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INTRODUCCION

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l uso de Shotcrete dentro de las actividades mineras, se ha constituido como uno de los principales mtodos de sostenimiento de labores subterrneas acompaadas en ciertos casos de mallas y/o pernos.

Los trabajos simultneos de socavones mltiples, dificultades de accesos y condiciones de carga inusuales, son algunos de los problemas que son propios al minado subterrneo y que requieren de aplicaciones nuevas e innovadoras de la tecnologa del Shotcrete. A su vez que se han implementado equipos robotizados para el lanzado, influyendo directamente en un aumento en la productividad y teniendo mayor versatilidad y seguridad dentro del sostenimiento mediante Shotcrete. Con necesidades en el campo de la tecnologa del concreto cada vez ms exigentes y especializadas en la medida que las labores de explotacin minera se han expandido, innovado y sofisticado. El concreto lanzado, tiende a optimizar el diseo para lograr resistencias altas en un tiempo ms corto, haciendo ms dinmico el proceso de sostenimiento y por ende el ciclo de minado. El presente informe elaborado por el Departamento de Operaciones de la Empresa Especializada Robocon Servicios de la Unidad de San Cristbal, sistematiza todo el proceso de sostenimiento de labores mineras mediante el Shotcrete, en la unidad San Cristbal, incluyendo diseo del Shotcrete, ensayos, pruebas,

precios unitarios, especificaciones tcnicas de los equipos, proceso de mapeo geomecnico etc. Este documento, detalla todo el proceso que se realiza para un sostenimiento con Shotcrete de calidad el cual garantice el espesor y la resistencia a la compresin requerida y recomendada por el departamento de Geomecnica y Operaciones. Finalmente, se presenta de manera global, la eficiencia, ratios y controles, que se tiene en la Unidad San Cristbal.

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Departamento de Operaciones

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CAPITULO I

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I. SHOTCRETE

1.1 Concepto

S

egn el ACI 506 R, Shotcrete es un concreto trasportado por algn medio, va seca o hmeda, a travs de una manguera, proyectado neumticamente a gran velocidad contra una superficie, hormign proyectado tambin se denomina como

neumticamente;

hormign

pulverizado o gunitado.

1.2 Aplicaciones

Se aplica Shotcrete para resolver problemas de estabilidad en tneles y en otras construcciones subterrneas. Adems, hoy en da esta tcnica es un factor clave para el soporte de rocas en aplicaciones tales como: Revestimiento temporal en desarrollos y avances. Revestimiento definitivo en galeras, tneles, cavernas, rampas, piques y pozos. Impermeabilizacin local. Revestimiento para mejorar las condiciones aerodinmicos de las galeras (reducir resistencia). Consolidacin de taludes y paredes rocosas. Aplicaciones de pre-refuerzo para pernos y mallas. Impermeabilizacin de obras hidrulicas, tneles y cavernas. Renovacin de tneles ferroviarios. Refuerzo de construcciones obras de hormign y de mampostera. Proteccin anti-corrosiva de refuerzo de acero. Revestimiento de tuberas. Reparacin de obras de hormign defectuosos.

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1.3 Antecedentes:

Su invencin se atribuye al Norteamericano Carl EthonAkeley el ao de 1907. La industria de la Ingeniera Civil, fue la pionera en el uso del Shotcrete para el sostenimiento de excavaciones subterrneas. La revisin del desarrollo de la tecnologa del Shotcrete ha sido presentada por Rose (1985), Morgan (1992) y Franzn (1992). Rabcewicz fue el gran responsable de la introduccin del uso del Shotcrete para sostenimiento de tneles en la dcada de 1930 y del desarrollo del Nuevo Mtodo Austriaco de Tunelera para la excavacin en terrenos dbiles. Sus primeras aplicaciones se tena deficiencias en cuanto a Gran polucin de polvo Mezcla controlada por el Operador de manera emprica Dosificacin irregular de la mezcla Gran variacin en sus resultados Baja produccin (< a 1 m3/hr) Alto rebote (de 30% a 50%) Primeras aplicaciones posteriores a la segunda guerra mundial Mayor desarrollo tecnolgico a partir de 1971 Entre 1971 y 1980 Noruega migr de 100% va seca a 100 % va hmeda La aplicacin pas de manual a robtica Su primera aplicacin en el Per data del ao 1999 en la C.H. De Chimay, y en la unidad minera San Cristbal Ca. Volcan en el ao 2002 (Sostenimiento con Shotcrete va Humeda-1250 m3).

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CAPITULO II

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II. SISTEMAS DE APLICACIN

H

ay dos mtodos de Shotcrete: seco (al que se le aade el agua de hidratacin en la boquilla de proyeccin), y hmedo (aquel en el que las mezclas transportadas

contienen ya el agua necesaria para la hidratacin). Ambos mtodos tienen sus ventajas y desventajas, y la seleccin de uno u otro depender de los requisitos del proyecto y de la experiencia del personal encargado de ejecutarlo.

