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QUARTZ RESPIRABLE DANS LES MINES MÉTALLIQUES
DU NORD-OUEST QUÉBÉCOIS
Par
Lise Gagné
Département de santé au travail
Université McGiIl, Montréal
Août 2000
Thèse présentée
à la faculté d'études supérieures et de recherche
dans le cadre des exigences du grade de
Docteur ès philosophie
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0-612-70024-0
•
RÉSUMÉ
Le but de cette étude était de vérifier s'il existait des différences de concentrations de
poussières respirables et de quartz respirable en fonction des
mines~des types de gisements
et des regroupements de postes de travail. L'étude avait également pour but de vérifier
1
~existence d'associations entre des regroupements de ces concentrations et des paramètres
géologiques tels que la texture des roches, leur teneur en
quartz~le type de roches ou des
paramètres opérationnels tels que le débit de ventilation, le taux de production et la
méthode de forage.
Cent-soixante-dix-neuf échantillons de poussières respirables ont été prélevés dans les six
mines abitibiennes
àl'étude selon la méthode recommandée par 1
~Institut de recherche en
santé et sécurité du travail du Québec (IRSST) et analysés par diffractométrie des rayons
X pour déterminer les concentrations de quartz respirable. Les paramètres géologiques
étudiés en association avec les concentrations de poussières respirables et de quartz
respirable étaient les types de gisements. les types de roches minées, la teneur en quartz
dans ces roches ainsi que leur texture. Ces paramètres ont été caractérisés
àl'aide de
rapports géologiques et de techniques pétrographiques. Les paramètres opérationnels
étaient la nature des postes de travail, le débit de ventilation entrant dans chaque mine, le
taux de production et la méthode de forage utilisée. Ces paramètres ont été obtenus des
ingénieurs de chaque mine.
Les résultats ont indiqué des différences statistiquement significatives dans les niveaux
d'exposition normalisés aux poussières respirables (p=O.O 17), au quartz respirable
(p<O.OO 1) ainsi que le pourcentage de quartz dans les poussières respirables (p<O.OO) ) des
six mines étudiées. Lorsque les mines étaient regroupées par type de gisements, les niveaux
d'exposition normalisés aux poussières respirables n'étaient pas statistiquement différents.
Par contre, nous avons noté des différences statistiquement significatives dans les niveaux
d'exposition normalisés au quartz respirable (p=O.004) et dans le pourcentage de quartz
respirable (p<O.OO 1) en fonction des types de gisements.
•
Pour l'ensemble des mines àl'étude, les concentrations de poussières respirables étaient toutes sous la valeur d'exposition admissible (VEA) alors que pour les concentrations de quartz respirable, environ 9% étaient égales ou supérieures
à
la VEA. Les gisements d'orà
filons de quartz avaient les niveaux d'exposition normalisés au quartz respirable les plus élevés, de même que le pourcentage de quartz dans les poussières respirables le plus élevé comparativement aux gisements d'or à filons de sulfures, au gisement de cuivre-zinc et au gisement d'or disséminé.L'étude a également montré que les travailleurs affectés au concassage et au hissage ainsi qu'au transport et au chargement du minerai avaient les niveaux d'exposition nonnalisés au quartz respirable plus élevés que les travailleurs affectés au forage et au dynamitage ou ceux affectésàl'entretien. Cette différence était statistiquement significative (p=O.OO 1).
De plus, les résultats ont montré une association statistiquement significative entre la teneur en quartz dans les roches et les concentrations de quartz respirable (p=Q.004) ainsi qu'entre la teneur en quartz dans les roches et le pourcentage de quartz dans les poussières respirables (p<O. 001). Toutefois, la corrélation entre ces variables était faible. Nous avons aussi noté que les concentrations de poussières respirables étaient plutôt influencées par la nature des contacts entre les grains de quartz dans les roches. Les concentrations de poussières respirables étaient significativement (p=O.024) plus élevées lorsque le quartz dans les roches était imbriqué plutôt que granulaire ou interstitiel. Nous n'avons pas pu mettre en évidence de relation entre les types de roches (intrusives, coulées et pyroclastiques) et les concentrations de poussières respirables et de quartz respirable.
Aucun des paramètres opérationnels (débit de ventilation, taux de production et méthode de forage) que nous avons testés n'a permis de mettre en évidence leur influence sur les concentrations de poussières respirables dans l'air ambiant des mines.
En conclusion, la présente étude a permis de constater que la teneur en quartz dans les roches minées semble être le facteur qui influence le plus les concentrations de quartz
respirable (p=O.004) dans l'air ambiant des travailleurs miniers mais la relation entre les deux variables n'était pas fonement corrélée (Rs=O.254, p=O.005). De plus, l'étude a également montré que les gisements d'or à filons de quanz avaient les niveaux d'exposition normalisés au quartz respirable les plus élevés. De même, les travailleurs affectés au concassage, au hissage, au transport et au chargement avaient les niveaux d'exposition au quartz respirable les plus élevés.
ABSTRACT
The goal of this study was to verify if differences in respirable dust and respirable quartz concentrations exist with respect to the mines, the ore deposit types and the nature of workstations. The study was also meant to verify the existence of associations between the grouping of these concentrations and the geological parameters such as rock texture, their quartz content, the types of rocks or operational parameters such as ventilation flowrate, production rate and drilling methods.
One hundred and seventy nine respirable dust samples were collected in the six mines studied, in compliance with the method recommended by the Institut de recherche en santé et sécurité du travail du Québec (IRSST). Then, samples were analysed using X ray powder diffraction technique to determine respirable quartz concentrations. Geological parameters studied in a.;sociation with quartz and respirable dust concentration were the types of ore deposits and rocks mined, the quartz content in these rocks as weil as their texture. These parameters were characterized using geological reports and petrographie techniques. Operational parameters observed were the nature of the workstations, the total airflow entering in each mine, the production rate and the drilling method used. These parameters were obtained from each mine's engineers.
Results indicated statistically significant differences in the normalised exposure levels to respirable dust (p=O.O 17), ta respirable quartz (p<O.OO 1) as weil as the quartz percentage in the respirable dust (p<O.OO 1) of the six mines studied. When grouped by ore deposit type, normalized exposure levels to respirable dust were not statistically different. However, statistically significant differences were noticed for normalized exposure levels to respirable quartz (p=O.004) and respirable quartz pourcentage (p<O.OO 1) according to ore deposit types.
For ail mines studied, respirable dust concentrations were ail below the admissible
exposure value whereas about 9% of the respirable quartz concentrations were equal or
above the admissible exposure limit. Gold ore deposits hosted in quartz veins had the
highest normalized respirable quartz exposure levels, as weil as the highest percentage of
quartz in the respirable dust when compared to gold ore deposits with sulfide Iodes, the
copper-zinc ore deposit and the disseminated gold ore deposit.
The study also revealed that workers who worked in the ore crushing and hoisting
depanments as weil as loading and transport had higher normalised exposure levels to
respirable quartz than workers who worked in the drilling and blasting or those who
worked in the maintenance department. This difference was statistically significant
(p=O.OOI).
Moreover, results showed an association between quartz content in rocks and respirable
quartz concentrations (p=O.
004)as well as between quartz content in rocks and the
percentage of quartz in the respirable dust (p<O.OO 1). However, the correlation between
these variables was weak. We also noticed that respirable dust concentrations were rather
influenced by the nature of contacts between quartz grains in rocks. Respirable dust
concentrations were significantly higher (p=O.024) when quartz grains in rocks
were
imbricated rather than granular or interstitial. However, we did not show a relation
between rock types (intrusives, lavas and pyroclastics) and respirable dust and respirable
quartz concentrations.
