Les incendies et les explosions constituent une menace constante pour la sécurité des mineurs et pour la capacité de production des mines. Les incendies et les explosions de mines figurent traditionnellement parmi les catastrophes industrielles les plus dévastatrices.

À la fin du XIXe siècle, les incendies et les explosions dans les mines ont entraîné des pertes en vies humaines et des dommages matériels d'une ampleur inégalée dans d'autres secteurs industriels. Cependant, de nets progrès ont été réalisés dans la maîtrise de ces aléas, comme en témoigne la baisse des incendies et explosions de mines signalée au cours des dernières décennies.

Cet article décrit les risques d'incendie et d'explosion de base de l'exploitation minière souterraine et les mesures de protection nécessaires pour les minimiser. Des renseignements sur la protection contre les incendies dans les mines à ciel ouvert se trouvent ailleurs dans ce Encyclopédie et dans des normes telles que celles promulguées par des organisations telles que la National Fire Protection Association aux États-Unis (par exemple, NFPA 1996a).

Zones de service permanentes

De par leur nature, les aires de service permanentes impliquent certaines activités dangereuses, et donc des précautions particulières doivent être prises. Les ateliers d'entretien souterrains et les installations connexes présentent un risque particulier dans une mine souterraine.

Les équipements mobiles des ateliers de maintenance se révèlent régulièrement être une source fréquente d'incendies. Les incendies sur les équipements miniers à moteur diesel proviennent généralement de fuites de conduites hydrauliques à haute pression qui peuvent pulvériser un brouillard chauffé de liquide hautement combustible sur une source d'allumage, comme un collecteur d'échappement chaud ou un turbocompresseur (Bickel 1987). Les incendies sur ce type d'équipement peuvent se développer rapidement.

Une grande partie de l'équipement mobile utilisé dans les mines souterraines contient non seulement des sources de carburant (p. ex. carburant diesel et hydraulique), mais également des sources d'inflammation (p. ex. moteurs diesel et équipement électrique). Ainsi, ces équipements présentent un risque non négligeable d'incendie. En plus de cet équipement, les ateliers d'entretien contiennent généralement une variété d'autres outils, matériaux et équipements (par exemple, équipement de dégraissage) qui constituent un danger dans tout environnement d'atelier mécanique.

Les opérations de soudage et de coupage sont l'une des principales causes d'incendie dans les mines. On peut s'attendre à ce que cette activité se produise régulièrement dans une zone de maintenance. Des précautions particulières doivent être prises pour s'assurer que ces activités ne créent pas une source d'inflammation possible pour un incendie ou une explosion. Des informations sur la protection contre les incendies et les explosions relatives aux pratiques de soudage sûres peuvent être trouvées ailleurs dans ce Encyclopédie et dans d'autres documents (par exemple, NFPA 1994a).

Il faudrait envisager de faire de toute la zone de l'atelier une structure entièrement fermée de construction résistante au feu. Ceci est particulièrement important pour les magasins destinés à une utilisation de plus de 6 mois. Si un tel arrangement n'est pas possible, alors la zone doit être entièrement protégée par un système d'extinction d'incendie automatique. Ceci est particulièrement important pour les mines de charbon, où il est essentiel de minimiser toute source potentielle d'incendie.

Une autre considération importante pour toutes les zones de l'atelier est qu'elles soient ventilées directement vers le retour d'air, limitant ainsi la propagation des produits de combustion de tout incendie. Les exigences pour ce type d'installations sont clairement décrites dans des documents tels que NFPA 122, Norme pour la prévention et le contrôle des incendies dans les mines souterraines métalliques et non métalliques, et NFPA 123, Norme pour la prévention et le contrôle des incendies dans les mines souterraines de charbon bitumineux (NFPA 1995a, 1995b).

Baies de carburant et zones de stockage de carburant

Le stockage, la manipulation et l'utilisation de liquides inflammables et combustibles présentent un risque d'incendie particulier pour tous les secteurs de l'industrie minière.

