Cercetările programului NIOSH Mining au loc la două situri situate în apropiere de Pittsburgh, Pennsylvania și Spokane, Washington. Aceste site-uri găzduiesc atât laboratoare mici, cât și mari specializate, unde cercetătorii studiază mașini grele, sisteme mecanice și electrice, provocări ergonomice și biomecanice, solicitări geologice, explozii, iluminare, chimie, controlul prafului și o serie de alte provocări în materie de securitate și sănătate în minerit.

facilități

Situl din Pittsburgh

Situl NIOSH Mining din Pittsburgh ocupă 180 de acri și servește drept unul dintre cele două puncte focale pentru cercetarea federală în domeniul siguranței și sănătății minelor. Baza cercetării constă în date de supraveghere și contribuția părților interesate, iar programul se adresează majorității sectoarelor miniere. Zonele programatice includ monitorizarea și controlul prafului (cărbune și silice), ventilația minelor, prevenirea pierderilor auditive și controlul zgomotului, monitorizarea și controlul particulelor diesel, răspuns și salvare de urgență, stingerea și prevenirea incendiilor, cercetare de formare, ergonomie și siguranța mașinilor, controlul solului minier, siguranța electrică, siguranța explozibililor, supravegherea și transferul de tehnologie. Programele majore includ:

Site-ul NIOSH Mining Pittsburgh. (Faceți clic pentru o imagine mai mare)

Site-ul Spokane

Site-ul Spokane al NIOSH Mining servește ca al doilea punct focal pentru cercetarea sănătății și siguranței minei. În timp ce programele de cercetare se referă la majoritatea sectoarelor miniere, programul principal din Spokane este minarea metalelor și a nemetalelor. Principalele domenii de studiu programatice includ:

Site-ul NIOSH Mining Spokane.

  • Controlul la sol al minelor metalice - în cadrul acestui program, cercetătorii dezvoltă, integrează și promovează strategii și tehnologii de control geomecanic care reduc riscul de eșecuri terestre globale și locale întâmpinate în principal în vestul S.U.A. mine. Proiectele actuale includ explorarea metodelor miniere alternative în medii provocatoare și dezvoltarea suportului durabil al acoperișului pentru minele subterane de metal.
  • Stabilitate și monitorizare seismică - în această zonă științifică, cercetătorii măsoară și caracterizează răspunsul masei de rocă în minele predispuse la explozie pentru a detecta și preveni mai bine condițiile geologice schimbătoare care ar putea reprezenta un risc pentru lucrătorii din minele adânci. Proiectele actuale includ detectarea și gestionarea eșecului dinamic al caracteristicilor de cusătură aproape în minele de cărbune și nemetal și dezvoltarea unui sistem informatic de stabilitate la sol în timp real.
  • Tehnologii emergente - în acest program, cercetătorii examinează modul în care tehnologiile emergente pot afecta sănătatea și siguranța lucrătorilor. Proiectele actuale includ dezvoltarea unui monitor portabil de particule diesel, îmbunătățirea siguranței sistemului de transport și identificarea factorilor cheie care afectează decesele și rănile legate de mașini în sectoarele miniere ale metalelor și nemetalelor.
  • Sănătatea minerilor și bolile cronice - în această inițiativă pe termen lung și multidisciplinară, cercetătorii studiază sănătatea minerilor și bolile cronice pentru a înțelege și, sperăm, pentru a ameliora starea de sănătate și povara bolii în populația de muncitori. Proiectele actuale includ construirea unui cadru bazat pe dovezi pentru îmbunătățirea stării de sănătate a minerilor, dezvoltarea unui model de oboseală minieră și a unui sistem de management și prezicerea tensiunii termice în minele subterane de metal și nemetalice.

Laboratorul de testare a structurilor de siguranță

Simulator de acoperiș pentru mine.

Locație: site-ul Pittsburgh

Laboratorul de testare a structurilor de siguranță este dedicat testelor de materiale și structuri la scară largă referitoare la prevenirea căderii acoperișului și a nervurilor. Punctul focal al laboratorului SST este cadrul de sarcină biaxială Mine Roof Simulator (MRS) care simulează greutatea și mișcarea extremă a rocii supraîncărcate suportate atunci când se extrage cărbune sau alte minerale de pe pământ.

