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POUSSIÈRES ET GAZ. Poussières Poussières toute particule solide en suspension dans l'air Poussières toute particule solide en suspension dans l'air –Dimensions.

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1 POUSSIÈRES ET GAZ

2 Poussières Poussières toute particule solide en suspension dans l'air Poussières toute particule solide en suspension dans l'air –Dimensions : de 1 à 100 μm –particules > 10 μm se déposent avec le temps (sauf dans un courant d'air) –particules < 10 μm se déposent très lentement –Risques pour la santé ou dexplosion : < 10 μm –poussière respirable : particules < 5 μm (très difficile à filtrer) Les poussières minières correspondent à un diamètre moyen entre 1 à 20 μm Les poussières minières correspondent à un diamètre moyen entre 1 à 20 μm

3 Fumées ou vapeurs Fumée ou vapeur toute particule solide en suspension dans l'air < 1μm Fumée ou vapeur toute particule solide en suspension dans l'air < 1μm –Résultat dune combustion (ex. moteur diesel) –Mieux connues: MPD (matière particulaire diesel) –Fumée: nest pas le résultat dune condensation

4 Poussières minières

5 Respirables Type de poussières Dimensions (μm) inférieursupérieur Bruine Brume50100 Pollen (allergies) 1860 Poussière respirable -7 Charbon et roche 0,1100 Poussière atmosphérique 0,00120 Fumées diesel 0,051 Virus0,0030,005 Bactéries0,1530 Fumée de tabac 0,011

6 Système respiratoire humaine

7 Poussières Les particules grossières, de diamètre > 10 μm narrivent pas jusqu'aux poumons, mais sont arrêtées soit par les poils du nez, soit par les cils vibratiles; Les particules grossières, de diamètre > 10 μm narrivent pas jusqu'aux poumons, mais sont arrêtées soit par les poils du nez, soit par les cils vibratiles; Les particules fines, de diamètre < 10 μm, se rendent jusqu'aux poumons (au niveau alvéolaire), une partie de celles-ci s'y déposant, l'autre partie étant exhalée lors de la vidange des poumons Les particules fines, de diamètre < 10 μm, se rendent jusqu'aux poumons (au niveau alvéolaire), une partie de celles-ci s'y déposant, l'autre partie étant exhalée lors de la vidange des poumons –Les particules inférieures à 0.1 μm ne se déposent jamais car elles se déplacent comme des molécules de gaz, obéissant au mouvement brownien –La rétention maximale des poussières par les alvéoles concerne principalement les particules de diamètre < 5μm. Ces particules peuvent aussi constituer un risque explosif.

8 Classification des Poussières Il existe cinq catégories de poussières, en ce qui concerne leurs effets néfastes sur l'homme: Il existe cinq catégories de poussières, en ce qui concerne leurs effets néfastes sur l'homme: –respirables, –toxiques, –radioactives, –explosives et –inertes.

9 Les poussières respirables Les poussières respirables (celles qui se rendent aux poumons), avec un diamètre inférieur à 5 μm. Les poussières respirables (celles qui se rendent aux poumons), avec un diamètre inférieur à 5 μm. Elles sont dommageables aux poumons : Elles sont dommageables aux poumons : –silice (quartz) –silicates (amiante, talc, mica, sillimanite) –fumées métalliques (Zn, Cu, Pb, Hg...) –minerais de béryllium, d'étain, de fer... –charbons (bitumineux, anthracite)

10 Les poussières toxiques Les poussières toxiques (poisons pour certains organes du corps). Les poussières toxiques (poisons pour certains organes du corps). –Processus :Elles entrent dans les poumons ou l'estomac puis passent dans le sang; elles ne sont pas toujours filtrées par le foie. –Minerais de béryllium, arsenic, plomb, uranium, thorium, radium, chrome, vanadium, mercure, cadmium, antimoine, sélénium, manganèse, tungstène, nickel, argent (principalement les oxydes et carbonates).

11 Les poussières radioactives Les poussières radioactives (dommageables à cause des radiations α, β et surtout γ). Les poussières radioactives (dommageables à cause des radiations α, β et surtout γ). –Minerais d'uranium, thorium, radium. –Minerai de fluorine à Terre-Neuve. –Minerai de niobium (Niobec)

12 Les poussières explosives Explosion des poussières: quand un nuage des poussières est exposé à une source dignition (ex. un arc électrique ou un sautage) dune température et énergie suffisante pour enflammer le nuage. Lexplosion constituée dun front de pression suivi dun front de flamme qui laisse après lui une atmosphère pauvre en oxygène et riche en gaz toxiques. Il existe deux types des poussières explosives: les matières organiques et les poussières métalliques ou de sulfures. Les matières organiques (lignite, bitume) : Les matières organiques (lignite, bitume) : –calcul du risque : % volatile / (% volatiles + % carbone fixe); explosif si >12% pour l'anthracite : 10%/(10% + 80%) = 11% pas dangereux. pour l'anthracite : 10%/(10% + 80%) = 11% pas dangereux. autres facteurs : autres facteurs : –la grosseur des particules (peu risqué si > 850 μm) –la concentration (peu de risque si moins de 35 g/m 3 ) –la présence de gaz (risque augmente si CH 4 présent) –l'humidité (des variations peuvent échauffer la roche) –les poussières inertes (peu de risque si 65% pds du mélange) Les poussières métalliques risque d'explosion si la concentration dépasse : Les poussières métalliques risque d'explosion si la concentration dépasse : Mg,Al,Zn,Fe,Ti Mg,Al,Zn,Fe,Ti g/m g/m3 Poussières de sulfures (FeS 2, CuFeS 2, ZnS…) Poussières de sulfures (FeS 2, CuFeS 2, ZnS…) –3FeS 2 + 8O 2 Fe 3 O 4 + 6SO kJ/mol – –De nuages des poussières de sulfures se forment durant le soutirage et transport du minerai – –Lexplosion primaire crée une onde de pression qui peut mobiliser la poussière déjà déposée explosion secondaire violente et soutenable Prévention des explosions de poussières : Utilisation de matières inertes (pas bon pour les sulfures). Utilisation de matières inertes (pas bon pour les sulfures). Utiliser de l'eau sous forme de brume ( fois plus efficace que les poussières inertes). Utiliser de l'eau sous forme de brume ( fois plus efficace que les poussières inertes).

