ES2827019T3 - Perno de roca hueco autorroscante anclado localmente - Google Patents

Abstract

Perno de roca hueco autorroscante, deformable, anclado localmente (10) para cementarse en una perforación en una roca, comprendiendo dicho perno de roca (10): un tubo alargado hueco (12) que tiene extremo interior y exterior y que presenta un orificio axial, estando configurado el extremo interior del tubo hueco (12) para llevar una broca (18); por lo menos un conducto configurado para permitir que fluya lechada desde el orificio axial y más allá de una superficie periférica exterior del perno de roca, caracterizado por unos anclajes locales separados axialmente (16A- 16C, 18, 20) que incluyen por lo menos un anclaje intermedio (16A-16C) dispuesto axialmente entre la broca (18) y el extremo exterior del tubo (12) y flanqueado por dos segmentos de vástago metálicos adyacentes relativamente deformables (22A-22D), siendo una longitud axial global de los anclajes locales (16A-16C, 18, 20) de una extensión axial corta en comparación con una longitud axial del perno de roca (10), en el que cada uno de los segmentos de vástago (22A - 22D) tienen una capacidad de anclaje relativamente baja en comparación con una capacidad de anclaje de los anclajes locales (16A-16C, 18, 20) de modo que cada uno de dichos segmentos de vástago (22A- 22D) restringe una deformación local de la roca mediante su alargamiento, en el que los anclajes locales (16A-16C, 18, 20) y los segmentos de vástago (22A-22D) están configurados de manera que el perno (10) puede tolerar un alargamiento del orden de más de un 10% en una sección de 100 mm de largo el perno (10) mientras soporta una carga equivalente a la carga de fluencia del perno (10).

Description

DESCRIPCIÓN

Perno de roca hueco autorroscante anclado localmente

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

1. Campo de la invención

La invención se refiere, en general, a un perno de roca de acuerdo con el preámbulo de la reivindicación 1. Este perno de roca es conocido de los documentos US 8337 120 B2, y de WO 2011020144 A1. Más concretamente, la invención se refiere a "pernos de roca" huecos autorroscantes que se utilizan para reforzar las paredes de roca de aberturas de minas, túneles, y similares. La invención se refiere, además, a un procedimiento para montar dichos pernos de roca.

2. Descripción de la técnica relacionada

Las aplicaciones de minería y túneles a menudo requieren reforzar las rocas que forman las paredes de la abertura de una mina o un túnel contra el peso muerto de la roca, una deformación lenta y/o una ruptura repentina. El atornillado es la técnica más utilizada para el refuerzo de rocas en excavaciones subterráneas. Cada año se consumen millones de pernos de roca en todo el mundo. Las demandas básicas de pernos de roca son que deben ser capaces de soportar no sólo una carga pesada, sino que también deben resistir un cierto alargamiento antes de que el perno falle. En masas rocosas sometidas a grandes esfuerzos, la roca reacciona a la excavación en forma de gran deformación en rocas débiles, o bien de roca que se rompe en rocas duras. En estas situaciones, se requieren pernos tolerables a la deformación (o que absorben energía) para lograr un buen refuerzo de la roca y reducir el riesgo de caída de la roca. Particularmente en la industria minera, esta necesidad de pernos tolerables a la deformación es todavía mayor que en otros ámbitos de rocas, ya que las actividades mineras son cada vez más profundas, y los problemas de deformación y rotura de las rocas son cada vez más graves a medida que aumenta la profundidad.

Los pernos de roca tradicionales, sin embargo, no proporcionaron una buena combinación de capacidad de anclaje o soporte de carga y deformabilidad. Por ejemplo, los pernos de refuerzo tradicionales totalmente cementados ofrecen un alargamiento muy limitado (del orden de 30 mm) antes de fallar. Los pernos de fricción tradicionales proporcionan una capacidad de carga inaceptablemente baja para muchas aplicaciones, aunque presentan una alta deformabilidad.

Más recientemente, se ha desarrollado un perno de roca que está anclado localmente en una o más ubicaciones discretas y que es deformable entre los anclajes. Este perno, que comercializa Normet bajo el nombre comercial D-Bolt®, se describe en la patente americana n° 8337120. El perno incluye una varilla de acero relativamente lisa con una serie de anclajes integrales discretos a lo largo de su longitud. El perno se ancla en una perforación con lechada cementosa o bien resina. El perno se fija dentro de la lechada circundante principalmente en las ubicaciones de los anclajes, mientras que las secciones lisas entre los anclajes pueden deformarse libremente cuando el perno se somete a una dilatación de la roca. El perno absorbe la energía de dilatación de la roca por la movilización total de las capacidades de resistencia y deformación del material del perno, generalmente acero de ingeniería. Las secciones lisas de un D-Bolt proporcionan de manera independiente funciones de refuerzo a la roca, y un fallo de una sección no afecta a la función de refuerzo de otras secciones del perno.

El perno de roca D-Bolt ofrece una excelente combinación de deformabilidad y capacidad de carga. Sin embargo, presenta algunos inconvenientes en algunas aplicaciones.

Por ejemplo, los pernos de roca D-Bolt y otros pernos de roca generalmente vienen en longitudes estándar, lo que requiere que todas las perforaciones se realicen a la misma profundidad o, como alternativa, que haya disponibles diferentes pernos que, siendo estándar, sean de diferentes longitudes para permitir cierta versatilidad de profundidad de refuerzo.

Además, un D-Bolt normalmente ha de cementarse en una perforación formada previamente en un procedimiento de tres etapas que incluye formación de perforación, inserción de lechada, e inserción de perno de roca. La lechada se inserta típicamente en la perforación, ya sea inyectando directamente en la perforación o bien insertando uno o más cartuchos llenos de lechada en la perforación. Estos cartuchos se rompen cuando el perno de roca se inserta posteriormente en la perforación. En cualquier caso, la lechada está destinada a llenar el espacio entre el perno de roca y la superficie periférica interior de la perforación y, al endurecerse, bloquear el perno de roca a la roca en los anclajes locales. Sin embargo, si la roca está muy fracturada, los escombros pueden formar una barrera que impide que la lechada llene completamente el espacio entre el perno de roca y la superficie periférica de la perforación. Además, cierta lechada es en forma de resina de dos partes que tiene que mezclarse girando el perno. Los escombros en la perforación pueden dificultar un mezclado adecuado de la resina. En situaciones extremas, la perforación puede colapsarse efectivamente al retirar la broca, evitando la posterior inserción de la lechada y/o el perno de roca en la perforación.

