Contrôle de la poussière dans les mines : Méthodes, Sources, Solutions

Le contrôle de la poussière dans les mines combine des contrôles éprouvés avec une surveillance en temps réel. Les principales sources de poussière sont le forage et le dynamitage, le chargement et le transport, ainsi que le concassage et le broyage ; chacun libère de fines particules, souvent chargées de silice, qui menacent les poumons des mineurs et les communautés voisines. Les méthodes clés sont les contrôles techniques (ventilation, suppression par l'eau, confinement), les contrôles administratifs (forage humide, planification, maintenance) et les équipements de protection individuelle. La solution la plus efficace ajoute une surveillance de la poussière en temps réel, qui montre où et quand les niveaux augmentent, peut déclencher la suppression automatiquement et confirme que les contrôles fonctionnent. Ce guide couvre chaque source, méthode et solution, avec des déploiements dans de vraies mines.

L'extraction minière est l'un des secteurs les plus critiques dans de nombreux pays. Cette industrie comprend une variété d'opérations liées à l'extraction, à la gestion et au traitement des minéraux solides naturellement présents à la surface de la terre. L'exploitation minière peut obtenir du charbon, des diamants, des minerais métalliques et d'autres matériaux ayant une valeur commerciale. Le volume massif de poussière produit par l'extraction du charbon crée des préoccupations respiratoires pour les travailleurs et des défis de maintenance pour les machines.

La poussière peut également contribuer à des explosions. Chaque année, des personnes sont blessées ou tuées à la suite d'accidents ou de problèmes de santé causés par l'exposition à la poussière de charbon. Les entreprises minières peuvent réduire considérablement ces risques en mettant en œuvre des mesures de sécurité strictes pour la suppression de la poussière. Nous explorerons des technologies innovantes et des pratiques environnementales qui promettent un avenir où l'extraction minière est plus sûre pour les travailleurs et les communautés environnantes.

Les entreprises minières doivent surveiller et contrôler les émissions de poussière car la poussière est produite à chaque étape du processus minier : construction de la mine, extraction, traitement, stockage et transport. Les agences gouvernementales des États-Unis, du Canada et de l'Union européenne établissent et réglementent les limites d'émission de particules. À mesure que de plus en plus de mines ouvrent dans les pays en développement, les préoccupations concernant la qualité de l'air surgisseront inévitablement.

Le contrôle de la poussière minière est plus qu'un problème technique ; c'est une protection essentielle pour la santé humaine et l'intégrité environnementale. L’exploitation minière révèle des ressources vitales cachées sous la croûte terrestre, mais cela a un coût : une couche constante de fine poussière qui recouvre les zones minières. Cette poussière, loin d'être un inconvénient, constitue une menace grave pour les mineurs et les écosystèmes voisins.

Par conséquent, la mise en œuvre d'un système robuste de surveillance de la poussière comme celui d'Oizom Dustroid fournit des données en temps réel pour informer les mesures de contrôle d'une nécessité multifacette – protéger la santé des mineurs, protéger les communautés locales et maintenir une extraction de ressources responsable. Un contrôle efficace de la poussière remplit une obligation morale et a du sens sur le plan économique. Cela peut réduire les coûts de santé, améliorer la productivité des travailleurs et diminuer l'absentéisme, contribuant ainsi à une industrie minière plus durable.
En 2019, la Chine a enregistré 248 fatalities minières, l'Inde 96, et les États-Unis 12, donc le bilan de la Chine était environ 20 fois celui des États-Unis et environ 2,6 fois celui de l'Inde.

Au cours de nombreuses étapes d'extraction et de traitement des produits rocheux et minéraux, des particules de poussière se forment et peuvent devenir aériennes. Pour lutter contre ce problème de manière efficace, vous devez comprendre ses origines. Nous approfondirons les trois principales sources de poussière dans les mines : le forage et le dynamitage, le chargement et le transport, et le concassage et le broyage.

Forage et dynamitage

Cette méthode de rupture de la roche à des fins d'excavation implique l'utilisation contrôlée d'explosifs et d'autres techniques telles que le dynamitage par pression de gaz et les pyrotechniques. Le forage et le dynamitage sont le plus fréquemment utilisés dans l'exploitation minière, l'extraction de granulats et d'autres opérations d'ingénierie. Une coupe de roche est le produit final du dynamitage. Chaque explosion envoie un immense nuage de poussière dans les airs, rempli de silice et d'autres minéraux nuisibles, posant une grave menace respiratoire.

