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ESTABILIZADOR DE FRICCION (FRIROCK, SPLIT SET) CARACTERISTICA FUNDAMENTAL DEL TUBO

Expositor: Ing. Roberto Becerra

INTRODUCCION: • En toda explotación minera el sostenimiento de las labores es un trabajo adicional de alto costo que reduce la velocidad de avance y/o producción pero que a la vez es un proceso esencial para proteger de accidentes al personal, equipo y procesos. • Existen varios métodos de refuerzos de la roca pero de todos los pernos el más efectivo y rápido de instalar a bajo costo es el elemento por fricción (Split Set).

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¿Por qué sostener? CONCEPTO:

Para impedir la caída de la roca, reduciendo sus desplazamientos. De esta manera la roca adyacente a la excavación se transforma en un elemento activo del sistema de soporte y virtualmente conforma un arco auto soportante, al sumarse los efectos de pernos adyacentes. En roca competente el papel principal de los pernos es resistir los desprendimientos de bloques o placas en puntos críticos, los cuales pueden ser vitales para evitar la desintegración del terreno, (control de bloques o cuñas inestables). 3

Ayudar al macizo rocoso a auto soportarse: Pernos: Refuerzan y movilizan la resistencia inherente del macizo rocoso y son introducidos a presión, trabajan por fricción en las paredes del taladro, se acomodan a las deformaciones iniciales de la roca pero son muy sensibles al diámetro del taladro y a sus irregularidades. Shotcrete, malla y Cimbras: Actúan restringiendo los movimientos del macizo rocosos externamente (sostenimiento pasiva o soporte de rocas). 4

1- ¿ CÓMO ESTÁ DISEÑADO ? •

Consiste en un largo tubo de acero de alta resistencia, ranurado longitudinalmente con un extremo aguzado para facilitar la inserción en el taladro.

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El otro extremo tiene un anillo soldado para sostener la planchuela de acero.

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Accesorios Sistemas de Sostenimiento Planchuelas:  Proveer un confinamiento de la superficie fracturada y por lo tanto, un soporte de la zona entre pernos, manteniendo la integridad del macizo rocoso.  Diseñadas para distribuir la carga en la cabeza del perno de manera uniforme en la roca adyacente.  Mantienen la elasticidad y la dirección de la A carga. B

A

B

C

D

D C

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2.- ¿ CÓMO TRABAJA ? • El tubo se introduce en un taladro de una profundidad al menos en 50mm mayor que su longitud y de diámetro algo menor al tubo. • Debido a su ranura longitudinal, el tubo cede en su diámetro y queda comprimido, ejerciendo una poderosa fuerza radial y axial contra la roca que lo contiene, quedando anclado.

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3.- ANCLAJE SEGURO, AL MOVIMIENTO DE LA ROCA •

Otras formas de sostenimiento convencional, quedan a menudo sueltos ó cizallados, debido a voladuras o movimientos de acomodo de la roca.

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Con el split set no sucede así, porque se desplazan junto con la roca y quedan firmemente anclados.

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4.- INSTALACION FACIL Y SEGURA • Se instala con toda facilidad: - Después de perforar el taladro, se introduce la punta de split set con la placa ya instalada, se coloca el adaptador en la boca de split set, se alinea el tubo con el cuerpo de la perforadora; se posiciona la barra de perforadora para dar avance y se empuja el perno hasta topear la placa contra la roca .

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5.- ANCLAJE AUMENTA CON EL TIEMPO • El anclaje del tubo aumenta con el tiempo, así como también el efecto de la corrosión normal aumenta la fricción y fuerza de sujeción. •

Lo que contrasta totalmente con los otros sistemas mecánicos de sostenimiento, que requieren reaprietes en poco tiempo.