MRS poate găzdui exemplare de până la 16 picioare înălțime, 20 picioare lățime și 20 picioare lungime. MRS realizează teste de sarcină de precizie prin servomotoare cu buclă închisă, servo-controlate, cu șase grade de control al libertății platinei inferioare. MRS poate aplica până la 3 milioane de kilograme de forță verticală prin cursa de 24 inci a platinei inferioare și, simultan, până la 1,6 milioane de kilograme de forță orizontală prin deplasarea laterală a platinei inferioare printr-o cursă de 16 inci.

MRS este cel mai mare cadru de sarcină de acest gen din lume și este singurul cadru de sarcină care poate simula comportamentul complex al maselor de roci la adâncimi mari sub suprafață.

Laboratorul proprietăților solului și rocii

Testarea eșantioanelor de bază pe cadrul de testare directă prin forfecare.

Locație: site-ul Spokane

Folosim Laboratorul Proprietăților Solului și Rocii pentru a pregăti, caracteriza și testa materiale consolidate și neconsolidate. Cercetătorii testează materiale și rocă consolidate sau cimentate pentru diferite proprietăți inginerești folosind o suită de cadre de testare, inclusiv un cadru de compresie de milioane de lire sterline, un cadru de compresie tensiune controlată programabil și un dispozitiv de testare a panourilor din fibră.

Cadrul de testare la forfecare directă la scară largă a laboratoarelor (forțe axiale și de forfecare de 300.000 de lire sterline) cu control programabil este utilizat pentru testarea biaxială pe probe de rocă, beton și sol. Mărimea eșantionului poate varia de la miezuri de rocă cu diametrul de 1 inch până la blocuri de beton pătrate de 14 inch.

Mine de cărbune și mină experimentală de cercetare în materie de siguranță

Portalul minelor de cărbune pentru cercetarea siguranței.

Locație: site-ul Pittsburgh

Mina noastră de cărbune și minele experimentale de cercetare în domeniul siguranței includ patru mile de lucrări subterane în cusătura de cărbune din Pittsburgh și au fost utilizate pe scară largă pentru a studia tehnologiile senzorilor, performanța șuruburilor de acoperiș, controlul prafului, explozii și performanța umană.

Mina de cărbune experimentală este formată din două intrări în derivă, iar mina de cărbune pentru cercetarea siguranței este o operațiune de cameră și pilon de aproximativ dimensiunea unei secțiuni de lucru. Un personal cu normă întreagă de mineri oferă asistență tehnică și fizică cercetătorilor interni și contractuali.

Camera de testare acustică

Măsurători de putere sonoră pe un bolț de acoperiș Fletcher HDDR în camera de testare acustică.

Locație: site-ul Pittsburgh

Camera de testare acustică NIOSH este o cameră de reverberație acustică foarte mare. Este utilizat în principal pentru a evalua controalele experimentale de zgomot pe mașini, măsurând puterea sonoră totală înainte și după instalarea comenzilor. Determinarea nivelului de putere sonoră într-un câmp reverberant este una dintre mai multe metode disponibile pentru calcularea emisiilor de zgomot ale echipamentelor. Conform standardelor ISO de acustică pentru determinarea puterii sonore în câmpurile reverberante (ISO 3741/ANSI S12.51 - măsurători de precizie sau 3743-2 - măsurători de calitate inginerească), dispozitivul supus încercării trebuie să fie un procent mic din volumul camerei de testare. Această cameră de reverberație are un volum de aproximativ 1.300 de metri cubi, de patru ori mai mare decât ceea ce este considerat o cameră mare. Astfel, camera este ideală pentru testarea nivelului de putere sonoră a echipamentelor mari care se găsesc în mod obișnuit în mediile de construcții și minerit. Mai mult, un sistem de colectare, analiză și raportare a datelor de ultimă generație permite o cantitate semnificativă de testare într-o perioadă scurtă. În prezent, NIOSH este acreditat NVLAP pentru testarea nivelului de putere sonoră pentru standardul ISO 3741/ANSI S12.51.

Laboratorul de analiză a mișcării

Cercetători care calibrează sistemul de analiză a mișcării.

Locație: site-ul Pittsburgh

În laboratorul nostru de analiză a mișcărilor, colectăm date despre mișcarea umană. Plăcile de forță măsoară forțele la picioare care, atunci când sunt combinate cu datele de mișcare din sistemul de captare a mișcării, oferă informații despre sarcinile experimentate de articulațiile corpului în timpul lucrului. În condiții de siguranță, controlate, acest laborator le permite cercetătorilor să testeze noi metode de efectuare a muncii care reduc la minimum stresul fizic și riscul de rănire.

