Ein energiebasierter Ansatz zum Verständnis geologischer und bergbaulicher Auswirkungen

Katastrophales dynamisches Gesteinsversagen, allgemein bekannt als Gesteins- oder Kohlebruch, stellt eines der schwierigsten Probleme im zivilen Tunnel- und Bergbau dar. Dieses Phänomen wird typischerweise durch eine flüchtige und unkontrollierte Energiefreisetzung aus einer überlasteten Gesteinsmasse oder einem Kohleflöz während des Abbauprozesses ausgelöst. Während Kohleausbrüche als Ergebnis komplizierter Wechselwirkungen zwischen zahlreichen Faktoren auftreten, ist ein wesentlicher Aspekt des Ausbruchsmechanismus eng mit den Prozessen der Energiespeicherung und der anschließenden Freisetzung verknüpft.

In einer neuen Studie veröffentlicht in Geogefahrenmechanik, führte ein Forscherteam der School of Minerals and Energy Resources Engineering der University of New South Wales eine Untersuchung der potenziellen Energiequellen durch, die einen Kohleausbruch auslösen könnten. Sie identifizierten zwei Hauptquellen: die Spannung und potenzielle Energie, die in der die Ausgrabungen umgebenden Kohlemasse gespeichert ist, und die seismische Energie, die aufgrund geologischer Diskontinuitäten abgestrahlt wird.

„Kohleausbrüche sind in der australischen Kohleindustrie relativ selten; ihr Auftreten scheint jedoch zuzunehmen, insbesondere in tiefer gelegenen Minen“, sagt Ismet Canbulat, leitender Autor der Studie. „Das Verständnis der Branche für diese Ereignisse ist überwiegend qualitativer Natur und stützt sich auf internationale Erfahrungen, die möglicherweise nicht immer mit den Bedingungen in Australien übereinstimmen.“

In der Studie verwendeten die Forscher aktuelle analytische und rechnerische Methoden, um die Energiemenge zu bestimmen, die zum Auslösen eines Kohleausbruchs erforderlich ist, und berücksichtigten dabei eine Vielzahl von Energiequellen und ihre jeweiligen Freisetzungsmechanismen.

Darüber hinaus wurde das Konzept der Energiebilanz angewendet, um die während des Abbauprozesses abgestrahlte seismische Energie und die kinetische Energie von ausgeworfenem Gestein oder Kohle für ein gegebenes Explosionsszenario zu berechnen. Der vorgeschlagene energiebasierte Ansatz kann bei der Bewertung der Gefahr von Kohleausbrüchen in verschiedenen geologischen und bergbaulichen Bereichen hilfreich sein.

„Unsere Ergebnisse ermöglichen eine quantitative Risikobewertung der Gefahr von Kohleausbrüchen unter verschiedenen Bergbaubedingungen“, fügt Canbulat hinzu.