هناك نوعان أساسيان للانفجارات التي قد تحدث في مناجم الفحم: انفجارات الميثان وغبار الفحم. تحدث انفجارات الميثان عندما يتعرض تجمع من غاز الميثان لتماس مع مصدر حراري دون وجود كمية كافية من الهواء لتخفيف مستوى الغاز إلى ما دون نقطة الانفجار. على النحو نفسه، قد تكون جسيمات الفحم الدقيقة قابلة للانفجار عند وجودها بتراكيز مناسبة وتعرضها للحرارة. قد تحدث أيضًا انفجارات هجينة مكونة من مزيج من الميثان وغبار الفحم.
ما مصدر الميثان الموجود في مناجم الفحم؟
يتشكل الميثان بصفته منتجًا ثانويًا لعملية تكون الفحم. يتحرر الميثان الممتزج في الفحم أثناء التنقيب، أو ينتقل من مصادر محيطة فوق عروق الفحم أو تحتها عبر الصدوع الناتجة عن عملية استخراج الفحم.
كيف يُكشف الميثان ويسيطَر عليه؟
تُدوّر مراوح كبيرة الهواء ضمن المناجم لتأمين التهوية لمناطق العمل. تعمل هذه المراوح لتخفيف نسبة الميثان إلى ما دون مستويات الانفجار (5-15%).
تُعطل أجهزة المراقبة المُركبة على آلات التنقيب هذه الآلات عندما يصل تركيز الميثان في منجم فحم إلى 1%.
يمكن أن يُزال الميثان من مناجم الفحم عبر حفر ثقوب تصريف قبل بدء التنقيب.
ما الإجراءات المتبعة لكبح مصادر الاشتعال السطحية؟
تعد الشرارات الناتجة عن حفر الصخور في قاع مناجم الفحم أو سقفها بآلة التنقيب من الأسباب الشائعة لاشتعال الميثان. يمكن أن يُمنع حدوث ذلك عبر توجيه أنابيب رش المياه خلف الشفرة القاطعة لتبريد السطح والحد من حجم الشرارة الناتجة عن الاحتكاك.
ما مدى كبر المشكلة؟
بين عامي 1986 إلى 2010، حدثت عشرة انفجارات نتج عن كل منها عدة وفيات في مناجم الفحم تحت الأرض في الولايات المتحدة. زادت هذه الانفجارات معدل الوفيات من 44.0 إلى 81.3 عام 2006، ومن 23.5 إلى 80.4 عام 2010 (في 100000 ساعة عمل في مناجم الفحم).حدثت أسوأ كارثة ناتجة عن انفجار منجم فحم في الولايات المتحدة عام 1907 عندما لقي 362 عامل مصرعهم في مونونغا، فرجينيا الغربية.
كيف يُسيطَر على الميثان في مناطق التنقيبات؟
تحوي مناجم الفحم عمومًا مناطق تنقيب نشطة ومناطق سبق أن نُقبت. قد تكون هذه المناطق المنقبة مناطق مهجورة لم تعد مهواة وتُفصل عن مناطق التنقيب النشطة ببنى مقاومة للانفجار تسمى موانع التسرب.
تصمَّم موانع التسرب لاحتواء الانفجار ضمن المنطقة المهجورة. تعد تقنية التنقيب عبر جدار طويل (longwall mining) مثالًا لنشوء منطقة «نشطة» سبق تنقيبها تسمى منطقة الردم-gob خلف منطقة العمل مع تقدم استخراج ألواح الفحم.
تصبح منطقة الردم هذه مخزنًا لتجمع غاز الميثان، وقد يصبح من الصعب تهويتها بالكامل نتيجة انهيار الحمل الزائد وملئه المنطقة بحطام الصخور. تصبح تهوية ساحة العمل في هذه الحالة فائقة الأهمية لمنع انتقال الميثان من الردم وتخفيف تركيز الغاز الذي يتسرب إلى منطقة العمل.
لماذا تكون انفجارات غبار الفحم أضخم من انفجارات الميثان عادة؟
يشتعل الميثان بسهولة أكثر من غبار الفحم. تبدأ انفجارات غبار الفحم غالبًا بانفجارات ميثان. يمكن أن تجرف موجة الضغط أو قوى الرياح الناتجة عن انفجار ميثان صغير مدخل منجم الفحم، ناثرة غبار الفحم في الهواء. حالما يشتعل هذا الغبار، قد تحدث سلسلة تفاعلات وقد يستمر اللهب في الانتشار عبر مسافات طويلة مستهلكًا الوقود والأكسجين المتاح ومولدًا كميات كبيرة من الغازات السامة.
في الظروف المعيقة مثل انسداد مجرى الهواء أو تضيقه، لدى كل من انفجارات الميثان وغبار الفحم إمكانية التسارع والانتقال إلى الحالة الأقسى التي تسمى الانفجار الصاعق.
ما الإجراءات المتخذة لمنع انفجارات غبار الفحم؟
ينتج عن التنقيب في مناجم الفحم جسيمات دقيقة من غبار الفحم، تترسب عبر المنجم وتعد مصدرًا للمواد القابلة للاشتعال لانفجارات غبار الفحم.
يُنثر مسحوق الحجر الجيري، الذي يُعرف بالغبار الصخري بانتظام على مناطق العمل في منجم الفحم. يعمل هذا الغبار الصخري على تخميد غبار الفحم عند تطبيقه بنسب ملائمة.
عندما تحدث الانفجارات، يمتص مسحوق الحجر الجيري المنتشر الحرارة المتولدة عن الانفجار فإما أن يوقف سلسلة التفاعلات أو يقلل شدة الانفجار.
من المهم أن تكون عمليات التخميد باستخدام المسحوق الصخري منسجمة مع عملية التنقيب. فقد يؤدي ترسب طبقة وإن كانت رقيقة من غبار الفحم الزائد إلى استعادة الظروف المهيأة للانفجار.
أبحاث المعهد الوطني للسلامة والصحة المهنية لمنع انفجارات مناجم الفحم
يتطلب منع حدوث انفجارات مناجم الفحم حزمة من استراتيجيات السيطرة، بما في ذلك المحافظة على نظام تهوية مصمم جيدًا، وإغلاق المناطق المهجورة على نحو ملائم، ومراقبة مستويات الميثان باستمرار وصرامة، وتقليل تراكمات غبار الفحم، والسيطرة على مصادر الاشتعال المحتملة عبر السلامة الكهربائية واستخدام الأدوات المسموحة فحسب.
يتابع المعهد الوطني للسلامة والصحة المهنية إجراء الأبحاث للتطرق إلى هذه النواحي لتطوير معايير تداخل أكثر فعالية وتقديم الإرشادات العلمية لتطبيق هذه المعايير والقرارات المعنية بالسياسات المتعلقة بذلك.
اقرأ أيضًا:
العثور على منجم تعدين من العصر الجليدي متجمد في الزمن في كهف تحت الماء في المكسيك
ترجمة: إيهاب عيسى
تدقيق: دوري شديد
