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A coal fire in China
Open-cast mining continues near a fire at Yacimiento de carbón de Jharia in India.

Un incendio de vetas de carbón es la quema de un afloramiento o subterráneo minería de carbón. La mayoría de los incendios de vetas de carbón exhiben combustión combustión latente, en particular[1]​, incendios subterráneos de vetas de carbón, debido a la disponibilidad limitada de oxígeno atmosférico. Los casos de incendios de vetas de carbón en la Tierra se remontan a varios millones de años.[2][3]​ Debido al aislamiento térmico y a que la corteza evita la extinción por lluvia o nieve, los incendios subterráneos de vetas de carbón son los incendios más persistentes de la Tierra y pueden arder durante miles de años, como Monte Wingen en Australia.[4]​ Los incendios de vetas de carbón pueden encenderse por autocalentamiento de oxidación a baja temperatura, rayos, incendios forestales e incluso incendios provocados. Los incendios de vetas de carbón han ido moldeando lentamente el litosfera y cambiando la atmósfera, pero este ritmo se ha vuelto más rápido y extenso en los tiempos modernos, provocado por la minería.[5]

Los incendios de carbón son un peligro grave para la salud y la seguridad, ya que afectan el medio ambiente al liberar gases tóxicos, volver a encender pastos, matorrales o incendios forestales y provocar el hundimiento de la infraestructura de la superficie, como carreteras, tuberías, líneas eléctricas, soportes de puentes, edificios y viviendas. Ya sea que los inicien los humanos o por causas naturales, los incendios de vetas de carbón continúan ardiendo durante décadas o incluso siglos hasta que se agota la fuente de combustible, se encuentra una capa freática permanente, la profundidad de la quema se vuelve mayor que la capacidad del suelo para hundirse y ventilación, o los humanos intervienen. Debido a que se queman bajo tierra, los incendios de vetas de carbón son extremadamente difíciles y costosos de extinguir, y es poco probable que las lluvias los supriman.[6]​ Existen fuertes similitudes entre los incendios de carbón y peat fires.

En todo el mundo, miles de fuegos subterráneos de carbón arden en cualquier momento. El problema es más agudo en las naciones industrializadas ricas en carbón como China.[7]​ Se estima que las emisiones globales de los incendios de carbón hacen que 40 toneladas de mercurio ingresen a la atmósfera anualmente y representan el tres por ciento de las emisiones anuales de CO2 en el mundo.[8]

Orígenes

Fire at the surface, Sinkiang, 2002

Los incendios de vetas de carbón se pueden dividir en incendios cercanos a la superficie, en los que las vetas se extienden a la superficie y el oxígeno necesario para su ignición proviene de la atmósfera, y los incendios en minas subterráneas profundas, donde el oxígeno proviene de la ventilación.

Los incendios en las minas pueden comenzar como resultado de un accidente industrial, generalmente con una explosión de gas. Históricamente, algunos incendios de minas se iniciaron cuando las autoridades detuvieron a bootleg mining, generalmente haciendo explotar la mina. Muchos incendios mineros recientes comenzaron por personas que quemaron basura en un vertedero (basura) que estaba cerca de minas de carbón abandonadas, incluido el muy publicitado incendio Centralia, que ha estado ardiendo desde 1962. De los cientos de incendios de minas en los Estados Unidos que arden hoy , la mayoría se encuentran en el estado de Pensilvania.

Algunos incendios en las vetas carbón son fenómenos naturales. Algunos carbones pueden self-ignite a temperaturas tan bajas como 40 °C (104 °F) para el lignito en las condiciones adecuadas de humedad y tamaño de grano.[9]​ El fuego suele comenzar uno o dos pies dentro del carbón a una profundidad en la que la permeabilidad del carbón permite la entrada de aire pero en la que la ventilación no elimina el calor que se genera. El autoencendido era un problema reconocido en la época de los barcos de vapor. Una fuente bien conocida de incendios es la minería que irrumpe en una cavidad de alta presión de gas metano que, al liberarse, puede generar una chispa de electricidad estática para encender el gas y provocar una explosión de carbón y un incendio. La misma estática de gas es bien conocida en los barcos y se debe tener cuidado para garantizar que no se produzcan tales chispas estáticas.

Dos factores básicos determinan si se produce o no una combustión espontánea, la temperatura ambiente y el tamaño del grano:

  • Cuanto más alta es la temperatura ambiente, más rápidamente proceden las reacciones de oxidación.
  • El tamaño de grano y la estructura determinan su superficie. La cinética estará limitada por la disponibilidad del reactivo, que en este caso es carbono expuesto al oxígeno.

