التصميم لأغراض المناخ التكيف في المناطق المرتفعة العرض وفي القطب الشمالي مواقع الألغام

Understanding the Climate Challenges in Extreme Mining Environments

إن عمليات التعدين في المناطق المرتفعة ومناطق القطب الشمالي تواجه بعض أكثر الظروف البيئية احتياجا على الكوكب، وتشهد هذه المواقع عادة تقلبات حرارة شديدة، وتكثيف الرياح، وطول الثلوج، وطول فترات الظلم أو ضوء النهار، إلا أن التحدي الأكثر إلحاحاحا في السنوات الأخيرة هو الآثار المتسارعة لتغير المناخ، ولا سيما تدهور التربة، ومع ارتفاع درجات الحرارة العالمية، وطول مستويات عدم الاستقرار في الموصول.

كما أن تقلب الأنماط المناخية في هذه المناطق يؤدي إلى تعقيد التخطيط الطويل الأجل، حيث أصبحت نوافذ الطقس الموثوقة تاريخياً بالنسبة للتشييد والنقل أقل قابلية للتنبؤ بها، كما أن أحداث العواصف الشديدة تزداد تواتراً وشدة، إذ أن عوامل التبريد يمكن أن تخفض درجات الحرارة الفعلية إلى ما دون 50 درجة مئوية، مما يعرض للخطر الأفراد والمعدات، بالإضافة إلى أن درجة الحرارة الداخلية في صحر صحرائية عالية يمكن أن تتجاوز 30 درجة مئوية من التكي.

Design Strategies for Climate Adaptation

المؤسسات الناشئة والمفصلة حراريا

ومن أهم التدخلات في مجال تصميم مواقع المناجم في القطب الشمالي والخطوط العالية استخدام المؤسسات المرتفعة، ومن خلال رفع الهياكل فوق سطح الأرض على السواحل أو الغلالات، يخلق المهندسون فجوة جوية تمنع نقل الحرارة من المبنى إلى البرموفر السفلي أدناه، وقد نجحت هذه التقنية المعروفة باسم " تثبيت الحرارة " أو التبريد السلبي في مشاريع مثل خط الأنفلون.

الهياكل الأساسية النموذجية والمتجددة

ونظراً للطبيعة الدينامية للآثار المناخية في هذه البيئات، فإن البناء النموذجي يوفر مزايا كبيرة، ويمكن تجميع وحدات البناء الجاهزة في الموقع بأقل قدر من الاضطرابات الأرضية، ويمكن نقلها أو إعادة تشكيلها كتغيير في الظروف، وهذا النهج يقلل من نفايات البناء، وقصر جداول زمنية للمشاريع، ويتيح للمشغلين التكيف مع الحدود المحوّلة للكمائن أو تغيير الاحتياجات التشغيلية.

اختيار المواد لظروف قصوى

ولا تؤدي جميع مواد البناء بنفس القدر تحت الإشعاع البارد والشديد، ويمكن أن يُصبَح الصلب في درجات حرارة منخفضة ما لم يُصاغ خصيصاً بأجهزة النيكل أو عناصر أخرى للتحليق، ويحتاج التكسير إلى إحداثيات لمنع حدوث ضرر في الأشعة المتجمدة، ويجب علاجه في ظل ظروف خاضعة للرقابة حتى في ظل طقس تحت الأرض.

إدارة الرياح والنواة

فالأنماط الريحية في المرتفعات وفي التضاريس القطبية الشمالية هي أنماط محلية للغاية ويمكن أن تخلق ظروفاً ثلجية خطيرة تدفن المعدات وتغلق الطرق المؤدية إلى التفريغ، وتزيد من حجم الهياكل، وتضع الحواجز الريحية، وحواجز الثلج، وتشكيلات المباني الهوائية، وتخفف من هذه المخاطر، وتتسبب ديناميات السوائل المحاكاة في وضع أدوات قياسية للتنبؤ بتراكم الثلجي وتحميل الرياح حول الهياكل المقترحة.

