Universidad Nacional

“San Luis Gonzaga de Ica”

Facultad de Ingeniería de Minas y Metalurgia

Escuela Académica Profesional de Ingeniería de Minas

Aplicabilidad del Shotcrete como un sistema de

sostenimiento en excavaciones subterráneas de la mina San

Cristóbal periodo 2015

Para optar el título de:

INGENIERO DE MINAS

Presentado por:

Bachiller: Harol Smik Pasache Toledo

Nazca-Perú

2015

DEDICATORIA

Este presente trabajo se los dedico a Dios, a mis padres por haberme apoyado en todas mis decisiones, a mi madre por su amor incondicional; a mi viejo, por su inmensa paciencia conmigo; a mi novia Carolina por la confianza depositada en mí y por su apoyo moral en este camino intermedio y a todas aquellas personas que contribuyeron directa o indirectamente en este trabajo.

HAROL PASACHE

AGRADECIMIENTO

A la empresa minera San Cristóbal y a sus trabajadores en especial a Edwin Rolando por haberme brindado información actual sobre el manejo sostenimiento de la mina; a Martha Perleche por su asesoramiento en la elaboración de este proyecto.

GRACIAS INFINITAMENTE

HAROL PASACHE

INDICE

INTRODUCCION

CAPITULO I: ALCANCES METODOLOGICOS

1.1 Descripción del estudio

1.2 Planteamiento del problema

1.3 Formulación del problema

1.3.1 Preguntas específicas

1.3.1.1 Pregunta específica 1

1.3.1.2 Pregunta específica 2

1.4 Objetivos de la investigación

1.4.1 Objetivos generales

1.4.2 Objetivos específicos

1.4.2.1 Objetivo específico 1

1.4.2.2 Objetivo específico 2

1.4.3 Importancia

1.5 Antecedentes

1.6 Hipótesis de la investigación

1.6.1 Hipótesis general

1.6.2 Hipótesis especificas

1.6.2.1 Hipótesis especifica 1

1.6.2.2 Hipótesis especifica 2

1.7 Variables

1.8 Operacionalizacion de variables

1.9 Justificación del estudio

1.10 Estrategias metodológicas

1.10.1 Tipo, Nivel y Diseño de la investigación

1.10.2 Población

1.10.3 Técnicas de recolección de información

1.10.4 Instrumentos de recolección de información

MATRIZ DE CONSISTENCIA

FUENTES DE INFORMACION

CRONOGRAMA DE ACTIVIDADES

ANEXOS

CAPITLO II: MARCO TEORICO

ASPECTOS GENERALES

2.1 Datos de la empresa

2.2 Ubicación del yacimiento

2.3 Vías de acceso

2.4 Clima

MARCO CONCEPTUAL

CAPITLO III: CONDICIONES DEL AREA DEL PROYECO

3.1 Ambiente físico

3.2 Ambiente biológico

3.3 Ambiente socio-económico

CAPITULO IV: SHOTCRETE EN EXCAVACIONES SUBTERRANEAS

4.1 Aplicación como sostenimiento de excavaciones subterráneas

4.1.1 Influencia como sistema de sostenimiento

4.2 Procesos de Aplicación

4.2.1 Proceso de mezcla seca

4.2.2 Proceso de mezcla húmeda

4.3 Propiedades del hormigón o Mortero proyectado

4.4 Aplicación de Shotcrete y geo mecánica

CAPITULO V: CONDICIONES ACTUALES DE LA MINA

5.1 Método de clasificación del macizo rocoso

5.2 Tecnología usada

5.3 Personal Requerido

5.3.1 Cuadrilla

5.3.2 Labores del personal

5.4 Materiales utilizados en la confección del Shotcrete

5.4.1 Cemento

5.4.2 Áridos

5.4.3 Agua

5.4.4 Aditivos

5.4.5 Acelerantes

5.4.6 Fibras

CAPITULO VI: APLICACIÓN DEL SHOTCRETE

6.1 Proceso Pre-productivo del shotcrete

6.1.1 Selección y control de calidad de insumos

6.2 Proceso Productivo del shotcrete

6.2.1 Dosificación de la mezcla

6.2.1.1 Arena

6.2.1.2 Silo de cemento

6.2.1.2 Agua

6.2.1.3 Aditivo Glenium TC 1300

6.2.1.4 Aditivo Delvo

6.2.1.5 Fibra sintética Enduro

6.2.1.6 Aditivo Meyco 160

6.2.2 Elaboración del concreto

6.2.2.1 Planta de Mezclado

6.2.2.2 Curado

6.2.2.3 Costos en producción de concreto por m3

6.2.3 Ensayos de control

6.2.4 Preparación del área para aplicar el concreto

6.3 Transporte del concreto

6.3.1 Equipos

6.4 Lanzado

6.4.1 Maquina Shotcretera

6.4.2 Técnica de proyección

6.4.3 Espesor

6.4.4 Rechazo y Overspray

6.5 Método de aplicación por vía húmeda

6.6 Recolección de datos del lanzado

6.7 Curado

CAPITULO VII: CONDICIONES DE SEGURIDAD Y OPTIMITIZACION

7.1 Condiciones de seguridad

7.2 Lista de comprobación

7.3 Reporte diario de sostenimiento con Shotcrete

7.4 Shotcrete reforzado con fibra

7.5 Ahorro de tiempo

CONCLUSIONES

RECOMENDACIONES

BIBLIOGRAFIA

INTRODUCCION

La creciente necesidad de las empresas mineras por alcanzar la competitividad, nos

obliga a diseñar procesos más eficientes donde se optimice el empleo de los recursos

creando mayor valor agregado. La aplicación mecanizada del concreto lanzado

SHOTCRETE no es la excepción, cumple con las condiciones de ser una metodología

de rápida aplicación y resultados tangibles cuando se conjugan: la pericia del

operador, un buen diseño de la mezcla y condiciones adecuadas en la labor (presión

neumática adecuada, terreno previamente desatado y dentro del tiempo del auto

soporte).

Estamos ante un método sin ninguna duda eficaz, la pregunta es: ¿Será siempre

eficiente?

La aplicación del concreto lanzado reduce de gran manera el ciclo de minado.

Recordemos cuando hace unas décadas, el sostenimiento de una labor con roca tipo

4 (de acuerdo a GSI) implicaba el armado de cuadros con encribado antes de dar un

siguiente disparo, dicha operación para una labor de 3,0m x 3,5m podía tomar a 2

obreros toda una guardia de trabajo (12 horas); la aparición del concreto lanzado por

vía húmeda cambió dicha situación, el armado de cuadros sería reemplazado por 4

pulgadas de concreto con fibra, tomando sólo 20 minutos en la misma labor. Todo el

mundo parece satisfecho por la reducción del ciclo de minado, pero volvemos a la

pregunta: ¿Estaremos siendo eficientes? ¿O tal vez estén aumentando nuestros

costos a medida que profundizamos la mina? ¿Cómo saberlo? A fin de dar una

respuesta, debemos primero distinguir las etapas del proceso: (a) elaboración del

concreto, (b) transporte a interior mina, y (c) lanzado de concreto.

Observamos que la eficiencia del shotcrete dependen de la elaboración y aplicación

de concreto, los cuales tienen un límite de productividad, mientras más cerca estemos

de éste, mayor será nuestra eficiencia; por tanto, debemos enfocar nuestro análisis en

la buena elaboración del concreto.

CAPITULO I

ALCANCES METODOLOGICOS

1.1 DESCRIPCION DEL ESTUDIO

1.2 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

La siguiente monografía presenta la aplicabilidad del Shotcrete como un sistema de

sostenimiento de las excavaciones subterráneas. Su capacidad como un sistema de

sostenimiento en las labores mineras se hace cada vez más interesante como para

ser calificadas como un sistema de sostenimiento efectivo y duradero.

Los estudios de laboratorio para determinar con qué tipo de roca estamos trabajando,

determinando las propiedades físico-mecánicas y valorándolas en (GSI), (RMR),

(RMRM), (Q) y (SMR), nos van a permitir diseñar el tipo de sostenimiento a aplicar ya

sea por el uso de pernos, malla, shotcrete; si se procede por el uso de shotcrete van a

realizarse ciertos ensayos de la mezcla de concreto por el método de paneles

redondos, el mismo que nos va a servir para evaluar y cuantificar el rebote para así

poder rediseñar la mezcla.

Sabiendo que la caída de rocas es uno de los primeros causantes en la industria

minera, nos vemos en la laboriosa necesidad de tener que reforzar las labores

subterráneas de la forma más segura, rápida y económica.

La tecnología del shotcrete ha evolucionado con el transcurso del tiempo, teniendo

ahora dos métodos de aplicación que nos permitirán cumplir con las exigencias de las

normas de seguridad minera.

1.3 FORMULACION DEL PROBLEMA

¿Cómo se aplica el Shotcrete como sistema de sostenimiento en las excavaciones

subterráneas de la mina San Cristóbal periodo 2015?

1.3.1 PREGUNTAS ESPECÍFICAS

1.3.1.1 PREGUNTA ESPECÍFICA 1.-

¿De qué manera influye la elaboración del shotcrete con relación

a la geo mecánica del macizo rocoso del yacimiento minero?

1.3.1.2 PREGUNTA ESPECÍFICA 2.-

¿Cuáles son las ventajas de la aplicación de fibras en el shotcrete

como sustitución de las mallas electro soldadas?

1.4 OBJETIVOS DE LA INVESTIGACION

1.4.1 OBJETIVO GENERAL.-

Conocer cómo se desarrollan áreas de trabajo favorables en

condiciones seguras y productivas, minimizando los riesgos a su vez

que se genere velocidad de avance de las labores, en base al diseño de

un determinado sistema de sostenimiento.

1.4.2 OBJETIVOS ESPECIFICOS.-

1.4.2.1 OBJETIVO ESPECIFICO 1.-

Conocer mediante estudios y ensayos que medida la elaboración

del Shotcrete aplicado en la Mina San Cristóbal tiene relación con

la geo mecánica del yacimiento minero.

1.4.2.2 OBJETIVO ESPECIFICO 2.-

Investigar las ventajas que trae consigo la intervención de fibras

en el Shotcrete aplicados como refuerzo secundario en el

sostenimiento.

1.4.3 IMPORTANCIA.-

El sostenimiento como parte del proceso productivo, supedita el ciclo

minero, ya que su tipo de refuerzo y su ejecución, son de trascendental

importancia tanto en la seguridad; donde crea las condiciones de

estabilidad del macizo rocoso, minimizando los riesgos, como en la

producción; así como del personal altamente calificado, esto permite

ahorro de tiempo y buena performance en los avances

1.5 ANTECEDENTES

1.6 HIPOTESIS DE LA INVESTIGACION

1.6.1 HIPOTESIS GENERAL

La aplicación del Shotcrete como sistema de sostenimiento en la mina

San Cristóbal se aplicara de la manera más eficiente y segura posible ya

que siendo así garantizara condiciones más optimas tanto en el sector

seguridad como en el de producción, reduciendo accidentes por caída

de rocas.

1.6.1.1 HIPOTESIS ESPECIFICA 1

La aplicación del shotcrete como un sistema de sostenimiento,

dependerá exclusivamente de la geo mecánica como ciencia que

evalúa los valores geo mecánicos y comportamiento de la roca al

ser excavada. Su creciente tendencia y efectiva aplicabilidad

ayudan al mejoramiento de los Sistemas de sostenimiento de

excavaciones subterráneas y superficiales.

1.6.1.2 HIPOTESIS ESPECÍFICA 2

Los beneficios y ventajas de las fibras dentro del Shotcrete para

aumentar la resistencia del sistema de sostenimiento significativo

debido a que reduce tiempos y costos a la hora de ser aplicados

1.7 VARIABLES

1.7.1 VARIABLE INDEPENDIENTE: Aplicación del Shotcrete

La aplicación del Shotcrete es un sistema constructivo consistente en

proyectar con un "cañón" o manguera a alta presión hormigón, pudiendo

construir sobre cualquier tipo de superficie, inclusive la tierra, con el

objetivo de conseguir un muro continuo, con mayor resistencia y menor

espesor, para soportar y contener la presión ejercida por el terreno, con

cualquier tipo de pendiente, ofreciendo una impermeabilización óptima

gracias a la baja porosidad.

