Ett stort antal kolpelare lämnades kvar under brytningen av flerkolslag. Dessa pelare, när de är instabila, utgör betydande risker under både produktions- och förslutningsskeden i kolgruvor. Deras misslyckande kan utöva ett intensivt dynamiskt tryck på lägre kollag, vilket resulterar i betydande deformation och skador på stödstrukturer och gruvtunnlar.

I extrema fall kan sådan instabilitet utlösa katastrofer som jordbävningar i minor och omfattande kollaps av goafområden, vilket potentiellt kan leda till offer. Därför är det nödvändigt att utföra övervaknings- och utvärderingsforskning om risken för instabilitet och katastrofer orsakade av kopplingen mellan kvarvarande kolpelare och bergskikt.

Utmaningen med instabilitetskoppling mellan kvarvarande kolpelare och bergskikt är komplex, eftersom den inte bara involverar interaktionen mellan dessa pelare och skikt utan också skapar en kaskad av kopplingskatastrofer. Nuvarande forskningsinsatser saknar mestadels en holistisk bedömning av instabilitet och katastrofrisker som uppstår från samspelet mellan kvarvarande kolpelare och bergskikt vid gruvdrift med flera kol.

För detta ändamål upprättade en grupp forskare från Kina en omfattande övervakning och utvärdering av katastrofrisk orsakad av kopplingsfel och instabilitet hos kvarvarande kolpelare och bergskikt i gruvdrift med flera kolsömmar. I korthet rapporterade de:

1. Instabiliteten hos kvarvarande kolpelare-bergskikt kännetecknas av grunda begravningsdjup, koncentrerade under överliggande kollag, och manifesteras genom olika gruvtrycksformer, inklusive stödböjning och takkollaps, vilket ibland leder till ytskador;
2. Övervakning av kvarvarande instabilitet i kolpelare-bergskikt kräver uppmärksamhet på sprickutvecklingshöjden förutom andra komponenter. En heltäckande övervakningsmetod har utformats för att tillgodose olika övervakningsbehov;
3. Nyckelutvärderingsindex som mikroseismisk energi och sprickutvecklingshöjd identifieras för att bedöma instabiliteten i länkningen mellan kolpelare och bergskikt. En kvantitativ utvärderingsmetod med fuzzy omfattande utvärdering introduceras; och
4. Med hjälp av otydlig omfattande utvärdering bedöms medelrisknivån för katastrofer som härrör från instabilitet i länkningen mellan kolpelare och bergskikt i området med 307 paneler under gruvdrift med flera sömmar. Tryckavlastningstekniker som sprängning är effektiva för att minska spänningen och validera riskbedömningens noggrannhet.

"Vår studie fungerar som en resurs för att studera och utvärdera katastrofrisken som härrör från kopplingsinstabiliteten hos kvarvarande kolpelare-bergskikt i gruvbrytning med flera sömmar", konstaterar förstaförfattaren Qing Ma. "Dessutom ger resultaten insikter som kan användas för att bedöma stabiliteten och risken förknippade med kvarvarande kolpelare-bergformationer efter CO₂ injektion i slutna eller övergivna gruvor."

Resultaten publiceras i tidskriften Geohazard Mechanics .

"Icke desto mindre är det viktigt att anpassa tillämpningen av dessa fynd för att passa de specifika produktions- och geologiska förhållandena för enskilda gruvor, vilket kräver vissa justeringar under implementeringen", tillägger Ma.

Mer information: Qing Ma et al, Övervakning och utvärdering av katastrofrisk orsakad av kopplingsfel och instabilitet hos kvarvarande kolpelare och bergskikt vid gruvdrift med flera kolsömmar, Geohazard Mechanics (2023). DOI:10.1016/j.ghm.2023.11.001

Tillhandahålls av KeAi Communications Co.