Se conocen pernos de roca autorroscantes que eliminan la necesidad de realizar la perforación con una herramienta separada antes de insertar el perno de roca, eliminando el riesgo de colapso de la perforación antes de la inserción del perno de roca y eliminando o reduciendo los otros efectos perjudiciales de colapso de la perforación alrededor de un tornillo de roca. El perno autorroscante típico tiene forma de tubo hueco que lleva una broca de perforación en su extremo interior. El tubo es de menor diámetro que la broca, de modo que al perforar el sustrato se forma una perforación alrededor del perno. Después puede inyectarse lechada en el perno desde su extremo exterior, tras lo cual la lechada fluye axialmente a través del perno, a través de uno o más conductos en o cerca del extremo interno del perno o de la broca de perforación, y hacia afuera entre el perno y la pared de la perforación para llenar el hueco. Sin embargo, los pernos autorroscantes existentes, incluyendo los pernos de roca huecos autorroscantes existentes, como los otros pernos de roca tradicionales descritos anteriormente, carecen de anclajes locales entre las secciones de pernos relativamente alargables. En cambio, la mayoría de los pernos de roca autorroscantes son roscados o presentan de otro modo unos anclajes relativamente pequeños a lo largo de toda su longitud y, por lo tanto, carecen de secciones que sean más alargables o, para ese caso, que ofrezcan una capacidad de anclaje mayor que cualquier otra sección. Por lo tanto, los pernos de roca autorroscantes tradicionales no proporcionan una combinación aceptable de anclaje local o capacidad de carga y capacidad de alargamiento.

Existe, por lo tanto, la necesidad de un perno de roca hueco, alargable, autorroscante, y anclado localmente.

Existe todavía la necesidad, además, de un perno de roca hueco, autorroscante, y anclado localmente, que sea de longitud regulable, en el que se aumente la versatilidad de la profundidad de la perforación sin que se incrementen los requisitos de stock.

Existe, además, la necesidad de un proceso simplificado de instalación de un perno de roca autorroscante, hueco, anclado localmente.

SUMARIO

De acuerdo con un primer aspecto de la invención, por lo menos una de las necesidades identificadas anteriormente se satisface con un perno de roca hueco autorroscante con por lo menos un anclaje local intermedio que está flanqueado por dos segmentos de vástago relativamente deformables. El perno de roca se cementa en la perforación mediante lechada suministrada a través del interior hueco del perno de roca mientras el perno de roca se encuentra en la perforación. Cada anclaje fija el perno a la lechada y a la masa rocosa, mientras que los segmentos de vástago presentan una menor capacidad de anclaje que los anclajes locales. Visto de otro modo, los segmentos de vástago son relativamente "desunibles" en comparación con los anclajes en el sentido de que pueden deslizar más fácilmente que anclarse. Esta capacidad de deslizamiento permite que los segmentos de vástago se alarguen y posiblemente incluso cedan para adaptarse a la fractura de la roca. El perno de roca tiene una gran capacidad tanto de deformación como de soporte de carga, pero es autorroscante y puede cementarse en posición.

El extremo más interno del perno de roca puede estar formado por, o llevar, una broca. La broca puede tener la doble función de realizar el orificio y servir de anclaje más interno del perno.

Los anclajes locales pueden ser de una extensión relativamente corta en comparación con los segmentos de vástago. Por ejemplo, la relación entre la longitud axial global de los anclajes locales y la longitud total del perno puede variar entre 1:2 y 1:50 y, más típicamente, entre aproximadamente 1:10 y 1:25. En un ejemplo, cada anclaje local intermedio es de aproximadamente entre 40 y 80 mm de largo, y cada segmento de vástago es de aproximadamente entre 500 y 2500 mm de largo y más típicamente es de entre 900 y 1900 mm de largo. En otro ejemplo, cada anclaje local intermedio tiene es de aproximadamente entre 40 y 80 mm de largo, y cada segmento de vástago es de aproximadamente entre 1500 y 3500 mm de largo y, más típicamente, es de entre 2500 y 2800 mm de largo.

Cada anclaje local puede configurarse para tener una fuerza de "anclaje" o de "sujeción" que supere la carga de fluencia del perno de roca.

Uno o más de los segmentos de vástago pueden presentar una capacidad de desunión uniforme a lo largo de sustancialmente la totalidad de su extensión axial. Por ejemplo, los segmentos de vástago pueden ser lisos, posiblemente de naturaleza cilíndrica lisa.

Alternativamente, uno o más de los segmentos de vástago puede presentar una capacidad de desunión no uniforme a lo largo de su longitud axial, por lo que una o más partes deslizan con menos facilidad que una o más de otras partes para proporcionar un anclaje limitado, pero un menor anclaje que el proporcionado por el (los) anclaje(s) local(es). Por ejemplo, un segmento de vástago puede tener una primera parte que sea relativamente lisa para que presente una capacidad de desunión muy alta y una capacidad de anclaje muy baja y una o más partes que sean roscadas, moleteadas, dobladas en forma de onda, o otra manera provistas o que soporten estructuras que apliquen una mayor capacidad de anclaje y una menor capacidad de desunión en esa parte que en la parte relativamente lisa. Con el fin de proporcionar versatilidad en la longitud del perno, el perno puede incluir un tubo formado por dos o más secciones o cuerpos tubulares conectados entre sí, estando conectado cada par de secciones adyacentes entre sí mediante un conector tal como un manguito roscado o unido de otra manera a los extremos de las secciones adyacentes. En este caso, cada conector forma un anclaje local intermedio, y las secciones del tubo entre los manguitos u otros anclajes locales forman los segmentos de vástago.

En lugar de estar formado por un conector, un anclaje local intermedio podría estar formado por una sección del perno hueco conformado tal como por engaste o expansión. También podría unirse un anclaje externo al perno. Cualquiera de estos anclajes alternativos podría utilizarse solo o en combinación con otras formas alternativas de anclajes y/o con conectores.

De acuerdo con otro aspecto de la invención, un procedimiento para reforzar una pared de roca incluye realizar una perforación en la pared con un perno de roca hueco autorroscante que tiene una broca en su extremo interior, y después hacer que la lechada fluya a través del interior hueco del perno de roca y a través de uno o más conductos del perno de roca y/o la broca de perforación, y hacia la perforación. Después de que se endurezca la lechada, el perno de roca se ancla localmente a la roca mediante la broca y por lo menos un anclaje intermedio situado entre la broca y el extremo exterior del perno de roca. El perno anclado puede deformarse por elongación y posiblemente incluso ceder a lo largo de un segmento de vástago que se extiende entre la broca y el anclaje intermedio.