None of the operational parameters tested (airflow, production rate and drilling method)
showed a c1ear influence on respirable dust concentrations in the ambiant air of the
workers.
ln conclusion, this study stressed that quartz content in the mined rocks seems to be the
most important factor influencing on respirable quartz concentrations in the mine worker' s
respiratory zone, but the relation between the two variables were not strongly correlated
(Rs=O.254, p=O.005). Furthermore, the study showed that the gold ore deposits with quartz Iodes had the highest normalized exposure levels to respirable quartz. Also, the workers assigned to ore crushing and hoisting depanments as weil as transport and loading had the highest exposure levels to respirable quartz.
CONTRIBUTION ORIGINALE
Très peu d'études ont été publiées sur les niveaux d'exposition aux poussières respirables et de quartz respirable dans les mines métalliques, particulièrement les mines québécoises. De plus, aucune étude n'a été réalisée concernant l'influence, sur les concentrations de poussières respirables et de quartz respirable, que pourraient avoir certains facteurs géologiques et opérationnels tels que le type de gisements, le type de roches extraites dans les mines, leur teneur en quartz, les caractéristiques de leur texture ou les postes de travail, les méthodes de forage, le débit de ventilation et le taux de production.
Cette recherche doctorale apporte les contributions originales suivantes :
1. une mise à jour des niveaux d'exposition aux poussières respirables et de quartz respirable dans six mines métalliques abitibiennes ;
2. un portrait exhaustif des niveaux d'exposition aux poussières respirables et au quartz respirable de même que du pourcentage de quartz respirable selon les mines. les types de gisements et les regroupements de postes de travail des mines métalliques du Nord-Ouest québécois ~
3. l'influence de certaines caractéristiques de la texture des roches et particulièrement, l'influence de l'imbrication (ou l'interpénétration) des grains de quartz dans les roches, sur les concentrations de poussières respirables et de quartz respirable décelées dans les mines de la présente étude ;
4. l'influence de la teneur en quartz dans les roches sur les concentrations de quartz respirable et sur le pourcentage de quartz respirable. Cette information pourrait permettre de mieux cibler les formations géologiques riches en quanz qui sont susceptibles de libérer des concentrations plus élevées de quanz respirable.
De plus, cette étude d'hygiène industrielle pourrait s'avérer utile aux études épidémiologiques qui tenteraient d'établir l'incidence de la silicose en fonction des types de gisements et de regroupements des postes de travail rencontrés dans les mines du Nord-Ouest québécois.
REMERCIEMENTS
Cette thèse de doctorat n'aurait pu être complétée sans l'aide et le support de plusieurs personnes au fil de ces années d'études supérieures.
Au Dr. André Dufresne, mon superviseur de thèse ainsi qu'au Dr. Guy Perrault, mon co-superviseur, un sincère remerciement pour leurs conseils judicieux, leurs encouragements et leur patience durant le déroulement de ma recherche et la rédaction de cette thèse. Sans leur assistance et leur support matériel, le but de cette étude n'aurait pu être atteint.
Au Dr. Jeanne Paquette du département de Sciences de la terre de l'université McGilI et membre de mon Comité de thèse, pour son aide et ses conseils professionnels au niveau de la géologie et de la minéralogie. J'adresse, du même coup, mes remerciements à Monsieur Georges Panagiotidis, du même département, pour la préparation des lames minces de roches.
Un remerciement spécial à toutes les compagnies minières qui ont participé à l'étude (que je ne peux malheureusement nommer pour des raisons de confidentialité). Je remercie également Monsieur Pierre Thibault de J'Association minière du Québec (AMQ) pour son aide et son assistance auprès des compagnies minières.
À Monsieur Sylvain Leblanc de l'Institut national de recherches scientifiques (INRS-Océanologie) à Rimouski, pour les analyses granulométriques, ainsi qu'au Dr. Chantal Dion et Madame Claudette M. Oufresne des laboratoires de l'Institut de recherche en santé et sécurité du travail (IRSST), pour les analyses de poussières respirables et de quartz respirable.
Je tiens également à remercier l'IRSST pour son aide financière par l'octroi d'une bourse de 3Îèmccycle durant 3 ans.
À
mes parents, Camille et Madeleine, pour leurs encouragements et leur amour. Sans eux,
mon rêve n'aurait pu se réaliser.
Finalement, un remerciement tout particulier à Monsieur Marc Duguay, mon meilleur ami,
pour sa grande disponibilité, ses encouragements et son support moral malgré la distance.
TABLE DES MATIÈRES
RÉs~
ii
ABSTRACT v
CONTRIBUTION ORIGINALE viii
REJ\.ŒRCIEf\1ENTS x
TABLE DES MATIÈRES xii
LISTE DES TABLEAUX xvi
LISTE DES FIGURES xvii
ABRÉVIATIONS ET SYMBOLES
xx
1. INTRODUCTION 1
2. REVUE DE LA LITTÉRATURE 5
2.1 L'INDUSTRIE MINIÈRE AU QUÉBEC 5
2.1.1
Contexte géologique et occurrence de la silice cristalline
5
2.1.2
Méthodes d'exploitation
8
"13P" , . .. 9
_..
nnclpaux eqUipements miniers
.
2.2 EXPOSITION AUX POUSSIÈRES RESPIRABLES ET AU QUARTZ
RESPIRABLE 10
2.2.1
Effets sur la santé
102.2.2
Valeurs d'exposition admissibles (VEA)
1
1 2.2.3Niveaux d'exposition aux poussières respirables et au quartz respirable
12
2.3 FACTEURS SUSCEPTffiLES D'INFLUENCER L'EXPOSITION AUXPOUSSIÈRES RESPlRABLES 16
3. MATÉRIEL ET ~THODES 22
3.1 CHOIX DES MINES 22
3.2.
