Incendio en veta de carbón

Un incendio en una veta de carbón es la quema de un afloramiento o una veta de carbón subterránea . La mayoría de los incendios en vetas de carbón presentan una combustión latente , ^[1] en particular los incendios en vetas de carbón subterráneas, debido a la disponibilidad limitada de oxígeno atmosférico. Los casos de incendios en 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 que la lluvia o la nieve los extingan, los incendios en vetas de carbón subterráneas son los incendios más persistentes de la Tierra y pueden arder durante miles de años, como Burning Mountain en Australia. ^[4] Los incendios en vetas de carbón pueden iniciarse por autocalentamiento de la oxidación a baja temperatura, rayos, incendios forestales e incluso incendios provocados. Los incendios en vetas de carbón han ido moldeando lentamente la litosfera y cambiando la atmósfera, pero este ritmo se ha vuelto más rápido y más extenso en los tiempos modernos, desencadenado por la minería. ^[5]

Los incendios de carbón son un grave peligro para la salud y la seguridad, ya que afectan al medio ambiente al liberar humos tóxicos, reavivando incendios de pasto, matorrales o bosques y provocando hundimientos de infraestructuras superficiales como carreteras, ferrocarriles, tuberías, líneas eléctricas, soportes de puentes, edificios y viviendas. Ya sea que los inicien los seres humanos o por causas naturales, los incendios de vetas de carbón continúan ardiendo durante décadas, siglos o incluso milenios, hasta que ocurre una de las siguientes situaciones: o bien se agota la fuente de combustible, se encuentra un nivel freático permanente, la profundidad de la quemadura se vuelve mayor que la capacidad del suelo para hundirse y ventilarse, o bien intervienen los seres humanos. Debido a que arden bajo tierra, los incendios de vetas de carbón son extremadamente difíciles y costosos de extinguir, y es poco probable que se supriman con la lluvia. ^[6] Existen fuertes similitudes entre los incendios de carbón y los incendios de turba .

En todo el mundo, en cualquier momento se están produciendo miles de incendios subterráneos de carbón. El problema es más agudo en los países industrializados ricos en carbón, como China. ^[5] Se calcula que las emisiones mundiales de los incendios de carbón hacen que 40 toneladas de mercurio entren a la atmósfera cada año y representan el tres por ciento de las emisiones anuales de CO2 del mundo _. [ 7 ^]

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

Los incendios en minas pueden comenzar como resultado de un accidente industrial, generalmente por una explosión de gas. Históricamente, algunos incendios en minas se iniciaron cuando las autoridades detuvieron la minería ilegal , generalmente haciendo estallar la mina. Muchos incendios recientes en minas comenzaron cuando la gente quemó basura en un vertedero que estaba cerca de minas de carbón abandonadas, incluido el muy publicitado incendio de Centralia, Pensilvania , que lleva ardiendo desde 1962. De los cientos de incendios en minas que arden hoy en día en los Estados Unidos, la mayoría se encuentran en el estado de Pensilvania .

Algunos incendios a lo largo de vetas de carbón son fenómenos naturales. Algunos carbones pueden autoencenderse a temperaturas tan bajas como 40 °C (104 °F) para el lignito en las condiciones adecuadas de humedad y tamaño de grano. ^[8] El incendio suele comenzar a 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. La autoignición 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 que enciende el gas y provoca una explosión y un incendio del carbón. La misma estática del gas es bien conocida en los barcos y se debe tener cuidado para garantizar que no se produzcan chispas de este tipo.

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

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

Los incendios forestales (causados ​​por rayos u otros) pueden encender el carbón cerca de la superficie o la entrada de una mina, y el fuego latente puede propagarse a través de la veta, creando hundimientos que pueden abrir más vetas al oxígeno y generar futuros incendios forestales cuando el fuego salga a la superficie. Los afloramientos de clínker prehistóricos 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 colinas y mesetas . Se estima que Burning Mountain de Australia , el incendio de carbón más antiguo conocido, ha ardido durante 6000 años. ^[9]

En todo el mundo, se están produciendo miles de incendios inextinguibles en minas, especialmente en China, donde la pobreza, la falta de regulaciones gubernamentales y el desarrollo descontrolado se combinan para crear un desastre ambiental. La minería a cielo abierto moderna expone vetas de carbón humeantes al aire, lo que reaviva las llamas.