1.7.2 VARIABLE DEPENDIENTE: Sistema de sostenimiento

Los progresos en la investigación para la construcción de túneles y

excavaciones subterráneas tienen como objetivo realizar la mínima

perturbación a las condiciones naturales del terreno excavado,

requerimiento que es difícil de conseguir en su totalidad, por lo cual es

necesario aplicar un tipo de sostenimiento que vaya acorde a las

necesidades de la estructura.

1.8 OPERACIONALIZACION DE VARIABLES

VARIABLES DIMENCIONES INDICADORES

VARIABLE INDEPENDIENTE:Aplicación del shotcrete

Elaboración del material

 Resistencia compresiva

Beneficios  Fibras

 VARIABLE DEPENDIENTE:Sistema de sostenimiento

Factores de resistencia de roca

 Geo mecánica del macizo rocoso

Factores de tiempo y dinero

 Refuerzo secundario

1.9 JUSTIFICACION DEL ESTUDIO

Siendo el sostenimiento parte esencial dentro de las fases mineras unitarias,

condicionada a las características geo mecánicas, y por ende su estabilidad es clave

hoy en día para el binomio de Producción-Seguridad.

Es necesario en este sentido garantizar al trabajador de la mina, las condiciones de

seguridad adecuadas, para que se realice un trabajo productivo y eficiente, el refuerzo

debe ser realizado en forma rápida y técnicamente apropiado, para brindar la

estabilidad al área volada o distorsionada

1.10 ESTRATEGIAS METODOLOGIAS

1.10.1 TIPO, NIVEL Y DISEÑO DE LA INVESTIGACION

1.10.1.1 TIPO DE INVESTIGACION:

La siguiente investigación por sus características pertenece a una

investigación descriptiva, porque conocimientos sobre el

comportamiento de las variables.

1.10.1.2 NIVEL DE LA INVESTIGACION:

La investigación abordada según su nivel de profundidad es

descriptiva correlacional. Es decir es descriptiva porque busca

conocer las características de las variables de estudio, por otro

lado es correlacional ya que tiene como propósito medir el grado

de relación que exista entre las variables en un contexto en

particular.

1.10.1.3 DISEÑO DE LA INVESTIGACION:

El diseño de la investigación a considerar es no experimental, de

corte descriptivo correlacional. No experimental, porque no se

manipulará deliberadamente las variables y solo se observaran

sus características en su ambiente propio, para después

analizarlos. Es descriptivo correlacional, porque se describirán las

relaciones entre las dos variables de un grupo para luego

establecer la relación entre estas.

El siguiente esquema pertenece a este tipo de diseño.

En donde:

M: Muestra del estudio

O1: Observación de la variable X: Aplicación del Shotcrete

O2: Observación de la variable Y: Sistema de Sostenimiento

R: Coeficiente de relación entre las variables

1.10.2 POBLACION-MUESTRA

1.10.3 TECNICAS DE ROLECCION DE INFORMACION

La técnica de recolección de datos empleada en el presente estudio es

la encuesta.

1.10.4 INSTRUMENTOS DE RECOLECCION DE INFORMACION

MATRIZ DE CONSISTENCIA

FUENTES DE INFORMACION

CRONOGRAMA DE ACTIVIDADES

ANEXOS

CAPITULO II

MARCO TEORICO

ASPECTOS GENERALES

2.1 DATOS DE LA EMPRESA

Volcan Compañía Minera S.A.A., es una empresa minera constituida por escritura

pública el 1 de febrero de 1998, proveniente de la fusión de Volcan Compañía Minera

S.A. y Empresa Minera Mahr Túnel S.A., dedicada a realizar todas las actividades

comprendidas dentro de la industria minera, como la exploración y explotación de

denuncios mineros por cuenta propia y su correspondiente extracción, concentración,

tratamiento y comercialización de minerales polimetálicos, rigiéndose por las normas

del Texto Único Ordenado de la Ley General de Minería dentro de la clasificación de

Empresa Minera Mediana. Sus actividades están enmarcadas en el Código CIUU N°

1320 – Extracción de Minerales Metalíferos No Ferrosos. Inicio de operaciones: 1997

año en que fue adquirida a Centromin

Datos del Titular:

Volcan Compañía Minera S.A.A. – Unidad Minera San Cristóbal.

Dirección: Av. Gregorio Escobedo 710, Jesús María.

Teléfono: 219-4000

RUC: 20383045267.

Representante legal: Sr. Jacob Timmers Maat.

Inscripción en Registros Públicos: Fecha de Inscripción en RRPP 04-03-98; Ficha

Nº41074; Asiento Nº 01

ORGANIGRAMA U.M SAN CRISTOBAL

FUENTE: VOLCAN S.A.A.

2.2 UBICACIÓN DEL YACIMIENTO

La ubicación de las operaciones de la Compañía minera San Cristóbal es la siguiente:

Ubicación: Distrito: Yauli

Provincia: Yauli Departamento:

Junín

Coordenadas geográficas son: 76°05' de longitud Oeste

11°43' de latitud Sur

Altitud media: 4,700 m.s.n.m.

2.3 VIAS DE ACCESO

El acceso a la Mina San Cristóbal se puede definir de la siguiente manera: Desde

Lima utilizando la carretera central hasta el desvío de Yauli (Paraje Calera Cut Off)

170km, desde ese punto se toma dirección hasta San Cristóbal que son

aproximadamente 20km, teniendo un recorrido total de 220km desde la ciudad de

Lima con un tiempo aproximado de 4 horas en camioneta.

DE A Km Hr Lima Cut-off 170.0 3.0 Cut-off San

Cristóbal 20.0 1.0

total  220.0 4.0

2.4 CLIMA

De acuerdo a la clasificación climática elaborada por SENAMHI, las características

del proyecto corresponden a un clima lluvioso, frío, con menores lluvias en otoño e

invierno y con humedad relativa calificada como húmeda. Este clima se caracteriza

porque su régimen de humedad tiene dos estaciones bien marcadas, mayo – octubre

(estación seca) y noviembre – abril (estación húmeda).

MARCO CONCEPTUAL

Como los procesos de sostenimiento estructural de construcciones subterráneas el

hormigón y el mortero forman para esencial por lo que se es necesario presentar

algunas de las terminologías usadas en todo el desarrollo de este proyecto de

investigación:

4.1 SHOTCRETE:

Es el concreto obtenido con la ayuda de una mezcla “pre confeccionada”, el cual es

lanzado con una bomba proyectora empleando un flujo de aire comprimido, hasta la

“lancha” o tobera, desde la cual el operador dirige el chorro contra la superficie de

aplicación sobre la cual se adhiere el material de proyección, compactándose al

mismo tiempo por la fuerza de impacto.

4.2 GUNITA:

Es un mortero proyectado compuesto de arena-cemento y puede contener áridos en

la arena gruesa que llegan hasta 4mm.

4.3 GUNITADO:

La técnica del gunitado es un sistema constructivo consistente en proyectar con un

"cañón" o manguera a alta presión hormigón, pudiendo construir sobre cualquier tipo

de superficie, inclusive la tierra, con el objetivo de conseguir un muro continuo, con

mayor resistencia y menor espesor, para soportar y contener la presión ejercida por el

terreno, con cualquier tipo de pendiente, ofreciendo una impermeabilización óptima

gracias a la baja porosidad.

4.4 HORMIGON PROYECTADO:

El hormigón proyectado es un material estructuralmente resistente y durable, con alta

adherencia a: roca, hormigón, acero y otros materiales. La obtención de estas

propiedades favorables es fruto de una adecuada planificación, supervisión y

habilidad de la cuadrilla de aplicación

4.6 HORMIGON O MORTERO CON FIBRAS:

Es cualquiera de los tipos de Hormigón pero en este caso es proyectado con fibras ya

sean de material metálico o sintético para su mejor adherencia.

4.7 GUNITADO POR VIA SECA:

Es el procedimiento de aplicación mediante el cual todos los componentes de la

mezcla como el cemento, los áridos, etc. a excepción del agua son mezclados

previamente antes de hacer el lanzamiento, esto al salir se van a mezclar en la

boquilla junto con el agua y los aditivos en forma líquida.

4.8 GUNITADO POR VIA HUMEDA:

Es un procedimiento muy similar al gunitado por vía seca con la diferencia que en

este caso todos los componentes del concreto son mezclados en una sola máquina

antes de ser aplicados a la manguera de salida.

4.9 LANZADO:

En esta fase, el concreto se transforma en shotcrete, luego de la adición del aditivo

acelerante y la proyección por medios neumáticos.

4.10 REBOTE O RECHAZO:

Es el concreto que al ser lanzado no queda impregnado en las paredes de las

excavaciones, si no que cae por efecto de la gravedad.

4.11 TENACIDAD:

Es la energía que llega a absorber el hormigón lanzado antes de llegar a sus límites

de resistencia.

CAPITULO III

DESCRIPCION DE LAS CONDICIONES DEL AREA DEL PROYECTO

3.1 AMBIENTE FISICOLa unidad minera se ubica en la zona de tundra pluvial-Alpino Tropical y en la unidad

geomorfológico denominada Altiplanicie, por lo que se deduce que previo a las

operaciones de la mina, el área de influencia directa se caracterizó por presentar

escasa vegetación, con predominancia de pastos naturales en las zonas con mejores

condiciones hidrológicas y nula en las zonas de suelos con afloramientos líticos.

La Unidad Minera de San Cristóbal se ubica en el flanco Este de la Cordillera de los

Andes Centrales del Perú, al Este de la divisoria continental a una altitud promedio de

4700 m.s.n.m

El distrito minero de San Cristóbal está localizado en la parte Sur Oeste del Domo de

Yauli, que abarca casi íntegramente los distritos de Morococha, San Cristóbal y

Andaychagua. Está estructura representa una ventana de formaciones Paleozoicas

dentro de la faja intracordillerana de formaciones Mesozoicas. El Paleozoico tiene dos

pisos, el inferior formado por el grupo Excélsior y el superior por el grupo Mitu; el

Excélsior está aflorando a lo largo del anticlinal de Chumpe en la parte Oeste del

Domo y en el anticlinal de Ultimátum hacia el Este; el Mitu aflora en la mayor parte del

Domo.

Los márgenes del Domo están constituido por las formaciones Mesozoicas: Grupo

Pucará, Grupo Goyllarisquizga, Grupo Machay y la Formación Jumasha. Cuerpos

intrusivos y capas extrusivas testifican la actividad ígnea en la zona. El fracturamiento

en el área de San Cristóbal, parece ser el resultado de las fuerzas compresivas e

intrusivas que dieron lugar a la formación del Domo de Yauli.

Entre las reservas minerales se incluyen al mineral clasificado como Probado-

Probable, luego de deducir el mineral extraído durante el año 2007 y de efectuar

reestimaciones fundamentadas en las definiciones internacionales.

La Unidad Minera San Cristóbal pertenece a la Asociación de Suelos Regosol Districo

–Afloramiento Lítico (RGd – R) cubriendo un área de 1 512.7 H a del área de

influencia directa.

En el Sector San Cristóbal, los Fenómenos de Geodinámica Externa existentes son

de poca envergadura, no habiéndose observado Peligros Geológicos de importancia

que puedan significar altos riesgos a los diferentes componentes del sector San

Cristóbal, tales como el poblado de Yauli, campamentos, plantas, presas de relave,

desmonteras, etc.

3.1.1 GEOLOGIA REGIONAL

3.1.2 GEOLOGIA LOCAL

3.1.3 GEOLOGIA ESTRUCTURAL

3.2 AMBIENTE BIOLOGICOLa evaluación del componente vegetal se realizó utilizando el método de las

transectas propuesto por Matteuci en 1982 que permite obtener información sobre

diversidad en el medio evaluado y una medida indirecta de la biomasa presente. La

evaluación de fauna terrestre se realizó de dos maneras, una evaluación cuantitativa

realizada en función de la comunidad de aves y un registro cualitativo que recabó

información para todos los grupos de fauna mayor.