1 Stratégie d'échantillonnage
223.2.2
Méthode d'échantillonnage des poussières respirables
253.2.3
Méthodes d'analyse des poussières respirables et du quartz respirable
26
3.3
CARACTÉRISATION DES PARAMÈTRES GÉOLOGIQUES ET
OPÉRATIONNELS
28
3.3.1
Paramètres géologiques
29
3.3.2
Paramètres opérationnels
37
3.4 ÉVALUATION DE LA TÉNACITÉ DES ROCHES
39
3.5
ÉVALUATION DES NIVEAUX D'EXPOSITION AUX POUSSIÈRES
RESPIRABLES ET AU QUARTZ RESPIRABLE
42
3.5.1
Ajustement des valeurs d'exposition admissibles (VEA)
43
3.5.2
Calcul des niveaux d'exposition normalisés
45
3.6 ANALYSE STATISTIQUE
46
3.6.1 Groupes homogènes d'exposition
48
3.6.2 Influence de la texture, de la teneur en quartz et des types de roches
minées, sur les concentrations de poussières respirables et de quartz
respirable
48
3.6.3 Influence de la ventilation, du taux de production et de la méthode de
forage sur les concentrations de poussières respirables
49
3.6.4 Influence de la texture sur la granulométrie des roches broyées
49
4. RÉSULTATS
51
4.1 DESCRIPTION PÉTROGRAPHIQUE ET PARAMÈTRES
OPÉRATIONNELS DES MINES À L'ÉTUDE
51
4.1.1 Description pétrographique
51
4.1.2 Paramètres opérationnels
54
4.2 CONCENTRATIONS DE POUSSIÈRES RESPIRABLES ET DE QUARTZ
RESPIRABLE, ET NIVEAUX D'EXPOSITION NORMALISÉS
56
•
4.2.2 Niveaux d'exposition normalisés aux poussières respirables et au quartz
respirable '" 58
4.3 INFLUENCE DE LA TENEUR EN QUARTZ, DES TYPES DE ROCHES ET DE LEUR TEXTURE SUR LES CONCENTRATIaNS DE
POUSSIÈRES RESPIRABLES ET DE QUARTZ RESPIRABLE 67 4.3.1 Influence de la teneur en quartz dans les roches sur les concentrations de
poussières respirables et de quartz respirable 67 4.3.2 Influence des différents types de roches minées sur les concentrations de
poussières respirables et de quartz respirable 68 4.3.3 Influence de la texture des roches sur les concentrations de poussières
respirables et de quanz respirable 71
4.4 ÉVALUATION DE LA TÉNACITÉ DES ROCHES MINÉES 78 4.4.1 Influence de la texture sur la distribution granulométrique après broyage ... 78 4.4.2 Influence de la teneur en quartz dans les roches sur leur distribution
granulométrique 79
4.4.3 Influence des types de roches sur leur distribution granulométrique 79 4.5 INFLUENCE DE LA VENTILATION, DU TAUX DE PRODUCTION ET
DE LA MÉTHODE DE FORAGE SUR LES CONCENTRATIONS DE
POUSSIÈRES RESPIRABLES DANS L'AIR 84
5. DISCUSSION '" 87
5. 1 CONCENTRATIONS ET NIVEAUX D'EXPOSITION NORMALISÉS AUX POUSSIÈRES RESPIRABLES ET AU QUARTZ RESPIRABLE 88 5.1.1 Concentrations de poussières respirables et de quartz respirable par mine et
type de gisements 88
5.1.2 Concentrations de poussières respirables et de quartz respirable par postes
de travail 90
5.2 INFLUENCE DE LA TENEUR EN QUARTZ DES ROCHES, DES TYPES DE ROCHES ET DE LEUR TEXTURE SUR LE DÉGAGEMENT DE
POUSSIÈRES RESPIRABLES 93
5.2.1
Influence de la teneur en quartz dans les roches
94
5.2.2 Influence du type de roches
95
5.2.3
Influence de la texture des roches
96
5.3 PARAMÈTRES OPÉRATIONNELS SUSCEPTIBLES D'INFLUENCER LES
NIVEAUX D'EXPOSITION 100
5.4 CONTRÔLE DE L'EXPOSITION ET PRÉVENTION DE LA SILICOSE 102
5.5 LIMITATIONS 103 6. CONCLUSION 105 RÉFÉRENCES 107
ANNEXE A
ANNEXEB
ANNEXEC
ANNEXED
LISTE DES TABLEAUX
Tableau 4.1 : Principales roches-hôtes et leur texture, par mine
53
Tableau 4.2 : Principales caractéristiques géologiques et opérationnelles des mines
55
Tableau 4.3 : Différences de concentrations et les niveaux d'exposition normalisés aux
poussières respirables et au quartz respirable selon les mines, les types de
gisements et les regroupements de postes de travail.
67
Tableau 4.4 : Influence de la teneur en quartz dans les roches, des types de roches et
de leur texture sur les concentrations de poussières respirables et de quartz
respirable dans l'air ambiant
73
Tableau 4.5 : Influence de la texture, de la teneur en quartz dans les roches et des
types de roches sur le diamètre médian des particules après broyage
80
Tableau 4.6 : Influence du débit de ventilation entrant dans la mine, du taux de
production et de la méthode de forage sur les concentrations de poussières
•
LISTE DES FIGURESFigure 2.1 : Activité minière au Québec en 1998 (substances métalliques) 6
Figure
3. 1 :
Taille des grains dans les roches :A- microcristalline ;B-fine; C-moyenne 34
Figure3.2 :Hétérogénéité granulométrique des minéraux dans les roches:
A- omogranu aire;h l ' B h' ,- eterogranu aire1 ' 34
Figure
3.3 :
Nature des contacts entre les grains de quartz (montrés en blanc) dans les h A '"11
B
l'
C'b"roc es: - mterstltle e; - granu aire; - lm nquee 34
Figure4.1 :Comparaison par mine, des médianes des niveaux d'exposition nonnalisés aux poussières respirables (PRlVEA)et au quartz respirable (QNEA) 62
Figure4.2 :Comparaison par mine, des pourcentages médians de quartz dans les
roches (%Q_Roche) et dans les poussières respirables (%Q_PR) 62
Figure4.3 :Comparaison par type de gisements, des médianes des niveaux d'exposition normalisés aux poussières respirables (PRlVEA) et au quartz
respirable (QNEA) 63
Figure 4.4 : Comparaison par type de gisements, des pourcentages médians de quartz dans les roches (%Q_Roche) et dans les poussières respirables (%Q_PR) 63 Figure 4.5 : Comparaison par regroupement de postes de travail, des médianes des
niveaux d'exposition normalisés aux poussières respirables (PRlVEA) et au
quartz respirable (QNEA) 66
Figure 4.6 : Comparaison des concentrations médianes (mg/m3) de poussières
respirables et de quartz respirable selon le pourcentage de quartz dans les
roches (évalué par ORX) 69
Figure 4.7 : Comparaison des pourcentages médians de quartz respirable selon le
pourcentage de quartz dans les roches (évalué par DRX) 69 Figure 4.8 : Comparaison des concentrations médianes (mg/m3) de poussières
Figure 4.9 : Comparaison des pourcentages médians de quartz respirable selon les
types de roches minées
70
Figure 4.10 : Comparaison des concentrations médianes (mg/m
3)de poussières
respirables et de quartz respirable selon la taille des grains dans les roches
minées, (évaluée par microscopie pétrographique et définie à la section 3.3.2.3) .... 74
Figure 4.11 : Comparaison des concentrations médianes (mg/m
3)de poussières
respirables et de quartz respirable selon l'hétérogénéité granulométrique des
roches minées (évaluée par microscopie pétrographique)
74
Figure 4.12 : Comparaison des concentrations médianes (mg/m
3)de poussières
respirables et de quartz respirable selon le pourcentage de minéraux tendres
dans les roches minées (évalué par microscopie pétrographique)
75
Figure 4.13 : Comparaison des concentrations médianes (mglm
3)de poussières
respirables et de quartz respirable selon la nature des contacts entre les grains de
quanz dans les roches minées (évaluée par microscopie pétrographique)
75
Figure 4.14 : Comparaison des pourcentages médians de quartz respirable selon la
taille des grains dans les roches minées (déterminée par microscopie
pétrographique et définie à la section 3.3.2.3)
76
Figure 4. 15 : Comparaison des pourcentages médians de quartz respirable selon
l'hétérogénéité granulométrique des roches minées (déterminée par microscopie
pétrographique)
76
Figure
4.16 : Comparaison des pourcentages médians de quartz respirable selon le
pourcentage de minéraux tendres dans les roches minées (déterminé par
microscopie pétrographique)
77
Figure 4. 17 : Comparaison des pourcentages médians de quartz respirable selon la
nature des contacts entre les grains de quartz dans les roches minées
(déterminée par microscopie pétrographique)
77
Figure 4.18 : Comparaison des diamètres médians
(Jlm)des panicules résultant du
broyage des roches selon la taille de leurs grains déterminée par microscopie
Figure 4.19 : Comparaison des diamètres médians (J.lm) des particules résultant du broyage des roches selon leur hétérogénéité granulométrique déterminée par
. " t h' 81
microscopie pe rograp Ique .
