Dr Jürgen Brune, Colorado School of Mines, US, discute la necessità di migliorare la protezione contro le esplosioni di polvere di carbone nelle miniere sotterranee.
L’esplosione di aprile 2010 nella miniera Upper Big Branch (UBB) in West Virginia è avvenuta quasi quattro anni fa. Un totale di minatori 29 è morto e due sono rimasti gravemente feriti in un disastro che ha segnato per sempre la vita delle loro famiglie e dei loro cari. A UBB, una relativamente piccola accensione faccia vicino alla fine portellone della faccia longwall trasformato in una grande esplosione di polvere di carbone che si propagava attraverso una vasta area della miniera con fiamme carbonizzazione quasi 50 miglia di voci miniera.1
Un’esplosione di polvere di carbone così devastante può ripetersi? Purtroppo, sì, può.
Ogni autunno, l’US Mine Safety and Health Administration (MSHA) emette un allarme invernale che avverte dei pericoli delle esplosioni di polvere di carbone, che hanno maggiori probabilità di verificarsi durante l’inverno quando l’aria della miniera è più secca. La polvere di carbone bituminoso fine è altamente esplosiva quando sospesa nell’aria. In una tipica esplosione di polvere di carbone, la polvere viene setacciata da una piccola esplosione di gas metano, che fornisce anche la fiamma di avvio. Esplosioni di polvere di carbone possono anche essere innescati da sabbiatura-soprattutto da colpi soffiati-e questo spesso causato esplosioni nei primi anni del 20 ° secolo.
Una volta avviata, un’esplosione di polvere di carbone può propagarsi attraverso vaste aree della miniera facendo roteare nuova polvere di carbone nell’aria davanti alla fiamma dell’esplosione. Questo modello continuerà fino a quando non ci sarà più polvere di carbone o fino a quando l’esplosione raggiunge un’area in cui la polvere di carbone è stata sufficientemente inertizzata mescolandola con polvere di roccia. Scrivendo il suo libro sulle esplosioni di polvere di carbone, Cybulski ha condotto migliaia di test di esplosione nella miniera sperimentale polacca “Barbara”.2 I seguenti principali risultati sono stati documentati da Cybulski:
- Più fine è la polvere di carbone e maggiore è la materia volatile del carbone, maggiore è il suo rischio di esplosione.
- Le esplosioni di polvere di carbone possono essere prevenute mescolando la polvere di carbone con polvere inerte (polvere di roccia). Se una gran parte della polvere di carbone è più fine di 200 mesh (74µm), potrebbe essere necessario più dell ‘ 80% di polvere di roccia inerte per prevenire le esplosioni.
- Se l’esplosione iniziale è abbastanza forte, anche la polvere di carbone bagnata può esplodere.
- Le barriere antideflagranti possono fermare le esplosioni di polvere di carbone.
Negli Stati Uniti, la maggior parte degli operatori minerari si affida all’inertizzazione delle polveri di roccia come metodo preferito di protezione contro le esplosioni di polveri di carbone. Nel 2011, l’MSHA ha aumentato il contenuto totale di inerti richiesto (TIC) per la polvere di miniera nelle vie aeree di aspirazione dal 65% all ‘ 80%, lo stesso che era (ed è) per le vie aeree di ritorno. Questo cambiamento è stato basato sul riconoscimento da parte della ricerca dell’Istituto nazionale per la sicurezza e la salute sul lavoro (NIOSH) che l’aumento della meccanizzazione nelle miniere di oggi ha anche aumentato la finezza e quindi il rischio di esplosioni di polvere di carbone. Il passaggio al taglio completamente meccanizzato e al trasporto di nastri trasportatori produce più polveri sottili rispetto al vecchio stile di sottoquotazione, sabbiatura e trasporto di binari.