Los chinos rurales de las regiones carboníferas suelen extraer carbón para uso doméstico y abandonan los pozos cuando se vuelven demasiado profundos, lo que deja expuesto al aire un polvo de carbón altamente combustible. El uso de imágenes satelitales para mapear los incendios de carbón de China dio como resultado el descubrimiento de muchos incendios previamente desconocidos. El incendio de carbón más antiguo de China se encuentra en Baijigou (白芨沟, en el distrito de Dawukou de Shizuishan , Ningxia ) y se dice que ha estado ardiendo desde la dinastía Qing (antes de 1912). ^[10]

Antes de intentar extinguir un incendio en una veta de carbón cercana a la superficie, se debe determinar con la mayor precisión posible su ubicación y extensión subterránea. Además de estudiar el contexto geográfico, geológico y de infraestructura, se puede obtener información a partir de mediciones directas, entre las que se incluyen:

• Mediciones de temperatura de la superficie terrestre, en fisuras y perforaciones, por ejemplo mediante pirómetros
• Mediciones de gases 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 determinar el grado de conductividad u otros parámetros subterráneos. Por ejemplo, las mediciones de conductividad trazan un mapa de los cambios de humedad cerca del incendio; la medición del magnetismo puede determinar cambios en las características magnéticas de la roca adyacente causados ​​por el calor.
• Teledetección desde aeronaves y satélites. La cartografía óptica de alta resolución, la termografía y los datos hiperespectrales desempeñan un papel importante. Los incendios de carbón subterráneos de varios cientos a más de mil grados Celsius pueden aumentar la temperatura de la superficie en solo unos pocos grados. Este orden de magnitud es similar a la diferencia de temperatura entre las laderas iluminadas por el sol y las laderas sombreadas de un montón de escoria o una duna de arena. Los equipos de detección por infrarrojos pueden rastrear la ubicación del incendio a medida que el fuego calienta el suelo por todos lados. ^[11] Sin embargo, las técnicas de teledetección no pueden distinguir los incendios individuales que arden cerca uno del otro y a menudo conducen a un recuento insuficiente de los incendios reales. ^[12] También pueden tener algunas dificultades para distinguir los incendios de vetas de carbón de los incendios forestales. La combinación de datos in situ con datos de teledetección permite monitorear la intensidad de los incendios de carbón durante períodos más largos utilizando análisis de series temporales. ^[13]

Las minas de carbón subterráneas pueden estar equipadas con sistemas de sensores instalados permanentemente. Estos transmiten mediciones de presión, temperatura, flujo de aire y composición de gases al personal de control de seguridad, lo que les permite recibir una advertencia temprana de cualquier problema.

Además de la destrucción de las zonas afectadas, los incendios de carbón suelen emitir gases tóxicos, como 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 mundiales de dióxido de carbono procedentes de combustibles fósiles . ^[9]

Uno de los cambios más visibles será el hundimiento del terreno . Otro efecto ambiental local puede incluir la presencia de plantas o animales que se benefician del fuego de carbón. La prevalencia de plantas no nativas 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 mediterráneas en una región con inviernos fríos, y se cree que las temperaturas elevadas del suelo por encima de los incendios permitieron su supervivencia. ^[14]

Para que un incendio se propague, necesita combustible, oxígeno y calor . Como es muy difícil llegar directamente a los incendios subterráneos, su extinción implica encontrar una metodología adecuada que aborde la interacción del combustible y el oxígeno en el caso de un incendio en cuestión. Un incendio se puede aislar de su fuente de combustible, por ejemplo, mediante cortafuegos o barreras ignífugas. Muchos incendios, en particular los que se producen en pendientes pronunciadas, se pueden extinguir por completo. En el caso de incendios en vetas de carbón cercanas a la superficie, se puede interrumpir la entrada de oxígeno en el aire cubriendo la zona o instalando barreras herméticas. Otra posibilidad es impedir la salida de los gases de combustión para que el incendio se apague con sus propios humos de escape. La energía se puede eliminar mediante enfriamiento, normalmente inyectando grandes cantidades de agua. Sin embargo, si el carbón seco restante absorbe agua, el calor resultante de la absorción puede provocar la reignición de un incendio que ya se había extinguido a medida que la zona se seca. En consecuencia, se debe eliminar más energía de la que genera el incendio. 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 el loess o la arcilla, para evitar el contacto con la atmósfera.