El procedimiento puede incluir adicionalmente acoplar por lo menos unos cuerpos tubulares entre sí mediante un conector antes o entre segmentos de la operación de perforación. En este caso, el conector forma un anclaje local intermedio después de que se endurezca la lechada.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS

En los dibujos adjuntos se ilustran unos aspectos de ejemplo preferidos de la invención, en los que los mismos números de referencia representan los mismos elementos, y en los cuales:

La figura 1 es una vista lateral un tanto esquemática de un perno de roca deformable, autorroscante, hueco, anclado localmente, formado de acuerdo con un aspecto de la invención;

La figura 2 es una vista lateral en sección un tanto esquemática de un cuerpo tubular del perno de roca de la figura 1;

La figura 3 es una vista lateral en sección de un conector del perno de anclaje de la figura 1;

La figura 4 es una vista lateral en sección un tanto esquemática de una broca o unidad de broca del perno de roca de la figura 1;

Las figuras 5 y 5A son vistas laterales de partes de un perno de roca deformable, autorroscante, hueco, anclado localmente formado de acuerdo con todavía otros aspectos de la invención;

Las figuras 6A y 6B son una vista lateral en sección y una vista de extremo en sección, respectivamente, de un anclaje intermedio alternativo de un perno de roca formado de acuerdo con la invención;

Las figuras 7A-7C son una vista lateral en sección, una vista en planta en sección y una vista frontal en sección, respectivamente, de otro anclaje intermedio alternativo de un perno de roca formado de acuerdo con la invención; Las figuras 8A y 8B son una vista lateral en sección y una vista frontal en sección, respectivamente, de otro anclaje intermedio alternativo de un perno de roca formado de acuerdo con la invención;

La figura 9 es una vista lateral en sección de un segmento de un perno de roca deformable, autorroscante, hueco, anclado localmente formado de acuerdo con otra realización de la invención;

La figura 10 es un diagrama de flujo simple de un proceso para montar un perno de roca en una perforación;

La figura 11 es una vista en alzado lateral en sección que muestra un perno de roca del tipo ilustrado en las figuras 1-4, instalado en una perforación y cementado en posición; y

La figura 12 corresponde a la figura 11 pero muestra una deformación del perno de roca debido a la fractura de la roca.

DESCRIPCIÓN DETALLADA

A continuación, se describirán varios ejemplos de pernos de roca deformables, huecos, autorroscantes, anclados localmente. Los pernos, tal como se describe aquí, están diseñados para reforzar roca, más típicamente paredes de roca en minas y túneles subterráneos. Éstos presentan una elevada capacidad tanto de deformación como de carga. El perno es particularmente adecuado para aplicaciones de ingeniería civil y minera que afrontan el problema de la gran deformación de la roca o la ruptura de la roca. El perno puede proporcionar un buen refuerzo no sólo en el caso de deformación continua de la roca (en masas rocosas blandas y débiles), sino también en el caso de apertura local de juntas de roca individuales (en masas rocosas en bloques). El desplazamiento de apertura de una sola junta de la roca quedará restringido por los dos anclajes que anulan la junta.

Por tanto, los pernos de roca formados de acuerdo con la invención tienen uno o más anclajes locales, cada uno de los cuales está flanqueado por segmentos de vástago relativamente alargables. Cada anclaje local presenta una capacidad de anclaje o retención mayor que los segmentos de vástago adyacentes. Los segmentos de vástago pueden tener una mayor capacidad de deformación (alargamiento) por unidad de longitud que los anclajes.

Los segmentos de vástago son relativamente desunibles en comparación con los anclajes para que puedan deslizar respecto a la lechada endurecida en la perforación. Esta capacidad de deslizamiento permite que los segmentos de vástago absorban la tensión de alargamiento local entre pares de anclajes. Cuando se alarga bajo tensión, cada segmento de vástago puede deslizar respecto a su perímetro local de la perforación al tener una superficie liberada respecto a dicha lechada endurecida debido a la reducción del diámetro por el denominado efecto Poisson. Podrían utilizarse varias técnicas para hacer que la sección del vástago sea relativamente desunible en comparación con los anclajes.

Por ejemplo, cada segmento de vástago podría tener una superficie lisa y probablemente cilíndrica. Cada segmento de vástago puede ser más o menos finamente molido o pulido mediante técnicas tales como pulido químico o electropulido. La superficie puede tratarse, además, de manera que la superficie del segmento de vástago tenga una unión nula o insignificante a la lechada endurecida. Una técnica para lograr este objetivo es recubrir la superficie del segmento de vástago con una capa delgada de cera, laca, pintura u otro medio lubricante o no adhesivo.

Sin embargo, no es necesario que un segmento de vástago sea liso, siempre que sea relativamente desunible en comparación con los anclajes. Esa capacidad de desunión puede no ser uniforme a lo largo del segmento. Por ejemplo, parte o la totalidad de un segmento de vástago podría ser roscada, moleteada, desbastada, doblada en forma de onda o de otro modo para proporcionar un anclaje limitado que tenga una capacidad de sujeción menor que la de los anclajes locales. Disponer una parte con una desunión relativamente baja y, por lo tanto, una capacidad de anclaje relativamente alta en el extremo más interno del perno podría complementar el efecto de anclaje de la broca o podría proporcionar cierto anclaje “de apoyo” si la broca cae durante el proceso de perforación. Disponer dicha parte en otra zona del perno podría proporcionar un anclaje suplementario a una roca muy fracturada.

El anclaje local puede proporcionar una fuerza de anclaje que exceda la carga de fluencia del perno, que normalmente es la misma que la carga de fluencia de los segmentos de vástago. Por ejemplo, dependiendo del acero empleado para el perno, el diámetro interno y posiblemente otros factores, un segmento de vástago de 32 mm de diámetro exterior presenta una carga de fluencia típica de entre 200 y 300 kN. La fuerza de anclaje debe exceder esa carga de fluencia.

Para proporcionar un auténtico anclaje local, la longitud axial total de los anclajes, es decir, la suma de las longitudes axiales de los anclajes individuales, debe ser considerablemente menor que la longitud total del perno. La relación entre la longitud axial de los anclajes locales y la longitud total del perno puede variar entre 1:2 y 1:50, y más típicamente aproximadamente entre 1:10 y 1:25.

Los anclajes locales pueden endurecerse ventajosamente para evitar que se deformen durante la carga mientras se fijan en la lechada endurecida, y para evitar que sean machacados si deslizan en la lechada endurecida. Los anclajes locales también pueden estar roscados en la superficie exterior, tanto para aumentar el efecto de anclaje como para permitir el montaje de una tuerca roscada en el extremo de la cara de la roca del perno que sujeta en posición una placa frontal o similar.

En cada uno de los ejemplos que se describen a continuación, el perno incluye un tubo metálico hueco con una broca roscada o montada de otro modo directamente sobre el perno en su extremo interior. La broca o puede actuar como anclaje, y un conjunto de tuerca/placa en la superficie de la roca y las roscas asociadas también pueden actuar como anclaje. Entre la broca y el conjunto de tuerca/placa se dispone por lo menos un anclaje local intermedio discreto, y también pueden disponerse anclajes en cada extremo del perno. Se disponen unas secciones de vástago relativamente alargables entre los anclajes locales. Las secciones de vástago tienen preferiblemente una mayor capacidad de desunión y, por lo tanto, una menor capacidad de anclaje que los anclajes locales. La lechada tiene lugar después de que se haya instalado en la perforación todo el perno, que puede estar compuesto por varias secciones de perno. La lechada se inyecta o se bombea a través del orificio axial en el tubo, fuera de conductos del tubo y/o la broca, y alrededor de la longitud del tubo. Tras el endurecimiento de la lechada, el perno puede deformarse localmente para absorber energía durante la deformación de la roca, pero ofrece todas las ventajas de un perno de roca hueco autorroscante, lo que anula más notablemente la necesidad de realizar una perforación en una roca que potencialmente es relativamente inestable y después insertar un perno separado en la perforación, y después cementar el perno en posición.