Dans de nombreuses mines souterraines, l'équipement mobile est généralement alimenté au diesel et un grand pourcentage des incendies implique le carburant utilisé par ces machines. Dans les mines de charbon, ces risques d'incendie sont aggravés par la présence de charbon, de poussière de charbon et de méthane.

Le stockage des liquides inflammables et combustibles est une préoccupation particulièrement importante car ces matériaux s'enflamment plus facilement et propagent le feu plus rapidement que les combustibles ordinaires. Les liquides inflammables et combustibles sont souvent stockés sous terre dans la plupart des mines autres que le charbon en quantités limitées. Dans certaines mines, la principale installation de stockage du carburant diesel, de l'huile et de la graisse de graissage et du fluide hydraulique est souterraine. La gravité potentielle d'un incendie dans une zone de stockage souterraine de liquides inflammables et combustibles nécessite un soin extrême dans la conception des zones de stockage, ainsi que la mise en œuvre et l'application stricte de procédures d'exploitation sûres.

Tous les aspects de l'utilisation de liquides inflammables et combustibles présentent des problèmes de protection contre les incendies, y compris le transfert vers le sous-sol, le stockage, la distribution et l'utilisation finale dans l'équipement. Les dangers et les méthodes de protection pour les liquides inflammables et combustibles dans les mines souterraines peuvent être trouvés ailleurs dans ce Encyclopédie et dans les normes NFPA (par exemple, NFPA 1995a, 1995b, 1996b).

Prévention d'incendies

La sécurité contre les incendies et les explosions dans les mines souterraines repose sur les principes généraux de prévention des incendies et des explosions. Normalement, cela implique l'utilisation de techniques de sécurité incendie de bon sens, telles que la prévention du tabagisme, ainsi que la fourniture de mesures de protection contre les incendies intégrées pour empêcher les incendies de se développer, telles que des extincteurs portables ou des systèmes de détection précoce des incendies.

Les pratiques de prévention des incendies et des explosions dans les mines se répartissent généralement en trois catégories : limiter les sources d'inflammation, limiter les sources de carburant et limiter le contact entre le carburant et la source d'inflammation.

Limiter les sources d'inflammation est peut-être le moyen le plus élémentaire de prévenir un incendie ou une explosion. Les sources d'inflammation qui ne sont pas essentielles au processus d'exploitation minière devraient être totalement interdites. Par exemple, fumer et tout feu à ciel ouvert, en particulier dans les mines de charbon souterraines, devraient être interdits. Tous les équipements automatisés et mécanisés susceptibles d'être soumis à une accumulation indésirable de chaleur, tels que les convoyeurs, doivent être équipés de commutateurs de glissement et de séquence et de coupe-circuits thermiques sur les moteurs électriques. Les explosifs présentent un danger évident, mais ils peuvent également être une source d'inflammation pour les poussières en suspension de gaz dangereux et doivent être utilisés en stricte conformité avec les réglementations spéciales en matière de dynamitage.

L'élimination des sources d'inflammation électriques est essentielle pour prévenir les explosions. L'équipement électrique fonctionnant là où du méthane, de la poussière de sulfure ou d'autres risques d'incendie peuvent être présents doit être conçu, construit, testé et installé de manière à ce que son fonctionnement ne provoque pas d'incendie ou d'explosion dans une mine. Les boîtiers antidéflagrants, tels que les fiches, les prises et les dispositifs de coupure de circuit, doivent être utilisés dans les zones dangereuses. L'utilisation d'équipements électriques à sécurité intrinsèque est décrite plus en détail ailleurs dans ce Encyclopédie et dans des documents tels que NFPA 70, Code national de l'électricité (NFPA 1996c).

Limiter les sources de carburant commence par un bon entretien ménager pour éviter les accumulations dangereuses de déchets, de chiffons huileux, de poussière de charbon et d'autres matériaux combustibles.