التكنولوجيات والنهج الابتكارية

Renewable Energy Integration for Remote Operations

إن نقل وقود الديزل إلى المناطق النائية من المنطقة القطبية الشمالية أو مواقع المناجم ذات السعة العالية هو أمر معقد من الناحية السوقية، ومكلفة، ويتحمل مخاطر بيئية كبيرة من الانسكابات وانبعاثات الاحتراق، كما أن نظم الطاقة المتجددة التي تكيفت للمناخ المتطرف تتيح بديلاً مقنعاً، وتشمل وحدات التوربينات المصممة للمناخ البارد نظم التسخين الصارخ لمنع تسرب المواد ذات الحرارة المنخفضة، وتقوية من استخدام الطاقة الريحات ذات الكثيف العالي.

كما أن العديد من الألغام المصغرة التي تجمع الرياح والطاقة الشمسية وتخزين الطاقة مع مولدات الديزل الاحتياطية يمكن أن تقلل استهلاك الوقود بنسبة 40 إلى 60 في المائة، بينما تحسن موثوقية الطاقة، ومن بينها منجم راغلان في شمال كيبيك ومنجم ديافيك للماس في أقاليم شمال غرب كندا، قد نفذت هذه النظم بنجاح قابل للقياس، وبالنسبة للمواقع العالية القدرة على التعدين في شيلي وبيرو، فإن الموارد الشمسية هي أيضاً عملية مبتكرة ومبتكرة.

الرصد البيئي في الوقت الحقيقي والتحليلات الافتراضية

وقد أتاح التقدم في تكنولوجيا الاستشعار وشبكة الإنترنت للأمور رصد الظروف السائدة في البرموفر، والصحة الهيكلية، والأنماط الجوية في الوقت الحقيقي، وتوفر الخيوط الحرارية التي تم تركيبها في الآبار المغلقة من حيث درجات الحرارة المستمرة في الأرض، مما يتيح للمهندسين اكتشاف الاتجاهات التي تهتز قبل أن يتسببوا في أضرار، وتتتبع المصابيح، وأجهزة استشعار المستوطنات نماذج الإشعاعات الأرضية، وضغوط المياه الشائكة.

ويمكن أن تحدد نماذج التعلم من الآلات التي تم تدريبها على البيانات التاريخية علامات الإنذار المبكر بفشل المؤسسات أو عدم استقرار المنحدرات أو عطل المعدات، وهذه النظم تتيح الصيانة الاستباقية والتعديلات التشغيلية التي تمنع عمليات الإغلاق المكلّفة وحوادث السلامة، وعلى سبيل المثال، إذا كشفت أجهزة الاستشعار أن درجات الحرارة المحيطة في محطة التجهيز ترتفع فوق عتبة، يمكن للمشغلين أن ينشطوا نظم التبريد الأرضية أو أن يضبطوا فتحات الوصلات.

التقنيات المتقدمة لتحقيق الاستقرار

وفي المناطق التي لا يمكن تجنبها أو التي يجب أن يحدث فيها البناء على المنحدرات غير المستقرة، توفر تكنولوجيات تثبيت الأرض حلولا، بينما تحافظ الأساطير الحرارية والسيفونات الحرارية التي تستخرج الحرارة من الأرض خلال أشهر الشتاء على الظروف المتجمدة تحت البنية التحتية الحرجة، أما بالنسبة للمواقع غير المحيطة، فإن التثبيت في التربة، وتغليب الصخور، والتطبيقات العالية التحلل، فتؤدي إلى تعزيز التقلبات الأرضية.

الاعتبارات البيئية والمجتمعية

حماية النظم الإيكولوجية الهشة

وتزداد حدة الاضطرابات في المناطق القطبية الشمالية والنظم الإيكولوجية ذات الكفاءات العالية، وتنمو التربة ببطء، وكثيرا ما تُشدد على سكان الأحياء البرية بظروف متطرفة، ويجب أن يتضمن تصميم الألغام تدابير للحد من الاضطرابات في الأراضي، وإدارة الموارد المائية بصورة مسؤولة، ومنع تلوث المياه السطحية والجوفية، وتُعد إدارة التوابل تحديا خاصا في المناخات الباردة حيث يمكن أن تتجمد مرافق التخزين التقليدية المبتلة وتُؤدي إلى إخفاقات في المياه.

