Cimbras metálicas

Este típico sostenimiento pasivo o soporte es utilizado generalmente para el sostenimiento permanente de labores de avance, en condiciones de masa rocosa intensamente fracturada o muy débil, que le confieren calidad mala a muy mala, sometida a condiciones de altos esfuerzos.

Para lograr un control efectivo de la estabilidad en tales condiciones de terreno, las cimbras son utilizadas debido a su excelente resistencia mecánica y sus propiedades de deformación, lo cual contrarresta el cierre de la excavación y evita su ruptura prematura. La ventaja es que este sistema continúa proporcionando soporte después que hayan ocurrido deformaciones importantes.

Las cimbras son construidas con perfiles de acero, según los requerimientos de la forma de la sección de la excavación, es decir, en forma de baúl, herradura o incluso circulares, siendo recomendable que éstos sean de alma llena. Hay dos tipos de cimbras, las denominadas «rígidas» y las «deslizantes o fluyentes».

Las primeras usan comúnmente perfiles como la W, H, I, conformadas por dos o tres segmentos que son unidos por platinas y pernos con tuerca. Las segundas usan perfiles como las V y Ù, conformadas usualmente por tres segmentos que se deslizan entre sí, sujetados y ajustados con uniones de tornillo.

Los accesorios en este sistema de sostenimiento son los tirantes de conexión de las cimbras, el encostillado y los elementos de bloqueo. Los tirantes pueden consistir de varillas de fierro corrugado o liso generalmente de 1″ de diámetro u otro elemento estructural. El encostillado puede ser realizado con planchas metálicas acanaladas y en algunos casos en las minas se utilizan tablones de madera.

Los elementos de bloqueo pueden ser la madera o los bolsacretos, estos últimos son sacos conteniendo agregados con cemento, los cuales son rociados con agua para permitir su fraguado una vez colocados entre las cimbras y la pared rocosa; el concreto débil así formado proporciona un adecuado bloqueo para transferir las cargas uniformemente sobre las cimbras.

Para el rango de los tamaños de las excavaciones de las minas peruanas, las cimbras rígidas comúnmente utilizadas son las 4W13 (perfiles W de 4″ de ancho x 4″ de profundidad y 13 lb/pie) o equivalentes, espaciadas de 0,75 a 2 m, las mismas que corresponden a cimbras ligeras para excavaciones de hasta 4 m de abierto. En caso de altas presiones del terreno, estas cimbras podrían construirse a sección completa, colocando una solera (invert) curvada hacia abajo o de otro modo podrían ser de forma circular.

En los casos que las cimbras indicadas no fueran suficientes para excavaciones de hasta 4 m de abierto, por las altas presiones de la roca, pueden utilizarse cimbras medianas como las del tipo 6W20 o equivalentes o alternativamente cimbras deslizantes. Las cimbras 6W20 también son comúnmente utilizadas para excavaciones con abiertos de hasta 6 m. Es poco usual pasar al uso de cimbras pesadas como las de la serie 8W o equivalentes, las anteriores son suficientes para los propósitos indicados.

Procedimientos de instalación
Para que el sistema de soporte pueda actuar debidamente, es necesario considerar algunos aspectos importantes en su instalación. En primer lugar, en lo que concierne a la evolución de las cargas, es preferible que el soporte se instale lo antes posible, pues cualquier retraso ya sea en tiempo o en distancia al frente se traduce en aumentos de la presión sobre el techo, si prevalecen las cargas de descompresión o roca suelta. Para iniciar la colocación de un tramo con cimbras, se debe proceder a asegurar el techo, lo cual se podrá realizar mediante la colocación de shotcrete temporal o marchavantes de ser necesario.

Todas las cimbras deben estar correctamente apoyadas y sujetas al piso mediante dados de concreto, debiéndose mantener su verticalidad, para lo cual se requerirá de ser necesario, asegurar la cimbra anclándola con cáncamos a las paredes. Las siguientes cimbras a colocar se asegurarán con los tirantes y se protegerán en forma sistemática con el encostillado.

El bloqueo de la cimbra contra las paredes rocosas es esencial para que pueda haber una transferencia uniforme de las cargas rocosas sobre las cimbras. Si no se realiza un buen bloqueo las cimbras no serán efectivas. Por lo tanto, es importante realizar correctamente esta labor. Es muy importante que la instalación sea cimbra por cimbra y no varias cimbras a la vez, es decir, completar la instalación de una cimbra para comenzar con la siguiente.

Control de calidad
Para que este tipo de sostenimiento funcione bien, deben cumplirse las siguientes condiciones:

– Riguroso paralelismo de los elementos.
– Adecuada adaptación a las paredes, caso contrario los elementos flexionarán hacia el exterior.
– Resistencia conveniente del conjunto, que depende de las uniones, instalación y control.
– Estrecho o apretado contacto entre la cimbra y el contorno de la roca a la cual soporta en todo su perímetro, a fin de desarrollar tempranamente su capacidad de sostenimiento, antes de que ocurran deformaciones significativas hacia el interior de la excavación.
– La supervisión de la mina no aprobará ninguna cimbra que esté mal cimentada, no conserve su verticalidad ni su alineamiento; asimismo, si éstas no se encuentran correctamente topeadas a la superficie de la roca.

[box]Artículo publicado en Seguridad Minera Nº60 Tomado del «Manual de geomecánica aplicada a la prevención de accidentes por caída de rocas»,[/box]
Foto: Formin