Il principale pericoli aerei nell'industria mineraria includono diversi tipi di particolato, gas presenti in natura, gas di scarico dei motori e alcuni vapori chimici; il principale rischi fisici sono il rumore, le vibrazioni segmentali, il calore, le variazioni della pressione barometrica e le radiazioni ionizzanti. Questi si verificano in varie combinazioni a seconda della miniera o della cava, della sua profondità, della composizione del minerale e della roccia circostante e dei metodi di estrazione. Tra alcuni gruppi di minatori che vivono insieme in luoghi isolati, c'è anche il rischio di trasmettere alcune malattie infettive come la tubercolosi, l'epatite (B ed E) e il virus dell'immunodeficienza umana (HIV). L'esposizione dei minatori varia a seconda del lavoro, della sua vicinanza alla fonte dei pericoli e dell'efficacia dei metodi di controllo dei pericoli.

Rischi di particolato aereo

Silice cristallina libera è il composto più abbondante nella crosta terrestre e, di conseguenza, è la polvere aerodispersa più comune che i minatori ei lavoratori delle cave affrontano. La silice libera è biossido di silicio che non è legato chimicamente con nessun altro composto come un silicato. La forma più comune di silice è il quarzo sebbene possa anche apparire come tridimite o cristobalite. Le particelle respirabili si formano ogni volta che la roccia contenente silice viene perforata, fatta saltare, frantumata o altrimenti polverizzata in particelle fini. La quantità di silice nelle diverse specie di roccia varia ma non è un indicatore affidabile di quanta polvere di silice respirabile può essere trovata in un campione d'aria. Non è raro, ad esempio, trovare il 30% di silice libera in una roccia ma il 10% in un campione d'aria, e viceversa. L'arenaria può essere fino al 100% di silice, granito fino al 40%, ardesia, 30%, con proporzioni minori in altri minerali. L'esposizione può verificarsi in qualsiasi operazione mineraria, in superficie o sotterranea, in cui la silice si trova nel sovraccarico di una miniera in superficie o nel soffitto, nel pavimento o nel deposito di una miniera sotterranea. La silice può essere dispersa dal vento, dal traffico veicolare o dalle macchine movimento terra.

Con un'esposizione sufficiente, la silice può causare la silicosi, una tipica pneumoconiosi che si sviluppa insidiosamente dopo anni di esposizione. Un'esposizione eccezionalmente elevata può causare silicosi acuta o accelerata entro pochi mesi con danni significativi o morte che si verificano entro pochi anni. L'esposizione alla silice è anche associata ad un aumentato rischio di tubercolosi, cancro ai polmoni e di alcune malattie autoimmuni, tra cui sclerodermia, lupus eritematoso sistemico e artrite reumatoide. La polvere di silice appena fratturata sembra essere più reattiva e più pericolosa della polvere vecchia o stantia. Ciò può essere una conseguenza di una carica superficiale relativamente più elevata sulle particelle appena formate.

I processi più comuni che producono polvere di silice respirabile nelle miniere e nelle cave sono la perforazione, la sabbiatura e il taglio della roccia contenente silice. La maggior parte dei fori praticati per la sabbiatura vengono eseguiti con un trapano a percussione ad aria montato su un trattore cingolato. Il foro è realizzato con una combinazione di rotazione, impatto e spinta della punta del trapano. Man mano che il foro si approfondisce, vengono aggiunte aste di perforazione in acciaio per collegare la punta del trapano alla fonte di alimentazione. L'aria non solo alimenta la perforazione, ma soffia anche i trucioli e la polvere fuori dal foro che, se incontrollata, inietta grandi quantità di polvere nell'ambiente. Il martello pneumatico manuale o il trapano a tuffo funziona secondo lo stesso principio ma su scala ridotta. Questo dispositivo trasmette all'operatore una notevole quantità di vibrazioni e con essa, il rischio di vibrazione del dito bianco. La vibrazione del dito bianco è stata trovata tra i minatori in India, Giappone, Canada e altrove. La trivella e il martello pneumatico sono utilizzati anche nei progetti di costruzione in cui la roccia deve essere perforata o rotta per realizzare un'autostrada, per rompere la roccia per una fondazione, per lavori di riparazione stradale e altri scopi.

