تشكل الحرائق والانفجارات تهديدا مستمرا لسلامة عمال المناجم والقدرة الإنتاجية للمناجم. تعد حرائق الألغام وانفجاراتها من أكثر الكوارث الصناعية تدميراً.

في نهاية القرن التاسع عشر ، أدت الحرائق والانفجارات في المناجم إلى خسائر في الأرواح وأضرار في الممتلكات على نطاق لا مثيل له في القطاعات الصناعية الأخرى. ومع ذلك ، تم إحراز تقدم واضح في السيطرة على هذه المخاطر ، كما يتضح من الانخفاض في حرائق الألغام والانفجارات المبلغ عنها في العقود الأخيرة.

توضح هذه المقالة مخاطر الحريق والانفجار الأساسية للتعدين تحت الأرض والضمانات اللازمة لتقليلها. يمكن العثور على معلومات الحماية من الحرائق على المناجم السطحية في مكان آخر من هذا موسوعة وفي معايير مثل تلك الصادرة عن منظمات مثل الرابطة الوطنية للحماية من الحرائق في الولايات المتحدة (على سبيل المثال ، NFPA 1996a).

مناطق الخدمة الدائمة

بحكم طبيعتها ، تشتمل مناطق الخدمة الدائمة على أنشطة خطرة معينة ، وبالتالي ينبغي اتخاذ احتياطات خاصة. محلات الصيانة تحت الأرض والمرافق ذات الصلة تشكل خطرا خاصا في منجم تحت الأرض.

تم العثور بانتظام على المعدات المتنقلة في ورش الصيانة لتكون مصدرًا متكررًا للحرائق. تنشأ الحرائق في معدات التعدين التي تعمل بالديزل عادةً من تسرب خطوط هيدروليكية عالية الضغط يمكنها رش ضباب ساخن من سائل شديد الاحتراق على مصدر اشتعال ، مثل مشعب العادم الساخن أو شاحن توربيني (Bickel 1987). يمكن أن تنمو الحرائق على هذا النوع من المعدات بسرعة.

لا تحتوي الكثير من المعدات المتنقلة المستخدمة في المناجم تحت الأرض على مصادر الوقود فقط (مثل وقود الديزل والمكونات الهيدروليكية) ولكنها تحتوي أيضًا على مصادر الاشتعال (مثل محركات الديزل والمعدات الكهربائية). وبالتالي ، فإن هذه المعدات تمثل خطرًا ملموسًا للحرائق. بالإضافة إلى هذه المعدات ، تحتوي ورش الصيانة عمومًا على مجموعة متنوعة من الأدوات والمواد والمعدات الأخرى (على سبيل المثال ، معدات إزالة الشحوم) التي تشكل خطرًا في أي بيئة متجر ميكانيكي.

تعتبر عمليات اللحام والقطع سببًا رئيسيًا لحرائق المناجم. يمكن توقع حدوث هذا النشاط بانتظام في منطقة الصيانة. يجب اتخاذ احتياطات خاصة للتأكد من أن هذه الأنشطة لا تخلق مصدر اشتعال محتمل لحريق أو انفجار. يمكن العثور على معلومات الحماية من الحرائق والانفجارات المتعلقة بممارسات اللحام الآمنة في مكان آخر في هذا موسوعة وفي وثائق أخرى (على سبيل المثال ، NFPA 1994a).

يجب مراعاة جعل منطقة المتجر بأكملها عبارة عن هيكل مغلق تمامًا من البناء المقاوم للحريق. هذا مهم بشكل خاص للمحلات المخصصة للاستخدام لمدة تزيد عن 6 أشهر. إذا لم يكن مثل هذا الترتيب ممكنًا ، فيجب حماية المنطقة بالكامل بواسطة نظام إخماد حريق تلقائي. هذا مهم بشكل خاص لمناجم الفحم ، حيث من الضروري تقليل أي مصدر حريق محتمل.

