En el depósito carbonífero del puerto se encuentran almacenadas 441.600 toneladas de carbón australiano. Debido a las políticas nacionales, se suspendieron desde septiembre de 2020 el despacho aduanero y el apilamiento de este carbón. Con el transcurso prolongado del almacenamiento, la temperatura de los montones de carbón fue subiendo paulatinamente y varios depósitos presentaron focos recurrentes de precaución de combustión espontánea. Desde noviembre de 2020, la empresa portuaria puso en práctica distintas medidas, entre ellas el recubrimiento de los montones con membranas impermeables de geotextil y membranas blanco-negro importadas. No obstante, se constató que estos recubrimientos cuentan con escaso poder sellante; no resisten vientos fuertes ni lluvias intensas, sufren elevados índices de roturas y desprendimientos. Además, cuando la temperatura del carbón supera los 70 °C, las telas de cobertura corren riesgo de inflamarse.
En el lugar se seleccionó una pila completa de carbón australiano de aproximadamente 50.000 toneladas con temperatura máxima en el depósito de hasta 88 °C. El depósito se dividió en la zona marítima y la zona terrestre: se pulverizó un nuevo material sellante en la parte orientada al mar, mientras que no se aplicó ninguna medida adicional en la parte terrestre. Tras la pulverización, se instalaron puntos de medición de temperatura distribuidos y se realizaron controles diarios de temperatura en ambas zonas. Se recopilaron los datos registrados y se elaboraron gráficos de evolución térmica en función del tiempo para comparar resultados y confirmar la eficacia del producto sellante.
El ensayo demostró lo siguiente:① La temperatura de la franja marítima tratada con el nuevo sellante fue entre 9 y 12 °C inferior a la de la franja terrestre sin tratamiento.② Tras la pulverización del material sellante, la temperatura del depósito carbonífero descendió diariamente hasta estabilizarse posteriormente en un promedio de 35 °C.③ Para el mismo tipo de carbón, la temperatura del depósito n.º7 del patio tratado con el sellante fue entre 12 y 15 °C más baja que la de la franja marítima del depósito n.º8 en puntos equivalentes de profundidad.④ Todos los puntos de medición registraron una bajada progresiva de temperatura después de la aplicación del producto. Tras realizar estudios de mercado y analizar los resultados experimentales, Zhejiang Energy Port Company acordó adquirir el nuevo material sellante mediante negociaciones directas, adquisición aprobada por la corporación matriz.
Visión General del Proyecto
Una terminal carbonífera de un importante puerto, situada en el nodo central del Cinturón Económico del Río Yangtsé, cuenta con seis patios de carbón al aire libre de tipo lineal con una capacidad de almacenamiento total de 1,28 millones de toneladas. Dispone de cuatro descargadores marítimos de puente con garra, 57 cintas transportadoras y cinco apiladores-recuperadores de rueda de cangilones, formando una cadena operativa totalmente automatizada de «descarga – transporte – apilamiento/recuperación». Su rendimiento anual supera los 10 millones de toneladas, de las cuales más del 60% del carbón importado es lignito indonesio. Debido a los cuellos de botella en la eficiencia de transbordo fluvial, el periodo de almacenamiento del carbón se ha prolongado de forma pasiva hasta más de 60 días, superando ampliamente el umbral de seguridad de 40 días. Esto ha provocado que la temperatura central de los montones de carbón supere los 70 °C, generando emisiones de gas sulfhídrico (H₂S) y acumulando riesgos latentes de combustión espontánea. El calor acumulado durante el transporte marítimo y el transporte cerrado a lo largo del Río Yangtsé potencian aún más este riesgo, provocando la aparición de los siguientes problemas:
Peligros durante el transporte: la concentración de monóxido de carbono (CO) en la bodega cerrada de carga supera los 2000 ppm, y ya se han presentado indicios de combustión espontánea durante la etapa de transporte por el Río Yangtsé, lo que supone un riesgo de incendio.
Círculo vicioso: los gastos anuales derivados del almacenamiento prolongado superan los 10 millones de yuanes; la combustión espontánea reduce el poder calorífico del carbón y genera sanciones económicas por incumplimiento ambiental.
Dilema de rotación: Riesgo de combustión espontánea → rechazo de carga por navieras → prolongación del periodo de almacenamiento → agravamiento del riesgo, generando un ciclo negativo sistémico.
Plan de Gestión
Para hacer frente al riesgo integral de toda la cadena portuaria: «acumulación térmica en transporte marítimo → almacenamiento vencido → combustión espontánea durante el transporte fluvial por el Yangtsé», el presente plan aplica una tecnología doble de inhibición de oxígeno en origen y aislamiento físico para eliminar la combustión espontánea inevitable. La vía de ejecución concreta es la siguiente:
Mezcla de inhibidor de oxígeno del carbón durante la carga
Durante la carga de carbón en las bodegas del buque se incorpora inhibidor de oxígeno para reducir la reacción entre carbón y oxígeno mediante penetración molecular. Se disponen dos modalidades flexibles de aplicación:
Opción 1: Equipo de mezclado independiente: el aparato es autónomo y permite realizar la mezcla previa a la carga. Los costes iniciales de adecuación son reducidos, aunque su rendimiento operativo posterior es bajo.
