Les chercheurs en ingénierie des mines et des explosifs du Missouri S&T ont commencé ce mois-ci à tester les joints en béton utilisés pour fermer les tunnels des mines de charbon en chargeant un canon de projectiles, tirer sur les phoques et tester leur impact. La recherche pourrait aider à améliorer la conception des sceaux et à assurer la sécurité des mineurs.

Dr Kyle Perry, Missouri S&T professeur agrégé de génie minier et nucléaire, est le chercheur principal du projet. Ethan Steward travaille avec lui, un étudiant à la maîtrise en génie des explosifs de Chelsea, Dakota du Sud. Steward et Perry ont passé environ cinq mois à construire le canon de 8 pieds qu'ils utilisent dans l'étude.

« Nous avons commencé à charger le canon avec des objets légers qu'un mineur pourrait laisser derrière lui, comme un casque, cruche d'eau et outils à main, " dit Perry. " Le casque et la cruche n'ont rien fait aux phoques, mais les outils à main ont pris une bonne partie du béton, et les plaques de toit ont fait de très bonnes entailles dans le joint."

Les chercheurs utilisent trois caméras différentes pour documenter ce qui se passe lorsque le canon tire les projectiles sur les phoques. Ils ralentissent ensuite les vidéos pour les étudier. Ils ont un caméscope ordinaire et deux Go-Pro qui peuvent se rapprocher de l'explosion en raison de leur petite taille. Les jauges de contrainte sur les joints leur indiquent également ce que le joint subit pendant chaque explosion.

"Les vidéos nous aident à dire quels objets ont un impact en premier, " dit Perry. " Nous pouvons commencer à relier le projectile à la tension que subit le phoque. Il se passe beaucoup de choses et il y a de la fumée, ce qui le rend parfois difficile à voir."

Steward dit que les joints sont conçus pour résister à certains niveaux de pression, et les concepteurs savent quelle pression ils peuvent supporter sous terre. Mais il dit que les sceaux n'ont jamais été testés auparavant pour l'impact de projectiles. Ils espèrent apprendre comment les joints en béton résistent aux explosions d'objets laissés dans les tunnels tels que des équipements, casques, morceaux d'acier et d'outils.

"Ce que nous ne savons pas avec certitude, c'est si ces projectiles peuvent endommager suffisamment les joints pour les faire échouer pour la pression pour laquelle ils sont évalués, " dit Steward. La recherche devrait indiquer aux concepteurs de joints s'ils doivent ajuster leurs conceptions pour renforcer les joints afin de résister aux impacts.

Strate dans le monde, un prestataire de services de sécurité minière basé à Atlanta, construit deux scellements en béton pour les essais du projet :l'un à 120 psi (livres par pouce carré) et l'autre à 50 psi.

Perry dit que si une explosion se produit dans une zone fermée d'une mine, les joints doivent résister à la pression et à tous les projectiles qui l'atteignent sans dommages sérieux car il y a un risque d'une deuxième explosion.

"Si une autre explosion fait échouer le sceau, qui pourrait mettre les mineurs en danger, " dit Perry. " Je suis plus inquiet de frapper le joint si fort qu'il se brise et se fissure. "

Perry dit qu'un sceau fracturé pourrait laisser échapper du méthane des zones scellées et créer un environnement potentiellement explosif pour les mineurs dans les zones minières actives. Les chercheurs espèrent déterminer la taille et la vitesse dont un projectile aurait besoin pour se déplacer pour endommager le sceau.

Les tests devraient être terminés d'ici la fin de l'année, et la recherche se terminera d'ici avril 2020.