13 Les poussières inertes Les poussières inertes. Les poussières inertes. Sont considérées comme telles, les poussières de calcaire, marbre, calcium, ciment, graphite. Sont considérées comme telles, les poussières de calcaire, marbre, calcium, ciment, graphite. En réalité, elles causent des maladies bénignes aux poumons aux concentrations normales, mais leurs effets sont temporaires et le retrait de l'exposition permet de guérir complètement les poumons atteints. En réalité, elles causent des maladies bénignes aux poumons aux concentrations normales, mais leurs effets sont temporaires et le retrait de l'exposition permet de guérir complètement les poumons atteints.

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16 Concentrations représentatives des poussières dans une mine métallifère Opérationmpppcmg/m 3 Entrée d'air Forage dans une monterie Forage dans une galerie Forage dans un chantier Forage aux diamants Après sautage Écaillage Boisage Chargement manuel Chargement mécanique Remblayage hydraulique Soutirage Transport (wagons, navettes) Déchargement de wagons Aucune activité mg/m 3 = 6 mpppc

17 Gaz de sautage ANFO

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19 VEMP : Valeur dexposition moyenne pondérée

20 Contrôle des concentrations des gaz sous terre Prévention : – –bonne procédure lors des sautages; entretien adéquat des moteurs à combustion interne; éviter les feux, sinon les isoler et les éteindre. Élimination : – –dans le charbon : drainage en avant des chantiers soit par des trous de forage, soit par des galeries; ventilation auxiliaire (pour supplémenter localement au système principal - vu plus loin). Absorption : – –conditionner les gaz d'échappement des moteurs à combustion interne : – –dilution des gaz toxiques solubles dans l'eau; – –diminution de la température d'échappement; – –conditionnement chimique à l'aide de silencieux catalytiques; – –arrosage lors des sautages : dilution des gaz toxiques solubles dans l'eau à l'aide de gicleurs spéciaux produisant de très fines gouttelettes; – –diminution de la température des gaz; aide également au contrôle des poussières.

21 Contrôle des concentrations des gaz sous terre Isolation : – –fermeture hermétique des vieux chantiers et des endroits d'incendies : il existe toujours des fuites; peut être dangereux pour la santé et il faut donc prévoir un système de drainage aux barricades; – –quand la température augmente, il se produit une combustion lente des matières organiques qui dégage des gaz mortels (CO); – –dangereux dans les mines d'uranium à cause de l'accumulation de radiations dangereuses; – –sautages secondaires limités si possible pendant les postes de travail; Dilution : – –la méthode la plus employée – –applicable à toute concentration des gaz par un apport suffisant d'air frais qui permet de respecter les normes législatives

22 Gaz asphyxiants Exposition aux gaz : ils entrent par inhalation dans les poumons, ils entrent en contact avec le réseau sanguin Exposition aux gaz : ils entrent par inhalation dans les poumons, ils entrent en contact avec le réseau sanguin –leur absorption ou non dépend de leurs propriétés physiques ou chimiques –Conséquences : Effets intenses : courte exposition à de fortes concentrations Effets intenses : courte exposition à de fortes concentrations Effets chroniques : nombreuses expositions à de faibles concentrations Effets chroniques : nombreuses expositions à de faibles concentrations Effets secondaires : empire un état pulmonaire déjà déficient Effets secondaires : empire un état pulmonaire déjà déficient Propriétés de gaz : - N'avertissent pas de leur présence Propriétés de gaz : - N'avertissent pas de leur présence –pas de couleur –pas de goût –pas d'odeur Asphyxiants simples :- enlèvent l'oxygène des poumons Asphyxiants simples :- enlèvent l'oxygène des poumons - ne sont pas absorbés par le système sanguin Asphyxiants chimiques :- action spécifique sur le sang ou les tissus après leur absorption dans le corps, de petites quantités sont très dangereuses Asphyxiants chimiques :- action spécifique sur le sang ou les tissus après leur absorption dans le corps, de petites quantités sont très dangereuses

23 GazConc. normale VECDEffetsSources O2O2 21.6%19.5% min.essentiel à la vie sur terre air de l'atmosphère N2N2 79.0%80% max.réduit O 2 atmosphère, minerai stratifié COtraces35 ppm; (0.0035%) VEMP 200ppm fois plus d'affinité pour le sang que O 2 explosifs, diesel, feux, charbon toute combustion incomplète CO %5000 ppm; (0.5%) réduit O 2 respiration, moteur à combustion interne, toute oxydation complète CH 4 traces-réduit O 2, explosif dégagement instantané (rare); dégagement continu : charbon en place ou abattu; fissuration des faces HCNaucunePlafond 10 ppm;empêche les tissus d'absorber O 2 Cyanuration dor : NaCN + H + Na + HCN (gaz) Gaz asphyxiants VEMP : Valeur dexposition moyenne pondérée VECD : Valeur dexposition de courte durée

24 Respiration humaine Activité Respirations par minute Volume dair par respiration Air inspiré m 3 /min Oxygène consommé m 3 /min CO 2 produit O 2 consommé Au repos m Modérée m Vigoureuse m OXYGÈNE PRÉSENTEFFETS 21%Respiration facile 17%Respiration plus rapide et plus difficile 15%Etourdissements, bourdonnements dans les oreilles, pouls rapide, maux de tête, vision troublée 9%Peut s'évanouir ou devenir inconscient 6%Convulsions, respiration arrêtée, cœur arrête de battre

