دو نوع اصلی انفجار معدن زغال سنگ وجود دارد: متان و غبار زغال سنگ. انفجار متان زمانی رخ می دهد که تجمع گاز متان با یک منبع گرما تماس پیدا کند و هوای کافی برای رقیق کردن سطح گاز در زیر نقطه انفجار آن وجود نداشته باشد. به همین ترتیب، ذرات ریز گرد و غبار زغال سنگ در غلظت مناسب که با منبع گرما تماس می گیرند نیز می توانند انفجاری باشند. انفجارهای هیبریدی متشکل از ترکیبی از متان و غبار زغال سنگ نیز ممکن است رخ دهد.
متان معدن زغال سنگ از کجا می آید؟
متان به عنوان یک محصول جانبی از تشکیل زغال سنگ تشکیل می شود. متانی که در زغال سنگ جذب می شود با استخراج زغال سنگ آزاد می شود یا از منابع اطراف در بالا یا پایین درز زغال سنگ از طریق شکستگی های ایجاد شده توسط فرآیند استخراج زغال سنگ مهاجرت می کند.
چگونه متان شناسایی و کنترل می شود؟
فن های بزرگ هوا را در معادن به گردش در می آورند تا تهویه مناطق کار را فراهم کنند. این فن ها برای رقیق کردن متان تا سطح بسیار کمتر از مواد منفجره (5-15٪) عمل می کنند. مانیتورهای نصب شده بر روی ماشین های استخراج، زمانی که غلظت متان به 1% می رسد، دستگاه را غیرفعال می کنند. معادن با متان بیش از حد می توانند گاز را قبل از استخراج با حفاری سوراخ های زهکشی حذف کنند.
برای مهار اشتعال های صورت چه کاری انجام می شود؟
یکی از دلایل رایج اشتعال های متان، جرقه یا رگه داغ است که هنگام برش سنگ سقف یا کف با دستگاه استخراج ایجاد می شود. استفاده از اسپری های آب جهت دار در پشت مته برش برای خنک شدن و محدود کردن اندازه رگه داغ می تواند از این اشتعال های اصطکاکی جلوگیری کند.
مشکل چقدر بزرگ است؟
از سال 1986 تا 2010، 10 انفجار مرگبار متعدد در معادن زغال سنگ زیرزمینی در ایالات متحده رخ داد.
این انفجارها میزان تلفات را از 44.0 به 81.3 در سال 2006 و از 23.5 به 80.4 در سال 2010 افزایش داد (به ازای هر 100000 ساعت کار کارمند، زغال سنگ زیرزمینی).
بدترین فاجعه ناشی از انفجار معدن زغال سنگ در ایالات متحده در سال 1907 رخ داد که 362 معدنچی در Monongah، WV کشته شدند.
به اعتقاد محققان حوزه مهندسی معدن، معادن زغالسنگ زیر زمینی کشور همچنان بر استفاده از تکنولوژی ۵۰ سال قبل تاکید دارند و از تجهیزات بهروز ایمنی معدنکاری استقبال نمیکنند و عدم نظارت بر ایمنی معادن زغالسنگ و عدم اختصاص بودجه کافی برای تجهیزات ایمنی موجب شده تا همچنان شاهد بروز حوادث جان باختن معدنکاران باشیم و بهایی که به دلیل عدم بهرهگیری از ابزارهای نوین ایمنی تحمیل میشود، به مراتب بیش از هزینههای تامین تجهیزات مانیتورینگ است.
چگونه متان از مناطق استخراج شده کنترل می شود؟ چگونه متان از مناطق استخراج شده کنترل می شود ؟معادن زغال سنگ عموماً دارای مناطق معدنی فعال و مناطقی هستند که قبلاً استخراج شده بودند. این مناطق مین گذاری شده می توانند مناطق متروکه ای باشند که دیگر تهویه نمی شوند و توسط سازه های مقاوم در برابر انفجار به نام سیل از مناطق معدنی فعال جدا می شوند. مهر و موم برای مهار انفجار در منطقه متروکه طراحی شده است. استخراج Longwall مثالی است که در آن یک منطقه استخراج شده “فعال” به نام “gob” در پشت استخراج پانل پیشرفته ایجاد می شود. این منطقه گوب به مخزنی برای جمعآوری گاز متان تبدیل میشود و ممکن است تهویه کامل آن دشوار باشد، زیرا بار اضافی فرو ریخته و این منطقه پر از قطعات سنگ شکسته را پر کرده است. در این مورد، تهویه سطح کار برای محدود کردن مهاجرت متان از گوب و رقیق کردن آن چیزی که به منطقه کار میریزد بسیار مهم است.
