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SISTEMA AUTOMATIZADO PARA EL USO DE CALIBRADORES EN SOSTENIMIENTO CON SHOTCRETE MECANIZADO COMPAÑÍA DE MINAS BUENAVENTURA - U.E

Presentado en el V Seminario Peruano de Geoingeniería.

Por: R.A. Beltrán, jefe de Geomecánica, U.E.A. Uchucchacua – Compañía de Minas Buenaventura.


Resumen 

La aplicación del shotcrete es ampliamente extendida hoy en día como una capa protectora que funciona como sostenimiento en excavaciones subterráneas y superficiales o para estabilizar taludes y otros.

El presente trabajo informa sobre la automatización en la instalación de calibradores a través de un dispositivo adaptado al orbitor de un robot lanzador de shotcrete Putzmeister, controlando de esta forma el espesor de recubrimiento adecuado según los requerimientos de fortificación de diseño sostenimiento.

Introducción

Ubicación mina Uchucchacua

La mina Uchucchacua se sitúa en la vertiente occidental de los Andes, entre los 4,300 y 5,000 m.s.n.m. Geográficamente, se sitúa en el distrito y provincia de Oyón, en la región Lima. La mina se encuentra aproximadamente a 180 km en línea recta, al NE de la ciudad de Lima.

Las labores más profundas de la mina Uchucchacua están a ±1.5 Km, sumadas a la parte estructural, la calidad de la roca y el método de minado, se presentan eventos microsísmicos durante estos últimos años, llegando a tener problemas de es- tallidos de roca (rockburst).

Instalación de shotcrete

El shotcrete se utiliza ampliamente como elemento de soporte en la ejecución de excavaciones subterrá- neas: minas y túneles. Se rocía en el contorno de la superficie de la excavación para acomodar los desplazamientos radiales antes de la instalación de un revestimiento final permanente.

También proporciona un apoyo rápido en toda el área para el avance de las excavaciones al sostener pedazos de roca grandes y pequeños. Por lo tanto, el espesor de revestimiento inicial de shotcrete para controlar las deformaciones iniciales y el desprendimiento de rocas debe ser bien controlado.

Equipos e infraestructura

Equipo empleado para el preparado y lanzado de shotcrete vía húmeda

La mina Uchucchacua cuenta con los siguientes equipos:

ν Planta dosificadora por peso y por volumen.

Se cuenta con una planta en superficie de 10 m3/h y otra en interior mina de 20 m3/h.

ν Equipos de lanzado.

Equipo electrohidráulico Robot Putzmeister con una capacidad de lanzado de 20 m3/h, potencia de motor 71 HP y consumo de 1.1 Gl/h.

ν Equipos de transporte de shotcrete.

Equipo electrohidráulico Mixkret 4 Putzmeister con una capacidad de 4 m3, potencia de motor de 173.5 HP y consumo de 1.8 Gl/h.

ν Equipo de abastecimiento de material.

Utiliza equipos electrohidráulicos Dumper de 20 Tn para acopio de agregado y un Cemkret Putzmeister con una capacidad de 15 Tn, potencia de motor de 173.5 HP y consumo de 1.8 Gl/h.

Acopio de materiales

Agregado

En superficie se tiene una capacidad de acopio para 300 m3 de agregado.

En interior mina nivel 4010, el galpón tiene una capacidad para 60 m3.

Cemento

En superficie se almacena en un silo con una capacidad de 45 Tn.

En interior mina se almacena en un silo de 40 Tn.

Acelerante - Sigunit L-22 SIKA

En superficie se cuenta con dos tanques para almacenar acelerante, cada uno con capacidad de 15,000 litros.

En interior mina, se lleva lo requerido por guardia con el abastecedor de aditivos.

Plastificante – Viscocrete 3330

En superficie se cuenta con un tanque con una capacidad de 10,000 litros.

En interior mina, se lleva lo requerido por guardia con el abastecedor de aditivos.

Fibra

En superficie tenemos un almacén con una capacidad de 5,000 kg.

En interior mina en el nivel 4010 contamos con un almacén de 1,000 kg.

Planta interior mina NV. 4010

La planta de concreto en interior mina tiene una ca- pacidad de 20 m3/h. y cuenta con dos silos, uno de cemento de 45 Ton y otro de agregado de 70 m3.

