TEAMA C_ Diseño de Sostenimiento con p

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DISEÑO DE FORTIFICACIÓN 
EN MINERÍA Y EN TÚNELES
DISEÑO DE SOSTENIMIENTO EN LABORES MINERAS DE 
AVANCE Y EN TÚNELES
DILMER GUEVARA MEJÍA 
(dilgueva535@gmail.com)
DISEÑO DE FORTIFICACIÓN EN MINERÍA Y 
EN TÚNELES
DISEÑO DE SOSTENIMIENTO EN LABORES MINERAS DE AVANCE Y EN 
TÚNELES
DILMER GUEVARA MEJÍA 
(dilgueva535@gmail.com)
Diseño de sostenimiento con pernos
¿Por que realizar sostenimiento?
Cuando las fuerzas verticales, las fuerzas horizontales o la fuerza de
gravedad excede la resistencia natural del macizo rocoso (capacidad de
autosostener), la falla de la apertura (techo y/o las paredes) es posible.
En estas situaciones se requieren los elementos de sostenimiento.
El sostenimiento garantiza la estabilidad del túnel de uso civil o labor
minera según su vida útil que este proyectado.
Antes de la explotación, el terreno 
es estable, se encuentra en un 
estado de equilibrio
Con la excavación de las labores
subterráneas y durante la
explotación, las presiones in situ del
macizo rocoso se reorientan y
concentran.
¿Por que realizar sostenimiento?
Efectos de la Presión en Profundidad
En las minas, el peso específico de la roca es alrededor de 2.7 toneladas por metro
cúbico. Esto representa una presión de 13,5 MPa (1,969 Psi) a una profundidad de
500 metros.
Normalmente, la presión horizontal es igual a 1,5 a 2 veces la presión vertical para 
las minas de roca dura. 
Presencia de Fuerzas en la Roca
V : Fuerzas Verticales
H : Fuerzas Horizontales
G : Fuerza de Gravedad
Variación del Efecto de la presión en la roca 
• El tipo de roca
• Proximidad de las Fallas
• Dimensiones de Excavación
• Geometría de la Excavación
• Proximidad con otras aperturas
Control de las Perforaciones para los Disparos 
Perforar taladros paralelo para evitar daño al techo y las paredes
Control la profundidad de los taladros 
Longitud del perno de sostenimiento respecto a la zona anclaje
A.- La profundidad de las capas (X) a soportar, longitud del perno ( L) = X + 0.75 m.
B.- Dimensión de los bloques (X) a soportar, longitud del perno (L) = X + 0.75 m.
Diseño de sostenimiento con pernos
L = 1,4 + ( 0.18 x W ) 
L = longitud del perno (m) 
W= ancho de la abertura (m)
Ejemplo: Galería de 3.5 metros (W) 
L = 1,4 + (0.18 x 3,5) = 2.03
Longitud del perno 2.03m (L)
longitud del elemento de sostenimiento respecto al ancho de la abertura
Diseño de sostenimiento con pernos
Espaciamiento de los pernos 
MR = Macizo rocoso bueno (1.0)
MR = Macizo rocoso regular (1.5)
MR = Macizo rocoso malo (2.0) 
L = longitud del perno, 
E = espaciamiento de los pernos
Ejemplo: 
Longitud de perno de 2.03 m, en un macizo rocoso malo 
2.03 \ E = 2.0 
E = 1.01 m
L \ E = MR
Diseño de sostenimiento con pernos
Capacidad de soporte de un perno cementado
P = Rc x S =  x U x L 
S =  x d2 /4
U =  x d
 = 0.25 x Rc x d/L
P = Capacidad de apoyo del perno ( Kg)
Rc = Resistencia a la tracción mínima del perno = 6330 Kg/cm2
S = Área del perno (cm2)
d = Diámetro del perno (cm)
 = Adherencia entre el perno y el cemento (Kg/cm2)
U = Circunferencia del perno (cm)
L = Longitud del perno (cm)
Donde:
Diseño de sostenimiento con pernos
 = 0.25 x Rc x d / L
 = 0.25 ( 6330 Kg/cm2)( 2.2cm ) / (203cm)
 = 17.15 Kg/cm2 = 1.68 MPa.
S =  x d2/4 = 15.21/4 = 3.8 cm2
U =  x d = 3.1415 ( 2.2 cm ) = 6.91 cm
P =  x U x L = (17.15 Kg/cm2)(6.91 cm)(203cm )
P = 24056.82 Kg = 24.06 ton ( 235.95 KN )
Datos:
Perno helicoidal de 7/8” x 2.03m
( d =2.2 cm, r = 1.1 cm, L = 203 cm)
Capacidad de soporte de un perno cementado
Diseño de sostenimiento con pernos
Solución:
TIPO DE PERNO RESISTENCIA
Barra De Construcción 3/4” = 18 ton (176 KN)
Barra Helicoidal 7/8” = 24 ton (235 KN)
Barra De Construcción 1” = 32 ton (313 KN)
Capacidad de soporte de un perno cementado
Diseño de sostenimiento con pernos
Capacidad de soporte de un perno no cementado
Diseño de sostenimiento con pernos
𝑹𝒎𝒂𝒙 = 𝟎. 𝟐𝟓 𝒙 𝝅 𝒙 𝜹𝒂 𝒙 ∅
𝟐
𝜹𝒂 = Carga de rotura del acero 6330 kg/cm2
∅𝟐 = Diámetro del perno
T = y x h x S
T = Peso del bloque muerto
y = Peso unitario de la roca ( 2.7 ton/m3 )
h = Potencia de la zona inestable ( 1.5 m )
S = Espaciamiento entre pernos ( 1.2m x 1.2m )
BLOQUE A SOPORTAR POR UN PERNO 
CEMENTADO
s
h
s
Z O N A D E A N C L A J E
Diseño de sostenimiento con pernos
Bloque de roca a soportar por un perno
T = Y x h x 𝑺𝟐
T = Peso del bloque 
Y = Peso unitario de la roca
h = potencia de la zona inestable 
S = espacio entre pernos 
T= 2.7ton/m3 x 1.5m x (1.01m x 1.01m)
T= 4.13 ton
Diseño de sostenimiento con pernos
Bloque de roca a soportar por un perno
EJEMPLO. 
Datos:
Y = Peso unitario de la roca (2.7 ton/m3)
h = potencia de la zona inestable (1.5 m)
S = espacio entre pernos (1.01 m x 1.01 m) T = Y x h x 𝑺𝟐
Factor de seguridad
Diseño de sostenimiento con pernos
FS = P/T
P = Capacidad de apoyo del perno ( Kg)
T = peso del bloque
Ejemplo: 
Datos
P = 24.06 TON
T = 4.13
Solución 
FS = 24.06/4.13
FS = 5.82
GRACIAS POR SU ATENCIÓN
CONSULTAS AL FORO
Correo : dilgueva535@gmail.com
“Formando líderes, para una minería moderna”