Volviendo ahora a la figura 1, se ilustra un perno de roca hueco, autorroscante y anclado localmente de múltiples secciones 10. El perno 10 incluye un tubo 12 formado por varios segmentos o cuerpos tubulares 14A-14D, algunos de los cuales están conectados de un extremo a otro mediante unos conectores 16A-16C, una broca 18 dispuesta en un extremo interno del cuerpo tubular más interno 14A, y un conjunto de tuerca/placa 20 en un extremo exterior del cuerpo tubular más exterior 14D. Todos estos componentes pueden estar realizados en acero al carbono, tal como acero con alto contenido de carbono. Ejemplos de posibles aleaciones incluyen 20 Cr o ASTM CK-20. Pueden utilizarse otros metales que sean tanto resistentes como deformables. La broca 18 y los conectores 16A-16C actúan como anclajes locales discretos. El conjunto de placa y rosca 20 y la parte de las roscas asociadas sobre las que se monta ese conjunto 20 y que queda incrustado en la lechada forman un quinto anclaje local discreto. La parte lisa de cada cuerpo tubular 14A-14D entre las roscas forma un segmento de vástago 22A-22D. A través del tubo 12 se extiende axialmente un orificio 24 desde su extremo interior hasta el extremo exterior para el flujo de lechada durante un procedimiento de instalación.

Cada segmento de vástago 22A-22D tiene una capacidad de anclaje mucho menor o, dicho de otra manera, una capacidad de desunión, mayor que los anclajes 16A-16C, 18 y 20. Estos segmentos 22A-22D pueden ser lisos en la medida en que carecen de roscas u otros protuberancias o hendiduras externas. También pueden pulirse para reducir todavía más su fricción. Por ejemplo, cada segmento de vástago 22A-22D puede ser más o menos finamente molido o pulido mediante técnicas tales como pulido químico o electropulido. La superficie puede tratarse, además, de manera que la superficie del segmento de vástago tenga una unión nula o insignificante a la lechada endurecida. Una técnica para lograr este objetivo es recubrir la superficie del segmento de vástago con una capa delgada de cera, laca, pintura u otro medio lubricante o no adhesivo. Los segmentos de vástago también podrían tratarse en superficie para reducir su afinidad de unión para la lechada endurecida. Por ejemplo, podría depositarse una capa de óxido metálico sobre los segmentos de vástago. Alternativamente, una parte o la totalidad de uno o más de los segmentos de vástago podrían tener una capacidad de anclaje limitada que exceda la de una parte lisa pero que sea sustancialmente menor que la que presentan los anclajes locales. A continuación, se analiza, junto con la figura 9, un cuerpo tubular que tiene tal capacidad de anclaje.

El perno 10 de este ejemplo es de aproximadamente 3,5 metros de largo y tiene cuatro segmentos o cuerpos de perno tubulares 14A-14D, cada uno de los cuales está roscado externamente en ambos extremos. Las roscas en por lo menos el extremo exterior del cuerpo tubular más exterior 14D, y preferiblemente todas las roscas, deberían ser por lo menos tan resistentes como el tubo de acero o incluso más resistentes. Por lo tanto, el diámetro nominal de las roscas debe ser mayor que el diámetro del resto del cuerpo tubular de modo que el diámetro efectivo de las roscas sea igual o mayor que el diámetro del segmento de vástago adyacente. También es posible realizar un tratamiento metalúrgico especial a cada parte roscada, incluyendo el proceso de endurecimiento por deformación que ocurre durante el roscado por laminado, de modo que su resistencia sea mayor que el segmento de vástago adyacente. La capacidad de deformación de las roscas en sí no es particularmente relevante. Sin embargo, es deseable que las roscas tengan la posibilidad de ceder. Esto aumenta la deformación final del segmento de vástago antes del fallo.

Los tres cuerpos tubulares más internos 14A-14C de este ejemplo tienen la misma longitud o similar, y el cuarto cuerpo tubular más externo 14D es considerablemente más corto. Cabe señalar que podrían disponerse más o menos cuerpos tubulares en cualquier instalación particular, permitiendo el anclaje en profundidades de perforación de una variedad de múltiplos de la longitud de cada cuerpo tubular. Por lo tanto, el perno 10 podría utilizarse en una perforación de 4,5 metros de profundidad simplemente añadiendo otro cuerpo tubular al tubo 12 entre, por ejemplo, cuerpos tubulares 14C y 14D. Alternativamente, el perno 10 podría utilizarse en una perforación de 2,5 metros de profundidad simplemente quitando un cuerpo tubular tal como un cuerpo tubular 14B del tubo 12. Las longitudes de cada cuerpo tubular 14A-14D y, por lo tanto, la longitud de cada segmento de vástago 22A-22B y/o las longitudes de los anclajes locales 16A-16C, 18 y 20 podrían variar considerablemente de acuerdo con la preferencia del diseñador y la aplicación prevista, siempre que la longitud total de los anclajes locales sea de una extensión relativamente corta en comparación con la longitud total del perno 10. En el ejemplo ilustrado, la longitud axial global de los anclajes locales, incluyendo los conectores 16A-16C, la broca 18, y la parte del extremo exterior roscado del perno que está incrustado en la lechada, es aproximadamente 250 mm. Esto da como resultado una relación entre la longitud del anclaje y la longitud del perno de aproximadamente 1:14. Relaciones entre 1:10 y 1:25, e incluso entre 1: 2 y 1:50, se encontrarían dentro del alcance de la invención. La longitud de cada conector intermedio 16A-16C de este ejemplo es de aproximadamente 50 mm, y la longitud de cada uno de los tres segmentos de vástago más internos 22A-22C es de aproximadamente 950 mm, lo que da como resultado la relación entre la longitud de cada uno de los conectores 16A y 16B y cualquiera de los dos segmentos de vástago adyacentes de 1:19. Relaciones entre 1:10 y 1:30 e incluso entre 1:2 y 1:50, se encontrarían dentro del alcance de la invención.

Haciendo referencia a la figura 2, se ilustra uno de los cuerpos tubulares 14B, entendiéndose que la descripción se aplica igualmente a los cuerpos tubulares 14A y 14C y que el cuerpo tubular 14D se diferencia de los cuerpos tubulares 14A-14C sólo en que es más corto y puede tener una sección roscada más larga en su extremo exterior. El cuerpo tubular 14B de este ejemplo es un elemento tubular cilíndrico que tiene un diámetro exterior de entre 25 mm y 40 mm y un diámetro interior del orificio que es típicamente aproximadamente 3/5 del diámetro del segmento de vástago o aproximadamente entre 15 mm y 24 mm. Estos diámetros y proporciones pueden variar significativamente de acuerdo con las preferencias del diseñador y la aplicación prevista. Las partes roscadas 26A y 26B se disponen en los extremos opuestos del cuerpo tubular 14B para definir el segmento de vástago 22B entre las mismas. Cada parte roscada 26A y 26B debería ser aproximadamente la mitad de larga que el correspondiente conector 16A, 16B que se describe a continuación. En el ejemplo ilustrado, cada parte roscada 26A y 26B tiene una longitud de entre 10 mm y 20 mm, aunque longitudes considerablemente mayores y menores se encuentran dentro del alcance de la invención.