3.3 AMBIENTE SOCIOECONOMICOEl Área de Influencia directa está conformada por la comunidad de Yauli, centro

poblado Manuel Montero, Marh Túnel, La Victoria los cuales pertenecen a la

jurisdicción del distrito de Yauli, Provincia de Yauli, Región Junín

El área de influencia indirecta está conformada por las áreas que reciben impactos

indirectos ocasionados por la actividad minera. En este sentido, el área de influencia

indirecta se encuentra conformada por los centros poblados de Chichocancha,

Pomacocha y Pachachaca los cuales pertenecen a la jurisdicción del Distrito de Yauli,

Provincia de Yauli, Región Junín.

CAPITULO IVUSO DEL SHOTCRETE EN EXCAVACIONES SUBTERRANEAS

4.1 APLICACIÓN COMO SOSTENIMIENTO EN EXCAVACIONES SUBTERRANEAS

El término “concretos lanzado” se refiere a la mezcla humedecida de arena, cemento,

fibra y aditivo, proyectado sobre un área por medio de presión de aire.

Por ello se emplea un recipiente de presión de alimentación continua llamado

lanzador.

Una capa delgada de shotcrete después de corto tiempo, puede establecer un estado

de equilibrio que de determina verificando el proceso de deformación. Sus

deformaciones son pequeñas, son suficientes 2” de shotcrete a 10 o 20 m. del frente

de avance, si en cambio, las deformaciones son intensas, es recomendable primero

1” en el mismo frente, y luego del avance afianzar cuando las deformaciones hayan

disminuido solo una vez detenido los movimientos es posible y recomendable revestir.

En la práctica esa idea de sostener eficazmente un macizo rocoso en la excavación

permitiendo a su vez deformación, es posible mediante el concreto lanzado por su

flexibilidad, además de las ventajas en cuanto a la capacidad de carga, rápida

aplicación y tempana resistencia, en beneficio de neutralizar el aflojamiento del

macizo circundante.

La estructura así compuesta roca-shotcrete, impide e aflojamiento, la descompresión

y flexión que acompañan los procesos normales de desestabilización, pero cuando

está fresco sigue las deformaciones primarias del macizo rocoso, permitiendo la

reducción de los esfuerzos de borde a medida que simultáneamente va aumentando

su resistencia con el tiempo.

Debido a que la adhesión del shotcrete a la mayota de las rocas es muy grande, este

actúa como material de encastre, formando una unidad estática o estructural

compuesta entre la roca y su superficie, dándole al sistema una alta resistencia

cuando trabaja a compresión y ofreciendo resistencia distorsiones de hasta 1% de

variación del diámetro de excavación cuando trabaja a flexión. El resultado mecánico

más importante es que la superficie de la roca no se afloja, permaneciendo sin

modificaciones en su estado, en tanto y en cuando no sea dañado por el método de

voladura empleado.

4.1.1 La influencia del shotcrete en el sostenimiento

En las excavaciones subterráneas se utiliza cada vez más el mortero y el

concreto por aplicación neumática conocido como concreto lanzado.

Los rendimientos forman parte integral del programa de operación, selección

de los materiales y de equipo, así como el entrenamiento de operadores. El

concreto que se lanza al final de las pruebas que se hacen antes de la

construcción será probablemente mucho mejor que el mismo concreto que se

lanza al comienzo.

1. Actúa como una capa delgada de hormigón cubriendo toda superficie

del túnel y soporta el desmoronamiento de la roca.

2. Una capa delgada de shotcrete después de corto tiempo, puede

establecer un estado de equilibrio que se determina verificando el

proceso de deformación.

4.2 PORCESOS DE APLICACIÓN

Básicamente existen dos procesos para la aplicación del Shotcrete:

4.2.1. Proceso Vía Seca:

El shotcrete o concreto lanzado por el sistema de vía seca consiste en la

mezcla en seco del cemento con los áridos asegurando su

homogeneidad, se transporta hasta la máquina de proyección mediante

correas transportadoras por aire comprimido. En la boquilla se le

adiciona agua y eventualmente el aditivo acelerante liquido hasta que el

hormigón sea lanzado a alta velocidad contra la zona de trabajo.

VENTAJAS DESVENTAJAS

Se facilitan ciertas condiciones

de aplicación (filtraciones).

Permite baja relación A/C.

Maquinarias más económicas.

Mayor energía de compactación.

Mayor densidad de mezcla

colocada.

Mayor generación de polvo.

Mayor porcentaje de rebote.

Condiciones de aplicación

ambientalmente

inconvenientes.

Exige mayor experiencia en

mano de obra.

4.2.2 Proceso Vía Húmeda:

El shotcrete o concreto lanzado por el sistema de vía húmeda, consiste

en trasladar neumáticamente por una tubería, una mezcla de concreto a

la que se añade un aditivo acelerante que produce una fragua o

endurecimiento inicial muy rápido, éste producto se adhiere a la

superficie irregular de la mina, evitando accidentes por desprendimiento

de la roca.

VENTAJAS DESVENTAJAS

La calidad del hormigón no

depende de la habilidad del

pitonero.

La cantidad de agua es

controlada.

Menor rebote.

Mayor homogeneidad de la

mezcla.

Menor resistencia

Mayor razón agua cemento

El sistema requiere planta de

hormigón

Requiere más cemento que la

vía seca para igual resistencia

4.3 PROPIEDADES DEL CONCRETO O MORTERO PROYECTADO

Es el concreto obtenido con la ayuda de una mezcla “pre confeccionada”, el cual es

lanzado con una bomba proyectora empleando un flujo de aire comprimido, hasta la

“lancha” o tobera, se adhiere el material de proyección, compactándose al mismo

tiempo por la fuerza de impacto. Provee gran durabilidad y excelente adherencia con

la roca y otros materiales.

Estas propiedades favorables dependen de la correcta aplicación de la técnica

usadas, siendo necesario una buena programación y supervisión.

4.4 APLICACIÓN DEL SHOTCRETE RELACIONADO CON LA GEOMECANICA

El problema para diseñar el sostenimiento para un macizo rocoso, es encarado

usando diferentes técnicas o métodos, pero en todo ellos, los principales aspectos a

los que se reduce el cálculo son dos:

- Primero la capacidad de predecir con éxito y dentro de márgenes de error

aceptables, las cargas del macizo rocoso que deben ser soportadas por el

sistema.

Determinar la capacidad cortante de los diversos sistemas de sostenimiento

susceptibles a ser usados en cada caso.

- El segundo aspecto, gracias la ciencia de resistencia de materiales, ha sido

resuelto; sin embargo el primer aspecto no es tan simple, por considerar que

el macizo rocoso es el material constructivo más complejo que existe, por

contar con muchas variables y propiedades que no se pueden cuantificar

fácilmente como son: mineralogía, litología, discontinuidades estructurales,

procesos de transformación físico - químico, presencia de agua subterránea

y otros. Sin embargo, existen métodos empíricos y analíticos que intentan

cuantificar todas estas variables; basado primero en las clasificaciones geo

mecánicas del macizo rocoso.

Actualmente existe tecnología bastante avanzada para conocer numéricamente

empujes, si no solo para evitar movimientos de bloques o cuñas potencialmente

inestables y a punto de caer y deslizarse por su propio peso; esto indica que el

macizo rocoso se auto soporta. Por el contrario si los esfuerzos residuales son

mayores que la resistencia al corte de la roca circundante, aparecerán fracturas y/o el

fenómeno de estallido de roca, en tal situación el sostenimiento será diseñado para

resistir empujes.

El método basado en resultados de instrumentación se emplea como comprobación

para el análisis de interacción roca – sostenimiento.

CAPITULO VCONDICIONES ACTUALES DE OPERACIÓN

5.1 EVALUACION GEOLOGICA-GEOTECNICA DE LA LABOR

Con la finalidad de efectuar buen seguimiento de las condiciones mapeo

geológica – geotécnicas de la excavación se deben de efectuar mapeos para

caracterizar al macizo rocoso y recomendar medidas de sostenimiento, los

mapeos deben de considerar los siguientes aspectos:

5.1.1 MAPEO GEOLOGICO-GEOTECNICO

Esta actividad consiste en cartografiar las estructuras principales tales como:

Contactos, fallas, discontinuidades, diques, etc.

Así como identificar el tipo de roca, grado de alteración, filtraciones de agua, etc.

Las características de las discontinuidades se pueden realizar con profusión

debido a que la estabilidad del túnel depende en gran medida del patrón

estructural, la cual se debe realizar en los estallidos de roca, donde el factor

desestabilizante principal es el estado de redistribución tensional del macizo. El

mapeo geológico – geotécnico permite la zonificación del macizo cuya

característica litológicas, estructurales y otras particularidades geotécnicas sean

homogéneas. Cada una de las zonas resultantes se constituye una unidad

fundamental a ser evaluados en su condición de estabilidad.

5.1.2 REGISTROS LINEALES

El registro lineal es un muestreo del “Dominio Estructural” entendiéndose por

dominio estructural a un tramo del túnel que posee la misma litología y que

además tienen características estructurales homogéneas o similares.

En los registros lineales se anotan una serie de características de las

discontinuidades que intervienen en la evaluación de la estabilidad de los bloques

y para el análisis estadístico del fracturamiento a ser aplicado a las clasificaciones

geométricas. Así tenemos que: la abertura, tipo de relleno, grado de rugosidad de

superficie de la discontinuidad y espaciamiento, son factores que intervienen la

estabilidad del túnel.

Una abertura muy angosta (1mm.), limpia, rugosa, determinara una buena

resistencia inter bloques, mientras que si la abertura aumenta significativamente (>

2.5mm.) y el tipo de relleno es blando, con la rugosidad de la discontinuidad plana,

favorecerá el desplazamiento, de bloques.

La orientación de las discontinuidades también tiene importancia sobre todo al

relacionar los sistemas dominantes con la orientación y sentido de la excavación.

Los datos que se obtengan en los registros lineales serán tratados

estadísticamente; determinándose los sistemas estructurales principales y las

características predominantes de cada uno de ellos.

5.1.3 DESCRIPCION DEL MACIZO ROCOSO

Esta labor se realiza paralelamente al mapeo geológico – geotécnico y a la

elaboración de los registros lineales, en él se anotan las características litológico

estructurales del macizo rocoso. Con el propósito de que la información

consignada sea la más objetiva posible.

El procesamiento e interpretación de la información obtenidas de las

características litológicas estructurales del macizo rocoso, debe complementarse

con el resultado de los ensayos in-situ, y de laboratorio y la información de los

controles de instrumentación, para el diseño del sostenimiento definitivo del túnel.

5.1.4 ZONIFICACION GEOTECNICA

Una vez efectuada la caracterización del macizo rocoso, se procede a la

zonificación geotécnica.

Se describe los perfiles y orientaciones transversales, laderas y pendientes.

Se describe el macizo rocoso comprometido con la obra subterránea

(texturas, resistencia, etc.), discontinuidades, fracturas, fallas locales,

(rumbos, buzamiento) superficie ondulada rugosa, rellenos, y zonas de

cizallas.

La estabilidad de la excavación subterránea está gobernada por los

esfuerzos residuales altos y anisotropicos; que dan origen al estallido violento

y lameos de roca.

Es importante detectar a lo largo de la excavación arcillas expansivas o sales

solubles que pueden afectar el sostenimiento y revestimiento de concreto del

túnel.

De acuerdo con el ejemplo propuesto, la evaluación y según los parámetros

geomecánicos obtenidos, se ha establecido la siguiente zonificación:

Zonas estables: corresponde a la clasificación tipo I con valore

geomecánicos “Q” mayores de 6.

Zonas medianamente estables: corresponde a la clasificación tipo II con

valores geomecánicos Q comprendidos entre 0.4 – 6, están caracterizados

por intenso fracturamiento de macizo con sistemas estructurales

desfavorables y alteración en los planos de fracturas afectando la estabilidad

del túnel; originando desprendimientos en forma de bloques, cuñas y lajas.

Estas condiciones determina la aplicación de pernos puntuales y

sistemáticos, instalación de malla y aplicación de shotcrete en sección parcial

y/o completa, como complemento estructural para la estabilidad de la

excavación.

En esta clasificación se consideran las zonas que fueron afectadas por el

fenómeno de “doping rock” o estallido de roca.

