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POUSSIÈRES ET GAZ

POUSSIÈRES ET GAZ. Poussières. 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

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POUSSIÈRES ET GAZ

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Presentation Transcript

  1. POUSSIÈRES ET GAZ

  2. Poussières • 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 d’explosion : < 10 μm • poussière respirable : particules < 5 μm(très difficile à filtrer) • 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 • Résultat d’une combustion (ex. moteur diesel) • Mieux connues: MPD (matière particulaire diesel) • Fumée: n’est pas le résultat d’une condensation

  4. Poussières minières

  5. Respirables

  6. Système respiratoire humaine

  7. Poussières • Les particules grossières, de diamètre > 10 μm n’arrivent 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 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: • 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. • 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). • 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). • 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 d’ignition (ex. un arc électrique ou un sautage) d’une température et énergie suffisante pour enflammer le nuage. L’explosion constituée d’un front de pression suivi d’un 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) : • calcul du risque : % volatile / (% volatiles + % carbone fixe); explosif si >12% pour l'anthracite : 10%/(10% + 80%) = 11%  pas dangereux. autres facteurs : • la grosseur des particules (peu risqué si > 850 μm) • la concentration (peu de risque si moins de 35 g/m3) • la présence de gaz (risque augmente si CH4 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 : Mg, Al, Zn, Fe, Ti 20 25 480 250 45 g/m3 • Poussières de sulfures (FeS2, CuFeS2, ZnS…) • 3FeS2 + 8O2 → Fe3O4 + 6SO2 + 2462 kJ/mol • De nuages des poussières de sulfures se forment durant le soutirage et transport du minerai • L’explosion 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). • Utiliser de l'eau sous forme de brume (2 - 2.5 fois plus efficace que les poussières inertes).

  13. Les poussières inertes • Les poussières inertes. • 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.

  14. Concentrations représentatives des poussières dans une mine métallifère 1 mg/m3 = 6 mpppc

  15. Gaz de sautage ANFO

  16. Gaz de sautage

  17. VEMP : Valeur d’exposition moyenne pondérée

  18. 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.

  19. 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

  20. Gaz asphyxiants • 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 chroniques : nombreuses expositions à de faibles concentrations • Effets secondaires : empire un état pulmonaire déjà déficient • 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 - 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

  21. Gaz asphyxiants VEMP : Valeur d’exposition moyenne pondérée VECD : Valeur d’exposition de courte durée

  22. Respiration humaine

  23. CO

  24. CO2

  25. Gaz irritants • 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 : • ammoniaque • acide hydrochlorique • acide sulfurique • acide hydrofluorique (HF) • formaldéhyde • ceux qui agissent sur les parties supérieures et profondes du système respiratoire : • anhydride sulfureux (SO2) • Chlore • brome • acroléine (acroléine) • ceux qui agissent principalement sur les poumons : • oxydes d'azote • phosgène

  26. NOx SO2

  27. RÉGLEMENTATION

  28. Annexe I Règlement sur la santé et la sécurité du travail VEMP : Valeur d’exposition moyenne pondérée VECD : Valeur d’exposition de courte durée

  29. Qualité du milieude travail • Article 85 • Vérification de la qualité de l'air • Annexe I du Règlement sur la santé et la sécurité du travail

  30. 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

  31. 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 d’ajustement 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

  32. 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

  33. 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

  34. 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

  35. Limites d'excursion • Les limitesd'excursions'appliquent pour les substances n'ayant pas de valeurd'exposition de courtedurée. À condition que la valeurd'expositionmoyennepondéréesoitrespectée, des excursions peuventexcéder3 foiscettevaleur pour unepériodecumulée ne dépassant pas 30 minutes par jour • Toutefois, aucune de ces excursions ne peutdépasser 5 fois la valeurd'expositionmoyennepondérée pour quelqueduréequecesoit

