Subido por Técnico Perforaciones

V1 Innovando el sostenimiento en excavaciones subterraneas

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1
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2
Innovando el sostenimiento en excavaciones
subterráneas.
Seminario Online 21 de Mayo
3
Agenda
 Requerimientos mineros.
 Consideraciones Geomecánicas
 Sistemas de anclaje y su clasificación.
 Elementos de sostenimiento NCM/EPIROC – Pernos de anclaje
 Elementos de sostenimiento NCM/EPIROC – Unidades pre
tensionadas
 Innovaciones
 Aceros de perforación – Sostenimiento
 Soporte Técnico
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Requerimientos Mineros.
Seminario Online 21 de Mayo
5
Requerimientos Mineros
 Instalación rápida, fácil y segura
 Cumpla con la capacidad de soporte requerido
 Requerimiento de vida útil
 Efectivo inmediatamente
 Fácil de inspeccionar y monitorear
 Costo eficiente
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Requerimientos Mineros
¿que tipo de anclas usar y cuantas?
Existen una serie de diseños y metodologías disponibles,
asi como gran variedad de anclas disponibles en el
mercado.
 Elección de anclas incorrectas :
USD$
desperdicia dinero
 El “sobre” diseño :
USD$
desperdicia dinero
El diseño “por debajo" :
puede poner en peligro la vida de sus trabajadores
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Consideraciones Geomecánicas
Seminario Online 21 de Mayo
8
Consideraciones Geomecánicas
Sostenimiento
• El sostenimiento es utilizado para controlar
las inestabilidades de la masa rocosa
circundante a las excavaciones y así tener
un ambiente seguro de trabajo.
• El tipo y calidad del sostenimiento está
relacionado con el uso que se le va a
dar a la excavación, dependiendo si
ésta es permanente o temporal.
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Consideraciones Geomecánicas
¿Qué considerar en el diseño?
• Criterios geomecánicos para el diseño
– Uso de la excavación minera (temporalidad, acceso, etc.).
– Factor de seguridad y/o probabilidad de falla.
– Área de influencia (diseño global o local).
• Criterios geomecánicos durante la construcción y operación
– Estándares constructivos (tabla de sostenimiento, etc.).
– Especificaciones técnicas.
– Técnicas de construcción y explotación.
– Mapeo, instrumentación y monitoreo.
• Criterios geomecánicos para el cierre de minas
– Durabilidad, monitoreo y mantenimiento.
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Consideraciones Geomecánicas
Factor de Seguridad
El factor de seguridad (FoS) es una medición determinística del ratio entre
las fuerzas resistentes (capacidad) y las fuerzas actuantes (demanda) y
se halla mediante la relación.
FoS = C/D
C = Capacidad de soporte de carga del Sistema
D = Demanda sobre el sistema
• Existen tres posibles escenarios:
Cuando C>D, luego C/D>F>1 el sistema es estable.
Cuando C<D, luego C/D>F<1 el sistema es inestable.
Cuando C=D, luego C/D>F=1 el sistema está en equilibrio límite
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Consideraciones Geomecánicas
Factor de Seguridad
El equilibrio límite se obtiene cuando el FoS tiene un valor de 1.0. Sin
embargo, hay incertidumbre acerca del probable rendimiento del sistema
sobre un determinado periodo de tiempo, usualmente resulta en la
asignación de un valor de FoS mínimo de diseño de aceptación.
La recomendación para valores de FoS para excavaciones subterráneas
basados en la experiencia se muestra en la siguiente Tabla:
Recomendación de valores de FoS sugeridos para
excavaciones subterráneas según el plazo de estabilidad
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Consideraciones Geomecánicas
Área tributaria
Enfoque Clásico
• Cada unidad de soporte debe llevar el "peso
unitario" en un patrón rectangular.