En la figura 3 se ilustra uno de los conectores 16B, entendiéndose que la descripción se aplica igualmente a los conectores 16A y 16C. El conector 16B presenta forma de manguito de acero cilíndrico endurecido que tiene una superficie exterior 30, unos extremos opuestos 32A y 32B, y un orificio pasante axial 34. La superficie exterior 30 puede ser roscada para aumentar la capacidad de anclaje del conector 16B y para recibir una tuerca si el conector queda dispuesto hacia fuera de la superficie de la pared de la roca. El orificio pasante 34 está roscado internamente para poder atornillarse en los extremos roscados de dos cuerpos tubulares adyacentes 14B y 14C. El manguito 16B puede tener una longitud de entre 20 mm y 40 mm, aunque manguitos significativamente más largos y más cortos también se encontrarían dentro del alcance de la invención, siempre que el manguito 16B ofrezca suficiente resistencia y capacidad de agarre para servir de anclaje local. Su diámetro interior coincide con el diámetro exterior de los cuerpos tubulares asociados 14B y 14C, o entre 25 mm y 40 mm en este ejemplo. El diámetro exterior puede ser, por ejemplo, entre 1,3 y 2,0 veces el diámetro interior, y más típicamente aproximadamente 1,5 veces el diámetro interior o aproximadamente entre 37 mm y 60 mm en este ejemplo.

Haciendo referencia a las figuras 1 y 4, la broca 18 de este ejemplo es un elemento de acero endurecido que tiene un extremo interior y exterior 40A y 40B y un orificio roscado interiormente 42 que se extiende hacia el interior desde su extremo axial exterior 40B. Este orificio 42 rosca en las roscas externas del extremo interno del cuerpo tubular más interno 14A. Uno o más conductos 44 se extienden generalmente de manera radial hacia fuera desde el extremo interior del orificio 42 hasta una superficie exterior 46 de la broca 18 para permitir que la lechada que se bombea al orificio 24 del tubo 12 desde el extremo exterior fluya a través del orificio 42 en la broca 18, hacia fuera a través de los conductos 44 y, finalmente, de manera axial hacia fuera a lo largo de la longitud del perno 10 para llenar la perforación. Pueden realizarse otras etapas de descarga de lechada (no mostradas) en otras ubicaciones axiales a lo largo de la longitud del tubo 12, si se desea. Por ejemplo, uno o más de los conectores 16A-16C podría presentar conductos para el flujo de salida de lechada del orificio interno del tubo 12.

Haciendo referencia todavía a las figuras 1 y 4, la broca 18 puede tener una sección transversal substancialmente troncocónica para presentar un diámetro en su extremo interior 40A que sea de aproximadamente entre 1,2 y 2,0, y más típicamente de aproximadamente 1,4 veces el diámetro de su extremo exterior 40B. En este ejemplo particular en el cual se rosca en el extremo de un vástago de entre 25 y 40 mm de diámetro, el diámetro de la broca 18 disminuye aproximadamente entre 40 mm y 130 mm en su extremo interno 40A a aproximadamente entre 27 mm y aproximadamente 90 mm en su extremo exterior 40B.

Haciendo referencia de nuevo a la figura 1, el conjunto de arandela, polea, y/o placa frontal 20 queda situado en el extremo exterior o de cabeza del perno 10. Éste incluye una o más de arandela, polea, y una placa frontal 52 sujeta contra la superficie de la roca mediante una tuerca 50 roscada en el extremo exterior del cuerpo tubular más exterior 14D del tubo 12. Tal como se ha mencionado anteriormente, la parte de las roscas en el extremo exterior del cuerpo tubular 14D que quedan incrustadas en la lechada puede considerarse parte del anclaje local formado por el conjunto 20.

Cabe señalar que uno o más de los conectores podría montarse en los cuerpos tubulares 14A-14D aparte de únicamente por roscado. Por ejemplo, haciendo referencia a las figuras 5 y 5A, se muestra un conector alternativo de dos piezas para acoplar dos cuerpos tubulares entre sí. Cada conector 116A, 116B, etc. de este ejemplo incluye una primera y una segunda sección 160 y 162, macho y hembra. En la figura 5 se muestran ambas secciones 160 y 162 de dos conectores 116 A, 116B en los extremos opuestos del mismo cuerpo tubular 114B, y en la figura 5A se muestran dos secciones coincidentes 160 y 162 del mismo conector 116A. 5A. Haciendo referencia especialmente a la figura 5B, la sección de conector 160 tiene un saliente macho roscado externamente 164 y un orificio interno 166 que tiene el mismo diámetro que el orificio 124 en el cuerpo tubular asociado 114B. La sección de conector 162 tiene un orificio interno escalonado que incluye una sección interna de diámetro relativamente pequeño 168 del mismo diámetro que el diámetro del orificio 124 en el cuerpo tubular 114A, y una sección exterior roscada de diámetro relativamente grande 170 que recibe el saliente macho 164 de la sección del conector 160. Las partes roscadas de diámetro relativamente grande 164 y 170 proporcionan una conexión más segura que la que proporcionan las partes roscadas de diámetro más pequeño del ejemplo de las figuras 1-4. En lugar de roscarse en el cuerpo tubular asociado, un extremo 172 o 174 de cada sección de conector 160 o 162 se suelda al extremo del cuerpo tubular asociado 114B o 114A, tal como mediante soldadura por fricción, de modo que los orificios internos 166 y 168 queden alineados con los orificios de los cuerpos tubulares 114A y 114B. El conector montado 116A puede tener una longitud de aproximadamente 250 mm y un diámetro exterior de aproximadamente 40 mm. Al igual que con el otro ejemplo que se describe aquí, estas dimensiones pueden variar significativamente.

Uno o más de los anclajes intermedios podrían presentar una forma de anclajes distintos de los conectores que conectan cuerpos tubulares individuales entre sí, eliminando la necesidad de un perno de múltiples secciones a costa de una menor versatilidad de diseño de la longitud de la perforación y/o un mayor stock de pernos. También podría disponerse uno o más de estos otros tipos de anclajes locales entre ubicaciones de conectores existentes. Estos otros tipos de anclajes locales podrían adoptar cualquiera de una variedad de formas, y podría disponerse diferentes tipos de anclajes en el mismo perno.