I controlli della polvere per questi trapani sono stati sviluppati e sono efficaci. Una nebbia d'acqua, a volte con un detergente, viene iniettata nell'aria soffiata che aiuta le particelle di polvere a fondersi e cadere. Troppa acqua provoca la formazione di un ponte o di un collare tra l'acciaio del trapano e il lato del foro. Questi spesso devono essere rotti per rimuovere la punta; troppo poca acqua è inefficace. I problemi con questo tipo di controllo includono la riduzione della velocità di perforazione, la mancanza di un approvvigionamento idrico affidabile e lo spostamento dell'olio con conseguente aumento dell'usura delle parti lubrificate.

L'altro tipo di controllo della polvere sui trapani è un tipo di ventilazione di scarico locale. Il flusso d'aria inverso attraverso l'acciaio del trapano aspira parte della polvere e un collare attorno alla punta del trapano con canalizzazione e ventola per rimuovere la polvere. Questi hanno prestazioni migliori rispetto ai sistemi a umido sopra descritti: le punte durano più a lungo e la velocità di perforazione è maggiore. Tuttavia, questi metodi sono più costosi e richiedono più manutenzione.

Altri controlli che forniscono protezione sono le cabine con alimentazione dell'aria filtrata e possibilmente climatizzata per operatori di perforazione, operatori di bulldozer e conducenti di veicoli. L'apposito respiratore, correttamente montato, può essere utilizzato per la protezione del lavoratore come soluzione temporanea o se tutti gli altri si rivelassero inefficaci.

L'esposizione alla silice si verifica anche nelle cave di pietra che devono tagliare la pietra a dimensioni specificate. Il metodo contemporaneo più comune per tagliare la pietra è con l'uso di un bruciatore a canale alimentato da gasolio e aria compressa. Ciò si traduce in un po 'di particolato di silice. Il problema più rilevante dei bruciatori a canale è la rumorosità: alla prima accensione del bruciatore e quando esce da un taglio, il livello sonoro può superare i 120 dBA. Anche quando è immerso in un taglio, il rumore è di circa 115 dBA. Un metodo alternativo per tagliare la pietra consiste nell'utilizzare acqua ad altissima pressione.

Spesso attaccato o vicino a una cava di pietra c'è un mulino dove i pezzi vengono scolpiti in un prodotto più finito. A meno che non vi sia un'ottima ventilazione di scarico locale, l'esposizione alla silice può essere elevata perché vengono utilizzati utensili manuali vibranti e rotanti per modellare la pietra nella forma desiderata.

Polvere di miniera di carbone respirabile rappresenta un pericolo nelle miniere di carbone sotterranee e di superficie e negli impianti di lavorazione del carbone. È una polvere mista, costituita principalmente da carbone, ma può includere anche silice, argilla, calcare e altre polveri minerali. La composizione della polvere della miniera di carbone varia a seconda del giacimento di carbone, della composizione degli strati circostanti e dei metodi di estrazione. La polvere delle miniere di carbone è generata da esplosioni, perforazioni, tagli e trasporti di carbone.

Viene generata più polvere con l'estrazione meccanizzata che con i metodi manuali e alcuni metodi di estrazione meccanizzata producono più polvere di altri. Le macchine da taglio che rimuovono il carbone con tamburi rotanti tempestati di picconi sono le principali fonti di polvere nelle operazioni minerarie meccanizzate. Questi includono i cosiddetti minatori continui e le macchine minerarie a parete lunga. Le macchine minerarie a parete lunga di solito producono quantità di polvere maggiori rispetto ad altri metodi di estrazione. La dispersione della polvere può avvenire anche con il movimento degli scudi nelle miniere a parete lunga e con il trasferimento del carbone da un veicolo o da un nastro trasportatore ad altri mezzi di trasporto.

La polvere delle miniere di carbone provoca la pneumoconiosi dei lavoratori del carbone (CWP) e contribuisce all'insorgenza di malattie croniche delle vie respiratorie come la bronchite cronica e l'enfisema. Il carbone di alto rango (p. es., ad alto contenuto di carbonio come l'antracite) è associato a un rischio più elevato di CWP. Ci sono anche alcune reazioni di tipo reumatoide alla polvere della miniera di carbone.