Zona inestable: pertenece a la clasificación de tipo III, sus valores

geomecánicos según “Q” varían entre 0.001 – 0.4.

Para este caso los elementos de sostenimiento deben ser perfiles

estructurales y shotcrete.

Zonificación Geomecánica (Nv 1120)5.2 CLASIFICACION GEOMECANICA DE LOS MACIZOS.

Existen varios sistemas de clasificación aplicadas a obras subterráneas, como por

ejemplo: Terzaghi, Protodyakonov, Lauffer, Wicman, Bartón, Bieniawski, y otros;

siendo de todo los más conocidos y utilizados en el campo de la tonelería los

sistemas de Bartón (Índice “Q”) y Bieniawski (Índice RMR).

Estos sistemas semi cuantitativos, son las técnicas empíricas mejor conocidas

para evaluar la estabilidad de las obras subterráneas y los elementos de

sostenimiento necesarios.

La clasificación geo mecánica se utiliza para la identificación y comparación de los

macizos rocosos atravesados durante la excavación, procediendo a la obtención

de su correspondiente índice de calidad. Este índice se obtiene a través de la

observación de una serie de parámetros y dándole sus correspondientes

observación. En definitiva se trata de cuantificar la calidad de los macizos rocosos

atravesados, de forma que pueden ser comparados, zonas ubicadas en distintos

puntos del túnel. Los datos deben de obtenerse en el mismo frente de excavación,

siendo por tanto representativos del estado del macizo rocoso en el punto donde

se sitúa la excavación.

GRAFICO ESFUERZO – DEFORMACION

DEFORMACIÓN UNITARIA (mm/mm)

E = Moduló de Elasticidad.

μμ = Relación de Poison.

ED = Deformación Diametral.

EL = deformación Longitudinal.

16000

1200

800

400

        500                 1000             1500                2000                 2500            

c = 1848 kg/cm2 E = 75.294 kg/cm2 µ = 0.15 1 = 50% de c

E DE L

SRF

Jn

Ja

5.2.1 CLASIFICACION DE BARTON -INDICE “Q”

Barton establece su calificación a partir de un índice “Q”, que se obtienen de 6

parámetros procedentes de la observación del macizo rocoso, para lo que

establece sus correspondientes valuaciones (tabla Nº 6). Este índice “Q” viene

expresado por la siguiente expresión:

Donde:

RQD = Porcentaje de núcleos que se recuperan en tamaños de 10cm. o más,

del largo total del barreno.

Jn = Numero de sistemas de fisuras.

Jr = Es el número de rugosidad de las fracturas.

Ja = Numero de alteración de las fisuras.

Jw = Factores de reducción por agua en las fisuras.

SRF = Factor de reducción por esfuerzos. Sin embargo, este índice puede

considerarse como función de tres parámetros que son medidas aproximadas

de:

RQN = tamaño de los bloques.

Jr = la resistencia al esfuerzo constante inter bloques.

Jw = los esfuerzos activos (estado tensional)

  Jn         Ja      SRFQ  = RQD    X    Jr   X   Jw

El rango de variación de este índice, oscila entre 0.001 y 1.000 dando origen a

9 categorías de macizos rocos como son:

“Q” entre 0.001 – 0.01 : roca excepcionalmente mala.

“Q” entre 0.01 – 0.1 : roca extremadamente mala.

“Q” entre 0.1 – 1 : roca muy mala.

“Q” entre 1 – 4 : roca mala.

“Q” entre 4 – 10 : roca media.

“Q” entre 10 – 40 : roca buena.

“Q” entre 40 – 100 : roca muy buena.

“Q” entre 100 – 400 : roca extremadamente buena.

“Q” entre 400 – 1000 : roca excepcionalmente buena.

5.2.2 CLASIFICACION DE BIENIAWSKI – INDICE “RMR”

El valor de “RMR” se obtiene por la suma de cinco parámetros los que tienen

su correspondiente valuación (tabla Nº 7) y son:

1. resistencia de la roca inalterada.

2. RQD

3. Separación entre las discontinuidades.

4. Estado de las discontinuidades.

5. Presencia de agua.

Existe un 6to parámetro que es el ajuste en la valuación que considera la

disposición de juntas respecto ala excavación.

Las categorías de roca en función del valor del RMR, están designado como

siguen:

Roca muy buena RMR entre 81 – 100

Roca buena RMR entre 61 – 80

Roca media RMR entre 41 – 60

Roca mala RMR entre 21 – 40

Roca muy mala RMR menor que 20

Para evaluar el macizo con esta clasificación Bieniawski, planteo

correlacionar su índice “RMR” con el de Barton (Q), y después de analizar

más de 100 casos los correlaciono mediante la siguiente expresión:

Con r = 0.94

Esta correlación, sin embargo tiene un margen de ±18 para un limite de

confianza del 90% (ver fig. Nº 5). A continuación se muestra un ejemplo para

el empleo de esta correlación. Entre la progresiva 0 + 725 – 0 + 743 se

obtuvo en el mapeo los siguientes valores: Q = 0.8,

RMR = 9 Ln Q + 44

RMR = 57 aplicando la fórmula de correlación se tiene:

RMR = 9 Ln Q + 44 = 9 Ln (0.8) + 44

RMR (teórico) =42

Este valor de RMR (teórico) está dentro del límite de confianza del 90%.

Clasificación adoptada por el ejemplo

Según el ejemplo estas clasificaciones (Q, RMR) finalmente es adecuada

para la obra, agrupando las rocas en tres categorías o tipos de rocas,

siguiendo los criterios por Deere.

Las características adoptadas para la valuación de la calidad de las rocas

son:

Roca tipo I: rocas generalmente duras y moderadamente fracturadas. Las

fracturas son discontinuas e irregulares y con superficie cerradas e

inalteradas. El RQD mayor de 90% valores de RMR encima de 60 y Q

mayores de 6. La roca con calidad Q igual o mayor a 6, para un diámetro de

6.40m. se auto soporta y no requiere soporte sistemático, requiriendo

ocasionalmente pernos puntuales para estabilizar eventuales cuñas.

Roca tipo II: El macizo rocoso está sano ha ligeramente meteorizado, es de

resistencia dura a media, afectando por discontinuidades con desplazamiento

amplios o moderados (0.2 – 2m) y con trazas continúas. Pequeñas zonas de

cortes y fallas pequeñas a medianas. Las diaclasas tienen superficies

inalteradas a ligeramente meteorizadas y/o con signos de deslizamiento. Las

fracturas (juntas) son frecuentes planas y continúas.

Los valores del RQD están en el rango de 25 – 90 %, el RMR entre 41 – 60 y

Q entre 0.4 – 6.

Roca tipo III: El macizo rocoso esta fracturado o cizallado y moderado ha

completamente meteorizado, de resistencia media a baja. Las fracturas están

abiertas y rellenas con material arcilloso. Las zonas de fallas tienen rellenos

de: material arcilloso, milonita, o roca muy fracturada o triturada.

Los valores de “Q” están entre 0.001 – 0.4 y el RMR con valores inferiores a

40.

En el cuadro Nº 2 se muestra un resumen de las evaluaciones de los 3

sistemas de clasificación empleados:

Cuadro Nº 2

Clasificación de Roca adoptada para la obra

I II III

Valuación de la calidad de macizos rocosos – sistema de clasificación

Sistema “Q” >6 0.4 - 6 0.001 – 0.4

Sistema ”RMR” >60 41 – 60 00 - 40

A) AJUSTES EN LA VALUACIÓN POR ORIENTACIÓN DE FISURAS.

RUNBO PERPENDICULAR AL EJE DEL TÚNEL RUNBO PARALELO

AL EJE DEL TÚNEL ECHADO 0.20°

IDEPENDIENTE DEL RUMBO

PENETRACIÓN EN EL SENTIDO

PENETRACIÓN CONTRA EL RUMBO

ECHADO

45° – 90°

ECHADO

20° – 45°

ECHADO

45° – 90°

ECHADO 20° – 45°

ECHADO 45° – 90°

ECHADO

20° – 45°

MUY FABORA

BLE

FABORABLE

REGULAR

DESFAVORABLE

MUY DESFAVOR

ABLE

REGULAR

DESFAVORABLE

ORIENTACIÓN DEL RUMBO Y ECHADO

DE LA FISURA

MUY FAVORABLE

FAVORABLE

REGULAR

DESFAVORABLE

MUY DESFAVO

RABLE

VALUACIÓN

TÚNELES 0 -2 -5 -10 -12CIMENTACIONES 0 -7 -7 -15 -25

TALUDES 0 -25 -25 -50 -60

B) SIGNIFICADO DE LA CLASIFICACIÓN DEL MACIZO ROCOSO PARA SOSTENIMIENTO

CLASIFICACIÓN N° I II III IV V

TIEMPO MEDIO DE

SOSTENIMIENTO

10 AÑOS PARA

CLARO DE 15 m.

6 MESES PARA

CLARO DE 8 m.

1 SEMANA PARA

CLARO DE 5m.

10 HORAS PARA

CLARO DE 2 – 5 m.

30 MINUTOS

PARA CLARO DE

2 m.

COHESIÓN DE LA ROCA,

ÁNGULO DE FRICCIÓN DE LA

ROCA

> 400 Kg. Pa.

> 45°

300 – 400 Kg. Pa. 35°

– 45°

200 – 300Kg. Pa. 25° – 35°

100 – 200 Kg. Pa. 15°

– 25°

< 100 Kg. Pa. <

15°

5.3 METODO DE SOSTENIMIENTO CON SHOTCRETE

En la excavación subterránea se debe considerar, estructura con soporte de

roca. Para ello se requiere transformar el macizo rocoso que circunda la

excavación, de un elemento que ejerce cargas a un elemento capaz de

resistir estas. Se trata entonces de dejar transcurrir los procesos de

distensión alrededor de la excavación controladas con mediciones

instrumentales (convergencia, extensometria, etc.) de tal manera que se

pueda controlar el aflojamiento, posterior de desestabilización y colapso de

la roca circundante.

Este objetivo se consigue mediante la aplicación de elementos de

sostenimiento semi rígidos shotcrete y malla, los mismos que se deberán

aplicar en forma oportuna, pues inicialmente se requieren fuerzas mínimas

para evitar el deslizamiento y colapso de la roca, no siendo así, una vez

iniciado el movimiento, se requieren considerables fuerzas para estabilizar y

aun estas pueden resultar insuficientes.

Esta condición hace de la excavación subterránea la estructura compuesta

que consta de rocas y elementos de sostenimiento, situación que hace que

se creen o conserven las condiciones de esfuerzos triaxial, compatibles con

el esfuerzo del macizo rocoso, y así evitar el aflojamiento de la roca

circundante a la excavación; para ello es necesario que exista contactos

directos entre la roca y los elementos de sostenimiento, para asegurar la

transferencia de cargas.

La liberación controlada de energía mediante elementos semi rígida da

como resultado el establecimiento del estado de equilibrio, que se

determina verificando el proceso de deformación mediante mediciones de

convergencia y/o extensometria.

1.6

5.3.1 METODO BASADO EN CLASIFICACIONES GEOMECANICAS

Para la evaluación de la calidad del macizo rocoso se siguen los criterios

que sustentan los índices de “RMR” y “Q”.

Para diseño de sostenimiento definitivo se prefiere utilizar las

recomendaciones propuesto por Bailon, por ser menos conservador que el

propuesto por el sistema de Bieniawski.

Este sistema aporta 38 categorías de sostenimiento los mismos que están

en función del índice “Q” y sus diámetros equivalentes (figura Nº 12) siendo

este último definido por la formula siguiente:

= 6.46 = 4.04

Siendo:

De = Diámetro equivalente

B = Diámetro o altura de la excavación.

ESR = Relación de soporte de la excavación

El diámetro (De) determinado, en el ábaco de la figura Nº 12 nos indica que

para valores de “Q” > 5.0 los requerimientos de sostenimiento no ser

necesarios o excepcionalmente consistirán en pernos de anclajes puntuales

para fijar cuñas inestables.

Es necesario mencionar que las recomendaciones se toman solo en forma

referencial o como punto de partida, pues en algunas zonas se complementa

con el criterio personal y las propuestas por Selmer-Olsen, especialmente para

las zonas donde se presente problemas de estallido de roca.

