Kömür patlaması felaketinin ardından Tangshan kömür ocağında dinamik yükün önlenmesi ve izleme teknolojisi

Yeraltındaki sarsıntılar neden önemlidir

Derinlerde, madenciler kömür ve kaya içinden açılan tünellerde çalışır; bu katmanlar muazzam doğal güçlerle sıkıştırılır. Bazen bu basınç aniden serbest kalır ve kömür ile kayayı madene şiddetle fırlatan bir olay meydana gelir; buna kömür patlaması denir. Bu şoklar tünelleri çökertip işçilerin anında yaşamını yitirmesine yol açabilir. Bu çalışma, ölümcül bir kömür patlamasından sonra bir Çin kömür ocağının kayadaki basıncı dikkatle gevşetip ocak tavanının hareketini yakından izleyerek nasıl toparlandığını inceliyor ve daha güvenli enerji üretimi için evrensel dersler sunuyor.

Sorunlu bir geçmişe sahip bir ocak

Tangshan kömür ocağı, katmanların kıvrıldığı ve çok sayıda fayla kesildiği jeolojik olarak karmaşık bir bölgenin derinliklerinde yer alır. Ağustos 2019’da burada meydana gelen büyük bir kömür patlaması yedi madencinin ölümüne neden oldu. Araştırmacılar, felaketin kabukta biriken güçlü kuvvetler, elastik enerji depolayıp aniden salabilen kömür ve kaya, kalan kömür sütunları etrafında yoğunlaşmış yükler ve madencilik makinelerinin titreşimi gibi birden çok örtüşen koşurdan kaynaklandığını tespit etti. Ocak, 0250 iş yüzeyi olarak bilinen kilit üretim alanını yeniden açmadan önce mühendislerin bu tehlikeli koşulların kontrol altına alınabileceğini kanıtlaması gerekiyordu.

Kömürün gevşemesine izin vermek

İlk adım, kömür damarının içindeki birikmiş enerjiyi azaltmaktı. Ekip iki ana taktik kullandı. Gerilimin en yüksek olduğu bölgelerde seçili kömür kısımlarını patlayıcılarla patlatarak kasıtlı olarak çatlatıp zayıflattılar. Ardından tünel kenarları boyunca büyük çapa sahip delikler deldiler ve kömürün kontrollü şekilde kırılıp deforme olabileceği zonlar yarattılar. Bu “basınç giderme” delikleri, enerjinin birikip patlamasına izin vermek yerine kademeli olarak boşalmasını teşvik eder. Bu patlatma ve delme kampanyasının ardından 0250 yüzeyinde şiddetli bir patlama riski düşük olarak değerlendirildi—ancak kesim yeniden başladığında ocak tavanı stabil kalırsa.

Ocak tavanının hareketini dinlemek

Sıradaki zorluk, madencilik makineleri ilerledikçe tünelin üzerindeki kayanın gerçek zamanlı tepkisini izlemekti. Mevcut yöntemler çoğunlukla destek yükündeki değişimler veya sondaj deliklerindeki gerilim gibi dolaylı işaretleri ölçer; bunlar yavaş arka plan kuvvetleri ile ani sarsıntıları karıştırabilir. Bu çalışmada yazarlar, genelde makine ve şev izleme endüstrilerinde kullanılan bir titreşim cihazını devreye soktu. Titreşim sensörlerini ana tavan kayasına sabitlenmiş kablolara cıvataladılar ve bunları 10 metrelik sondaj deliklerinden geçirilen çok noktalı yer değiştirme ölçerlerle eşleştirdiler. Bu düzenek, tavanın kısa süreli sarsıntılar sırasında ne kadar hızlı hareket ettiğini ve günler boyunca ne kadar yavaşça çöktüğünü aynı anda kaydetmelerini sağladı.

Sayılara göre güvenlik

Birkaç günlük üretim boyunca, ocak yüzeyi sadece birkaç metre ilerledi ama cihazlar binden fazla titreşim kaydı aldı. Gürültü filtrelendikten sonra ekip tavanın dikey hareketine odaklandı. Tipik titreşim hızları birkaç santimetreden yaklaşık 15 santimetre/saniyeye kadar değişti ve her patlama yalnızca bir ila iki saniye sürdü—kömür kesimi ve destek hareketi gibi normal madencilik faaliyetleriyle tutarlı. En büyük hızlı yukarı-aşağı yer değiştirmeler, yaklaşık 35 santimetre, aktif kesim bölgesinden sadece birkaç metre ileride meydana geldi; bu alan genellikle kömür patlamalarıyla ilişkilendirilen bir bölge değil ve büyük olasılıkla rutin makine hareketleriyle bağlantılı. Daha önemlisi, yüzeyin 7 ila 16 metre önündeki yüksek basınç bölgesinde—tehlikeli patlamaların en çok korkulduğu yerde—tavanın dikey hareketi yaklaşık 10 santimetre içinde kaldı. Yer değiştirme ölçerlerden elde edilen uzun dönem çökmeler yalnızca küçük, yavaş kaymaları gösterdi; bu da katmanlı tavan kayasının bütün kaldığını ve iyi desteklendiğini işaret ediyor.

Yeraltında geleceğe bakmak

Bir araya getirildiğinde sonuçlar, önceden yapılan basınç giderme ile tavan hareketinin sürekli, doğrudan izlenmesinin 0250 iş yüzeyinde dinamik yükleri güvenli bir aralıkta tuttuğunu gösteriyor. Kömür zaten depolanmış enerjisinin büyük kısmını boşaltmıştı ve kalan titreşimler ani bir felaket soluklanmasından ziyade çalışan bir ocağın düzenli nefes alıp vermesine benziyordu. Yazarlar, kullandıkları titreşim araçlarının günlük maden kullanımı için daha uzun kayıt süreleri ve daha akıllı veri işleme gerektirdiğini not ediyor. Yine de, riskli kömür zonlarını kasıtlı olarak zayıflatma ve ardından kayanın gerçekte nasıl hareket ettiğini yakından izleme yaklaşımı, derin madenciliğin yeniden ölümcül bir sarsıntıya yol açmadan ne zaman sürdürülebileceğine dair daha şeffaf, ölçülebilir bir yol sunuyor.

Atıf: 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

Anahtar kelimeler: kömür patlaması, taş patlaması önleme, ocak tavanı izleme, titreşim ölçümü, derin kömür madenciliği güvenliği