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74. Minería y explotación de canteras

Editores de capítulos:  James R. Armstrong y Raji Menon


 

Índice del contenido 

Figuras y Tablas

Minería: una visión general
Norma S. Jennings

Exploración
William S. Mitchell y Courtney S. Mitchell

Tipos de minería del carbón
Fred W. Hermann

Técnicas en Minería Subterránea
hans hamrin

Minería subterránea del carbón
Simón Walker

Métodos de minería de superficie
Thomas A. Hethmon y Kyle B. Dotson

Gestión de minería de carbón de superficie
Pablo Westcott

Mineral de procesamiento
sydney allison

Preparación de carbón
antonio d. walters

Control de Tierra en Minas Subterráneas
lucas beauchamp

Ventilación y Refrigeración en Minas Subterráneas
MJ Howes

Iluminación en Minas Subterráneas
don trotón

Equipos de Protección Personal en Minería
Peter W. Pickerill

Incendios y Explosiones en Minas
Casey C. Beca

Detección de Gases
Paul MacKenzie-Wood

Preparación frente a emergencias
Gary Gibson

Peligros para la salud de la minería y la explotación de canteras
James L. Semanas

Mesas

Haga clic en un enlace a continuación para ver la tabla en el contexto del artículo.

1. Factores de cantidad de aire de diseño
2. Potencias de enfriamiento de aire corregidas por ropa
3. Comparación de fuentes de luz de minas
4. Calefacción de carbón-jerarquía de temperaturas
5. Elementos/subelementos críticos de la preparación para emergencias
6. Instalaciones, equipos y materiales de emergencia
7. Matriz de capacitación en preparación para emergencias
8. Ejemplos de auditoría horizontal de planes de emergencia
9. Nombres comunes y efectos sobre la salud de los gases peligrosos

Figuras

Apunte a una miniatura para ver el título de la figura, haga clic para ver la figura en el contexto del artículo.

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Domingo, marzo de 13 2011 16: 36

Detección de Gases

Todos los que trabajan en minas subterráneas deben tener un conocimiento profundo de los gases de las minas y ser conscientes de los peligros que pueden presentar. También es necesario un conocimiento general de los instrumentos y sistemas de detección de gases. Para aquellos asignados a usar estos instrumentos, es esencial un conocimiento detallado de sus limitaciones y los gases que miden.

Incluso sin instrumentos, los sentidos humanos pueden detectar la aparición progresiva de los fenómenos químicos y físicos asociados con la combustión espontánea. La calefacción calienta el aire de ventilación y lo satura con humedad superficial e integral expulsada por la calefacción. Cuando este aire se encuentra con aire más frío en la división de ventilación, se produce condensación que da como resultado una neblina y la aparición de sudor en las superficies de los retornos. Un olor característico a aceite o gasolina es la siguiente indicación, seguida eventualmente por humo y, finalmente, llamas visibles.

El monóxido de carbono (CO), que es inodoro, aparece en concentraciones medibles entre 50 y 60 °C antes de que aparezca el olor característico de una combustión espontánea. En consecuencia, la mayoría de los sistemas de detección de incendios se basan en la detección de un aumento en la concentración de monóxido de carbono por encima del fondo normal para la parte particular de la mina.

A veces, un individuo detecta primero un calentamiento y nota un leve olor por un instante fugaz. Es posible que se deba repetir un examen minucioso del área varias veces antes de que se pueda detectar un aumento sostenido medible en la concentración de monóxido de carbono. En consecuencia, nunca se debe relajar la vigilancia de todos los que están en la mina y se debe implementar un proceso de intervención preestablecido tan pronto como se sospeche o se detecte y se informe la presencia de un indicador. Afortunadamente, gracias al progreso considerable en la tecnología de detección y monitoreo de incendios realizado desde la década de 1970 (por ejemplo, tubos detectores, detectores electrónicos de bolsillo y sistemas fijos computarizados), ya no es necesario depender únicamente de los sentidos humanos.

Instrumentos portátiles para la detección de gases

El instrumento de detección de gases está diseñado para detectar y controlar la presencia de una amplia gama de tipos y concentraciones de gases que podrían provocar un incendio, una explosión y una atmósfera tóxica o con deficiencia de oxígeno, así como para proporcionar una advertencia temprana de un brote de gas espontáneo. combustión. Los gases para los que se utilizan incluyen CO, dióxido de carbono (CO2), dióxido de nitrógeno (NO2), sulfuro de hidrógeno (H2S) y dióxido de azufre (SO2). Hay diferentes tipos de instrumentos disponibles, pero antes de decidir cuál usar en una situación particular, se deben responder las siguientes preguntas:

 

  • ¿Por qué se requiere la detección de un gas o gases en particular?
  • ¿Cuáles son las propiedades de estos gases?
  • ¿Dónde y en qué circunstancias ocurren?
  • ¿Qué instrumento o dispositivo de detección de gases es el más adecuado para esas circunstancias?
  • ¿Cómo funciona este instrumento?
  • ¿Cuáles son sus limitaciones?
  • ¿Cómo deben interpretarse los resultados que proporciona?

 

Los trabajadores deben estar capacitados en el uso correcto de los detectores de gas portátiles. Los instrumentos deben mantenerse de acuerdo con las especificaciones del fabricante.

Kits detectores universales

Un kit detector consta de una bomba de tipo pistón o fuelle con resorte y una gama de tubos indicadores de vidrio reemplazables que contienen productos químicos específicos para un gas en particular. La bomba tiene una capacidad de 100 cc y se puede operar con una sola mano. Esto permite extraer una muestra de ese tamaño a través del tubo indicador antes de pasar al fuelle. El indicador de advertencia en la escala graduada corresponde al nivel más bajo de decoloración general, no al punto más profundo de penetración del color.

El dispositivo es fácil de usar y no requiere calibración. Sin embargo, ciertas precauciones son aplicables:

  • Los tubos indicadores (que deben estar fechados) generalmente tienen una vida útil de dos años.
  • Un tubo indicador se puede reutilizar diez veces siempre que no se haya decolorado.
  • La precisión general de cada determinación suele estar dentro de ± 20%.
  • Los tubos de hidrógeno no están aprobados para uso subterráneo debido al intenso calor que desarrollan.
  • Se requiere un “pre-tubo” lleno de carbón activado cuando se estiman niveles bajos de monóxido de carbono en presencia de escapes de diesel o los hidrocarburos más altos que pueden estar presentes en la humedad residual.
  • Los gases de escape deben pasar por un dispositivo de refrigeración para asegurarse de que la temperatura sea inferior a 40 °C antes de pasar por el tubo indicador.
  • Los tubos de oxígeno y metano no están aprobados para uso subterráneo debido a su imprecisión.

 

Metanómetros de tipo catalítico

El metanómetro de tipo catalítico se utiliza en minas subterráneas para medir la concentración de metano en el aire. Tiene un sensor basado en el principio de una red de cuatro alambres en espiral de resistencia combinada, generalmente filamentos catalíticos, dispuestos en una forma simétrica conocida como puente de Wheatstone. Normalmente, dos filamentos son activos y los otros dos son pasivos. Los filamentos o perlas activas suelen estar recubiertos con un catalizador de óxido de paladio para provocar la oxidación del gas inflamable a una temperatura más baja.

El metano en la atmósfera llega a la cámara de muestra ya sea por difusión a través de un disco sinterizado o por un aspirador o una bomba interna. Al presionar el botón de operación del metanómetro se cierra el circuito y la corriente que fluye a través del puente de Wheatstone oxida el metano en los filamentos catalíticos (activos) en la cámara de muestra. El calor de esta reacción eleva la temperatura de los filamentos catalíticos, aumentando su resistencia eléctrica y desequilibrando eléctricamente el puente. La corriente eléctrica que fluye es proporcional a la resistencia del elemento y, por tanto, a la cantidad de metano presente. Esto se muestra en un indicador de salida graduado en porcentajes de metano. Los elementos de referencia en el circuito del puente de Wheatstone sirven para compensar las variaciones en las condiciones ambientales, como la temperatura ambiente y la presión barométrica.

Este instrumento tiene una serie de limitaciones importantes:

  • Tanto el metano como el oxígeno deben estar presentes para obtener una respuesta. Si el nivel de oxígeno en la cámara de muestras es inferior al 10 %, no se oxidará todo el metano que llegue al detector y se obtendrá una lectura baja falsa. Por esta razón, este instrumento no debe usarse para medir los niveles de metano en áreas con humedad residual o selladas donde la concentración de oxígeno es baja. Si la cámara contiene metano puro, no habrá ninguna lectura. En consecuencia, el botón de operación debe presionarse antes de mover el instrumento a una capa sospechosa de metano para aspirar algo de aire que contiene oxígeno a la cámara. La presencia de una capa se confirmará con una lectura superior a la escala completa seguida de un retorno a la escala cuando se consuma el oxígeno.
  • El tipo de metanómetro catalítico responderá a gases inflamables distintos del metano, por ejemplo, hidrógeno y monóxido de carbono. Por lo tanto, se pueden obtener lecturas ambiguas en gases posteriores al incendio o explosión (humedad residual).
  • Los instrumentos con cabezales de difusión deben protegerse de las altas velocidades del aire para evitar lecturas falsas. Esto se puede lograr protegiéndolo con una mano o algún otro objeto.
  • Los instrumentos con filamentos catalíticos pueden no responder al metano si el filamento entra en contacto con los vapores de venenos conocidos cuando se calibran o usan (por ejemplo, siliconas en cera para muebles, cera para pisos y pinturas, ésteres de fosfato presentes en fluidos hidráulicos y fluorocarbonos usados como propulsor en aerosoles).
  • Los metanómetros basados ​​en el principio del puente de Wheatstone pueden dar lecturas erróneas en ángulos de inclinación variables. Estas imprecisiones se minimizarán si el instrumento se mantiene en un ángulo de 45° cuando se calibra o se utiliza.
  • Los metanómetros pueden dar lecturas inexactas a temperaturas ambientales variables. Estas imprecisiones se minimizarán calibrando el instrumento en condiciones de temperatura similares a las que se encuentran bajo tierra.

 

Celdas electroquímicas

Los instrumentos que utilizan celdas electroquímicas se utilizan en minas subterráneas para medir las concentraciones de oxígeno y monóxido de carbono. Hay dos tipos disponibles: la celda de composición, que responde solo a cambios en la concentración de oxígeno, y la celda de presión parcial, que responde a cambios en la presión parcial de oxígeno en la atmósfera y, por lo tanto, el número de moléculas de oxígeno por unidad de volumen. .