من الاعتبارات المهمة الأخرى لجميع مناطق المتاجر أنه يتم تنفيسها مباشرة إلى الهواء العائد ، مما يحد من انتشار منتجات الاحتراق من أي حريق. تم تحديد متطلبات هذا النوع من المرافق بوضوح في وثائق مثل NFPA 122 ، المواصفة القياسية الخاصة بمنع ومكافحة الحرائق في المناجم المعدنية وغير المعدنية الموجودة تحت الأرض، و NFPA 123 ، المواصفة القياسية الخاصة بمنع ومكافحة الحرائق في مناجم الفحم القار تحت الأرض (NFPA 1995a، 1995b).

خزانات الوقود ومناطق تخزين الوقود

يشكل تخزين ومناولة واستخدام السوائل القابلة للاشتعال والقابلة للاشتعال خطر حريق خاص لجميع قطاعات صناعة التعدين.

في العديد من المناجم تحت الأرض ، عادة ما تعمل المعدات المتنقلة بالديزل ، وتشتمل نسبة كبيرة من الحرائق على الوقود الذي تستخدمه هذه الآلات. في مناجم الفحم ، تتفاقم مخاطر الحرائق هذه بسبب وجود الفحم وغبار الفحم والميثان.

يعد تخزين السوائل القابلة للاشتعال والاشتعال مصدر قلق مهم بشكل خاص لأن هذه المواد تشتعل بسهولة أكبر وتنتشر النار بسرعة أكبر من المواد القابلة للاحتراق العادية. غالبًا ما يتم تخزين السوائل القابلة للاشتعال والقابلة للاشتعال تحت الأرض في معظم المناجم غير الفحم بكميات محدودة. في بعض المناجم ، تكون منشأة التخزين الرئيسية لوقود الديزل وزيوت التشحيم والشحوم والسوائل الهيدروليكية تحت الأرض. تتطلب الخطورة المحتملة للحريق في منطقة تخزين السوائل القابلة للاشتعال والاحتراق تحت الأرض عناية فائقة في تصميم مناطق التخزين ، بالإضافة إلى التنفيذ والتطبيق الصارم لإجراءات التشغيل الآمنة.

تمثل جميع جوانب استخدام السوائل القابلة للاشتعال والقابلة للاشتعال مخاوف صعبة بشأن الحماية من الحرائق ، بما في ذلك النقل إلى تحت الأرض والتخزين والاستغناء والاستخدام النهائي في المعدات. يمكن العثور على المخاطر وطرق الحماية للسوائل القابلة للاشتعال والقابلة للاشتعال في المناجم تحت الأرض في مكان آخر من هذا موسوعة وفي معايير NFPA (على سبيل المثال ، NFPA 1995a ، 1995b ، 1996b).

مانع الحريق

تستند السلامة من الحرائق والانفجارات في المناجم تحت الأرض إلى المبادئ العامة لمنع الحريق والانفجار. عادةً ما يتضمن ذلك استخدام تقنيات السلامة من الحرائق المنطقية ، مثل منع التدخين ، فضلاً عن توفير تدابير الحماية من الحرائق المدمجة لمنع الحرائق من النمو ، مثل أجهزة الإطفاء المحمولة أو أنظمة الكشف المبكر عن الحرائق.

تنقسم ممارسات منع الحرائق والانفجارات في المناجم عمومًا إلى ثلاث فئات: الحد من مصادر الاشتعال ، والحد من مصادر الوقود ، والحد من ملامسة الوقود ومصدر الإشعال.