25 CONCENTRATION DU CO DANS L'AIRTEMPS D'EXPOSITION PERMIS % (35 ppm)VEMP 0.04 à 0.05% (500 ppm)1 heure sans effet nocif 0.06 à0.07% (700 ppm) Effets nocifs à peine perceptibles après 1 heure d'exposition 0.10 à0.12% (1200 ppm) : Effets nocifs plus dangereux après 1 heure d'exposition 0.15 à0.20% (2000 ppm) Dangereux si exposé pendant 1 heure 0.4% et plus (4000 ppm et. +)Mort en moins d'une heure CO

26 CO 2 DANS L'AIR ACCROISSEMENT DE LA RESPIRATION 0.5% (5000 ppm)VEMP 3% (30000 ppm)VECD 0.05% (500 ppm)Léger 2% (20000 ppm)50 3% (30000 ppm)100 5% (50000 ppm)300 et très difficile 10% ( ppm) Ne peut être toléré plus de quelques minutes CO 2

27 Gaz irritants Vaste groupe aux propriétés variées : Vaste groupe aux propriétés variées : –produisent tous une inflammation des tissus avec lesquels ils entrent en contact; –ne sont pas absorbés par l'organisme. –Elles peuvent être divisées en 3 groupes : ceux qui agissent sur la partie supérieure du système respiratoire : ceux qui agissent sur la partie supérieure du système respiratoire : ammoniaque ammoniaque acide hydrochlorique acide hydrochlorique acide sulfurique acide sulfurique acide hydrofluorique (HF) acide hydrofluorique (HF) formaldéhyde formaldéhyde ceux qui agissent sur les parties supérieures et profondes du système respiratoire : ceux qui agissent sur les parties supérieures et profondes du système respiratoire : anhydride sulfureux (SO 2 ) anhydride sulfureux (SO 2 ) Chlore Chlore brome brome acroléine (acroléine) acroléine (acroléine) ceux qui agissent principalement sur les poumons : ceux qui agissent principalement sur les poumons : oxydes d'azote oxydes d'azote phosgène phosgène

28 CONCENTRATION DANS L'AIR AMBIANT EFFETS 2 ppm 5 ppm VEMP VECD 20 ppm Toux, irritation des yeux, du nez et de la gorge 150 ppm Peut être toléré pour quelques minutes seulement 400 ppmImpossibilité de respirer SO 2 CONCENTRATION DANS L'AIR AMBIANT EFFETS 3 ppm NO 2 25 ppm NO 50 ppm N 2 O VEMP 60 ppm Minimum pour causer une irritation des voies respiratoires 100 ppmToux sévère 100 à 150 ppm Dangereux, même pour une courte période de temps 200 à 700 ppm Fatal, même pour une courte période de temps NO x

29 RÉGLEMENTATION

30 Annexe I Règlement sur la santé et la sécurité du travail SubstanceVEMPVECD ppm mg/m 3 ppm Ammoniac (NH 3 ) NO 2 35,6 NO2531 N2ON2ON2ON2O5090 CO CO H2SH2SH2SH2S SO 2 25,2513 SiO 2 (quartz) 0,1 VEMP : Valeur dexposition moyenne pondérée VECD : Valeur dexposition de courte durée

31 Qualité du milieu de travail Article 85 Article 85 –Vérification de la qualité de l'air Annexe I du Règlement sur la santé et la sécurité du travail Annexe I du Règlement sur la santé et la sécurité du travail

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33 VEMP : Valeur d'exposition moyenne pondérée La concentration moyenne, pondérée pour une période de 8 heures par jour, en fonction d'une semaine de 40 heures, d'une substance chimique (sous forme de gaz, poussière,fumée, vapeur ou brouillard) présente dans l'air au niveau de la zone respiratoire du travailleur La concentration moyenne, pondérée pour une période de 8 heures par jour, en fonction d'une semaine de 40 heures, d'une substance chimique (sous forme de gaz, poussière,fumée, vapeur ou brouillard) présente dans l'air au niveau de la zone respiratoire du travailleur

34 VEMP (suite) Pour toute période de travail d'une durée égale ou supérieure à 4 heures mais inférieure à 8 heures ou d'une durée supérieure à 8 heures mais inférieure ou égale à 16 heures, une valeur d'exposition moyenne ajustée (VEMA) doit être établie suivant le guide dajustement des valeurs d'exposition admissibles pour les horaires de travail non conventionnels, publié par l'Institut de recherche Robert-Sauvé en santé et en sécurité du travail, tel qu'il se lit au moment où il s'applique. Pour toute période de travail d'une durée égale ou supérieure à 4 heures mais inférieure à 8 heures ou d'une durée supérieure à 8 heures mais inférieure ou égale à 16 heures, une valeur d'exposition moyenne ajustée (VEMA) doit être établie suivant le guide dajustement des valeurs d'exposition admissibles pour les horaires de travail non conventionnels, publié par l'Institut de recherche Robert-Sauvé en santé et en sécurité du travail, tel qu'il se lit au moment où il s'applique. En aucun cas, la VEMA ne peut être supérieure à la VEMP En aucun cas, la VEMA ne peut être supérieure à la VEMP

35 VECD : Valeur d'exposition de courte durée La concentration moyenne, pondérée sur 15 minutes, pour une exposition à une substance chimique (sous forme de gaz, poussière, fumée, vapeur ou brouillard) présente dans l'air au niveau de la zone respiratoire du travailleur, qui ne doit pas être dépassée durant la journée de travail, même si la valeur d'exposition moyenne pondérée est respectée La concentration moyenne, pondérée sur 15 minutes, pour une exposition à une substance chimique (sous forme de gaz, poussière, fumée, vapeur ou brouillard) présente dans l'air au niveau de la zone respiratoire du travailleur, qui ne doit pas être dépassée durant la journée de travail, même si la valeur d'exposition moyenne pondérée est respectée