La celda de composición emplea una barrera de difusión capilar que ralentiza la difusión de oxígeno a través de la celda de combustible, de modo que la velocidad a la que el oxígeno puede llegar al electrodo depende únicamente del contenido de oxígeno de la muestra. Esta celda no se ve afectada por variaciones de altitud (es decir, presión barométrica), temperatura y humedad relativa. La presencia de CO2 en la mezcla, sin embargo, altera la tasa de difusión de oxígeno y conduce a lecturas altas falsas. Por ejemplo, la presencia de 1% de CO2 aumenta la lectura de oxígeno hasta en un 0.1%. Aunque pequeño, este aumento aún puede ser significativo y no a prueba de fallas. Es particularmente importante tener en cuenta esta limitación si este instrumento se va a utilizar en atmósferas con humedad residual u otras atmósferas que se sabe que contienen CO.2.

La celda de presión parcial se basa en el mismo principio electroquímico que la celda de concentración, pero carece de la barrera de difusión. Responde solo al número de moléculas de oxígeno por unidad de volumen, lo que lo hace dependiente de la presión. CO2 en concentraciones por debajo del 10% no tienen efecto a corto plazo en la lectura, pero a largo plazo, el dióxido de carbono destruirá el electrolito y acortará la vida útil de la celda.

Las siguientes condiciones afectan la confiabilidad de las lecturas de oxígeno producidas por las celdas de presión parcial:

  • Altitud y presión barométrica: El viaje desde la superficie hasta el fondo del pozo aumentaría la lectura de oxígeno en un 0.1% por cada 40 m recorridos. Esto también se aplicaría a los huecos que se encuentran en los trabajos subterráneos. Además, las variaciones diarias normales de 5 milibares en la presión barométrica podrían alterar la lectura de oxígeno hasta en un 0.1 %. La actividad de tormenta eléctrica podría ir acompañada de una caída de presión de 30 milibares que provocaría una caída del 0.4% en la lectura de oxígeno.
  • Ventilación: El cambio máximo de ventilación en el ventilador sería de 6 a 8 pulgadas de calibre de agua o 10 milibares. Esto provocaría una caída del 0.4% en la lectura de oxígeno yendo desde la entrada hasta el retorno en el ventilador y una caída del 0.2% en el recorrido desde la cara más alejada del fondo del tajo.
  • Temperatura: La mayoría de los detectores tienen un circuito electrónico que detecta la temperatura de la celda y corrige el efecto de la temperatura en la salida del sensor.
  • Humedad relativa: Un aumento de la humedad relativa de seca a saturada a 20 °C provocaría una disminución de aproximadamente un 0.3 % en la lectura de oxígeno.

 

Otras celdas electroquímicas

Se han desarrollado celdas electroquímicas que son capaces de medir concentraciones de CO desde 1 ppm hasta un límite superior de 4,000 ppm. Funcionan midiendo la corriente eléctrica entre electrodos sumergidos en un electrolito ácido. El CO se oxida en el ánodo para formar CO2 y la reacción libera electrones en proporción directa a la concentración de CO.

Las celdas electroquímicas para hidrógeno, sulfuro de hidrógeno, óxido nítrico, dióxido de nitrógeno y dióxido de azufre también están disponibles pero tienen sensibilidad cruzada.

No hay celdas electroquímicas disponibles comercialmente para CO2. La deficiencia se ha superado con el desarrollo de un instrumento portátil que contiene una celda infrarroja miniaturizada que es sensible al dióxido de carbono en concentraciones de hasta el 5%.

 

Detectores infrarrojos no dispersivos

Los detectores infrarrojos no dispersivos (NDIR) pueden medir todos los gases que contienen grupos químicos como -CO, -CO2 y -CH3, que absorben frecuencias infrarrojas que son específicas de su configuración molecular. Estos sensores son caros pero pueden proporcionar lecturas precisas de gases como CO, CO2 y metano en un entorno cambiante de otros gases y bajos niveles de oxígeno y, por lo tanto, son ideales para monitorear gases detrás de los sellos. O2, N2 y H2 no absorbe la radiación infrarroja y no puede ser detectado por este método.

Otros sistemas portátiles con detectores basados ​​en la conducción térmica y el índice de refracción han encontrado un uso limitado en la industria minera del carbón.

Limitaciones de los instrumentos portátiles de detección de gases

La eficacia de los instrumentos portátiles de detección de gases está limitada por una serie de factores:

  • Se requiere calibración. Esto normalmente implica una verificación diaria de cero y voltaje, una verificación semanal de rango y una prueba de calibración por parte de una autoridad externa autorizada cada 6 meses.
  • Los sensores tienen una vida finita. Si no está fechado por el fabricante, se debe inscribir la fecha de adquisición.
  • Los sensores pueden envenenarse.
  • Los sensores pueden sufrir de sensibilidad cruzada.
  • La sobreexposición puede saturar el sensor provocando su lenta recuperación.
  • La inclinación puede afectar la lectura.
  • Las baterías requieren carga y descarga regular.

 

Sistemas de Monitoreo Centralizados

Las inspecciones, la ventilación y los estudios con instrumentos portátiles a menudo logran detectar y localizar una pequeña calefacción con emisiones limitadas de CO antes de que el sistema de ventilación disperse el gas o su nivel exceda los límites legales. Sin embargo, esto no es suficiente cuando se sabe que existe un riesgo significativo de combustión, los niveles de metano en los retornos superan el 1 % o se sospecha un peligro potencial. Bajo estas circunstancias, se requiere un monitoreo continuo en lugares estratégicos. Se utilizan varios tipos diferentes de sistemas centralizados de control continuo.

Sistemas de haz de tubos

El sistema de haz de tubos se desarrolló en Alemania en la década de 1960 para detectar y monitorear el progreso de la combustión espontánea. Se trata de una serie de hasta 20 tubos de plástico hechos de nailon o polietileno de 1/4 o 3/8 de pulgada de diámetro que se extienden desde un banco de analizadores en la superficie hasta ubicaciones subterráneas seleccionadas. Los tubos están equipados con filtros, drenajes y trampas de llama; los analizadores suelen ser infrarrojos para CO, CO2 y metano y paramagnético para oxígeno. Una bomba depuradora extrae una muestra a través de cada tubo simultáneamente y un temporizador secuencial dirige la muestra de cada tubo a través de los analizadores en turno. El registrador de datos registra la concentración de cada gas en cada ubicación y activa automáticamente una alarma cuando se exceden los niveles predeterminados.

Este sistema tiene una serie de ventajas:

  • No se requieren instrumentos a prueba de explosiones.
  • El mantenimiento es relativamente fácil.
  • No se requiere energía subterránea.
  • Abarca una amplia gama de gases.
  • Los analizadores infrarrojos suelen ser bastante estables y fiables; mantienen su especificidad en un entorno cambiante de gases de combustión y atmósferas con poco oxígeno (las altas concentraciones de metano y/o dióxido de carbono pueden ser sensibles a la lectura de monóxido de carbono en el rango de ppm bajo).
  • Los instrumentos se pueden calibrar en la superficie, aunque se deben enviar muestras de calibración de gases a través de los tubos para probar la integridad del sistema de recolección y el sistema para identificar los lugares donde se originaron muestras particulares.

 

También hay algunas desventajas:

  • Los resultados no son en tiempo real.
  • Las fugas no son evidentes de inmediato.
  • La condensación puede acumularse en los tubos.
  • Los defectos en el sistema no siempre son evidentes de inmediato y pueden ser difíciles de identificar.
  • Los tubos pueden dañarse por explosión o en caso de incendio o explosión.

 

Sistema telemétrico (electrónico)

El sistema telemétrico de monitoreo automático de gases tiene un módulo de control en la superficie y cabezales sensores intrínsecamente seguros ubicados estratégicamente bajo tierra que están conectados por líneas telefónicas o cables de fibra óptica. Hay sensores disponibles para metano, CO y velocidad del aire. El sensor de CO es similar al sensor electroquímico utilizado en instrumentos portátiles y está sujeto a las mismas limitaciones. El sensor de metano funciona a través de la combustión catalítica de metano en los elementos activos de un circuito de puente de Wheatstone que puede envenenarse con compuestos de azufre, ésteres de fosfato o compuestos de silicio y no funcionará cuando la concentración de oxígeno sea baja.

Las ventajas únicas de este sistema incluyen:

  • Los resultados están disponibles en tiempo real (es decir, hay una indicación rápida de incendio o acumulación de metano).
  • Son posibles largas distancias entre los cabezales sensores y la unidad de control sin comprometer el sistema.
  • La falla del sensor se reconoce de inmediato.

 

También hay algunas desventajas:

  • Se requiere un alto nivel de mantenimiento.
  • El rango del sensor para CO es limitado (0.4%).
  • La variedad de sensores es limitada; no hay ninguno para CO2 o hidrógeno.
  • El sensor de metano está sujeto a envenenamiento.
  • Las terapias de edición del genoma in situ se requiere calibración.
  • La sensibilidad cruzada puede ser un problema.
  • Puede haber una pérdida de potencia (p. ej., >1.25 % para el metano).
  • La vida útil del sensor está limitada a 1 o 2 años.
  • El sistema no es adecuado para atmósferas con poco oxígeno (p. ej., detrás de sellos).

 

Cromatógrafo de gas

El cromatógrafo de gases es un equipo sofisticado que analiza muestras con altos grados de precisión y que, hasta hace poco, solo podía ser utilizado en su totalidad por químicos o personal especialmente calificado y capacitado.

Las muestras de gas de un sistema de haz de tubos se inyectan automáticamente en el cromatógrafo de gases o se pueden introducir manualmente desde bolsas de muestras extraídas de la mina. Se usa una columna especialmente empaquetada para separar diferentes gases y un detector adecuado, generalmente conductividad térmica o ionización de llama, se usa para medir cada gas a medida que eluye de la columna. El proceso de separación proporciona un alto grado de especificidad.

El cromatógrafo de gases tiene ventajas particulares:

  • No se produce sensibilidad cruzada con otros gases.
  • Es capaz de medir hidrógeno.
  • Es capaz de medir etileno e hidrocarburos superiores.
  • Puede medir con precisión concentraciones desde muy bajas hasta muy altas de la mayoría de los gases que se producen o se producen bajo tierra por una calefacción o un incendio.
  • Es bien sabido que los métodos modernos para combatir incendios y calentamientos en las minas de carbón pueden implementarse de manera más efectiva sobre la base de la interpretación de los análisis de gases de ubicaciones estratégicas en la mina. Los resultados precisos, confiables y completos requieren un cromatógrafo de gases y la interpretación por parte de personal calificado, experimentado y completamente capacitado.

 

Sus desventajas incluyen:

  • Los análisis son relativamente lentos.
  • Se requiere un alto nivel de mantenimiento.
  • El hardware y los controles son complejos.
  • Se requiere atención experta periódicamente.
  • La calibración debe programarse con frecuencia.
  • Las altas concentraciones de metano interfieren con las mediciones de CO de bajo nivel.