چرا انفجارهای غبار زغال سنگ نسبت به انفجار متان گسترده تر است؟متان نسبت به گرد و غبار زغال سنگ به راحتی قابل اشتعال است. در بیشتر موارد، انفجار غبار ابتدا با انفجار متان آغاز می شود. موج فشار یا نیروهای باد ایجاد شده توسط یک انفجار کوچک متان می تواند ورودی معدن را بشکند و گرد و غبار زغال سنگ را در هوا منفجر کند. هنگامی که این غبار مشتعل می شود، یک اثر واکنش زنجیره ای می تواند رخ دهد و انتشار شعله می تواند در فواصل طولانی گسترش یابد و سوخت و اکسیژن موجود را مصرف کند و حجم زیادی از گازهای سمی تولید کند. تحت شرایط محدود مانند انسداد یا محدودیت راه هوایی، انفجارهای متان و غبار زغال سنگ پتانسیل تسریع و انتقال به شدیدترین وضعیت را دارند که انفجار نامیده می شود.برای جلوگیری از انفجار گرد و غبار زغال سنگ چه کاری انجام می شود؟
استخراج ذغال سنگ زیرزمینی، گرد و غبار ذغال سنگی تقسیم شده را تولید می کند که در سرتاسر معدن رسوب می کند و به عنوان منبع مواد قابل احتراق برای انفجار غبار زغال سنگ عمل می کند. پودر سنگ آهک که به عنوان گرد و غبار سنگ شناخته می شود، به طور منظم در سراسر معدن پخش می شود. این گرد و غبار سنگ در صورت استفاده به نسبت مناسب، گرد و غبار زغال سنگ را خنثی می کند. هنگامی که انفجار رخ می دهد، پودر سنگ آهک پراکنده گرمای تولید شده از انفجار را جذب می کند و یا واکنش زنجیره ای را متوقف می کند یا از شدت انفجار می کاهد. بسیار مهم است که این عمل اینرسی سازی گرد و غبار سنگ با فرآیند استخراج مطابقت داشته باشد. حتی یک لایه نازک از گرد و غبار زغال سنگ اضافی که بر روی منطقه ای که قبلاً گرد و غبار سنگ شده است، می تواند شرایط انفجاری را بازگرداند.
آیا می خواهید درباره تحقیقات NIOSH برای جلوگیری از انفجار معدن زغال سنگ اطلاعات بیشتری کسب کنید؟
پیشگیری از انفجار معادن زغالسنگ مستلزم مجموعهای از استراتژیهای کنترلی است، از جمله حفظ سیستم تهویه با طراحی مناسب، آببندی مناسب مناطق متروکه، نظارت تهاجمی و مکرر متان، کاهش تجمع گرد و غبار زغالسنگ، و کنترل منابع اشتعال احتمالی از طریق ایمنی الکتریکی و استفاده از تجهیزات مجاز NIOSH به انجام تحقیقات برای رسیدگی به این مناطق برای توسعه اقدامات مداخله موثرتر و ارائه علمی برای هدایت توصیهها برای اجرای این اقدامات و تصمیمگیریهای مربوط به سیاست ادامه میدهد.
توصیه هایی برای استاندارد جدید گرد و غبار سنگ برای جلوگیری از انفجار غبار زغال سنگ در راه های هوایی ورودی
حد مجاز گرده زغالسنگ را ۵ میلیگرم در متر مکعب دانست و این گرده قابلیت اشتعال و انفجار را دارد. برای عدم بهرهگیری از ابزارها و ادوات ایمنی در معادن زغالسنگ بهانههایی وجود دارد که از جمله آن پایین بودن قیمت زغالسنگ است و به همین دلیل معدنکاران به سمت ارتقای ایمنی در معادن نمیروند، در حالی که امروز ارزش زغالسنگ در حدی است که بتوان بخشی از درآمد معادن دولتی و خصوصی را به ارتقای ایمنی معدنکاران و نیروی انسانی خود اختصاص داد تا حوادث این چنینی رخ ندهد. عددی که برای ارتقای ایمنی معادن مورد نیاز است، خیلی کمتر از هزینههایی است که برای حوادث این چنینی پرداخت میشود.