De  =    B                

ESR

Jn         Ja       SRF

ESR 1.6

Ejemplo:

Prog. : 2+347 – 2+387

Clasificación geomecánica:

RQD = 80

Jn = 2 G = 12 Q = RQD x Jr x Jw

Jr = 3 B = 3

Jn = 4 B = 1

Ja = 5 A = 1 Q = 6.66 x 3 x 1

Jw = 6 J = 1 Q = 19.8 = 20

De = B = 6.46 = 4.04

3        1      20

1.6

Observaciones: no hay esfuerzos residuales.

Como el valor de Q > 5.0, siendo De = 4.04, no requerirá del

sistema de sostenimiento.

Ejemplo:

Prog. : 0 + 743 – 0 + 800

Clasificación geomecánica:

RQD = 100

Jn = 2C = 3 Q = 100 x 3 x 1 = 5

Jr = 3B = 3

Ja = 1B = 1

Jw = 5 A = 1 De = 6.46 = 4.04

SRF = 6M = 20

Observación: hay esfuerzos residuales (estallido de roca). Según

tabla Nº 10 B le corresponde la categoría; que señala pernos

ocasionales; sin embargo por el estallido y lajeo intenso, en esta

zona, se debe colocar elemento de sostenimiento para estabilizar

y como medida de seguridad, consistentes en pernos

sistemáticos de 2.40m. ; Shotcrete de 5cm. de espesor y pernos.

Zonificación Geomecánica (Nv 1120)

Simulación de tajeo (Software Phases)

Geometría del yacimiento (Nv 1120)

Tipo de soporte por estructura5.4 TECNOLOGIA USADA

Una vez determinado el método de sostenimiento tanto como también las

características que tendrá este se procederá al proceso productivo del

Shotcrete, llámese a la selección de la tecnología a emplear, elaboración,

transporte y lanzado.

En este punto del trabajo mencionaremos cuales son las tecnologías aplicadas

para el uso del shotcrete como sistema de sostenimiento.

5.5 PERSONAL REQUERIDO POR LABOR

5.5.1 CuadrillaLa cuadrilla está formada de modo que cada hombre tenga que

desempeñar una sola tarea.

La cuadrilla está formada por:

Un pitonero: El hombre clave en la cuadrilla del shotcrete es el pitonero.

Él tiene como labor producir y colocar el Shotcrete.

Un ayudante de pitonero: Tiene como función cuidar la manguera tras el

pitonero, preocuparse de la iluminación y relevarlo cuando es necesario

Un operador de máquina: Es el que debe controlar la partida y detención

de la máquina, la presión de aire en la manguera de descarga y es

responsable de su mantención y limpieza

Un cargador de buzón de la máquina: Es el encargado de mantener la

tolva de la maquina siempre lleno con la mezcla y además debe ayudar

al operador a limpiar las obstrucciones.

Encargado de añadir el aditivo: Tendrá esta como función única.

Un operador del transporte de la mezcla: Este es el encargado de

mantener un suministro de mezcla constante durante la faena del

Shotcrete

5.5.2 Labores del personal

Aplicación del Shotcrete en labor subterránea

La aplicación adecuada del concreto lanzado es desafiante y puede ser

potencialmente peligrosa. La presión explosiva de concreto lanzado es muy

peligrosa. La operación de concreto lanzado requiere varias mangueras de

alta presión (aire, material, agua, hidráulica)

5.6 MATERIALES UTILIZADOS EN LA CONFECCIÓN DEL SHOTCRETE

5.6.1 Cemento

Debe estar fresco y cumplir con los requisitos de calidad y exigencia

respectivos. Es recomendable utilizar cemento con una superficie

específica (Blaine)

5.6.2 Áridos

Se utilizan aquellos que tienen una granulometría que está dentro de la

banda 2 entregada por la ACI 506R-9. Se deben en lo posible mantener

la procedencia del material, durante toda la faena. Si no es así se deben

efectuar nuevos análisis granulométricos con el fin de corregir la

dosificación si es necesario.

5.6.3 Agua

El pH del agua debe ser de preferencia neutro, con una temperatura

mínima de 15 grados centígrados, estando libre de sedimentos y

partículas que inhiban el proceso de hidratación del concreto.

El control de la composición se logra con análisis periódicos de

laboratorio; la temperatura, mediante un termómetro.

5.6.4 Aditivos

Los aditivos más usados para elaborar el concreto son los

estabilizadores y reductores de agua, los cuales son regulados por la

norma ASTM 4945. El control se logra manteniendo al día las

certificaciones de fabricación.

5.6.5 Acelerantes

Estos aditivos reducen considerablemente el tiempo de fraguado,

incrementando el desarrollo de las resistencias mecánicas iniciales,

siendo deseable además, que proporcionen propiedades de adherencia

a la mezcla, para limitar el rechazo o rebote, aumentando la coecion y

reduciendo la segregación.

5.6.6 Micro Air

Su principal objetivo es mejorar la resistencia a los ciclos hielo-deshielo y

aumentar la trabajabilidad del hormigón, generalmente no es muy usado

pero en el caso del Shotcrete para la Mina San Cristóbal se utilizaran

5.6.7 Fibras

Las fibras como refuerzo secundario para concreto en general pueden

clasificarse según diferentes consideraciones, (ASFM 1116, EN 14889.

EN 14889-2) Estas fibras están destinadas a evitar la fisuración del

concreto en estado fresco o antes de las 24 Horas. Se dosifican en el

concreto para volúmenes de entre 0.03% a 0.15% del mismo. Las más

frecuentes son las fibras en polipropileno (Tipo Sikafiber AD) cuya

dosificación en peso oscila entre 0.3 a 1.2 kg/m3 de concreto.

CAPITULO VI

APLICACIÓN DEL SHOTCRETE

6.1 PROCESO PRE PRODUCTIVO DEL SHOTCRETE

6.1.1 Selección y control de calidad de insumos

Ideal y deseable hubiera sido no incluir esta etapa dentro del proceso,

pues se supone que los insumos llegan en condiciones óptimas de

calidad, listos para mezclarse. En la realidad, el supuesto no se cumple y

nos vemos obligados a aumentar una operación unitaria. La selección y

control de insumos son de importancia capital, un error en esta etapa

puede provocar la elaboración de un producto no confiable o inservible

para el sostenimiento. Es así que se deben realizar monitoreo y control

de todos los insumos.

6.2 PROCESO PRODUCTIVO DEL SHOTCRETE

6.2.1 Dosificación de la mezcla

Las bases para la dosificación del hormigón o mortero proyectado aún

no están claras por lo cual no se puede entregar un método específico.

Los principios del hormigón convencional pueden aplicarse en la

elaboración del shotcrete y hormigón proyectado, existiendo algunas

diferencias antes de hacer el diseño de la mezcla.

El hormigón o mortero proyectado contiene más cemento que en el caso

del hormigón convencional a razón de que con el rebote o rechazo que

se origina al ser lanzado se pierde parte del concreto disminuyendo la

eficiencia de este. Este efecto hace que las mezclas de hormigón o

mortero proyectado incremente la posibilidad de problemas de

contracción y agrietamiento de la superficie. Este problema es más

frecuente en las mezclas húmedas que en las mezclas secas.

En el caso del proyecto minero San Cristóbal se utiliza el proceso de

aplicación vía húmeda, de tal manera que la dosificación se realiza en

base al método indicado en el ACI 211.1 con los áridos corregidos para

el hormigón bombeado.

El contenido de áridos gruesos es relativamente alto debido a que así lo

indica el método de proyección vía húmeda, por lo que se procede a

restringir el tamaño máximo nominal a los requerimientos dados por el

lugar donde se debe aplicar el hormigón o mortero proyectado.

La dosificación para elaborar el Shotcrete aplicado en mina se realiza en

la unidad de peso con relación a la cantidad por m3 (Kg/m3) y se

controla frecuentemente la humedad de los áridos (la cual debe estar

entre un 4% y 7%) antes de empezar con el proceso de dosificación,

este control de humedad se hace con el fin de realizar las correcciones

por humedad.

En el proyecto minero San Cristóbal que es objeto de nuestro estudio se

aplican dos tipos hormigón o mortero proyectado, siendo el convencional

explicados a continuación y el hormigón o mortero proyectado PUMP

que consiste en una mayor cantidad de fibra 65/35 en el diseño de la

mezcla siendo un 200% más por m3 de concreto para casos especiales

despendiendo del tipo de roca y la zona en la que se esta trabajando.

6.2.1.1 Arena -Kg/m3

6.2.1.2 Cemento -Kg/m3

6.2.1.2 Agua –L/m3

El pH del agua es de preferencia neutro, con una temperatura

mínima de 15 grados centígrados, estando libre de sedimentos y

partículas que inhiban el proceso de hidratación del concreto.

El control de la composición se logra con análisis periódicos de

laboratorio; la temperatura, mediante un termómetro.

6.2.1.3 Aditivo Glenium TC 1300 -L/m3

6.2.1.4 Aditivo Master Rock (Meyco 160) -L/m3

6.2.1.5 Fibra sintética Enduro (65/35) -Kg/m3

Son aplicadas para aumentar la resistencia a la flexión del

hormigón y se utiliza para reemplazar a las mallas de soporte, se

evita su contaminación con aceite, grasa, cloruros u otra

sustancia. En el caso de la fibra sintética enduro, se almacena en

recipientes secos y cerrados a fin de evitarse la posibilidad de

debilitamiento del material por efectos de la humedad en el

ambiente o el calor. El control se logra manteniendo las

certificaciones de fabricación al día.

Dosificación de Materiales para ShotcreteClasificado por Macizo Rocoso

Dosificación por Metro Cúbico F´c =210kg./ cm2

Tipo Macizo rocosoRMR

41-50 31-40 21-30Regular B Mala A Mala B

Espesor de shotcrete (pulgadas) 2 3 3

Cemento (bolsas) 10 10 10Fibra metálica (kg.) 30 40 50Agua (litros) 160-180 160-180 160-180

Aditivo Acelerante (litros)

Condición de agua del terreno

Húmedo 8.5 10 11.5Mojado 10 11.5 13Flujo 11.5 13 15

Densidad acelerante : 1.5 kg./ lt.Densidad del agua : 1000kg./ m

3

Rango acelerante : 3-6% peso del cemento1 Galón : 3.785 litros

Relación agua / cemento : 0.30-0.505 galones : 19 litros

1 m3

: 35.314 pies.1 m

3: 247 palanadas

Densidad de fibra : 7850 kg. / m3

1 pie 3

: 7 palanadas

CEMENTO CEMENTO

1M3

1M3 de Arena

DRAMIX 20kg.

30 kg.

ACELERANTE

250 Kg.

8.5 Kg.

10 BOLSAS / M3

Diseño Shotcrete Normal

Cantidad Unidad

AGREGADOS 1672 kg/m3

CEMENTO 400 kg/m3

FIBRA65/35 20 kg/m3

ADITIVOS

Micro Air 0.5 L/m3

Glenium TC1300 3.5 L/m3

Master Rock(Meyco 160) 23 L/m3

Agua  145 L/m3

Diseño Shotcrete PUMP

Cantidad Unidad

AGREGADOS 1672 kg/m3

CEMENTO 400 kg/m3

FIBRA65/35 60 kg/m3

ADITIVOS

Micro Air 0.5 L/m3

Glenium TC1300 3.5 L/m3

Master Rock(Meyco 160) 23 L/m3

Agua  145 L/m3

6.2.2 Elaboración del concreto

6.2.2.1 Planta de Mezclado

6.2.2.3 Costos en producción de concreto por m3

6.2.3 Ensayos de control

- Se toman paneles de prueba a diario o cada 40 metros cúbicos ASTM

C1140.

- Para determinar la resistencia a la comprensión del shotcrete se

extraerán testigos diamantinos cilíndricos ó cubos detallados.

- Para determinar los índices de tenacidad del shotcrete reforzado con

fibras de acero se tallaran vigas.