Figure 4.20 : Comparaison des diamètres médians (J.1m) des particules résultant du broyage des roches selon leur pourcentage de minéraux tendres déterminé par
microscopie pétrographique 82
Figure 4.21 : Comparaison des diamètres médians (J.lm) des particules résultant du broyage des roches selon la nature des contacts entre leurs grains de quartz~
déterminée par microscopie pétrographique 82
Figure 4.22 : Comparaison des diamètres médians (J.1m) des particules résultant du
broyage des roches selon leur pourcentage en quanz déterminé par DRX 83
Figure 4.23 : Comparaison des diamètres médians (Jlm) des particules résultant du
broyage des roches selon les types de roches minées 83
Figure 4.24 : Comparaison des concentrations médianes (mg/m3) de poussières respirables selon le débit de ventilation entrant dans la mine et le taux de
production 86
Figure 4.25 : Comparaison des concentrations médianes (mg/m3) de poussières respirables selon les méthodes de forage par mine et chez les foreurs
%Q
P.R.
%QRoche
©®
TMACGIH
CAMvŒT
CIRC
CLSC
CPV
CSST
DRX
ETA
ETG
1ARCINRS
IRSST
JCPDS
L/min
MA
MG
Min- Max
MLP
MSHA
NNIOSH
ABRÉVIATIONS ET SYMBOLESpourcentage de quartz respirable
pourcentage de quartz dans la roche
droit d'auteur
marque déposée
marque de commerce
premier quartile
troisième quartile
American Conference of Gouvernmental Industrial Hygienists
Centre canadien de la technologie des minéraux et de l'énergie
Centre International de Recherche sur le Cancer
Centre local de services communautaires
Chlorure de polyvinyle
Commission de la santé et de la sécurité du travail
Diffractométrie des rayons X
écart-type arithmétique
écart-type géométrique
International Agency for Research on Cancer (en français CIRC)
Institut national de recherche scientifique
Institut de recherche en santé et sécurité du travail
Joint Committee Powder Diffraction Standards
Iitre(s)/minute
moyenne arithmétique
moyenne géométrique
minimum - maximum
microscopie en lumière polarisée
Mine Safety and Health Administration
nombre d'échantillons
OSHA
PPEL
QREL
TLve
t/j TWAVEA
VEMA
VEMPOccupational Safety and Health Administration
valeur-p (p-value)
pennissible exposure limit
quartile
recommended exposure limit
threshold limit value
tonnes/jour
time-weighted average
valeur d'exposition admissible
valeur d'exposition moyenne ajustée
valeur d'exposition moyenne pondérée
•
QUÉBÉCOIS
l.
INTRODUCTION
L'industrie minière est un important secteur d'activité au Québec. Elle se classe parmi le
premier groupe de secteurs d'activités économiques reconnus prioritaires par la
Commission de la santé et de la sécurité du travail (CSST) en matière de fréquence et de
gravité des lésions professionnelles.
Les travailleurs oeuvrant dans le domaine de l'exploitation minière peuvent être exposés à
un grand nombre de contaminants. L'exposition
à la silice cristalline respirable constitue
encore de nos jours un risque à la santé de ces travailleurs, malgré l'évolution de la valeur
d'exposition admissible (VEA) et des techniques de suppression des poussières (p. ex. la
ventilation, le forage à l'eau, l'arrosage) depuis les années mille neuf cent cinquante.
L'exposition des travailleurs à ce contaminant est susceptible d'engendrer la silicose, une
maladie professionnelle pulmonaire indemnisable par la CS ST. Cette maladie, caractérisée
par une fibrose pulmonaire, est irréversible, non traitable et peut avoir pour conséquence le
décès du travailleur (Landrigan, 1987 ; Zenz et al.,
1994).Le problème est d'autant plus
important qu'en
1996le Centre international de recherche sur le cancer (CIRC ou
lAReen anglais) classait la silice cristalline respirable, sous forme de quartz ou de cristobalite et
provenant de sources professionnelles, comme cancérogène pour l'humain (groupe 1)
(1ARC,
1997).Jusqu'à maintenant, un seul cas de cancer pulmonaire associé
à l'exposition à la silice
cristalline dans les mines métalliques québécoises a été indemnisé par la CSST. Toutefois,
une quinzaine de nouveaux cas de silicose sont indemnisés chaque année au Québec, et ce,
uniquement chez les travailleurs miniers. Ces cas représentent environ la moitié des cas de
silicose indemnisés annuellement dans tous les secteurs d'activités économiques du Québec (Rioux, 1996).
Les connaissances concernant les niveaux d'expositionàla silice cristalline respirable dans les mines québécoises sont relativement limitées puisqu'il n'existe pas d'information publiée sur ces niveaux d'exposition. Nos connaissances sont également limitées en ce qui a trait aux facteurs susceptibles d'influencer l'exposition des travailleurs aux poussières respirables et
à
la silice cristalline (quartz) respirable.La littérature rapporte que la principale source d'exposition
à
la silice cristalline dans les mines provient des poussières générées lors de l'extraction et du traitement du minerai et des roches associées (Langer et Nolan, 1985 ; Ampian et Virta, 1992 ; Hearl et Hewett, 1993 ; Burgess, 1995). Ainsi, certaines caractéristiques géologiques telles que le type de gisements, le type de roches, la texture des roches minées ou leur teneur en quartz, pourraient avoir une influence sur les niveaux d'exposition aux poussières respirables età
la silice respirable. Toutefois, il y a très peu d'études permettant de mettre en évidence de telles relations.De plus, certains paramètres opérationnels tels que la ventilation ou le taux de production sont également susceptibles d'influencer les niveaux d'exposition aux poussières respirables et, par conséquent, les niveaux d'exposition au quartz respirable. Encore une fois. il n'existe pas d'étude mettant en évidence une relation entre ces paramètres et les niveaux d'exposition.
De ces faits, les questions de recherche que nous proposons se libellent de la façon suivante: «Existe-t-il des différences de concentrations de poussières respirables et de quartz respirable en fonction des mines, des types de gisements et des regroupements de postes de travail? Peut-on établir des associations entre des regroupements de ces concentrations et des paramètres géologiques tels que la texture des roches, leur teneur en
quartz, le type de roches ou des paramètres opérationnels tels que le débit de ventilation, le taux de production et la méthode de forage?
»
Les réponsesàces questions de recherche s'appuient sur l'atteinte des objectifs suivants :
• Évaluer les niveaux d'exposition aux poussières respirables et au quartz respirable par mine, type de gisements, poste de travail et regroupement de postes de travail.
• Vérifier si l'on peut dégager des groupes homogènes d'exposition dans ces mines.
• Vérifier s'ilya une relation entre la texture des roches minées ou leur teneur en quartz, et la concentration de poussières respirables et de quartz respirable.
Pour répondre aux questions de recherches et aux objectifs de l'étude posés plus haut, des sous-questions plus spécifiques sont posées quant aux caractéristiques géologiques et aux paramètres opérationnels :
1. Les niveaux d'exposition aux poussières respirables et au quartz respirable diffèrent-ils en fonction des différentes mines, des types de gisements et des regroupements de postes de travail?
2. Le pourcentage de quartz respirable varie-t-il selon les mines et les types de gisements?
3. La teneur en quartz dans les roches et le type de roches sont-ils des indicateurs fiables des concentrations de poussières respirables et de quartz respirable dans l'air ambiant des travailleurs?
4. La texture des roches minées a-t-elJe une influence sur les concentrations de poussières respirables et de quartz respirable, pendant l'extraction et la manipulation de ces roches? Plus particulièrement :
a. Est-ce que plus la taille des grains dans les roches est petite, plus les concentrations de poussières respirables et de quartz respirable seront élevées?
b. Les roches présentant une hétérogénéité granulométrique des minéraux produiront-elles davantage de poussières respirables et de quartz respirable que les roches dont la granulométrie est homogène?
c. Les roches minées contenant un pourcentage élevé de minéraux tendres produiront-elles plus de poussières respirables et de quartz respirable?
d. La nature des contacts entre les grains de quartz dans les roches aura-t-elle une influence sur les concentrations de poussières respirables et de quartz respirable?