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6.- FUERZA DE ANCLAJE EN FUNCION DEL DIAMETRO DEL TALADRO • La diferencia del diámetro entre el tubo de fricción (split set) y el taladro debe estar en un rango de 2 a 3 mm. En algunas minas, al realizar pruebas de Pull Tester en los split set, se van determinando los diámetros y longitudes más apropiados. Ejemplo: si el split set tiene 39,5mm +/- 0,5mm de diámetro la broca debe estar entre 36 a 37mm de diámetro.

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7.- LOS SPLIT SET • Tienen bajo costo de instalación y mantenimiento. • Fácil inspección visual de su comportamiento. • Permiten el drenaje de las aguas que provienen de paredes y techos de las labores mineras. • Disipa los esfuerzo en labores que presentan estallido de roca. 12

CONCEPTOS GENERALES • Los split set se utilizan generalmente en rocas severamente agrietadas ó fracturadas, que están sujetas a bajas tensiones.

• Se recomienda el uso de los split set, para los trabajos en mina, sosteniendo aberturas de corto tiempo, instalándose inmediatamente después del disparo. 13

• El uso de los split set en las labores de mina, se considera como sostenimiento activo, porque trabajan cuando el macizo rocoso experimenta una deformación y es recomendable para rocas de clase MF / B, F / R, MF / R, y F / P, (soporte tipo B y B1) • El espaciamiento depende de la superficie de la roca, teniendo en consideración la existencia de bloques, fracturas y orientación de los estratos.

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• Los ángulos de un split set con la superficie de la roca, deben tener en lo posible 90 grados, con un máximo de inclinación de 10 grados, para que no pierda un porcentaje de su esfuerzo a la tensión. • Los split set son fabricados con aceros que deben de tener alta resistencia y baja aleación, con un contenido intermedio de carbono. • La resistencia promedio, que debe tener el split set está entre 0.9 a 1.2 ton/pie ( en función al tipo de roca y las pruebas realizadas en diferentes minas del Perú ).

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Factores que influyen en la Resistencia a la Estabilización de los Split Set • Diámetro de taladro perforado: - Más cercano al diámetro del split set, menor resistencia. • La oxidación de la superficie del perno produce mayor resistencia. • Tipo y calidad de la roca: - roca dura y diferencia de diámetros mayor a 2 mm, mayor resistencia. - roca dura y diferencia de diámetros menor a 2 mm, menor resistencia. 16

ALGUNAS PREGUNTAS Y RESPUESTAS • ¿ Qué ocurre cuando el anillo soldado se desprende ? - Se produce una pequeña pérdida del soporte y la fuerza de fricción del split sigue actuando en toda su longitud, sucede si es que el diámetro del taladro es lo más uniforme posible. - Si el taladro tiene un diámetro inicial mayor, existe falta de soporte en toda ésa longitud y el resto sigue trabajando. • ¿ Qué ocurre cuando el empuje contra la placa excede la fuerza de fricción que soporta el split set ? El tubo resbala en la dirección de la fuerza aplicada, manteniendo la misma capacidad de fricción y cuando el resbalamiento se detiene, el split sigue soportando la roca en su nueva posición. 17

RECOMENDACIONES • Utilizar adaptadores para insertar split set. • No usar split set doblados, fisurados o aplastados • Usar brocas exclusivas para colocar los estabilizadores. • Verificar el caudal y presión de aire requerido para una fácil instalación. • El split set, se puede usar fácilmente para la instalación de mallas electro soldadas, cinta strap u otro soporte.

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PERNO FRICCION FRIROCK Características Técnicas Calidad acero : ASTM 1011 – Grado 60 Diámetro tubo : 39.5 +/- 0.5 - 46,5 +/- 0,5 Espesor tubo : 2.3 mm – 3,0 mm Ancho fleje : 99 mm Peso lineal : 1.85 Kg./m – 2,7Kg./m Resistencia a la ruptura :410 MPa Resistencia a la fluencia: 520 MPa Diámetro de perforación : 36 a 37 mm

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