الحد من مصادر الاشتعال ربما تكون أبسط طريقة لمنع نشوب حريق أو انفجار. يجب حظر مصادر الإشعال غير الضرورية لعملية التعدين تمامًا. على سبيل المثال ، يجب حظر التدخين وأي حرائق مكشوفة ، خاصة في مناجم الفحم تحت الأرض. يجب أن تحتوي جميع المعدات الآلية والميكانيكية التي قد تتعرض لتراكم غير مرغوب فيه للحرارة ، مثل الناقلات ، على مفاتيح انزلاق وتسلسل وقواطع حرارية على المحركات الكهربائية. تمثل المتفجرات خطرًا واضحًا ، ولكنها قد تكون أيضًا مصدرًا للاشتعال للغبار المعلق للغازات الخطرة ويجب استخدامها في توافق صارم مع لوائح التفجير الخاصة.

يعد التخلص من مصادر الإشعال الكهربائي أمرًا ضروريًا لمنع الانفجارات. يجب تصميم وبناء واختبار وتركيب المعدات الكهربائية التي تعمل في الأماكن التي قد يتواجد فيها غاز الميثان أو غبار الكبريتيد أو غيرها من مخاطر الحريق ، بحيث لا يتسبب تشغيلها في نشوب حريق أو انفجار في منجم. يجب استخدام العبوات المقاومة للانفجار ، مثل المقابس والأوعية وأجهزة مقاطعة الدائرة ، في المناطق الخطرة. تم وصف استخدام المعدات الكهربائية الآمنة جوهريًا بمزيد من التفصيل في مكان آخر من هذا موسوعة وفي وثائق مثل NFPA 70 ، الكود الكهربائي الوطني (الرابطة الوطنية للحماية من الحرائق 1996 ج).

الحد من مصادر الوقود يبدأ بالتدبير المنزلي الجيد لمنع التراكم غير الآمن للنفايات والخرق الزيتية وغبار الفحم وغيرها من المواد القابلة للاحتراق.

عند توفرها ، يجب استخدام بدائل أقل خطورة لبعض المواد القابلة للاحتراق مثل السوائل الهيدروليكية وسيور النقل والخراطيم الهيدروليكية وأنابيب التهوية (Bureau of Mines 1978). غالبًا ما تتطلب منتجات الاحتراق شديدة السمية التي قد تنتج عن احتراق بعض المواد مواد أقل خطورة. على سبيل المثال ، تم استخدام رغوة البولي يوريثان على نطاق واسع في المناجم تحت الأرض لأختام التهوية ، ولكن تم حظرها مؤخرًا في العديد من البلدان.

بالنسبة لانفجارات مناجم الفحم تحت الأرض ، يكون غبار الفحم والميثان عادةً الوقود الأساسي المتضمن. قد يوجد الميثان أيضًا في مناجم غير الفحم ويتم التعامل معه بشكل شائع عن طريق التخفيف بهواء التهوية والاستنفاد من المنجم (Timmons ، Vinson and Kissell 1979). بالنسبة لغبار الفحم ، يتم إجراء كل محاولة لتقليل توليد الغبار في عمليات التعدين ، ولكن الكمية الضئيلة اللازمة لانفجار غبار الفحم أمر لا مفر منه تقريبًا. طبقة من الغبار على الأرض بسمك 0.012 مم فقط ستسبب انفجارًا إذا علقت في الهواء. وبالتالي ، فإن غبار الصخور باستخدام مادة خاملة مثل الحجر الجيري المسحوق أو الدولوميت أو الجبس (غبار الصخور) سيساعد على منع انفجارات غبار الفحم.

الحد من ملامسة الوقود ومصدر الإشعال يعتمد على منع الاتصال بين مصدر الإشعال ومصدر الوقود. على سبيل المثال ، عندما يتعذر إجراء عمليات اللحام والقطع في حاويات مقاومة للحريق ، فمن المهم أن تكون المناطق مبللة وأن يتم تغطية المواد القابلة للاحتراق القريبة بمواد مقاومة للحريق أو نقلها. يجب أن تكون طفايات الحريق متاحة بسهولة وأن تكون ساعة حريق معلقة طالما كان ذلك ضروريًا للحماية من الحرائق المشتعلة.

