Kömür Nedir? Nasıl Oluşur? Kömür Madenleri Neden Patlar?

Bir acı haber daha aldık. Türkiye Taş Kömürü Kurumu Amasra Müessese Müdürlüğü’ne bağlı bir kömür madeni ocağındaki bir galeride meydana gelen patlama ve sonrasında 41 emekçi daha hayatını kaybetti. 1941’den bugüne kadar Türkiye’nin birçok bölgesindeki kömür ve diğer maden ocaklarında pek çok grizu patlaması meydana geldi. Göçük ve yangınlarda üç binden fazla işçi hayatını kaybetti. Kazalarda 100 bini aşkın kişiyse yaralandı. (Kazaların tam listesini bu kaynaktan inceleyebilirsiniz). Olan bitenleri tam anlamak için konu hakkındaki bilimsel bilgilere göz atalım

Kömür Nedir? Nasıl Oluşur?

Birincil enerji kaynakları grubunda, fosil yakıtlar içerisinde yer alan kömür, havanın oksijeni ile doğrudan yanabilen, %50-95 arasında serbest veya bileşik karbon içeren tortul bir kayaçtır. Dünyadaki elektrik üretiminde kullanılan enerji kaynakları içerisinde ilk sırayı % 41,5 ile kömür almaktadır.

Uygun ortam ve bataklıklarda çürümeden kurtulan bitki birikimlerinin, zamanla biyokimyasal ve fiziksel etkilerle değişimi sonucu oluşmuştur. Bu değişim süreci kömürleşme olarak bilinmektedir. Kömürleşme sürecinde en önemli faktörler havasız ortam, basınç, sıcaklık ve zamandır.

Kömürü yapan ana eleman karbondur. Bu nedenle, oluşumu karbon çevrimine çok bağımlıdır. Değişim süreci esnasında karbon miktarı gittikçe artmakta, hidrojen ve oksijen oranları ise azalmaktadır. Bu süreç, kömürleşmenin evreleri olan turba, linyit ve taşkömürü evrelerini kapsamaktadır. Kömürleşme derecesi arttıkça karbon oranı da artmaktadır.

Kömür oluşumu

Kömürleşme esnasında, ayrıca bazı gazlar da oluşmaktadır. Bunlar; karbonmonoksit, karbondioksit, metan ve azotoksit biçimindedir. Kömürün gözeneklerine yerleşen bu gazların bir kısmı, kayaç hareketleriyle kömürü terk ederek yan kayaçlara sızmaktadır. Kömürleşme derecesi arttıkça, başka bir deyişle kömür yaşlandıkça kayaç hareketleri de artacağından bu uçucu maddelerin oranı da azalmaktadır.

Kömür Sanayi Devrimini Ateşleyen Güçtür

Sanayi devriminin başlatan en önemli gelişme, İskoçya’da 1763 yılında James Watt tarafından buharlı makinanın icat edilmesi olmuştur. Endüstri Devrimi, feodal dönemin etkisinin bittiği ve kapitalizme geçişin başladığı evredir. Kapitalist süreç ile birlikte sermaye de üretim sürecine girmiştir. Bu süreç içinde üretim araçları da dönüşüme uğramıştır.

Endüstri Devrimi İngiltere’de gerçekleşmesine karşılık, devrimin gerçekleşmesini sağlayan icatlara yönelik bilgilerin neredeyse tamamı İngiltere’ye dışarıdan gelmiştir. Özellikle madencilik alanındaki yeni teknikler Alman madenciler tarafından getirilmiştir.

Yeni teknikler dışarıdan gelmesine karşılık, Endüstri Devrimi’nin İngiltere’de ortaya çıkabilmesinin veya İngiltere’nin bu konuda fark yaratabilmesinde en temel avantajı sağlayan etken ise kömür olmuştur. Kısa süre içinde de kömür yüksek ısı gerektiren sanayiiler için önemli üretim faktörü haline gelmiştir.

Özellikle kömürün limanlara ve pazarlara taşınabilmesi amacı teknik yenilikleri tetiklemiştir. Bu sayede demiryollarının icadı ve geliştirilmesi mümkün olmuştur. Bu sayede bütün insanlık tarihinin seyri değişmiştir. İngiltere sahip olduğu “kara elmas” olarak tanımlanan bu enerji kaynağıyla, dünyanın egemen gücü haline gelmiştir.

Kömür Madenciliği Süreci Nasıl Gelişti?

Dünya kömür üretimi son otuz beş yılda iki katına yakın artmıştır. Kömür üretimindeki artış, büyük ölçüde başta Çin olmak üzere Asya kıtasındaki elektrik enerjisi talebinden kaynaklanmaktadır. Son on yılda Asya-Pasifik Bölgesi’nin toplamındaki elektrik enerjisi üretim artışı yaklaşık 2 kat olup, elektrik üretiminde en yoğun olarak kullanılan kaynak, kömür olmuştur. Bu süreçte kömür madenciliği sürecini tetiklemiştir.