ويجب أن تُحسب استراتيجيات إدارة المياه للتوقيت الموسمي للهبوط من مصهر الثلج والذوبان الجليدية، وكذلك إمكانية زيادة التهطال والفيضانات في ظل تغير المناخ، كما أن قنوات التحويل وأحواض الرواسب ونظم المعالجة الفعالة للمياه تساعد على الحفاظ على نوعية المياه في أسفل النهر، وفي بيئات القطب الشمالي، يجب أن تُدار الطرق الجليدية المستخدمة في النقل الشتوي بعناية لتجنب الإغلاق المدمر للغطاءات وتصميمات الأرضية.

إشراك المجتمعات المحلية والسكان الأصليين

وكثيرا ما تحدث مشاريع التعدين في المنطقة القطبية الشمالية والمناطق المرتفعة العرض في الأراضي التي تستخدمها تقليديا الشعوب الأصلية والمجتمعات المحلية التي تعتمد سبل عيشها على الصيد وصيد الأسماك والرعي والتجمع، ولا يشكل التعاون المتعمد مع هذه المجتمعات شرطا تنظيميا فحسب، بل أيضا عاملا حاسما في نجاح قبول المشاريع ورخصة اجتماعية طويلة الأجل للعمل، وينبغي أن تتضمن عمليات التصميم المعارف التقليدية عن أنماط الطقس وحركات الحياة البرية واستقرار التربة، التي يمكن أن تكمل البيانات العلمية وتحسن نتائج المشاريع.

ويمكن لاتفاقات الاستحقاقات التي تشمل فرص العمل والتدريب، وتقاسم الإيرادات، ودعم الهياكل الأساسية المجتمعية أن تقيم علاقات إيجابية وأن تضمن مشاركة السكان المحليين في الفوائد الاقتصادية للتعدين، وأن تعزز الاتصالات المنتظمة والإبلاغ الشفاف وآليات معالجة المظالم الثقة بمرور الوقت، وقد نجحت بعض المشاريع في وضع برامج مشتركة للرصد البيئي مع أعضاء المجتمع المحلي، مع الاعتراف بخبرتهم، وخلق مشاركة مجدية في أنشطة الإشراف.

الأطر التنظيمية والتخطيطية

ولا يمكن أن يحدث التكيف مع المناخ في مواقع الألغام في فراغ تنظيمي، إذ تضطر الحكومات والهيئات الدولية إلى زيادة مطالبة شركات التعدين بتقييم مخاطر المناخ وإدراج تدابير التكيف في خطط المشاريع، وفي كندا، تتطلب عملية التقييم البيئي للألغام الشمالية حالياً بصورة روتينية سيناريوهات تغير المناخ واستراتيجيات التكيف، وبالمثل، تتطلب معايير الأداء الخاصة بالمؤسسة المالية الدولية من العملاء تقييم المخاطر المتصلة بالمناخ وإدارتها كجزء من تقييمات الآثار البيئية والاجتماعية.

وينبغي لمطوري المشاريع أن يتعاملوا مع منظمي المشاريع في وقت مبكر لفهم المتطلبات المحددة لحماية الأحواض، وإدارة المياه، والتخلص من النفايات، والتأهب لحالات الطوارئ، كما أن العديد من الولايات القضائية في القطب الشمالي لديها مدونات للبناء ومعايير للبناء تتناول هندسة الأشعة الباردة، ولكن هذه المعايير قد تحتاج إلى استكمالها بمعايير محددة تعكس آخر التوقعات المناخية.() وتُبرز المعايير الدولية مثل المعيار ISO 14001 للإدارة البيئية و ISO 31000 لبرامج إدارة المخاطر أطراً لنهج منهجية للتكيف.

وتولى مؤسسات التأمين والتمويل اهتماماً أكبر للإفصاح عن مخاطر المناخ، وقد تتمكن شركات التعدين التي يمكن أن تثبت وجود تخطيط قوي للتكيف من الحصول على شروط أفضل لتمويل المشاريع وتغطية التأمين، وعلى العكس من ذلك، فإن الشركات التي تتجاهل المخاطر المناخية قد تواجه أقساط أعلى، وتخفض إمكانية الحصول على رأس المال، وتزيد من التعرض للمسؤولية، ويوفر إطار فرقة العمل المعنية بالكشف المالي عن المناخ توجيهات بشأن الإبلاغ عن المخاطر والفرص المناخية، ويتوقع الآن العديد من المستثمرين المؤسسيين أن تكون هذه الإفصاحات شرطاً.