Elección del sistema

Los sistemas de haz de tubos son los preferidos para monitorear ubicaciones que no se espera que tengan cambios rápidos en las concentraciones de gas o, como áreas selladas, pueden tener ambientes con poco oxígeno.

Los sistemas telemétricos son los preferidos en lugares como las carreteras de circunvalación o en el frente donde los cambios rápidos en las concentraciones de gas pueden tener importancia.

La cromatografía de gases no reemplaza los sistemas de monitoreo existentes, pero mejora el alcance, la precisión y la confiabilidad de los análisis. Esto es particularmente importante cuando se trata de determinar el riesgo de explosión o cuando un calentamiento está llegando a una etapa avanzada.

Consideraciones de muestreo

  • La ubicación de los puntos de muestreo en lugares estratégicos es de gran importancia. La información de un solo punto de muestreo a cierta distancia de la fuente es solo sugerente; sin la confirmación de otros lugares, puede dar lugar a una sobrestimación o subestimación de la gravedad de la situación. En consecuencia, los puntos de muestreo para detectar un brote de combustión espontánea deben ubicarse donde es más probable que ocurran calentamientos. Debe haber poca dilución de flujos entre la calefacción y los detectores. Se debe considerar la posibilidad de capas de metano y gases de combustión calientes que pueden ascender por el baño en un área sellada. Idealmente, los sitios de muestreo deben estar ubicados en los retornos de los paneles, detrás de los tapones y sellos, y en la corriente principal del circuito de ventilación. Se aplican las siguientes consideraciones:
  • El sitio de muestreo debe establecerse al menos a 5 m (es decir, hacia la cara) de una foca porque las focas “respiran” cuando aumenta la presión atmosférica.
  • Las muestras deben tomarse de los pozos solo cuando exhalan y cuando se puede garantizar que el pozo no tiene fugas.
  • Las muestras deben tomarse a más de 50 m a favor del viento de un incendio para garantizar la mezcla (Mitchell y Burns 1979).
  • Las muestras deben tomarse por el gradiente de un incendio cerca del techo porque los gases calientes ascienden.
  • Las muestras deben tomarse por una puerta de ventilación para evitar fugas.
  • Todos los puntos de muestreo deben mostrarse claramente en mapas o esquemas del sistema de ventilación de la mina. Tomar muestras de gas bajo tierra o de pozos de superficie para su análisis en otro lugar es difícil y propenso a errores. La muestra en la bolsa o contenedor debe representar fielmente la atmósfera en el punto de muestreo.

 

Las bolsas de plástico ahora se usan ampliamente en la industria para tomar muestras. El plástico minimiza las fugas y puede conservar una muestra durante 5 días. El hidrógeno, si está presente en la bolsa, se degradará con una pérdida diaria de alrededor del 1.5 % de su concentración original. Una muestra en una vejiga de fútbol cambiará de concentración en media hora. Las bolsas son fáciles de llenar y la muestra se puede introducir en un instrumento de análisis o se puede extraer con una bomba.

Los tubos de metal que se llenan a presión con una bomba pueden almacenar muestras durante mucho tiempo, pero el tamaño de la muestra es limitado y las fugas son comunes. El vidrio es inerte a los gases, pero los recipientes de vidrio son frágiles y es difícil sacar la muestra sin diluir.

Al recolectar muestras, el recipiente debe enjuagarse previamente al menos tres veces para garantizar que la muestra anterior se enjuague por completo. Cada contenedor debe tener una etiqueta que contenga información como la fecha y hora del muestreo, la ubicación exacta, el nombre de la persona que toma la muestra y otra información útil.

Interpretación de los datos de muestreo

La interpretación de los resultados del muestreo y análisis de gases es una ciencia exigente y debe ser realizada únicamente por personas con capacitación y experiencia especiales. Estos datos son vitales en muchas emergencias porque brindan información sobre lo que sucede bajo tierra que se necesita para planificar e implementar acciones correctivas y preventivas. Durante o inmediatamente después de un calentamiento subterráneo, incendio o explosión, todos los parámetros ambientales posibles deben monitorearse en tiempo real para permitir que los responsables determinen con precisión el estado de la situación y midan su progreso para que no pierdan tiempo en iniciar cualquier rescate necesario. actividades.

Los resultados del análisis de gas deben cumplir con los siguientes criterios:

  • Exactitud. Los instrumentos deben estar correctamente calibrados.
  • Fiabilidad. Deben conocerse las sensibilidades cruzadas
  • Lo completo. Deben medirse todos los gases, incluidos el hidrógeno y el nitrógeno.
  • Oportunidad. Si el tiempo real no es posible, se debe llevar a cabo la tendencia.
  • Validez. Los puntos de muestreo deben estar dentro y alrededor del sitio del incidente.

 

Se deben seguir las siguientes reglas al interpretar los resultados del análisis de gases:

  • Se deben seleccionar y marcar cuidadosamente algunos puntos de muestreo en el plano. Esto es mejor para buscar tendencias que tomar muestras de muchos puntos.
  • Si un resultado se desvía de una tendencia, debe confirmarse con un nuevo muestreo o debe verificarse la calibración del instrumento antes de tomar medidas. Las variaciones en las influencias externas, como la ventilación, la presión barométrica y la temperatura o un motor diesel funcionando en el área, son a menudo la razón del resultado cambiante.
  • La marca o mezcla de gas en condiciones no mineras debe conocerse y tenerse en cuenta en los cálculos.
  • Ningún resultado de análisis debe aceptarse con fe; Los resultados deben ser válidos y verificables.
  • Debe tenerse en cuenta que las cifras aisladas no indican el progreso; las tendencias dan una imagen más precisa.

 

Cálculo de resultados sin aire

Los resultados sin aire se obtienen calculando el aire atmosférico en la muestra (Mackenzie-Wood y Strang 1990). Esto permite que las muestras de un área similar se comparen adecuadamente después de eliminar el efecto de dilución de la fuga de aire.

La fórmula es:

Resultado sin aire = resultado analizado / (100 - 4.776 O2)

Se deriva de la siguiente manera:

Aire atmosférico = O2 + N2 =O2 + 79.1 O2 / 20.9 = 4.776 O2

Los resultados sin aire son útiles cuando se requiere una tendencia de los resultados y ha habido un riesgo de dilución del aire entre el punto de muestreo y la fuente, se ha producido una fuga de aire en las líneas de muestreo o las muestras y los sellos de las bolsas pueden haberse inhalado. Por ejemplo, si la concentración de monóxido de carbono de una calefacción está siendo analizada, entonces la dilución del aire de un aumento en la ventilación podría malinterpretarse como una disminución del monóxido de carbono de la fuente. La tendencia de las concentraciones sin aire daría los resultados correctos.

Se necesitan cálculos similares si el área de muestreo produce metano: el aumento en la concentración de metano diluiría la concentración de otros gases que están presentes. Por lo tanto, un nivel de óxido de carbono en aumento en realidad puede mostrarse como una disminución.

Los resultados libres de metano se calculan de la siguiente manera:

Resultado libre de metano = resultado analizado / (100-CH4%)

La combustión espontánea

La combustión espontánea es un proceso por el cual una sustancia puede encenderse como resultado del calor interno que surge espontáneamente debido a reacciones que liberan calor más rápido de lo que puede perderse en el medio ambiente. El calentamiento espontáneo del carbón suele ser lento hasta que la temperatura alcanza unos 70 °C, lo que se conoce como temperatura de "cruce". Por encima de esta temperatura, la reacción suele acelerarse. A más de 300 °C, se desprenden los volátiles, también llamados “gas de carbón” o “gas de craqueo”. Estos gases (hidrógeno, metano y monóxido de carbono) se encenderán espontáneamente a temperaturas de aproximadamente 650 °C (se ha informado que la presencia de radicales libres puede provocar la aparición de llamas en el carbón a aproximadamente 400 °C). Los procesos involucrados en un caso clásico de combustión espontánea se presentan en la tabla 1 (diferentes carbones producirán diferentes imágenes).

Tabla 1. Calentamiento de carbón - jerarquía de temperaturas

Temperatura a la que el carbón absorbe O2 para formar un complejo y producir calor

30 ° C

El complejo se descompone para producir CO/CO2

45 ° C

Verdadera oxidación del carbón para producir CO y CO2

70 ° C

Temperatura de cruce, el calentamiento se acelera

110 ° C

Humedad, H2 y olor característico liberado

150 ° C

CH desorbido4, hidrocarburos insaturados liberados

300 ° C

Gases craqueados (p. ej., H2, CO, CH4) publicado

400 ° C

llama abierta

Fuente: Chamberlain et al. 1970.

Monóxido de carbono

El CO se libera realmente unos 50 °C antes de que se note el olor característico de la combustión. La mayoría de los sistemas diseñados para detectar el inicio de la combustión espontánea se basan en la detección de monóxido de carbono en concentraciones por encima del fondo normal para un área particular de la mina.

Una vez que se ha detectado un calentamiento, debe monitorearse para determinar el estado del calentamiento (es decir, su temperatura y extensión), la tasa de aceleraciones, las emisiones tóxicas y la explosibilidad de la atmósfera.

Supervisión de una calefacción

Hay una serie de índices y parámetros disponibles para ayudar a los planificadores a determinar el alcance, la temperatura y la velocidad de progresión de un calentamiento. Por lo general, se basan en cambios en la composición del aire que pasa por un área sospechosa. Se han descrito muchos indicadores en la literatura a lo largo de los años y la mayoría ofrece una ventana de uso muy limitada y tiene un valor mínimo. Todos son específicos del sitio y difieren con diferentes carbones y condiciones. Algunos de los más populares incluyen: tendencias de monóxido de carbono; producción de monóxido de carbono (Funkemeyer y Kock 1989); índice de Graham (Graham 1921) gases trazadores (Chamberlain 1970); proporción de Morris (Morris 1988); y la relación monóxido de carbono/dióxido de carbono. Después del sellado, los indicadores pueden ser difíciles de usar debido a la ausencia de un flujo de aire definido.

Ningún indicador ofrece un método preciso y seguro para medir el progreso de un calentamiento. Las decisiones deben basarse en recopilar, tabular, comparar y analizar toda la información e interpretarla a la luz de la formación y la experiencia.

Explosiones

Las explosiones son el peligro individual más grande en la minería del carbón. Tiene el potencial de matar a toda la mano de obra subterránea, destruir todos los equipos y servicios e impedir que se siga trabajando en la mina. Y, todo esto puede suceder en 2 a 3 segundos.

La explosividad de la atmósfera en la mina debe ser monitoreada en todo momento. Es especialmente urgente cuando los trabajadores participan en una operación de rescate en una mina gaseosa.

