الآثار البيئية للاستخدامات المتفجرة في عمليات التعدين

مادة وضبابية

إن الحركة الأرضية السريعة من التفجير تُطلق شظايا صخرية وغطاء معدني في الجو، ويشمل هذا الغبار الهارب جزيئات من الكوكوز (PM10) التي تُسوّى بسرعة وغرامة نسبياً الجسيمات التي يمكن أن تسافر إلى عشرات الكيلومترات، ويُظهر التركيب المعدني للغبار الإنفجار، الذي كثيراً ما يحتوي على سليل بلوري، أو المعادن البلاستيكية، مثل البيئة السرطانية.

ويشكل تعرض المجتمعات المحلية للغبار الناجم عن الانفجار مصدراً ثابتاً للنزاع بين عمليات التعدين والسكان المجاورين، ويؤدي الترسب على السطح السكني والحدائق ومناطق صيد المياه إلى الحد من نوعية الحياة ويمكن أن يؤثر على قيم الممتلكات، ويتزايد الطلب على العمليات الحديثة لتنفيذ شبكات رصد الغبار في الوقت الحقيقي واتخاذ إجراءات للتخفيف من آثاره عندما تتجاوز التركيزات المحيطة العتبات الصحية.

Greenhouse Gas Contributions

ويساهم التسرب في آثار الكربون في المناجم من خلال ثلاثة مسارات رئيسية، أولاً، إن إنتاج نترات الأمونيوم عملية كيميائية كثيفة الطاقة تعتمد على الهيدروجين المستخرج من الغاز الطبيعي وتركيب الأمونيا، ثانياً، إن نقل المتفجرات إلى مواقع الألغام النائية ينطوي على استهلاك كبير من الوقود.() وثالثاً، فإن التفجير نفسه يُطلق ثاني أكسيد الكربون وأكسيد النيتروز (N2O)

الاضطرابات الصوتية والنواحي

Characterizing Blast-Induced Noise

وتولد التفجيرات نوعين مختلفين من الطاقة الصوتية: الأمواج الصوتية الحقيقية (الطاقة الصوتية المحمولة) والاكتئاب الجوي (الموجات الارتفاعية التي تبث بسرعة أعلى) وتقاس الإفراط في الضغط الجوي بمستويات ضغط خطية (د.ب.د.ر) ويمكن أن تسبب اليقظة الهيكلية وتثير الارتباك حتى عندما يبدو مستوى الضوضاء الجوي المجمد معتدلا.

Wildlife Behavioral and Physiological Impacts

وقد تعاني الحياة البرية المعرضة لضوضاء التفجير المتكرر من الإجهاد المزمن، وفقدان السمع، وتخلي الموائل، وتدني النجاح في الإنجاب، وقد أظهرت أحجار مثل الفلك، والأيلولة البغلة، والكاربو ارتفاع معدلات القلب وردود الرحلات بعد أحداث الانفجار، وقد تُلاحظ الطيور، ولا سيما المغتصبين، في الأراضي الصحراوية عندما تتجاوز مستويات الضوضاء العتيقة، وتُعدُّ الثدييات البحرية حساسة للغاية إزاء الضوضاء من جراء التآكل السقف في المياه نتيجة للتحول الساحلي والبناء في الخامل.

وكثيراً ما يقل تقدير الأثر التراكمي للضوضاء على النظام الإيكولوجي لأن معظم الأطر التنظيمية تقيِّم أحداث الانفجارات الفردية بدلاً من تقييم الآثار الطويلة الأجل على مستوى المسكن أو على مستوى السكان.() وتُوصى باتخاذ تدابير التخفيف من آثارها مثل ]blast scheduling during non-breeding seasons]، واستخدام الحواجز الصوتية، والتفريغ التدريجي لإدارة المناطق الحساسة من أجل السماح بإخلاء الحياة البرية.

جيم - الأثر المجتمعي والحدود التنظيمية

وتشكل الشكاوى المجتمعية المتصلة بالضجيج ضد الانفجار من بين أكثر التحديات التي تواجهها شركات التعدين في العلاقات العامة شيوعا، وقد أدى تعطيل النوم، والقلق، والإزعاج إلى توثيق الآثار الصحية، وتفرض السلطات التنظيمية في الولايات المتحدة وأستراليا وكندا قيودا صارمة على مستويات الضغط الصوتي المرتفعة والضغط المفرط في أقرب مكان إقامة، ويؤدي مكتب المناجم في الولايات المتحدة والمعايير الدولية عادة إلى إطفاء الضغط الجوي عند 128 دون سن الخامسة (د-50) بالنسبة للأضرار المنخفضة.

Ground Vibrations and Subsurface Geomechanical Changes

Sismic Wave Propagation

(ب) تتحول شحنة متفجرة إلى طاقة كيميائية إلى موجة صدمية تبث عبر الكتلة الصخرية المحيطة بها، وتسافر هذه الموجة كموجات جسمية (موجات ضغطية وغطاء S-waves) وموجات سطحية (موجات رايلي وحب) وتتوقف السعة والتواتر ومدة الاهتزاز الأرضي على وزن الشحنة، والمسافة من الانفجار، والخواصفات الجيولوجية ([PV.]

