با وجود این که معدن های زغال سنگ از جمله مناطق مستعد خطر تلقی می شوند، اما به خاطر شرایط ویژه هر معدن، به طور معمول استانداردهای بین المللی در مورد این مناطق به درستی رعایت نمی شود.

هر کشوری قوانین و دستورالعمل های خاص خود را دارد. برخی از این قوانین نیز به  این اختصاص دارند که کدام بخش های یک معدن زغال سنگ منطقه مستعد خطر بوده و کدام بخش های آن مناطق مستعد خطر نمی باشند. به طور معمولی و در حالت کلی، هر معدن دست نخورده و بکر ذغال سنگ را می توان به طور کامل یک منطقه مستعد خطر به شمار آورد؛ فارغ از این که شرایط هر بخش آن چیست.

هیئت مدیره معادن زغال سنگ در کشور بریتانیا، به تازگی  از مدیران معدن های زغال سنگ درخواست نموده اند که معدن هایی که تحت سرپرستی دارند را بر اساس منطقه (Zone) دسته بندی نمایند. در کشور کانادا نیز موسسه CSA استاندارد خاص خود را تحت عنوان CAN/CSA-M421-93 منتشر کرده و به اجرا در آورده است. بر اساس این استاندارد می توان بخش ها و قسمت های مختلف یک معدن زغال سنگ را بر اساس سطح خطر آن دسته بندی نمود.

بر اساس این استانداردها، فقط دستگاه ها و ابزار آلات برقی برای استفاده در معدن های تحت خطر گازهای منفجره و قابل اشتعال مورد قبول می باشند که تاییدیه استفاده در مناطق مستعد خطر را داشته باشند.

علاوه بر آن، این استانداردها این نکته را نیز معین می کند که در آن دسته از محل هایی که گاز متان یک و بیست و پنج صدم درصد حجم فضای موجود را اشغال می کند؛ تحت هیچ شرایطی مجاز به استفاده از نیروی الکتریسته نمی باشیم. در این مورد فقط و فقط یک استثنا وجود دارد و آن هم چراغ قوه های ایمن ذاتی می باشند که در معادن استفاده می شوند.

این نوع چراغ قوه ها به دو صورت ممکن است توسط کارکنان معدن ها مورد استفاده قرار بگیرند:

الف. کارکنان چراغ قوه ها را به صورت معمول در دست بگیرند.

ب. چراغ قوه ها برای استفاده راحت تر و آزاد بودن دست ها، روی کلاه کارکنان نصب شود.

نباید این نکته را فراموش کرد که در مورد چراغ قوه های فوق الذکر، سازمان CENELEC وابسته به اتحادیه اروپا، استاندارد BS EN 50033 را با نام زیر مشخص کرده است:

Electrical Apparatus for Potentially Explosive Atmosphere, Caplights for Mines Susceptible to Firedamp

این استاندارد را می توان معادل استاندارد IEC 62013 در IEC به شمار آورد. در نتیجه، بخش های فوق الذکر در معدن ها Zone 0 به حساب می آیند.

از میان انواع متدهای معمول و کاربردی بهره برداری از معدن های زغال سنگ، می توانیم به متدی به نام دیواره بلند (Long Wall) اشاره کنیم. این متد بسیار کاربردی می باشد که استفاده اصلی آن مربوط به  آن دسته از معادنی است  که عمق نسبتا بیشتری دارند.

در این دست معادن به طور معمول دو تونل وجود دارد: یک تونل به عنوان تونل ورودی هوا و تونل دیگری به عنوان تونل خروجی هوا. تونل ورودی هوا، هوای تازه را ( از بالای تسمه نقاله هایی که وظیفه خارج کردنِ زغال سنگ های استخراج شده از معدن را به خارج از معدن برعهده دارند) وارد معدن می کند.

با وجود تونل ورودی هوا، دائما هوای آزاد روی تسمه نقاله های فوق الذکر وجود دارد و به نوعی سیستم تهویه هوا ایجاد می شود که در اثنای خروج زغال سنگ، هوای آلوده نیز ( که به خاطر استخراج زغال سنگ به گاز متان آغشته شده است) خارج می شود.

