Les risques pour la santé dans les mines et les carrières peuvent être classés en deux catégories: les risques liés aux aérosols et aux poussières et les risques physiques. Dans la première catégorie, on peut ranger plusieurs types de matières particulaires: les gaz naturellement présents dans l’atmosphère de la mine, les gaz d’échappement des moteurs et certaines vapeurs chimiques. Quant aux risques physiques, ils comprennent: le bruit, les vibrations, la chaleur, les variations de la pression barométrique et les rayonnements ionisants. Tous ces risques sont présents à des degrés divers, suivant la nature du minerai et des roches encaissantes, la profondeur des chantiers et les méthodes d’exploitation. De plus, les mineurs qui travaillent ensemble dans des quartiers isolés peuvent être exposés aux risques de transmission de certaines maladies infectieuses comme la tuberculose, l’hépatite (B et E) et le virus de l’immunodéficience humaine (VIH). Le degré d’exposition des mineurs à ces divers risques varie selon la tâche qu’ils effectuent, la proximité du risque et l’efficacité des mesures de prévention ou de suppression mises en œuvre.

C’est à la silice cristalline libre, élément constitutif le plus abondant de l’écorce terrestre, que les mineurs et les carriers sont le plus communément exposés. La silice libre est du dioxyde de silicium qui n’est pas lié chimiquement à un autre élément pour former un silicate. Sa forme la plus courante est le quartz, bien qu’elle puisse également se présenter sous forme de trydimite ou de cristobalite. Toutes les opérations de foration, de tir, de fragmentation, de concassage et de transport de roches silicieuses peuvent produire des particules respirables. La teneur en silice des différents types de roches varie, sans être pour autant un indicateur fiable de la quantité de poussières de silice respirables que peut renfermer un échantillon d’air. Ainsi, il n’est pas rare de mesurer une teneur en silice libre de 30% dans une roche et de 10% seulement dans un échantillon d’air, et vice versa. Le grès peut contenir jusqu’à 100% de silice, le granite jusqu’à 40% et l’ardoise jusqu’à 30%, la teneur pouvant être moins élevée dans les autres minéraux. Le risque d’exposition aux particules en suspension dans l’air est réel dans n’importe quel type de mine souterraine ou à ciel ouvert dont les morts-terrains, le gisement ou les roches encaissantes renferment de la silice. Le même risque s’applique aux poussières soulevées par le vent, les véhicules de transport ou les engins de terrassement.

A partir de certaines doses absorbées, la silice peut provoquer une silicose, forme de pneumoconiose qui se développe de manière insidieuse après des années d’exposition. Une exposition exceptionnellement forte peut causer une silicose aiguë ou accélérée en quelques mois, évoluant en quelques années vers l’insuffisance respiratoire et la mort. L’exposition à la silice est également associée à un risque accru de tuberculose, de cancer du poumon et de certaines maladies auto-immunes comme la sclérodermie, le lupus érythémateux général et l’arthrite rhumatoïde. Par ailleurs, la silice qui vient d’être fragmentée semble plus active et dangereuse que la poussière inerte; cela pourrait être dû à la charge de surface plus élevée des particules fraîchement formées.

Les opérations qui produisent le plus souvent des poussières de silice respirables dans les mines et les carrières sont la foration, le tir de mines et l’abattage de roches contenant de la silice. La plupart des trous de mines sont réalisés à l’aide de perforatrices pneumatiques à percussion montées sur chenilles. Ces machines associent rotation, impact et poussée du fleuret. L’air comprimé qui actionne les perforatrices sert également à chasser les éclats et les poussières hors du trou. En cas de fuite d’air, de grandes quantités de poussières peuvent être soulevées et demeurer en suspension dans l’atmosphère. Le marteau-piqueur à main est un outil d’abattage de plus petite taille qui fonctionne suivant le même principe. Il transmet une dose appréciable de vibrations, et l’opérateur risque de souffrir de troubles vasomoteurs; c’est la maladie dite du «doigt mort». On a décelé des cas de cette affection chez des mineurs en Inde, au Japon, au Canada et ailleurs. Le marteau-perforateur, la perforatrice montée sur rails et le marteau-piqueur sont également utilisés sur des chantiers de construction pour forer des trous ou briser de la roche, du béton ou des revêtements routiers.