Per essere efficace nel prevenire le esplosioni, la polvere di roccia deve essere accuratamente miscelata con la polvere di carbone. Se la polvere di carbone è permesso di formare strati sulla parte superiore della roccia spolverato superfici, il rischio di esplosione aumenta perché solo la parte superiore 1/8 in. di polvere viene setacciata durante un’esplosione. US Bureau of Mines e NIOSH test hanno dimostrato che uno strato di polvere di carbone solo 4/1000 in. lo spessore (equivalente allo spessore di un foglio di carta) può essere sufficiente per propagare un’esplosione di polvere. Pertanto, il metodo preferito per applicare la polvere di roccia è con gli spolverini di trickle che rilasciano la polvere di roccia direttamente nell’aria di ritorno, lasciando la sezione, mescolandola accuratamente con le particelle di polvere di carbone nell’aria. I nastri trasportatori sono generalmente spolverati in serie: qui, l’applicazione frequente di una spolverata di roccia leggera è preferita rispetto alla spolverata pesante a intervalli più lunghi per evitare la stratificazione. Se la quantità di polvere di roccia è sufficiente per prevenire le esplosioni di polvere di carbone può essere determinato quasi istantaneamente con il NIOSH-sviluppato polvere di carbone Explosibility Meter (CDEM).
Gli operatori minerari europei intrappolano polveri esplosive di carbone con sali igroscopici, comprese soluzioni di cloruro di calcio e magnesio. I sali rimangono umidi attirando l’acqua dall’aria della miniera. La superficie umida intrappola qualsiasi polvere di carbone che si deposita sulle superfici trattate. Le applicazioni di sale durano per diversi giorni, a seconda dell’umidità dell’aria della miniera. I sali possono essere spruzzati in qualsiasi momento perché, a differenza della polvere di roccia, non vengono trasportati sottovento dove ostruiscono la visibilità per i minatori.
Una seconda tecnologia degna di nota per la prevenzione delle esplosioni di polveri di carbone è l’uso di barriere antideflagranti. Le barriere passive sono costituite da grandi depressioni riempite d’acqua e sospese su scaffali in posizioni strategiche nelle entrate della miniera. La pressione di esplosione capovolge gli scaffali e l’acquazzone spegne la fiamma, arrestando l’esplosione. Il rapporto UBB del West Virginia Office for Miners’ Health, Safety and Training rileva che un pozzetto della pompa nella miniera UBB aveva evidentemente agito come una barriera di esplosione e impedito l’esplosione di propagarsi ulteriormente nelle voci headgate 21.3
Le carreggiate utilizzate per lo sviluppo delle miniere nelle miniere europee sono in genere dotate di barriere attivate. Se il metano si accende vicino alla testa di taglio, un sensore attiva istantaneamente il rilascio di agente estinguente da sei a otto contenitori pressurizzati montati sull’asta di taglio per soffocare la fiamma. Dal momento che qualsiasi accensione faccia minore può innescare una violenta esplosione di polvere di carbone, questa tecnologia barriera attiva è un controllo ingegneristico importante per la prevenzione di tali esplosioni.
Conclusioni
La polvere di carbone continua a presentare un rischio significativo di esplosione. Gli operatori delle miniere dovrebbero seguire un programma rigoroso e completo di applicazione, manutenzione e collaudo delle polveri di roccia per garantire la presenza di livelli sufficienti di inertizzazione. Ulteriori ricerche dovrebbero essere condotte per determinare quali tecnologie di barriera possono essere applicate nelle miniere statunitensi per fornire un ulteriore livello di sicurezza contro le accensioni da attrito e nelle entrate della cintura dove la manutenzione della polvere di roccia è difficile.
1. PAGINA, NG et al., “Report of Investigation, Fatal Underground Mine Explostion, April 5, 2010, Upper Big Branch Mine-South,” Mine Safety and Health Administration, Virginia, pp. 965, 2011.
2. CYBULSKI, W., Esplosioni di carbone e loro soppressione, Rapporto n. TT 7354001+”, tradotto dal polacco, US Bureau of Mines, Washington, pp. 586, 1975.
3. PHILLIPS, CA, “Report of Investigation into the Mine Explostion at the Upper Big Branch Mine”, Boone / Raleigh Co., West Virginia, pp. 319, 2012.
Questo articolo è apparso per la prima volta nel numero di febbraio di World Coal come: Brune, J., “A clear and present danger”, World Coal (febbraio 2014), p. 14.
Scritto da Dr Jürgen Brunner, Colorado Scuola di miniere.
A cura di Jonathan Rowland