با توجه به این که هوای خروجی همواره پایین تر از حدی است که منجر به انفجار گازِ قابل اشتعالِ متان شود؛ پس می توان به این صورت نتیجه گیری کرد که تا آن هنگام که این سیستم تهویه ساده به نحوی کارآمد و صحیح در معدن زغال سنگ مورد نظر برقرار باشد؛ برای ایجاد منطقه مستعد خطر دچار هیچ گونه مورد و مشکلی نخواهیم شد. در حقیقت، تنها در صورتی برای ایجاد منطقه مستعد خطر به مشکل خواهیم خورد که این سیستم تهویه هوا از کار افتاده و یا به نحوی دچار ایراد شود.

به طور معمول، در ورودی تونل به معدن، تعدادی تابلوی برق در داخل محفظه های ضد انفجار تعبیه می شود. این به این دلیل است که ورودی های به طور معمول مستعد جرقه می باشند.

در روش دیواره بلند، در داخل تونل جایی وجود دارد که به برش دادن زغال سنگ اختصاص داده شده است. در این بخش از تونل گاز متان در مقادیر زیادی به طور معمول وجود دارد. علاوه بر آن، ممکن است مقادیر قابل توجهی گاز متان نیز به صورت کاملاً ناگهانی در این بخش از تونل تخلیه شود.

حجم گاز متان تولیدی در یک معدن زغال سنگ را می توان وابسته به مقدار زغال سنگ مورد استخراج از آن معدن به شمار آورد. به همین دلیل، بهترین کار برای پیشگیری از هرگونه آتش سوزی احتمالی و صدمات و خسارات ناشی از آن، این است که هریک از لوازم و ابزار آلات الکترونیکی به کار رفته در این بخش از تونل (که به عنوان مثال می توان از روشنایی ها و انواع موتورهای الکتریکی مورد استفاده در تونل نام برد) باید کاملاً با شرایط معدن های زغال سنگ مناسب باشند.

همان طور که پیش تر هم ذکر کردیم، هوای خروجی از معدن های زغال سنگ دارای حجم عظیم و قابل توجهی از گازِ قابل اشتعالِ متان می باشد. این گاز از زغال سنگ های استخراج شده از معادن سرچشمه می گیرد. پس می توان این طور نتیجه گرفت که ضریب خطر هوای خروجی از معادن زغال سنگ بسیار بالا می باشد.

طبقه بندی مناطق مستعد پرخطر گازی بر اساس استاندارد (American Petroleum Institute) API (موسسه نفت آمریکا)

بر اساس این استاندارد، تونل های زغال سنگ را معادل با Zone 0 به حساب می آورند. این به این معناست که در کل طول مسیر این تونل، هیچ گونه وسیله و ابزار الکترونیکی وجود ندارد؛ مگر وسایل هشدار دهنده گاز و یا ابزارآلات آشکار ساز گاز، که آن ها نیز با استفاده از متدهای ایمن ذاتی، به طور کامل محافظت و ایمن سازی می شوند.

نباید این نکته مهم را به هیچ وجه از یاد برد که تنها خطر در معادن زغال سنگ، وجود و انباشت گاز قابل اشعال متان نمی باشد. در حقیقت، در این معدن ها علاوه بر خطر گاز سمی متان، خطر غبارهای ذغال سنگ نیز وجود دارد.

البته این خطر همواره در دسته بندی ها بعد از خطر گازهای متان در درجه دوم قرار می گیرد؛ زیرا  غبارهای زغال سنگ به طور معمول در سطح زیرین و کف معدن های زغال سنگ جمع می شود و در حالت عادی خطر خاصی ایجاد نمی کند.

غبارهای زغال سنگ فقط در یک صورت می توانند باعث ایجاد خطر جدی شوند. آن هم این است که در نتیجه انفجار و آتش سوزی گاز متان، این غبارها که در کف معادن انباشته شده اند؛ می توانند در فضا رها شده و ایجاد خطر کنند.