5. Le débit de ventilation entrant dans la mine, le taux de production et la méthode de forage ont-ils une influence sur les concentrations de poussières respirables?
Des éléments de réponses aux sous-questions posées permettront de faire le point sur l'exposition aux poussières respirables et au quartz respirable chez les travailleurs d'un ensemble de mines métalliques souterraines du Nord-Ouest québécois. Les postes de travail problématiques seront mis en évidence, de même que les paramètres géologiques ou opérationnels susceptibles d'influencer les niveaux d'exposition aux poussières. Ce type d'information sera utile dans l'identification des postes de travail où des mesures de contrôle plus strictes pourraient réduire les niveaux d'exposition au quartz respirable et les risques d'atteintes
à
la santé des travailleurs miniers.•
2. REVUE DE LA LIITÉRATURE
2.1 L'INDUSTRIE MINIÈRE AU QUÉBEC
Le Québec se divise en sept districts miniers, c'est-à-dire :
Rouyn-Norand~Val d'Or,
Chibougamau, Montréal -
Laurentides, Estrie Laurentides, BasSaintLaurent
-Gaspésie - Les Îles et Côte-Nord - Nouveau-Québec (Ministère des Ressources
naturelles, 1997).
Àcause de leur imponance socio-économique et démographique, la
présente étude se limite aux mines métalliques des districts de
Rouyn-Norand~Val d'Or et
Chibougamau (figure 2.1).
En 1998, ces trois districts miniers dénombraient 13 mines
d'or,
quatre mines exploitant principalement le minerai de zinc,
une exploitant
principalement du minerai de cuivre et une autre exploitant du minerai de nickel. Ce
territoire constitue la première région en importance au Québec pour les emplois miniers
avec environ
30%.Il regroupe l'ensemble des mines de métaux précieux et usuels du
Québec, à l'exception de la mine de cuivre Gaspé située
àMurdochville (Ministère des
Ressources naturelles,
1999).L'exploitation minière en Abitibi a débuté en
1927avec la mise en production de la mine
de cuivre Horne à Rouyn-Noranda. Selon les dernières statistiques, datant de
1988,environ
150mines ont été exploitées sur ce territoire (Simard,
1990).2.1.1 Contexte géologique et occurrence de la silice cristalline
L'exposition professionnelle à la silice cristalline dans les mines provient des poussières
générées lors de l'extraction et la manipulation du minerai et des roches-hôtes (Langer et
Nolan,
1985 ;Ampian et Virta,
1992 ;Hearl et Hewett,
1993 ;Burgess,
1995).Cenaines
connaissances de la géologie des mines sont donc essentielles pour identifier la nature de
l'exposition éventuelle des travailleurs miniers aux poussières aéroponées.
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Figure 2.1 : Activité ruinière au Québec en 1998 (substances métalliques)
Les roches associées aux mines métalliques de l'Abitibi sont relativement variables d'une mine à l'autre et à l'intérieur d'une même mine. Toutefois, bien qu'on retrouve quelques faciès sédimentaires, ce sont généralement des roches volcaniques recoupées par des intrusions gabbroïques et granodioritiques. Les roches peuvent être altérées, cisaillées et métamorphisées à différents degrés (Ministère des Ressources naturelles, 1995).
Les gisements sont également très variables en dimension, en forme et en type de minéralisation. Les principales mines métalliques sur le territoire abitibien sont des mines d'or, de cuivre et de zinc (Ministère des Ressources naturelles, 1995 ; Ministère des Ressources naturelles, 1997).
Rappelons que la silice cristalline, principalement sous forme de quartz alpha, est abondante dans la plupart des types de roches qu'elles soient ignées, sédimentaires ou métamorphiques (Berry et aL, 1983 ; Jung, 1977 ; Arnpian et Vina, 1992). Chez les roches ignées, le quartz est un minéral majeur des roches plutoniques de composition granitiqueà
dioritique et des roches volcaniques de composition rhyolitique
à
dacitique. Cependant, il est un minéral mineur des roches plutoniques de composition syénitique à dioritique-gabbroïque et des roches volcaniques de composition trachytique à andésitique-basaltique. Le quartz est généralement absent des roches ignées ultramafiques telles que les péridotites, dunites et serpentinites. Il peut aussi être présent dans les tufs et brèches volcaniques (Ampian et Vina, 1992 ; Parkes, 1994).Le quartz est présent dans une grande variété de roches sédimentaires telles que les grès, conglomérats, sihstones et shales, mais relativement peu commun dans les calcaires et dolomies. Il se retrouve également dans les roches métamorphiques, soit comme minéral original, soit comme un produit du métamorphisme ou de cristallisation de fluides siliceux. Le quartz est donc un important minéral métamorphique des schistes, quartzites, gneiss et des migmatites par exemple (Arnpian et Virta, 1992 ; Parkes, 1994). Il se retrouve aussi comme minéral de gangue dans les veines minéralisées de certains gisements métallifères tels que ceux d'or filoniens.
•
La tridymite et la cristobalite ne se retrouvent que dans les roches volcaniques et en très petits cristaux (Jung, 1977 ; Berry et al., 1983 ; Parkes, 1994). Elles sont formées durant la dévitrification de verres volcaniques siliceux. Ces deux polymorphes ne représentent qu'une très petite fraction de la silice cristalline présente dans les roches volcaniques (Arnpian et Virta, 1992), et ne se retrouvent qut
à
l'état de trace dans les roches des mines abitibiennes (Dufresne, 1996). Le quartz alpha est de loin le polymorphe le plus commun dans les mines métalliques canadiennes. Il peut représenter 50% et plus de la composition minéralogique des roches-hôtes (Grenier et aL, 1992). C'est également la raison pour laquelle la présente étude ne vise que l'exposition à la silice cristalline sous forme de quartz.2.1.2 Méthodes d'exploitation
Le mode d'exploitation (souterrain ou à ciel ouvert), la méthode de forage (conventionnelle ou long-trou) de même que les principales étapes d'extraction du minerai sont susceptibles de libérer des quantités variables de poussières aéroportées et, par le fait même, d'influencer les concentrations de poussières respirables et de quanz respirable (Knight, 1986 ; Grenier et Hardcastle, 1990 ; McPherson, 1993).
La grande majorité des mines métalliques abitibiennes exploitées jusqu'à maintenant sont souterraines. Quelques rares mines ont été exploitées à ciel ouvert et, en 1998, une seule était exploitée de cette façon. Les mines visées par la présente étude sont donc souterraines et les méthodes de forage se font soit de façon conventionnelle, par long-trou ou les deux à la fois. Le minage s'effectue par avancement de galeries et de chantiers. Le forage conventionnel est effectué par des trous de forage de petits diamètres, généralement de 33 mm (1 114"), dont la longueur varie de 1.8 à3.6 mètres (6 à 12 pieds), alors que le forage long-trou s'effectue àl'aide de foreuses plus grosses produisant des trous de petits et gros diamètres, c'est-à-dire de 41 à 102 mm (1 5/8" à plus de 4") et généralement d'une longueur de 15 mètres(50 pieds) (Bourgoin et aL, 1991).
•
Les principales étapes d'extraction minière sont la préparation de la place de travail (nettoyage, écaillage, boulonnage), le forage, le dynamitage, le chargement, le transport du minerai, le concassage et le hissage à la surface (Bourgoin et aL, 1991). Un grand nombre de travailleurs oeuvrent à chacune de ces étapes et risquent d'être exposés à des concentrations importantes de poussières (Knight et al., 1980 ; Knight, 1986 ; Grenier et Hardcastle, 1990).