La extinción de incendios subterráneos de carbón, que a veces superan temperaturas de 540 °C (1000 °F), es muy peligrosa y muy costosa. ^[9]

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

• Alisar la superficie sobre el fuego con equipo pesado para hacerla apta para el tráfico.
• Perforar agujeros en la zona del incendio, con una distancia de unos 20 m entre sí, hasta el origen del incendio, siguiendo una cuadrícula regular.
• Inyección de agua o lodo en los pozos a largo plazo, normalmente 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 según lo permita el clima.

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

Los incendios de vetas de carbón subterráneas se extinguen habitualmente mediante inertización por parte del personal de rescate de la mina . Para ello, se aísla la zona afectada mediante la construcción de presas en las galerías. A continuación se introduce un gas inerte, normalmente nitrógeno, utilizando normalmente las tuberías disponibles.

En 2004, el gobierno chino afirmó haber logrado apagar un incendio en una mina de carbón cerca de Urumqi, en la provincia china de Xinjiang , que llevaba 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 lo habían extinguido, y se veían llamas y todo seguía ardiendo... Dijeron que lo habían apagado, ¿y quién puede decir lo contrario?" ^[15]

En Polonia se desarrolló un motor a reacción, conocido como Gorniczy Agregat Gasniczy (GAG), que se utilizó con éxito para combatir incendios de carbón y desplazar el grisú en las minas.

La revista Time informó en julio de 2010 que estaban empezando a llegar al mercado alternativas menos costosas para extinguir incendios en vetas de carbón, incluidas lechadas resistentes al calor y una espuma de nitrógeno que extingue el fuego , y que otras soluciones innovadoras estaban en camino. ^[7]

A continuación se enumeran algunos de los incendios de minas más notables del mundo.

• Montaña Ardiente : una veta de carbón subterránea de combustión lenta y de origen natural que ha estado ardiendo durante más de 5500 años.
• Incendio en la mina de carbón de Hill End : un incendio en una veta de carbón en Cessnock, Nueva Gales del Sur , que ardió desde agosto de 1930, a más tardar, hasta junio de 1949, probablemente.
• Mina de carbón Blair Athol : una mina situada cerca de Clermont, Queensland , que ha sido escenario de numerosos incendios, uno de los cuales ardió bajo tierra durante 54 años.
• Morwell, Victoria : la mina a cielo abierto de Great Morwell se incendió en marzo de 1902 y ardió durante más de un mes. Se extinguió perforando el cercano río Morwell con explosivos para inundar la mina. Se descubrió que el incendio fue causado por sabotaje con dispositivos incendiarios . ^{[16] [17]}
• Central eléctrica de Hazelwood : un frente de carbón de 2 km en la mina a cielo abierto de Hazelwood fue incendiado por un incendio forestal en octubre de 2006 ^[18] y nuevamente en febrero de 2014. ^[19] Miles de residentes se vieron afectados por el incendio en la mina de carbón de Hazelwood en 2014, que ardió durante 45 días y envió humo por toda la comunidad de Morwell en Victoria. ^[20] El gobierno aconsejó a los grupos vulnerables de personas en South Morwell que se reubicaran temporalmente debido al peligro de partículas PM2.5. En mayo de 2020, la Hazelwood Power Corporation recibió una multa de $1,56 millones por infracciones de salud y seguridad ocupacional asociadas con el incendio. ^[21]

• Elkford, Columbia Británica ^[22]
• Merritt, Columbia Británica
• Carmacks, Yukón
• Smoking Hills , Territorios del Noroeste

En China, el mayor productor de carbón del mundo , con una producción anual de alrededor de 2.500 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 cada año, y que la misma cantidad a su vez se vuelve inaccesible para la minería. ^[10] Los incendios de carbón se extienden por una franja que atraviesa todo el norte de China , 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 Xinjiang , Mongolia Interior y Ningxia . Además de las pérdidas por carbón quemado e inaccesible, estos incendios contribuyen a la contaminación del aire y aumentan considerablemente los niveles de emisiones de gases de efecto invernadero y, por lo tanto, se han convertido en un problema que ha ganado atención internacional.

