Global Journal of Researches in Engineering, J: General Engineering, Volume 22 Issue 1

para enfocar y mejorar la efectividad de las visitas de fiscalización (Figura 1). Los objetivos son: organizar y tabular los datos que se tienen para el análisis, Filtrar los datos más representativos, procesar lo datos y, mediante interpolación, presentar las zonas más representativas en cuanto a riesgo por explosión; y finalmente, delimitar las zonas vulnerables por explosión de gas metano. II. M arco T eórico S obre el G as en el C arbón El gas asociado al carbón (CBM) está compuesto aproximadamente en un 80 % o más de metano; el resto, por lo general, suele ser dióxido de carbono (CO 2 ), nitrógeno (N 2 ) y etano. El gas asociado al carbón también conocido como gas de los mantos de carbón, CBM o CBG por sus siglas en inglés (GMAC, CBG o GAC en español), esuna fuente de gas no convencional, que se obtiene a partir de la extracción del metano contenido en las capas de carbón. El CBM se genera en el carbón durante el proceso de carbonización de la materia orgánica por incrementos de presión y temperatura producto de los procesos geológicos. También incluye el gas que se origina en el carbón por procesos bioquímicos, debido a la intervención de bacterias [2]. Las altas presiones debajo de la superficie conservan el gas metano en la matriz del carbón en un estado de adsorción y absorción. Estas altas presiones son creadas tanto por la profundidad, como por el agua que está contenida en la matriz del carbón. Para liberar el metano, los pozos productores de los mantos de carbón o los túneles mineros permiten que el agua sea bombeada para bajar la presión, lo que ayuda a desorber el gas del carbón. El metano migra dentro y fuera de los mantos de carbón hasta encontrar una barrera que lo atrape; de lo contrario, continúa migrando hasta alcanzar la superficie terrestre y finalmente se incorpora a la atmósfera como gas de efecto invernadero (GEI). Los mantos de carbón más profundos son extraídos a través de túneles y labores subterráneas, mejor conocidas como “minería subterránea” como la que se trabaja en el Altiplano Cundiboyacense, Norte de Santander y Antioquia. Por la profundidad a la que se realizan las actividades mineras subterráneas, estas tienden a emitir más metano que las minas a cielo abierto. Además de la profundidad, el contenido de gas en el carbón se determina por 4 variables adicionales: 1) rango del carbón (grado de maduración termal), 2) tipo de carbón (composición maceral), 3) Contenido de materia mineral, y 4) espesor de la cobertera e historia del enterramiento y subsidencia. El contenido del gas en el carbón se puede determinar a partir de métodos indirectos y directos. Los métodos indirectos no miden el gas en la capa de carbón, sino que se infiere a partir de alguna variable como la calidad del carbón, la profundidad, la reflectancia de la vitrinita o las isotermas de adsorción. Dichos métodos suponen la presencia del gas, pero no lo demuestran directamente. Los métodos directos se dividen en dos grandes grupos: 1) la medición relativa del contenido en la atmósfera de la mina utilizando metanometros que miden el porcentaje de metano en la ventilación de la mina, tal como se midieron los resultados de la presente investigación, y 2) medición absoluta del contenido de metano en los mantos de carbón sobre corazones de perforación que se introducen en contenedores herméticos llamados cánister, el contenido del gas se mide por desplazamiento de una columna de agua y se conocen como ensayos de desorción. En este caso los contenidos se reportan en m 3 /ton o pies 3 de gas por tonelada de carbón [2]. Como el gas metano es explosivo, se deben medir y conocer muy bien los contenidos de metano en cada macizo rocoso a fin de diseñar el planeamiento minero sobre esos valores y evitar accidentes; por ejemplo en Boyacá, a partir de ensayos de desorción se determinó que entre 0 y 200 m de profundidad el contenido de gas estaría entre 10 y 50 pies 3 /ton, y que entre 200 y 400 m de profundidad el contenido de gas estaría entre 50 y 130 pies 3 /ton que equivalen a 1,41 y 3,68 m 3 /ton [5]. La búsqueda de la información y el análisis se hizo en 2 de las 10 áreas carboníferas existentes en Boyacá: área carbonífera Tunja-Paipa-Duitama (802), y área carbonífera Sogamoso - Jericó (803) [6]. Acontinuación, se presentan los aspectos más relevantes por área carbonífera. Zonificación por Riesgo de Explosiones de Gas Metano en La Minería Del Carbón En Boyacá (Colombia) lobal Journal of Researches in Engineering ( ) Volume XxXII Issue I Version I J G 24 Year 2022 © 2022 Global Journals Las limitaciones de este estudio están dadas por la información disponible sobre contenido de metano en los frentes de las minas, ya que la información disponible está limitada a la reportada durante las visitas de fiscalización. Fuente: Los autores Figura 1: Ubicación de dos áreas carboníferas estudiadas en Boyacá, y del polígono de la zona de estudio.