La generazione di polvere di miniera di carbone può essere ridotta modificando le tecniche di taglio del carbone e la sua dispersione può essere controllata con l'uso di un'adeguata ventilazione e spruzzi d'acqua. Se la velocità di rotazione dei tamburi di taglio viene ridotta e la velocità del tram (la velocità con cui il tamburo avanza nel giacimento di carbone) viene aumentata, la produzione di polvere può essere ridotta senza perdite di produttività. Nell'estrazione a parete lunga, la generazione di polvere può essere ridotta tagliando il carbone in un passaggio (anziché due) attraverso la faccia e spostandolo indietro senza tagliare o mediante un taglio di pulizia. La dispersione di polvere sulle sezioni a parete lunga può essere ridotta con l'estrazione omotropale (ovvero, il trasportatore a catena sul fronte, la testa di taglio e l'aria viaggiano tutti nella stessa direzione). Un nuovo metodo di taglio del carbone, utilizzando una testa di taglio eccentrica che taglia continuamente perpendicolarmente alla grana di un deposito, sembra generare meno polvere rispetto alla testa di taglio circolare convenzionale.

Un'adeguata ventilazione meccanica che scorre prima su una squadra mineraria e poi verso e attraverso il fronte minerario può ridurre l'esposizione. Anche la ventilazione locale ausiliaria sul fronte di lavoro, utilizzando un ventilatore con canalizzazione e scrubber, può ridurre l'esposizione fornendo ventilazione di scarico locale.

Anche gli spruzzi d'acqua, posizionati strategicamente vicino alla testa di taglio e allontanando la polvere dal minatore e verso il viso, aiutano a ridurre l'esposizione. I tensioattivi forniscono alcuni vantaggi nel ridurre la concentrazione di polvere di carbone.

Esposizione all'amianto si verifica tra i minatori di amianto e in altre miniere dove l'amianto si trova nel minerale. Tra i minatori di tutto il mondo, l'esposizione all'amianto ha aumentato il rischio di cancro ai polmoni e di mesotelioma. Ha anche aumentato il rischio di asbestosi (un'altra pneumoconiosi) e di malattie delle vie respiratorie.

Scarico del motore diesel è una miscela complessa di gas, vapori e particolato. I gas più pericolosi sono il monossido di carbonio, l'ossido di azoto, il biossido di azoto e il biossido di zolfo. Esistono molti composti organici volatili (COV), come aldeidi e idrocarburi incombusti, idrocarburi policiclici aromatici (IPA) e composti nitro-IPA (N-PAH). Anche i composti PAH e N-PAH vengono adsorbiti sul particolato diesel. Gli ossidi di azoto, il biossido di zolfo e le aldeidi sono tutti irritanti delle vie respiratorie acute. Molti dei composti PAH e N-PAH sono cancerogeni.

Il particolato diesel è costituito da particelle di carbonio di piccolo diametro (1 mm di diametro) che vengono condensate dai fumi di scarico e spesso si aggregano nell'aria in grumi o stringhe. Queste particelle sono tutte respirabili. Il particolato diesel e altre particelle di dimensioni simili sono cancerogene negli animali da laboratorio e sembrano aumentare il rischio di cancro ai polmoni nei lavoratori esposti a concentrazioni superiori a circa 0.1 mg/mXNUMX³. I minatori nelle miniere sotterranee sperimentano l'esposizione al particolato diesel a livelli significativamente più elevati. L'Agenzia internazionale per la ricerca sul cancro (IARC) ritiene che il particolato diesel sia un probabile cancerogeno.

La generazione di gas di scarico diesel può essere ridotta grazie alla progettazione del motore e a un carburante di alta qualità, pulito e a basso contenuto di zolfo. Motori declassati e carburanti con basso numero di cetano e basso contenuto di zolfo producono meno particolato. L'uso di carburante a basso tenore di zolfo riduce la generazione di SO₂ e di particolato. I filtri sono efficaci e fattibili e possono rimuovere oltre il 90% del particolato diesel dal flusso di scarico. I filtri sono disponibili per motori senza scrubber e per motori con scrubber ad acqua oa secco. Il monossido di carbonio può essere notevolmente ridotto con un convertitore catalitico. Gli ossidi di azoto si formano quando l'azoto e l'ossigeno si trovano in condizioni di alta pressione e temperatura (es. all'interno del cilindro del gasolio) e, di conseguenza, sono più difficili da eliminare.