Lorsqu'ils sont disponibles, des substituts moins dangereux doivent être utilisés pour certains matériaux combustibles tels que les fluides hydrauliques, les courroies transporteuses, les tuyaux hydrauliques et les tubes de ventilation (Bureau of Mines 1978). Les produits de combustion hautement toxiques qui peuvent résulter de la combustion de certains matériaux nécessitent souvent des matériaux moins dangereux. À titre d'exemple, la mousse de polyuréthane était auparavant largement utilisée dans les mines souterraines pour les joints de ventilation, mais plus récemment, elle a été interdite dans de nombreux pays.

Pour les explosions de mines de charbon souterraines, la poussière de charbon et le méthane sont généralement les principaux combustibles impliqués. Le méthane peut également être présent dans les mines non houillères et est le plus souvent manipulé par dilution avec de l'air de ventilation et évacuation de la mine (Timmons, Vinson et Kissell 1979). Pour la poussière de charbon, toutes les tentatives sont faites pour minimiser la génération de poussière dans les processus d'extraction, mais la quantité infime nécessaire pour une explosion de poussière de charbon est presque inévitable. Une couche de poussière sur le sol de seulement 0.012 mm d'épaisseur provoquera une explosion si elle est en suspension dans l'air. Ainsi, le saupoudrage de roche à l'aide d'un matériau inerte tel que le calcaire pulvérisé, la dolomie ou le gypse (poussière de roche) aidera à prévenir les explosions de poussière de charbon.

Limiter le contact avec le carburant et la source d'allumage dépend de la prévention du contact entre la source d'allumage et la source de carburant. Par exemple, lorsque les opérations de soudage et de coupage ne peuvent pas être effectuées dans des enceintes anti-feu, il est important que les zones soient humides et que les combustibles à proximité soient recouverts de matériaux résistants au feu ou déplacés. Des extincteurs doivent être facilement disponibles et une surveillance incendie postée aussi longtemps que nécessaire pour se prémunir contre les feux couvants.

Les zones à forte charge de matériaux combustibles, telles que les zones de stockage du bois, les dépôts d'explosifs, les zones de stockage de liquides inflammables et combustibles et les magasins, doivent être conçues de manière à minimiser les sources d'inflammation possibles. L'équipement mobile doit avoir des conduites de fluide hydraulique, de carburant et de lubrifiant détournées des surfaces chaudes, des équipements électriques et d'autres sources d'inflammation possibles. Des écrans anti-projections doivent être installés pour détourner les pulvérisations de liquide combustible des conduites de fluide rompues loin des sources d'inflammation potentielles.

Les exigences de prévention des incendies et des explosions pour les mines sont clairement décrites dans les documents de la NFPA (par exemple, NFPA 1992a, 1995a, 1995b).

Systèmes de détection et d'alerte incendie

Le temps écoulé entre le début d'un incendie et sa détection est critique car les incendies peuvent croître rapidement en taille et en intensité. L'indication la plus rapide et la plus fiable d'un incendie se fait par des systèmes perfectionnés de détection et d'avertissement d'incendie utilisant des analyseurs sensibles à la chaleur, aux flammes, à la fumée et aux gaz (Griffin 1979).

La détection de gaz ou de fumée est l'approche la plus rentable pour fournir une couverture de détection d'incendie sur une grande surface ou sur l'ensemble de la mine (Morrow et Litton 1992). Les systèmes de détection d'incendie thermique sont couramment installés pour les équipements sans surveillance, tels que les bandes transporteuses. Les dispositifs de détection d'incendie à action plus rapide sont considérés comme appropriés pour certaines zones à haut risque, telles que les zones de stockage de liquides inflammables et combustibles, les zones de ravitaillement en carburant et les magasins. Des détecteurs de flamme optiques qui détectent le rayonnement ultraviolet ou infrarouge émis par un incendie sont souvent utilisés dans ces zones.