Chargement et transport

La roche brisée se déplace après le dynamitage. Les chargeurs sont d'énormes dispositifs qui rassemblent les déchets et les transportent vers des camions de transport. Alors que les pelles raclent la roche et que les camions traversent un terrain complexe, cette activité génère beaucoup de poussière. Le mouvement des camions et le transfert de matériaux vers des bandes transporteuses continuent le cycle de création de poussière, mettant en danger les travailleurs et les personnes à proximité.

Concassage et broyage

La prochaine étape consiste à traiter la roche pour extraire des minéraux précieux. Les concasseurs brisent la roche en fragments plus petits, et le broyage réduit ensuite davantage le matériau concassé, produisant des produits plus fins. Chaque étape libère un nuage de poussière fine qui contamine l'air et pose des risques d'inhalation.
Comprendre les contributions spécifiques du forage et du dynamitage, du chargement et du transport, et du concassage et du broyage à la génération de poussière est essentiel pour concevoir des mesures de contrôle efficaces. En nous concentrant sur ces points chauds, nous visons à créer un environnement minier plus sain et plus sûr et à réduire l'impact environnemental de ces activités.

Une solution à plusieurs niveaux comprenant des contrôles d'ingénierie, des processus administratifs et des équipements de protection individuelle (EPI) est nécessaire pour limiter ce risque. Examinons plusieurs mesures significatives de contrôle de la poussière dans les mines :

Contrôles d'ingénierie

Ces mesures visent à prévenir ou minimiser la poussière à sa source et servent de première ligne de défense contre la poussière minière.

• Ventilation : Des systèmes de ventilation appropriés, essentiels pour la dilution et l'élimination de la poussière, utilisent des ventilateurs puissants pour faire entrer de l'air frais et des conduits d'échappement pour évacuer correctement l'air chargé de poussière.
• Suppression de l'eau : Utiliser des pulvérisateurs d'eau sur les tas de matériaux et les routes et lors de l'utilisation de machines et d'équipements de coupe pour réduire la poussière. Pour supprimer la poussière, utiliser un ingrédient dans les pulvérisateurs d'eau et modifier la taille des gouttelettes du spray en fonction de la longueur des particules de poussière.
• Encapsulation : L'isolation des processus poussiéreux comme les unités de concassage ou les broyeurs minimise l'impact environnemental. Utiliser des enceintes (par exemple, des convoyeurs couverts, des cabines fermées sur les véhicules, des installations et équipements). Cela peut impliquer d'enfermer les opérations ou de créer des zones de pression nuisibles pour contenir la poussière.
• Automatisation : L'utilisation de machines télécommandées réduit l'exposition humaine directe à la poussière, remplaçant les opérations manuelles par des alternatives plus sûres et éloignées.

Contrôles administratifs

Ces pratiques se concentrent sur la réduction de l'exposition humaine par des changements organisationnels et procéduraux.

• Pratiques de travail : Mettre en œuvre le forage humide, planifier des tâches générant beaucoup de poussière pendant les heures creuses et réduire la durée et l'ampleur de l'exposition à la poussière (par exemple, rotation des travailleurs, ajustements des tâches professionnelles).
• Entretien : Maintenir les systèmes de ventilation et l'équipement en bon état et un ménage diligent est crucial pour un contrôle efficace de la poussière. Assurer un entretien régulier et un nettoyage des véhicules et des installations minières.
• Surveillance : Des contrôles réguliers des niveaux de poussière, utilisant des moniteurs de qualité de l'air avancés comme le monitoring de poussière d'Oizom, permettent une action rapide et le respect des réglementations de sécurité.

Équipements de protection individuelle (EPI)

En tant que dernière ligne de défense, l'EPI est vital pour la protection individuelle.

• Protection respiratoire : Choisir la meilleure protection respiratoire pour le travail (par exemple, P1 ou P2, full face, demi-face, air motorisé ou purifiant) en fonction du type et de la concentration de poussière est essentiel.
• Assurez-vous que la formation, le confort et les tests d'ajustement sont fournis avant utilisation. Les masques respiratoires ne doivent pas être partagés.
• Entretenez et stockez correctement l'équipement de protection respiratoire.