Por ejemplo, uno o más de los anclajes intermedios podrían formarse simplemente engastando o conformando de otro modo una sección del tubo. Por ejemplo, podría formarse un anclaje intermedio 216A expandiendo una sección de un cuerpo tubular 214 tal como se muestra en las figuras 6A y 6B, dando como resultado un anclaje que es más ancho en todas las direcciones que las partes adyacentes del cuerpo tubular 214 formando segmentos de vástago consecutivos 222A y 22B adyacentes a cada extremo del anclaje 216A. Significativamente, el diámetro del orificio 224 no se ve afectado negativamente por esta expansión.

Alternativamente, podrían formarse uno o más anclajes intermedios aplanando el cuerpo tubular en una dirección y ampliando la dirección ortogonal a esa dirección. Dicho anclaje 316A se muestra en la figura 7A-7C configurado como un cuerpo tubular 314, formando un segmento de vástago 322A, 322B adyacente a cada extremo del anclaje 316A. Nótese que el cuerpo tubular 314 se expande en planta tal como se aprecia en la figura 7A, pero aplanado en alzado tal como se aprecia en la figura 7B. Haciendo referencia a la figura 7C, debe tenerse cuidado al aplanar el cuerpo tubular 314 para no colapsar el orificio 324 tanto como para obstaculizar el flujo de lechada a través del orificio 324.

Todavía en otro ejemplo, uno o más de los anclajes intermedios podrían tener forma de anclaje exterior. En las figuras 8A y 8B se muestra dicho anclaje en forma de anclaje estampado 416A sujeto sobre una sección ondulada del cuerpo tubular 414, formando segmentos de vástago 422A y 422B adyacentes a cada extremo del anclaje 416A. De nuevo, el orificio 424 no colapsa lo suficiente al engastar el cuerpo tubular 414 para impedir el flujo de lechada a través del mismo.

Tal como se ha mencionado anteriormente, no es necesario que el segmento de vástago de un cuerpo tubular particular sea liso en toda su longitud. En cambio, puede ser deseable e incluso preferible aplicar a parte o a la totalidad del segmento de vástago una capacidad de anclaje limitada, aunque menor que la que proporcionan los anclajes locales. Más típicamente, este tipo de segmento de vástago presentará una capacidad de desunión no uniforme y, por lo tanto, una capacidad de anclaje no uniforme a lo largo de su longitud axial.

En la figura 9 se ilustra uno de dichos cuerpos tubulares 514. Las partes roscadas 526A y 526B del cuerpo tubular 514 en los extremos opuestos del cuerpo tubular 14B definen un segmento de vástago 522 entre las mismas. El cuerpo tubular 514 de este ejemplo es un elemento tubular cilíndrico que tiene un diámetro exterior de entre 25 mm y 40 mm y un diámetro interior del orificio que es típicamente aproximadamente 3/5 del diámetro del segmento de vástago o aproximadamente entre 15 mm y 24 mm. Al igual que con las versiones anteriores, estos diámetros podrían variar significativamente de acuerdo con las preferencias del diseñador y la aplicación prevista. El cuerpo tubular 514 es relativamente largo en comparación con los cuerpos tubulares ilustrados en la figura 1, cuyo segmento de vástago tiene una longitud típica de aproximadamente entre 2000 y 3500 mm, más típicamente de entre 2500 y 2800 mm, y más típicamente de aproximadamente 2700 mm, que es la longitud del segmento de vástago 522 ilustrado. Cada parte roscada 226A y 226B debe presentar una longitud de aproximadamente la mitad del conector correspondiente 16A, 16B descrito anteriormente. En el ejemplo ilustrado, cada parte roscada 526A y 526B tiene una longitud de entre 10 mm y 20 mm, aunque longitudes considerablemente mayores y menores se encuentran dentro del alcance de la invención.

El segmento de vástago 522 tiene una capacidad de desunión no uniforme a lo largo de su longitud. Es decir, por lo menos una parte del segmento de vástago 522 presenta una capacidad de desunión menor y una capacidad de anclaje resultante mayor que una o más partes de los segmentos con el fin de, por ejemplo, complementar el efecto de anclaje de los anclajes locales existentes, para actuar como apoyo en caso de ausencia de un anclaje local, y/o para proporcionar un anclaje suplementario a una roca muy fracturada. El segmento de vástago 522 de este ejemplo tiene tres partes de diferente capacidad de desunión. Entre dos partes 522B y 522C que presentan una menor capacidad de desunión y, por lo tanto, una mayor capacidad de anclaje, en comparación con la parte 522A, se dispone una parte intermedia 522A de máxima capacidad de desunión y que presenta, por lo tanto, una mínima capacidad de anclaje. Cada parte 522B y 522C está roscada, moleteada, doblada en forma de onda y/o dispuesta o soportada de otra manera con estructuras que presentan una mayor capacidad de anclaje en esa parte que en la parte lisa 522A. Las partes 522B y 522C están dobladas en formas de onda en este ejemplo particular. En este ejemplo en el que el cuerpo 514 está diseñado para llevar una broca en su parte interior roscada, la parte interior 522B está diseñada para tener una capacidad de anclaje significativa (aunque mucho menor que la de los anclajes locales descritos anteriormente) para complementar el efecto de anclaje de la broca o para proporcionar un anclaje de "apoyo" en caso de que la broca se caiga durante el proceso de perforación. Por lo tanto, la parte 522B se extiende una parte significativa de la longitud del segmento de vástago 522. En el ejemplo ilustrado en el que el segmento de vástago 522 tiene una longitud de 2700 mm, la parte 522B puede tener una longitud típica de entre 1000 mm y 2000 mm, y más típicamente de aproximadamente 1300 mm. La parte exterior 522C del segmento de vástago 522 se dispone para complementar el efecto de anclaje del conector que se monta en el extremo interior roscado 526B del cuerpo tubular 514. Por lo tanto, éste es relativamente corto en comparación con la parte 522 B, es decir, del orden de entre 200 mm y 400 mm y específicamente 300 mm en este ejemplo. La parte intermedia 522A ocupa el resto de la longitud del segmento de vástago 522 o 1100 mm en el ejemplo ilustrado.

Debe destacarse que los estilos, el número, y la extensión de partes de diferente capacidad de desunión que se encuentran dentro de la presente invención son virtualmente ilimitados.

Los pernos de roca de múltiples secciones formados tal como se ha descrito anteriormente, u otros pernos de roca formados de acuerdo con la invención, podrían instalarse utilizando el proceso 600 ilustrado esquemáticamente en la figura 10. Este proceso se describirá junto con el perno de roca 10 de las figuras 1-4, entendiéndose que la descripción es igualmente aplicable a pernos de roca que tienen los conectores ilustrados en las figuras 5A-5B, anclajes intermedios de cualquiera o todos los tipos ilustrados en las figuras 6A-8B, cuerpos tubulares tal como se ilustra en la figura 9, o cualquier otro perno de roca de múltiples secciones que se encuentre dentro del alcance de la presente invención.