  36. Dilution des poussières • 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 : • 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/m3 de silice. La VEMPsilice = 0,1 mg/m3. Calculer le débit d’air frais nécessaire. • Soit Q le débit (m3/min) requis. Dans une période de 1 min :   Donc Q = 222,2 m3/min ou 3,7 m3/s

  37. 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). Si V est le volume du chantier (ou de la galerie) en m3 Pg le taux de génération de poussière mg/min au chantier X la concentration de la poussière (mg/m3) dans le chantier Qn le débit d'air frais (m3/min) B la concentration de la poussière dans le courant d'air frais mg/m3 On peut prouver que : • Xo la concentration au moment 0 • X la concentration après temps t (min)

  38. Problèmes de transitionExemple • Dans l'exemple 1, calculer le temps nécessaire pour atteindre une concentration de silice de 0,1 mg/m3 (VEMP) si la concentration initiale est de 0,01 mg/m3 si le courant d'air frais est de 2000 m3/min le volume du chantier est de 1000 m3 • Qn = 40 m3/min B = 0,000001 Kg/m3=1mg/m3 • V = 2000 m3 Xo = 0,01 mg/m3 • Pg = 0,01 g/min X = 0,1 mg/m3 (VEMP)

  39. Problèmes de vérification des normes • Vérifier si les normes gouvernementales (e.g. VECD) sont satisfaites une fois que l'équilibre est établi. • où Ci = concentration mesurée de substance i (mg/m3) • Ti = concentration permise de substance i (mg/m3) ** 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 Ci/Ti soit inférieur ou égal à 1

  40. 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 : • Opération 1: n1 minutes à la concentration x1 : n1.x1 • Opération 2: n2 minutes à la concentration x2 : n2.x2 • Opération m: nm minutes à la concentration xm: nm.xm moyenne pondérée

  41. Dilution des gaz problèmes d’équilibre • Calculer le courant d'air frais nécessaire pour garder la concentration des gaz toxiques à la limite (VEMP ou VECD). On utilise la formule: • Qn : débit d'air frais nécessaire en m3/min • Qg : débit de dégagement du gaz en m3/min au chantier • VECD: valeurd'exposition de courtedurée du gaz • B: concentration du gaz dans l'air frais • Exemple : L'équipement minier dans un chantier d'abattage dégage 0,005 m3/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 VECDCO de 0,02% Qg = 0,005 m3/min B = 0.01% VECD = 0,02%

  42. Dilution des gazProblèmes de transition • 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 m3, Qg est le débit d'arrivée du gaz (m3/min) dans le chantier, X est la concentration du gaz dans le chantier (%), Qn est le débit d'air frais, B est la concentration du gaz dans le courant d'air frais (%), on peut prouver que : • où Xo : la concentration au moment 0 (%) • 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 m3/min. Le volume du chantier est de 1000 m3. • Qg =0,005 m3/min, X=0,09% CO, B=0.01%, Qn=25 m3/min, Xo=0,05% CO

  43. Dilution des gazProblèmes 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 : • où Ci : concentration mesurée du gaz i (%) • Ti: 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 SO2 et NO2). • Sinon, il faut que chaque terme Ci/Ti soit inférieur ou égal à 1.

  44. Qualité du milieu de travail (suite) • Article 86 • Obligation de ventilerune mine avec un ventilateur • Article 87 • Règles à respecter pour le chauffage de l'air • Norme : Générateurs de ventilation tempérée à hauffage direct (GA/CAN 1-3.7-1977) • À la sortie des bruleurs: • Acétaldehydes < 0,001% (10 ppm) • CO2 < 0,250% (2500 ppm) • CO < 0,001% (10 ppm) • NO2 < 0,0001% (1 ppm) • SO2 < 0,00003% (0,3 ppm)

  45. Qualité du milieu de travail (suite) • 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 • 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

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

  47. Qualité du milieu de travail (suite) • Article 100.1 • Quantité d'air requise pour l'utilisation d'un moteur diesel sous terre • Homologation des moteurs diesel

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