Des moyens efficaces de lutte contre les poussières ont été mis au point pour ces engins. Un brouillard d’eau parfois additionné d’un agent mouillant peut être injecté dans l’air qui s’échappe de l’engin, ce qui favorise l’agglomération par coalescence des particules de poussière qui, devenues plus lourdes, se déposent. Si l’on utilise trop d’eau, un collet se forme entre le fleuret d’acier et les parois du trou foré, et il n’est pas rare de devoir le briser pour retirer le fleuret; en revanche, si l’on utilise trop peu d’eau, la suppression des poussières est inefficace. Cette méthode de lutte contre les poussières comporte toutefois des inconvénients: la vitesse d’avancement est réduite, l’alimentation en eau peut être insuffisante, et le lubrifiant est chassé par l’eau, ce qui entraîne une usure des pièces plus rapide.

Il existe une autre méthode pour lutter contre les poussières produites par les engins de foration: leur adjoindre une aspiration localisée. Un courant d’air circulant en sens inverse dans le fleuret d’acier capte une partie de la poussière, qui est évacuée par un ventilateur. Ce dispositif offre un meilleur rendement que les systèmes qui utilisent de l’eau: les fleurets durent plus longtemps et l’avancement est plus rapide. Toutefois, il est plus coûteux et nécessite davantage d’entretien.

On recourt parfois à des cabines alimentées en air filtré pouvant être équipées d’un climatiseur, ce qui est apprécié des opérateurs d’engins de perforation et de bouteurs et des conducteurs de véhicules. Ils peuvent porter un appareil de protection respiratoire bien adapté pour se prémunir temporairement ou lorsque les autres moyens se révèlent peu efficaces.

L’exposition à la silice présente également un risque dans les carrières où l’on procède à l’extraction et à la taille de la pierre. Aujourd’hui, la méthode la plus couramment utilisée consiste à pratiquer des saignées à la flamme au moyen d’un brûleur alimenté en fioul et en air comprimé; cette méthode libère des particules de silice. Le problème le plus sérieux lié à l’utilisation des brûleurs est cependant leur niveau de bruit élevé, qui peut dépasser 120 dBA au moment de l’allumage du brûleur et à sa sortie d’une saignée. Lorsqu’il est engagé dans la saignée, le niveau sonore atteint encore 115 dBA environ. La pierre peut aussi être découpée à l’aide d’un jet d’eau à très haute pression.

On trouve souvent, dans une carrière ou à proximité, un atelier où les blocs de pierre sont débités ou travaillés. Si l’atelier n’est pas équipé d’un système d’aspiration localisée efficace, les tailleurs de pierre peuvent être exposés à de très fortes concentrations de silice produites par les outils vibrants ou rotatifs.

Les poussières de charbon respirables que l’on trouve dans les mines de charbon souterraines et à ciel ouvert, de même que dans les ateliers de préparation des charbons, sont aussi un risque pour la santé. Les mélanges traités contiennent surtout du charbon, mais on peut y trouver de la silice, de l’argile, du calcaire et d’autres minéraux.

En général, les exploitations mécanisées produisent plus de poussières que celles qui recourent à des méthodes manuelles; certaines méthodes mécanisées en produisent plus que d’autres. Le havage est une technique particulièrement poussiéreuse. Des poussières sont également produites et mises en suspension dans l’air lors des transferts du charbon abattu entre un véhicule et un convoyeur à bande ou un autre engin de transport.

Les poussières des mines de charbon induisent la pneumoconiose des mineurs (anthracose) et favorisent l’apparition de maladies chroniques des voies respiratoires comme la bronchite et l’emphysème. Les charbons de rang élevé (par exemple les charbons à haute teneur en carbone comme l’anthracite) sont associés à un risque accru de pneumoconiose. L’exposition aux poussières de charbon peut également causer certaines réactions de type rhumatoïde.

Il est possible de réduire la production de poussières dans les mines de charbon en modifiant les techniques d’abattage; quant à leur dispersion, elle peut être limitée par l’emploi d’une ventilation adéquate et d’eau pulvérisée. En réduisant la vitesse des tambours et des chaînes de haveuses et en augmentant leur cadence de progression dans la veine de charbon, on peut diminuer les concentrations de poussières sans que cela n’entraîne une baisse de productivité. Dans les chantiers par longues tailles, la quantité de poussières est moins importante lorsque l’abattage s’effectue en une seule passe (plutôt qu’en deux) suivie d’un retour à vide. La dispersion des poussières dans les longues tailles sera réduite si le courant d’air, la tête d’abattage et le convoyeur à chaîne du front de taille se déplacent tous dans le même sens. Une méthode d’abattage innovatrice a été mise au point: elle repose sur l’emploi d’une tête excentrée dont l’action est continue, perpendiculaire au fil du gisement et qui semble générer moins de poussières que la tête circulaire classique.

Une ventilation mécanique dirigeant l’air sur les mineurs avant qu’il ne frappe le front de taille peut réduire leur exposition aux poussières. Le front peut aussi bénéficier d’une ventilation localisée d’appoint.

