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Mar 24, 2024

Progetti di foratura e sabbiatura per tagli di fori paralleli e V

Scientific Reports volume 13, Numero articolo: 2449 (2023) Cita questo articolo 2264 Accessi 1 Altmetric Metrics dettagli La miniera di Karadon, dove sono stati condotti studi sul campo, è situata nel nord

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La miniera di Karadon, dove sono stati condotti studi sul campo, si trova nel nord-ovest della Turchia ed è considerata una miniera di carbone altamente gassosa. Gli esplosivi e i sistemi di accensione utilizzati nelle miniere di carbone sotterranee sono determinati da leggi, statuti, regolamenti e regole rigide. Le restrizioni derivanti da requisiti legali, come le restrizioni sulla carica, sulle lunghezze di scarico e sugli agenti di sabbiatura da utilizzare, rendono difficile o talvolta impossibile l'uso di tecniche di sabbiatura in galleria ben note. In tali casi, i progetti realizzati con le equazioni riportate in letteratura devono essere rivisti e riorganizzati. L'obiettivo di questo studio è quello di raccomandare soluzioni alle difficoltà di brillamento che si incontrano nelle miniere di carbone sotterranee gassose in cui esistono limitazioni derivanti da requisiti legali. Questo studio riassume e analizza le pratiche di brillamento attualmente impiegate nella miniera di Karadon insieme ai loro svantaggi. Sono stati quindi realizzati nuovi progetti di sabbiatura utilizzando i metodi suggeriti in letteratura e questi progetti sono stati rivisti in base ai requisiti legali. Mantenendo costante la concentrazione della carica rispetto al suo valore originale, il carico e le distanze di spaziatura sono stati adeguati. Come risultato di questo studio, si è visto che il riarrangiamento mantenendo la concentrazione di carica costante rispetto al suo valore originale è una soluzione ingegneristica appropriata.

Gli esplosivi sono probabilmente il metodo più conveniente per lo scavo della roccia nelle operazioni di estrazione sotterranea1,2,3. Negli ultimi anni gli scavi di gallerie e rocce sotterranee si sono basati in gran parte su metodi di perforazione e brillamento4. La quantità e il tipo di esplosivi, gli schemi di perforazione e la sequenza dell'innesco sono tutti fattori critici per il successo dello scavo degli ammassi rocciosi5.

L'esplosione in un tunnel o in un cumulo inizia sempre con il "taglio", una serie di fori progettati per fornire la linea di deformazione più efficiente, in corrispondenza o vicino al centro della faccia. Ogni esplosione crea più spazio per il successivo anello di fori di esplosione. È fondamentale far esplodere con successo la sezione tagliata affinché l'intero round abbia successo. Nel settore minerario e dell'edilizia sono stati applicati vari tipi di taglio, ma rientrano essenzialmente in due categorie: fori paralleli e fori praticati ad angolo. Oggi, il metodo di taglio con fori paralleli più comunemente utilizzato è il taglio con foro grande a quattro sezioni, mentre il taglio più comunemente utilizzato con fori angolari è il taglio a V. Questo tipo di taglio è efficace per gallerie di sezione abbastanza grande e richiede meno fori rispetto ad un taglio parallelo. Quando furono introdotte le prime perforatrici meccanizzate, il taglio parallelo consentiva una perforazione parallela precisa. L'utilizzo di questo tipo di taglio è comune anche nei piccoli tunnel con tondi lunghi.

Il tipo di taglio scelto dipende non solo dalla natura fisica della roccia e dalla presenza di debolezze e fessurazioni, ma dipende anche dall'attrezzatura utilizzata, dalla sezione trasversale e dalla velocità di avanzamento preferita. Nel corso degli anni, da quando gli esplosivi furono utilizzati per la prima volta per scavare tunnel nel 1860, l'attività di brillamento dei tunnel ha acquisito un'enorme esperienza. Molti ricercatori6,7,8,9,10,11,12,13 hanno esaminato la sabbiatura con taglio e hanno proposto una varietà di modelli di taglio. Per quanto riguarda i metodi di taglio, Shapiro14 ha confrontato i tagli a V con altri tagli e ha concluso che il taglio a V fornisce la massima efficienza di sabbiatura quando il foro è profondo meno di 2,5 m. Chakraborty et al.15 hanno dimostrato che i tagli paralleli non erano così produttivi come i tagli a V in piccoli tunnel ed è stata sviluppata una relazione empirica. In diversi modelli di sabbiatura, Soroush et al.16 hanno studiato l'effetto e la sensibilità del diametro del foro e dell'area della facciata del tunnel sui risultati della sabbiatura e hanno sottolineato che il taglio a V richiede più fori rispetto al taglio parallelo in condizioni simili. Cardu e Seccatore17 riportano che i tunnel con tagli a foro paralleli tendono ad avere un'efficienza di trazione maggiore rispetto ai tunnel con tagli a foro inclinati. Secondo Wang et al.18, i tagli a V presentano i vantaggi di un minor numero di fori, di una facile fusione della roccia e di bassi requisiti di precisione di perforazione. Tuttavia, la tendenza verso i tagli di fori paralleli è emersa come risultato dello sviluppo dei jumbo idraulici con uno o più bracci. Inoltre, i tagli di fori paralleli non richiedono una modifica dell'angolo di avanzamento e l'avanzamento non è influenzato in modo significativo dalla larghezza del tunnel19.