يجب تصميم المناطق ذات التحميل العالي من المواد القابلة للاحتراق ، مثل مناطق تخزين الأخشاب ، ومجلات المتفجرات ، ومناطق تخزين السوائل القابلة للاشتعال والاحتراق والمتاجر ، لتقليل مصادر الاشتعال المحتملة. يجب أن تحتوي المعدات المتنقلة على سوائل هيدروليكية وخطوط وقود وزيوت يتم إعادة توجيهها بعيدًا عن الأسطح الساخنة والمعدات الكهربائية ومصادر الاشتعال المحتملة الأخرى. يجب تركيب واقيات الرذاذ لحرف بخاخات السائل القابل للاشتعال عن خطوط الموائع المكسورة بعيدًا عن مصادر الاشتعال المحتملة.

تم تحديد متطلبات الوقاية من الحرائق والانفجارات الخاصة بالألغام بوضوح في وثائق NFPA (على سبيل المثال ، NFPA 1992a ، 1995a ، 1995b).

أنظمة الكشف عن الحرائق والإنذار

يعد الوقت المنقضي بين بداية الحريق واكتشافه أمرًا بالغ الأهمية لأن الحرائق قد تنمو بسرعة من حيث الحجم والشدة. المؤشر الأكثر سرعة وموثوقية للحريق هو من خلال أنظمة الكشف والإنذار المتقدمة عن الحرائق باستخدام أجهزة تحليل الحرارة واللهب والدخان والغاز الحساسة (Griffin 1979).

يعد الكشف عن الغاز أو الدخان الطريقة الأكثر فعالية من حيث التكلفة لتوفير تغطية الكشف عن الحرائق على مساحة كبيرة أو في جميع أنحاء المنجم بأكمله (Morrow and Litton 1992). عادةً ما يتم تثبيت أنظمة الكشف عن الحرائق الحرارية للمعدات غير الخاضعة للرقابة ، مثل أحزمة النقل. تعتبر أجهزة الكشف عن الحرائق سريعة المفعول مناسبة لبعض المناطق عالية الخطورة ، مثل مناطق تخزين السوائل القابلة للاشتعال والقابلة للاحتراق ، ومناطق التزود بالوقود والمتاجر. غالبًا ما تستخدم كاشفات اللهب الضوئية التي تستشعر الأشعة فوق البنفسجية أو الأشعة تحت الحمراء المنبعثة من حريق في هذه المناطق.

يجب تحذير جميع عمال المناجم بمجرد اكتشاف حريق. يتم استخدام الهواتف والمراسلين أحيانًا ، ولكن غالبًا ما يكون عمال المناجم بعيدًا عن الهواتف وغالبًا ما يكونون متناثرين على نطاق واسع. في مناجم الفحم ، تتمثل أكثر وسائل الإنذار بالحرائق شيوعًا في إيقاف تشغيل الطاقة الكهربائية والإخطار اللاحق عبر الهاتف والمراسلين. هذا ليس خيارًا للمناجم غير الفحم ، حيث يتم تشغيل القليل من المعدات بالكهرباء. يعد التحذير من الرائحة الكريهة طريقة شائعة للاتصال في حالات الطوارئ في المناجم تحت الأرض غير العاملة بالفحم (Pomroy and Muldoon 1983). كما تم استخدام أنظمة اتصالات لاسلكية خاصة بترددات الراديو بنجاح في كل من مناجم الفحم وغير الفحم (Bureau of Mines 1988).

الشاغل الرئيسي أثناء الحريق تحت الأرض هو سلامة العاملين تحت الأرض. يسمح الكشف والإنذار المبكر عن الحرائق بالشروع في خطة طوارئ في المنجم. تضمن هذه الخطة حدوث الأنشطة الضرورية ، مثل الإخلاء ومكافحة الحرائق. لضمان التنفيذ السلس لخطة الطوارئ ، يجب تزويد عمال المناجم بتدريب شامل وإعادة تدريب دورية على إجراءات الطوارئ. يجب إجراء التدريبات على الحرائق ، كاملة مع تنشيط نظام الإنذار من الألغام ، بشكل متكرر لتعزيز التدريب وتحديد نقاط الضعف في خطة الطوارئ.