6.2.4 Preparación del área para aplicar el concreto

Antes de iniciar la faena del shotcrete se requiere tener muy bien

iluminado el lugar, de tal manera que el pitonero pueda ver con claridad

el lugar donde esta proyectando y fundamentalmente, pueda ver si la

cantidad de agua es la adecuada para la confección de un shotcrete de

calidad.

Además de la iluminación, se debe acuñar el sector a revestir

desprendiendo solamente las rocas muy sueltas, tiene un alto riesgo de

desprendimiento mientras se está proyectando.

Una vez terminada la acuñadura, se debe lavar la zona a proyectar, con

chorro de aire y agua; para esto se utiliza la manguera de descarga del

shotcrete. Esta limpieza tiene como finalidad desprender el polvo y

materiales sueltos que puedan impedir la buena adherencia del

shotcrete.

6.3 Transporte del concreto

6.3.1 Equipos

La Mina San Cristóbal cuenta con los mejores equipos para la

preparación y aplicación así como también para el transporte del

shotcrete, hoy cuentan con los procedimientos más avanzados

estudiados complementándose con módulos autónomos (unidades

completas de trabajo que disponen todos los servicios complementarios

para el hormigón proyectado como: aire, energía eléctrica, bombas de

agua, dosificadora, cintas transportadoras, carro móvil y brazo hidráulico,

lo que permite una movilidad alta para el desarrollo de la empresa.

Los equipos utilizados en la Mina San Cristóbal son:

Sistema Rotor (flujo diluido)

Compresoras

Grupos electrógenos

Camiones hormigoneras

Planta de mezclado

Bombas de agua

6.4 Lanzado

6.4.1 Maquina Shotcretera

La maquinaria utilizada actual en la Mina San Cristóbal es de tipo rotor o

sistema de eje central (Robocom). Las máquina de desplazamiento

positivo constituye la mayor parte del trabajo y son de pistones

propulsados hidráulica o mecánicamente con una variedad de válvulas

de ciclos y dispositivos reductores de movimiento de los líquidos o

pueden ser bombas de compresión de tipo peristáltico mediante rodillos

mecánicos para arrastrar el hormigón a través de un tubo de impulsión

Todas estas máquinas de desplazamiento positivo incorporan aire

comprimido en la boquilla para aplicar el hormigón neumáticamente.

                      

6.4.2 Técnica de proyección

- Calidad depende de la destreza del operador.

- El flujo del concreto debe de ser continuo (podrían presentarse sobre

dosificaciones o deficiencia de aditivos o agua cuando se bombea en

vació).

- El flujo del aire debe de ser continuo (no debe de existir oscilaciones).

- El flujo de agua debe de ser continuo logrando eficiencia en la relación

agua cemento.

- El tanque dosificador deberá tener niveles para poder controlar el

consumo por m3

de lanzado.

- El lanzado de una labor minera debe de iniciarse desde el nivel del piso

y continuar subiendo.

- La distancia de la boquilla el sitio debe de estar entre 0.50 m. a 1.50 m.

dependiendo de la presión.

- Cuando la estructura es reforzada se acercara más la boquilla para

evitar sombras tras la armadura.

- Cuando se lanza por capas se retira el rebote y se lava la superficie

shotcreteada.

- La inclinación de la boquilla para el concreto lanzado debe de ser

perpendicular.

- El movimiento del lanzado debe de ser elíptico.

Posición para lanzar

150

6.4.3 Espesor

Para la determinación del espesor del shotcrete, se tiene que tener en

cuenta el índice “Q” y aplicar la siguiente fórmula:

tc = Espesor de Shotcrete en pulgadas.

D = Diámetro de la excavación en pies.

RSR =13.3 Log. Q + 46.5 (relación de soporte de excavación).

Ejemplo:

Si Q = 0.1 – 0.001

RSR = 13.3 Log.0.1 + 46.5

RS = 33.2

1m = 3.2808 pies

D = 2.40m =7.87 pies

tc = 7.87 (65-33.2)

tc = 0.0525 (31.8)

tc = 1.66”

150

tc = D (65 – RSR)

6.4.4 RECHAZO Y OVERSPRAY

El rebote está formado por los componentes que no se adhieren a la

superficie en tratamiento, existen muchos fundamentos teóricos y

prácticos para su evaluación, pero en cualquier caso, el porcentaje de

rebote depende de:

Relación agua/cemento

Habilidad del operador.

Proporción de la mezcla.

Granulometría de la mezcla

Eficiencia de la hidratación

Árido grueso =mayor rebote.

Presión del agua.

Diseño de la boquilla o lancha.

Habilidad del operador.

Velocidad del Proyección

Capacidad de presión de aire (de 6 Kg. /cm.2).

Diseño de boquilla o lancha

Habilidad del operador.

Angulo y distancia del impacto

Habilidad del operador.

Limitación de accesos.

Densidad de la aplicación

Especificaciones de obra.

Dosificación del acelerante.

1Habilidad del operador.

Bajo condiciones normales (pared lisa sin oquedades y una

presión óptima) el material de rebote representa alrededor del

25% del volumen de la mezcla proyectada.

Fórmulas para hallar el Porcentaje de Rebote

Porcentaje de variación o asentamiento por hidratación

Vst= volumen seco total.

Vht = volumen hidratado total.

volumen hidratado total

Asentamiento por hidratación = 21.5%

Volumen de rebote

Vr = Volumen de rebote

Vrh = Volumen de rebote hidratado.

%de rebote real

% Variación de Volumen por hidratación = v st – Vht x 100

Vst

Vht = Vst (100% - 21.5%)

Vr = Vrh

Vht

% de rebote = Vrh x 100

6.5 METODO DE APLICACIÓN VIA HUMEDA

Se emplea este método de proyección gracias a que presenta una excelente

adherencia, la calidad es controlada posee condiciones de impermeabilidad. El

aditivo acelerante es libre de cloruros.

6.5.1 ESPECIFICACIONES

TIPO DE CONCRETO LANZADO UNIDAD

Código LH

Resistencia de

especificación

80,100,140,175,210,2

45,

280,318,350,420

Hg/cm2

Edades de especificación 25 Días

Tamaño máximo de

agregado

HUSO 89= ½ Pulgadas

Tiempo de manejabilidad 1.5 Horas

Asentamiento de diseño 6=1 Pulgadas

Tiempo de fraguado 5 Minutos

Densidad 2,200 a 2,400 Kg/m3

Contenido de aire Máximo 3 %

6.5.2 VENTAJAS

El control de calidad de las materias primas y del producto final es

riguroso y de acuerdo con las normas vigentes del reglamento

Nacional de Construcción y la norma ACI – 318

Facilita la colocación de la mezcla.

Los desperdicios de rebote son mínimos y no necesita vibrado ni

compactación adicional.

Permite dar el acabado deseado.

Reduce costos encofrados.

Permite altos rendimientos en mano de obra.

Disminuye tiempos de ejecución de obras.

6.5.3 MANEJO Y APLICACIÓN

La superficie debe estar libre de materiales sueltos ya que la presión

de lanzado los puede hacer caer

En terremoto poco firme, la contestación debe tener esfuerzo de

acero.

El lanzador debe estar en una posición firme y segura.

La distancia del lanzamiento debe ser menor de 7 metros

Las capas deben lanzarse en espesores de menos de 20 cm

La boquilla debe colocarse en posición perpendicular a la superficie.

6.5.4 PREOCUPACIONES:

Cuando se necesitan resistencias iniciales altas, consulte nuestro

departamento técnico

Si se requiere un afinado, se debe proveer del personal adecuado

para realizarlo antes del fraguado del concreto.

El material de rebote no se debe volver a utilizar.

Se requiere un proceso de curado especial en las primeras edades

5.6 RECOLECCION DEL DATOS DEL LANZADO

1. DATOS DE CAMPO ANTES DEL LANZADO

Espeso de shotcrete = 2” Área a recubrir =22.103m2

2. DATOS DE CAMPO DESPUES DEL LANZADO

SECCION ANCHO ALTURA LONGITUD PERIMETRO1 3.30 2.15 1 7.112 3.67 2.05 1 7.103      

LONG. MEDIDA     2 7.105Espeso de shotcrete = 2” Área recubrida = 14.20m2

ESPECIFICACION V. SECO M3 V. HIDRATADO M3 PORCENTAJES %

MEZCLA 2 1.57 100

REBOTE   0.48 30.57

MERMA   0.12 7.64

VOLUMEN PEGADO Y COMPACTADO   0.71 45.22

OQUEDADES   0.26 16.56

3. ASENTAMIENTO 21.50%

SECCION ANCHO ALTURA LONGITUD PERIMETRO1 3.37 2.20 1 7.242 3.74 2.10 1 7.253 3.80 2.14 1.10 6.90

LONG. MEDIDA     3.10 7.13

RENDIMIENTO REAL DEL CONCRETOO LANZADO POR PROCESO SECO EN MINA Y TUNEL

volumen

mezcla seca

M3

Asentamientopor

hidratación

%

Volumen hidratado

 M3

Volumen de

rebote

%

Volumen de

mermas

%

Volumen demezcla

compacta y pegada

compacta M3

espesordel

shotcretem.l.

Área a cubrir

oquedades%

áreaM2

221.50%

1.5730.57% 7.64%

0.71 0.0516.56%

14.20.43M3 0.48M3 0.12M3 0.26M3

5.7 CURADO

El hormigón o Mortero proyectado usado en el sostenimiento de la mina, es

protegido adecuadamente, para que su potencial y durabilidad sean

desarrolladas completamente. Esto es particularmente para las secciones

delgadas, superficies con formas especiales y cuando la mezcla tiene una

relación Agua/Cemento baja.

En la mina la etapa de curado consiste en mantener la superficie húmeda,

continuamente por t días a temperatura sobre 5°C

Los compuestos de curado son satisfactorios para superficies bajo

temperaturas no severas y donde no se aplica pintura u otras capas de

hormigón o mortero proyectado.

El curado natural se permite siempre y cuando la humedad relativa en interior

mina es mayor o igual a 85%.

CAPITULO VII

CONDICIONES DE SEGURIDAD Y OPTIMITIZACION

8.1 CONDICIONES DE SEGURIDAD

Antes = Se debe de tener presente antes de shotcrear la siguiente

indicación: Tener la ventilación adecuada, desquinchar las rocas sueltas,

el lavado de la roca, el secado, colocación de calibradores y forrados de

cables si existiera. La máquina debe de estar ubicada a unos 10 m. del

frente a shotcretear.

Durante = Durante el shotcrete se debe de tener presente: la

ventilación, iluminación, lanzado por tiempos, para poder ventilar y poder

tener visibilidad en el lanzado.

Después = Orden y limpieza, (el curado es uno de los trabajos básicos

más importante de shotcrete debido a la consiguiente alta contracción y

alto potencial del figuración del concreto aplicado. Otra razón es el peligro

del secado rápido a la alta ventilación tan común en los túneles, la rápida

hidratación del shotcrete acelerado y la aplicación en capas delgadas. Por

tal motivo el shotcrete deberá siempre curarse adecuadamente).

E.P.P. =El uso de los implementos de seguridad es exclusivamente

importante para no perjudicar la salud, los implementos son: Mameluco,

bota de jebe punta de acero, guante de jebe, respirador, lentes, protector

o casco, barbiquejo, protector de oído, correa, lámpara, ropa de jebe,

conos de seguridad

PROCEDIMIENTO ESCRITO DE TRABAJO SEGURO.

ÀREA OO.CC – MINA

PETS : 010

Revisión :01

Fecha Generación 2015hkkguk g

NV RIESGO TAREA: SOSTENIMIENTO CON SHOCRETE Equipo de protección personal: Mameluco con cintas reflexivas ropa de jebe, casco con careta protectora, guantes de jebe, botas con punta de acero, correo porta lámparas, lámpara, respirador.

PROCEDIMIENTOS RIESGOS POTENCIALES MEDIDAS CORRECTIVASSistema de 05 Puntos de seguridad

1

Inspeccionar el lugar de trabajo, aplicar la cartilla de los 5 puntos y verificar la recomendaciones de geo mecánica

Asfixia por falta de oxígeno o por gases residuales

Contacto con polvo microscópico.

Golpeado por la caída de rocas suelta.