2.1 MTODO POR VA SECA

En la proyeccin de Shotcrete por va seca los materiales se premezclan en seco, y el concreto o mortero se transporta por mangueras mediante aire comprimido; el agua necesaria para la hidratacin es aplicada en la boquilla o unos metros antes de sta. Entre las ventajas del mtodo figuran el bajo costo de los equipos, la facilidad de transporte subterrneo y la limpieza. En el mtodo por va seca puede agregarse acelerante en la boquilla (en forma lquida o premezclado con el agua) o bien puede agregarse al material seco como polvo antes del bombeo.

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2.1.2 Ventajas y desventajas del Mtodo:

VENTAJAS Menor razn agua/cemento Mayor compacidad resistencia

DESVENTAJAS Mayor cantidad de rechazo y Precauciones de seguridad

extremas con el personal por la contaminacin, daos por el

rebote del agregado y efecto custico de los acelerantes. Es posible transportar la Tiempo de permanencia limitado del personal en el frente de lanzado por las dificultades

mezcla a distancias largas

enunciadas. Hay menor flexibilidad de Aditivos alcalinos con en base a

colocacin al inicio y termino, aluminatos, con bajo rechazo

resistencias

finales bajas, agresivos para la piel

Facilidad de transporte

Control de agua y consistencia variables a criterio del operador

Alto rebote y baja produccin Gran dispersin en resistencias (Del orden de 25% a 40% de (No ms de 250 kg/cm2 en rebote, y de 2 m3/hora a 5 promedio, con Ds hasta de 50 m3/hora como rendimiento en kg/cm2) colocacin) Equipos pequeos operados Alta contaminacin en la zona de lanzado para la Sobredosificacin del cemento

manualmente Conveniente

aplicaciones de poco volumen.

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RESISTENCIA EN COMPRESIN VS RELACIN AGUA/CEMENTO.

2.2 . MTODO POR VA HMEDA

Entre 1971 y 1980 se produjo un desarrollo impresionante del mtodo por va hmeda en Escandinavia, con consiguiente transformacin total de su mercado de Shotcrete: se pas de 100 % de va seca a 100 % de va hmeda, y la aplicacin pas de manual a robtica. Este cambio radical ocurri slo en Noruega. Desde

aproximadamente 1976 -1978 se han venido agregando cada vez ms el humo de slice y la fibra metlica al Shotcrete fabricado por va hmeda.

Sin duda alguna los noruegos llevan la delantera en la tecnologa del Shotcrete fabricado por va hmeda, tanto en teora como en prctica. La mala fama de la tcnica de proyeccin por va hmeda se debe a los deficientes equipo utilizados y al poco conocimiento del mtodo, factores que han acarreado la produccin de un concreto de muy baja calidad. Para que la mezcla pudiera pasar por el equipo, se utilizaban contenidos muy altos de agua, con una relacin de agua/cementante hasta de 1,0. Gracias a la tecnologa de la industria del concreto actual, hoy en da es totalmente factible producir Shotcrete por va hmeda que tenga una resistencia a la compresin a los 28 das superior a 60 MPa. Actualmente la tecnologa se utiliza tambin en la construccin de nuevas edificaciones (en vez del mtodo de colocacin original) y en la reparacin de plataformas petroleras en el Mar del Norte. Esto es una prueba fehaciente de la alta calidad del mtodo, dados los estrictos requisitos que deben cumplir los mtodos y los materiales utilizados en la construccin submarina.

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2.2.1 Aplicacin

Con el mtodo hmedo se utiliza un concreto ya mezclado en planta de concreto o un mortero pre envasado. El concreto se prepara de la misma forma que el concreto normal. En cualquier momento del proceso es posible inspeccionar y controlar la relacin

agua/cementante (y por tanto, la calidad). La consistencia puede ser ajustada por medio de aditivos. Con el mtodo de va hmeda es ms fcil producir una calidad constante a lo largo del proceso de proyeccin. La mezcla ya lista se descarga en una bomba y se transporta a presin a travs de la manguera. Al principio se utilizaban principalmente bombas

helicoidales; hoy en da predominan las bombas de pistn. En la boquilla del extremo de la manguera, se agrega aire al concreto a razn de 7-15 m3/min y una presin de 7 bars segn el tipo de

aplicacin (manual o robot). El aire tiene la funcin de aumentar la velocidad del concreto a fin de lograr una buena compactacin y adherencia a la superficie. Un error comn que se comete con el mtodo de va hmeda es utilizar cantidades insuficientes de aire. Generalmente se agregan entre 4 y 8 m3/min, lo cual lleva a menores resistencias a la compresin as como tambin adherencia deficiente y rebote. Para la proyeccin robotizada se requieren hasta 15 m3/min de aire. Adems de aire, se aaden acelerantes de fraguado en la boquilla. Todava hay quien cree que no es posible obtener concreto resistente a la congelacin, y que los acelerantes de fraguado empeoran la adherencia del Shotcrete. Los resultados de varios estudios, aunado a la experiencia prctica, demuestran que los acelerantes logran una mejor resistencia