يمكن العثور على مزيد من المعلومات حول أنظمة الكشف عن الحرائق والإنذار في مكان آخر من هذا موسوعة وفي وثائق NFPA (على سبيل المثال ، NFPA 1995a ، 1995b ، 1996d).

قمع النار

أكثر أنواع معدات إخماد الحرائق شيوعًا المستخدمة في المناجم تحت الأرض هي أجهزة الإطفاء اليدوية المحمولة وخراطيم المياه وأنظمة الرش وغبار الصخور (يتم تطبيقها يدويًا أو من آلة إزالة غبار الصخور) ومولدات الرغوة. أكثر أنواع الطفايات اليدوية المحمولة شيوعًا هي تلك التي تستخدم مواد كيميائية جافة متعددة الأغراض.

أصبحت أنظمة إخماد الحرائق ، سواء أكانت يدوية أم أوتوماتيكية ، أكثر شيوعًا للمعدات المتنقلة ومناطق تخزين السوائل القابلة للاحتراق ومحركات الحزام الناقل والتركيبات الكهربائية (Grannes و Ackerson و Green 1990). يعد إخماد الحرائق الأوتوماتيكيًا مهمًا بشكل خاص للمعدات غير المراقبة أو الآلية أو معدات التحكم عن بعد حيث لا يتواجد الأفراد للكشف عن حريق أو لتفعيل نظام إخماد الحرائق أو لبدء عمليات مكافحة الحرائق.

إخماد الانفجار هو شكل من أشكال إخماد الحرائق. تستخدم بعض مناجم الفحم الأوروبية هذه التكنولوجيا في شكل حواجز سلبية أو مشغلة على أساس محدود. تتكون الحواجز السلبية من صفوف من أحواض كبيرة تحتوي على ماء أو غبار صخري معلق من سقف مدخل منجم. في حالة حدوث انفجار ، تؤدي جبهة الضغط التي تسبق وصول مقدمة اللهب إلى إغراق محتويات الأحواض. تقوم الكابتات المشتتة بإخماد اللهب أثناء مروره عبر المدخل المحمي بواسطة نظام الحاجز. تستخدم الحواجز المشغلة جهاز تشغيل يعمل بالكهرباء أو بالهواء المضغوط يتم تشغيله بواسطة الحرارة أو اللهب أو ضغط الانفجار لإطلاق عوامل مثبطة يتم تخزينها في حاويات مضغوطة (Hertzberg 1982).

الحرائق التي تصل إلى مرحلة متقدمة يجب أن يتم مكافحتها فقط من قبل فرق مكافحة الحرائق المدربة تدريباً عالياً والمجهزة بشكل خاص. عندما تحترق مساحات كبيرة من الفحم أو الأخشاب في منجم تحت الأرض وتكون عملية مكافحة الحرائق معقدة بسبب السقوط الواسع للأسطح ، وعدم اليقين في التهوية وتراكم الغازات المتفجرة ، ينبغي اتخاذ إجراءات خاصة. البدائل العملية الوحيدة قد تكون خاملة بالنيتروجين ، وثاني أكسيد الكربون ، ومنتجات الاحتراق لمولد غاز خامل ، أو عن طريق الغمر بالماء أو إغلاق جزء من المنجم أو كل المنجم (Ramaswatny and Katiyar 1988).

يمكن العثور على مزيد من المعلومات حول إخماد الحرائق في مكان آخر في هذا موسوعة وفي العديد من وثائق NFPA (مثل NFPA 1994b، 1994c، 1994d، 1995a، 1995b، 1996e، 1996f، 1996g).