الأضرار الهيكلية

والشاغل الرئيسي بشأن الاهتزاز الأرضي هو احتمال إلحاق ضرر بالمباني والهياكل الأساسية القريبة، إذ يصنف الضرر الهيكلي على أنه مركب (اللوحة المثبتة)، أو معماري (النوافذ المتناقلة، أو الأبواب المربوطة)، أو هيكلي (المؤسسات المُعقَبة، أو جدران مُحَوَّلة)، وتشير العتبات التي تُنشر إلى أن الأضرار التراكمية قد تبدأ على مستويات PPV.

الآثار الهيدرولوجية للاختلالات البنفسجية

ويمتد الكسور الناجم عن الانفجار إلى ما وراء منطقة التجزؤ المقصودة ويمكن أن يغير السلوك الهيدروليكي في الكتلة الصخرية المحيطة، وفي الحقول القريبة، يمكن للكسر أن يربط طبقات المياه الجوفية المنفصلة، مما يتيح التحكم في المياه ذات النوعية المتفاوتة أو انخفاض سطح الماء الفوقية، كما أن الاضطرابات في المياه، والتجفيف المؤقت للينابيع، وزيادة تدفق المياه الجوفية إلى حفر مفتوحة أو أعمال الإنفجار تحت الأرض قد تم توثيقها.

تلوث المياه وهدم النظم الإيكولوجية المائية

المتفجرات من مخلفات الحرب في السطح والمياه الجوفية

وتظل كميات كبيرة من المواد غير المفجرة من المواد الكيميائية الصالحة للشرب تتراوح بين 1 و5 في المائة من مجموع كميات المواد الكيميائية في كومة الميكروفون بعد الانفجار، وتشمل هذه المخلفات نترات الأمونيوم وزيت الوقود وزئبق ومنتجات التحول العضوي، وتتداخل كميات الأمطار أو المياه الجوفية من خلال تمزق الصخور هذه المركبات في مجاري البيرفلور والبحيرات ومستودعات المياه الجوفية.

Acid and Metalliferous Drainage

وربما تكون المسؤولية البيئية الأكثر استدامة المرتبطة بتفجيرات الودائع المعدنية في سلفيد هي تعجيل تصريف الأحماض الصخرية (ARD) ويزيد القذف من مساحة الصخور المعرضة للأكسجين والماء، ويعجل بشدة من تكسّب البيرتين (FeS2) ومناولة المعادن الأخرى من سلفيد، ويمكن أن يؤدي ذلك إلى حل المعادن الثقيلة مثل الزرنيخ، وتركة الكادميوم، والقصبر.

الترسب وتدهور الموئل المادي

إن الكسور الناجم عن الانفجار يخفف من كتلة الصخور ويزيد من معدل التآكل المادي، ويمكن أن يخنق الرش المقطعي من المناطق المنفجرة المقابر، ويقلل من التغلغل الخفيف في النظم المائية، ويغير مورفولوجيا القنوات، وتؤثر على السكان السمك - خاصة سمك السلمون، مما يتطلب وجود مقابر نظيفة وشديدة السمية لضبط التآكل - موثق جيدا.

استراتيجيات التخفيف وأفضل التكنولوجيات المتاحة

التصميم والتعظيم

وتتمثل أكثر الطرق فعالية للحد من الأثر البيئي للانفجار في تحقيق التجزؤ المنشود بالحد الأدنى من الطاقة المتفجرة، وتشمل معايير التصميم الرئيسية ما يلي:

• Hole diameter and spacing: Tight spacing reduces the total explosive mass needed.
• Stemming length and material:] Proper stemming confines gases and reduces airblast and flyrock.
• Delay timing:] Electronic detonators enable precise sequencing of individual holes, reducing top ground vibration and improving fragmentation.
• Decking:] Dividing the charge into separate decks with inert stemming lowers the immediateaneous charge per delay.
• Subdrilling optimization:] Avoiding excessive subdrill minimizes overbreak and reduces the volume of fractured rock below the intended grade.

ويتيح برنامج برمجيات محاكاة التفجيرات المتقدمة للمهندسين الآن نموذج توزيع الطاقة والتنبؤ بالمخرجات البيئية قبل بدء الحفر، وهذه الأدوات، إلى جانب قوانين التوسع في المواقع استنادا إلى بيانات رصد الاهتزاز، تتيح التحسين المستمر لأداء الانفجارات.

نظم قمع الضغائن والأعباء

وتستلزم مراقبة الغبار الفارغ والأبخرة السامة في موقع الانفجار اتباع نهج متعدد المستويات، إذ يمكن أن تؤدي عمليات التنظيف السابقة لمنطقة الانفجار برش المياه أو بمفاعلات التكتل إلى الحد من رفع الغبار بنسبة تصل إلى 80 في المائة، وتطبق نظم قمع الغبار القائمة على الغواصات مباشرة على كومة الطين بعد الانفجار، وتستنشق الجسيمات الغرامية وتمنع تآكل الرياح.