Les sprays de suppression, la ventilation et les enclos réduisent la poussière à la source, mais aucun d'eux ne dit à une mine si la poussière est réellement sous contrôle. La surveillance en temps réel montre aux opérateurs où et quand les niveaux de particules augmentent, afin que l'eau, l'extraction ou les horaires de travail changent au bon moment plutôt que sur une routine fixe, et cela crée un dossier de conformité. Comme la surveillance est séparée de l'équipement de suppression, les mêmes données peuvent déclencher des arroseurs, des canons à brouillard, des collecteurs de poussière ou des filtres déjà sur le site.

À TATA Joda East Mines, Dustroid suit PM1, PM2.5, PM10 et PM100 en temps réel et active la suppression de poussière chaque fois que les particules dépassent des seuils définis, aidant la mine à trouver des points chauds de poussière et à optimiser ses ressources de suppression.

Étude de cas 1 : Northern Coalfields Limited (NCL) et Dustroid

Northern Coalfields Limited (NCL) est une filiale du plus grand producteur de charbon au monde, Coal India Limited. NCL est le plus grand producteur de composite (charbon + OBR) en Inde, contribuant à plus de 1/10 de l'approvisionnement énergétique du pays. La société a été créée en 1985 et a reçu l'une des plus hautes distinctions d'Inde, 'Mini Ratna', en 2007. Elle a expédié plus de 115 millions de tonnes de charbon en 2020-21. Son siège est à Singrauli et elle emploie plus de 16 226 personnes dans le monde.

Mise en œuvre: Oizom, avec ISO TECH, a proposé Dustroid Lite à NCL pour surveiller les niveaux de poussière autour des mines de charbon. Dustroid peut détecter avec précision le PM2.5, le PM10, le PM100, la température et l'humidité en temps réel. Il peut également être personnalisé pour détecter et surveiller la vitesse et la direction du vent, afin que NCL puisse suivre la direction dans laquelle la poussière est transportée. Cela les aide à identifier la source des émissions de poussière et à prendre des décisions appropriées qui correspondent le mieux à leurs besoins. Dustroid est également équipé d'un logiciel d'analyse et de visualisation des données qui permet à NCL de suivre les données historiques et les tendances des émissions de poussière des mines de charbon. Il a également un corps robuste, compact et léger, ce qui facilite le déplacement du moniteur de poussière par NCL vers différents endroits selon les besoins.

Résultats: NCL peut désormais surveiller les niveaux de poussière et la direction d'où ils proviennent autour des mines de charbon. Le système de surveillance de la poussière intelligent, robuste et précis d'Oizom a aidé NCL à rassurer les habitants des villes voisines que les conditions de respiration sont sûres. Le design compact et léger de Dustroid permet une installation et un déménagement sans tracas sur le site de la mine de charbon.

Étude de cas 2 : Saudi Comedat Mining et Polludrone 

Saudi Comedat Mining Co. Ltd (SCM) est l'une des principales entreprises minières de la péninsule arabique. Établie en 2007 et ayant son siège en Arabie saoudite, elle est un entrepreneur privilégié pour l'exploitation minière à ciel ouvert dans la région. Ils offrent des services miniers complets, y compris la conception et la planification des opérations minières, la construction d'infrastructures minières et la mise en œuvre de mesures d'atténuation environnementale dans des lieux éloignés et difficiles. Saudi Comedat combine l'expertise en sous-traitance minière et le bilan de Comedat (Jordanie) et Kier (R.-U.) ainsi que l'alliance commerciale stratégique de CMCI en Arabie saoudite.

Mise en œuvre: Oizom, avec Saudi Envirozone, a proposé un Polludrone personnalisé pour répondre à tous les besoins de Saudi Comedat Mining Co. Ltd. Polludrone peut surveiller les gaz dangereux émis par les sites miniers, tels que SO2, NO2, O3, CO, CO2, NH3 et H2S. Polludrone peut également surveiller d'autres polluants de l'air et paramètres environnementaux liés aux tempêtes de sable, tels que PM2.5, PM10, la vitesse du vent, la direction du vent, la température et l'humidité. Il est également équipé d'un logiciel d'analyse de données et de visualisation qui peut projeter des statistiques de données analysées, des tendances historiques et des relevés de qualité de l'air en temps réel. Cela aide les autorités à prendre des mesures décisives en recevant des notifications et des alertes en temps voulu par SMS ou email. Polludrone possède également un boîtier robuste de grade IP66 et peut fonctionner de manière autonome sur énergie solaire.

