Pesquisadores de engenharia de mineração e explosivos do Missouri S&T começaram a testar selos de concreto usados ​​para fechar túneis de minas de carvão neste mês, carregando um canhão com projéteis, atirando neles nas focas e testando seu impacto. A pesquisa pode ajudar a melhorar o design dos selos e manter os mineiros seguros.

Dr. Kyle Perry, Missouri S&T professor associado de mineração e engenharia nuclear, é o pesquisador líder do projeto. Trabalhando com ele está Ethan Steward, um estudante de mestrado em engenharia de explosivos de Chelsea, Dakota do Sul. Steward e Perry passaram cerca de cinco meses construindo o canhão de 2,5 metros que estão usando no estudo.

"Começamos a carregar o canhão com coisas leves que um mineiro pode deixar para trás, como um capacete, jarro de água e ferramentas manuais, "diz Perry." O capacete e o jarro não fizeram nada com as focas, mas as ferramentas manuais tiraram um bom pedaço do concreto, e as placas do telhado colocam sulcos muito bons na vedação. "

Os pesquisadores usam três câmeras diferentes para documentar o que acontece quando o canhão dispara os projéteis nas focas. Eles então reduzem a velocidade dos vídeos para estudá-los. Eles têm uma filmadora comum e dois Go-Pros que podem chegar mais perto da explosão devido ao seu tamanho pequeno. Medidores de tensão nas vedações também informam o que a vedação experimenta durante cada explosão.

"Os vídeos nos ajudam a saber quais objetos estão impactando primeiro, "diz Perry." Podemos começar a relacionar o projétil com a tensão que a foca está experimentando. Há muita coisa acontecendo e há fumaça, o que às vezes torna difícil de ver. "

Steward diz que as vedações são classificadas para suportar certos níveis de pressão, e os designers sabem com que pressão eles podem lidar no subsolo. Mas ele diz que os selos nunca foram testados antes para o impacto de projéteis. Eles esperam aprender como as vedações de concreto resistem a explosões de objetos deixados para trás em túneis, como equipamentos, capacetes, pedaços de aço e ferramentas.

"O que não sabemos com certeza é se esses projéteis podem danificar as vedações o suficiente para fazê-los falhar devido à pressão para a qual estão classificados, "diz Steward. A pesquisa deve dizer aos designers de vedações se eles precisam ajustar seus projetos para fortalecer as vedações para resistir aos impactos.

Strata Worldwide, um provedor de serviços de segurança de mineração com sede em Atlanta, construiu duas vedações de concreto para teste de projeto - uma de 120 psi (libras por polegada quadrada) e outra de 50 psi.

Perry diz que se uma explosão acontecer em uma área isolada de uma mina, os selos precisam suportar a pressão e quaisquer projéteis que os atinjam sem danos graves porque há uma chance de uma segunda explosão.

"Se outra explosão fizer o selo falhar, que poderia colocar os mineiros em perigo, "diz Perry." Estou mais preocupado em acertar o selo com tanta força que se rompa e se rache.

Perry diz que um selo fraturado pode vazar metano das áreas seladas e criar um ambiente potencialmente explosivo para os mineiros em zonas de mineração ativas. Os pesquisadores esperam determinar o tamanho e a velocidade que um projétil precisaria viajar para danificar a vedação.

O teste deve ser concluído até o final do ano, e a pesquisa será concluída em abril de 2020.