Los Incendio forestal (causados por rayos u otros) pueden encender el carbón cerca de la superficie o la entrada de una mina, y el fuego combustión latente puede propagarse a través de la veta, creando un hundimiento que puede abrir más vetas al oxígeno y generar futuros incendios forestales cuando se rompe el fuego. a la superficie. Los afloramientos prehistóricos de clinker en el oeste americano son el resultado de incendios de carbón prehistóricos que dejaron un residuo que resiste la erosión mejor que la matriz, dejando butte y mesa (geomorfología). Se estima que el Monte Wingen de Australia, el incendio de carbón más antiguo que se conoce, ha ardido durante 6.000 años.[10]

A nivel mundial, miles de incendios de minas inextinguibles están ardiendo, especialmente en China, donde la pobreza, la falta de regulaciones gubernamentales y el desarrollo descontrolado se combinan para crear un desastre ambiental. El strip mining moderno expone vetas de carbón humeantes al aire, revitalizando las llamas.

Los chinos rurales en las regiones carboníferas a menudo extraen carbón para uso doméstico, abandonando los pozos cuando se vuelven demasiado profundos, dejando coal dust altamente combustible expuesto al aire. El uso de imagen satelital para mapear los incendios de carbón de China resultó en el descubrimiento de ma

ny incendios previamente desconocidos. El fuego de carbón más antiguo de China está en Baijigou (白芨沟, en Dawukou de Shizuishan, Ningxia) y se dice que ha estado ardiendo desde Dinastía Qing (antes de 1912).[11]

Detección

The effect of underground coal fire visible on the surface

Antes de intentar extinguir un incendio de vetas de carbón cerca de la superficie, se debe determinar su ubicación y extensión subterránea con la mayor precisión posible. Además de estudiar el contexto geográfico, geológico y de infraestructura, se puede obtener información a partir de mediciones directas. Éstas incluyen:

  • Mediciones de temperatura de la superficie terrestre, en fisuras y sondeos, por ejemplo usando pirómetro
  • Mediciones de gas para caracterizar el sistema de ventilación contra incendios (cantidad y velocidad) y la composición del gas, de modo que se puedan describir las reacciones de combustión
  • Mediciones geofísicas en tierra y desde aeronaves para establecer el alcance de la conductividad u otros parámetros subterráneos. Por ejemplo, las mediciones de conductividad mapean los cambios de humedad cerca del fuego; medir el magnetismo puede determinar cambios en las características magnéticas de la roca adyacente causados por el calor
  • Teledetección desde aeronaves y satélites. El mapeo óptico de alta resolución, las imágenes térmicas y los datos hiperespectrales juegan un papel importante. Los incendios subterráneos de carbón de varios cientos a más de mil grados centígrados pueden elevar la temperatura de la superficie solo unos pocos grados. Este orden de magnitud es similar a la diferencia de temperatura entre las laderas iluminadas por el sol y las sombreadas de un montón de escoria o una duna de arena. El equipo de detección de infrarrojos puede rastrear la ubicación del fuego a medida que el fuego calienta el suelo por todos lados.[12]​ Sin embargo, las técnicas de detección remota no pueden distinguir los incendios individuales que se queman cerca unos de otros y, a menudo, conducen a una subestimación de los incendios reales.[13]​ También pueden tener algunas dificultades para distinguir los incendios de vetas de carbón de los incendios forestales. La combinación de los datos de in situ con los datos de teledetección permite monitorear la intensidad de los incendios de carbón durante períodos más largos mediante análisis de series de tiempo.[14]

Las minas de carbón subterráneas pueden equiparse con sistemas de sensores instalados permanentemente. Estos transmiten mediciones de presión, temperatura, flujo de aire y composición del gas al personal de monitoreo de seguridad, brindándoles una advertencia temprana de cualquier problema.

Impacto ambiental

Coal-seam fire
Residents evacuate West Glenwood, Glenwood Springs, 2002
A coal-seam fire near Denniston, New Zealand

Además de la destrucción de las áreas afectadas, los incendios de carbón a menudo emiten gases tóxicos, incluidos monóxido de carbono y dióxido de azufre. Los incendios de carbón de China, que consumen entre 20 y 200 millones de toneladas de carbón al año, representan hasta el 1 por ciento de las emisiones globales de dióxido de carbono de los combustible fósil.[10]