Al igual que en el caso de los indicadores para evaluar un calentamiento, existen una serie de técnicas para calcular la explosibilidad de la atmósfera en una mina subterránea. Incluyen: el triángulo de Coward (Greuer 1974); el triángulo de Hughes y Raybold (Hughes y Raybold 1960); diagrama de Elicott (Elicott 1981); y la razón de Trickett (Jones y Trickett 1955). Debido a la complejidad y variabilidad de las condiciones y circunstancias, no existe una fórmula única en la que se pueda confiar como garantía de que no ocurrirá una explosión en un momento determinado en una mina en particular. Uno debe confiar en un nivel alto e incesante de vigilancia, un alto índice de sospecha y un inicio inquebrantable de la acción apropiada ante la más mínima indicación de que una explosión podría ser inminente. Una interrupción temporal de la producción es una prima relativamente pequeña a pagar por la seguridad de que no se producirá una explosión.

Conclusión

Este artículo ha resumido la detección de gases que pueden estar involucrados en incendios y explosiones en minas subterráneas. Las otras implicaciones para la salud y la seguridad del ambiente gaseoso en las minas (p. ej., enfermedades causadas por el polvo, asfixia, efectos tóxicos, etc.) se analizan en otros artículos de este capítulo y en otras partes de este Enciclopedia.

 

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Domingo, marzo de 13 2011 16: 41

Preparación frente a emergencias

Las emergencias mineras a menudo ocurren como resultado de la falta de sistemas, o fallas en los sistemas existentes, para limitar, controlar o prevenir las circunstancias que desencadenan incidentes que, cuando se manejan de manera ineficaz, conducen a desastres. Una emergencia puede entonces definirse como un evento no planificado que afecta la seguridad o el bienestar del personal, o la continuidad de las operaciones, que requiere una respuesta eficaz y oportuna para contener, controlar o mitigar la situación.

Todas las formas de operaciones mineras tienen peligros y riesgos particulares que pueden conducir a una situación de emergencia. Los peligros en la minería subterránea del carbón incluyen la liberación de metano y la generación de polvo de carbón, los sistemas de minería de alta energía y la propensión del carbón a la combustión espontánea. Pueden ocurrir emergencias en la minería metalífera subterránea debido a fallas de estratos (estallido de rocas, caídas de rocas, fallas de muros colgantes y pilares), iniciación no planificada de explosivos y polvos de mineral de sulfuro. Las operaciones de minería a cielo abierto implican riesgos relacionados con equipos móviles de alta velocidad a gran escala, iniciación no planificada de explosivos y estabilidad de taludes. La exposición, el derrame o la fuga de sustancias químicas peligrosas y la falla de la presa de relaves pueden ocurrir en el procesamiento de minerales.

Se han desarrollado buenas prácticas mineras y operativas que incorporan medidas relevantes para controlar o mitigar estos riesgos. Sin embargo, los desastres mineros continúan ocurriendo regularmente en todo el mundo, a pesar de que en algunos países se han adoptado técnicas formales de gestión de riesgos como una estrategia proactiva para mejorar la seguridad minera y reducir la probabilidad y las consecuencias de las emergencias mineras.

Las investigaciones y consultas de accidentes continúan identificando fallas en la aplicación de las lecciones del pasado y fallas en la aplicación de barreras efectivas y medidas de control a peligros y riesgos conocidos. Estas fallas a menudo se ven agravadas por la falta de medidas adecuadas para intervenir, controlar y gestionar la situación de emergencia.

Este artículo describe un enfoque de preparación para emergencias que se puede utilizar como marco para controlar y mitigar los peligros y riesgos de la minería y para desarrollar medidas efectivas para garantizar el control de la emergencia y la continuidad de las operaciones de la mina.

Sistema de gestión de preparación para emergencias

El sistema de gestión de preparación para emergencias propuesto comprende un enfoque de sistemas integrados para la prevención y gestión de emergencias. Incluye:

  • intención y compromiso de la organización (política corporativa, compromiso de la dirección y liderazgo)
  • gestión de riesgos (identificación, evaluación y control de peligros y riesgos)
  • definición de medidas para gestionar un evento, incidente o emergencia no planificada
  • definición de organización de emergencia (estrategias, estructura, dotación de personal, habilidades, sistemas y procedimientos)
  • provisión de instalaciones, equipos, suministros y materiales
  • capacitación del personal en la identificación, contención y notificación de incidentes y sus funciones en la movilización, despliegue y actividades posteriores al incidente
  • evaluación y mejora del sistema general a través de procedimientos y ensayos de auditoría regulares
  • reevaluación periódica de riesgos y capacidades
  • crítica y evaluación de la respuesta en caso de emergencia, junto con la mejora necesaria del sistema.

 

La incorporación de la preparación para emergencias dentro del marco del sistema de gestión de calidad ISO 9000 proporciona un enfoque estructurado para contener y controlar situaciones de emergencia de manera oportuna, eficaz y segura.

Intención y Compromiso Organizacional

Pocas personas estarán convencidas de la necesidad de preparación para emergencias a menos que se reconozca un peligro potencial y se lo considere una amenaza directa, altamente posible, si no probable, y probable que ocurra en un período de tiempo relativamente corto. Sin embargo, la naturaleza de las emergencias es que este reconocimiento generalmente no ocurre antes del evento o se racionaliza como no amenazante. La falta de sistemas adecuados, o fallas en los sistemas existentes, resulta en un incidente o situación de emergencia.

El compromiso y la inversión en la planificación eficaz de la preparación para emergencias proporciona a una organización la capacidad, la experiencia y los sistemas para proporcionar un entorno de trabajo seguro, cumplir con las obligaciones morales y legales y mejorar las perspectivas de continuidad del negocio en una emergencia. En incendios y explosiones en minas de carbón, incluidos los incidentes no fatales, las pérdidas de continuidad comercial suelen ser significativas debido a la extensión del daño, el tipo y la naturaleza de las medidas de control empleadas o incluso la pérdida de la mina. Los procesos investigativos también impactan considerablemente. La falta de medidas efectivas para gestionar y controlar un incidente agravará aún más las pérdidas generales.

El desarrollo y la implementación de un sistema eficaz de preparación para emergencias requiere liderazgo, compromiso y apoyo de la gerencia. En consecuencia será necesario:

  • Proporcionar y garantizar un liderazgo, compromiso y apoyo continuos en la gestión.
  • establecer metas y propósitos a largo plazo
  • garantizar el apoyo financiero
  • garantizar la disponibilidad del personal y su acceso y participación en la formación
  • proporcionar los recursos organizacionales apropiados para desarrollar, implementar y mantener el sistema.

 

El liderazgo y el compromiso necesarios se pueden demostrar mediante el nombramiento de un oficial experimentado, capaz y muy respetado como Coordinador de Preparación para Emergencias, con la autoridad para asegurar la participación y cooperación en todos los niveles y dentro de todas las unidades de la organización. La formación de un Comité de Planificación de Preparación para Emergencias, bajo el liderazgo del Coordinador, proporcionará los recursos necesarios para planificar, organizar e implementar una capacidad de preparación para emergencias integrada y eficaz en toda la organización.

Evaluación de Riesgos

El proceso de gestión de riesgos permite identificar y analizar el tipo de riesgos a los que se enfrenta la organización para determinar la probabilidad y la consecuencia de su ocurrencia. Este marco luego permite evaluar los riesgos contra criterios establecidos para determinar si los riesgos son aceptables o qué forma de tratamiento se debe aplicar para reducir esos riesgos (por ejemplo, reducir la probabilidad de ocurrencia, reducir la consecuencia de la ocurrencia, transferir todo o parte de la riesgos o evitar los riesgos). Luego se desarrollan, implementan y gestionan planes de implementación específicos para controlar los riesgos identificados.

Este marco se puede aplicar de manera similar para desarrollar planes de emergencia que permitan implementar controles efectivos, en caso de que surja una situación contingente. La identificación y análisis de riesgos permite predecir escenarios probables con un alto grado de precisión. Luego se pueden identificar medidas de control para abordar cada uno de los escenarios de emergencia reconocidos, que luego forman la base de las estrategias de preparación para emergencias.

Los escenarios que es probable que se identifiquen pueden incluir algunos o todos los enumerados en la tabla 1. Alternativamente, las normas nacionales, como la Norma australiana AS/NZS 4360: 1995—Gestión de riesgos, pueden proporcionar una lista de fuentes genéricas de riesgo, otras clasificaciones de riesgo, y las áreas de impacto del riesgo que proporciona una estructura integral para el análisis de peligros en la preparación para emergencias.

Cuadro 1. Elementos/subelementos críticos de la preparación para emergencias

Incendios

  • Metro
  • Planta y superficie
  • Incendios forestales
  • Comunidad
  • Vehículo

 

Derrames/fugas de productos químicos

  • Derrames de petróleo
  • Tubería de gas rota
  • Contención de derrame
  • Fuera del sitio/en el sitio
  • capacidades de almacenamiento

 

lesiones

  • Dentro del Resort
  • Múltiple
  • Fatal
  • Critical

 

Desastres naturales

  • Inundación
  • Ciclón
  • Terremoto
  • Tormenta severa
  • Presa rota
  • Deslizamiento de lodo o tierra

 

Evacuación comunitaria

  • Previsto
  • No planeado

Explosiones/implosiones

  • Dust
  • Química​
  • Agentes explosivos
  • Petróleo
  • Nitrógeno
  • Explosión de línea de gas

 

Disturbios civiles

  • Huelga
  • Protesta
  • Amenaza de bomba
  • Secuestro/extorsión
  • Sabotear
  • Otras amenazas

 

Fallo de alimentación

  • apagón eléctrico
  • Escasez de gasolina
  • Escasez de agua
  • Sistemas de comunicación
    el fracaso

 

Entrada de agua

  • Perforación de exploración
  • Mamparos
  • falla del pilar
  • Perforación no planificada de trabajos antiguos
  • Relaves
  • Presa rota
  • suelo fracturado
  • Falla principal de agua

Exposiciones

  • calor/frío
  • ruido
  • Vibración
  • La radiación
  • Química
  • Biológico

 

Aplicaciones Medioambientales

  • La contaminación del aire
  • La contaminación del agua
  • La contaminación del suelo
  • Material de desecho (eliminación
    problema)

 

derrumbe

  • Metro
  • hundimiento de la superficie
  • Falla/deslizamiento del muro alto
  • Excavación superficial
    el fracaso
  • Estructural (edificio)

 

Transporte

  • Accidente de automóvil
  • Accidente de tren
  • Accidente de barco / envío
  • accidente de avion
  • Materiales peligrosos en
    accidente de transporte

 

Liberación

  • Recursos del sistema
  • No planeado

Fuente: Asociación para la Prevención de Accidentes en las Minas de Ontario (sin fecha).