36 VECD (suite) L'exposition moyenne au cours d'une période de 15 minutes consécutives peut être comprise entre la VEMP et la VECD, en autant que de telles expositions ne se reproduisent pas plus de 4 fois par jour et qu'elles soient entrecoupées l'une de l'autre par des périodes d'au moins 60 minutes L'exposition moyenne au cours d'une période de 15 minutes consécutives peut être comprise entre la VEMP et la VECD, en autant que de telles expositions ne se reproduisent pas plus de 4 fois par jour et qu'elles soient entrecoupées l'une de l'autre par des périodes d'au moins 60 minutes

37 P : Plafond La notation « P » dans la colonne VECD/Plafond indique une valeur qui ne doit jamais être dépassée pour quelque durée que ce soit La notation « P » dans la colonne VECD/Plafond indique une valeur qui ne doit jamais être dépassée pour quelque durée que ce soit

38 Limites d'excursion Les limites d'excursion s'appliquent pour les substances n'ayant pas de valeur d'exposition de courte durée. À condition que la valeur d'exposition moyenne pondérée soit respectée, des excursions peuvent excéder 3 fois cette valeur pour une période cumulée ne dépassant pas 30 minutes par jour Les limites d'excursion s'appliquent pour les substances n'ayant pas de valeur d'exposition de courte durée. À condition que la valeur d'exposition moyenne pondérée soit respectée, des excursions peuvent excéder 3 fois cette valeur pour une période cumulée ne dépassant pas 30 minutes par jour Toutefois, aucune de ces excursions ne peut dépasser 5 fois la valeur d'exposition moyenne pondérée pour quelque durée que ce soit Toutefois, aucune de ces excursions ne peut dépasser 5 fois la valeur d'exposition moyenne pondérée pour quelque durée que ce soit

39 Dilution des poussières Problèmes d'équilibre Problèmes d'équilibre Calculer le courant d'air frais nécessaire pour garder la concentration des poussières à un niveau constant (ex. à la concentration maximale admissible : VECD ou VEMP). On utilise la formule suivante : Calculer le courant d'air frais nécessaire pour garder la concentration des poussières à un niveau constant (ex. à la concentration maximale admissible : VECD ou VEMP). On utilise la formule suivante : Ex. Dans un chantier d'abattage, les opérations de forage et chargement dégagent 0,02 g/min de poussière de silice. Le courant de l'air frais contient déjà 0,00001 g/m 3 de silice. La VEMP silice = 0,1 mg/m 3. Calculer le débit dair frais nécessaire. Ex. Dans un chantier d'abattage, les opérations de forage et chargement dégagent 0,02 g/min de poussière de silice. Le courant de l'air frais contient déjà 0,00001 g/m 3 de silice. La VEMP silice = 0,1 mg/m 3. Calculer le débit dair frais nécessaire. Soit Q le débit (m 3 /min) requis. Dans une période de 1 min : Soit Q le débit (m 3 /min) requis. Dans une période de 1 min : Donc Q = 222,2 m 3 /min ou 3,7 m 3 /s

40 Problèmes de transition Calculer le temps nécessaire pour atteindre une concentration donnée (si le débit de l'air frais ne suffit pas pour garder l'équilibre). Calculer le temps nécessaire pour atteindre une concentration donnée (si le débit de l'air frais ne suffit pas pour garder l'équilibre). Si V est le volume du chantier (ou de la galerie) en m 3 Si V est le volume du chantier (ou de la galerie) en m 3 P g le taux de génération de poussière mg/min au chantier P g le taux de génération de poussière mg/min au chantier X la concentration de la poussière (mg/m 3 ) dans le chantier X la concentration de la poussière (mg/m 3 ) dans le chantier Q n le débit d'air frais (m 3/ min) Q n le débit d'air frais (m 3/ min) B la concentration de la poussière dans le courant d'air frais mg/m 3 B la concentration de la poussière dans le courant d'air frais mg/m 3 On peut prouver que : X o la concentration au moment 0 X o la concentration au moment 0 X la concentration après temps t (min) X la concentration après temps t (min)

41 Problèmes de transition Exemple Dans l'exemple 1, calculer le temps nécessaire pour atteindre une concentration de silice de 0,1 mg/m 3 (VEMP) si la concentration initiale est de 0,01 mg/m 3 si le courant d'air frais est de 2000 m 3 /min le volume du chantier est de 1000 m 3 Q n = 40 m 3 /minB = 0, Kg/m 3 =1mg/m 3 V = 2000 m 3 X o = 0,01 mg/m 3 P g = 0,01 g/min X = 0,1 mg/m 3 (VEMP)

42 Problèmes de vérification des normes Vérifier si les normes gouvernementales (e.g. VECD) sont satisfaites une fois que l'équilibre est établi. Vérifier si les normes gouvernementales (e.g. VECD) sont satisfaites une fois que l'équilibre est établi. oùC i = concentration mesurée de substance i (mg/m 3 ) oùC i = concentration mesurée de substance i (mg/m 3 ) T i = concentration permise de substance i (mg/m 3 ) T i = concentration permise de substance i (mg/m 3 ) **Cette formule s'applique s'il est prouvé que ces substances ont des effets similaires sur un organe du corps. Sinon, il faut que chaque terme C i /T i soit inférieur ou égal à 1

43 Problème de vérification des normes pondérées Si les travailleurs sous terre sont exposés aux concentrations différentes des poussières pendant plusieurs opérations (e.g. forage, sautage secondaire, chargement, transport), on prend la moyenne pondérée comme suit : Si les travailleurs sous terre sont exposés aux concentrations différentes des poussières pendant plusieurs opérations (e.g. forage, sautage secondaire, chargement, transport), on prend la moyenne pondérée comme suit : Opération 1: n 1 minutes à la concentration x 1 : n 1.x 1 Opération 1: n 1 minutes à la concentration x 1 : n 1.x 1 Opération 2: n 2 minutes à la concentration x 2 : n 2.x 2 Opération 2: n 2 minutes à la concentration x 2 : n 2.x 2 Opération m: nm minutes à la concentration x m : n m.x m Opération m: nm minutes à la concentration x m : n m.x m moyenne pondérée

