosoldada, ofrece una resistencia superior, garantiza una menor superposición entre paneles y los tiempos de instalación suelen ser más cortos.

En el pasado, los paneles de malla electrosoldados se colocaban manualmente con la ayuda de plataformas elevadoras y usando jumbos de perforación. Para evitar trabajar en áreas sin apoyo y no exponer a los trabajadores al riesgo de caída de rocas, previamente fue necesario disparar toda la sección de la galería excavada y luego instalar los pernos con el patrón diseñado. Luego de esta operación, con la ayuda de una plataforma elevadora y al menos tres operarios, se colocó el soporte de malla. En el caso de utilizar pernos de fricción, desprovistos de tuerca de apriete para la placa de anclaje, fue necesario aplicar un nuevo patrón de atornillado para fijar la malla al contorno de la excavación. Cuando los pernos tienen tuerca, fue posible aflojarla, colocar la malla y volver a fijar la tuerca. En la mayoría de los casos, debido al tiempo de ejecución y la calidad, lo más común era reemplazar un nuevo patrón de atornillado, incurriendo en un aumento en los costos de mantenimiento por el uso de materiales sobrantes.

El mantenimiento de la excavación implica un alto costo adicional y aumenta el tiempo de los ciclos de avance de la excavación del túnel, por lo que la automatización de este proceso con el fin de mejorar aspectos como la seguridad, la calidad de la instalación y la eficiencia, es un factor de gran importancia en el que INSERSA viene trabajando. en los últimos años.

INSERSA es una empresa que se constituyó en 1988 con una actividad inicial en perforación y perforación minera y en un ámbito de actuación local. Hoy también se segmenta en otras áreas productivas, como minería, túneles y construcción con alcance internacional de trabajo.

La empresa realiza todo tipo de trabajos tanto en minería interior como exterior, desde el desarrollo de infraestructura hasta la extracción y transporte del mineral, contando con medios y personal propios para ello. INSERSA cuenta en la actualidad con uno de los parques de maquinaria para túneles y minería más grandes del país.

Con el fin de avanzar en la mecanización de la operación de refuerzo y soporte de roca en minería subterránea, INSERSA adquirió en 2016, el primero de los equipos de empernado, específicamente, el modelo Sandvik DS411, un equipo de perforación de refuerzo de roca diseñado para instalar los tipos más comunes de pernos en combinación con malla de acero.

La máquina de empernado está equipada para instalar pernos de fricción SPLIT SET y pernos de unión de resina encapsulada. Incorpora un brazo manipulador de malla electrosoldada para la colocación mecanizada de la misma. Además, dicho brazo está adaptado para montar el implemento de instalación de malla tejida en rollo. El proceso de colocación de pernos y mallas está completamente mecanizado y las tareas de control las realiza un solo operador.

El equipo está articulado en el centro para permitir una mejor maniobrabilidad y tiene unas dimensiones de 12.040 x 3.960 x 2.940 mm. La altura máxima de trabajo es de 8,4 m montando el brazo de atornillado denominado BH30. Para el desplazamiento se utiliza un motor diesel de 110 kW y una vez colocado en el lugar de trabajo, la perforación y colocación de pernos y mallas se realiza mediante un accionamiento eléctrico con una potencia instalada de 70 kW, pudiendo operar con voltajes 390 y 690. Fuente de alimentación V.

Monta dos brazos, uno de ellos incorpora la perforadora RD314 de 14 kW de potencia, lo que permite, para la longitud preestablecida de pernos, perforar diámetros entre 33 y 43 mm. Este brazo, además del martillo perforador, monta la cabeza de atornillado y un carrusel para el alojamiento de 8 tornillos, limitado por la dimensión de la placa de anclaje de 150 x 150 mm. La longitud de los tornillos que se pueden colocar oscila entre los 1.500 mm y los 3.000 mm.

El operador de la máquina de empernado trabaja desde el interior de la cabina FOPS / ROPS de la máquina. No está expuesto a roca sin apoyo en ningún momento, por lo que las condiciones de seguridad con el uso de este equipo se mejoran significativamente en comparación con la colocación manual de pernos y mallas. Entre otros factores, no es necesario proyectar hormigón en la sección antes del refuerzo de la roca con pernos, lo que reduce los tiempos de ciclo de excavación y los costos de mantenimiento.

Desde la adquisición del primer equipo en 2016, INSERSA ha apostado por la colocación mecanizada de refuerzo y soporte de roca mediante el uso de atornilladoras. Actualmente contamos con 14 equipos, todos ellos operando en las minas de la Faja Ibérica de Pirita.

Las ventajas de utilizar máquinas de empernado en operaciones de refuerzo y soporte de rocas son:

El proceso de puesta en funcionamiento de este equipo en INSERSA desde la adquisición del primer equipo hasta la actualidad, se ha basado en dos aspectos fundamentales:

Gracias a la formación y especialización de los operarios, actualmente se obtienen rendimientos de colocación muy elevados, que se resumen en la siguiente tabla:

Rdto. Malla electrosoldada (m2 / h) *

Hay que tener en cuenta a la hora de interpretar estos datos, que en la minería subterránea no suelen existir fosas continuas donde colocar pernos y mallas, salvo que son galerías que necesitan, en un tramo concreto, un refuerzo del soporte o una rehabilitación de lo mismo. La longitud del tramo de galería a apoyar está limitada por la longitud del paso o la longitud de la galería excavada, normalmente entre 3 y 5 m. Por tanto, los retornos globales se ven mermados por el tiempo que el equipo emplea para desplazarse entre los distintos frentes de trabajo.

Los altos índices de disponibilidad mecánica se consiguen gracias a un equipo de mantenimiento altamente calificado. INSERSA cuenta con más de 4.000 m2 de instalaciones para el mantenimiento especializado de equipos mineros, tanto subterráneos como de minería a cielo abierto, ubicadas en la localidad de Minas de Riotinto, en la provincia de Huelva, en el corazón de la Faja Pirítica Ibérica. Además, en cada uno de sus centros de trabajo asociados a la mina subterránea, cuenta con instalaciones de mantenimiento y personal altamente calificado, conformado por una plantilla de más de 150 especialistas en mecánica, hidráulica, electricidad y electrónica, junto con un equipo de técnicos en cargar. de gestión.

El desarrollo y crecimiento de INSERSA ha sido posible, entre otros, gracias a factores como la formación y especialización de su personal, la mecanización y automatización de procesos y maquinaria especializada.

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Geobrugg Ibérica, SAU

Mycsa, Mulder y Co., SL

"Hay un gran interés y muchas ganas de vernos cara a cara, poder unirnos a los equipos y saber cómo es el futuro"

Cubrir toda la perforación es difícil pero desde Amareper trabajamos en la mejora y la formación continua para intentar llegar a todas las áreas posibles ”

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Esperamos realizar una edición, aunque atípica por tantas incidencias, exitosa como plataforma empresarial ”

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