احتواء الحريق

احتواء الحريق آلية تحكم أساسية لأي نوع من المنشآت الصناعية. يمكن أن تساعد وسائل تقييد حريق منجم تحت الأرض أو الحد منه في ضمان إخلاء أكثر أمانًا للألغام وتقليل مخاطر مكافحة الحرائق.

بالنسبة لمناجم الفحم تحت الأرض ، يجب تخزين الزيت والشحوم في حاويات مغلقة ومقاومة للحريق ، ويجب أن تكون مناطق التخزين من البناء المقاوم للحريق. يجب وضع محطات المحولات ومحطات شحن البطاريات وضواغط الهواء والمحطات الفرعية والمتاجر والمنشآت الأخرى في مناطق مقاومة للحريق أو في هياكل مقاومة للحريق. يجب تركيب المعدات الكهربائية غير الخاضعة للرقابة على أسطح غير قابلة للاحتراق وفصلها عن الفحم وغيره من المواد القابلة للاحتراق أو حمايتها بنظام إخماد الحرائق.

يجب أن تكون مواد حواجز البناء والأختام ، بما في ذلك الخشب والقماش والمناشير والمسامير والمطارق والجص أو الأسمنت وغبار الصخور ، متاحة بسهولة لكل قسم عمل. في المناجم تحت الأرض غير الفحم ، يجب تخزين الزيت والشحوم ووقود الديزل في حاويات محكمة الإغلاق في مناطق مقاومة للحريق على مسافات آمنة من مخازن المتفجرات والتركيبات الكهربائية ومحطات الأعمدة. حواجز التحكم في التهوية وأبواب الحريق مطلوبة في مناطق معينة لمنع انتشار الحريق والدخان والغازات السامة (Ng and Lazzara 1990).

تخزين الكاشف (المطاحن)

قد تؤدي العمليات المستخدمة لمعالجة الخام المنتج في عمليات التعدين إلى ظروف خطرة معينة. من بين المخاوف أنواع معينة من انفجارات الغبار والحرائق التي تنطوي على عمليات النقل.

الحرارة المتولدة عن الاحتكاك بين الحزام الناقل وبكرة القيادة أو التباطؤ هي مصدر قلق ويمكن معالجتها عن طريق استخدام مفاتيح التسلسل والانزلاق. يمكن استخدام هذه المفاتيح بشكل فعال جنبًا إلى جنب مع القواطع الحرارية على المحركات الكهربائية.

يمكن منع الانفجارات المحتملة عن طريق القضاء على مصادر الاشتعال الكهربائي. يجب تصميم وبناء واختبار وتركيب المعدات الكهربائية التي تعمل في أماكن وجود الميثان أو غبار الكبريتيد أو البيئات الخطرة الأخرى بحيث لا يتسبب تشغيلها في نشوب حريق أو انفجار.

يمكن أن تحدث تفاعلات الأكسدة الطاردة للحرارة في كل من خامات الفحم وكبريتيد المعادن (Smith and Thompson 1991). عندما لا تتبدد الحرارة الناتجة عن هذه التفاعلات ، تزداد درجة حرارة كتلة الصخور أو الكومة. إذا أصبحت درجات الحرارة مرتفعة بدرجة كافية ، يمكن أن ينتج عن ذلك احتراق سريع للفحم ومعادن الكبريتيد والمواد القابلة للاحتراق الأخرى (Ninteman 1978). على الرغم من أن حرائق الاشتعال التلقائي تحدث بشكل غير متكرر نسبيًا ، إلا أنها بشكل عام معطلة تمامًا للعمليات ويصعب إخمادها.

تمثل معالجة الفحم شواغل خاصة لأنه بطبيعته مصدر للوقود. يمكن العثور على معلومات الحماية من الحرائق والانفجارات المتعلقة بالتعامل الآمن مع الفحم في مكان آخر من هذا موسوعة وفي وثائق NFPA (على سبيل المثال ، NFPA 1992b، 1994e، 1996h).

الرجوع