زنگ خطر در معادن زغالسنگ
گازسنج یا همان دستگاههای سنجش گاز، در بسیاری از صنایع در ایران استفاده میشوند. گازسنجی در صنایعی که در آنها احتمال وجود گازهای خطرناک بالاست، اهمیت ویژهای پیدا میکند. این دستگاهها برای اندازهگیری و مانیتورینگ غلظت گازهای مختلف در محیطهای کاری استفاده میشوند و نقش حیاتی در ایمنی و سلامت کارکنان دارند.
در معادن، بهویژه معادن زغالسنگ، گازهایی مانند متان و کربن مونوکسید وجود دارند که باید مدام پایش شوند تا از حوادث جلوگیری شود. معادنی که در آنها گاز زغال از لایهها به داخل حفاریهای معدنی آزاد میشود، معادن گازدار نامیده میشوند. در این معادن، ذرات ریز زغالسنگ قابلیت انفجار دارند و بر اثر استخراج به صورت گردوغبار در فضای معدن پراکنده میشوند.
در معادن زغالسنگ، وقتی کارگران شروع به کار میکنند، گاز متان متصاعد میشود. این گاز به طور طبیعی در لایههای زغالسنگ وجود دارد و به همین خاطر باید تهویه مناسب باشد تا گاز خارج شود. انجام فرایند گازسنجی به منظور اندازهگیری میزان گاز موجود ضروری است تا از حوادث احتمالی جلوگیری شود. گاز متان اگر به نسبت معینی با هوا مخلوط شود، قابلیت انفجار پیدا میکند و انجام ندادن بهموقع فرایند گازسنجی و گاززدایی و نبود تهویه، میتواند یکی از علل بروز انفجار باشد.
ضرورت پایش مداوم گاز در معادن زغالسنگ
مطابق ماده ۳۵۸ آییننامه ایمنی در معادن، دستگاههای گازسنج و اندازهگیری مشخصات هوا باید به طور متناوب طبق دستورالعمل کارخانه سازنده یا دستورالعملی که به تایید مسئول ایمنی یا مسئول فنی معدن رسیده است، تحت بازدید و کنترل افراد آموزشدیده قرار گیرد.
همچنین ماده ۳۸۶ این آییننامه تاکید دارد مسئولان پیشروی و استخراج در همه معادن زغالسنگ باید مجهز به دستگاه گازسنج باشند و میزان گاز زغال را در شروع و پایان نوبت کاری اندازهگیری و به سرپرست معدن گزارش کنند.
ماده ۳۸۷ نیز تصریح میکند که دستگاههای استخراج مکانیزه زغال سنگ باید مجهز به حسگرهای تشخیص گاز زغال به طور پیوسته باشند و در صورت افزایش گاز زغال، بیش از ۲۵/۱ درصد آن را به طور خودکار خاموش کنند.
بر اساس ماده ۳۹۲، مسئولان اندازهگیری گاز موظفاند قبل از شروع هر نوبت کاری در محل کار حاضر شوند، کارگاهها و محلهای مشکوک را بازدید و درصد گاز زغال را به وسیله دستگاه گازسنج اندازهگیری کنند.
خودسوزی زغال سنگ
در معادن زیرزمینی زغال سنگ و اشترک های زغالی و کارگاه های زغالی به دلایل مختلف احتمال خودسوزی زغال وجود دارد .ویا احتمال دارد حریق ناشی از خطای انسانی و تجهیزات معدنی و تجهیزات برقی منجر به آتش گرفتن زغال شود .
ویا خودسوزی زغال باعث اتش سوزی گسترده در داخل معدن شود.
سخت ترین و مشکل ترین و خطرناک ترین عملیات امداد ونجات در معادن زیرزمینی زغال سنگ مربوط به انفجار و حریق های معدنی می باشد.
چون در عملیات اطفال حریق خودسوزی زغال و آتش سوزی ها احتمال انفجار گاز های حاصله از حریق زغال وجود دارد .
