غبار الفحم

يُعدّ غبار الفحم المُعلق في الهواء مادةً قابلةً للاشتعال، إذ يتميز بمساحة سطحية أكبر بكثير لكل وحدة وزن مقارنةً بقطع الفحم، مما يجعله أكثر عرضةً للاشتعال التلقائي . ومع ذلك، يتطلب حدوث الانفجار توفر خمسة عناصر أساسية: الأكسجين، ومصدر للاشتعال، وغبار الفحم، وانتشار غبار الفحم، وحصر الغبار. ^{[ 4 ]} فعلى سبيل المثال، يُشكل مخزن الفحم شبه الفارغ خطر انفجار أكبر من المخزن الممتلئ، وذلك بسبب زيادة المساحة المتاحة للأكسجين وانتشار الغبار داخل المخزن.

تسببت انفجارات غبار الفحم في أسوأ حوادث التعدين في التاريخ ، مثل كارثة سينغينيد في جنوب ويلز عام 1913 التي أودت بحياة 439 عامل منجم، وكارثة منجم كوريير في شمال فرنسا التي أودت بحياة 1099 عامل منجم عام 1906، وكارثة منجم لويزينثال في ألمانيا التي حصدت أرواح 299 شخصًا عام 1962، والأسوأ من ذلك كله: انفجار منجم بينكسيهو في الصين الذي أودى بحياة 1549 شخصًا عام 1942. كانت هذه الحوادث عادةً ما تبدأ باشتعال غاز الميثان ، حيث أدت الموجة الصدمية الناتجة عنه إلى رفع غبار الفحم من أرضية أنفاق المنجم، مما أدى إلى تكوين خليط قابل للانفجار. وقد قام مايكل فاراداي وتشارلز لايل بالتحقيق في هذه المشكلة في منجم هاسويل بمقاطعة دورهام عام 1844، ولكن تم تجاهل استنتاجاتهما في ذلك الوقت. ^{[ 5 ]}

يُمكن أن يُسبب استنشاق غبار الفحم عددًا من أمراض الجهاز التنفسي. يُصيب داء الرئة السوداء، أو ما يُعرف بداء الرئة الناتج عن استنشاق غبار الفحم ، أكثر من عُشر عمال مناجم الفحم المُخضرمين في الولايات المتحدة (بحد أدنى 25 عامًا من العمل في هذا المجال). ^{[ 6 ]} يُعدّ مرض الانسداد الرئوي المُزمن (COPD) مرضًا آخر يُصيب عمال مناجم الفحم الذين يتعرضون لغبار الفحم لفترات طويلة. ^{[ 7 ]} يُصاب عمال مناجم الفحم في كنتاكي، وفرجينيا الغربية، وفرجينيا بهذه الأمراض تحديدًا بمعدل مُرتفع. ^{[ 8 ]} يُعزى ذلك جزئيًا إلى ارتفاع نسبة السيليكا في غبار الفحم المُتولّد في جبال الأبلاش مُقارنةً بمواقع تعدين الفحم الأخرى في الولايات المتحدة. ^{[ 8 ]}

وبالمثل، يمكن أن يؤدي استنشاق غبار الفحم إلى الإصابة بانتفاخ الرئة . وهو مرض شائع بين المدخنين، ويزيد استنشاق غبار الفحم من خطر الإصابة به بالتزامن مع التدخين. ^{[ 7 ]} يؤدي الاستنشاق المزمن لغبار الفحم، الذي ينتج عادةً كمنتج ثانوي لتعدين الفحم ، إلى ترسب الغبار في المجاري التنفسية، مما يسبب هذه الأمراض. وتظهر أعراض الأمراض المذكورة أعلاه، بالإضافة إلى أعراض التهاب الشعب الهوائية ، لدى عمال مناجم الفحم حتى بعد عامين فقط من التعرض لغبار الفحم. ^{[ 7 ]}