Kömür madeninin yeryüzüne çıkarılması iki şekilde gerçekleşebilir. Bunlar; açık ocak madenciliği veya yeraltı madenciliğidir. Yeraltı Madenciliği açık ocak madenciliğinin teknik veya ekonomik olarak elvermediği durumlarda tercih edilen bir yöntemdir.

Yüzey madenciliği vs yeraltı madenciliği

Ancak, başta kömür olmak üzere birçok madenlerde açık ocak ile üretilebilecek rezervler azalmakta olduğundan yeraltı madenciliği her geçen gün önem kazanmaktadır. Her iki madencilik türü de kritik ekolojik değişimlere neden olur. Ayrıca her yıl düzinelerce madenciyi öldürmekle kalmaz, aynı zamanda maden ocaklarının yakınında doğan bebeklerin sağlık sorunlarına da yol açar.

Grizu Patlaması Nedir? Kömür Madenleri Neden Patlar?

İki ana tip kömür madeni patlaması vardır: metan patlamaları ve kömür tozu patlamaları. Kömürün bir yan ürünü olan metan gazının bir ısı kaynağı ile temas etmesi veya gazı patlama noktasının altındaki seviyelere kadar seyreltmek için yeterli hava olmaması durumunda madenlerde metan patlamaları meydana gelir.

Grizu patlaması, belli oranlardaki metan gazıyla havanın karışarak oluşturduğu patlamadır. Patlamanın gerçekleşebilmesi için asgari %12 oranında oksijen gerekmektedir. Havada %5-6 oranında bulunan metan gazı ancak bir sıcaklık etkisiyle yanarken, metan oranının %5-16 olması durumunda patlayıcı özellik kazanır. En kolay patlama metan oranının %8, en şiddetli patlama ise %9,5 olduğu durumda gerçekleşir.

Kömür madenlerinde bu tür metan patlamalarını önlemek için en yaygın yöntem havalandırmadır. Havayı dışarı üflemek veya madenlere hava çekmek için büyük fanlar kullanılır. Ancak tekrarlayan patlamalardan da gördüğümüz gibi bu sistemler yeterince iyi çalışmayabilmektedir.

Metanın tutuşması daha kolay iken, metanın patlama basıncı ve ısı değeri kömür tozu kadar yüksek değildir. Kömür tozu patlaması için, patlama özelliği olan yeter miktarda kömür tozu bulut gibi havaya kalkmış olmalıdır. Sonra bu toz bulutu elverişli bir tutuşturucu kaynağa maruz kalmalıdır. Metan patlamalarının neden olduğu şok dalgası maden içindeki kömür tozunu havaya uçuracaktır. Bu durumda da ısı tozu tutuşturur ve bu da patlamanın enerjisini büyük ölçüde arttıracaktır.

Sonuç Olarak;

Tüm bunlar sonucunda kömür madenciliğinin dünyanın en tehlikeli mesleklerinden birisi olarak kabul edilmektedir. Ancak günümüz teknoloji çağında buna alternatif yöntemler bulmak mümkündür. Bir örneğini aşağıda görüyorsunuz.

Nesnelerin İnterneti birbirleriyle iletişim kurabilen ve bilgi alışverişinde bulunabilen birbirine bağlı cihaz veya sistem ağlarını ifade eder. Bir maden içindeki bir nesnelerin interneti sistemine bir örnek, maden ortamını izleyen ve gaz sızıntıları gibi tehlikeler için erken uyarılar sağlayan ağ bağlantılı sensörler olacaktır. Bu sayede bir sızıntı tespit edildiğinde madenciler tahliye edilecektir. Sonrasında da sızıntıyı araştırmak için robotlar gönderilebilir.



Kaynaklar ve ileri okumalar


Dip Not:

Matematiksel, 2015 yılından beri yayında olan ve Türkiye’de matematiğe karşı duyulan önyargıyı azaltmak ve ilgiyi arttırmak amacıyla kurulmuş bir platformdur. Sitemizde, öncelikli olarak matematik ile ilgili yazılar yer almaktadır. Ancak bilimin bütünsel yapısı itibari ile diğer bilim dalları ile ilgili konular da ilerleyen yıllarda sitemize dahil edilmiştir. Bu sitenin tek kazancı sizlere göstermek zorunda kaldığımız reklamlardır. Yüksek okunurluk düzeyine sahip bir web sitesi barındırmak ne yazık ki günümüzde oldukça masraflıdır. Bu konuda bizi anlayacağınızı umuyoruz. Ayrıca yazımızı paylaşarak da büyümemize destek olabilirsiniz. Matematik ile kalalım, bilim ile kalalım

Matematiksel

Sibel Çağlar

Merhabalar. Matematik öğretmeni olarak başladığım hayatıma 2016 yılında kurduğum matematiksel.org web sitesinde içerikler üreterek devam ediyorum. Matematiğin aydınlık yüzünü paylaşıyorum. Amacım matematiğin hayattan kopuk olmadığını kanıtlamaktı. Devamında ekip arkadaşlarımın da dahil olması ile kocaman bir aile olduk. Amacımıza da kısmen ulaştık. Yolumuz daha uzun ama kesinlikle çok keyifli.

Bu Yazılarımıza da Bakmanızı Öneririz