در حالت طبیعی، دستگاه های ضد انفجار استفاده شده در معادن، علاوه بر گاز متان نسبت به غبار ذغال سنگ نیز مصون هستند و در نتیجه غبار نمی تواند وارد آن ها شده و باعث ایجاد خسارت و آسیب گردد. به علاوه، درجه بندی دمای سطح این دستگاه های ضد انفجار که در معادن مورد استفاده قرار می گیرند؛ باید به قدری پایین باشد که درجه حرارت سطحی ناشی از کارکرد آن ها نتواند عاملی برای ایجاد اشتعال در معدن ها شود.

امروزه، انواع مختلفی از استراتژی ها و روش ها وجود دارند که می توان با استفاده از آن ها به نحوی کاملا حرفه ای و موفقیت آمیز از ایجاد هرگونه اشتعال و آتش سوزی ( و آسیب ها و خطرات ناشی از آن) در معدن های زغال سنگ پیش گیری به عمل آورد.از جمله این روش ها می توان به تمیز کردن مداوم کف معدن های ذغال سنگ اشاره کرد.

از دیگر متدهایی که می توانند نقش پیش گیرانه و حفاظتی در مقابل آتش سوزی در معادن زغال سنگ ایفا کنند؛ می توان به مخلوط نمودن ذره های ذغال سنگ موجود در کف با یک ماده بی اثر (از قبیل پودر سنگ) به طوری که این ذره های ذغال سنگ را از یک ماده منفجره و قابل اشتعال، به ماده ای کاملا غیر قابل اشتعال کند؛ اشاره کرد. این متد کاربرد بسیار بالایی دارد.

متد دیگری که در این راستا به کار می آید؛ استفاده کردن از یک تشت پلاستیکی حاوی شن یا آب می باشد. این تشت ها را به شکل معلق از سقف تونل ها می آویزند. در صورت وقوع هرگونه انفجار احتمالی، مایحتوی این تشت ها در محیط خالی می شود و آتش را به سرعت خاموش می کند تا خسارات وارده را تا حداقل ممکن کاهش دهد.

کار دیگری که می توان انجام داد؛ استفاده کردن از سنسورهایی می باشد که در برابر اشتعال حساس بوده و  به محض شروع اشتعال، باعث تخلیه شدن محفظه هایی که حاوی آب یا پودر سنگ هستند؛ می گردند.

در موضوعات بعدی که مربوط به دسته بندی گازها و دیگر موارد این چنینی می باشد؛ به صورت دقیق و با جزییات کافی به تفاوت های اصلی بین محیط های مستعد خطر داخل و خارج معدن ها خواهیم پرداخت و آن ها را به دقت بررسی خواهیم کرد.

بر اساس ماده شماره پانصد آیین نامه ملی برق در ایالات متحده (NEC)، فضاهای مستعد خطر گازی را می توان در سه دسته جای داد. این سه دسته را می توان به شرح زیر تعریف نمود:

• دسته اول (Class I): دسته اول شامل آن دسته از مکان هایی می باشد که انواعی از گازها و یا بخارا های  قابل اشتعال در آن ها وجود داشته و یا احتمال به وجود آمدن این نوع گازها در آن مکان ها وجود دارد.
• دسته دوم (Class II): دسته دوم شامل آن دسته از مکان هایی می باشد که در آن ها انواعی از غبارهای قابل اشتعال ( که به عنوان مثال می توان به  غبارهای برخی فلزات، ذغال، غلات و دیگر موارد این چنینی) وجود داشته و یا احتمال به وجود آمدن این نوع گازها در آن مکان ها وجود دارد.
• دسته سوم (Class III): دسته سوم شامل آن نوع مکان هایی است که در آن ها انواعی از فیبرها و یا تارهای قابل اشتعال وجود داشته و یا احتمال به وجود آمدن این نوع گازها در آن مکان ها وجود دارد.

شرایط عملیاتی تاسیسات صنعتی به استثنای مواردی از قبیل سیلوها و معدن های زغال سنگ به طور معمول در Class I قرار دارند؛

آیین نامه NEC هر دسته را به دو ِDivision تقسیم می کند: Division 1 و Division2

در Class I, Division 1، احتمال وجود داشتن انواعی از گازها و بخارهای  یا قابل اشتعال به طور معمول وجود دارد.