Contacto con tiros tallado

Comprobar la ventilación. Lavar el techo, frente y costados. Pararse bajo un techo seguro, verificar el

techo, frente y costados. Disparar tiros fallados. Seguir el procedimiento de redesatado de rocas sueltas.

2 Transporte de la máquina y

botellón de agua Golpe con el equipo. Comunicación permanente.

Use plataforma o escooptran para el transporte adecuado de equipos.

3

Instalación de máquina y botellón de agua

Golpe con equipo y herramientas.

Electrocutamiento.

Comunicación permanente. No use herramientas defectuosas, e

inapropiadas. Verificar las instalaciones eléctricas de la

máquina.

4

Preparación de mezcla, llenado de agua y aditivo al botellón.

Exposición a polvo.

Quemadura con aditivo.

Usar careta facial y respirador para polvo. Usar bomba manual para el aditivo.

Cargar la mezcla seca a la Exposición a polvo. Usar protector facial.

5

máquina y realizar el lanzado Proyección de partículas a los ojos.

Caída de rocas.

Golpe por desempate de manguera de aire.

Golpes con herramientas.

Quemadura con aditivo.

El lanzador debe ubicarse en un lugar seguro, y realizarlo desde el piso. De tener mayores alturas a 3 metros, utilizar plataforma diseñada para este

Caso. Ver estándar.

Use bushing y abrazaderas en las uniones del equipo y la manguera.

Usar EPP completo, casco con careta facial protectora.

6

Limpiar la maquina

Botellón de agua y accesorios

Corte de dedos en el rotor.

Golpes con equipos.

Exposición a polvo.

Desconectar la energía eléctrica y desfogar la presión de aire en el botellón.

Comunicación permanente.

Use respirador.

7

Recoger la maquina

Botellón y accesorios. Golpe con el equipo.

Comunicación permanente.

Use plataforma o esccoptram para el transporte de equipo,

Generado por:

S.L.B.

Revisado por: Aprobado por: Fecha de aprobación:

8.2 LISTA DE COMPROBACION

Se debe contar con una lista de verificación para comprobar el normal

funcionamiento de las instalaciones antes de la operación, esta lista debe

incluir:

Área nivelada

Lentes de Seguridad

Mascarilla de Polvo

Ventilación

Ambiente

FORMACION DE POLVO

Los procesos de contrato proyectado en la Vía húmeda son generadores

de polvo y partículas en gran cantidad, existiendo una mejora

considerable en el método de la Vía húmeda. Sika dispone de una serie

de productos basados en la tecnología del Humo de Sílice, además de

los tradicionales acelerantes, plastificantes y estabilizadores de fraguado

para la Vía seca y húmeda, que se adecuan a las necesidades del

proyecto.

Los productos SIKA basados en el Humo de Sílice confieren a las

mezclas de concreto proyectado cualidades importantes que benefician

la disminución de rebote y proporcionan una manejabilidad adecuada,

además de las ventajas de reacción con la cal libre de cemento,

consiguiendo concretos más resistentes a los esfuerzos físicos, así

como a los ataques químicos y atmosféricos, con el consiguiente

mejoramiento de la durabilidad especialmente del concreto proyectado

sometido a agresión proveniente de sulfato presentes en las aguas de

infiltración.

8.3 REPORTE DIARIO DE LABORES LANZADAS

REPORTE 26/11/2015

FECHA 26/11/2015

GD NOCHE

  Valores  

ZONACuenta de LAB. 

PROG.Cuenta de M3 

LANZ.

ALTA 8 7

LIDIA 3 1

PROF 6 4

DOS 4 2Total general 21 14

GD NOCHE

ZONA (Todas)

  Valores   % DE CUMPLIMIENT

OFECHA Suma de M3 PROG. Suma de M3 LANZ.

26/11/2015 63.6 49.9 78.46%Total general 63.6 49.9  

INCIDENCIAS DE LABORES NO LANZADASALTA TJ_68 P8 X VE_802 No se lanzo por simba en perforacion

LIDIA TJ_SP 4 X AC_612-3 No se colocó malla toda la guardia x bolter inoperativo en labor

LIDIA TJ_SP-4-E X AC_611 4 Perforacion y voladura 3:15 am no se limpió hasta las 4:59am

BAJA SN_525 1-W X AC_123-1 Labor queda listo

BAJATJ_SP_10 X AC_419-2 Falta desate mecánico, falta aire + puntera

PROF AC_801 X XC_619-1 Labor falta desate mecánico 

PROF RP_616-(-) X BP_617-1 Labor inundado

EQUIPOS INOPERATIVOSH-22 MANTTO CORRECTIVO TODA LA GUARDIA

ROBOT 21 STAND BY

ROBOT 30 STAND BY

HORA PRIMERA LABOR LANZADA

ALTAPRIMERA LABOR LANZADATJ_69 P12 X AC_083-7 11:10-11:30PM

BAJAPRIMERA LABOR LANZADA  TJ_SP-10  E X AC_617-3 2:20-2:40PM

LIDIAPRIMERA LABOR LANZADA TJ_003  E X AC_611-3 10:25-10:36PM

PROFPRIMERA LABOR LANZADA  SN_602 3 W X AC_865-2  11:45-12:15AM

REPORTE 27/11/2015

FECHA 27/11/2015

GD DIA

  Valores  

ZONACuenta de LAB. 

PROG. Cuenta de M3 LANZ.

ALTA 7 5

LIDIA 5 3

PROF 8 4

DOS 4 3Total general 24 15

GD DIA

ZONA (Todas)

  Valores  % DE CUMPLIMIENTO

FECHASuma de M3 

PROG. Suma de M3 LANZ.

27/11/2015 86.6 57.3 66.17%Total general 86.6 57.3  

INCIDENCIAS DE LABORES NO LANZADASALTA SN_6283-E X AC_6282 3 Perforacion y voladura 7:15pm

ALTA CA_420-1 X XC_420 Falta limpieza toda la guardia

LIDIA AC_612-2 X BP_612 Cambio de recomendación malla sin shotcrete

LIDIA TJ_SP 4 X AC_612-3 En proceso de colocado de malla

BAJA AC_419 4 X RP_180 queda listo por falta de tiempo

PROF AC_801 5 X RP_616 Ventilador inoperativo a las 2:00pm

PROF AC_618-1 X BP_618 E Proceso de limpieza 4:30pm

PROF CA_616 1 A X RP_616 Labor pendiente

PROF SN_602 3 W X AC_865-2 Ventilador inoperativo a las 2:00 pm

EQUIPOS INOPERATIVOSR-21 MANTTO CORRECTIVO TODA LA GUARDIA

H-22 MANTTO CORRECTIVO TODA LA GUARDIA

T-45 DESCONCRETADO DE CUBA

HORA PRIMERA LABOR LANZADA

ALTAPRIMERA LABOR LANZADA TJ_SP 10 - W X AC_624-2  11:00-11:30AM

BAJAPRIMERA LABOR LANZADA  TJ_SP_010 - W X AC_617-2 12:30-13:00PM

LIDIAPRIMERA LABOR LANZADA SN_525 1-W X AC_123-112:45-1:15PM

PROFPRIMERA LABOR LANZADA  SN_601 2_E X AC_618-2A  1:15-1:35PM

CAPITULO IX

CONCRETO REFORZADO CON FIBRAS

9.1 SHOTCRETE REFORZADO CON FIBRAS

En la etapa de sostenimiento de la Mina San Cristóbal para una mejor fortaleza del Shotcrete, se le coloca en la mezcla como material de refuerzo secundario un tipo determinado de fibra según sean necesarias en cada uno de los casos y pueden ser de material metálico o sintético.

La adición de Fibras al Mortero mejora sus características notablemente, además de la ventaja del acero de tener un módulo de elasticidad 10 veces superior al hormigón, están las cualidades de una buena mezcla, un alto alargamiento de ruptura y gran facilidad de mezclado.

9.1 FISURACION DEL CONCRETO.

La fisuración del concreto es un fenómeno indeseable cuyas causas van desde variaciones en la composición del material, hasta efectos de cambios térmicos. Una fisura delata realmente la “competencia perdida” entre la capacidad del material de resistir un esfuerzo frente al efecto da un esfuerzo actuante.

La ingeniería sin embargo, muchas veces cuenta de partida con la

fisuración del material y digamos que en algunos casos la provoca. De

esta forma, los elementos de concreto reforzado diseñados para trabajar

en flexión (vigas, placas etc.), dan por descontado en su diseño inicial,

que el concreto de recubrimiento en la cara inferior se fisurará y se

desprecia la resistencia a la tensión del material. El material exigido en

este caso es el acero, en la parte inferior de la viga. El que el concreto

de recubrimiento se fisure es normal y para algunos ingenieros

estructurales prueba de que el acero ha asumido la mayor parte de la

carga a tensión. Por supuesto las fisuras tienen un ancho máximo

permitido tanto por consideraciones estéticas como de durabilidad de los

elementos, en el caso de algunos códigos europeos y otros, éste ancho

de fisura máxima, depende del medio ambiente y la durabilidad

calculada para la estructura, sin embargo el ancho permitido oscila entre

0 mm - 0.3 mm.

La fisuración es así un mal con el que hemos aprendido a convivir como lo

demuestra también el caso de los pavimentos donde la controlamos

simplemente anticipándonos a las fisuras, con las juntas; que son como se ha

dicho en muchas ocasiones, fisuras controladas. Las juntas son así los lugares

donde las placas tienen el espacio para llevar a cabo los cambios

dimensionales sin mayor restricción.

Estos cambios dimensionales son producidos principalmente por la retracción

del material en el tiempo (horizontal), por las dilataciones y contracciones de

origen hídrico y térmico (alabeo, giro, horizontal vertical) y claro por los

movimientos verticales y horizontales producidos por las cargas.

Por supuesto en la medida en que una estructura de concreto no se fisure

mejor en cuanto a su durabilidad, la transmisión y continuidad de las cargas, la

no concentración de esfuerzos y la estética de un concreto cada vez más a la

vista.

En algunos casos simplemente no se permite

Fisuramiento alguno, en la mayoría de estas circunstancias por

consideraciones funcionales o estéticas. Si hemos diseñado una placa sobre

terreno, calculado el espaciamiento entre las juntas, espesores y refuerzos y

además hemos curado debidamente el material una vez ha sido colocado, lo

último que queremos es que dichas placas entre las juntas, presenten cualquier

tipo de cuarteo. Aun así cuando el material inicia su proceso de retracción, la

restricción del terreno (incluso con plásticos o aislantes) hace que se generen

esfuerzos aleatorios, dentro del material (que es joven y débil), que en muchos

casos terminan generando una red de fisuras indeseadas.

La generación de estos cambios dimensionales a edad temprana, que se

convierten en esfuerzos, tiene como causas más frecuentes:

En una estructura de concreto a mayor edad, estos esfuerzos generados por

cambios dimensionales, pueden tener causas similares como:

El refuerzo estructural está destinado a controlar y asumir las cargas externas

(estructurales) para las que se diseñó el elemento (momentos, cortantes,

torsión), pero los esfuerzos generados por cargas producidas por retracción por

secado, ciclos de humedecimiento y secado, los ingenieros estructurales los

han resuelto usualmente empleando cuantías adicionales de refuerzo o mallas

electrosoldadas.

Pérdida prematura de agua por evaporación en superficie.

Pérdida prematura de agua por un sustrato absorbente.

Cambios térmicos (oscilación día-noche), o estacional.

Retracción del material por secado. Cambios térmicos (oscilación

estacional o día noche) Ciclos de humedecimiento y secado. Cargas

externas de trabajo.

El refuerzo estructural está destinado a controlar y asumir las cargas externas

(estructurales) para las que se diseñó el elemento (momentos, cortantes,

torsión), pero los esfuerzos generados por cargas producidas por retracción por

secado, ciclos de humedecimiento y secado, los ingenieros estructurales los

han resuelto usualmente empleando cuantías adicionales de refuerzo o mallas

electrosoldadas.

En el caso particular de placas y elementos de grandes superficies expuestas,

el refuerzo más usualmente empleado para resolver los esfuerzos generados

por retracción y temperatura son las mallas electrosoldadas.

A éste refuerzo se le denomina refuerzo secundario. El refuerzo secundario

puede actuar tanto en estado fresco como en estado endurecido. La mayor

parte de las veces está destinado a actuar una vez la placa alcanza su estado

endurecido.

