Científicos del Instituto de Física de Procesos Mineros (IFGP) en Donetsk han desarrollado un dispositivo compacto para evaluar el riesgo de derrumbes en minas. El aparato analiza la señal de hidrógeno en el carbón y determina si el frente de trabajo se acerca a una anomalía geológica, donde aumentan los riesgos de derrumbes y emisiones de gas. Las primeras pruebas se realizaron en la mina n.º 22 «Kommunarovskaya» en Makeyevka.
Cómo funciona el dispositivo
El desarrollo es un espectrómetro de resonancia magnética nuclear (RMN) de bajo campo y tamaño reducido. Utiliza un campo magnético para analizar la señal de los átomos de hidrógeno en el carbón. Al cambiar esta señal, los especialistas determinan la aproximación a una falla o un desplazamiento de la capa.
El dispositivo tiene la forma de una maleta compacta con electrónica. Los ingenieros lo hicieron más pequeño y económico al hacer que el amplificador funcione con pulsos cortos. Esto permitió prescindir de un voluminoso sistema de enfriamiento. El procesamiento de datos se realiza de forma digital.
Resultados de las pruebas
En la mina «Kommunarovskaya», el dispositivo mostró correctamente la aproximación a una anomalía geológica: en el frente de trabajo, la capa de carbón se había desplazado aproximadamente un metro. Luego, los investigadores verificaron el funcionamiento en anomalías más graves, y en todos los casos el dispositivo detectó cambios característicos en el espectro.
Actualmente, los científicos están modernizando el dispositivo para que pueda investigar el carbón con humedad natural. Esto eliminará la necesidad de secar las muestras con antelación.
Lo que se sabe sobre los análogos
Existen escáneres RMN portátiles para tareas geotécnicas en el mundo. Ya en 2004, en Japón se estaba desarrollando un escáner RMN de protones portátil para detectar grietas ocultas saturadas de agua en túneles y minas. Este es un desarrollo similar en espíritu, pero resolvía la tarea de encontrar agua, no la predicción de fallas por hidrógeno en el carbón.
En China se ha patentado un dispositivo para predecir golpes de roca por la ruptura de enlaces de hidrógeno; registra microtensiones y cambios de temperatura durante la destrucción del carbón. Esto está más cerca del tema, pero el principio es diferente: no RMN, sino el registro de señales eléctricas y térmicas.
También existen analizadores RMN portátiles para testigos. Por ejemplo, la empresa china Niiumai Technology produce el analizador móvil MRCL-110 con un campo de 6,2 MHz para testigos de perfil completo de hasta 1 metro de longitud. Sin embargo, este equipo es para análisis de laboratorio o de campo de muestras extraídas, y no para trabajar directamente en el frente de trabajo.