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A medida que las operaciones de minería subterránea alcanzan mayores profundidades en la búsqueda de minerales, aumentan las dificultades entorno al refuerzo de la roca en condiciones de terreno cada vez más difíciles; pero ahora contamos con un nuevo proceso.
1. El desafío
El refuerzo de rocas se ha convertido en el cuello de botella del proceso de perforación y excavación de túneles. Los equipos de perforación de bulonado mecanizados suelen ser muy eficaces en la instalación de malla y bulones de roca. Sin embargo, con operaciones de minería más profundas, el aumento de las tensiones en la roca suele provocar una mayor fracturación, con las consiguientes dificultades en el bulonado de la roca. En las operaciones subterráneas de LKAB en el norte de Suecia, se pueden tardar hasta ocho horas o más en curar los pernos de roca con lechada de cemento y en poder soportar las cargas de la masa de roca. Con una tierra cada vez más fracturada, la instalación de estos pernos de roca con lechada de cemento resulta cada vez más difícil de conseguir con unas cifras de productividad aceptables.
En las operaciones subterráneas de LKAB en el norte de Suecia, se pueden tardar hasta ocho horas o más en curar los pernos de roca con lechada de cemento y en poder soportar las cargas de la masa de roca. Con una tierra cada vez más fracturada, la instalación de estos pernos de roca con lechada de cemento resulta cada vez más difícil de conseguir con unas cifras de productividad aceptables.
"Iniciamos un proyecto en la mina de LKAB en Malmberget con el objetivo principal de hacer que el proceso de bulonado de la roca fuera el doble de rápido que el de los sistemas de bulonado existentes de LKAB", afirma Peter Bray, director de productos de Epiroc.
"Prácticamente se nos dio una pizarra en blanco y se aportaron diferentes ideas. A continuación, les fuimos dando forma hasta llegar a los mejores enfoques que podrían proporcionar resultados razonables en un plazo de tiempo razonable".
"Iniciamos un proyecto en la mina LKAB de Malmberget con el objetivo principal de hacer que el proceso de bulonado de la roca fuera el doble de rápido que el de los sistemas de bulonado existentes en LKAB."
2. La solución
Una solución existente para los pernos con lechada de cemento es sustituir la lechada por cartuchos de resina, lo que se traduce en un tiempo de fijación considerablemente más rápido. No obstante, los cartuchos son difíciles de instalar en tierra fracturada. ¿Y si se pudiera inyectar resina con el perno ya colocado?
"Nos asociamos con proveedores de resina para desarrollar un tipo de resina bombeable con tiempos de fijación rápidos y una consistencia similar a la del kétchup para evitar que la resina goteara del orificio del perno", afirma Peter Bray.
En paralelo al trabajo con resina, se modificó un tipo existente de perno de roca, un anclaje de autoperforación o SDA, para permitir el bombeo de la resina. El perno SDA es básicamente un tubo de acero hueco con una broca soldada al extremo. Actúa como un tubo de acero durante la instalación y como un perno cuando se instala en la roca.
Uno de los principales obstáculos a superar durante el desarrollo del sistema de resina bombeable fue encontrar una solución para limpiar los elementos del mezclador de resina para permitir el uso repetido de los mezcladores sin obstrucciones. Después de varios ensayos, se descubrió una solución sencilla que ofrecía una descarga sólida y fiable al tiempo que mantenía un sistema cerrado sin liberación de resina no mezclada. Finalmente, todos los aspectos del diseño trabajaban en armonía.
3. El resultado
Una máquina Boltec E de Epiroc modificada realizó una prueba de campo de cuatro meses en la mina de hierro subterránea de Malmberget de LKAB entre mayo y agosto de 2018, en la cual la máquina estuvo en funcionamiento durante el turno de día. Los resultados obtenidos fueron muy prometedores. "Hemos mejorado la productividad en un 64 % en comparación con las soluciones de lechada de cemento existentes, un nivel bastante aceptable para LKAB. Los operadores creen que la productividad mejorará aún más una vez que tengan más experiencia con la máquina", afirma Peter Bray.
Una de las principales ventajas del sistema de resina bombeable es que requiere una limpieza y un mantenimiento significativamente menores que las máquinas de lechada de cemento, que necesitan limpieza varias veces por turno.
"El mantenimiento es muy bajo. Al final del turno, el operador simplemente apagaba el equipo Boltec y se marchaba. Les encantó la máquina y estaban muy enfadados cuando finalizó la prueba de campo", afirma Peter Bray.
La resina bombeable con pernos SDA también se ha probado con perforación de extensión de hasta 15 metros en la longitud total del perno con excelentes resultados. La extensión de bulonado aumenta aún más la flexibilidad del sistema, lo que podría sustituir al bulonado con cable en condiciones de roca deficiente.
"En algunas condiciones de roca, esta máquina ofrece la mejor solución disponible", afirma Peter Bray.