Uno de los cambios más visibles será subsidencia. Otro efecto ambiental local puede incluir la presencia de plantas o animales que son ayudados por el fuego del carbón. La prevalencia de plantas no autóctonas puede depender de la duración del incendio y del tamaño del área afectada. Por ejemplo, cerca de un incendio de carbón en Alemania, se identificaron muchos insectos y arañas mediterráneos en una región con inviernos fríos, y se cree que las temperaturas elevadas del suelo por encima de los incendios permitieron su supervivencia.[15]

Extinción de incendios de carbón

Para prosperar, un incendio requiere fuel, oxygen, and heat. Dado que los incendios subterráneos son muy difíciles de alcanzar directamente, la lucha contra incendios implica encontrar una metodología adecuada que aborde la interacción del combustible y el oxígeno para el incendio específico en cuestión. Un incendio puede aislarse de su fuente de combustible, por ejemplo, mediante cortafuegos o barreras ignífugas. Muchos fuegos, particularmente aquellos en pendientes empinadas, se pueden excavar por completo. En el caso de incendios de vetas de carbón cerca de la superficie, la entrada de oxígeno en el aire se puede interrumpir cubriendo el área o instalando barreras herméticas al gas. Otra posibilidad es impedir la salida de los gases de combustión para que el fuego sea extinguido por sus propios gases de escape. La energía se puede eliminar mediante enfriamiento, generalmente mediante la inyección de grandes cantidades de agua. Sin embargo, si cualquier resto de carbón seco absorbe agua, el calor resultante de la absorción puede conducir a que se vuelva a encender un fuego que una vez se apagó a medida que el área se seca. En consecuencia, se debe eliminar más energía de la que genera el fuego. En la práctica, estos métodos se combinan y cada caso depende de los recursos disponibles. Esto es especialmente cierto para el agua, por ejemplo en regiones áridas, y para el material de cobertura, como loess o arcilla, para evitar el contacto con la atmósfera.

La extinción de incendios subterráneos de carbón, que a veces superan los 540 °C (1.000 °F), es muy peligrosa y costosa.[10]

Los incendios de vetas de carbón cercanas a la superficie se extinguen de forma rutinaria en China siguiendo un método estándar que consiste básicamente en las siguientes fases:

  • Alisado de la superficie por encima del fuego con equipo pesado para que sea apto para el tráfico.
  • Perforación de agujeros en la zona de fuego con una separación de unos 20 m hasta la fuente del fuego, siguiendo una cuadrícula regular.
  • Inyectar agua o lodo en los pozos a largo plazo, generalmente de 1 a 2 años.
  • Cubrir toda el área con una capa impermeable de aproximadamente 1 m de espesor, por ejemplo, de loess.
  • Plantar vegetación en la medida th

El clima lo permite.

Se están realizando esfuerzos para perfeccionar este método, por ejemplo, con aditivos para el agua de extinción o con agentes extintores alternativos.

Los incendios subterráneos de vetas de carbón se extinguen habitualmente mediante la inertización a través del personal de mine rescue. Con este fin se aísla el área afectada mediante construcciones de presas en las galerías. Luego se introduce un gas inerte, generalmente nitrógeno, generalmente haciendo uso de las tuberías disponibles.

En 2004, el gobierno chino afirmó haber logrado extinguir el incendio de una mina en minería de carbón cerca de Urumqi en la provincia Sinkiang de China que había estado ardiendo desde 1874. Sin embargo, un artículo de la revista Time de marzo de 2008 cita al investigador Steven Q. Andrews diciendo: “Decidí ir a ver cómo se apagaba y se veían llamas y toda la cosa seguía ardiendo. … Dijeron que se apagó, ¿y quién puede decir lo contrario?”.[16]

Una unidad de motor a reacción, conocida como Gorniczy Agregat Gasniczy (GAG), se desarrolló en Polonia y se utilizó con éxito para combatir incendios de carbón y desplazar grisú en las minas.

Investigación actual y nuevos desarrollos en la extinción de incendios

La revista Time informó en julio de 2010 que estaban comenzando a llegar al mercado alternativas menos costosas para extinguir incendios de vetas de carbón, incluidos lechada de rejunte resistentes al calor y foam de nitrógeno para sofocar incendios, con otras soluciones innovadoras en camino.[8]

Lista de incendios de minas

A continuación se enumeran algunos de los incendios de minas más notables en todo el mundo.