در مقابل، در Class II, Division2 ، فقط در شرایط غیرعادی و خاص است که احتمال می رود انواعی از گازها و یا بخارهای قابل اشتعال پدید آیند.

طبقه بندی بر اساس استانداردهای انگلستان BS(British Standard) و اتحادیه اروپا CENELEC(European Committee for Electrical Standardization)

در کشور انگلیس و کشورهای دیگر عضو اتحادیه اروپا، به جای استفاده از Division  ، از اصطلاح “منطقه” (Zone) برای طبقه بندی استفاده می کنند. براساس تعریف  موجود در استانداردBS، انواع مختلف منتطقه عبارتند از: Zone 2, Zone 1,  Zone 0

که ماهیت هر یک از منطقه های فوق الذکر به شرح زیر می باشد:

• Zone 0: اصطلاح منطقه صفر به محیطی اطلاق می شود که در آن مخلوطی از انواع گاز منفجره یا هوای قابل اشتعال، برای مدت طولانی و یا حتی به صورت مداوم وجود دارد.
• Zone 1: اصطلاح منطقه یک به محیطی اطلاق می شود که در آن تحت شرایط عادی، امکان دارد آمیزه ای از گاز-هوای قابل انفجار پدید آید
• Zone 2: اصطلاح منطقه دو به محیطی اطلاق می شود که در آن تحت شرایط ویژه ( و نه به صورت معمول) احتمال ایجاد مخلوطی از انواع گاز منفجره یا هوای قابل اشتعال، برای مدت کوتاهی وجود دارد.

نکته: Division 1 معادل Zone 0, 1

Division 2            معادل Zone 2

البته این نکته مهم را نیز باید به خاطر سپرد که این نوع دسته بندی را فقط برای انواع مختلف گازها و بخارهای قابل اشتعال  می توان به کار برد و برای موارد دیگر (گازها و بخارات دیگر) ،به عنوان مثال مواردی از قبیل گردو غبار، نمی توان ان نوع دسته بندی را مورد استفاده قرار داد.

استاندارد IEC 60079-10 نیز مانند استاندارد قبلی که پیش تر در مورد آن به تفصیل صحبت کردیم، از اصطلاح Zone برای دسته بندی استفاده می کند. مانند استاندارد BS ، در این استاندارد نیز منطقه های مستعد خطر عملیاتی را به صورت Zone 2, Zone1, Zone 0 دسته بندی می نماید و بر این اساس روش انتخاب انواع دستگاه های الکترونیکی مورد استفاده در این فضاها را انتخاب می کند.

بر اساس دسته بندی این استاندارد، مناطق مستعد خطر  انواع گازهای منفجره و یا هوای قابل اشتعال به صورت دائم، معمول و یا در موراد خاص را می توان به صورت زیر طبقه بندی نمود:

الف.  انواع ماشین آلات یا تاسیساتی که در حین کار معمول خود، مواد قابل اشتعال از خود متصاعد می نمایند. به عنوان مثال می توان به مخزن ها یا ظرف های درباز، انواع مجراهای تخلیه به هوای آزاد (Vent)،شیرهای اطمینان(Safety Valve)،انواع کمپرسورها، مخزن های گاز خنثی فاقد پوشش و دیگر موارد مشابه اشاره کرد که ممکن است به راحتی در آن ها نشتی ایجاد شود و یا حتی ترک بردارند.

ب. انواع ماشین آلات یا تاسیساتی که فقط در موارد خاص و غیر عادی، از قبیل وجود نشتی و انفجار و… مواد قابل انفجار از خود متصاعد می نمایند. به عنوان مثال می توان از انواع اتصالات، لوله ها،کمپرسورها و دیگر موارد این چنینی نام برد.

پر واضح است که انواع تاسیساتی که در بند الف ذکر شده در مقایسه با بند ب خطرناک تر به شمار می روند.