En la cuenca carbonífera de Saint-Etienne, se han descrito cinco colinas en llamas (montagnes de feu) desde principios del siglo XVII hasta principios del siglo XIX alrededor de la ciudad de Saint-Etienne. ^{[23] [24]} Se informó que algunos de estos incendios ardieron durante 3 siglos. La mayoría de ellos se extinguieron en 1785 ^[25] Estas antiguas colinas en llamas corresponden hoy en día al Mont Salson , Bois d'Avaize y Côte Chaude en Saint-Etienne, la colline du Brûlé en la Ricamarie y Le mont du Feu (Monte de fuego) en Genilac. El incendio en Genilac duró 30 años a partir de 1740. ^[24] Los afloramientos de rocas pirometamórficas generadas por estos incendios son visibles hoy en día en Mont Salson y bois d'Avaize .

En Planitz, hoy parte de la ciudad de Zwickau , una veta de carbón que había estado ardiendo desde 1476 solo se extinguió en 1860. ^{[26] [27]} En Dudweiler , Sarre, un incendio en una veta de carbón se inició 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 muy conocido el llamado Stinksteinwand ( muro de piedra apestosa ) en Schwalbenthal en la ladera oriental del Hoher Meißner , donde varias vetas se incendiaron hace siglos después de que cesara la minería de carbón de lignito; el gas de combustión continúa llegando a la superficie. ^[30]

En la India, en 2010, había 68 incendios en una región de 150 km2 (58 millas cuadradas ⁾ del yacimiento de carbón de Jharia en Dhanbad, Jharkhand . Los incendios mineros comenzaron en esta región en 1916 y están destruyendo rápidamente la única fuente de carbón de coque de primera calidad en el país, así como las áreas circundantes debido al hundimiento del terreno y la contaminación. ^[31]

Los incendios de carbón y turba en Indonesia suelen ser provocados por incendios forestales cerca de depósitos en la superficie. Es difícil determinar cuándo un incendio forestal se inicia a partir de un incendio en una veta 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 cultivos de plantaciones de pulpa de madera, caucho y aceite de palma.

En Indonesia no se ha realizado un recuento preciso de los incendios de vetas de carbón. Sólo se ha estudiado una fracción minúscula del país para detectar incendios de carbón. ^[6] Los mejores datos disponibles proceden de un estudio basado en la observación sistemática sobre el terreno. En 1998, se localizaron y cartografiaron un total de 125 incendios de carbón en una franja de 2 kilómetros a cada lado de un tramo de 100 kilómetros de carretera al norte de Balikpapan hasta Samarinda en Kalimantan Oriental, utilizando un equipo portátil de Sistema de Posicionamiento Global (GPS). Extrapolando estos datos a las zonas de Borneo y Sumatra en las que se conocen depósitos de carbón, se estimó que en 1998 podrían haber estado ardiendo más de 250.000 incendios de vetas de carbón en Indonesia. ^[12]

Las prácticas de desmonte que utilizan el fuego, que a menudo provocan incendios forestales, pueden ser la causa de los incendios de vetas de carbón en Indonesia. En 1982 y 1983, uno de los mayores incendios forestales de este siglo asoló durante varios meses unas 5 millones de hectáreas de selva tropical de Borneo. Sin embargo, Goldammer y Seibert concluyeron que existen indicios de que ya se produjeron incendios de vetas de carbón entre 13.200 y 15.000 años antes del presente . ^[32]

Por lo general, cada tres o cinco años se produce una temporada de incendios, en la que el clima de algunas partes de Indonesia se torna excepcionalmente seco de junio a noviembre debido al fenómeno de El Niño-Oscilación del Sur en la costa oeste de Sudamérica. Desde 1982, los incendios han sido una característica recurrente en las islas de Borneo y Sumatra, quemando grandes áreas en 1987, 1991, 1994, 1997-1998, 2001 y 2004. ^[12]

En octubre de 2004, el humo proveniente de la tala de tierras volvió a cubrir grandes porciones de Borneo y Sumatra, perturbando el transporte aéreo, ^[33] aumentando las admisiones hospitalarias, ^[34] y extendiéndose 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 vetas de carbón.

• La cara de Burnett, Costa Oeste
• Mina Strongman , Costa Oeste
• Wangaloa, Otago ^[36]
• Mina Pike River , Costa Oeste
• Área de Millerton, mina Stockton, Costa Oeste, Isla Sur, Nueva Zelanda

En 1944, los marineros del acorazado alemán Tirpitz incendiaron la mina n.° 2 de Longyearbyen en Svalbard durante su última incursión fuera de las aguas costeras noruegas. La mina continuó ardiendo durante 20 años, mientras que algunas de las áreas fueron posteriormente minadas a partir de la mina n.° 2b reconstruida.