2.1.3 Principaux équipements miniers
Les différents équipements miniers utilisés pour l'extraction du minerai sont également susceptibles d'influencer les concentrations de poussières respirables dans l'air ambiant. Les principaux équipements sont ceux servant au forage, au déblaiement, au chargement, au transport et à la fragmentation du minerai (Bourgoin et aL, (991). Ces équipements sont pneumatiques, hydrauliques, électriques ou diesel.
Divers types de foreuses sont utilisés sous terre. Celles pour le forage d'exploration sont des foreuses au diamant de petits et gros diamètres, alors que celles utilisées pour le forage d'exploitation sont des foreuses de minage dit conventionnel (foreuse à béquille, foreuse verticale et chariot de perforation) ou de long-trou. Il s'agit de forage humide, c'est-à-dire que les foreuses sont munies d'une valve permettant l'apport d'eau lors du forage des trous, visant ainsi
à
réduire considérablement les poussières libérées dans l'air. Le déblaiement et le chargement du minerai sont effectuésà
l'aide de racloirs, chargeuses à l'air sur rails ou sur roues (cavo) et chargeuses-navettes. Ces dernières peuvent également servir au transport du minerai sur une courte distance. Le transport est aussi effectué par locomotives àbatterie, trolleys et wagons sur rails, de même que par camions ou grosses chargeuses-navettes (dans les plus grosses mines) (Stout, (989). Le minerai peut subir une fragmentation àl'aide d'un concasseur ou un marteau avant d'être remonté à la surface et envoyéàl'usine de traitement du minerai (Bourgoin et aL, 1991).2.2 EXPOSITION AUX POUSSIÈRES RESPIRABLES ET AU QUARTZ RESPIRABLE
2.2.1 Effets sur la santé
L'exposition
à
la silice cristalline resp!rable chez les travailleurs de l'industrie minière est susceptible de provoquer certaines maladies professionnelles telles que la silicose et autres maladies associées.2.1.1.1 Silicose
La silicose se caractérise par une fibrose pulmonaire résultant en une déposition excessive de collagène dans les espaces interstitiels et causant une perte d'élasticité et une difficulté respiratoire (Landrigan, 1987 ~ Levy et Wegman, 1988 ~ Zenz et al., 1994). Cette maladie est irréversible, non traitable, peut continuer de progresser même après l'arrêt de l'exposition et peut entraîner le décès du travailleur.
Dans le secteur minier, la forme de silicose généralement observée est la forme chronique caractérisée par une exposition modérée, une latence le plus souvent supérieure
à
20 ans (15 à40 ans), dont le pourcentage de silice dans les poussières respirables est inférieur à 30%) (Ziskind et al., 1976 ~ Zenz et aL, 1994).2.1.1.2 Autres maladies associées à la silicose
En plus de la silicose, d'autres affections peuvent se développer telles que la bronchite chronique, l'emphysème, les maladies cardio-pulmonaires, la tuberculose, la sclérodermie, le syndrome rhumatoïde, les lésions rénales et le cancer pulmonaire (Peters, 1986 ~ Weill et aL, 1994). D'ailleurs, en ce qui a trait au cancer pulmonaire, le potentiel cancérogène de la silice cristalline associé à son inhalation chronique a été revu par plusieurs chercheurs (Goldsmith et aL, 1982 ; McDonald, 1989). En 1996, le Centre international de recherche
•
sur le cancer (CIRC), sur la base de plusieurs études épidémiologiques (Chiyotani et aL,
1990 ~ IARC, 1990 ; Lagorio et aL, 1990 ; Merlo et al. 1990 ~ Tomling et aL, 1990), classait la silice cristalline respirable, sous forme de quartz ou de cristobalite et provenant de sources professionnelles, comme cancérogène pour l'humain (groupe 1) (lARC, 1997).
Par ailleurs, mentionnons qu'une importante étude épidémiologique sur la mortalité par cancer pulmonaire chez les silicotiques québécois a été réalisée par Infante-Rivard et al. (1989). Cette étude a montré que le risque de décès par cancer du poumon chez les hommes qui ont été indemnisés pour la silicose était trois fois plus élevé qu'attendu. Chez les mineurs, ce risque était encore plus élevé (SMR=3.78).
Le problème est donc toujours présent puisque la CSST indemnise encore une quinzaine de cas de silicose chaque année, et ce, uniquement dans le secteur minier (Rioux, 1996). Ces cas de silicose représentent la moitié des cas indemnisés annuellement pour tous les secteurs d'activités économiques au Québec. Malgré l'évolution de la valeur d'exposition admissible (VEA) et l'amélioration des techniques de suppression des poussières, la maladie persiste toujours.
2.2.2 Valeurs d'exposition admissib'es (VEA)
Diverses organisations américaines telles que l'American Conference of Govemmental Industrial Hygienists (ACGIH), le National Institute for Occupational Safety and Health (NIOSH) et l'Occupational Safety and Health Administration (OSHA) ont établi des valeurs limites d'exposition pour le quartz respirable. L'ACGIH recommande une valeur limite de 0.1 mg/m3 (TL~-TWA) pour une exposition au quartz respirable de 8 heures par jour et 40 heures par semaine (ACGIH, 1998). NIOSH, quant
à
lui, recommande une valeur limite de 0.05 mg/m3 (REL-TWA) alors que selon OSHA, la valeur limite d'exposition permise pour le quartz respirable est calculée àl'aide de l'équation suivante:•
Aux Etats-Unis, l'exposition au quartz respirable dans les mines métalliques et non métalliques, de surface et souterraines, est réglementée par la Mine Safety and Health Administration (MSHA) et la limite d'exposition permise est celle adoptée par l'ACGIH, c'est-à-dire 0.1 mg/m3(MSHA, 1999).
Au Québec, la valeur d'exposition admissible (VEA) pour le quartz respirable est une valeur d'exposition moyenne pondérée (VEMP) et elle est définie dans le Règlement sur la qualité du milieu de travail (RQMT) de la façon suivante: "La concentration moyenne, pondérée pour une période de huit heures par jour, en fonction d'une semaine de quarante heures, d'une substance chimique (sous forme de gaz, poussières, fumées, vapeurs ou brouillards) présente dans l'air au niveau de la zone respiratoire du travailleur." La VEMP pour l'exposition au quartz respirable établie par le RQMT est de O. 1 mg/m3 (Gouvernement du Québec, 1994). Cette valeur est tirée des valeurs seuils (TL~) de l'ACGIH.
Dans le cas des poussières respirables non spécifiques, le RQMT ne propose aucune VE:rvtP. Par contre, une VE:rvtP de 3 mg/m3 est attribuée
à
certaines poussières respirables spécifiques telles que le mica, le talc (non fibreux) et la stéatite. De plus, l'ACGIH recommande également une valeur de 3 mg/m3 pour une exposition aux poussières respirables non-classifiées autrement (ACGIH, 1998). Les VEA utilisées dans la présente étude seront donc de 0.1 mg/m3 pour l'exposition au quaJ1z respirable et de 3 mg/m:; pour l'exposition aux poussières respirables.2.2.3 Niveaux d'exposition aux poussières respirables et au quartz respirable
Quelques études ont rappoJ1é des valeurs de niveaux d'exposition aux poussières respirables et au quartz respirable dans des mines d'or, de cuivre et de zinc souterraines. Aux États-Unis, un vaste échantillonnage, effectué entre 1988 et 1992, a mis en évidence des niveaux d'exposition moyens au quartz respirable estimés
à
0.05 mg/m3et 0.08 mg/m3 (moyennes géométriques) chez les travailleurs des mines d'or et des mines de cuivrerespectivement. Le contenu moyen en quartz dans les poussières respirables était de 9% pour les mines d'or et de 7% pour les mines de cuivre. Les postes les plus à risque de surexposition dans les mines souterraines (métalliques et non-métalliques confondues) étaient ceux affectés aux chargeuses-navettes, aux concasseurs, aux foreuses à béquille et verticales ainsi qu'aux opérateurs de grosses chargeuses-navettes (LHD: load-haul-dump) (Watts et Parker, 1995a; Watts et Parker, 1995b).
