Medidas de prevención y tecnología de monitoreo de carga dinámica en la mina de carbón de Tangshan tras el desastre por coal bump

Por qué nos importan los sacudones subterráneos

En las profundidades, los mineros trabajan en túneles excavados en capas de carbón y roca que están comprimidas por enormes fuerzas naturales. A veces esa presión se libera de forma súbita y violenta, proyectando carbón y roca dentro de la mina en un evento conocido como coal bump. Estos choques pueden colapsar galerías y matar a trabajadores al instante. Este estudio examina cómo una mina china se recuperó tras un coal bump mortal mediante la reducción controlada de la presión en la roca y la vigilancia estrecha del movimiento del techo de la mina, ofreciendo lecciones para una producción de energía más segura a nivel global.

Una mina con un pasado problemático

La mina de Tangshan se sitúa en profundidad bajo una región geológicamente compleja, donde las capas rocosas están plegadas y cortadas por numerosas fallas. En agosto de 2019, un coal bump importante allí causó la muerte de siete mineros. Los investigadores determinaron que el desastre se produjo por la confluencia de varias condiciones: grandes fuerzas acumuladas en la corteza terrestre, carbón y roca capaces de almacenar y liberar de forma súbita energía elástica, cargas concentradas alrededor de pilares de carbón remanentes y vibraciones generadas por las máquinas de minería. Antes de reabrir una zona clave de producción conocida como el frente de trabajo 0250, los ingenieros tuvieron que demostrar que estas condiciones peligrosas podían controlarse.

Dejar que el carbón se relaje

El primer paso fue reducir la energía acumulada dentro del propio manto de carbón. El equipo utilizó dos tácticas principales. Volaron secciones seleccionadas de carbón con explosivos, agrietando y debilitando deliberadamente las zonas donde el esfuerzo era mayor. A continuación perforaron orificios de gran diámetro a lo largo de los costados de la galería, creando zonas donde el carbón pudiera fracturarse y deformarse de forma controlada. Estos agujeros de «alivio de presión» fomentan que la roca falle gradualmente, disipando energía en lugar de permitir que se acumule hasta estallar. Tras esta campaña de voladuras y perforaciones, el riesgo restante de un coal bump violento en el frente 0250 se consideró bajo —pero solo si el techo de la mina permanecía estable durante la reanudación del corte.

Escuchando el movimiento del techo de la mina

El siguiente reto fue vigilar, en tiempo real, cómo respondía la roca sobre la galería a medida que avanzaban las máquinas. Los métodos existentes medían en su mayor parte signos indirectos, como cambios en las cargas de sostenimiento o en esfuerzos dentro de sondajes, que pueden mezclar fuerzas de fondo lentas con sacudidas súbitas. En este estudio, los autores emplearon un instrumento de vibración normalmente usado en las industrias de vigilancia de maquinaria y taludes. Atornillaron sensores de vibración a cables anclados en la roca del techo principal y los combinaron con medidores de desplazamiento multipunto insertados en sondeos de 10 metros. Esta disposición les permitió registrar tanto la velocidad del movimiento del techo durante breves eventos sísmicos como el desplazamiento lento de hundimiento a lo largo de días.

Lo que dicen los números sobre la seguridad

A lo largo de varios días de producción, el frente de la mina avanzó solo unos pocos metros, pero los instrumentos capturaron más de mil registros de vibración. Tras filtrar el ruido, el equipo se centró en el movimiento vertical del techo. Las velocidades de vibración típicas oscilaron desde unos pocos hasta unos 15 centímetros por segundo, con cada ráfaga durando solo uno o dos segundos —consistente con actividades mineras normales como el corte del carbón y el movimiento de los sostenes. Los mayores desplazamientos rápidos de subida y bajada, alrededor de 35 centímetros, ocurrieron a solo unos metros por delante de la zona activa de corte, un área que no suele asociarse con coal bumps y que probablemente esté vinculada a acciones rutinarias de la maquinaria. Más importante, en la zona de alta presión situada entre 7 y 16 metros delante del frente —donde más se temen los bumps peligrosos— el movimiento vertical del techo se mantuvo dentro de unos 10 centímetros. Las mediciones de subsidencia a largo plazo de los medidores de desplazamiento mostraron solo pequeños desplazamientos graduales, lo que indica que las capas del techo permanecieron íntegras y bien soportadas.

Mirando hacia el futuro bajo tierra

En conjunto, los resultados sugieren que la combinación de alivio de presión previo a la minería y el monitoreo continuo y directo del movimiento del techo mantuvieron las cargas dinámicas en el frente de trabajo 0250 dentro de un rango seguro. El carbón ya había disipado gran parte de su energía almacenada, y las vibraciones restantes parecían más el aliento constante de una mina en funcionamiento que el jadeo súbito de un desastre. Los autores señalan que las herramientas de vibración utilizadas requieren aún tiempos de registro más largos y un procesamiento de datos más inteligente para el uso diario en mina. Aun así, el enfoque —debilitar deliberadamente las zonas de carbón riesgosas y luego seguir de cerca cómo se mueve realmente la roca— apunta hacia una forma más transparente y medible de decidir cuándo la minería profunda puede proseguir sin arriesgar otro sacudón mortal.

Cita: Ma, S., Su, Y., Jia, D. et al. Prevention measures and monitoring technology of dynamic load in Tangshan coal mine after coal bump disaster. Sci Rep 16, 14593 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-45527-9

Palabras clave: coal bump, prevención de rockburst, monitoreo del techo de la mina, medición de vibraciones, seguridad en minería profunda de carbón