Etapas de la preparación de shotcrete vía húmeda Uchucchacua

Desde el abastecimiento de materiales hasta la insta- lación del shotcrete en las labores designadas a sostener, como se muestra en la Figura 2, todos los materiales son descargados en superficie y posteriormente según las necesidades de requeri- miento se transportan a la planta de interior mina.

Diseño de mezcla y resistencias a edades tempranas y finales

El diseño de mezcla de 28 MPa a 28 días se muestra en la Tabla 1.

La evolución de las resistencias a los 7, 14 y 28 días se muestra en la Figura 4. Los ensayos y pruebas de rotura se realizan en el laboratorio de superficie perteneciente a la empresa especializada Robocon, encargada de administrar la infraestructura y los equipos para la preparación, transporte y lanzado de shotcrete.

Sistema automatizado para el uso de calibradores en sostenimiento

Ficha técnica del dispositivo

Dispositivo de calibradores para shotcrete de fácil operación para la instalación y lanzado, es de sencillo mantenimiento. Cuenta con luz guía de color para aplicar con seguridad efectiva los cali- bradores.

ν Modelo: JD -1002.

ν Material: metal no pesado.

ν Distancia de disparo: < 1.00 m.

ν Peso: 3.5 kg. a 4.5 kg.

ν Dimensiones: largo: 70 cm, ancho: 15 cm y alto:16 cm.

ν Presión de aire: < 2 bar.

ν Voltaje: 24 voltios.

Adaptación del dispositivo

El dispositivo se adapta al brazo del robot a través de una placa base específicamente en el orbitor, que es el encargado de direccionar la mezcla proyectada en la superficie a sostener (Ver Figura 5).

Las dimensiones del dispositivo son adecuadas y no obstaculizan algún componente del equipo lanzador de shotcrete.

Prueba de funcionamiento del dispositivo instalador de calibradores

La prueba se realiza en la Gal 567 Nv. 3090, se recubre una superficie de 40 m2 a un espesor de 2 pulgadas teóricas.

Inmediatamente se procede a verificar el espesor instalando en los calibradores con el dispositivo.

Se observa que la penetración de los calibradores es correcta, el espaciamiento entre calibradores es según a la pericia del operador lanzador, también se observa que se elimina el riesgo que corre el ayudante en el proceso de instalación de calibradores.

Para una penetración adecuada, la presión de aire debe ser la apropiada según especificación del dispositivo.

Conclusiones

1. El dispositivo empleado para la instalación de calibradores está diseñado observando las complicaciones y riesgos que corre el personal al momento de ser colocados de forma manual como tradicionalmente se hace (bastidores).

2. Con el uso de este dispositivo, se elimina la exposición del personal de sostenimiento con shotcrete a la línea de fuego, evitando accidentes durante dicha actividad.

3. En las pruebas realizadas al utilizar el dispositivo instalador de calibradores se observa que no obstaculiza el proceso de lanzado de shotcrete, la ubicación del dispositivo acoplado en el orbitor del robot lanzador se mueve conforme se lanza la mezcla húmeda.

4. Se observa que la instalación de calibradores es rápida y el puntero láser guía ayuda a una distribución uniforme en la zona shocreteada.

5. El adaptador cuenta con un carrete que cuenta con un número mayor de calibradores, de tal forma que cubre toda un área de avance shocreteada.

Bibliografía

Bieniawski, Z.T. 1989. Engineering rock mass classification. New York, J Willey.

Buenaventura. 2017. Estudio Geomecánico de la U.E.A. Uchucchacua. Internal report, prepared by Departamento de Geología – Geomecánica, Mina Uchucchacua, 2017, 84 p.

DCR. 2016. Evaluación Geomecánica del Minado de Profundización, Mina Uchucchacua. Technical memo prepared by DCR Ingenieros S.R.Ltda. para Compañía de Minas Buenaventura, enero 2016, 231 p.

Hoek, E., Kaiser, P.K., and Bawden, W.F. 1995. Support of Underground Excavations in Hard Rock. A.A. Balkema, Rotterdam, 215 p.

Kaiser, P.K., Diederichs, M.S. Martin, C.D. Sharp, J. & Steiner, W. 2000. Underground works in hard rock tunneling and mining. Keynote at GeoEng 2000, Melbourne, Australia, Technomic Publishing Co., 1:841-926.

Pakalnis, V., and Ames, D. 1983. Load tests on mine screening. In: Underground Support Sys- tems, CIM Special Volume 35, Ed. J. Udd. pp 79- 84.

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