À
la mine d'or Homestake, Dakota du sud, le contenu en silice cristalline des poussières respirables était de 13%, et depuis l'amélioration de l'ingénierie au début des années cinquante, les niveaux d'exposition àla silice respirable ont diminué de façon substantielle sous les valeurs limites d'exposition (Brown et aL, 1986).À
la mine d'or sud-africaine Witwatersrand, les niveaux d'exposition au quartz respirable étaient réduits, dans les années trente, à des niveaux allant de 0.05 à 0.84 mg/m3 pour les opérations souterraines. Le contenu en silice cristalline dans les poussières respirables était de 300/0 (Beadle et Bradley, 1970). Les roches minées dans les mines d'or sud-africaines contenaient généralement 60à
90o~ de quartz (Hnizdo et Sluis-Cremer, 1991 ~ Hnizdo et Sluis-Cremer, 1993).Une étude effectuée dans deux mines italiennes exploitant le même type de minerai (plomb et zinc) a démontré des concentrations de poussières respirables similaires, estimées à 1.6-1.7 mg/m3 de 1981 à 1988, pour les opérations souterraines. Cependant, le contenu en quartz dans les poussières respirables différait significativement entre les deux mines (médianes: 1.2°~ et 12.8%) selon la composition des roches-hôtes (Carta et aL, 1994 ; Cocco et al., 1994).
Dans une mine de cuivre souterraine de Finlande, la concentration moyenne de quartz respirable diminuait d'environ 0.16 mg/m3 avant 1965 à 0.08 mg/m3 après 1981. Le contenu moyen en quartz dans les poussières respirables était de 18.3% (Ahlman et aL, 1991 ). Les préposés au hissage étaient les travailleurs les plus exposés avec des
concentrations de quartz respirable de 0.5 mglm3 de 1966à1975 et de 0.15 mg/m3 depuis 1975.
Aucune étude n'a été publiée sur les niveaux d'exposition aux poussières respirables et au quartz respirable dans les mines métalliques abitibiennes. Toutefois, les mines métalliques abitibiennes et ontariennes sont comparables au point de vue géologique
à
grande échelle puisqu'elles se situent dans un ensemble géologique que l'on appelle la Ceinture de roches vertes de J'Abitibi (Simard, 1990 ; Ministère des Ressources naturelles, (995). Ainsi, quelques observations concernant l'exposition aux poussières respirables et au quartz respirable dans les mines ontariennes méritent d'être rapportées. Une étude de mortalité effectuée chez des mineurs d'or ontariens, rapporte que les travailleurs étaient exposés, dans le passé,à
de très hautes concentrations de poussières dues à des pratiques de forageà
sec, des cédules de dynamitage mal planifiées et des lacunes dans les mesures de contrôle des poussières (Muller et aL, 1983, 1986 ; Muir et aL, 1989 ; Verma et aL, 1989). Muller et al. (1986) mentionnent également que le contenu en silice du minerai variait de 16 à 31% dans les différents camps miniers de J'Ontano. Verma et al. (1989) ont estimé l'expositionà
la silice dans des mines d'or et d'uranium de l'Ontario, et rapportent que les concentrations de poussières aéroportées variaient selon les mines et le type de minerai. De plus, les mineurs, mêmeà
l'intérieur d'une même mine et période de calendrier, étaient aussi exposésà
des concentrations différentes selon le type d'emploi (Muller et aL, 1983).Une étude effectuée par le Centre canadien de la technologie des minéraux et de l'énergie (CANMET) dans une mine d'or du nord de l'Ontario rapportait des concentrations moyennes de poussières respirables variant de 0.08
à
0.84 mg/m3 (moyenne arithmétique: 0.36 mglm3), de 0à
0.10 mg/m3 (moyenne arithmétique: 0.03 mg/m3) pour le quartzrespirable avec un pourcentage de quartz dans la poussière respirable variant de 0 à 38% (moyenne: 8%) (Grenier et aL, 1992).
Plusieurs études ont été réalisées concernant l'exposition à la silice respirable chez les travailleurs des mines de charbon. Par contre, les caractéristiques géologiques et
opérationnelles de ces mines sont très différentes des mines métalliques que l'on retrouve dans le Nord-Ouest québécois. L'environnement géologique des mines de charbon est d'origine sédimentaire alors que celui des mines métalliques abitibiennes est principalement d'origine ignée (Evans, 1980). La composition minéralogique des roches associées aux mines de charbon (roches très carbonées) diffère considérablement de celle des mines métalliques abitibiennes.
L'exposition aux poussières respirables et au quartz respirable semble différer également. Le contenu en quartz des poussières respirables des mines de charbon semble plus faible que celui des mines métalliques des différentes études citées plus haut. Aux États-Unis par exemple, un vaste échantillonnage, effectué entre 1985 et 1992 dans des mines de charbon souterraines, a mis en évidence que le pourcentage de quartz respirable variait de 2.5 à 7.0% (moyenne: 4.7%) (Tomb et al., 1995). Par contre, les concentrations de poussières respirables semblent plus élevées pour les mines de charbon que pour les mines de métaux. Une étude effectuée de 1974
à
1991, danstrois
mines allemandes, a mis en évidence des concentrations moyennes de poussières respirables allant de 1.6 à2.9 mg/m3 et de quartz respirable allant de 0.05 à0.21 mg/m3(Morfeld et aL, 1997).Concernant les méthodes de minage des mines de charbon, elles sont également très différentes de celles des mines métalliques. Les mines de charbon extraient le charbon selon les méthodes de minage continu ou longue taille (<< longwall ») alors que les mines de métaux
à
l'étude utilisent les méthodes de forage conventionnel ou long-trou (Burgess, 1995).Les études citées plus haut suggèrent que l'exposition au quartz respirable varie selon les mines, les types de minerai et les postes de travail. De plus, les concentrations de quartz respirable et le pourcentage de quartz respirable semblent ètre influencés par la teneur en quartz dans la roche. Dans cet ordre d'idées, la présente étude a pour but de vérifier si l'exposition aux poussières respirables et au quartz respirable dans les mines métalliques
québécoises varie d'une mine àl'autre, selon les types de gisements exploités et selon les types de postes de travail, et de comparer nos résultats
à
ceux des études citées plus haut.2.3
FACTEURS
SUSCEPTIBLES
D'INFLUENCER
L'EXPOSITION
AUX
POUSSIÈRES RESPIRABLES
Plusieurs facteurs sont susceptibles d'influencer le dégagement de poussières lors des différentes étapes d'extraction du minerai et donc d'influencer l'exposition des travailleurs miniers aux poussières respirables et au quartz respirable. Les principaux facteurs les plus souvent cités dans la littérature sont: la méthode de minage (les types d'équipements utilisés et la condition de ces outils), le type de minerai et de roches-hôtes extraits, le choix des explosifs, la densité de charge et les patrons de forage, de même que les techniques de suppression des poussières telles que la ventilation et l'arrosage (Knight et al., 1980 ; Knight, 1986 ; McPherson, 1993). Aucune étude n'a été publiée permettant de mettre en évidence une relation entre la plupart de ces facteurs et les niveaux d'exposition aux poussières respirables et au quartz respirable. De plus, il n'existe pas d'étude mettant en évidence une relation entre la texture des roches minées et les niveaux d'exposition aux poussières respirables et au quartz respirable.
