Importancia de la Fortificación en Labores Mineras Subterráneas

La fortificación en labores mineras constituye una contribución fundamental a la seguridad en operaciones subterráneas. Por lo tanto, los encargados de esta crucial labor tienen una gran responsabilidad y deben asegurarse de que su trabajo esté bien hecho.

Objetivos Fundamentales de la Fortificación

La fortificación en labores mineras persigue los siguientes objetivos básicos:

• Evitar derrumbes.
• Proteger a los trabajadores, equipos, herramientas y materiales.
• Evitar deformaciones de las labores subterráneas.

Actividades Complementarias a la Fortificación

Paralelamente a los trabajos de sostenimiento, los responsables de la fortificación deben realizar las siguientes actividades:

• Preparar plataformas de trabajo.
• Construir buzones.
• Construir bodegas.

Lugares de Aplicación de la Fortificación

La fortificación se realiza en todas las labores mineras, incluyendo:

• Galerías.
• Chimeneas.
• Preparación y explotación de rajos.
• Cuadros.
• Lugares de acopio de mineral o materiales.

Clases de Fortificación Utilizadas en la Industria Minera

En la industria minera nacional se emplean las siguientes clases de fortificación:

• Con pernos de anclaje.
• Con pernos de anclaje y malla olímpica.
• Con madera.
• Con arcos metálicos.
• Con hormigón armado.
• Con mampostería de piedra.
• Con shotcrete.

Fortificación con Pernos de Anclaje (*Entibación Suspendida*)

Actualmente se utilizan diferentes tipos de pernos de anclaje. Muchos de ellos presentan poca diferencia entre sí y, en su diseño, son variaciones del mismo concepto. Sin embargo, es posible clasificarlos de acuerdo con su sistema de anclaje o sujeción. A continuación, se considerarán solamente los tipos más ampliamente difundidos:

• Pernos anclados mecánicamente.
• Pernos anclados con resina o cemento.
• Cables de acero anclados con resina.
• Pernos anclados por fricción.

Pernos Anclados Mecánicamente

El perno de anclaje con chaveta de expansión es el más común de este tipo de anclaje mecánico. Al introducir el perno en la cuña de la chaveta, esta se expande y queda sujeta en las paredes de la roca dentro del taladro. Este sistema está ampliamente difundido tanto en las labores mineras como en la ingeniería civil.

Componentes de un Perno de Anclaje Mecánico

Los pernos de anclaje constan de las siguientes partes:

• Chaveta de expansión.
• Perno de anclaje.
• Plancha metálica (4’ x 4’ y ¼” de espesor).
• Tuerca del perno.

Equipo para la Instalación del Perno de Anclaje Mecánico

El equipo y las herramientas requeridas para la instalación de los pernos de anclaje son:

• Máquina perforadora *stoper*.
• Máquina aseguradora.
• Combo de 8 lb.
• Espadilla.
• Escalera.
• Llave inglesa.

Ventajas

• Relativamente de bajo costo.
• El perno de anclaje trabaja de manera inmediata.
• Al girar el perno, se aplica presión lateral en la cabeza, acumulando tensión.
• Con un relleno posterior de cemento, el perno puede servir como fortificación permanente.
• En rocas duras, puede soportar cargas altas y es un sistema versátil.

Desventajas

• Su uso está limitado a rocas moderadamente duras a duras.
• Es difícil de instalar.
• Debe ser monitoreado después de su instalación.
• Pierde capacidad debido a voladuras cercanas o cuando la roca se fractura alrededor de la zona de expansión.

Pernos Anclados con Resina o Cemento

Los pernos de anclaje con resina o cemento han sido utilizados durante los últimos 40 años en minas y construcciones civiles. El tipo más comúnmente usado es el perno, barra de fierro o acero tratado. Se utiliza cemento o resina como adherente.

La resina resulta conveniente para ser usada en pernos sometidos a altas tensiones desde momentos tempranos y se presta para pretensado; esto no descarta su uso en pernos sin tensión previa. En cualquiera de sus variedades, es recomendable para soporte temporal o permanente bajo variadas condiciones de rocas. El perno de acero tratado se utiliza predominantemente en aplicaciones de ingeniería civil para instalaciones permanentes.

Componentes de Pernos Anclados con Resina

Este tipo de pernos constan de los siguientes elementos:

• Barra de fierro o acero tratado.
• Resina o cemento.
• Plancha metálica (4’ x 4’ y ¼” de espesor).
• Tuerca del perno.

Ventajas

• Rápida acción después de la instalación.
• Si se usa una resina de rápido fraguado como adherente, el perno puede ser permanentemente tensionado.
• En instalaciones permanentes, el perno debe tener alta resistencia a la corrosión.

Desventajas

• Dificultad con los cartuchos de resina en ambientes subterráneos, lo que puede afectar su uso.
• En determinados casos, su manipulación representa un riesgo.

Cables de Acero Anclados con Resina

Este sistema ha sido utilizado en el refuerzo de estructuras rocosas de obras civiles durante los últimos 20 o 30 años. Fue introducido en la industria minera hace unos 15 a 20 años, teniendo un notable desarrollo en sistemas sin pretensión.

Ventajas

• Costo reducido.
• Correctamente instalado, es un sistema de refuerzo duradero.
• Puede ser instalado en cualquier largo en áreas estrechas.
• Entrega una alta capacidad de carga en cualquier tipo de roca.
• Alta resistencia a la corrosión.

Desventajas

• La pretensión del cable solo es posible con una instalación especial.
• El uso de cemento estándar requiere de varios días de fraguado antes de que el cable pueda tomar carga.

Componentes de Cables de Acero Anclados con Resina

Este tipo de sostenimiento consta de los siguientes elementos:

• Cable de acero (ej. tipo 15,2 mm x 7 torones).
• Resina o cemento.

Pernos Anclados por Fricción

Estos pernos representan el desarrollo más reciente en la técnica del anclaje. Existen dos tipos principales:

• *Split Set*.
• *Swellex*.

Para ambos sistemas, la resistencia al deslizamiento entre la roca y el acero (en el caso del *Swellex*, sumada a la acción mecánica de bloqueo) es generada por la fuerza axial entre la superficie del taladro y el perno. En instalaciones transitorias, la presencia de humedad no será un inconveniente, pero debe descartarse para uso permanente bajo estas condiciones.

Aunque los dos sistemas se describen bajo un mismo denominador, estrictamente hablando, solo el *Split Set* es realmente de fricción. En el caso del *Swellex*, combina la fuerza de fricción sumada al mecanismo de expansión del perno en el taladro, que habitualmente tiene paredes irregulares. Esta situación genera una acción de bloqueo que permite obtener alta resistencia a la tracción.

Ambos pernos son habitualmente usados en minería; sin embargo, su uso en ingeniería civil es limitado, aunque el *Swellex* está ganando terreno en trabajos de túneles.