La concentrazione di particolato diesel disperso può essere ridotta in una miniera sotterranea mediante un'adeguata ventilazione meccanica e restrizioni sull'uso di apparecchiature diesel. Qualsiasi veicolo diesel o altra macchina richiederà una quantità minima di ventilazione per diluire e rimuovere i prodotti di scarico. La quantità di ventilazione dipende dalle dimensioni del motore e dai suoi usi. Se in un percorso d'aria è in funzione più di un'apparecchiatura alimentata a diesel, sarà necessario aumentare la ventilazione per diluire e rimuovere lo scarico.

Le apparecchiature alimentate a diesel possono aumentare il rischio di incendio o esplosione poiché emettono uno scarico caldo, con fiamme e scintille, e le sue elevate temperature superficiali possono incendiare la polvere di carbone accumulata o altro materiale combustibile. La temperatura superficiale dei motori diesel deve essere mantenuta al di sotto di 305 ° C (150 ° F) nelle miniere di carbone per impedire la combustione del carbone. La fiamma e le scintille dallo scarico possono essere controllate da uno scrubber per impedire l'accensione della polvere di carbone e del metano.

Gas e vapori

La tabella 1 elenca i gas che si trovano comunemente nelle miniere. I gas naturali più importanti sono metano ed solfuro d'idrogeno nelle miniere di carbone e radon nell'uranio e in altre miniere. La carenza di ossigeno è possibile in entrambi. Il metano è combustibile. La maggior parte delle esplosioni nelle miniere di carbone derivano da accensioni di metano e sono spesso seguite da esplosioni più violente causate dalla polvere di carbone che è stata sospesa dallo shock dell'esplosione originale. Nel corso della storia dell'estrazione del carbone, gli incendi e le esplosioni sono stati la principale causa di morte di migliaia di minatori. Il rischio di esplosione può essere ridotto diluendo il metano al di sotto del suo limite inferiore di esplosività e vietando potenziali fonti di ignizione nelle aree del viso, dove la concentrazione è solitamente la più alta. Spolverare le nervature della miniera (muro), pavimento e soffitto con calcare incombustibile (o altra polvere di roccia incombustibile priva di silice) aiuta a prevenire le esplosioni di polvere; se la polvere sospesa dall'urto di un'esplosione di metano non è combustibile, non si verificherà un'esplosione secondaria.

Tabella 1. Nomi comuni ed effetti sulla salute dei gas pericolosi presenti nelle miniere di carbone

Il radon è un gas radioattivo presente in natura che è stato trovato nelle miniere di uranio, nelle miniere di stagno e in alcune altre miniere. Non è stato trovato nelle miniere di carbone. Il pericolo principale associato al radon è il suo essere una fonte di radiazioni ionizzanti, che viene discusso di seguito.

Altri pericoli gassosi includono sostanze irritanti per le vie respiratorie che si trovano negli scarichi dei motori diesel e nei sottoprodotti delle esplosioni. Monossido di carbonio si trova non solo nello scarico del motore, ma anche a causa di incendi in miniera. Durante gli incendi in miniera, il CO può raggiungere non solo concentrazioni letali, ma può anche diventare un pericolo di esplosione.

Ossido d'azoto (NO_x), principalmente NO e NO₂, sono formati da motori diesel e come sottoprodotto della sabbiatura. Nei motori, NO_x si formano come sottoprodotto intrinseco della messa in aria, di cui il 79% è azoto e il 20% è ossigeno, in condizioni di alta temperatura e pressione, le stesse condizioni necessarie al funzionamento di un motore diesel. La produzione di n_x può essere ridotto in una certa misura mantenendo il motore il più fresco possibile e aumentando la ventilazione per diluire e rimuovere lo scarico.

NO_x è anche un sottoprodotto dell'esplosione. Durante l'esplosione, i minatori vengono rimossi da un'area in cui si verificherà l'esplosione. La pratica convenzionale per evitare un'eccessiva esposizione agli ossidi di azoto, alla polvere e ad altri risultati dell'esplosione consiste nell'attendere che la ventilazione della miniera rimuova una quantità sufficiente di sottoprodotti dell'esplosione dalla miniera prima di rientrare nell'area attraverso una via aerea di aspirazione.

Carenza di ossigeno può avvenire in molti modi. L'ossigeno può essere sostituito da qualche altro gas, come il metano, oppure può essere consumato dalla combustione o dai microbi in uno spazio aereo senza ventilazione.

