بشكل عام كان الفحم مصدراً بارزاً لتوليد الطاقة لأكثر من مائة عام حتى الآن، حيث أنه يستخدم على نطاق واسع في العديد من الصناعات، كما أنه يعمل أيضاً كوقود في استخراج الحديد من خام الحديد وإنتاج الأسمنت، وحالياً يتم حرق هذا الفحم لتوليد الكهرباء، حيث أنه يوفر حوالي 41% من كهرباء العالم، وبسبب ارتفاع الطلب على الفحم فقد تطورت العديد من تقنيات التعدين لاستخراج الوقود الأحفوري هذا، ويتطلب تعدين الفحم على نطاق واسع استخدام بعض خطوط السحب والشاحنات والناقلات والرافعات الهيدروليكية.
ما هو الفحم الحجري؟
هو عبارة عن وقود أحفوري قد تم إنشاؤه من بقايا النباتات التي عاشت وتوفيت منذ حوالي 100 إلى 400 مليون سنة – عندما غُطيت أجزاء من الأرض بغابات مستنقعات ضخمة، ويُصنف الفحم على أنه مصدر طاقة غير متجدد لأن تكوينه يستغرق ملايين السنين، وتأتي الطاقة التي نحصل عليها من الفحم اليوم من الطاقة التي تمتصها النباتات من الشمس منذ ملايين السنين، حيث تخزن جميع النباتات الحية الطاقة من الشمس من خلال عملية تعرف باسم التمثيل الضوئي، وبعد موت النباتات يتم إطلاق هذه الطاقة عندما تتحلل النباتات، ومع ذلك في ظل ظروف مواتية لتكوين الفحم تتوقف عملية التحلل، مما قد يمنع المزيد من إطلاق الطاقة الشمسية المخزنة.
استخراج ومعالجة ونقل الفحم الحجري
استخراج الفحم الحجري
بشكل عام يمكن أن يختلف تكوين الفحم المستخرج من الأرض في مناطق مختلفة على نطاق واسع، فمنذ الأيام الأولى للتعدين فقد تم تحسين جودة الفحم الحجري عن طريق إزالة المواد المعدنية غير المرغوب فيها، وخلال هذا الوقت تطورت مصانع تحضير الفحم بشكل كبير من الفصل البسيط بالحجم في أوائل القرن العشرين إلى الفحم المقطوع للاستخدام المنزلي والأحجام الوسيطة للاستخدام الصناعي، كما يوجد هناك طريقتان لإزالة الفحم من باطن الأرض وهما التعدين السطحي والتعدين تحت الأرض:
التعدين السطحي: يتم استخدام التعدين السطحي عندما يكون التماس الفحم قريباً نسبياً من السطح، وعادة ما يكون في حدود 200 قدم، وتتمثل الخطوة الأولى في عملية التعدين السطحي في إزالة وتخزين التربة والصخور التي تغطي الفحم، حيث يستخدم العمال في هذه العملية مجموعة متنوعة من بعض المعدات الثقيلة مثل: خطوط السحب ومجارف الطاقة والجرافات والرافعات الأمامية لاستخراج الفحم.
وبعد التعدين السطحي يقوم العمال باستبدال الطبقة السفلية وتصنيفها وتغطيتها بالتربة السطحية وتسميد المنطقة، حيث تساعد هذه الخطوات حقاً في استعادة التوازن البيولوجي للمنطقة ومنع التآكل، كما يمكن بعد ذلك أيضاً استخدام الأرض للأراضي الزراعية أو موائل الحياة البرية أو الترفيه أو كمواقع للتطوير التجاري.
التعدين تحت الأرض: يتم استخدام التعدين تحت الأرض عندما يتم دفن طبقات الفحم تحت السطح لعدة مئات من الأقدام، وفي التعدين تحت الأرض ينزل العمال والآلات عبر عمود رأسي أو نفق مائل يسمى منحدر لإزالة الفحم، وتغرق أعمدة المنجم حتى عمق حوالي 1000 قدم، وإحدى طرق التعدين تحت الأرض تسمى تعدين الغرف والأعمدة، وبهذه الطريقة يجب ترك الكثير من الفحم لدعم أسقف وجدران المنجم، وفي بعض الأحيان قد يتم ترك ما يصل إلى نصف الفحم في تشكيلات أعمدة كبيرة لمنع المنجم من الانهيار.
تعد طريقة التعدين تحت الأرض هي أكثر كفاءة وأماناً، حيث أنها تستخدم آلة محمية بشكل خاص تسمح للمنطقة الملغومة بالانهيار بطريقة محكومة، وقد تسمى هذه الطريقة بتعدين الجدار الطويل؛ لأنه يمكن إزالة كتل ضخمة من الفحم والتي يصل عرضها إلى عدة مئات من الأقدام.
معالجة ونقل الفحم الحجري:
بعد خروج الفحم من الأرض ينتقل عادةً على حزام ناقل إلى مصنع التحضير الموجود في موقع التعدين، ويقوم مصنع “تحضيري” بتنظيف الفحم ومعالجته لإزالة الأوساخ والصخور والرماد والكبريت والشوائب الأخرى، حيث أنه يتم إزالة الشوائب لأنها قد تزيد من قيمة تسخين الفحم.
وبعد استخراج الفحم ومعالجته فإنه قد يصبح جاهزاً للطرح في السوق، ويعتبر النقل من الاعتبارات المهمة للغاية في قدرة الفحم على المنافسة مع أنواع الوقود الأخرى لأن نقل الفحم في بعض الأحيان قد يكلف أكثر من تعدين الفحم.
فعلى سبيل المثال يمكن لبعض خطوط الأنابيب تحت الأرض أن تنقل البترول والغاز الطبيعي إلى السوق بسهولة، ولكن هذا ليس كذلك بالنسبة للفحم، حيث قد تنقل القطارات الضخمة معظم الفحم (حوالي 60 بالمائة) في جزء على الأقل من رحلتها إلى السوق، ومن الأرخص نقل الفحم على المراكب النهرية، ولكن هذا الخيار غير متاح دائماً، كما يمكن أيضاً نقل الفحم بواسطة الشاحنات والناقلات إذا كان منجم الفحم قريباً، ومن الناحية المثالية يتم بناء محطات الطاقة الكهربائية التي تعمل بالفحم بالقرب من مناجم الفحم لتقليل تكاليف النقل.