44 Dilution des gaz problèmes déquilibre Calculer le courant d'air frais nécessaire pour garder la concentration des gaz toxiques à la limite (VEMP ou VECD). On utilise la formule: Calculer le courant d'air frais nécessaire pour garder la concentration des gaz toxiques à la limite (VEMP ou VECD). On utilise la formule: Q n : débit d'air frais nécessaire en m 3 /min Q n : débit d'air frais nécessaire en m 3 /min Q g : débit de dégagement du gaz en m 3 /min au chantier Q g : débit de dégagement du gaz en m 3 /min au chantier VECD: valeur d'exposition de courte durée du gaz VECD: valeur d'exposition de courte durée du gaz B:concentration du gaz dans l'air frais B:concentration du gaz dans l'air frais Exemple :L'équipement minier dans un chantier d'abattage dégage 0,005 m 3 /min de CO et le courant d'air frais contient déjà 0,01% de CO. Quel est le débit de l'air frais nécessaire pour satisfaire VECD CO de 0,02% Exemple :L'équipement minier dans un chantier d'abattage dégage 0,005 m 3 /min de CO et le courant d'air frais contient déjà 0,01% de CO. Quel est le débit de l'air frais nécessaire pour satisfaire VECD CO de 0,02% Q g = 0,005 m 3 /min B = 0.01% VECD = 0,02%

45 Dilution des gaz Problèmes de transition Calculer le temps nécessaire pour atteindre une concentration donnée (si le débit d'air frais ne suffit pas pour garder l'équilibre). Calculer le temps nécessaire pour atteindre une concentration donnée (si le débit d'air frais ne suffit pas pour garder l'équilibre). Si V est le volume du chantier en m 3, Q g est le débit d'arrivée du gaz (m 3 /min) dans le chantier, X est la concentration du gaz dans le chantier (%), Q n est le débit d'air frais, B est la concentration du gaz dans le courant d'air frais (%), on peut prouver que : Si V est le volume du chantier en m 3, Q g est le débit d'arrivée du gaz (m 3 /min) dans le chantier, X est la concentration du gaz dans le chantier (%), Q n est le débit d'air frais, B est la concentration du gaz dans le courant d'air frais (%), on peut prouver que : oùX o : la concentration au moment 0 (%) oùX o : la concentration au moment 0 (%) X : la concentration après temps t (min) (%) X : la concentration après temps t (min) (%) Exemple : Dans l'exemple précèdent, trouver le temps nécessaire pour atteindre une concentration de 0,09% CO à partir de 0,05% CO, si le débit de l'air frais est de 25 m 3 /min. Le volume du chantier est de 1000 m 3. Exemple : Dans l'exemple précèdent, trouver le temps nécessaire pour atteindre une concentration de 0,09% CO à partir de 0,05% CO, si le débit de l'air frais est de 25 m 3 /min. Le volume du chantier est de 1000 m 3. Q g =0,005 m 3 /min, X=0,09% CO, B=0.01%, Q n =25 m 3 /min, X o =0,05% CO Q g =0,005 m 3 /min, X=0,09% CO, B=0.01%, Q n =25 m 3 /min, X o =0,05% CO

46 Dilution des gaz Problèmes de vérification des normes Vérifier si les normes gouvernementales (e.g. VECD) sont satisfaites, une fois que l'équilibre est établi. Comme pour les poussières, il faut que : Vérifier si les normes gouvernementales (e.g. VECD) sont satisfaites, une fois que l'équilibre est établi. Comme pour les poussières, il faut que : oùC i : concentration mesurée du gaz i (%) oùC i : concentration mesurée du gaz i (%) T i : concentration permise du gaz i (%) T i : concentration permise du gaz i (%) **Cette formule s'applique s'il est prouvé que ces gaz toxiques ont des effets similaires sur un organe du corps (e.g. CO et NO ou SO 2 et NO 2 ). **Cette formule s'applique s'il est prouvé que ces gaz toxiques ont des effets similaires sur un organe du corps (e.g. CO et NO ou SO 2 et NO 2 ). Sinon, il faut que chaque terme C i /T i soit inférieur ou égal à 1. Sinon, il faut que chaque terme C i /T i soit inférieur ou égal à 1.

47 Qualité du milieu de travail (suite) Article 86 Article 86 –Obligation de ventiler une mine avec un ventilateur Article 87 Article 87 –Règles à respecter pour le chauffage de l'air Norme : Générateurs de ventilation tempérée à hauffage direct (GA/CAN ) Norme : Générateurs de ventilation tempérée à hauffage direct (GA/CAN ) À la sortie des bruleurs: À la sortie des bruleurs: – Acétaldehydes < 0,001% (10 ppm) – CO 2 < 0,250% (2500 ppm) – CO < 0,001% (10 ppm) – NO 2 < 0,0001% (1 ppm) – SO 2 < 0,00003% (0,3 ppm)

48 Qualité du milieu de travail (suite) Article 89 Article 89 –Règles pour la recirculation et la reutilisation de l'air –Un ventilateur principal ou un ventilateur secondaire ne doit pas faire recirculer l'air pour ventiler un poste de travail souterrain –Cependant, la réutilisation de l'air dans un circuit principal de ventilation ou un circuit secondaire est permise, si les conditions suivantes sont respectées La concentration de monoxyde de carbone dans l'air ambiant doit être mesurée à l'entrée de chaque circuit où il y a une réutilisation de l'air La concentration de monoxyde de carbone dans l'air ambiant doit être mesurée à l'entrée de chaque circuit où il y a une réutilisation de l'air Ces mesures doivent être prises au moins une fois par semaine lors des opérations de marinage effectuées au moyen d'un équipement diesel et à chaque fois qu'il y a modification aux équipements de ventilation Ces mesures doivent être prises au moins une fois par semaine lors des opérations de marinage effectuées au moyen d'un équipement diesel et à chaque fois qu'il y a modification aux équipements de ventilation Lorsque la concentration de monoxyde de carbone excède 11,4 mg/ 3 (10 ppm) un plan d'intervention doit être mis en œuvre afin de réduire et maintenir la concentration en-deçà de ce niveau Lorsque la concentration de monoxyde de carbone excède 11,4 mg/ 3 (10 ppm) un plan d'intervention doit être mis en œuvre afin de réduire et maintenir la concentration en-deçà de ce niveau

