Modelación de la propagación de incendios de gran escala producidos por la combustión espontánea en los frentes de explotación en minería de carbón a cielo abierto y diseño de estrategias de apagado

Abstract

La producción de carbón de Cerrejón es realizada en la Zona Norte del País, específicamente en la península del departamento de La Guajira, abarcando un área aproximada de 78.000 hectáreas. Los carbones del Cerrejón son susceptibles a la combustión espontánea de carbón, ya que al finalizar el año 2.016 se encontraban activos 325 incendios en los tajos abandonado y paredes altas. La combustión espontánea es un tema de gran preocupación, causando problemas ambientales al generar emisiones de gases contaminantes, pérdidas de reservas, problemas de inestabilidad geotécnica y problemas de salud. La propagación de los incendios en paredes finales y tajos abandonados tiene una esponteneidad termodinámica y depende de la cinetica química generado por el desencadenamiento progresivo de las reacciones químicas, sumado a una intensa liberación de calor en el frente de reacción pudiéndose estudiadar teniendo en cuenta la termodinámica y cinética químicas, que obedecen a la ecuación de conservación de la energía y las especies químicas, respectivamente. Por lo tanto, si el manto de carbón presenta un incendio con una temperatura de 200 °C, la tasa de consumo de carbón es aproximadamente 200 cm3/hora, si el incendio presenta una temperatura de 1.200 °C, la tasa de consumo de carbón es aproximadamente 3.000 cm3/hora; si las fisuras predominan en el macizo rocoso la propagación del incendio sería aproximadamente 17 cm/día, mientras que, si se tienen grietas, la propagación del incendio sería aproximadamente 3,5 cm/día. Se mejoró los métodos de remoción y sofocación, y adicionalmente se planteó como método alternativo llamado PROPEX como una propuesta innovadora de extinción a nivel mundial.

Abstract: The Cerrejón coal production is carried out in the Northern Zone of the Country, specifically in the peninsula of the department of La Guajira, covering an area of approximately 78.000 hectares. Cerrejón coals are susceptible to spontaneous combustion of coal, since at the end of 2.016 there were 325 fires active. Spontaneous combustion is a subject of great concern, causing mainly environmental problems by generating emissions of polluting gases, losses of reserves, problems of geotechnical instability and health problems. The propagation of fires in highwall and footwall is caused by the progressive unleashing of chemical reactions, coupled with an intense release of heat in the reaction front and can be studied taking into account the thermodynamics and chemical kinetics, which are due to the conservation equation of energy and chemical species, respectively. Therefore, if the coal seams present a fire with a temperature of 200 ° C, the rate of consumption of coal is approximately 200 cm3/hour, if the fire has a temperature of 1.200 °C, the rate of consumption of coal is approximately 3.000 cm3 / hour and if the fissure predominate in the rocky mass the fire propagation would be approximately 17 cm/day, whereas if there are cracks, the fire propagation would be approximately 3,5 cm/day. Technical improvements were proposed in the methods of removal, suffocation and the PROPEX proposal as an alternative method of innovative extinction worldwide.