غاز النار

غاز الميثان هو أي غاز قابل للاشتعال ، وعادةً ما يكون غاز الميثان الموجود في طبقات الفحم ، والذي يتواجد في مناجم الفحم . ^{[ 1 ]} ويتواجد بكثرة في المناطق التي يكون فيها الفحم من النوع البيتوميني . يتراكم هذا الغاز في جيوب داخل طبقات الفحم والطبقات المجاورة، وعند اختراق هذه الجيوب، قد يتسبب انطلاق الغاز في حدوث انفجارات. تاريخيًا، إذا كان هذا الجيب مضغوطًا بشدة، كان يُطلق عليه اسم "كيس التلوث". ^{[ 2 ]}

الرطوبة هي الاسم الجماعي الذي يُطلق على جميع الغازات (بخلاف الهواء ) الموجودة في مناجم الفحم في بريطانيا العظمى وأمريكا الشمالية. ^{[ 1 ]}

بالإضافة إلى غاز الميثان، تشمل أنواع الغازات الأخرى الغاز الأسود (مزيج غير قابل للتنفس من ثاني أكسيد الكربون وبخار الماء وغازات أخرى)؛ والغاز الأبيض (أول أكسيد الكربون وغازات أخرى ناتجة عن الاحتراق)؛ والغاز السام المتفجر ذو الرائحة الكريهة ( كبريتيد الهيدروجين )، برائحته المميزة التي تشبه البيض الفاسد؛ والغاز اللاحق القاتل بشكل خبيث ( أول أكسيد الكربون وغازات أخرى) الذي ينتج بعد انفجارات غاز الميثان أو غبار الفحم.

يُشار إلى هذا المصطلح، الذي يُستخدم غالبًا كـ"غاز دخاني" (fire-damp)، بأنه نوع قابل للاشتعال من غازات المناجم الجوفية. يُشتق الجزء الأول منه من الكلمة الإنجليزية القديمة fyr ، ومن الكلمة الجرمانية البدائية fūr التي تعني "نار" (وهي أصل الكلمة نفسها في الهولندية والألمانية، مع تهجئات أصلية متشابهة في الساكسونية القديمة والفريزية والنوردية، بالإضافة إلى الهولندية الوسطى والألمانية العليا القديمة). أما الجزء الثاني، فيُظهر معنى كلمة "damp" (الذي يُفهم عادةً على أنه يعني الرطوبة) أنه قد انفصل عن ذلك المعنى الأحدث وغير ذي الصلة، على الأقل بحلول العقد الأول من القرن الثامن عشر، حيث يُشتق المعنى الأصلي ذو الصلة لكلمة "vapor" أيضًا من أصل جرماني بدائي، وهو dampaz ، الذي أدى إلى ظهور سلفه الإنجليزي المباشر، وهو الكلمة الألمانية السفلى الوسطى damp (دون وجود أي سجل لكلمة وسيطة في الإنجليزية القديمة). كما هو الحال مع اشتقاق الكلمة الأولى، فقد أدت الكلمة الجرمانية البدائية dampaz إلى ظهور العديد من الكلمات المشابهة الأخرى، بما في ذلك الكلمة الألمانية العليا القديمة damph ، والكلمة الإسكندنافية القديمة dampi ، والكلمة الألمانية الحديثة Dampf ، والتي لا تزال تُترجم إلى "بخار". ^{[ 3 ]}

يُعدّ غاز الميثان مادةً قابلةً للاشتعال بتركيزات تتراوح بين 4% و16%، وتحدث معظم الانفجارات عند تركيز 10% تقريبًا. وقد تسبب في العديد من الوفيات في مناجم الفحم قبل اختراع مصباح جوردي ومصباح ديفي . ^{[ 4 ]} وحتى بعد شيوع استخدام مصابيح الأمان، كان من الممكن أن تحدث انفجارات غاز الميثان نتيجةً للشرر المتولد عند ضرب الفحم الملوث بالبيريت بأدوات معدنية. كما أن وجود غبار الفحم في الهواء يزيد من خطر الانفجار عند استخدام غاز الميثان، وقد يتسبب في حدوث انفجارات حتى في غياب غاز الميثان. وقد شهدت مناجم الفحم في تاينسايد بإنجلترا مزيجًا قاتلًا من الفحم البيتوميني الملوث بالبيريت، ووقع عدد كبير من الوفيات في حوادث ناجمة عن انفجارات غاز الميثان، بما في ذلك 102 قتيل في والسيند عام 1835. ^{[ 4 ]}