Australia

  • Monte Wingen: una veta de carbón subterránea de combustión lenta y de origen natural
  • Hill End Colliery fire: un incendio en una veta de carbón en Cessnock (Nueva Gales del Sur), que ardió, a más tardar, en agosto de 1930 y probablemente hasta junio de 1949.
  • Blair Athol coal mine: una mina, cerca de Clermont, Queensland, que ha sido el sitio de varios incendios, uno de los cuales ardió bajo tierra durante 54 años.
  • Morwell, Victoria: la mina a cielo abierto Great Morwell se incendió en marzo de 1902 y ardió durante más de un mes. Se extinguió al romper el río Morwell cercano con explosivos para inundar la mina. Se descubrió que el incendio fue causado por el sabotaje de los bomba incendiaria.[17][18]
  • Hazelwood Power Station: un frente de carbón de 2 km en la mina a cielo abierto Hazelwood fue incendiado por un bushfire en octubre de 2006[19]​ y nuevamente en febrero de 2014.[20]​ Miles de residentes se vieron afectados por el incendio en la mina de carbón Hazelwood en 2014, que ardió durante 45 días enviando humo a través de la comunidad de Morwell en Victoria.[21]​ El gobierno aconsejó a los grupos vulnerables de personas en South Morwell que se reubiquen temporalmente debido al peligro de las partículas PM2.5. En mayo de 2020, Hazelwood Power Corporation recibió una multa de $ 1,56 millones por infracciones de seguridad y salud ocupacional asociadas con el incendio.[22]

Canadá

China

En China, el world's largest coal producer con una producción anual de alrededor de 2500 millones de toneladas, los incendios de carbón son un problema grave. Se ha estimado que entre 10 y 200 millones de toneladas de carbón se queman inútilmente al año y que la misma cantidad vuelve a ser inaccesible para la minería.[11]​ Los incendios de carbón se extienden sobre un cinturón en todo el china del Norte, por lo que se enumeran más de cien áreas de incendios importantes, cada una de las cuales contiene muchas zonas de incendios individuales. Se concentran en las provincias de Sinkiang, Mongolia Interior y Ningxia. Además de las pérdidas por carbón quemado e inaccesible, estos incendios contribuyen a contaminación atmosférica y aumentan considerablemente los niveles de greenhouse gas emissions y, por lo tanto, se han convertido en un problema que ha ganado la atención internacional.

Francia

Outcrops of pyrometamorphic rocks (porcelanites) from 17th century's coal seam fires at Mont Salson, Saint-Etienne, France

En la cuenca carbonífera de Saint-Etienne, se han descrito tres colinas ardientes (montagnes de feu) en el siglo XVII alrededor de la ciudad de Saint-Etienne.[24]​ Se informó que algunos de estos incendios ardían durante 3 siglos. Se extinguen en 1785[25]​ Estas antiguas colinas en llamas corresponden hoy al Mont Salson, Bois d'Avaize en Saint-Etienne y la colline du Brûlé en la Ricamarie. Los afloramientos de rocas pirometamórficas generadas por los incendios de las vetas de carbón todavía son visibles en dos de las tres colinas (Mont Salson y bois d'Avaize).

Alemania

En Planitz, ahora parte de la ciudad de Zwickau, una veta de carbón que había estado ardiendo desde 1476 solo se apagó en 1860.[26][27]​ En Dudweiler, Saarland, un fuego de veta de carbón se encendió alrededor de 1668 y todavía está ardiendo.[28]​ Esta llamada Montaña Ardiente ("Brennender Berg") pronto se convirtió en una atracción turística e incluso fue visitada por Johann Wolfgang von Goethe.[29]​ También es bien conocido el llamado Stinksteinwand (muro de piedra apestosa) en Schwalbenthal en la ladera este del Hoher Meissner, donde varias costuras se incendiaron hace siglos después de que cesara la extracción de carbón de lignito; el gas de combustión sigue llegando a la superficie.[30]

India

En India, a partir de 2010, 68 incendios ardían debajo de una región 58 millas cuadradas (150,2 km²) de Yacimiento de carbón de Jharia en Dhanbad, Jharkhand. Los incendios de minas comenzaron en esta región en 1916 y están destruyendo rápidamente la única fuente de coking coal principal del país.[31]

Indonesia

Los incendios de carbón y turba en Indonesia a menudo son provocados por incendios forestales cerca de depósitos en la superficie. Es difícil determinar cuándo un incendio forestal se inicia por un incendio de vetas de carbón, o viceversa.[6]

La causa más común de incendios forestales y neblina en Indonesia es la quema intencional de bosques para despejar tierras para plantaciones de pulpa de madera, caucho y aceite de palma.