• La fuerza F ejercida por el bloque sobre el ancla:
F = mg = tS²g
 = densidad de la roca (kg/m3)
t = espesor de la losa(m)
S = “espacio entre cuadrículas” (m)
g = aceleracion debido a la
gravedad (m/s-2)
Perno
Rejilla de
espaciado
S
S
t
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Consideraciones Geomecánicas
Área tributaria
F = mg = tS²g
 = 2.6(kg/m3)
t = 2.1(m)
S = 1.2(m)
g = 9.8(m/s-2)
 = 2.6(kg/m3)
F = 77.13 kN = 7.71tn
1.80m
1.20m x 1.20m
Hydrabolt
(10ton)
Swellex
(PM12ton)
Swellex
(PM16ton)
Swellex
(PM24ton)
1.3
1.6
2.1
3.1
2.10m
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Sistemas de anclaje y su clasificación.
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Sistemas de anclaje y su clasificación
Tipos de sostenimiento
Concreto lanzado
(Shotcrete)
Malla
PASIVO
Gatas
(Soporte)
Característica:
No ejerce esfuerzos
sobre el macizo rocoso,
desarrollando su
capacidad resistente a
medida que la roca se
deforma.
Relleno
Cimbra
Cinta metálica
(straps)
Cuadros de
madera
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Sistemas de anclaje y su clasificación
Tipos de sostenimiento
ACTIVO
Anclas por
fricción
Anclas por
adherencia
(Refuerzo)
Característica:
Ejerce esfuerzos
predeterminados al
macizo rocoso,
asimilando presiones
ocasionadas por el
terreno.
Anclas
Expansivas
Cables
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Sistema de anclaje y su clasificación
Clasificación
ADHERENCIA
RESINA
CEMENTO
Cartuchos
Inyecciones
Cartuchos
Inyecciones
Pernos
espiralados
Pernos
Helicoidales
FRICCION
Baja carga de
contacto
Anclaje mecánico
Pernos
espiralados
Pernos
Helicoidales
Cable Bolting
Anclaje
mecánico
Compresión
del perno
Cabeza
expansiva
Split Set
Alta carga de
contacto
Expansión del
perno
Swellex
Hydrabolt
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Sistema de anclaje y su clasificación
¿Cómo Funcionan las anclas inflables?
Objetivo: evitar la relajación
inicial/agrietamiento
inicial/liberación de esfuerzos
mediante la abertura de
fracturas
Confina el macizo rocoso
Genera un ARCO DE AUTOSOPORTE con la propia roca.
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Sistema de anclaje y su clasificación
¿Cómo Funcionan las anclas inflables?
Objetivo: evitar la relajación
inicial/agrietamiento
inicial/liberación de esfuerzos
mediante la abertura de
fracturas
Confina el macizo rocoso
Genera un ARCO DE AUTOSOPORTE con la propia roca.
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Sistema de anclaje y su clasificación
¿Cómo Funcionan las anclas inflables?
Objetivo: evitar la relajación
inicial/agrietamiento
inicial/liberación de esfuerzos
mediante la abertura de
fracturas
Confina el macizo rocoso
Genera un ARCO DE AUTOSOPORTE con la propia roca.
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Sistema de anclaje y su clasificación
¿Cómo Funcionan las anclas inflables?
Objetivo: evitar la relajación
inicial/agrietamiento
inicial/liberación de esfuerzos
mediante la abertura de
fracturas
Confina el macizo rocoso
Genera un ARCO DE AUTOSOPORTE con la propia roca.
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Sistema de anclaje y su clasificación
¿Cómo Funcionan las anclas inflables?
Objetivo: evitar la relajación
inicial/agrietamiento
inicial/liberación de esfuerzos
mediante la abertura de
fracturas
Confina el macizo rocoso
Genera un ARCO DE AUTOSOPORTE con la propia roca.
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Sistema de anclaje y su clasificación
¿Cómo Funcionan las anclas inflables?
Objetivo: evitar la relajación
inicial/agrietamiento
inicial/liberación de esfuerzos
mediante la abertura de
fracturas
Confina el macizo rocoso
Genera un ARCO DE AUTOSOPORTE con la propia roca.
Control inmediato del terreno
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Sistema de anclaje y su clasificación
¿Cómo Funcionan las anclas inflables?