دراسات الحالة والدروس المستفادة

وقد نفذت عدة عمليات تعدين في جميع أنحاء العالم استراتيجيات للتكيف مع المناخ، وقدمت دروسا قيمة، حيث يعمل منجم راغلان في نونافيك، كويبيك، في المناطق المحيطة باستمرار، وقد طور تجربة واسعة النطاق مع مؤسسات الديموغرافيون، وإدارة الطرق الجليدية، وتكامل الطاقة الريحية، وتخفض مزرعة الريح التي أنشئت في عام 2014، استهلاك الديزل بنحو 2.5 مليون لتر سنويا، وتخفض انبعاثات غازات الدفيئة وتخفض تكاليف النقل.

وفي منجم ياناكوشا الذهبي في بيرو، الذي يقع على ارتفاعات تزيد على 000 4 متر في الأنديز، تشاجر المهندسون مع مع معتكف لاسلكي، وهطول الأمطار، والمخاطر السيزمية، حيث تستخدم العملية قنوات عالية وخراطات لإدارة الهروب، وتعزيز الهياكل الملموسة لمواجهة الزلازل، وتوفير مرافق واسعة النطاق لمعالجة المياه لحماية مصادر المياه في أسفل النهر، وكان إشراك المجتمع المحلي محورياً في رصد قدرة المشروع على الصمود، مع الرقابة المحلية.

إن منجم كيرونا الحديدي في شمال السويد، وهو أحد أكبر الألغام الأرضية في العالم، قد واجه تحديات تتعلق بالاستقرار الأرضي والهبوط الناجم عن التعدين وخروط المحيط، وقد استثمر مشغل الألغام، وهو شركة LKAB، استثمارات كبيرة في نظم الرصد الأرضية، وتعزيز الهياكل الأساسية، ونقل بلدة كيرونا نفسها، وفي حين أن المحرك الرئيسي للتخريب هو التعدين وليس تغير المناخ، فإن الدروس المستفادة من سيناريو التكيف في أماكن أخرى هي سيناريوهات.

ومن هذه الأمثلة وغيرها، تظهر عدة دروس رئيسية: التخطيط للتكيف في مرحلة ما قبل تحقيق الاستقرار، والاستثمار في نظم الرصد التي توفر بيانات عن نوعية القرار، والحفاظ على المرونة في التصميم والعمليات، وبناء علاقات قوية مع المجتمعات المحلية والجهات التنظيمية، وليس هناك حل واحد يناسب الجميع؛ ويحتاج كل موقع إلى نهج مصمم حسب السياق المناخي المحدد له، والجيولوجيا، والاحتياجات التشغيلية، والبيئة الاجتماعية.

خاتمة

فالتصميم من أجل التكيف مع المناخ في مواقع المناجم في المناطق المرتفعة وفي مناطق المناجم في المنطقة القطبية الشمالية هو مشروع معقد ولكنه أساسي، فالآثار المتسارعة لتغير المناخ، من المنافذ إلى الظواهر المناخية الشديدة، تتطلب حلولا هندسية استباقية تتجاوز الممارسات التقليدية في المناطق الباردة، وتحتاج المؤسسات المتقدمة، والمواد الدائمة، والبناء النظامي، وتكامل الطاقة المتجددة، والرصد في الوقت الحقيقي، وتحقيق الاستقرار في المناطق المتقدمة إلى استراتيجيات تساعد على العمل في بيئة تتسم بالتحديات الاجتماعية.

(ب) [و] شركات التعدين التي تستثمر في التكيف مع المناخ اليوم ستكون في وضع أفضل لإدارة حالات عدم اليقين، والحد من المخاطر التشغيلية، والحفاظ على رخصتها الاجتماعية للعمل في عالم سريع التغير، حيث أن الطلب العالمي على المعادن والفلزات ما زال ينمو، بما في ذلك بالنسبة لتكنولوجيات الانتقال في الطاقة التي تعتمد عليها، فإن التطوير المسؤول للموارد العالية القدرة والموارد القطبية الشمالية يتطلب الابتكار والتعاون والالتزام باستمرار الممارسات المستدامة.