Medidas y estrategias de control de emergencia

Se deben identificar, evaluar y desarrollar tres niveles de medidas de respuesta dentro del sistema de preparación para emergencias. Respuesta individual o primaria comprende las acciones de los individuos ante la identificación de situaciones peligrosas o un incidente, incluyendo:

  • notificar a los supervisores, controladores o personal de gestión apropiados sobre la situación, las circunstancias o el incidente
  • contención (extinción básica de incendios, soporte vital o extracción)
  • evacuación, escape o refugio.

 

Respuesta secundaria comprende las acciones de los socorristas capacitados tras la notificación del incidente, incluidos los equipos de bomberos, equipos de búsqueda y rescate y equipos especiales de acceso a víctimas (SCAT), todos utilizando habilidades, competencias y equipos avanzados.

respuesta terciaria comprende el despliegue de sistemas, equipos y tecnologías especializados en situaciones en las que la respuesta primaria y secundaria no se puede utilizar de manera segura o eficaz, lo que incluye:

  • dispositivos de localización de personal y detectores de eventos sísmicos
  • rescate de pozos de gran diámetro
  • inertización, sellado remoto o inundación
  • vehículos y sistemas de vigilancia/exploración (por ejemplo, cámaras de pozo y muestreo atmosférico).

 

Definición de la organización de emergencia

Las condiciones de emergencia se vuelven más graves cuanto más tiempo se permite que la situación continúe. El personal en el sitio debe estar preparado para responder adecuadamente a las emergencias. Deben coordinarse y gestionarse multitud de actividades para garantizar que la situación se controle rápida y eficazmente.

La organización de emergencia proporciona un marco estructurado que define e integra las estrategias de emergencia, la estructura de gestión (o cadena de mando), los recursos de personal, las funciones y responsabilidades, el equipo y las instalaciones, los sistemas y los procedimientos. Abarca todas las fases de una emergencia, desde las actividades iniciales de identificación y contención hasta la notificación, movilización, despliegue y recuperación (restablecimiento de las operaciones normales).

La organización de emergencia debe abordar una serie de elementos clave, que incluyen:

  • capacidad de respuesta primaria y secundaria a una emergencia
  • capacidad para gestionar y controlar una emergencia
  • coordinación y comunicaciones, incluida la recopilación, valoración y evaluación de datos, toma de decisiones e implementación
  • la amplitud de los procedimientos necesarios para un control eficaz, incluida la identificación y la contención, la notificación y el informe temprano, la declaración de una emergencia, los procedimientos operativos específicos, la extinción de incendios, la evacuación, la extracción y el soporte vital, el seguimiento y la revisión
  • identificación y asignación de responsabilidades funcionales clave
  • servicios de control, asesoramiento, técnicos, administración y apoyo
  • arreglos de transición de operaciones normales a operaciones de emergencia en términos de líneas de comunicación, niveles de autoridad, rendición de cuentas, cumplimiento, enlace y política
  • habilidad y capacidad para mantener las operaciones de emergencia durante un período prolongado y prever cambios de turno
  • impacto de los cambios organizacionales en una situación de emergencia, incluyendo la supervisión y control del personal; reasignación o reasignación de personal; motivación, compromiso y disciplina; papel de expertos y especialistas, agencias externas y funcionarios corporativos
  • disposiciones de contingencia para hacer frente a situaciones como las que surgen fuera del horario laboral o cuando los miembros clave de la organización no están disponibles o se ven afectados por la emergencia
  • integración y despliegue de sistemas, equipos y tecnologías de respuesta terciaria.

 

Instalaciones, equipos y materiales de emergencia

La naturaleza, extensión y alcance de las instalaciones, equipos y materiales necesarios para el control y mitigación de emergencias se identificará mediante la aplicación y extensión del proceso de gestión de riesgos y la determinación de las estrategias de control de emergencias. Por ejemplo, un riesgo de incendio de alto nivel requerirá la provisión de instalaciones y equipos adecuados para combatir incendios. Estos se implementarían de manera consistente con el perfil de riesgo. De igual forma, las instalaciones, equipos y materiales necesarios para abordar de manera efectiva el soporte vital y los primeros auxilios o la evacuación, escape y salvamento se pueden identificar como se ilustra en la tabla 2.

Cuadro 2. Instalaciones, equipos y materiales de emergencia

EMERGENCIA

Nivel de respuesta

   
 

Primaria

Secundaria

Terciario

Incendió

Extintores, hidrantes y mangueras contra incendios instalados junto a áreas de alto riesgo, como cintas transportadoras, estaciones de servicio, transformadores eléctricos y subestaciones, y en equipos móviles

Aparatos de respiración y ropa protectora proporcionados en áreas centrales para permitir una respuesta de "equipo de bomberos" con aparatos avanzados como generadores de espuma y mangueras múltiples

Provisión para sellado remoto o inertización.

Soporte vital y primeros auxilios

Soporte vital, respiración y circulación.

Primeros auxilios, triaje, estabilización y extricación

Paramédico, forense, legal

Evacuación, escape y rescate

Provisión de sistemas de alerta o notificación, vías de escape seguras, autorrescatadores basados ​​en oxígeno, líneas de vida y sistemas de comunicación, disponibilidad de vehículos de transporte.

Provisión de cámaras de refugio debidamente equipadas, equipos de rescate de minas capacitados y equipados, dispositivos de localización de personal

Sistemas de rescate de pozos de gran diámetro, inertización, vehículos de rescate especialmente diseñados

 

Otras instalaciones y equipos que pueden ser necesarios en una emergencia incluyen instalaciones de gestión y control de incidentes, áreas de reunión de empleados y rescate, seguridad del sitio y controles de acceso, instalaciones para los familiares y los medios de comunicación, materiales y consumibles, transporte y logística. Estas instalaciones y equipos se proporcionan antes de un incidente. Las emergencias mineras recientes han reforzado la necesidad de enfocarse en tres temas específicos de infraestructura, cámaras de refugio, comunicaciones y monitoreo atmosférico.

Cámaras de refugio

Las cámaras de refugio se utilizan cada vez más como un medio para mejorar el escape y el rescate del personal subterráneo. Algunos están diseñados para permitir que las personas se autorrescaten y se comuniquen con la superficie con seguridad; otros han sido diseñados para efectuar el refugio durante un período prolongado a fin de permitir el rescate asistido.

La decisión de instalar cámaras de refugio depende del sistema general de escape y rescate de la mina. Los siguientes factores deben evaluarse al considerar la necesidad y el diseño de los refugios:

  • la probabilidad de atrapamiento
  • el tiempo que tardan las personas subterráneas en evacuar a través de los medios normales de salida, que puede ser excesivo en minas con trabajos extensos o condiciones difíciles, como alturas bajas o pendientes pronunciadas
  • la capacidad de las personas bajo tierra para escapar sin ayuda (por ejemplo, condiciones médicas preexistentes o niveles de condición física y lesiones sufridas en el incidente)
  • la disciplina requerida para mantener y utilizar cámaras de refugio
  • los medios para ayudar al personal a ubicar las cámaras de refugio en condiciones de visibilidad y coacción extremadamente bajas
  • la resistencia requerida a las explosiones y al fuego
  • el tamaño y la capacidad necesarios
  • los servicios prestados (p. ej., ventilación/purificación del aire, refrigeración, comunicaciones, saneamiento y sustento)
  • la posible aplicación de la inertización como estrategia de control
  • las opciones para la recuperación final del personal (por ejemplo, equipos de rescate de minas y pozos de gran diámetro).

 

Comunicaciónes

La infraestructura de comunicaciones generalmente está instalada en todas las minas para facilitar la gestión y el control de las operaciones, así como para contribuir a la seguridad de la mina a través de llamadas de apoyo. Desafortunadamente, la infraestructura generalmente no es lo suficientemente robusta para sobrevivir a un incendio o una explosión significativos, lo que interrumpe la comunicación cuando sería más beneficioso. Además, los sistemas convencionales incorporan dispositivos manuales que no se pueden utilizar de forma segura con la mayoría de los aparatos de respiración y, por lo general, se instalan en las vías principales de entrada de aire adyacentes a la planta fija, en lugar de en las vías de escape.

La necesidad de comunicaciones posteriores al incidente debe evaluarse de cerca. Si bien es preferible que un sistema de comunicaciones posterior al incidente sea parte del sistema previo al incidente, para mejorar la capacidad de mantenimiento, el costo y la confiabilidad, se puede justificar un sistema de comunicaciones de emergencia independiente. Independientemente, el sistema de comunicaciones debe integrarse dentro de las estrategias generales de gestión de escape, rescate y emergencia.

Monitoreo atmosférico

El conocimiento de las condiciones en una mina después de un incidente es esencial para permitir que se identifiquen e implementen las medidas más apropiadas para controlar una situación y ayudar a los trabajadores a escapar y proteger a los rescatistas. Se debe evaluar de cerca la necesidad de monitoreo atmosférico posterior al incidente y se deben proporcionar sistemas que satisfagan las necesidades específicas de la mina, posiblemente incorporando:

  • la ubicación y el diseño de estaciones fijas de puntos de muestreo atmosférico y de ventilación para condiciones atmosféricas normales y potencialmente anormales
  • el mantenimiento de capacidades para analizar, trazar tendencias e interpretar la atmósfera de la mina, particularmente donde las mezclas explosivas pueden estar presentes después del incidente
  • modularización de los sistemas de haces de tubos alrededor de los pozos para minimizar los retrasos en el muestreo y mejorar la solidez del sistema
  • suministro de sistemas para verificar la integridad de los sistemas de haces de tubos después del incidente
  • utilización de cromatografía de gases donde es posible que se produzcan mezclas explosivas después del incidente y se requiera que los rescatistas ingresen a la mina.

 

Habilidades, competencias y capacitación en preparación para emergencias

Las habilidades y competencias requeridas para hacer frente con eficacia a una emergencia pueden determinarse fácilmente mediante la identificación de los riesgos básicos y las medidas de control de emergencia, el desarrollo de la organización y los procedimientos de emergencia y la identificación de las instalaciones y equipos necesarios.

Las habilidades y competencias de preparación para emergencias incluyen no solo la planificación y gestión de una emergencia, sino también una amplia gama de habilidades básicas asociadas con las iniciativas de respuesta primaria y secundaria que deben incorporarse en una estrategia de capacitación integral, que incluye:

  • la identificación y contención del incidente (por ejemplo, extinción de incendios, soporte vital, evacuación y extracción)
  • notificación (por ejemplo, procedimientos de radio y teléfono)
  • actividades de movilización y despliegue (p. ej., búsqueda y salvamento, extinción de incendios, gestión de heridos y recuperación de cuerpos).