El proceso 600 comienza con el bloque 602, donde el perno de roca 10 se monta uniendo la broca 18 al extremo interior de un primer cuerpo tubular 14A del tubo 12, y el perno 10 puede montarse a la longitud deseada conectando por lo menos un cuerpo tubular adicional a ese cuerpo 14A mediante un conector 16A. El segundo cuerpo tubular puede ser un cuerpo relativamente corto correspondiente al cuerpo tubular más exterior 14D de la figura 1, o podría tener la misma longitud o ser más largo que el primer cuerpo tubular 14A. Pueden añadirse cuerpos tubulares adicionales de la misma manera, dando como resultado un perno que tiene N segmentos de vástago, cada uno de los cuales está provisto en un cuerpo tubular respectivo, y M conectores intermedios entre la broca y el extremo exterior del perno, donde N es por lo menos 2 y M es por lo menos 1. El conector o conectores intermedios también podrían estar conectados a los cuerpos tubulares adyacentes mediante soldadura, tal como se ha descrito anteriormente en relación con las figuras 5 y 5^a anteriores o mediante otra técnica completamente, y/o el perno 10 podría estar provisto de uno o más tipos de anclajes intermedios tales como uno o más de los descritos anteriormente en relación con las figuras 6A-8B. Las secciones de los pernos pueden montarse típicamente también después de perforar una sección anterior del perno (véase el párrafo siguiente). Esto puede ser necesario o deseable, por ejemplo, en casos en que el perfil del túnel restringe la longitud del perno utilizado, o en casos en que las secciones más cortas del perno son más fáciles de perforar.

El extremo exterior del perno 10 o una sección del perno se une después a un taladro, y el perno o una sección del perno se acciona para perforar una superficie de la roca en el bloque 604 para formar una perforación con el perno 10 insertado en la misma con la broca 18 en el extremo interior de la perforación y el extremo exterior del perno 10 sobresaliendo del extremo exterior de la perforación. Si se requieren secciones del perno adicionales, estas secciones adicionales se montan en las secciones anteriores mediante el uso del conector/secciones de anclaje, y el proceso de perforación se repite hasta que todas las secciones se han montado y accionado. Puede bombearse agua a través del orificio hueco 24 del tubo 12 y fuera del extremo exterior de la perforación durante y/o después del proceso de perforación para eliminar restos de la perforación. El perno 10 se inserta ahora en una perforación que tiene un diámetro aproximadamente igual al diámetro mayor de la broca 18. La perforación es lo suficientemente ancha para proporcionar un espacio libre entre el perno, incluyendo los conectores relativamente anchos 16A-16C, y la periferia de la perforación de diámetro suficiente para permitir que la lechada fluya entre el perno 10 y la periferia de la perforación a lo largo de toda la longitud del perno 10.

A continuación, en el bloque 606, el perno 10 se cementa en posición sin quitar el perno de la perforación. La lechada puede ser cualquier lechada utilizada en las industrias de minería o túneles. Puede ser, por ejemplo, un material cementoso o una resina de múltiples componentes, tal como resina epoxi de dos partes, mezclada antes de entrar en el tubo 12. La lechada se inyecta, se bombea, o se suministra de otro modo en el orificio hueco 24 del tubo 12 desde su extremo exterior abierto y fluye axialmente a través del orificio hueco 24, fuera del extremo interior del cuerpo tubular más interior 14A, fuera de los conductos 44 en la broca 18, y después hacia la perforación adyacente al extremo interior del perno 10. La lechada fluye después hacia afuera a través de la perforación para llenar el espacio entre el perno y la periferia de la perforación. Si es necesario o si se desea, puede colocarse un manguito cónico estándar alrededor del perno cerca del extremo frontal de la perforación para evitar que la lechada salga de la perforación y garantizar así una lechada más completa. Si la lechada es una resina de varios componentes, la mezcla de resina puede mejorarse girando el perno en la perforación durante este proceso. Debido a que el perno de roca 10 queda dentro de la perforación, las posibilidades de colapso de la perforación se eliminan o por lo menos se reducen drásticamente. Esto evitará o por lo menos inhibirá que los residuos bloqueen el flujo de lechada a través del espacio entre el perno 10 y la periferia de la perforación y a lo largo de la profundidad de la perforación. El perno 10 es cementado en posición después de que se endurezca la lechada. El perno 10 queda ahora anclado localmente a la roca en las posiciones de los anclajes locales discretos formadas por la broca 18 y el (los) anclaje(s) intermedio(s) 16A, 16B, etc., así como las roscas en el extremo exterior del cuerpo tubular más exterior 14D.

El conjunto de tuerca y arandela, polea, o placa frontal 60 se rosca después en la roca y en posición cerca del bloque 608 utilizando las roscas del extremo exterior del cuerpo tubular 14D, o alternativamente las roscas del conector más externo, tal como en el conector 116A'.

El perno de roca resultante tiene por lo menos dos segmentos de vástago lisos y por lo menos dos anclajes locales discretos, siendo por lo menos uno de los anclajes un anclaje intermedio flanqueado por dos segmentos de vástago. Por lo tanto, el perno de roca quedará firmemente sujeto a la roca en una multiplicidad de ubicaciones de perforaciones separadas a lo largo de la longitud del perno y restringirá la deformación de la roca. El pretensado del perno puede prevenir o retrasar la formación inicial de grietas y también puede proporcionar una constricción más temprana del manto rocoso. El perno de roca será útil para restringir la deformación de la roca debido tanto a la deformación a largo plazo como a la ruptura de la roca.

En la figura 11 se muestra el perno 10 instalado anclado dentro de una perforación 702 en una pared 700. La perforación 702 tiene una superficie periférica 704, un extremo interior 706, y una abertura exterior 708 en una superficie 710 de la pared 700. Ta como se ha descrito anteriormente, la broca 18, habiendo realizado la perforación 702, queda colocada en el extremo interior 706. El perno 10 se extiende a lo largo del orificio 702 con el conjunto de tuerca/placa 20 situado hacia fuera de la abertura exterior 708 para sujetar el perno 10 contra la superficie 710. Entre la periferia radial exterior del perno 10 y la superficie periférica exterior 704 de la perforación 702 hay formado un espacio anular 712. El orificio interno 24 y el espacio anular 712 se rellenan con lechada 714. El perno 10 queda anclado en la perforación mediante el conjunto de tuerca/placa 20 y mediante anclajes locales incluyendo la broca 18 y el anclaje intermedio 16A, los cuales quedan parcial o totalmente incrustados en la lechada 714. Si la perforación 702 fuera más profunda, la longitud efectiva del perno 10 podría haberse incrementado añadiendo partes roscadas adicionales tales como 14C y 14D y conector(es) adicional(es) tales como 16B y 16C. El (los) conector(es) adicional(es) formaría(n) anclaje(s) local(es) adicional(es).