Quelques rares études ont suggéré une relation entre différents types de roches et les concentrations de poussières respirables et de quartz respirable (Carta et al., 1994 ; Cocco et al., 1994 ; Kullman et al., 1995). Les études de Carta et Cocco ont été réalisées dans deux mines italiennes exploitant le même type de minerai (plomb et zinc) mais dont les roches-hôtes différaient. La première mine était constituée de dolomie et calcaire alors que la lithologie de la deuxième mine se composait principalement d'un schiste métamorphique dont la matrice était composée de quartz et sidérite. Bien que les lithologies différaient entre les deux mines, les niveaux d'exposition aux poussières respirables étaient similaires, c'est-à-dire 1.6-1.8 mg/m3 pour les années 1981 à1988. Par contre, le contenu en quartz dans les poussières respirables de la première mine(0.2% à 2.0%, médiane 1.20/0) différait
significativement de la deuxième mine (6.5% à 29.0%, médiane 12.8%). Cette différence était expliquée par la différence de composition des roches-hôtes, les roches de la deuxième mine ayant un contenu en quanz plus élevé.
Une autre étude permet également d'observer des différences de concentrations selon le type de roches. Kullman et al. (1995) ont étudié l'exposition aux poussières respirables et au quartz respirable chez des travailleurs de la pierre (calcaire, granite et «traprock »). Les granites étaient définis comme des roches ignées àgrains grossiers et les traprocks comme des roches ignées foncées, denses et à grains fins. Les auteurs ont montré que les concentrations moyennes géométriques de poussières respirables étaient plus élevées pour les travailleurs des carrières de calcaire (0.39 mg/m3) que ceux des carrières de traprock
(0.23 mg/m3) et de granite (0.17 mg/m3). Par contre, les concentrations moyennes
géométriques de quartz respirable étaient plus élevées chez les travailleurs du granite (0.06 mg/m3) que chez les travailleurs du calcaire et de traprock (0.04 mglm3). Le contenu en
quartz dans les poussières respirables était plus élevé pour les travailleurs du granite(37%)
que chez ceux de traprock et du calcaire (15% et 11% respectivement).
Dans les études citées ci-dessus (Carta et aL, 1994 ; Kullman et aL, ]995), la composition des roches-hôtes était si différente que l'influence des différentes lithologies sur les concentrations de quartz respirable semblait évidente. Dans la présente étude, les lithologies des mines étudiées proviennent d'une même grande famille de roches, c'est-à-dire des roches ignées, elles sont donc moins variables en composition. Ainsi, d'autres facteurs tels que la texture ou la ténacité des roches pourraient influencer les concentrations de poussières respirables et de quartz respirable.
Tel que nous l'avons mentionné plus haut, aucune étude en hygiène industrielle nia été réalisée dans le but de vérifier s'il existe une relation entre la texture des roches minées et les niveaux d'exposition aux poussières respirables et au quartz respirable. Pourtant, le dégagement de poussières aéroportées, lorsque les roches sont forées ou manipulées, est susceptible d'être influencé par la composition minéralogique et la texture de ces roches
•
puisque les propriétés mécaniques des roches sont également influencées par ces deux paramètres (Onodera et Asoka Kumara, 1980 ; Howarth et Rowlands, 1986, 1987 ; Ersoy et Waller, 1995).
Onodera et Asoka Kumara (1980) ont étudié la relation entre la taille des grains et les propriétés mécaniques de roches granitiques appartenant au même massif géologique. Quatre classes granulométriques étaient considérées. Le diamètre moyen des grains de chaque classe était de 0.22, 0.33, 2.37 et 3.11 mm correspondant aux fourchettes proposées par Dreyer (1972), c'est-à-dire: à grains fins, à grains petits, à grains moyens et à grains grossiers. Les proportions relatives de quartz dans ces roches étaient de 54% pour les roches à grains fins, 50% pour les roches àgrains petits, 360/0 pour les roches à grains moyens et 34% pour celles à grains grossiers. Les auteurs ont montré que les propriétés de résistance (à la traction, à la compression et au cisaillement) d'une roche augmentaient linéairement lorsque la taille des grains dans la roche décroissait.
Howarth et Rowlands (1986, 1987) ont étudié l'influence de la texture de différents types de roches sur les propriétés de résistance (résistances à la traction et
à
la compression, module statique de Young) et l'aptitude au forage de ces roches. Les procédés de forage et les mécanismes de fracture de trois différents types de roches (ignées, marbres et grès) étaient reliés et dépendants de la texture des roches, particulièrement les proportions relatives des grains et de la matrice, la forme, l'orientation et le degré d'interpénétration des grains. Les auteurs ont suggéré que la faible résistance et l'aptitude au forage élevée des grès étaient duesà
la présence d'une matrice constituée de phyllosilicates (argile, mica, chlorite) alors que la résistance élevée et la faible aptitude au forage des roches ignées étaient dues à la forme et au degré d'interpénétration des grains. La texture d'interpénétration observée chez les roches ignées présentait une barrière àla propagation de fractures entre les grains (Hoek, 1965 ; Howarth et Rowlands, 1986, 1987). Les marbres, roches essentiellement composées de calcite, avaient un comportement intermédiaire entre les grès et les roches ignées, dûà
leurs grains faiblement liés c'est-à-dire, peu imbriqués. Les modes de fracture prédominants des roches ignées et des grès•
étaient du type intragranulaire (plans de clivage et fractures conchoïdales) et
intergranulaire (en bordure des grains) respectivement (Howanh et Rowlands, 1986, 1987).
Ersoy et Waller (1995) ont également étudié la relation entre la texture des roches, leurs propriétés mécaniques et leur aptitude au forage. Les roches testées étaient du même type que celles étudiées par Howanh et Rowlands. Les principales caractéristiques de la texture étaient la taille des grains, leur forme, leur orientation et la proportion relative des grains et de la matrice. Leurs conclusions appuyaient celles de Howanh et Rowlands (1987). En effet, les auteurs ont conclu que les propriétés mécaniques des roches testées étaient significativement influencées par leur texture et que les grès avaient une aptitude au forage plus élevée que les granites. Cette observation était attribuée à la présence de phyllosilicates (matrice), à une porosité intergranulaire plus grande et aux liens plus faibles entre les grains des grès alors que les granites montraient des grains interpénétrés ou imbriqués. L'aptitude au forage des calcaires se situait entre celles des grès et des granites.
Ces études suggèrent que la texture des roches ait une influence sur leurs propriétés mécaniques, et par conséquent, sur la libération de poussières aéroportées lorsque de telles roches sont manipulées ou fracturées. La présente étude permet d'examiner l'influence de certaines caractéristiques de la texture des roches et du minerai, sur les concentrations de poussières respirables et de quartz respirable, et par le fait même, de relativiser nos
conclusions
à
celles de Onodera et Asoka Kumara (1980), de Howarth et Rowlands(1987) et Ersoyet Waller (1995).
La composition minéralogique des roches minées peut également avoir une influence sur le dégagement de poussières dans l'air ambiant. La facilité d'une roche
à
se briser dépend de l'énergie d'attrition fournie à cette roche, de sa texture et de sa composition (Onodera etAsoka Kumara, 1980 ~ Howarth et Rowlands, 1986, 1987 ; Ersoy et Waller, 1995). Les
caractéristiques physiques des minéraux pouvant avoir un effet sur la ténacité des roches sont basées sur les forces de cohésion. Ces principales caractéristiques sont la dureté, le