حددت إدارة السلامة والصحة المهنية (OSHA) الحد القانوني ( الحد المسموح به للتعرض ) لغبار الفحم في مكان العمل بـ 2.4 ملغم/م³ ⁽ 5% SiO₂ ₎ خلال يوم عمل مدته 8 ساعات. وحدد المعهد الوطني للسلامة والصحة المهنية (NIOSH) حدًا موصى به للتعرض (REL) بـ 1 ملغم/م³ ⁽ حسب قياس إدارة السلامة والصحة في المناجم (MSHA)) أو 0.9 ملغم/م³ ⁽ حسب قياس ISO/CEN/ACGIH) خلال يوم عمل مدته 8 ساعات. كما وضعت NIOSH وOSHA وMSHA العديد من البرامج لدراسة غبار الفحم ومخاطره، والمساعدة في الوقاية من الأمراض التي قد يسببها. وقد أنشأ NIOSH برنامج مراقبة صحة عمال الفحم (CWHSP) عام 1969 لدراسة الأمراض الناجمة عن استنشاق غبار الفحم المزمن. يشمل هذا البرنامج فحصًا مجانيًا لمرض الرئة السوداء لعمال مناجم الفحم في الولايات المتحدة، وتحسين إمكانية تشريح جثثهم لصالح المعهد الوطني للسلامة والصحة المهنية (NIOSH). ^{[ 9 ]} في عام 2014، أصدرت إدارة السلامة والصحة في المناجم (MSHA) قانون غبار الفحم القابل للاستنشاق لزيادة مستوى الحماية التي يتلقاها عمال مناجم الفحم فيما يتعلق بغبار الفحم. ^{[ 10 ]} وقد خفّض هذا القانون أيضًا حدود التعرض المسموح بها مع تطبيق مراحل جديدة من الخطة. كما أن لدى وزارة العمل الأمريكية برنامجًا فيدراليًا للرئة السوداء، أو تعويض عمال مناجم الفحم، لتوفير التعويضات لعمال مناجم الفحم غير القادرين على العمل نتيجة إصابتهم بمرض الرئة السوداء بسبب التعرض لغبار الفحم. ^{[ 11 ]}

يُعدّ الحفاظ على بيئة عمل نظيفة والسيطرة على أي مواد خطرة، لا سيما الغبار القابل للاشتعال المتطاير كغبار الفحم، من أفضل الممارسات على الإطلاق. وتعود العديد من الانفجارات الناجمة عن الغبار القابل للاشتعال إلى تراكمه على الجدران والأرضيات والأسطح الأخرى. ^{[ 12 ]} ويُشكّل تراكم غبار الفحم غير المُسيطر عليه في مكان العمل خطرًا جسيمًا يجب التخلص منه. ويمكن تحسين السيطرة على غبار الفحم من خلال استخدام المكانس الكهربائية المُعتمدة لشفط الغبار، وأنظمة تجميع الغبار، واتباع أساليب الحدّ من غبار الفحم المتطاير، بالإضافة إلى اتباع إجراءات النظافة العامة. ^{[ 2 ]}

للوقاية من الانفجارات، يُنصح بتعزيز وتطبيق ممارسات النظافة الجيدة في مكان العمل من خلال التحكم في غبار الفحم وأي مصادر اشتعال محتملة. ^{[ 2 ]} تشمل بعض مصادر الاشتعال التي قد تتطلب التحكم أو الاستخدام بحذر بالقرب من غبار الفحم الآلات الثقيلة والمكونات الكهربائية واللهب المكشوف أو الشرر. ^{[ 2 ]} تشمل الجهود الرئيسية للوقاية من الانفجارات الناتجة عن غبار الفحم استخدام مصابيح السلامة ، وإضافة أكوام من غبار الحجر إلى أنفاق المناجم لتخفيف تركيز غبار الفحم، وترطيب مواقع العمل، وضمان تهوية فعالة لجميع مواقع العمل.

من الوسائل الأخرى لمنع الانفجارات وضع غبار الصخور في منجم الفحم، وهو عادةً غبار الحجر الجيري المطحون ، الذي يمتص الطاقة الحرارية من الغازات الساخنة. وقد استُخدمت هذه التقنية منذ أوائل القرن العشرين، ولكن طرأت عليها تحسينات تكنولوجية منذ ذلك الحين. ^{[ 13 ]} ومنذ ذلك الحين، طوّر المعهد الوطني للسلامة والصحة المهنية (NIOSH) جهاز قياس قابلية انفجار غبار الفحم (CDEM) لاختبار خليط الفحم وغبار الصخور في المناجم. ^{[ 14 ]} وتتيح عملية الاختبار الميداني هذه لعمال المناجم تقييم مدى قابلية بيئة عملهم للانفجار.