I ricercatori di ingegneria mineraria e degli esplosivi presso il Missouri S&T hanno iniziato questo mese a testare le guarnizioni di cemento utilizzate per chiudere i tunnel delle miniere di carbone caricando un cannone con proiettili, sparandole alle foche e testandone l'impatto. La ricerca potrebbe aiutare a migliorare la progettazione dei sigilli e proteggere i minatori.

Dottor Kyle Perry, Missouri S&T professore associato di ingegneria mineraria e nucleare, è il ricercatore capo del progetto. Con lui lavora Ethan Steward, uno studente di master in ingegneria degli esplosivi di Chelsea, Sud Dakota. Steward e Perry hanno trascorso circa cinque mesi a costruire il cannone da 8 piedi che stanno usando nello studio.

"Abbiamo iniziato a caricare il cannone con cose leggere che un minatore potrebbe lasciare dietro di sé come un elmetto, brocca d'acqua e utensili manuali, " dice Perry. "L'elmetto e la brocca non hanno fatto nulla alle foche, ma gli attrezzi manuali hanno tolto un bel pezzo di cemento, e le lamiere del tetto mettono dei buchi piuttosto buoni nel sigillo."

I ricercatori utilizzano tre diverse fotocamere per documentare ciò che accade quando il cannone spara i proiettili contro i sigilli. Quindi rallentano i video per studiarli. Hanno una videocamera normale e due Go-Pro che possono avvicinarsi all'esplosione a causa delle loro piccole dimensioni. Gli estensimetri sui sigilli dicono anche loro cosa sperimenta il sigillo durante ogni esplosione.

"I video ci aiutano a dire quali oggetti stanno impattando per primi, "dice Perry. "Possiamo iniziare a mettere in relazione il proiettile con la tensione che sta vivendo la foca. C'è molto da fare e c'è fumo, che a volte rende difficile vedere."

Steward dice che le guarnizioni sono classificate per resistere a determinati livelli di pressione, e i designer sanno quale pressione possono sopportare sottoterra. Ma dice che i sigilli non sono mai stati testati prima per l'impatto dei proiettili. Sperano di imparare come i sigilli di cemento resistono alle esplosioni di oggetti lasciati nei tunnel come attrezzature, elmetti, pezzi di acciaio e attrezzi.

"Quello che non sappiamo con certezza è se questi proiettili possono danneggiare i sigilli abbastanza da farli fallire per la pressione per cui sono classificati, " dice Steward. La ricerca dovrebbe dire ai progettisti di guarnizioni se hanno bisogno di modificare i loro progetti per rafforzare le guarnizioni per resistere agli impatti.

Strati in tutto il mondo, un fornitore di servizi di sicurezza mineraria con sede ad Atlanta, ha costruito due guarnizioni in calcestruzzo per i test del progetto:una da 120 psi (libbre per pollice quadrato) e una da 50 psi.

Perry dice che se si verifica un'esplosione in un'area isolata di una miniera, i sigilli devono resistere alla pressione e ai proiettili che lo colpiscono senza gravi danni perché c'è la possibilità di una seconda esplosione.

"Se un'altra esplosione fa cadere il sigillo, che potrebbe mettere in pericolo i minatori, " dice Perry. "Sono più preoccupato di colpire il sigillo così forte che si rompe e si spezza."

Perry afferma che un sigillo fratturato potrebbe perdere metano dalle aree sigillate e creare un ambiente potenzialmente esplosivo per i minatori nelle zone minerarie attive. I ricercatori sperano di determinare le dimensioni e la velocità di cui un proiettile dovrebbe viaggiare per danneggiare il sigillo.

I test dovrebbero essere completati entro la fine dell'anno, e la ricerca si concluderà entro aprile del 2020.