بحلول عام 1677، لفتت مشكلة غاز الميثان في المناجم انتباه الجمعية الملكية ^{[ 5 ]} ، وفي عام 1733، أفاد جيمس لوثر أنه أثناء حفر بئر لمنجم جديد في سالتوم بالقرب من وايت هافن، حدث تسرب كبير عندما انكسرت طبقة من الحجر الأسود ووصلت إلى طبقة من الفحم. عند إشعالها بشمعة، اشتعلت فيها لهب ثابت "قطره حوالي نصف ياردة، وارتفاعه حوالي ياردتين". بعد انطفاء اللهب، ومع اتساع الاختراق عبر الحجر الأسود، أدى اشتعال الغاز مرة أخرى إلى لهب أكبر، قطره ياردة واحدة وارتفاعه حوالي ثلاث ياردات، والذي لم ينطفئ إلا بصعوبة. تم عزل المنفاخ عن البئر وتوصيله بأنبوب إلى السطح، حيث استمر في العمل بعد أكثر من عامين ونصف بنفس السرعة، ليملأ كيسًا كبيرًا في غضون ثوانٍ معدودة. ^{[ 6 ]} انتخب أعضاء الجمعية السير جيمس فيلو لكنهم لم يتمكنوا من التوصل إلى أي حل أو تحسين التأكيد (الذي تبين في النهاية أنه غير صحيح) لكارلايل سبيدينج، مؤلف الورقة، بأن "هذا النوع من البخار، أو الهواء الرطب، لا يشتعل إلا باللهب؛ فالشرارات لا تؤثر عليه، ولهذا السبب من الشائع استخدام الصوان والصلب في الأماكن المتأثرة بهذا النوع من الرطوبة، مما يعطي ضوءًا متلألئًا، وهو عون كبير للعمال في الحالات الصعبة".

شكّلت مصابيح الأمان خطوةً كبيرةً نحو الأمام في مواجهة مشكلة غاز الميثان ، حيث اقترحها كلٌّ من جورج ستيفنسون وهمفري ديفي استجابةً لحوادث مثل كارثة منجم فيلينغ بالقرب من نيوكاسل أبون تاين ، والتي أودت بحياة 92 شخصًا في 25 مايو 1812. وقد صُمّمت هذه المصابيح لتوفير الإضاءة دون القدرة على إشعال غاز الميثان. أجرى ديفي تجارب على شبكة نحاسية ، وحدّد أقصى حجم للفجوات وسُمك السلك الأمثل لمنع مرور اللهب عبرها. ^{[ 7 ]} فإذا ما حُوصر اللهب المكشوف تمامًا بهذه الشبكة، فإن غاز الميثان سيتمكن من المرور إلى المصباح والاحتراق بأمان فوق اللهب. أما مصباح ستيفنسون (المعروف باسم "مصباح جوردي") فقد عمل وفق مبدأ مختلف: حيث كان اللهب محصورًا داخل الزجاج، وكان وصول الهواء إليه يتم عبر أنابيب ضيقة بما يكفي لمنع اللهب من الاحتراق عكسيًا في غاز الميثان الداخل، وكانت الغازات الخارجة منخفضة الأكسجين لدرجة لا تسمح للهب المحصور بالوصول إلى الغلاف الجوي المحيط. تم دمج كلا المبدأين في الإصدارات اللاحقة من مصابيح الأمان.

حتى بعد انتشار استخدام مصابيح الأمان، استمرت الانفجارات لأن المصابيح الأولى كانت هشة وسهلة التلف. فعلى سبيل المثال، يكفي أن يفقد سلك واحد فقط من الشبكة الحديدية في مصباح ديفي ليصبح غير آمن. كما كان الضوء ضعيفًا جدًا (مقارنةً باللهب المكشوف)، واستمرت المحاولات لتحسين التصميم الأساسي. ويمكن استخدام ارتفاع مخروط احتراق غاز الميثان في مصباح الأمان لتقدير تركيز الغاز في الغلاف الجوي المحيط. ولم تتوفر المصابيح الكهربائية الآمنة والموثوقة في مناجم الفحم إلا في تسعينيات القرن التاسع عشر.

تم تطوير صفارة غاز الميثان بواسطة فريتز هابر في عام 1913، كمؤشر وقائي لغاز الميثان، ولكن معايرة الصفارة في منجم فحم عامل أثبتت في النهاية أنها غير عملية. ^{[ 8 ]}

• صفارة غاز الميثان
• وايتدامب
• بلاكدامب
• رائحة كريهة
• الرطوبة اللاحقة
• مسرد مصطلحات تعدين الفحم
• كارثة منجم أبركارن
• غاز الميثان في طبقات الفحم
• كارثة منجم دار
• كارثة غريسفورد
• كارثة منجم مايبول
• حادث منجم
• كارثة منجم أودستون

• "تجارب توضح كيف ينفجر الغاز في منجم"، مجلة العلوم الشعبية الشهرية، فبراير 1919، صفحة غير مرقمة، تم مسحها ضوئيًا بواسطة كتب جوجل: https://books.google.com/books?id=7igDAAAAMBAJ&pg=PT21