بنية تحتية لمراقبة التأشيرات والإنذار

وتظل الحواجز المادية أداة مشتركة للحد من الضوضاء والاهتزاز المتصلين بالانفجارات. Blast mats التي تُبنى من إطارات مُعاد تدويرها وتُركَّز على كابلات لتكرار الضغط الجوي واحتواء الصخور.() وعندما تكون الحزمة المكبوتة والزنوج الأرضية قادرة على حماية أماكن الإقامة القريبة من انتقال الصوت المنخفض المعرضة للخطر.

الأطر التنظيمية والبروتوكولات المتعلقة بالرصد

وتنظم الإدارة البيئية للإنفجار أنظمة وطنية ومحلية، فضلا عن معايير الأداء الدولية مثل معايير أداء المؤسسة المالية الدولية ] ومبادئ الإدارة المتكاملة للمواد الكيميائية للتعدين المستدام.

• أقصى قدر ممكن من الفلول الخماسي الكلور في أقرب مكان إقامة (منها 12.7 ملم/متر).
• الحد الأقصى المسموح به من الضغط الجوي (عادة 128 د.ب)).
• الرصد المستمر والمستقلة للإهتزازات والضوضاء في مواقع متعددة.
• الإبلاغ عن جميع المبالغ الزائدة وتنفيذ الإجراءات التصحيحية.
• Community grievance mechanisms for addressing blast-related complaints.

ويتجاوز المشغلون الاستباقيون هذه المتطلبات الأساسية عن طريق إشراك المجتمعات المحلية في فهم شواغلهم، وتحديد مواعيد التفجيرات خلال ساعات العمل المتفق عليها، وتقديم إخطارات قبل بدء التشغيل عن طريق رسائل نصية أو صفارات إنذار.

الابتكارات المستقبلية في مجال التفجيرات المنخفضة الأثر

المتفجرات الخضراء والصيغ البديلة

ويجري حاليا إجراء بحوث في تركيبات المتفجرات السليمة بيئيا، حيث تُزيل المتفجرات الخالية من النيتروجين استنادا إلى كلورات الأمونيوم أو ردود فعل الفيروليكات تماما مخاطر التلوث بالنيترات، على الرغم من أن التركيبات الحالية تواجه مبادلات في التكلفة والاستقرار والتوازن بين الأوكسجين، وقد اختبرت أنواع الوقود الأحيائي المستمدة من زيت الفول السوداني أو زيوت النباتية أو الكحوليات السائلة كبد جزئية للديزل في منطقة الأنفودروكربون، مما أدى إلى خفض انبعاثات ثاني أكسيد الكربون.

التعدين الدقيق والتبليغ الانتقائي

وتتجه صناعة التعدين نحو استخراج أكثر انتقائية للحد من معالجة النفايات، واستخدام الطاقة، وتدهور البيئة. Selective blasting] تستخدم أنماطاً من الانفجارات ومفرقات الطاقة المصممة بعناية لفصل الركاز العالي الجودة عن المواد المنخفضة الجودة أو صخور النفايات في مرحلة الانفجار، وهذا النهج يقلل حجم المواد التي تتطلب تجهيزات في أسفل المجرى، ويخفض استهلاك الطاقة المغناطيسية، ويقلل من النفايات المخزنة.

تكنولوجيات تأطير الصخور غير المتفجرة

وفي المناطق الحساسة بيئيا، يمكن أن تحل طرق كسر الصخور غير المتفجرة محل الانفجار التقليدي، بينما تؤدي عوامل التدمير الكيميائي غير السليمة، المعروفة أيضا بتوسع نطاق عمليات التعدين، وتمارس قوات واسعة النطاق تتراوح بين 30 و70 عملية إمبراطورية على مدى عدة ساعات، حيث أنها تهدر وتكسر الصخر دون صدمات أو ضوضاء أو صمامات سامة، وتوفر أجهزة الانقسام الهيدروليكية وأجهزة استنشاق الماس بدائل ميكانيكية أصغر حجما أو عالية.

خاتمة

إن الآثار البيئية لاستخدام المتفجرات في التعدين واسعة النطاق ولكنها غير قابلة للإبطال، فمن الانبعاثات الجوية من الـ NO2 والغبار إلى تلوث المياه الجوفية من جانب النيترات والتحدي الطويل الأجل المتمثل في هجرة الأحماض، والعواقب الإيكولوجية المحتملة لتفجير الطلب على إدارة صارمة طوال دورة حياة الألغام، ويكمن الطريق إلى التخفيف في مزيج من الهندسة الواعية، والرصد البيئي في الوقت الحقيقي، والالتزام بمعايير تنظيمية قوية، والتزام بالتحكم في الابتكار الذي يحل تدريجيا محل الاستثمار.