Tous les mineurs doivent être avertis dès qu'un incendie est détecté. Les téléphones et les messagers sont parfois utilisés, mais les mineurs sont souvent éloignés des téléphones et ils sont souvent très dispersés. Dans les mines de charbon, les moyens les plus courants d'alerte incendie sont l'arrêt de l'alimentation électrique et la notification ultérieure par téléphone et messagers. Ce n'est pas une option pour les mines autres que le charbon, où si peu d'équipements sont alimentés électriquement. L'avertissement de puanteur est une méthode courante de communication d'urgence dans les mines souterraines non houillères (Pomroy et Muldoon, 1983). Des systèmes spéciaux de communication par radiofréquence sans fil ont également été utilisés avec succès dans les mines de charbon et autres (Bureau of Mines 1988).

La principale préoccupation lors d'un incendie souterrain est la sécurité du personnel souterrain. La détection et l'alerte précoces des incendies permettent de déclencher un plan d'urgence dans la mine. Un tel plan garantit que les activités nécessaires, telles que l'évacuation et la lutte contre l'incendie, auront lieu. Pour assurer une mise en œuvre harmonieuse du plan d'urgence, les mineurs doivent recevoir une formation complète et un recyclage périodique sur les procédures d'urgence. Des exercices d'incendie, complétés par l'activation du système d'avertissement de mines, doivent être effectués fréquemment pour renforcer la formation et identifier les faiblesses du plan d'urgence.

De plus amples informations sur les systèmes de détection et d'avertissement d'incendie peuvent être trouvées ailleurs dans ce Encyclopédie et dans les documents NFPA (par exemple, NFPA 1995a, 1995b, 1996d).

Lutte contre les incendies

Les types d'équipement d'extinction d'incendie les plus courants utilisés dans les mines souterraines sont les extincteurs à main portatifs, les tuyaux d'eau, les systèmes de gicleurs, la poussière de roche (appliquée manuellement ou à partir d'une machine à épousseter la roche) et les générateurs de mousse. Les types d'extincteurs portatifs les plus courants sont généralement ceux qui utilisent des produits chimiques secs polyvalents.

Les systèmes d'extinction d'incendie, manuels ou automatiques, sont de plus en plus courants pour les équipements mobiles, les zones de stockage de liquides combustibles, les entraînements de convoyeurs et les installations électriques (Grannes, Ackerson et Green 1990). L'extinction automatique des incendies est particulièrement importante pour les équipements sans surveillance, automatisés ou télécommandés où le personnel n'est pas présent pour détecter un incendie, activer un système d'extinction d'incendie ou lancer des opérations de lutte contre l'incendie.

La suppression des explosions est une variante de la suppression des incendies. Certaines mines de charbon européennes utilisent cette technologie sous la forme de barrières passives ou déclenchées de manière limitée. Les barrières passives consistent en des rangées de grands bacs contenant de l'eau ou de la poussière de roche qui sont suspendus au toit d'une entrée de mine. Lors d'une explosion, le front de pression qui précède l'arrivée du front de flamme provoque le déversement du contenu des bacs. Les extincteurs dispersés éteignent la flamme lorsqu'elle traverse l'entrée protégée par le système de barrière. Les barrières déclenchées utilisent un dispositif d'actionnement électrique ou pneumatique qui est déclenché par la chaleur, la flamme ou la pression de l'explosion pour libérer des agents extincteurs stockés dans des conteneurs sous pression (Hertzberg 1982).

Les incendies qui atteignent un stade avancé ne doivent être combattus que par des équipes de pompiers hautement qualifiées et spécialement équipées. Lorsque de grandes surfaces de charbon ou de bois brûlent dans une mine souterraine et que la lutte contre l'incendie est compliquée par des chutes de toit importantes, des incertitudes de ventilation et des accumulations de gaz explosifs, des mesures spéciales doivent être prises. Les seules alternatives pratiques peuvent être l'inertage avec de l'azote, du dioxyde de carbone, les produits de combustion d'un générateur de gaz inerte, ou en inondant d'eau ou en scellant une partie ou la totalité de la mine (Ramaswatny et Katiyar 1988).