 

El sistema de preparación para emergencias proporciona un marco para el desarrollo de una estrategia de capacitación efectiva al identificar la necesidad, el alcance y el alcance de resultados específicos, predecibles y confiables en el lugar de trabajo en una situación de emergencia y las competencias subyacentes. El sistema incluye:

  • una declaración de intenciones que detalla por qué se deben desarrollar los conocimientos, las habilidades y las competencias necesarias y proporciona el compromiso organizacional y el liderazgo para tener éxito
  • gestión de riesgos y medidas para gestionar emergencias que identifiquen elementos de contenido clave (p. ej., incendios, explosiones, materiales peligrosos, movimientos y descargas no planificados, sabotaje, amenazas de bomba, brechas de seguridad, etc.)
  • una definición de la organización de emergencia (estrategias, estructura, dotación de personal, habilidades, sistemas y procedimientos) que identifique quién debe recibir capacitación, su papel en una emergencia y las habilidades y competencias necesarias
  • identificación de los recursos de formación que determina qué ayudas, equipos, instalaciones y personal son necesarios
  • capacitación del personal en identificación y contención, notificación, movilización, despliegue y actividades posteriores al incidente que desarrolle las habilidades y la base de competencias necesarias
  • pruebas, evaluaciones y mejoras de rutina del sistema general, junto con reevaluación periódica de riesgos y capacidades, que completan el proceso de aprendizaje y garantizan la existencia de un sistema eficaz de preparación para emergencias.

 

La capacitación en preparación para emergencias se puede estructurar en varias categorías, como se ilustra en la tabla 3.

Tabla 3. Matriz de capacitación en preparación para emergencias

Nivel de respuesta de entrenamiento

 

 

Educación primaria

Procesal/secundario

Funcional/terciario

Diseñado para garantizar que los empleados entiendan la naturaleza de las emergencias de la mina y cómo los aspectos específicos del plan general de emergencia pueden involucrar o afectar al individuo, incluidas las medidas de respuesta primaria.

Habilidades y competencias para completar con éxito los procedimientos específicos definidos en los planes de respuesta a emergencias y las medidas de respuesta secundaria asociadas con escenarios de emergencia específicos.

Desarrollo de habilidades y competencias necesarias para la gestión y control de emergencias.

Elementos de conocimiento y competencia

  • Conocimiento de indicadores clave de incidentes mineros
  • Conocimiento de indicadores clave de incidentes mineros
  • Conocimiento de los indicadores clave de las emergencias de minas y conocimiento detallado de los eventos desencadenantes para iniciar la respuesta de emergencia
  • Condiciones ambientales posteriores a un incidente (p. ej., temperatura, visibilidad y gases)
  • Capacidad para detectar, monitorear y evaluar las condiciones ambientales después de un incidente (p. ej., gases de mina, ventilación, humo)
  • Conocimiento detallado del diseño de minas, ventilación de minas y sistemas de monitoreo.
  • Capacidad para responder a cambios adversos en las condiciones ambientales (p. ej., humo, interrupción de la ventilación)
  • Capacidad para evaluar e interpretar cambios en los sistemas de ventilación de la mina (p. ej., destrucción de tapones, sellos y cruces de aire, daños en los ventiladores principales)
  • Habilidad para evaluar e interpretar los sistemas de información actuales en la mina (p. ej., ventilación y datos de monitoreo ambiental)
  • Capacidad para realizar notificaciones y comunicaciones requeridas después del incidente
  • Conocimiento de las medidas de respuesta que se pueden utilizar para gestionar y mitigar una emergencia (p. ej., extinción de incendios, búsqueda y rescate, restauración de la ventilación, primeros auxilios, triaje y extracción)
  • Conocimiento de las medidas de control que se pueden utilizar para gestionar y mitigar una emergencia
  • Conocimiento de las opciones apropiadas de respuesta de emergencia a las condiciones ambientales.
  • Conocimiento de las funciones y responsabilidades de todo el personal de la mina según los planes de respuesta de emergencia y la capacidad para desempeñar su función nominada
  • Capacidad para operar y gestionar planes y procedimientos de respuesta a emergencias, realizando emergencias simuladas
  • Conocimiento del uso y las limitaciones de los aparatos, rutas y sistemas de escape.
  • Conocimiento del uso y las limitaciones de los aparatos, rutas y sistemas de escape (p. ej., autorrescatadores, cámaras de refugio, aparatos de respiración)
  • Capacidad para implementar comunicaciones y protocolos de emergencia, tanto interna como externamente.
  • Conocimiento de las funciones y responsabilidades de todo el personal de la mina según los planes de respuesta a emergencias, incluidas las funciones y responsabilidades específicas
  • Capacidad para implementar comunicaciones y protocolos internos de emergencia.
  • Capacidad de rescate de minas y otros servicios de emergencia y apoyo de acceso desde estos servicios
  • Posesión de habilidades y competencias de respuesta primaria asociadas con escenarios de emergencia específicos (p. ej., extinción básica de incendios, soporte vital, escape y refugio
  • Conocimiento del uso y las limitaciones de los aparatos y sistemas de escape y rescate (p. ej., autorrescatadores, cámaras de refugio, aparatos de respiración)
  • Capacidad para establecer y apoyar el equipo de incidentes críticos.
  • Conocimiento sobre rescate en minas y otros servicios de emergencia.
  • Capacidad de rescate de minas y otros servicios de emergencia
  • Conocimiento de la capacidad y el despliegue de sistemas de respuesta terciarios (p. ej., sistemas de localización, inertización, sellado remoto, rescate de pozos de gran diámetro, laboratorios móviles)
  • Participación en emergencias simuladas
  • Inicio de esquemas de asistencia mutua y call out
  • Capacidad para utilizar recursos especializados (p. ej., paramédicos, forenses, legales, informes de estrés por incidentes críticos, tecnólogos)

 

  • Participar en ejercicios simulados y emergencias.
  • Manejo de crisis y liderazgo.

 

Auditoría, Revisión y Evaluación

Es necesario adoptar procesos de auditoría y revisión para valorar y evaluar la eficacia de los sistemas, procedimientos, instalaciones, programas de mantenimiento, equipos, capacitación y competencias individuales de emergencia en general. La realización de una auditoría o simulación brinda, sin excepción, oportunidades de mejora, crítica constructiva y verificación de niveles de desempeño satisfactorios de actividades clave.

Cada organización debe probar su plan de emergencia general al menos una vez al año para cada turno operativo. Los elementos críticos del plan, como la energía de emergencia o los sistemas de alarma remotos, deben probarse por separado y con mayor frecuencia.

Hay dos formas básicas de auditación disponibles. Auditoría horizontal implica la prueba de elementos pequeños y específicos del plan general de emergencia para identificar las deficiencias. Las deficiencias aparentemente menores podrían volverse críticas en caso de una emergencia real. En el cuadro 4 se enumeran ejemplos de dichos elementos y las deficiencias relacionadas. Auditoría vertical prueba múltiples elementos de un plan simultáneamente a través de la simulación de un evento de emergencia. Actividades tales como la activación del plan, los procedimientos de búsqueda y rescate, soporte vital, extinción de incendios y la logística relacionada con una respuesta de emergencia en una mina o instalación remota pueden auditarse de esta manera.

Tabla 4. Ejemplos de auditoría horizontal de planes de emergencia

Element

Deficiencia

Indicadores de incidente o evento incipiente

Falta de reconocimiento, notificación, registro y acción

Procedimientos de alerta/evacuación

Empleados que no están familiarizados con los procedimientos de evacuación

Colocación de respiradores de emergencia

Empleados que no están familiarizados con los respiradores

Equipo contra incendios

Extintores descargados, cabezas de rociadores pintadas, bocas de incendios ocultas o enterradas

alarmas de emergencia

Alarmas ignoradas

Instrumentos de prueba de gases

No mantenido, reparado o calibrado regularmente

 

Las simulaciones pueden involucrar personal de más de un departamento y quizás personal de otras compañías, organizaciones de ayuda mutua o incluso servicios de emergencia como la policía y los bomberos. La participación de organizaciones externas de servicios de emergencia brinda a todas las partes una oportunidad invaluable para mejorar e integrar operaciones, procedimientos y equipos de preparación para emergencias y adaptar las capacidades de respuesta a los principales riesgos y peligros en sitios específicos.

Se debe realizar una crítica formal tan pronto como sea posible, preferiblemente inmediatamente después de la auditoría o simulación. El reconocimiento debe extenderse a aquellas personas o equipos que se desempeñaron bien. Las debilidades deben describirse de la manera más específica posible y los procedimientos deben revisarse para incorporar mejoras sistémicas cuando sea necesario. Se deben implementar los cambios necesarios y se debe monitorear el desempeño para mejorar.

Un programa sostenido que enfatice la planificación, la práctica, la disciplina y el trabajo en equipo son elementos necesarios de simulacros y ejercicios de capacitación bien equilibrados. La experiencia ha demostrado repetidamente que cada ejercicio es un buen ejercicio; cada ejercicio es beneficioso y presenta oportunidades para demostrar fortalezas y exponer áreas que requieren mejoras.

Reevaluación periódica de riesgos y capacidades

Pocos riesgos permanecen estáticos. En consecuencia, los riesgos y la capacidad de control y las medidas de preparación para emergencias deben monitorearse y evaluarse para garantizar que las circunstancias cambiantes (p. ej., personas, sistemas, procesos, instalaciones o equipos) no alteren las prioridades de riesgo ni disminuyan las capacidades del sistema.

Conclusiones

Las emergencias a menudo se consideran sucesos imprevistos. Sin embargo, en esta época de comunicación y tecnología avanzadas, hay pocos eventos que puedan llamarse verdaderamente imprevistos y pocas desgracias que no se hayan experimentado ya. Los periódicos, las alertas de peligro, las estadísticas de accidentes y los informes técnicos proporcionan datos e imágenes históricas sólidas de lo que puede deparar el futuro para los mal preparados.

Aún así, la naturaleza de las emergencias cambia a medida que cambia la industria. Confiar en técnicas y medidas de emergencia adoptadas a partir de experiencias pasadas no siempre brindará el mismo grado de seguridad para eventos futuros.

La gestión de riesgos proporciona un enfoque integral y estructurado para la comprensión de los peligros y riesgos de las minas y el desarrollo de capacidades y sistemas de respuesta de emergencia efectivos. El proceso de gestión de riesgos debe comprenderse y aplicarse continuamente, en particular cuando se despliega personal de rescate de minas en un entorno potencialmente peligroso o explosivo.