Esiste una varietà di altri rischi aerei a cui sono esposti particolari gruppi di minatori. L'esposizione ai vapori di mercurio, e quindi il rischio di avvelenamento da mercurio, è un pericolo tra i minatori d'oro e i mugnai e tra i minatori di mercurio. L'esposizione all'arsenico e il rischio di cancro ai polmoni si verificano tra i minatori d'oro e di piombo. L'esposizione al nichel, e quindi al rischio di cancro ai polmoni e allergie cutanee, si verifica tra i minatori di nichel.

Alcune materie plastiche trovano impiego anche nelle miniere. Questi includono urea-formaldeide ed schiume poliuretaniche, entrambi realizzati in plastica sul posto. Sono utilizzati per tappare i buchi e migliorare la ventilazione e per fornire un migliore ancoraggio per i supporti del tetto. La formaldeide e gli isocianati, due materiali di partenza per queste due schiume, sono irritanti per le vie respiratorie ed entrambi possono causare sensibilizzazione allergica, rendendo quasi impossibile per i minatori sensibilizzati aggirare entrambi gli ingredienti. La formaldeide è cancerogena per l'uomo (IARC Gruppo 1).

Rischi fisici

Rumore è onnipresente nel settore minerario. È generato da potenti macchine, ventilatori, sabbiatura e trasporto del minerale. La miniera sotterranea di solito ha uno spazio limitato e quindi crea un campo riverberante. L'esposizione al rumore è maggiore che se le stesse sorgenti si trovassero in un ambiente più aperto.

L'esposizione al rumore può essere ridotta utilizzando mezzi convenzionali di controllo del rumore sui macchinari minerari. Le trasmissioni possono essere silenziate, i motori possono essere silenziati meglio e anche i macchinari idraulici possono essere silenziati. Gli scivoli possono essere coibentati o rivestiti con materiali fonoassorbenti. Per preservare l'udito dei minatori sono spesso necessarie protezioni acustiche combinate con test audiometrici regolari.

Radiazione ionizzante è un pericolo nell'industria mineraria. Il radon può essere liberato dalla pietra mentre questa viene sciolta mediante esplosioni, ma può anche entrare in una miniera attraverso corsi d'acqua sotterranei. È un gas e quindi è in volo. Il radon ei suoi prodotti di decadimento emettono radiazioni ionizzanti, alcune delle quali hanno energia sufficiente per produrre cellule tumorali nei polmoni. Di conseguenza, i tassi di mortalità per cancro ai polmoni tra i minatori di uranio sono elevati. Per i minatori che fumano, il tasso di mortalità è molto più alto.

calore è un pericolo sia per i minatori sotterranei che per quelli di superficie. Nelle miniere sotterranee, la principale fonte di calore proviene dalla roccia stessa. La temperatura della roccia sale di circa 1 °C ogni 100 m di profondità. Altre fonti di stress da calore includono la quantità di attività fisica svolta dai lavoratori, la quantità di aria circolante, la temperatura e l'umidità dell'aria ambiente e il calore generato dalle attrezzature minerarie, principalmente quelle alimentate a diesel. Le miniere molto profonde (più profonde di 1,000 m) possono porre notevoli problemi di calore, con la temperatura delle costole della miniera di circa 40 °C. Per i lavoratori di superficie, l'attività fisica, la vicinanza di motori caldi, la temperatura dell'aria, l'umidità e la luce del sole sono le principali fonti di calore.

La riduzione dello stress da calore può essere ottenuta raffreddando i macchinari ad alta temperatura, limitando l'attività fisica e fornendo quantità adeguate di acqua potabile, riparo dal sole e ventilazione adeguata. Per le macchine di superficie, le cabine con aria condizionata possono proteggere l'operatore dell'attrezzatura. Nelle miniere profonde in Sud Africa, ad esempio, vengono utilizzate unità di condizionamento d'aria sotterranee per fornire un po' di sollievo e sono disponibili forniture di pronto soccorso per affrontare lo stress da calore.

Molte miniere operano ad altitudini elevate (ad esempio, superiori a 4,600 m) e per questo motivo i minatori possono soffrire di mal di montagna. Ciò può essere aggravato se viaggiano avanti e indietro tra una miniera ad alta quota e una pressione atmosferica più normale.

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