De plus amples informations sur la suppression des incendies peuvent être trouvées ailleurs dans ce Encyclopédie et dans divers documents NFPA (par exemple, NFPA 1994b, 1994c, 1994d, 1995a, 1995b, 1996e, 1996f, 1996g).

Confinement des incendies

Le confinement des incendies est un mécanisme de contrôle fondamental pour tout type d'installation industrielle. Les moyens de confiner ou de limiter un incendie dans une mine souterraine peuvent aider à assurer une évacuation plus sûre de la mine et à réduire les risques de lutte contre l'incendie.

Pour les mines de charbon souterraines, l'huile et la graisse doivent être stockées dans des conteneurs fermés et résistants au feu, et les zones de stockage doivent être de construction résistante au feu. Les postes de transformation, les stations de charge de batterie, les compresseurs d'air, les sous-stations, les ateliers et autres installations doivent être logés dans des zones résistantes au feu ou dans des structures ignifuges. Les équipements électriques sans surveillance doivent être montés sur des surfaces non combustibles et séparés du charbon et des autres combustibles ou protégés par un système anti-incendie.

Les matériaux de construction des cloisons et des joints, y compris le bois, le tissu, les scies, les clous, les marteaux, le plâtre ou le ciment et la poussière de roche, doivent être facilement disponibles pour chaque section de travail. Dans les mines souterraines autres que de charbon, l'huile, la graisse et le carburant diesel doivent être stockés dans des conteneurs hermétiquement fermés dans des zones résistantes au feu à des distances de sécurité des dépôts d'explosifs, des installations électriques et des stations de puits. Des barrières de contrôle de la ventilation et des portes coupe-feu sont nécessaires dans certaines zones pour empêcher la propagation du feu, de la fumée et des gaz toxiques (Ng et Lazzara 1990).

Stockage des réactifs (broyeurs)

Les opérations qui sont utilisées pour traiter le minerai produit dans une exploitation minière peuvent entraîner certaines conditions dangereuses. Parmi les préoccupations figurent certains types d'explosions de poussière et d'incendies impliquant des opérations de convoyeurs.

La chaleur générée par le frottement entre une bande transporteuse et un rouleau d'entraînement ou une roue folle est un problème et peut être résolue par l'utilisation d'interrupteurs de séquence et de glissement. Ces interrupteurs peuvent être utilisés efficacement avec des coupe-circuits thermiques sur des moteurs électriques.

Les explosions possibles peuvent être évitées en éliminant les sources d'inflammation électriques. Les équipements électriques fonctionnant dans des environnements où du méthane, de la poussière de sulfure ou d'autres environnements dangereux peuvent être présents doivent être conçus, construits, testés et installés de manière à ce que leur fonctionnement ne provoque pas d'incendie ou d'explosion.

Des réactions d'oxydation exothermiques peuvent se produire dans les minerais de charbon et de sulfures métalliques (Smith et Thompson, 1991). Lorsque la chaleur générée par ces réactions n'est pas dissipée, la température du massif rocheux ou du tas augmente. Si les températures deviennent suffisamment élevées, il peut en résulter une combustion rapide du charbon, des minéraux sulfurés et d'autres combustibles (Ninteman, 1978). Bien que les incendies à allumage spontané se produisent relativement peu fréquemment, ils sont généralement assez perturbateurs pour les opérations et difficiles à éteindre.

Le traitement du charbon présente des préoccupations particulières car, de par sa nature, il s'agit d'une source de combustible. Des informations sur la protection contre les incendies et les explosions relatives à la manipulation en toute sécurité du charbon peuvent être trouvées ailleurs dans ce Encyclopédie et dans les documents NFPA (par exemple, NFPA 1992b, 1994e, 1996h).

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