Control inmediato del terreno
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Sistema de anclaje y su clasificación
¿Cómo Funcionan las anclas inflables?
Control inmediato del terreno
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Elementos de sostenimiento NCM / EPIROC –
Pernos de anclaje
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Elementos de sostenimiento NCM / EPIROC
Pernos Inflables
Hydrabolt / Hydrabolt Z
X-Pandabolt
RAPIDO Y FACIL
NO NECESITA
RESINA
SOSTENIMIENTO
INMEDIATO
INDICADOR DE
CARGA
RS-Bolt
MAYOR
SEGURIDAD
INDICADOR DE
LONGITUD
ALTO RENDIMIENTO EN ROCA DURA,
FRACTURADA Y BLANDA
Accesorios de traslape
Los accesorios para empernar incluyen
un sistema de traslape que aseguran la
malla de acero a los pernos de roca
preinstalados,
SIN
MAYOR
PRODUCTIVIDAD
TALADROS
ADICIONALES
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Elementos de sostenimiento NCM / EPIROC
Pernos Inflables
Swellex PM / Swellex Mn
Swellex Coated
RAPIDO Y FACIL
NO NECESITA
RESINA
SOSTENIMIENTO
INMEDIATO
INSTALACION
SEGURA
Swellex connectable
MAYOR
SEGURIDAD
INDICADOR DE
LONGITUD
ALTO RENDIMIENTO EN ROCA DURA,
FRACTURADA Y BLANDA
Accesorio de traslape
aseguran la malla de acero a los pernos
de roca preinstalados,
SIN
MAYOR
PRODUCTIVIDAD
TALADROS
ADICIONALES
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Elementos de sostenimiento NCM / EPIROC
Pernos Inflables
250-300 Bar
300 / 240 Bar
Φ perforación:
32-39mm
29-42mm
26-41mm
NO Retiene el
Agua en su
interior
Φ perforación:
34-38mm
Retiene el Agua
en su interior
Presión radial
constante
•Tapones cuadrados = Pm Line
•Tapones redondos = Mn Line
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Elementos de sostenimiento NCM / EPIROC
Pernos Inflables
250-300 Bar
300 / 240 Bar
Φ perforación:
32-39mm
29-42mm
26-41mm
NO Retiene el
Agua en su
interior
Φ perforación:
34-38mm
Retiene el Agua
en su interior
Presión radial
constante
•Tapones cuadrados = Pm Line
•Tapones redondos = Mn Line
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Elementos de sostenimiento NCM / EPIROC
Alternativas para áreas reducidas
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32
Elementos de sostenimiento NCM / EPIROC
Alternativas para mayores longitudes
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Elementos de sostenimiento NCM / EPIROC
Placas de sujeción y para traslape
HYDRABOLT
SWELLEX
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Elementos de sostenimiento NCM / EPIROC
Sistema de traslape
El sistema de traslape asegura la malla de
acero a las anclas preinstaladas, esta se
empuja hacia el ancla proporcionando
soporte en la instalación.
La instalación se realiza utilizando un adaptador para sostenimiento
mecanizado (jumbo empernador) o manual (jackleg).
NO MAS TALADROS
ADICIONALES
EFICIENCIA
SEGURIDAD
AHORRO DE
COSTOS $
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35
Elementos de sostenimiento NCM / EPIROC
Sistema de traslape
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36
Elementos de sostenimiento NCM / EPIROC
Sistema de traslape
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Elementos de sostenimiento NCM / EPIROC
Longitud critica de anclaje CBL
Hydrabolt
Es la longitud empotrada del elemento de refuerzo a
cada lado de una discontinuidad geológica que define
un bloque o cuña inestable.
El Bond Length Crítico es la longitud mínima requerida
de reforzamiento requerida para estabilizar el sistema
completo de reforzamiento..
30cm = 10 Ton
ZONA ESTABLE
ZONA INESTABLE
En el caso de los pernos Hydrabolt es 10 toneladas
mínimas en 30cm.