La base de una preparación para emergencias competente es la capacitación de todo el personal de la mina en la conciencia básica de los peligros, el reconocimiento temprano y la notificación de incidentes incipientes y eventos desencadenantes y habilidades de respuesta primaria y escape. El entrenamiento de expectativas en condiciones de calor, humedad, humo y poca visibilidad también es esencial. La falta de capacitación adecuada del personal en estas habilidades básicas a menudo ha sido la diferencia entre un incidente y un desastre.

La capacitación proporciona el mecanismo para hacer operativa la organización y la planificación de la preparación para emergencias. La integración de la preparación para emergencias dentro de un marco de sistemas de calidad junto con auditorías y simulaciones de rutina proporciona el mecanismo para mejorar y mejorar la preparación para emergencias.

El Convenio sobre la seguridad y la salud en las minas de la OIT, 1955 (núm. 176), y la Recomendación, 1995 (núm. 183), proporcionan un marco general para mejorar la seguridad y la salud en las minas. El sistema de preparación para emergencias propuesto proporciona una metodología para lograr los resultados identificados en el Convenio y la Recomendación.

Reconocimiento: Se agradece la asistencia del Sr. Paul MacKenzie-Wood, Gerente de Servicios Técnicos de Minas de Carbón (Mines Rescue Service NSW, Australia) en la preparación y crítica de este artículo.

 

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El director peligros en el aire en la industria minera incluyen varios tipos de partículas, gases naturales, gases de escape de motores y algunos vapores químicos; el director Peligros físicos son el ruido, la vibración segmentaria, el calor, los cambios en la presión barométrica y la radiación ionizante. Estos ocurren en diversas combinaciones dependiendo de la mina o cantera, su profundidad, la composición del mineral y la roca circundante y los métodos de extracción. Entre algunos grupos de mineros que viven juntos en lugares aislados, también existe el riesgo de transmitir algunas enfermedades infecciosas como la tuberculosis, la hepatitis (B y E) y el virus de la inmunodeficiencia humana (VIH). La exposición de los mineros varía según el trabajo, su proximidad a la fuente de peligros y la efectividad de los métodos de control de peligros.

Peligros de partículas en el aire

sílice cristalina libre es el compuesto más abundante en la corteza terrestre y, en consecuencia, es el polvo en el aire más común al que se enfrentan los mineros y los trabajadores de las canteras. La sílice libre es dióxido de silicio que no está unido químicamente con ningún otro compuesto como un silicato. La forma más común de sílice es el cuarzo aunque también puede aparecer como tridimita o cristobalita. Las partículas respirables se forman cada vez que se perfora, explota, tritura o pulveriza roca que contiene sílice en partículas finas. La cantidad de sílice en diferentes especies de roca varía, pero no es un indicador confiable de la cantidad de polvo de sílice respirable que se puede encontrar en una muestra de aire. No es raro, por ejemplo, encontrar un 30 % de sílice libre en una roca, pero un 10 % en una muestra de aire, y viceversa. Las areniscas pueden ser hasta un 100% de sílice, granito hasta un 40%, pizarra un 30%, con menor proporción en otros minerales. La exposición puede ocurrir en cualquier operación minera, de superficie o subterránea, donde se encuentra sílice en el desmonte de una mina de superficie o en el techo, piso o depósito de mineral de una mina subterránea. La sílice puede ser dispersada por el viento, por el tráfico vehicular o por maquinaria de movimiento de tierras.

Con suficiente exposición, la sílice puede causar silicosis, una neumoconiosis típica que se desarrolla insidiosamente después de años de exposición. Una exposición excepcionalmente alta puede causar silicosis aguda o acelerada en unos meses, con un deterioro significativo o la muerte en unos pocos años. La exposición a la sílice también se asocia con un mayor riesgo de tuberculosis, cáncer de pulmón y algunas enfermedades autoinmunes, como la esclerodermia, el lupus eritematoso sistémico y la artritis reumatoide. El polvo de sílice recién fracturado parece ser más reactivo y más peligroso que el polvo viejo o rancio. Esto puede ser consecuencia de una carga superficial relativamente mayor en las partículas recién formadas.

Los procesos más comunes que producen polvo de sílice respirable en la minería y las canteras son la perforación, la voladura y el corte de rocas que contienen sílice. La mayoría de los agujeros perforados para la voladura se realizan con un taladro de percusión accionado por aire montado en un tractor de orugas. El agujero se hace con una combinación de rotación, impacto y empuje de la broca. A medida que se profundiza el agujero, se agregan varillas de perforación de acero para conectar la broca a la fuente de energía. El aire no solo impulsa la perforación, sino que también expulsa las virutas y el polvo del orificio que, si no se controla, inyecta grandes cantidades de polvo en el medio ambiente. El martillo neumático manual o el taladro de inmersión funcionan según el mismo principio pero en una escala más pequeña. Este dispositivo transmite una cantidad significativa de vibraciones al operador y, con ello, el riesgo de vibraciones en el dedo blanco. Se ha encontrado vibración de dedo blanco entre mineros en India, Japón, Canadá y otros lugares. La perforadora de orugas y el martillo neumático también se utilizan en proyectos de construcción donde se debe perforar o romper roca para hacer una carretera, para romper roca para cimientos, para trabajos de reparación de carreteras y otros fines.

Se han desarrollado controles de polvo para estos taladros y son efectivos. Se inyecta una neblina de agua, a veces con un detergente, en el aire de soplado que ayuda a que las partículas de polvo se unan y se caigan. Demasiada agua da como resultado la formación de un puente o collar entre el acero de perforación y el costado del pozo. Estos a menudo tienen que romperse para quitar la broca; muy poca agua es ineficaz. Los problemas con este tipo de control incluyen la reducción de la velocidad de perforación, la falta de un suministro de agua confiable y el desplazamiento del aceite, lo que resulta en un mayor desgaste de las piezas lubricadas.

El otro tipo de control de polvo en los taladros es un tipo de ventilación de extracción local. El flujo de aire inverso a través del acero de perforación extrae parte del polvo y un collar alrededor de la broca con conductos y un ventilador para eliminar el polvo. Estos funcionan mejor que los sistemas húmedos descritos anteriormente: las brocas duran más y la velocidad de perforación es mayor. Sin embargo, estos métodos son más caros y requieren más mantenimiento.

Otros controles que brindan protección son las cabinas con suministro de aire filtrado y posiblemente con aire acondicionado para operadores de perforadoras, operadores de excavadoras y conductores de vehículos. El respirador apropiado, correctamente ajustado, puede usarse para la protección del trabajador como una solución temporal o si todos los demás resultan ser ineficaces.

La exposición a la sílice también ocurre en las canteras de piedra que deben cortar la piedra a las dimensiones especificadas. El método contemporáneo más común para cortar piedra es con el uso de un quemador de canal alimentado por combustible diesel y aire comprimido. Esto da como resultado algunas partículas de sílice. El problema más importante de los quemadores de canal es el ruido: cuando el quemador se enciende por primera vez y sale de un corte, el nivel sonoro puede superar los 120 dBA. Incluso cuando está sumergido en un corte, el ruido ronda los 115 dBA. Un método alternativo para cortar piedra es usar agua a muy alta presión.

A menudo adjunto a una cantera de piedra o cerca de ella hay un molino donde las piezas se esculpen en un producto más terminado. A menos que haya una muy buena ventilación de extracción local, la exposición a la sílice puede ser alta porque se utilizan herramientas manuales giratorias y vibratorias para darle a la piedra la forma deseada.

Polvo de mina de carbón respirable es un peligro en las minas de carbón subterráneas y de superficie y en las instalaciones de procesamiento de carbón. Es un polvo mixto, que consiste principalmente en carbón, pero también puede incluir sílice, arcilla, piedra caliza y otros polvos minerales. La composición del polvo de la mina de carbón varía según el manto de carbón, la composición de los estratos circundantes y los métodos de extracción. El polvo de las minas de carbón se genera mediante la voladura, la perforación, el corte y el transporte del carbón.

Se genera más polvo con la minería mecanizada que con los métodos manuales, y algunos métodos de minería mecanizada producen más polvo que otros. Las máquinas de corte que eliminan el carbón con tambores giratorios tachonados con picos son las principales fuentes de polvo en las operaciones mineras mecanizadas. Estos incluyen los llamados mineros continuos y máquinas de minería de tajo largo. Las máquinas de minería de tajo largo generalmente producen mayores cantidades de polvo que otros métodos de minería. La dispersión de polvo también puede ocurrir con el movimiento de escudos en la minería de tajo largo y con la transferencia de carbón desde un vehículo o cinta transportadora a algún otro medio de transporte.

El polvo de las minas de carbón provoca la neumoconiosis de los trabajadores del carbón (CWP) y contribuye a la aparición de enfermedades crónicas de las vías respiratorias, como la bronquitis crónica y el enfisema. El carbón de alto rango (p. ej., alto contenido de carbono, como la antracita) está asociado con un mayor riesgo de CWP. También hay algunas reacciones de tipo reumatoide al polvo de las minas de carbón.

La generación de polvo de mina de carbón puede reducirse mediante cambios en las técnicas de corte del carbón y su dispersión puede controlarse con el uso de ventilación adecuada y rociadores de agua. Si se reduce la velocidad de rotación de los tambores de corte y se aumenta la velocidad de desplazamiento (la velocidad con la que el tambor avanza en la veta de carbón), se puede reducir la generación de polvo sin pérdidas de productividad. En la minería de tajo largo, la generación de polvo se puede reducir cortando el carbón en una pasada (en lugar de dos) a lo largo del frente y traccionando hacia atrás sin cortar o mediante un corte de limpieza. La dispersión de polvo en las secciones de tajo largo se puede reducir con la minería homotropal (es decir, el transportador de cadena en el frente, el cabezal de corte y el aire viajan todos en la misma dirección). Un método novedoso de corte de carbón, que utiliza un cabezal de corte excéntrico que corta continuamente de forma perpendicular al grano de un depósito, parece generar menos polvo que el cabezal de corte circular convencional.

Una ventilación mecánica adecuada que fluya primero sobre la cuadrilla minera y luego hacia y a través del frente minero puede reducir la exposición. La ventilación local auxiliar en el frente de trabajo, utilizando un ventilador con conductos y depurador, también puede reducir la exposición al proporcionar ventilación de extracción local.

Los rociadores de agua, colocados estratégicamente cerca del cabezal de corte y que empujan el polvo lejos del minero y hacia la cara, también ayudan a reducir la exposición. Los surfactantes brindan algún beneficio al reducir la concentración de polvo de carbón.