Galerie de praf continuu la scară completă

Mașină de extracție în Galeria de praf continuă la scară completă.

Locație: site-ul Pittsburgh

Evaluarea tehnologiilor pentru controlul nivelului de praf respirabil și de gaz facial la operațiunile continue ale minerilor poate fi dificilă într-un mediu subteran de mină. Variațiile operaționale în ventilație, parametrii de control al prafului, condițiile de tăiere a mașinii și nivelurile de producție pot confunda cu ușurință astfel de evaluări ale tehnologiei. Galeria de minerit continuu pe scară largă oferă un control strict al parametrilor de testare, astfel încât cercetătorii să poată atribui modificări ale concentrației de praf și gaze utilizării specifice a uneia sau mai multor tehnologii de control.

În cadrul galeriei, cercetătorii pot controla ventilația feței, parametrii de pulverizare a apei, funcționarea colectorului de praf montat pe mașină, înălțimea de exploatare și poziția mașinii de exploatare. Praful minier de cărbune respirabil și gazul trasor de hexaflorură de sulf sunt eliberate între tamburul rotativ al mașinii și fața minieră. Acești contaminanți aerieni pot fi măsurați în mai multe locații din jurul mașinii miniere pentru a studia răspunsul lor la tehnologiile de control ingineresc testate. Tehnologiile de control ingineresc testate și descoperite pentru a reduce nivelul prafului și gazelor din galeria de praf continuă a minerilor au șanse mai mari de succes într-un mediu subteran de mină.

Laborator virtual de imersie și simulare

O privire de sus a spațiului 360 la VISLab (faceți clic pentru o imagine mai mare)

Locație: site-ul Pittsburgh

Laboratorul de imersie și simulare virtuală (VISLab) oferă cercetătorilor NIOSH o facilitate pentru a studia reacțiile și comportamentele, deoarece participanții la studiu interacționează cu medii imersive care simulează o gamă largă de condiții din lumea reală. Aplicarea realității virtuale, augmentate și mixte (XR) în condiții de laborator oferă cercetătorilor avantaje semnificative pentru simulare și testarea subiectului uman. XR poate fi folosit pentru a simula medii care ar fi periculoase sau imposibil de recreat în viața reală (de exemplu, evadarea dintr-un incendiu, testarea unei interfețe a mașinii care nu a fost încă construită). Simulațiile XR oferă, de asemenea, condiții controlate și repetabile pentru a obține rezultate consistente fără factori confuzi. Simularea XR poate fi proiectată nu numai pentru a colecta date valoroase despre mediu, dar poate fi asociată cu diverși senzori, audio și video și date de observație pentru a genera o colectare robustă de date. VISLab oferă, de asemenea, cercetătorilor opțiuni de vizualizare a datelor folosind diferitele sale sisteme de afișare. Co-vizualizarea conceptelor geometrice tridimensionale complexe, a secvențelor de evenimente și a altor date legate spațial și temporal pot oferi informații valoroase pentru cercetători, în special în diferite discipline.

VISLab include trei teatre de imersiune, precum și spațiu de dezvoltare pentru tehnologia mobilă imersivă. Teatrele includ 360, Power Wall și Cube.

360: Acest teatru este alcătuit dintr-un ecran cilindric de 360 ​​de grade. Mediul digital este proiectat frontal pe ecranul de 3 metri înălțime pe 10 metri diametru. Șase proiectoare cu bec incandescent de înaltă definiție afișează conținutul digital și sunt capabile să proiecteze în 3D activ și pasiv pentru a oferi o experiență mai captivantă. Camerele de urmărire a mișcării, ochelarii de urmărire a ochilor, video, audio și o varietate de alți senzori sunt integrate pentru a surprinde fiecare aspect al interacțiunilor participanților cu mediul virtual. Acest spațiu funcționează cel mai bine pentru grupuri mici și pentru a simula medii deschise.

Peretele electric al VISLab (faceți clic pentru o imagine mai mare)

Perete de alimentare: Acesta este un teatru în stil de clasă, cu un ecran plat de 5 metri pe 3 metri, cu camere de urmărire a mișcării, camere video și audio bidirecțional. Conținutul digital este proiectat frontal de un singur proiector dual 4K cu laser. Proiectorul poate afișa, de asemenea, conținut în format 3D activ. Această zonă a VISLab este ideală pentru discuții de grup intensiv din punct de vedere vizual și pentru dezbateri după colectarea datelor sau sesiuni de instruire.