• Las minas de carbón de Transvaal y Delagoa Bay, cerca de Emalahleni (antes conocida como Witbank ), Mpumalanga, han estado ardiendo desde que la mina fue abandonada en 1953. ^[37]

En Estados Unidos, muchas minas de carbón están sujetas a incendios espontáneos. La Oficina Federal de Minería a Superficie (OSM, por sus siglas en inglés) mantiene una base de datos (AMLIS, por sus siglas en inglés) que, en 1999, enumeraba 150 zonas de incendios. A mediados de 2010, según la OSM, había más de 100 incendios en nueve estados, la mayoría de ellos en Colorado, Kentucky, Pensilvania, Utah y Virginia Occidental. Algunos geólogos afirman que muchos incendios no se denuncian, por lo que el número real de ellos puede estar más cerca de los 200, en 21 estados. ^[7]

En Pensilvania se conocen 45 zonas de incendio, siendo la más famosa el incendio de la mina Centralia en la región de carbón duro del condado de Columbia, que ha estado ardiendo desde 1962. ^[7] La ​​mina Burning Mine, cerca de Summit Hill , se incendió en 1859. ^[38]

En Colorado, los incendios de carbón han surgido como consecuencia de fluctuaciones en el nivel de las aguas subterráneas, que pueden aumentar la temperatura del carbón hasta 300 °C, lo suficiente como para provocar su encendido espontáneo . ^{[ cita requerida ]}

La cuenca del río Powder en Wyoming y Montana contiene unos 800 mil millones de toneladas de lignito, y la expedición de Lewis y Clark (1804 a 1806) informó de 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 unos 4.000 kilómetros cuadrados está cubierta de clínker de carbón , parte de ella en el Parque Nacional Theodore Roosevelt , donde hay una vista espectacular del clínker de carbón de color rojo intenso desde Scoria Point. ^[39]

• Laurel Run, Pensilvania ^[40]
• Nuevo castillo, Colorado
• Glenwood Springs, Colorado
• Arroyo Lotts, Kentucky
• Ruth Mullins, Kentucky
• Truman Shephard, Kentucky
• Nueva Straitsville, Ohio
• San Toy, Ohio
• Montaña Humeante en el Monumento Nacional Grand Staircase-Escalante, Utah
• Sego, Utah
• Vanderbilt, Pensilvania
• Centralia, Pensilvania
• Carbondale, Pensilvania
• El incendio de la veta de carbón debajo de Marshall Mesa en Boulder, Colorado , fue investigado como una posible causa del incendio de Marshall de 2021. ^[41]

La novela Germinal del novelista francés Émile Zola describe un incendio de carbón ficticio llamado Le Tartaret .

La película Nothing but Trouble (Nada más que problemas) , de 1991 , dirigida y coescrita por Dan Aykroyd , presenta una ciudad, Valkenvania, que tiene un incendio de carbón subterráneo que ha estado ardiendo durante décadas. El juez de la ciudad hace referencia al incendio constante de la mina de carbón como la fuente de su odio hacia los financieros.

En el programa de televisión Scorpion , temporada 3, episodio 23 , el equipo Scorpion extingue un incendio de carbón subterráneo en Wyoming.

La novela Fuego en la Tierra (地火) del autor chino Liu Cixin se centra en el tema de los incendios de carbón subterráneos, explorando sus causas y consecuencias dentro de una narrativa ficticia.

• El cráter de gas de Darvaza , un depósito de gas natural en llamas en Turkmenistán
• Gasificación subterránea de carbón
• Incendio en pozo petrolero
• Mineral fumarola

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• El estado de la investigación sobre incendios en minas en los Estados Unidos, Instituto Nacional de Seguridad y Salud Ocupacional (NIOSH), Centros para el Control y la Prevención de Enfermedades (2008)
• Enciclopedia de la Tierra: Incendios de carbón
• Enciclopedia de la Tierra: Quema de carbón y teledetección
• "Incendios de carbón: ¿un riesgo natural o provocado por el hombre?" (sitio sobre incendios en minas de carbón de Anupma Prakash, de la Universidad de Alaska-Fairbanks)
• "Combatiendo los infiernos bajo tierra". Popular Mechanics , septiembre de 1951, págs. 124-130.
• "Tierra en llamas". Descubre .
• "En busca de curas en las minas de carbón de Kentucky". Newsweek .
• Enlace al vídeo: Reino Unido busca productos naturales en los entornos únicos de Kentucky