9.2 CONCRETO LANZADO CON FIBRAS

La Mina San Cristóbal elabora el Shotcrete con macro fibras que sustituyen la

malla electro soldada, que en este caso se constituye en parte de la ruta crítica

de un ciclo de excavación. Los tiempos de ahorro que representan eliminar la

colocación y fijación de la malla justifican ampliamente la diferencia en costo

por metro cuadro del material colocado.

Sin embargo más allá del aumento en el rendimiento de excavación, el uso de

las fibras como refuerzo permite un ahorro muy importante en la cantidad de

concreto lanzado debido a que pueden seguirse estrictamente los espesores

del concreto colocado.

La condición de seguir estrictamente el perfil de la excavación sin preocuparse

por el cubrir (sepultar) la malla, no solo se convierte en un ahorro evidente de

material sino al mismo tiempo en un ahorro de tiempo.

El interés de cualquier constructor de túneles es disminuir la excavación al

máximo y sin duda el control de espesores es un capítulo de vital interés en la

concepción y construcción de estas obras subterráneas.

Las microfibras metálicas o sintéticas (Sikafiber CHO 65/35, Sikafiber 600) han

sido profusamente usadas en la mina como refuerzo en el concreto lanzado

para todas las aplicaciones (taludes, túneles, reparación, reforzamiento etc.).

Las microfibras específicamente de polipropileno en dosificaciones de 1 kg/m3

de concreto han demostrado una disminución o eliminación del

descascaramiento explosivo de la superficie del concreto, debido a que a una

temperatura de 160 °C el material se funde y permite al vapor atrapado al

interior del material salir al exterior eliminando o disminuyendo las presiones

genera este vapor al interior del material.

9.3 RELACION CARGA VS DEFLEXION DE UNA VIGA SOMETIDA A IMPACTO (A DIFERENTE VELOCIDADES)

En la figura que a continuación mostraremos se expone la relación Carga vs. Deflexión de una viga sometida a impacto (a diferentes velocidades). La figura muestra que a la misma velocidad de carga 1*10-6 micro deformaciones/segundo, el concreto reforzado con fibras (volumen de 1.5%) de acero no solo fue capaz de deformarse más antes de la primera fisura (de 75 μm a 150 μm) sino que a su vez su resistencia a la primera fisura se multiplicó por un factor cercano a 1.5 (de 1500 N a 2300 N).

Igualmente el comportamiento después de fisuración es muy superior al concreto que no cuenta con las fibras, la tenacidad y la absorción de energía se incrementan de una forma dramática.

A medida que se aumenta la velocidad de carga, la resistencia dinámica del concreto reforzado con fibras aumenta en más de un 100% y su capacidad de absorción de energía con ella hasta en un 70% para la velocidad más alta de 300.000 micro deformación/seg (0.3).Las fibras son un refuerzo tridimensional cuya repartición es aleatoria y le permiten a la carga atacar la estructura en cualquier dirección sin que tenga que estar direccionado en un plano como el uso del refuerzo convencional.

Hoja de seguridad de fibra

Según directiva 91/155/EEC y Norma ISO 11014-1

A. IDENTIFICACION DEL PRODUCTO

Nombre comercial: Fibra Sika Fiber LHO 45/35 NB.

B. COMPOSICION

Alineaciones.

C. PRIMEROS AUXILIOS (Instrucciones Generales)

Facilitar siempre al médico la hoja de superioridad.

En caso de indigestión

Provocar el vómito. Requerir de inmediatamente ayuda médica.

D. MEDIDAS DE LUCHA CONTRA INCENDIOS

Medios de extinción adecuados

Agua.

Espuma.

Polvo extintor.

Indicaciones adicionales

El producto no arde por sí mismo.

Elegir los medios de extinción según el incendio rodeante.

Los restos del incendio así como el agua de extinción contaminada,

deben eliminarse según las normas locales en vigor.

E. MEDIDAS A TOMAR EN CASO DE VERTIDO ACCIDENTAL

Este producto es considerado residuo no peligroso, cuando es

eliminado, según está definido en el Resourse Conservation and

Recovery Act (RCRA) Regulations (40CFR 261).

F. MANIPULACION Y ALMACENAMIENTO

Manipulación

Indicaciones para manipulación sin peligro

Usar equipo de protección personal.

Almacenamiento

Exigencias técnicas para almacenes y recipientes

mantener secos y herméticamente cerrados los sacos y guardarlos en

un sitio protegido de las inclemencias atmosféricas.

Indicaciones para el almacenamiento conjunto

mantener alejados los alimentos, bebidas y comida para animales.

Información adicional relativa al almacenamiento

proteger del agua y de la humedad del aire

G. LIMITES DE EXPOSICION Y MEDIDAS DE PROTECCION PERSONAL

Controles de ingeniería

No fumar, ni comer o beber durante el trabajo.

Lavarse las manos antes de los descansos y después del trabajo.

Protección personal

Protección respiratoria

No requiere protección.

Protección de las manos

No existen precauciones especiales.

Protección de los ojos

Gafas protectoras, si hay alguna exposición potencial a partículas

suspendidas. Generadas por algún uso específico del producto.

Protección corporal

Ninguna precaución especial.

H. PROPIEDADES FISICAS Y QUIMICAS

Aspecto

Estado físico Sólido.Olor Color

Inodoro Metálico

Datos significativos para la seguridad

Método

Punto de inflamación No aplicable

Presión de vapor a 20° C No aplicable

Densidad de Vapor No aplicable

Punto de Ebullición No aplicable

Solubilidad en agua Insoluble

Densidad 7.85g/cm3

I. ESTABILIDAD Y REACTIVIDAD

Estabilidad

Material estable

Productos por polimerización peligrosos

No ocurre.

Materiales que deben de evitarse / reacciones peligrosas

No se conoce

Descomposición térmica y productos de descomposición peligrosos

No se conoce.

J. INFORMACIONES TOXICOLÓGICAS

Experiencia sobre personas/ efectos potenciales en la Salud

Contacto con los ojos

Pueden causar cierta laceración.

Contacto con la piel

No causa irritación.

Inhalación

No es inhalable.

Ingestión

no aplicable.

K. INFORMACIONES ECOLÓGICAS

No afecta al medio ambiente.

No permite el paso al alcantarillado, curso de aguas o terrenos.

de aguas o terrenos.

L. ELIMINACION DE RESIDUOS Producto.

Recomendaciones

Regulaciones nacionales

M. INFORMACIÓN RELATIVA AL TRANSPORTE

ADR / RID

Información Complementaria Mercancía no peligrosa.

IMO / IMDG

Información complementaria

Mercancía no peligrosa.

IATA / ICAO

Información complementaria

Mercancía no peligrosa.

N. DISPOCICIONES DE CARÁCTER LEGAL

Según directivas CE y la legislación nacional correspondiente, el producto

no requiere etiquetado.

HOJAS DE DATOS DE SEGURIDADNombre del Producto o Químico (Sinónimo) MSDS N°: 036

SIGUNIT L -22 N° NU: No disponible Uso: Fraguado De cemento en construcciones COLO

RVALOR

LEYENDA NFPA INFORMACION TÉCNICARojo - Infamable : Estado Físico: Solución acuosa

de alcalinos. Punto de ebullición : > 100 °C Densidad a 20 °C: 1.49 – 1.52 g/cm3

Azul - Salud :Amaril

lo - Reactividad :

Blanco - Peligro Especificado:ALMACENAJE EQUIPO DE PROTECCION

PERSONALManipular los recipientes con os equipos de protección recomendados, mantener los recipientes herméticamente cerrados y guardados en un lugar fresco y bien ventilado. Mantener alejado de alimentos, bebidas y comida de animales. Proteger de las heladas el producto puede durar un año si se conserva bajo techo y en su envase original.

INHALACIÓN: Respirador para gases PIEL: Guantes de goma natural o sintética. Utilizar mameluco de trabajo simple OJOS: Utilizar gafas protectoras o caretas de protección facial. PIES: Botas de jebe inpermiables de caña alta .

PRIMEROS AUXILIOS FUEGO Y EXPLCIÓNINHALACIÓN: Puede causar irritaciones el caso de sentir molestia acudir al médico.CONTACTO CON LOS OJOS: Provoca quemaduras pueden generar lesiones oculares irreversibles. Lavar los ojos con abundante agua durante 15 minutos y acudir al medicoCONTACTO CON LA PIEL: Provoca quemadura. Lava la zona ojos con abundante agua y jabón. Si persisten los síntomas acudir el médico.En caso de quemaduras lavar con abundante agua durante por lo menos 10 minutos no abrir las ampollas y acudir al médico.INGESTION: Provoca quemaduras, una pequeña cantidad puede

El producto no arde por si solo utilice el equipo de protección personal necesario. Los recipientes expuestos al fuego deben de ser refrigerados con agua pulverizada. Utilice todo los medios de extinción necesarios en caso de fuego

FUGAS O DERRAMES DATOS TOXICOLÓGICOSColocarse la ropa de protección personal.Evitar que penetre en el alcantarillado o agua superficiales. puede afectar a la vida acuáticaEvitar que el producto penetre en el sub suelo o la tierraEn caso de entrar en contacto con el agua, con el suelo informar al DMA, para proceder a t mar las medidas de control necesario recoger

TOXIDAD POR UNHALACIÓN: No toxico

IRRITACION DE LOS OJOS; Iritanle

IRRITACION DE LA PIEL : Irritante

LEYENDA DE CLASIFICACIÓN DE MATERIALES PELIGROSOS

PELIGRO DE LA SALUD/RIESGO PELIGRO DE INCENDIO/RIESGO 0.- Material normal al mínimo

1 – Ligero Peligroso / leve 2- peligroso moderado 3 – Extremo peligroso/Alto 4 Mortal severo

0.- No árden/mínimo1.- Arriba de 93.3° C/Ligérico2.- Arriba de 37.8°C /Moderado3.- Arriba de 23.°C/alto

PELIGRO ESPECÍFICO PELIGRO REACTIVIDAD/RIESGO Oxidante OXY

Ácido ACID Alcalino ALk Corrosivo COR No use agua W Peligro radiation

0.- Estable / mínimo1.- Inestable con el calor2.- Cambios químicos violentos sin estallar3.- Puede explotar con calor y choque/Alto4.-Puede explotar A T° y Presión Ambiente/severo

CONCLUCIONES

1. En el proceso de shotcrete, para determinar los rendimientos es un tema

largo y complejo, porque se desarrolla en diferentes tipos de rocas y a la

ves con diferentes técnicas para cortar la roca, la cual se puede

contemplar diferentes porcentajes de oquedades, ya que cada labor es

un análisis independiente, aislado, pero que se recogen de forma

indirecta experiencias empíricas fruto de la práctica, la cual se observa

que los rendimientos varían de una labor a otra en las diferentes minas

del Perú y del mundo.

2. En las excavaciones subterráneas se utilizan cada vez más el mortero y

el concreto por aplicación neumática, conocido como concreto lanzado.

3. Los rendimientos forman parte integral del programa de operación,

selección de los materiales y de equipos, así como el entrenamiento de

operadores. Por lo que las empresas especializadas en sostenimiento

mecanizada realicen cambios en su programa, para de esta manera

lograr los resultados positivos en la calidad del producto terminado

RECONMENDACIONES

1. Se recomienda trabajar en el sistema de sostenimiento teniendo las

condiciones más óptimas de seguridad a fin de evitar accidentes en

los trabajadores, siguiéndose un buen manejo de las normas de

seguridad.

2. Cuando existe problemas en la proyección del concreto el

contratista debe ocuparse con más rigor de su propia competencia

y experiencia, de un personal preparado, y de tener adecuados

sobre el contrato lanzado y de la autorización.

3. Las máquinas de concreto lanzado fueron creados por

especialistas para quien lo use también sea especialista

4. Es muy conveniente que se estudie a fondo la instrucción de

servicio. Muy pronto se encontrara familiarizado con su máquina.

5. El concreto que se lanza al final de la prueba que se hacen antes

de la construcción, será probablemente mucho mejor que el

mismo concreto que se lanza al comienzo.