Résultats: Le système de surveillance de la qualité de l'air intelligent, robuste et précis d'Oizom, Polludrone, envoie des mises à jour régulières aux autorités du site minier de Saudi Comedat Co. sur divers niveaux de pollution de l'air. La plateforme d'analyse des données d'Oizom a guidé l'entreprise dans la compréhension des schémas d'émissions de poussière et de pollution afin de préserver leurs travailleurs d'une surexposition. Le module Envizom Alert a aidé les autorités à recevoir des alertes par SMS et par email pour des urgences environnementales telles que des tempêtes de sable et une surexposition à des gaz dangereux. La compatibilité de l'installation autonome de panneaux solaires de Polludrone a réduit la consommation d'énergie de l'entreprise.

L'exploitation minière avec peu d'exposition à la poussière a un avenir prometteur, grâce aux développements des équipements télécommandés, des systèmes automatisés de suppression de la poussière, de l'intelligence artificielle (IA) et de l'apprentissage automatique (AA). Ces technologies pourraient transformer la manière dont les mines abordent le contrôle de la poussière.

Équipement télécommandé

L'équipement télécommandé pourrait réduire de manière drastique la présence humaine sur les sites miniers poussiéreux. Cette technologie permet aux excavateurs robotiques et aux camions de transport d'opérer dans les mines sous télécommande. Les avantages sont doubles : cela réduit le risque d'exposition à la poussière pour les opérateurs humains et permet une gestion plus précise des processus miniers, réduisant ainsi la formation de poussière inutile. Les données en temps réel provenant des capteurs de ces robots peuvent améliorer les stratégies de contrôle de la poussière, résultant en traitements plus efficaces et ciblés.

Systèmes automatisés de suppression de la poussière 

Le système de pulvérisation automatisé et intégré de suppression et de contrôle de la poussière pour les routes d'accès dans les mines et les usines émettrices de poussière pulvérise de l'eau automatiquement pour traiter immédiatement la source de poussière. Ce système intégré comprend des stations météorologiques de poussière, des capteurs, des systèmes de communication, des arrangements de contrôle logiciel et des systèmes de contrôle. Cette approche proactive améliore la qualité de l'air dans les mines et optimise l'utilisation de l'eau, en faisant une option plus respectueuse de l'environnement que les approches traditionnelles. Pour savoir comment les données de poussière en temps réel déclenchent ces systèmes en pratique, consultez notre guide sur l'automatisation des systèmes de suppression de la poussière.

Intelligence artificielle (IA) et apprentissage automatique (AA) 

L'intégration de l'intelligence artificielle, de l'apprentissage automatique, de l'Internet des objets (IdO) et de l'automatisation est essentielle pour la quatrième révolution industrielle dans l'industrie minière. L'IA et l'apprentissage automatique font passer le contrôle de la poussière d'une approche réactive à une approche proactive. Ces technologies peuvent trouver des motifs et prédire des événements de poussière possibles en analysant des données provenant de capteurs de poussière, de variables ambiantes et d'opérations minières. Cette capacité prédictive permet aux opérateurs de mines de prendre des mesures de contrôle de la poussière ciblées à l'avance, réduisant ainsi le risque d'exposition à la poussière et améliorant l'efficacité de l'utilisation des ressources.

Ces technologies autonomes offrent une évaluation des risques pratique et des avantages économiques tels que : 
Économies de coûts
Production ininterrompue
Moins d'exposition des travailleurs dans les zones dangereuses
Protection accrue
 

Comprendre les causes de la poussière et mettre en œuvre une gamme de méthodes de gestion peut conduire à un avenir où l'exploitation minière coexiste avec la santé et la durabilité environnementale. Les mesures d'ingénierie, telles qu'une ventilation appropriée et une suppression de l'eau, sont critiques pour réduire la poussière à sa source. Les politiques administratives et les routines de maintenance régulières sont cruciales pour réduire l'exposition. L'équipement de protection individuelle reste essentiel pour la sécurité des mineurs. La surveillance en temps réel relie ces mesures en montrant aux mines où la poussière augmente et si les contrôles fonctionnent.

L'horizon promet de nouvelles technologies telles que des machines télécommandées, des systèmes de suppression de la poussière automatisés et des analyses prédictives pilotées par l'IA, annonçant une époque proactive de contrôle de la poussière. Cette campagne concerne plus que simplement la santé et la sécurité ; elle concerne également la gestion environnementale et les opérations minières à long terme.