Colapso del techo en una vía de carbón superior retenida inducida por eventos sísmicos de alta energía: implicaciones...

Área de la Ciencia:

• Ingeniería Minera
• Ingeniería geotécnica
• Sismología

Sus antecedentes:

• La excavación de carbón superior totalmente mecanizada deja el carbón retenido, comprometiendo la estabilidad del techo de la carretera.
• Las zonas de alta tensión exacerban el deterioro del soporte bajo las cargas mineras.
• Los eventos sísmicos de alta energía (HESE) son una amenaza significativa para las carreteras con carbón superior retenido.

Objetivo del estudio:

• Investigar el colapso del techo inducido por HESE en carreteras con carbón superior retenido.
• Analizar las características del desastre y establecer un modelo mecánico para la inestabilidad del techo.
• Evaluar la eficacia de los pernos de cables extendidos para mitigar los impactos HESE.

Principales métodos:

• Análisis de las características del desastre en la zona minera de Binchang.
• Desarrollo de un modelo mecánico para techos de carbón anclado.
• Derivación de un criterio de inestabilidad dinámica para los techos de las vías.
• Simulaciones del código de flujo de partículas 2D (PFC2D) para analizar las contribuciones de energía y apoyar la eficacia.

Principales resultados:

• Los HESE a menos de 17 m de una vía, con un coeficiente de presión lateral > 1,25, causan daños significativos en el techo, y la velocidad vertical contribuye con el 84,19% de la energía cinética.
• El soporte de pernos de cable extendido reduce la energía dinámica en un 57,41% en comparación con el soporte convencional.
• El colapso del techo se intensifica por el deterioro de los sistemas de soporte bajo el estrés inducido por la minería.

Conclusiones:

• El colapso del techo inducido por HESE en las carreteras de carbón superior retenidas es un problema crítico.
• La eliminación de fuentes dinámicas a través de la fractura del techo principal y el refuerzo con pernos de cable extendidos puede reducir significativamente el riesgo de colapso.
• Las estrategias de soporte optimizadas son cruciales para garantizar la estabilidad de las vías en entornos mineros de alta tensión sometidos a actividad sísmica.