La deformación de la roca después de la instalación del perno cargará principalmente el perno 10 a través de los anclajes 18, 16A y 20. Los segmentos de vástago 22A y 22B entre cada par de anclajes adyacentes, a su vez, se estirarán y se alargarán. Bajo cargas extremadamente elevadas, uno o más de los segmentos de vástago 22A, 22B cederán. Dicho evento se muestra en la figura 12 con la cesión del segmento de vástago 22A. En este caso, el anclaje intermedio 17A y el segmento de vástago 22B todavía proporcionan refuerzo.

En algunos casos, por ejemplo, junto con una lechada relativamente débil, los anclajes podrían incluso deslizar un poco dentro de la lechada sin una pérdida significativa de refuerzo. Debido a estos dos mecanismos, el perno 10 y otros pernos formados de acuerdo con la invención pueden tolerar un gran alargamiento del orden de entre más de un 10% y más de un 15% en una longitud de muestra de 100 mm, e incluso más de un 20% en una longitud de muestra de 100 mm, dependiendo de las características del material, mientras que, al mismo tiempo, soporta una carga equivalente a la carga de fluencia del perno. De hecho, el perno 10 y otros pernos formados de acuerdo con la invención utilizan la capacidad del material de acero tanto en su capacidad de deformación como en su resistencia. Si el perno tiene dos o más anclajes que incluyen por lo menos un anclaje intermedio entre la broca y la placa exterior, el efecto de anclaje a la roca del perno se asegura dentro de segmentos entre los anclajes. Una pérdida de anclaje en un anclaje individual sólo afecta localmente al efecto de refuerzo del perno. En general, el perno aún funcionaría bien con la pérdida de uno o más anclajes locales individuales, siempre que en la perforación queden fijados uno o más anclajes.

Claims (15)

REIVINDICACIONES

1. Perno de roca hueco autorroscante, deformable, anclado localmente (10) para cementarse en una perforación en una roca, comprendiendo dicho perno de roca (10): un tubo alargado hueco (12) que tiene extremo interior y exterior y que presenta un orificio axial, estando configurado el extremo interior del tubo hueco (12) para llevar una broca (18); por lo menos un conducto configurado para permitir que fluya lechada desde el orificio axial y más allá de una superficie periférica exterior del perno de roca, caracterizado por unos anclajes locales separados axialmente (16A-16C, 18, 20) que incluyen por lo menos un anclaje intermedio (16A-16C) dispuesto axialmente entre la broca (18) y el extremo exterior del tubo (12) y flanqueado por dos segmentos de vástago metálicos adyacentes relativamente deformables (22A-22D), siendo una longitud axial global de los anclajes locales (16A-16C, 18, 20) de una extensión axial corta en comparación con una longitud axial del perno de roca (10), en el que cada uno de los segmentos de vástago (22A - 22D) tienen una capacidad de anclaje relativamente baja en comparación con una capacidad de anclaje de los anclajes locales (16A-16C, 18, 20) de modo que cada uno de dichos segmentos de vástago (22A-22D) restringe una deformación local de la roca mediante su alargamiento, en el que los anclajes locales (16A-16C, 18, 20) y los segmentos de vástago (22A-22D) están configurados de manera que el perno (10) puede tolerar un alargamiento del orden de más de un 10% en una sección de 100 mm de largo el perno (10) mientras soporta una carga equivalente a la carga de fluencia del perno (10).

2. Perno de roca (10) de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que la broca (18) forma un anclaje local (16A-16C, 18, 20).

3. Perno de roca (10) de acuerdo con la reivindicación 1 o 2, caracterizado por el hecho de que el perno de roca (10) tiene por lo menos dos anclajes locales intermedios (16A-16C) y por lo menos tres segmentos de vástago (22A-22D).

4. Perno de anclaje (10) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por el hecho de que una relación entre la longitud global del anclaje y la longitud del perno es entre 1:2 y 1:50 y, preferiblemente, entre 1:10 y 1:25.

5. Perno de anclaje (10) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por el hecho de que los anclajes locales (16A-16C, 18, 20) y los segmentos de vástago (22A-22D) están configurados de manera que el perno (10) puede tolerar un alargamiento del orden de más de un 20% en una sección de 100 mm de largo del perno (10) mientras soporta una carga equivalente a la carga de fluencia del perno (10).

6. Perno de anclaje (10) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por el hecho de que por lo menos uno de los anclajes locales intermedios (16A-16C) comprende un conector que conecta dos segmentos de vástago adyacentes del tubo entre sí.

7. Perno de roca (10) de acuerdo con la reivindicación 6, caracterizado por el hecho de que el conector va montado en los dos segmentos de vástago adyacentes por roscado o soldadura.

8. Perno de anclaje (10) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por el hecho de que por lo menos uno de los anclajes locales intermedios (16A-16C) está formado mediante conformado de una sección del perno (10) o unión de un anclaje externo (416A) al perno (10).

9. Perno de roca de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por el hecho de que por lo menos uno de los segmentos de vástago tiene una capacidad de desunión esencialmente uniforme a lo largo de por lo menos sustancialmente una longitud axial completa del mismo.

10. Perno de roca (10) de acuerdo con la reivindicación 9, caracterizado por el hecho de que una superficie periférica exterior de por lo menos un segmento de vástago (22A-22D) es suficientemente lisa a lo largo de por lo menos sustancialmente toda su longitud axial y por el hecho de que dicha superficie periférica exterior está tratada de manera que la superficie del segmento de vástago no tiene más que una adherencia insignificante a la lechada endurecida.

11. Perno de anclaje (10) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por el hecho de que por lo menos uno de los segmentos de vástago (22A-22D) presenta una capacidad de desunión no uniforme a lo largo de una longitud axial del mismo, presentando partes axiales con una capacidad de desunión claramente diferentes entre sí.

12. Perno de roca (10) de acuerdo con la reivindicación 11, caracterizado por el hecho de que el por lo menos un segmento de vástago tiene por lo menos una sección lisa y por lo menos una sección que es por lo menos una de roscada, moleteada, y doblada.

13. Perno de anclaje (10) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por el hecho de que los anclajes locales (16A-16C, 18, 20) son de mayor diámetro que los segmentos de vástago (22A-22D).

14. Procedimiento que comprende:

realizar una perforación utilizando un perno de roca (10) tal como se define en la reivindicación 1, y después, mientras el perno de roca (10) se encuentra en la perforación, suministrar lechada al orificio axial en el tubo (10) de modo que la lechada fluya desde el orificio axial y hacia un espacio entre una superficie periférica exterior del perno de roca (10) y una superficie periférica exterior de la perforación en una cantidad que sea suficiente para llenar por lo menos sustancialmente el hueco; y después

permitir que la lechada se endurezca de manera que el perno de roca (10) quede anclado localmente a la lechada en por lo menos dos ubicaciones separadas axialmente que estén separadas entre sí por un segmento de vástago (22A-22D).

15. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 14, caracterizado por el hecho de que por lo menos dos cuerpos tubulares (14A-14D) se acoplan entre sí mediante un conector antes o entre segmentos de la etapa de perforación, y en el que el conector actúa como anclaje intermedio (16A-16C) después de que se endurezca la lechada.