Los investigadores de ingeniería de minas y explosivos de Missouri S&T comenzaron a probar los sellos de concreto utilizados para cerrar los túneles de las minas de carbón este mes cargando un cañón con proyectiles. disparándoles a las focas y probando su impacto. La investigación podría ayudar a mejorar el diseño de los sellos y mantener seguros a los mineros.

Dr. Kyle Perry, Profesor asociado de ingeniería nuclear y minera de Missouri S&T, es el investigador principal del proyecto. Trabajando con él está Ethan Steward, estudiante de maestría en ingeniería de explosivos de Chelsea, Dakota del Sur. Steward y Perry pasaron unos cinco meses construyendo el cañón de 8 pies que están usando en el estudio.

"Empezamos a cargar el cañón con cosas ligeras que un minero podría dejar atrás, como un casco, jarra de agua y herramientas de mano, "dice Perry." El casco y la jarra no hicieron nada a los sellos, pero las herramientas manuales sacaron un buen trozo del cemento, y las placas del techo dejaron muy buenas hendiduras en el sello ".

Los investigadores utilizan tres cámaras diferentes para documentar lo que sucede cuando el cañón dispara los proyectiles a las focas. Luego ralentizan los videos para estudiarlos. Tienen una videocámara normal y dos Go-Pros que pueden acercarse más a la explosión debido a su pequeño tamaño. Las galgas extensométricas de los sellos también les indican lo que experimenta el sello durante cada explosión.

"Los videos nos ayudan a saber qué objetos impactan primero, "dice Perry." Podemos empezar a relacionar el proyectil con la tensión que está experimentando el sello. Están pasando muchas cosas y hay humo lo que hace que a veces sea difícil de ver ".

Steward dice que los sellos están clasificados para soportar ciertos niveles de presión, y los diseñadores saben qué presión pueden manejar bajo tierra. Pero él dice que los sellos nunca antes habían sido probados para el impacto de proyectiles. Esperan aprender cómo los sellos de hormigón resisten las explosiones de los objetos que quedan en túneles, como equipos, sombreros duros, trozos de acero y herramientas.

"Lo que no sabemos con certeza es si estos proyectiles pueden dañar los sellos lo suficiente como para hacerlos fallar por la presión para la que están clasificados, ", dice Steward. La investigación debería informar a los diseñadores de sellos si necesitan ajustar sus diseños para fortalecer los sellos para resistir los impactos.

Strata Worldwide, un proveedor de servicios de seguridad minera con sede en Atlanta, construyó dos sellos de concreto para las pruebas del proyecto:uno con un diseño de 120 psi (libras por pulgada cuadrada) y otro con un diseño de 50 psi.

Perry dice que si ocurre una explosión en un área sellada de una mina, los sellos deben resistir la presión y cualquier proyectil que los golpee sin daños graves porque existe la posibilidad de una segunda explosión.

"Si otra explosión hace que el sello falle, que podría poner en peligro a los mineros, ", dice Perry." Me preocupa más golpear el sello con tanta fuerza que se fractura y se agrieta ".

Perry dice que un sello fracturado podría filtrar metano de las áreas selladas y crear un entorno potencialmente explosivo para los mineros en zonas mineras activas. Los investigadores esperan determinar el tamaño y la velocidad que necesitaría viajar un proyectil para dañar el sello.

La prueba debe estar completa para fin de año, y la investigación concluirá en abril de 2020.