49 Qualité du milieu de travail (suite) Article 90 Article 90 –Positionnement des ventilateurs secondaires Article 91 Article 91 –Recirculation de l'air par un ventilateur Article 93 Article 93 –Renversement des ventilateurs Articles 94, 95 et 96 Articles 94, 95 et 96 –Exigences relatives à la ventilation pour accéder à un lieu de travail Articles 97 et 98 Articles 97 et 98 –Contrôle des poussières Article 99 Article 99 –Plans et devis de ventilation

50 Qualité du milieu de travail (suite) Article Article –Quantité d'air requise pour l'utilisation d'un moteur diesel sous terre –Homologation des moteurs diesel

51 Homologations MSHA et CANMET –Homologation par MSHA tient compte seulement des gaz diesel –Homologation par CANMET tient compte des gaz diesel + les particules diesel –Toutefois, au Québec on accepte lhomologation par MSHA (seulement part 32) pour les vieux moteurs

52 Homologation par CANMET Au Québec la limite de S dans le carburant est de 0,05% Au Québec la limite de S dans le carburant est de 0,05%

53 Homologation par MSHA (EU)

54 Annexe VII Règlement sur la santé et la sécurité du travail dans les mines PCI: concentration de poussières respirables PCI: concentration de poussières respirables

55 Calculs du débit sous terre (Québec) Homologués MSHA Homologués MSHA –Tous moteurs 100% 100% 75% 75% 50% 50% jusquà 2,7 m 3 /min/KW (2 m 3 /min HP) Non homologués (rare) Non homologués (rare) –5,5 m 3 /min KW (4,1 m 3 /min HP) (4,1 m 3 /min HP) Homologués CANMET Homologués CANMET –Moteurs principaux 100% 100% etc. etc. –unités auxiliaires 50% 50% etc etc En Ontario En Ontario 3 m 3 /min HP pour tout 3 m 3 /min HP pour tout exigences Moteurs diesel

56 Exigences de ventilation au Canada ProvinceCANMETMSHAÉxigences Colombie Britanniqueoui- Albertaoui-+ minimum de 1,9 m 3 /s aux chantiers actifs Saskatchewanoui Minimum 3m 3 /min HP Manitobaoui Non-homo: 4,1m 3 /min HP Règle 100/75/50 + min 2m 3 /min HP Ontario--Minimum 3m 3 /min HP Québecoui Non-homo: 4,1m 3 /min HP Règle 100/75/50 + min 2m 3 /min HP Nouveau Brunswickoui Minimum 3m 3 /min HP Nouvelle Écosseoui Minimum 3m 3 /min HP Terre Neuve & Labradoroui Non-homo: 4,13m 3 /min HP Règle 100/75/50 + min 2m 3 /min HP TNW & Nunavut--Minimum 3m 3 /min HP YukonMinimum 2m 3 /min HP

57 Volume dair frais total requis selon la pratique de lAssociation des mines de métaux du Québec Inc. Cette approche nous donne le volume total dair frais requis sous terre. Cette approche nous donne le volume total dair frais requis sous terre. Effectuer la moyenne des trois (3) approches suivantes : A –i) 0,04 m 3 /s * le nombre de tonnes/jour –ii) 0,25 m/s*surface (m 2 ) * le nombre dendroits de travail (où on produit gaz & poussières) –iii) Nombre de concasseurs * 4,72 m 3 /s –iv) Nombre de trémies de chargement * 1,18 m 3 /s B –i) Nombre de travailleurs par quart * 0,94 m 3 /s –ii) Volume total dair spécifié pour les moteurs diesel (homologués ou non) –iii) Même quen A) (ii, iii, et iv) C –i) Même quen A) ii) sauf quon pose 0,5 m/s –ii) Volume total dair spécifié pour les moteurs diesel (homologués ou non) –iii) Même quen A) (ii, iii et iv)

58 Qualité du milieu de travail (suite) Article 101 Article 101 –Quantité totale d'air requise pour une mine souterraine Mine non mécanisée Mine non mécanisée Mine mécanisée Mine mécanisée Article 102 Article 102 –Exigences relatives à l'utilisation d'un moteur diesel sous terre Ventilation Ventilation Poussières combustibles respirables Poussières combustibles respirables Contenu en soufre du carburant Contenu en soufre du carburant

59 Exercise Dans un circuit de ventilation quelconque, on retrouve les engins diesel suivants: Dans un circuit de ventilation quelconque, on retrouve les engins diesel suivants: –1 camion moteur Détroit Diesel 275 hp, modèle 6043 Gk hp, modèle 6043 Gk32 –1 camion moteur Deutz 132 bhp, modèle BF6L bhp, modèle BF6L913 –1 chargeuse-navette moteur Deutz 231 bhp, modèle F6L413FW 231 bhp, modèle F6L413FW –1 camion ciseau moteur Cummins modèle 4BTA 3.9C modèle 4BTA 3.9C –2 tracteurs Kubota modèle V2203 modèle V2203 –1 tracteur John Deere modèle 4276 modèle 4276 Question :Déterminez la quantité d'air requise dans ce circuit de ventilation ? Question :Déterminez la quantité d'air requise dans ce circuit de ventilation ?

