Análisis técnico económico de la implementación de pernos de anclajes MDX en corona en labores subterráneas de intersección

Abstract

En minería subterránea, la estabilidad de las excavaciones requiere sistemas de fortificación adecuados y eficientes que garanticen la protección de trabajadores, instalaciones y servicios. Entre las soluciones más empleadas se encuentran los pernos de anclaje, utilizados para asegurar el techo y las paredes de las labores. Su función principal es estabilizar y reforzar las estructuras del macizo rocoso, controlando el movimiento y previniendo fallas como derrumbes, deslizamientos o inestabilidad locales. En la actualidad en el mercado se dispone de diferentes tipos de pernos, varios de ellos muestran solo diferencias menores en su diseño, que básicamente son variantes de un mismo concepto para adecuarse a condiciones geológicas específicas. En el presente trabajo, se analizará la implementación de un sistema de fortificación, que garantice la estabilidad y seguridad en sectores tales como la intersección de labores, en las que se genera una zona crítica en la corona debido al aumento de las dimensiones de estas. En la Mina del caso de estudio, actualmente se emplean pernos helicoidales como sistema de fortificación, presentan una estructura con forma de espiral o hélice que les permite anclarse de manera eficiente en el terreno. Se fabrican en diferentes tamaños, siendo las utilizadas en la mina los pernos de 22 mm de diámetro y longitudes de 2,4 m y 4,0 m. Para cumplir con los objetivos planteados en el presente trabajo, se realizará un análisis comparativo de la utilización de pernos MDX (Mechanical Dynamical Expansion) como sistema de fortificación, con el sistema utilizado actualmente. Para ambos sistemas (pernos helicoidales y MDX), se llevó a cabo el seguimiento estricto de los procedimientos estándares de instalación, incluyendo los protocolos de fortificación y las directrices específicas para intersecciones aplicados por la empresa; empleando la maquinaria existente a tal fin, asignándose personal calificado necesario para asegurar la correcta implementación y cumplimiento de los requisitos del proyecto. Los pernos MDX fueron instalados en varios sectores activos de la mina abarcando diversas clasificaciones de macizos rocosos. Esta variabilidad permite una evaluación exhaustiva del comportamiento de los pernos bajo diferentes condiciones geotécnicas. Una vez instalados los pernos MDX, fueron sometidos a pruebas de tracción (pull tests) para evaluar la capacidad de anclaje y resistencia. Los resultados obtenidos demostraron un rendimiento óptimo, lo que justificó su posterior instalación en zonas críticas, como la intersección de labores, donde las condiciones de estabilidad son diferentes. Para dar soporte al estudio, se utilizó el software Unwedge, que está diseñado para ser una herramienta rápida, interactiva y fácil de usar para el análisis de la geometría y la estabilidad de cuñas definidas por las discontinuidades estructurales que se intersectan en excavaciones subterráneas. El mismo permite calcular el factor de seguridad de cuñas inestables y modelizar la influencia de los elementos de refuerzo en su estabilidad. También se incorpora el análisis de costos que comprende: materiales, mano de obra calificada y uso del equipo de instalación. Esto permitió realizar una comparación técnica económica entre el uso de pernos helicoidales y pernos MDX; considerando factores tales como el costo por metro de avance, la aplicación de shotcrete, y principalmente el tiempo asociado con la implementación de cada sistema de fortificación. Esta evaluación integral proporciona una visión clara de la eficiencia y rentabilidad de ambos métodos bajo distintas condiciones operativas.