ANCLAS MAS
CORTAS
MENOS
PERFORACION
AHORRO DE
COSTOS $
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38
Elementos de sostenimiento NCM / EPIROC
¿Problemas de corrosión?
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Elementos de sostenimiento NCM / EPIROC
HYDRABOLT Z – SWELLEX Coated
Recubrimiento por “DIFUSION TÉRMICA”
Es un método de galvanización, llamado también
galvanización al vapor, el zinc se evapora y penetra en
el objeto de metal objetivo, formando fases de Zn-Fe.
El recubrimiento forma múltiples capas de la aleación
Zn-Fe, de una capa gamma súper resistente a la
corrosión a una capa delta compacta, y luego una capa
zeta, con cada capa cada vez más dura y resistente a la
corrosión que la anterior.
Swellex Plastic coated Bolts
Recubrimiento de plástico resistente a daños que es
impermeable al agua y a la corriente, muy eficaz en los
peores ambientes corrosivos, su resistencia y
efectividad se ha demostrado durante años de
aplicación en condiciones altamente ácidas.
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Elementos de sostenimiento NCM / EPIROC
Ventajas - Anclas por expansión
SWELEX
HYDRABOLT
Capacidad de
diseño:
10ton
Capacidad de
diseño:
12ton / 16ton / 24ton
CBL: 30cm
CBL: 50cm
No requiere
Cemento/Resina
No requiere
Cemento/Resina
Sostenimiento
inmediato (ACTIVO)
Sostenimiento
inmediato (ACTIVO)
SI Retiene el agua en
su interior
NO Retiene el agua
en su interior
Indicador de Carga y
longitud
Indicador de longitud
SEGURIDAD
GARANTIZADA
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Trivia
Elementos de soporte
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42
Elementos de sostenimiento NCM / EPIROC –
Unidades pre tensionadas
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Elementos de soporte
Productos NCM/EPIROC - Inflables
Jackpot
CONVIERTE EL SOSTENIMIENTO
PASIVO A ACTIVO
MAYOR
DURABILIDAD Y
POTENCIA
SOSTENIMIENTO
INMEDIATO
RAPIDO Y FACIL
RENDIMIENTO
20-40ton
MAYOR
SEGURIDAD
MAYOR
PRODUCTIVIDAD
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44
Elementos de soporte
Productos NCM/EPIROC - Inflables
Jackpot
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45
Elementos de soporte
Productos NCM/EPIROC - Inflables
Jackpot
KN
140mm ((5 1/2")
diámetro
160mm ((6 1/2")
diámetro
183mm (7")
diámetro
TAMAÑOS
DISPONIBLES
220mm (8 1/2")
diámetro
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46
Elementos de soporte
Productos NCM/EPIROC - Inflables
Jackpot
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Elementos de soporte
Productos NCM/EPIROC - Inflables
Jackpack
CONVIERTE EL SOSTENIMIENTO
PASIVO A ACTIVO
MAYOR
DURABILIDAD Y
POTENCIA
SOSTENIMIENTO
INMEDIATO
RAPIDO Y FACIL
RENDIMIENTO
100-700ton
MAYOR
SEGURIDAD
MAYOR
PRODUCTIVIDAD
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48
Elementos de soporte
Productos NCM/EPIROC - Inflables
Jackpack
Jackpack 550 x 550
x 1.2 mm
Jackpack 1000 x
1000 x 1.0 mm
TAMAÑOS
DISPONIBLES
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49
INNOVACIÓN
 Pernos Estáticos
 Pernos Dinámicos
 Sensores
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Elementos de soporte
Productos NCM/EPIROC - Estático
HelixBolt y HelixBolt Plus
son pernos anclados con
resina con una mezcla
mejorada de resina y
capacidad de soporte para
aplicaciones de atornillado de
resina
Sustituto de helicoidal información técnica
dimatros, longitudes capacidades etc
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Elementos de soporte
Productos NCM/EPIROC - Estático
Standard resin bolt
HelixBolt
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52
Elementos de soporte
Productos NCM/EPIROC - Estático
HelixBolt
HelixBolt Plus