60 Qualité du milieu de travail (suite) Article 104 Article 104 –Débit d'air minimum à chaque poste de travail Articles et 107 Articles et 107 –Directives pour la ventilation des monteries Articles 105 et 106 Articles 105 et 106 –Directives pour certaines activités lorsqu'un ventilateur n'est pas opérationnel

61 DES CONTRAINTES THERMIQUES L'indice de température au thermomètre à globe à boule humide (WBGT) est calculé au moyen des équations suivantes : L'indice de température au thermomètre à globe à boule humide (WBGT) est calculé au moyen des équations suivantes : a) à l'extérieur, avec charge solaire : a) à l'extérieur, avec charge solaire : WBGT = 0,7 WB + 0,2 GT + 0,1 DB b) à l'intérieur ou à l'extérieur, sans charge solaire : b) à l'intérieur ou à l'extérieur, sans charge solaire : WBGT = 0,7 WB + 0,3 GT où : WB = température au thermomètre à boule humide naturelle WB = température au thermomètre à boule humide naturelle DB = température au thermomètre à boule sèche DB = température au thermomètre à boule sèche GT = température au thermomètre à globe GT = température au thermomètre à globe Pour établir la valeur de WBGT, on doit utiliser un thermomètre à globe noir, un thermomètre à boule humide naturelle (statique) et un thermomètre à boule sèche. Pour établir la valeur de WBGT, on doit utiliser un thermomètre à globe noir, un thermomètre à boule humide naturelle (statique) et un thermomètre à boule sèche. L'exposition à des températures supérieures à celles du tableau est admissible aux conditions suivantes : le travailleur doit faire l'objet d'une surveillance médicale et il doit être établi que sa tolérance au travail à la chaleur est supérieure à celle de la moyenne. L'exposition à des températures supérieures à celles du tableau est admissible aux conditions suivantes : le travailleur doit faire l'objet d'une surveillance médicale et il doit être établi que sa tolérance au travail à la chaleur est supérieure à celle de la moyenne.

62 Limites de WBGT sur 8 h en fonction du travail (leger, modéré et fort) VALEURS LIMITES ADMISSIBLES D'EXPOSITION À LA CHALEUR EN °C (WBGT) Régime d'alternance travail/reposCharge de travail Travail légerTravail moyenTravail lourd Travail continu3026,723 Travail 75%, repos 25% (toutes les heures)30,62825,9 Travail 50%, repos 50% (toutes les heures)31,429,427,9 Travail 25%, repos 75% (toutes les heures)32,231,130

63 Relevés de ventilation pour remplir les registres CAHIER 1: article CAHIER 1: article –mesures de la concentration de CO dans léchappement des moteurs diesel (toutes les 300h dutilisation du moteur ou aux 6 mois) Norme: 750ppm CAHIER 2: articles 89 & 103 CAHIER 2: articles 89 & 103 –Relevés de ventilation et mesures de la concentration CO dans les circuits de ventilation –AU MOINS 1 fois/semaine –PARTIE A : Circuit principal: Débit planifié vs. Débit mesuré (conformité: oui ou non) –PARTIE B : Circuit secondaire: Débit planifié vs. Débit mesuré (conformité: oui ou non) –PARTIE C : Concentration de CO Norme: 11,4mg/m 3 ou 10ppm (conformité: oui ou non) CAHIER 3: article CAHIER 3: article –Mesures de lexposition aux poussières combustibles respirables (PCR) Norme: 0,6mg/m 3 (conformité: oui ou non) –AU MOINS 1 fois/6 mois ou à la suite de toute modification susceptible daltérer la qualité de lair

64 Émissions des moteurs diesel

65 Impact de la mécanisation Durant les années 60 les unités diesel sous terre petites : < 150 HP Durant les années 60 les unités diesel sous terre petites : < 150 HP Aujourdhui, unités de 12 yd 3 avec 350 HP Aujourdhui, unités de 12 yd 3 avec 350 HP Jusqu à des unités de 650 HP Jusqu à des unités de 650 HP Le no. des unités légères auxiliaires a augmenté énormément : 50% de la puissance totale sous terre 50% de MPD Le no. des unités légères auxiliaires a augmenté énormément : 50% de la puissance totale sous terre 50% de MPD

66 rapport fuel/air rapport fuel/air –si ce rapport est près du rapport stœchiométrique, les teneurs en NO X et CO sont élevées –si ce rapport est dépassé, il y a combustion incomplète et du CO et NO X sont produits en abondance. Il peut même y avoir production de suie (gaz noir) –meilleur rapport à utiliser : 0.06 lb fuel/lb d'air au point de vue mécanique, le rapport optimum est de 0.08 lb de fuel/lb d'air, ce qui entraîne une différence de 10% en performance, mais une augmentation de 35% de la consommation –Les moteurs modernes (à injection électronique) ce rapport est optimisé automatiquement pour diminuer les gaz

67 Composition des émissions diesel Gaz Gaz –Oxyde d'azote (NO) –Dioxyde d'azote (NO 2 ) –Dioxyde de soufre (SO 2 ) –Monoxyde de carbone (CO) Vapeurs Vapeurs –Hydrocarbures –Aldéhydes –H.P.A. (Hydrocarbures policycliques aromatiques) Particules Particules –Carbone élémentaire –Carbone organique –Sulfates –Métaux et cendres Substance Concentration (ppm) Concentration (ppm) (à léchappement) Oxides dazote (NO) 700 SO CO1000 Hydrocarbures300 Aldéhydes40 Particules diesel réspirables 120 Suie150

68 Risques à la santé Les émissions contiennent des centaines de composés et de produits chimiques différents Les émissions contiennent des centaines de composés et de produits chimiques différents La grande majorité des particules diesel (90%) sont petites et du type respirable La grande majorité des particules diesel (90%) sont petites et du type respirable Les composés sous forme de vapeurs organiques contiennent des irritants et des produits chimiques toxiques Les composés sous forme de vapeurs organiques contiennent des irritants et des produits chimiques toxiques