No se ha completado un recuento preciso de incendios de vetas de carbón en Indonesia. Solo una fracción minúscula del país ha sido inspeccionada en busca de incendios de carbón.[6]​ Los mejores datos disponibles provienen de un estudio basado en la observación sistemática sobre el terreno. En 1998, se localizaron y cartografiaron un total de 125 incendios de carbón dentro de una franja de 2 kilómetros a ambos lados de un tramo de carretera de 100 kilómetros al norte de Balikpapan a Samarinda en Kalimantan Oriental, utilizando un equipo portátil de Sistema de Posicionamiento Global (GPS). Extrapolando estos datos a áreas en Borneo y Sumatra sustentadas por depósitos de carbón conocidos, se estimó que más de 250.000 incendios de vetas de carbón pueden haber estado ardiendo en Indonesia en 1998.[13]

Las prácticas de limpieza de tierras que utilizan el fuego, a menudo iniciando incendios forestales, pueden ser la causa de los incendios de vetas de carbón en Indonesia. En 1982 y 1983, uno de los incendios forestales más grandes de este siglo asoló durante varios meses aproximadamente 5 millones de hectáreas de selva tropical de Borneo. Sin embargo, Goldammer y Seibert concluyeron que hay indicios de que ya ocurrieron incendios de vetas de carbón entre 13,200 y 15,000 BP.[32]

Una temporada de incendios generalmente ocurre cada 3 a 5 años, cuando el clima en partes de Indonesia se vuelve excepcionalmente seco de junio a noviembre debido al El Niño-Oscilación del Sur frente a la costa oeste de América del Sur. Desde 1982, el fuego ha sido una característica recurrente en las islas de Borneo y Sumatra, quemando grandes áreas en 1987, 1991, 1994, 1997–1998, 2001 y 2004.[13]

En octubre de 2004, el humo procedente del desmonte volvió a cubrir partes sustanciales de Borneo y Sumatra, lo que interrumpió los viajes aéreos,[33]​ aumentó los ingresos hospitalarios,[34]​ y se extendió a partes de Brunei, Singapur y Malasia.[35]​ Los afloramientos de carbón son tan comunes en Indonesia que es prácticamente seguro que estos incendios provocaron nuevos incendios en las vetas de carbón.

Nueva Zelanda

Noruega

En 1944, marineros del Longyearbyen prendieron fuego a la mina n.º 2 de Svalbard en German battleship Tirpitz en su salida final fuera de las aguas costeras de Noruega. La mina continuó ardiendo durante 20 años, mientras que algunas de las áreas fueron extraídas posteriormente de la Mina #2b reconstruida.

Sudáfrica

Estados Unidos

Clinker exposed by a cutting for a road through Willow Creek Canyon, Condado de Carbón
Close up showing fused rock in a clinker
Wall of clinker in a roadcut

Muchos yacimientos de carbón en los EE. UU. están sujetos a ignición espontánea. El Office of Surface Mining (OSM) federal mantiene una base de datos (AMLIS), que en 1999 enumeró 150 zonas de incendio. A mediados de 2010, según OSM, más de 100 incendios ardían debajo de nueve estados, la mayoría de ellos en Colorado, Kentucky, Pensilvania, Utah y Virginia Occidental. Algunos geólogos dicen que muchos incendios no se informan, por lo que el número real de ellos puede estar más cerca de 200, en 21 estados.[8]

En Pensilvania, se conocen 45 zonas de incendios, siendo la más famosa la Centralia mine fire en la mina Centralia en la región de hulla del condado de Columbia, que ha estado ardiendo desde 1962. La mina en llamas[8]​, cerca de Summit Hill, se incendió en 1859.[38]

En Colorado, los incendios de carbón se han presentado como consecuencia de las fluctuaciones en el nivel de las aguas subterráneas, que pueden increase the temperature del carbón hasta 300 °C, lo suficiente como para provocar que llegue a spontaneously ignite. [cita requerida]

El Powder River Basin en Wyoming y Montana contiene unos 800 mil millones de toneladas de lignito, y el Expedición de Lewis y Clark (1804 a 1806) reportó incendios allí. Los incendios han sido un fenómeno natural en esta zona durante unos tres millones de años y han dado forma al paisaje. Por ejemplo, un área de aproximadamente 4000 kilómetros cuadrados está cubierta con coal clinker, parte de ella en Parque nacional Theodore Roosevelt, donde hay una vista espectacular del escoria de carbón rojo ardiente de Scoria Point.[39]

En la cultura popular

  • La película de 1991 Nothing but Trouble, dirigida y coescrita por Dan Aykroyd, presenta un pueblo, Valkenvania, que tiene un fuego de carbón subterráneo que ha estado ardiendo durante décadas. El juez de la ciudad hace referencia al fuego de la mina de carbón que arde constantemente como la fuente de su odio hacia los financieros.

Véase también

Referencias

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Lectura adicional

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