Ø18
Ø20
Bolt diameter (mm)
Ø18
Typical ultimate tensile
load (kN)*
176
220
Typical ultimate tensile
load (kN)*
194
Hole size range (mm)
Ø34 – Ø38**
Ø34 – Ø38**
Hole size range (mm)
Ø34 – Ø38**
Bolt diameter (mm)
Application
Stiff resin bolt
Application
* Promedio anual de prueba de CC, datos estadísticos disponibles a pedido
** Opción de diámetro de orificio más pequeño disponible bajo pedido
*** Otras opciones de tamaño disponibles bajo pedido
High tensile capacity
stiff resin bolt
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Elementos de soporte
Productos NCM/EPIROC - Dinámicos
PAR1 Resin Bolt
The PAR1 Resin Bolt is a resin
anchored yielding bolt for the
absorption of energy in squeezing
and dynamic ground conditions
Perno PAR1
El sistema de atornillado PAR1 es
un perno cedente con anclaje final
que se agrupa después de la
instalación y se puede suministrar
con puntos de fijación para mallas
y cordones
Perno MP1
El perno MP1 es un perno cedente
encapsulado de anclaje final para
instalaciones mecanizadas.
Vulcan Bolt
El Vulcan Bolt patentado es un sistema
de soporte primario y secundario
integrado para la absorción de energía
en condiciones de compresión y
dinámica del suelo.
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Elementos de soporte
Productos NCM/EPIROC - Dinámico
Prueba de impacto dinámico
El DIT está diseñado para
impartir un impulso dinámico
de energía en pernos de roca
dinámicos.
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55
Sensores
FOGLight
El dispositivo indicador FOGLight (Fall Of Ground) esta diseñado para emitir una
alerta cuando empieza a ocurrir una separación entre los estratos rocosos en las
labores mineras
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Sensores
FOGLight
Simple de
instalar
Muy Visible
Una vez activado NO
se puede restablecer
Duración,
min 8 meses – max 1 año
Disponible en distintos
desplazamientos
15, 25, 35, 45,
55, 65
Disponible en varias
longitudes
A prueba de
manipulaciones
Disponible en distintos
diámetros de perforación
MAYOR SEGURIDAD
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Aceros de perforación - Sostenimiento
Seminario Online 21 de Mayo
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Aceros Perforación - Sostenimiento
Clasificación de macizos rocosos
Sistemas clásicos de Clasificación de Macizos Rocosos:
1.Ritter, 1879
2.Stini, 1950
3.Lauffer, 1958
4.Pacher et al, 1974
5.Heitfeld, 1982 [Europa – construcciones subterráneas]
6.Obert y Duval, 1967 [Aplicación en Minería]
7.Deere & Miller, 1966 – Establecimiento de patrones para ensayos de
laboratorio – RQD
8.Bergh-Christensen & Selmer-Olse, 1970 – Clasificación de las rocas según
su resistencia a la voladura.
9.Selmer – Olsen & Blindheim, 1970 – Clasificación de los geomateriales.
10.Terzaghi, 1946 – Túneles
11.RMR, Bieniawski [1976, 1989] Túneles, Estabilidad de Taludes
12.S. M. R. (Romana)
13.Wickham (1972), pionera de los sistemas modernos
14.Q (Barton et al.), 1974, 1979, 1989, 2006
15.Hoek & Brown
16.Protodyakonov
17.Louis
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Aceros Perforación - Sostenimiento
Rock Mass Rating – Influencia en la selección
RMR, Bieniawski [1976, 1989] Túneles, Estabilidad de Taludes
• El macizo rocoso se divide en regiones estructurales, homogéneas que
se clasifican independientemente.
• El sistema fue desarrollado en Sudáfrica por el Dr. Z.T. Bieniawski
durante los años 1972-1973 y posteriormente modificada (1989,1990) a
medida que se enriqueció con reporte de casos de diferentes países.
• El RMR evalúa los siguientes seis factores determinados en el campo y
en el laboratorio:
CLASE /
TIPO
I
II
III
IV
V
1.