69 Risques à la santé (suite) Particules diesel Particules diesel –La grande majorité des particules diesel (90%) sont petites et du type respirable –Contiennent des produits cancérigènes –Formées de poussières respirables –Pénètrent profondément au niveau du système respiratoire Les ouvriers des mines souterraines sont exposés à de niveaux de particules diesel 200 fois plus élevés que les gens habitant dans les centres urbains pollués et 10 fois plus élevés que les ouvriers les plus exposés dans les autres industries Les ouvriers des mines souterraines sont exposés à de niveaux de particules diesel 200 fois plus élevés que les gens habitant dans les centres urbains pollués et 10 fois plus élevés que les ouvriers les plus exposés dans les autres industries

70 PCR: poussière combustible respirable MPD: matière particulaire diesel PCR=MPD (à 80%) + composés organiques (brouillard dhuiles) PCR=MPD (à 80%) + composés organiques (brouillard dhuiles) MPD= C élémentaire (suie) + HPA (hydrocarbures polycycliques aromatiques collées sur la suie, ex. benzène) MPD= C élémentaire (suie) + HPA (hydrocarbures polycycliques aromatiques collées sur la suie, ex. benzène) MPD = 0,8xPCR MPD = 0,8xPCR C élémentaire (suie) = 0,5xMPD C élémentaire (suie) = 0,5xMPD Au Québec règlement PCR < 0,6mg/m 3 Au Québec règlement PCR < 0,6mg/m 3

71 Exposition aux MPD MPD: matière particulaire diesel MPD: matière particulaire diesel

72 Niveaux dexposition aux MPD Metier Niveau dexposition (mg/m 3 ) Mines souterraines de charbon 0,9-2,1 Mines souterraines métalliques 0,3-1,6 Mines à ciel ouvert < 0,2 Opérateurs de ciseaux, port, chemin de fer 0,02-0,10 Chauffeurs de camion 0,004-0,006

73 Risques à la santé (suite) Études médicales Études médicales –Études d'inhalation et d'imposition chronique Rats - tumeurs pulmonaires reliées à la dose Rats - tumeurs pulmonaires reliées à la dose Cause : dose massive ou caractéristique de la poussière Cause : dose massive ou caractéristique de la poussière En dépit d'efforts en ce sens, on ne peut extrapoler aux humains les conclusions de ces études En dépit d'efforts en ce sens, on ne peut extrapoler aux humains les conclusions de ces études Études médicales EPA Études médicales EPA –MPD constituent un risque pour les humains

74 Risques à la santé (suite) Autres impacts Autres impacts –Aggravation des réactions allergiques –Irritation de la muqueuse du nez, de la gorge et des yeux –Mauvaises odeurs et affecte la visibilité en milieu minier

75 Échantillonnage des particules diesel Se fait habituellement sur la totalité du quart de travail (norme provinciale et/ou directive d'un organisme reconnu) Se fait habituellement sur la totalité du quart de travail (norme provinciale et/ou directive d'un organisme reconnu) Principe de moyenne totale sur l'étendue d'un quart de travail (pas d'historique en fonction du temps) Principe de moyenne totale sur l'étendue d'un quart de travail (pas d'historique en fonction du temps)

76 Réglementation des émissions des moteurs diesel (EU)

77 Limites d'exposition et directives - particules diesel Canada - 1,5 mg/m 3 (PCR) Canada - 1,5 mg/m 3 (PCR) Québec - 0,6 mg/m 3 (PCR) basé Québec - 0,6 mg/m 3 (PCR) basé Ontario - Mining Législative Review Committee se penche sur cette question Ontario - Mining Législative Review Committee se penche sur cette question Saskatchewan - on propose une campagne de mesure de l'exposition des travailleurs sans limite légiférée(NIOSH 5040) Saskatchewan - on propose une campagne de mesure de l'exposition des travailleurs sans limite légiférée(NIOSH 5040) EU - 0,160 mg/m 3 : nouvelle limite depuis mai 2006, basé sur l'exposition au carbone élémentaire seulement (NIOSH 5040) EU - 0,160 mg/m 3 : nouvelle limite depuis mai 2006, basé sur l'exposition au carbone élémentaire seulement (NIOSH 5040) ACGIH – demande un directive de 0,02 mg/m 3 carbone élémentaire retirée en 2003 ACGIH – demande un directive de 0,02 mg/m 3 carbone élémentaire retirée en 2003 Particules combustibles respirables (PCR)

78 Moyenne: 0, Moyenne: 0, 142 m 3 /s per kW (220 cfm/hp) MPD < 0,16 mg/m 3

79 Moyens de contrôle des émissions diesel Choix des moteurs diesel Choix des moteurs diesel –Homologation –Combinaison véhicule-moteur Carburant diesel Carburant diesel –Contenu en soufre –Biodiesel (recherche)

80 Moyens de contrôle des émissions diesel (suite) Systèmes d'épuration de l'échappement Systèmes d'épuration de l'échappement –Convertisseurs catalytiques Reduisent 95% CO, hydrocarbures, la fraction organique (HPA) à 50%, NO x ne sont pas affectées Reduisent 95% CO, hydrocarbures, la fraction organique (HPA) à 50%, NO x ne sont pas affectées Température Température Contenu en soufre du carburant (néfaste) Contenu en soufre du carburant (néfaste) –Filtres céramiques Réduction des PCR Réduction des PCR –Dilueurs de fumée (Fume diluter) Aucun traitement des contaminants Aucun traitement des contaminants Abaisse la température des gaz à la sortie Abaisse la température des gaz à la sortie

81 Moyens de contrôle des émissions diesel (suite) Autres considérations Autres considérations –Habitudes de travail des opérateurs –Formation des opérateurs Protection respiratoire Protection respiratoire –Masque à cartouches filtrantes Choix adéquat Choix adéquat Formation et information du travailleur Formation et information du travailleur –Masque à adduction d'air

82 Ventilation – Benchmark Brunswick TL Kidd Brunswick Laronde Craig Fraser Bell-Allard TL


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