Option 2: Belt-conveyor retrofitted blending device — Modified on the belt conveyor system to enable blending during the loading process, with high operational efficiency.
Medidas auxiliares: tras finalizar la carga, se pulveriza material sellante sobre la superficie del carbón para formar una capa aislante de oxígeno superior a 2 mm, que evita la erosión por lluvia y frena la oxidación y el aumento de temperatura del carbón superficial.
El frente de explotación mecanizado completo con hundimiento del carbón superior N.º110 de la mina explota las capas de carbón N.º10 y N.º11, separadas por una intercalación de roca estéril. El espesor total de ambas capas ronda los 6 metros. Las capas son propensas a la combustión espontánea, clasificadas como capas de grado II con periodo de autoignición de 80 días. Se trata de una mina de bajo desprendimiento de gas.
El frente adopta el método de explotación mecanizado por retroceso con hundimiento del carbón superior, y el techo se gestiona mediante hundimiento total de roca. Se disponen dos galerías, donde la galería de cinta transportadora cumple la función de galería de retorno de aire. Debido a la poca profundidad de enterramiento del frente y la presencia de cavidades abandonadas de minas artesanales en las capas suprayacentes, se aplica ventilación a presión positiva de forma permanente para prevenir filtraciones de aire exterior e infiltración de gas.
Se detectó una anomalía de monóxido de carbono (CO) en la esquina superior del frente N.º110, con una concentración de CO elevada hasta aproximadamente 120 ppm. El análisis determinó que el carbón residual en el vacío de explotación adyacente N.º108 sufrió oxidación y combustión espontánea, debido a la gran cantidad de carbón residual y la influencia de filtraciones de aire. Posteriormente, el frente de explotación fue paralizado por las vacaciones del Año Nuevo Chino. Para evitar que la oxidación del carbón residual en el vacío de explotación se intensifique y genere graves amenazas para la seguridad de la producción, es urgente adoptar las correspondientes medidas de prevención y control.
Ante la situación descrita, se empleó el líquido especial antiincendios para minas Purite (JTF-Ⅰ) desarrollado por nuestra empresa junto con sus equipos de aplicación complementarios. Se perforaron pozos de inyección en las esquinas y entre los apoyos del frente N.º110 para introducir el producto. De este modo, el carbón residual del vacío minero quedó eficazmente aislado del oxígeno y enfriado, evitando su progresiva oxidación y propagación del foco térmico. La concentración de CO en la esquina de retorno y entre los apoyos del frente descendió de forma constante, garantizando el avance seguro y ágil posterior del frente N.º110 y la explotación segura de la mina.
Las capas carboníferas de la mina presentan tendencia a la combustión espontánea, con grado II de propensión a la autoignición y un periodo mínimo de combustión espontánea de 60 días. El frente de explotación Superior 603 N.º3 tiene un espesor medio de capa de 5 m; se explota mediante el método mecanizado integral de labranza longitudinal por retroceso siguiendo la dirección de la capa, con una longitud total de avance de 370 m.
Según el plan de sucesión de frentes de explotación para recursos bajo presión protectora en la zona minera Este N.º6, el frente debe permanecer parado unos 8 meses. Se instaló sostenimiento de pernos y malla en la pared carbonífera para evitar desprendimientos laterales frente al frente de explotación. No obstante, las obras de ejecución generaron inevitablemente fragmentación y fisuración parcial del carbón. Al disminuir la velocidad del aire en el frente y prolongarse el contacto directo entre el carbón roto y el oxígeno, existe riesgo de oxidación y combustión espontánea en zonas localizadas.
Ante dicha problemática, se aplicó el material sellante pulverizable plástico Gainike (JPF-Ⅲ), desarrollado por nuestra empresa, junto con su equipo auxiliar de aplicación. Se realizó el sellado por pulverización sobre la pared carbonífera frente al frente Superior 603 N.º3, cubriendo 20 m de la galería de materiales y 70 m de la galería de transporte/retorno de aire.
Tras la aplicación del material antiincendios, se formó una capa sellante compacta sobre la superficie carbonífera del frente y las dos galerías, bloqueando el contacto entre el carbón y el oxígeno para evitar su oxidación y combustión espontánea. Al mismo tiempo, los elementos de soporte metálicos como mallas y pernos quedaron protegidos contra la corrosión, evitando averías en el sostenimiento.
Esta intervención cumplió el objetivo de evitar la oxidación y combustión espontánea del carbón en el frente, garantizó la seguridad productiva de la mina, generó importantes beneficios económicos y sociales para la explotación y aportó nuevas soluciones metodológicas para sus labores de prevención contra incendios.