2.
3.
4.
5.
6.
A Designación de la calidad de Roca (RQD)
B Resistencia a la compresión simple de la roca
C Espaciamiento de las discontinuidades
D Condición de las discontinuidades
E Condición del agua subterránea [Filtración]
F Orientación de las discontinuidades
DESCRIPCIÓN
Macizo rocoso de excelente
calidad
Macizo rocoso de buena
calidad
Macizo rocoso de calidad
regular
Macizo rocoso de mala
calidad
Macizo rocoso de muy mala
calidad
RMR
81-100
61-80
41-60
21-40
0-21
20
15
20
30
15
RMR* = (A) + (B) + (C) + (D) + (E) - (F)
*El valor de calificación del sistema de clasificación de RMR varía entre 0 y 100
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60
Requerimiento de acuerdo al macizo
Selección de anclas según su RMR
Roca Muy Mala
RMR 0 – 20
Roca Mala
RMR 21 – 40
Roca Regular
RMR 41 – 60
Roca Buena/Muy Buen
RMR >61
Sostenimiento
puntual
(Tabla referencial)
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61
Aceros Perforación - Sostenimiento
Columna de perforación
Shank Macho
Shank Hembra
Boltec S
Tope Central
Acople
Barra tunelera
Barra tunelera
Broca de botones
Broca de botones
Puente Central
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Aceros Perforación - Sostenimiento
Roscas y diámetros de trabajo
Diámetros (mm)
33mm
35mm
37mm
38mm
R25
Rosca R
- Rosca
convencional.
Rosca SR
- Innovación
Epiroc
- Rosca cónica
- Mejor acople y
desacople.
41mm
43mm
45mm
R28
R32
SR28
SR32
SR35
51mm
R25
R28
SR25
48mm
R32
SR25
SR28
SR32
SR35
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63
Aceros Perforación - Sostenimiento
Columna de empernado
Pernos Split Set
Pernos Helicoidales
Martillo Perforador: 18 Kw (Ej: Cop 1838).
Martillo Empernador: 10 Kw (Ej: Cop 1028).
Pernos Inflables
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64
Aceros Perforación - Sostenimiento
Tipo de perno
TABLA RESUMEN
PERNOS PARA SOPORTE DE ROCA
TIPO DE PERNO
PERFIL 1 (mm)
SPLITSET SS-33
33
SPLITSET SS-39
39
SPLITSET SS-46
46
HYDRABOLTS
26 - 29
X-PANDABOLTS
26 - 29
SWELLEX 12 SERIES
26
MP1 BOLTS
20
SWELLEX 16 SERIES
36
PAR1 RESIN BOLTS
20
VULCAN BOLTS
20
HELIXBOLT & PLUS
18
SWELLEX 24 SERIES
36
CAPACIDAD DE CARGA (kN)
50
60
70
80
90
100
120
140
160
180
200
220
240
260
280
48
49
50
51
52
DIAMETRO DE BARRENO (mm)
32
33
35
37
38
39
41
43
44
45
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Aceros Perforación - Sostenimiento
Aplicaciones
Tipo de Aplicaciones
Pernos de alta capacidad (>16ton)
Cables y Drenes
Tuneléo
Pernado
TC 42
TC 35
Tipos de Roscas
SR 35
R 32
SR 32
R 28
SR 28
33
35
37
38
41
43
45
48
Diametro de Perforación
51
54
57
64
76
All rights reserved by Epiroc.
66
Soporte Técnico
Sostenimiento
All rights reserved by Epiroc.
67
Soporte técnico
Flujo de trabajo
All rights reserved by Epiroc.
68
Soporte técnico
Evaluación en campo
All rights reserved by Epiroc.
69
Soporte técnico
Evaluación en campo
Hydrabolt / Swellex
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70
Soporte técnico
Evaluación en campo
All rights reserved by Epiroc.
71
Soporte técnico
Evaluación en campo
Manuales de instalación
Manuales de servicio
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excavaciones
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2.
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