و گازهای متصاعد شده از خود سوزی زغال سنگ عبارت است از
۱_گاز متان (منفجر شونده در عیار ۵ تا ۱۵)
۲_مونو اکسید کربن ( منفجر شونده در عیار ۱۲/۵ تا ۷۵ در صد)
۳_ گاز سولفید هیدروژن
۴_گاز دی اکسید گوگرد
۵_و اکثر گازهای آلی و…
که این گاز یا سمی و یا منفجر شونده هستند
و در خود سوزی زغالسنگ احتمال انفجار ناخواسته و یا خودبهخود وجود دارد.
در رابطه با آتش سوزی در اکلون ۳
این حریق از داخل کارگاه ب۱ مابین افق۳ و افق۴ اتفاق افتاد که در اثر خودسوزی زغال بود و چوب بست های داخل کارگاه و لارده ها و جرزبندی های و لارده های اشترک افق۴ دچار حریق شد.
با توجه به حجم زیاد آتش سوزی مهار با کپسول و آب امکان پذیر نبود .
اقدامات انجام شده جهت جلوگیری از این حریق و خود سوزی زغال به شرح زیر بود.
۱_تخلیه کامل معدن (هیچ کس داخل معدن نباشد)
۲_عدم اجازه ورود به تونل به تمام پرسنل
۳_ مجهز شدن گروه امداد و نجات به رسپیراتور جهت بررسی ابعاد و حجم حریق و محل حریق
۴ _تشکیل جلسه مدیریت بحران
۵_خاموش کردن وانتیلاتورهای مربوط به این قسمت معدن
۶ _نصب پرده نسوز در اشترک پایینی جهت جلوگیری از رسیدن اکسیژن در کوتاهترین زمان ممکن
۷ _در هنگام عملیات تمامی افراد امداد و نجات مجهز به رسپیراتور باید باشند
۸ _نصب دیوار های ضد انفجار در مسیر های ورودی و خروجی هوا به محل حریق
۹_در داخل دیوارها باید لوله فلزی ۴ اینچ جهت گازسنجی در نظر گرفته شود بعداز گاز سنجی سریعتر بسته شود تا اکسیژن نرسد
۱۰ _ در دیوار نزدیک به محل حادثه دریچه ای جهت بازرسی از محل حریق در نطر گرفته شود ودر هنگام بازرسی با مجهز به رسپیراتور باشیم و با احتیاط وارد شویم دریچه باید دو درب داشته باشد که موقع واردشدن نگذاریم هوا به محل حریق برسه
۱۱_درز و شکاف های موجود در سطح زمین که در اثر استخراج و تخریب کمر بالا بوجود آمده باید پر و بطور کامل مسدود شود
۱۲ _هر روز باید گاز سنجی و نتایج ثبت شود
۱۳ _احتمال دارد دیواره ها بعد از خشک شدن نشتی هوا داشته باشد باید هر روز بازرسی و از طرق گل و یا گچ و یا سیمان ایزوله و عایق بندی شود
۱۴ _هر نقطهای از معدن که احتمال ورود هوا به محل حادثه وجود دارد باید مسدود شود
۱۵_در هنگام عملیات بعلت اینکه غلظت مونواکسید کربن بالا میباشد و انعکاس نور چراغ وجود دارد باید چراغ را در روی کلاه نصب نکنیم در دست بگیریم چون روی کلاه باشد جلوتر نمی توانیم ببینیم
۱۶ _ هنگام عملیات بعلت وجود گازهای منفجر شونده باید سر چراغ و محل اتصال ها را بازرسی شود که پیچ ها محکم بسته شده و از لحاظ ایمن بودن مطمئن شویم
۱۷ _در صورت بوجود آمدن مشکل برای گروه امداد و نجات باید سریعتر به محل امن برگردیم
۱۸_همراه رسپیراتور باید خودنجات داشته باشیم احتمال دارد در هنگام عملیات رسپیراتور دچار مشکل شود
۱۹ _ گروه امداد ونجات باید مجهز به دستگاه ها کمک رسپیراتور باشند اگر کسی دچار گاز گرفتگی شد سریعتر اکسیژن و کمک های اولیه انجام دهند
۲۰_افراد آموزش دیده و ماهر و سالم و با قدرت بدنی بالا برای این کار در نظر گرفته شود
۱۵_در هنگام گاز سنجی از داخل لوله ها باید غلظت گاز ها نسبت به روز های قبل کمتر شود در غیر اینصورت نشتی هوا به محل حادثه وجود دارد
