perno de techo

Un roofbolt es una barra de acero roscada, típicamente de 16 a 25 milímetros de diámetro y de 1.5 a 2.5 metros de largo, que se introduce hacia arriba en los estratos del techo de una mina subterránea para unir mecánicamente la roca fracturada o débil y evitar caídas de terreno. El perno se asienta en el collar con una placa y una tuerca, luego se tensa para comprimir el techo y unir capas de piedra potencialmente inestable. Esta es la defensa principal contra el colapso repentino que puede matar a los mineros o dañar el equipo en minas de carbón, minas de metal y operaciones de roca dura.

Los roofbolts se instalan con equipos de perforación manuales o móviles que perforan un orificio ligeramente más pequeño en el techo. Luego, el perno se cementa en su lugar con cartuchos de resina o cemento, o se introduce como un perno de fricción que depende de un ajuste apretado y la fricción mecánica contra las paredes de la roca. Los pernos unidos con resina, comunes en la minería del carbón, utilizan cartuchos epoxi de dos partes que curan en minutos. Los pernos de fricción, impulsados por percusión o cuñas de expansión, son más rápidos de instalar pero solo son adecuados para roca competente. Algunos pernos cuentan con una carcasa de resina que se activa solo cuando el perno alcanza la profundidad final, lo que reduce el tiempo de instalación mientras se mantiene el anclaje completo.

La longitud y el espaciado de los roofbolts están determinados por el espesor y la calidad de los estratos del techo. La pizarra o lutita débil puede requerir pernos de 2 metros espaciados a intervalos de 1 metro; la arenisca o el carbón más fuertes pueden permitir pernos de 1.5 metros con centros de 1.5 metros. La densidad de instalación aumenta cerca de las intersecciones y alrededor de las áreas de trabajo donde se concentra el estrés. Un patrón de roofbolt competente puede estabilizar de 3 a 5 metros de sobrecarga, creando efectivamente una capa compuesta reforzada.

Modos de falla e inspección

Los roofbolts fallan cuando el anclaje de resina cura incorrectamente o no fragua debido a condiciones húmedas o frías, cuando los pernos de fricción se deslizan bajo carga a medida que aumenta el peso de la roca, o cuando el propio perno se corroe en el agua ácida de la mina. La corrosión es un problema persistente en minas con poca ventilación y alta humedad. La inspección periódica mediante pruebas de tracción, donde una celda de carga mide la pérdida de tensión, es la verificación aceptada de la integridad del perno. Los pernos que han perdido más del 10 al 15 por ciento de su tensión de precarga generalmente requieren refuerzo o reemplazo.

El término roofbolt se originó en la minería del carbón de América del Norte a mediados del siglo XX y desde entonces se ha convertido en estándar en toda la extracción subterránea. La minería británica a veces usa el término roof bolt o resin anchor; las operaciones australianas a menudo especifican el diámetro y el patrón del roofbolt en centímetros en lugar de metros. El perno es parte de un conjunto más amplio de soporte de tierra que incluye puntales de madera, arcos de acero y hormigón proyectado, pero los roofbolts han reemplazado en gran medida el soporte pasivo en las operaciones modernas porque permiten tiempos de ciclo más rápidos y reducen el consumo de madera.