Exposición al asbesto ocurre entre los mineros de asbesto y en otras minas donde se encuentra asbesto en el mineral. Entre los mineros de todo el mundo, la exposición al asbesto ha elevado el riesgo de cáncer de pulmón y mesotelioma. También ha elevado el riesgo de asbestosis (otra neumoconiosis) y de enfermedades de las vías respiratorias.

escape del motor diesel es una mezcla compleja de gases, vapores y partículas. Los gases más peligrosos son el monóxido de carbono, el óxido de nitrógeno, el dióxido de nitrógeno y el dióxido de azufre. Hay muchos compuestos orgánicos volátiles (COV), como aldehídos e hidrocarburos no quemados, hidrocarburos aromáticos policíclicos (PAH) y compuestos nitro-PAH (N-PAH). Los compuestos PAH y N-PAH también se adsorben en partículas de diesel. Los óxidos de nitrógeno, el dióxido de azufre y los aldehídos son irritantes respiratorios agudos. Muchos de los compuestos PAH y N-PAH son cancerígenos.

Las partículas diésel consisten en partículas de carbono de pequeño diámetro (1 mm de diámetro) que se condensan a partir de los gases de escape y, a menudo, se agregan en el aire en grupos o cadenas. Estas partículas son todas respirables. Las partículas de diésel y otras partículas de tamaño similar son cancerígenas en animales de laboratorio y parecen aumentar el riesgo de cáncer de pulmón en trabajadores expuestos a concentraciones superiores a 0.1 mg/m3. Los mineros en las minas subterráneas experimentan exposición a partículas de diesel a niveles significativamente más altos. La Agencia Internacional para la Investigación del Cáncer (IARC, por sus siglas en inglés) considera que las partículas de diésel son un probable carcinógeno.

La generación de gases de escape diésel se puede reducir mediante el diseño del motor y con combustible de alta calidad, limpio y bajo en azufre. Los motores desclasificados y el combustible con un bajo número de cetano y bajo contenido de azufre producen menos partículas. El uso de combustible bajo en azufre reduce la generación de SO2 y de material particulado. Los filtros son efectivos y viables y pueden eliminar más del 90 % de las partículas de diésel del flujo de escape. Los filtros están disponibles para motores sin depuradores y para motores con depuradores de agua o secos. El monóxido de carbono se puede reducir significativamente con un convertidor catalítico. Los óxidos de nitrógeno se forman siempre que el nitrógeno y el oxígeno se encuentran en condiciones de alta presión y temperatura (es decir, dentro del cilindro diesel) y, en consecuencia, son más difíciles de eliminar.

La concentración de material particulado de diésel disperso puede reducirse en una mina subterránea mediante una ventilación mecánica adecuada y restricciones en el uso de equipos diésel. Cualquier vehículo diésel u otra máquina requerirá una cantidad mínima de ventilación para diluir y eliminar los productos de escape. La cantidad de ventilación depende del tamaño del motor y sus usos. Si más de un equipo con motor diesel está funcionando en un curso de aire, se deberá aumentar la ventilación para diluir y eliminar el escape.

Los equipos que funcionan con diésel pueden aumentar el riesgo de incendio o explosión, ya que emiten gases de escape calientes, con llamas y chispas, y las altas temperaturas de su superficie pueden encender cualquier polvo de carbón acumulado u otro material combustible. La temperatura de la superficie de los motores diésel debe mantenerse por debajo de los 305 °F (150 °C) en las minas de carbón para evitar la combustión del carbón. Las llamas y chispas del escape se pueden controlar con un depurador para evitar la ignición del polvo de carbón y del metano.

Gases y Vapores

La Tabla 1 enumera los gases que se encuentran comúnmente en las minas. Los gases naturales más importantes son metano y sulfuro de hidrógeno en minas de carbón y radón en uranio y otras minas. La deficiencia de oxígeno es posible en cualquiera de los dos. El metano es combustible. La mayoría de las explosiones en minas de carbón son el resultado de igniciones de metano y, a menudo, son seguidas por explosiones más violentas causadas por polvo de carbón que ha sido suspendido por el impacto de la explosión original. A lo largo de la historia de la minería del carbón, los incendios y las explosiones han sido la principal causa de muerte de miles de mineros. El riesgo de explosión se puede reducir diluyendo el metano por debajo de su límite explosivo inferior y prohibiendo las posibles fuentes de ignición en las áreas frontales, donde la concentración suele ser la más alta. Quitar el polvo de las costillas (pared), el piso y el techo de la mina con piedra caliza incombustible (u otro polvo de roca incombustible libre de sílice) ayuda a prevenir explosiones de polvo; si el polvo suspendido por el impacto de una explosión de metano no es combustible, no ocurrirá una explosión secundaria.

Tabla 1. Nombres comunes y efectos sobre la salud de los gases peligrosos que se producen en las minas de carbón

Parrilla de gas

Nombre común

Efectos en la salud

Metano (CH4)

fuego húmedo

inflamable, explosivo; asfixia simple

El monóxido de carbono (CO)

blanco húmedo

asfixia química

Sulfuro de hidrógeno (H2S)

apesta a humedad

Irritación de ojos, nariz, garganta; depresión respiratoria aguda

Deficiencia de oxígeno

húmedo negro

Anoxemia

Subproductos de voladura

después de húmedo

Irritantes respiratorios

escape del motor diesel

Mismo

Irritante respiratorio; cáncer de pulmón

 

El radón es un gas radiactivo natural que se ha encontrado en minas de uranio, minas de estaño y algunas otras minas. No se ha encontrado en minas de carbón. El peligro principal asociado con el radón es que es una fuente de radiación ionizante, que se analiza a continuación.

Otros peligros gaseosos incluyen los irritantes respiratorios que se encuentran en los gases de escape de los motores diesel y los subproductos de las voladuras. Monóxido de carbono se encuentra no solo en el escape del motor sino también como resultado de incendios en minas. Durante los incendios de minas, el CO puede alcanzar no solo concentraciones letales, sino que también puede convertirse en un peligro de explosión.

Oxido de nitrógeno (Yo no tengox), principalmente NO y NO2, son formados por motores diesel y como subproducto de voladuras. En motores, NOx se forman como un subproducto inherente al poner aire, el 79% del cual es nitrógeno y el 20% es oxígeno, en condiciones de alta temperatura y presión, las mismas condiciones necesarias para el funcionamiento de un motor diesel. La producción de NOx puede reducirse hasta cierto punto manteniendo el motor lo más frío posible y aumentando la ventilación para diluir y eliminar los gases de escape.

NOx es también un subproducto de voladura. Durante la voladura, los mineros son retirados de un área donde ocurrirá la voladura. La práctica convencional para evitar la exposición excesiva a óxidos de nitrógeno, polvo y otros resultados de las voladuras es esperar hasta que la ventilación de la mina elimine una cantidad suficiente de subproductos de las voladuras de la mina antes de volver a ingresar al área por una vía de aire de entrada.

Deficiencia de oxígeno puede ocurrir de muchas maneras. El oxígeno puede ser desplazado por algún otro gas, como el metano, o puede ser consumido por combustión o por microbios en un espacio de aire sin ventilación.

Hay una variedad de otros peligros en el aire a los que están expuestos grupos particulares de mineros. La exposición al vapor de mercurio, y por lo tanto el riesgo de envenenamiento por mercurio, es un peligro entre los mineros y molineros de oro y entre los mineros de mercurio. La exposición al arsénico y el riesgo de cáncer de pulmón ocurren entre los mineros de oro y plomo. La exposición al níquel, y por lo tanto al riesgo de cáncer de pulmón y alergias en la piel, ocurre entre los mineros de níquel.

Algunos plásticos también están encontrando uso en las minas. Éstas incluyen urea formaldehído y espumas de poliuretano, ambos de los cuales son plásticos hechos en el lugar. Se utilizan para tapar agujeros y mejorar la ventilación y proporcionar un mejor anclaje para los soportes del techo. El formaldehído y los isocianatos, dos materiales de partida para estas dos espumas, son irritantes respiratorios y ambos pueden causar sensibilización alérgica, lo que hace que sea casi imposible que los mineros sensibilizados trabajen con cualquiera de los ingredientes. El formaldehído es un carcinógeno humano (IARC Grupo 1).

Peligros físicos

ruido es omnipresente en la minería. Es generado por potentes máquinas, ventiladores, voladuras y transporte del mineral. La mina subterránea suele tener un espacio limitado y, por lo tanto, crea un campo reverberante. La exposición al ruido es mayor que si las mismas fuentes estuvieran en un entorno más abierto.

La exposición al ruido se puede reducir mediante el uso de medios convencionales de control del ruido en la maquinaria minera. Las transmisiones se pueden silenciar, los motores se pueden silenciar mejor y la maquinaria hidráulica también se puede silenciar. Los conductos se pueden aislar o revestir con materiales que absorben el sonido. Los protectores auditivos combinados con pruebas audiométricas periódicas suelen ser necesarios para preservar la audición de los mineros.

Radiación ionizante es un peligro en la industria minera. El radón puede liberarse de la piedra mientras se suelta mediante voladuras, pero también puede ingresar a una mina a través de corrientes subterráneas. Es un gas y por lo tanto está en el aire. El radón y sus productos de descomposición emiten radiación ionizante, algunas de las cuales tienen suficiente energía para producir células cancerosas en el pulmón. Como resultado, las tasas de mortalidad por cáncer de pulmón entre los mineros de uranio son elevadas. Para los mineros que fuman, la tasa de mortalidad es mucho mayor.

PROCESADOR es un peligro para los mineros subterráneos y de superficie. En las minas subterráneas, la principal fuente de calor proviene de la propia roca. La temperatura de la roca sube alrededor de 1 °C por cada 100 m de profundidad. Otras fuentes de estrés por calor incluyen la cantidad de actividad física que realizan los trabajadores, la cantidad de aire que circula, la temperatura y la humedad del aire ambiente y el calor generado por los equipos de minería, principalmente equipos que funcionan con diésel. Las minas muy profundas (más profundas de 1,000 m) pueden presentar problemas significativos de calor, con una temperatura de las nervaduras de la mina de alrededor de 40 °C. Para los trabajadores de superficie, la actividad física, la proximidad de motores calientes, la temperatura del aire, la humedad y la luz solar son las principales fuentes de calor.

La reducción del estrés por calor se puede lograr enfriando la maquinaria a alta temperatura, limitando la actividad física y proporcionando cantidades adecuadas de agua potable, protección contra el sol y ventilación adecuada. Para maquinaria de superficie, las cabinas con aire acondicionado pueden proteger al operador del equipo. En las minas profundas de Sudáfrica, por ejemplo, se utilizan unidades subterráneas de aire acondicionado para brindar algo de alivio y se dispone de suministros de primeros auxilios para tratar el estrés por calor.

Muchas minas operan a gran altura (p. ej., más de 4,600 m), y debido a esto, los mineros pueden experimentar el mal de altura. Esto puede agravarse si viajan de un lado a otro entre una mina a gran altura y una presión atmosférica más normal.

 

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