Une autre méthode consiste à mettre en œuvre des jets d’eau pulvérisée positionnés stratégiquement près de la tête d’abattage pour chasser les poussières à l’écart du mineur, vers le front de taille. L’utilisation d’agents tensioactifs contribue elle aussi à réduire les concentrations de poussières de charbon.

Les mineurs qui travaillent dans des mines d’amiante ou de minerai contenant de l’amiante sont exposés à des risques sérieux. On sait que l’exposition à l’amiante a accru le risque de mésothéliome et de cancer du poumon. Elle se traduit également par un risque plus élevé de contracter une asbestose (autre type de pneumoconiose) ou une affection des voies aériennes.

Les gaz d’échappement des moteurs diesel sont un mélange complexe de gaz, de vapeurs et de matières particulaires. Les gaz les plus dangereux sont le monoxyde de carbone, les oxydes d’azote et le dioxyde de soufre. Ils contiennent également de nombreux composés organiques volatils (COV) comme les aldéhydes et les hydrocarbures imbrûlés, les hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP) et les HAP nitrés (N-HAP). Les HAP et les N-HAP sont également adsorbés sur les particules de fioul. Les oxydes d’azote, le dioxyde de soufre et les aldéhydes sont tous des irritants respiratoires aigus. Beaucoup de HAP et de N-HAP sont par ailleurs cancérogènes.

Les particules émises par les moteurs diesel sont des particules de carbone de faible diamètre (<1 µm) condensées à partir des gaz d’échappement et qui s’agglomèrent souvent, dans l’air, en grappes ou en chaînes. Toutes ces particules sont respirables. Elles se sont révélées cancérogènes chez des animaux de laboratoire, et leur présence paraît augmenter le risque de cancer du poumon chez les travailleurs exposés à des concentrations supérieures à environ 0,1 mg/m3. Or, les mineurs du fond sont exposés à des concentrations sensiblement plus élevées. Le Centre international de recherche sur le cancer (CIRC) estime que les particules émises dans les gaz d’échappement des moteurs diesel sont probablement cancérogènes.

Une modification des moteurs et l’utilisation de carburants de haute qualité, propres et à faible teneur en soufre, devraient permettre de réduire les émissions polluantes. Les moteurs de moindre puissance à régime réduit et les carburants à faible indice de cétane produisent moins de particules. L’utilisation de carburants à faible teneur en soufre produit également moins de dioxyde de soufre (SO2) et de matières particulaires. Des filtres efficaces peuvent être montés sur les moteurs; ils permettent d’éliminer plus de 90% des matières particulaires contenues dans les gaz d’échappement. Ces filtres existent pour les moteurs sans laveur et pour les moteurs avec laveur à pulvérisation d’eau ou par voie sèche. De plus, l’installation d’un convertisseur catalytique apporte une réduction appréciable des émissions de monoxyde de carbone. Il y a formation d’oxydes d’azote dès que l’azote et l’oxygène sont soumis à des pressions et des températures élevées (par exemple, à l’intérieur des cylindres d’un moteur diesel), d’où une plus grande difficulté à les éliminer.

Dans les mines souterraines, la concentration de particules diesel dispersées peut être abaissée par une ventilation mécanique adéquate; une autre solution consiste à réduire l’utilisation de moteurs diesel. Pour tous les engins, machines et véhicules à moteur diesel, il convient de prévoir un débit minimal de ventilation pour diluer et évacuer les gaz d’échappement. Les besoins en ventilation sont fonction de la puissance du moteur et de l’usage auquel il est destiné. Si plus d’un moteur diesel est utilisé dans un même circuit d’aérage, il faudra accroître le débit d’aérage.

Un moteur diesel peut également aggraver le risque d’incendie ou d’explosion, car sa température superficielle est très élevée et il émet des gaz d’échappement très chauds accompagnés de flammes et d’étincelles, ce qui peut avoir pour conséquence d’enflammer des poussières de charbon ou toute autre matière combustible. Pour prévenir la combustion du charbon, il faut que la température superficielle du moteur ne dépasse pas 150 °C. L’installation d’un laveur devrait supprimer les flammes et les étincelles sortant du pot d’échappement qui pourraient enflammer le grisou ou les poussières de charbon.

On trouvera au tableau 74.9 une liste des gaz couramment rencontrés dans les mines. Dans les mines de charbon, les gaz d’origine naturelle les plus importants sont le méthane et le sulfure d’hydrogène; dans les mines d’uranium et les autres types de mines, c’est le radon. Une déficience en oxygène peut affecter les mines de charbon aussi bien que les mines d’uranium. Le méthane est un gaz combustible dont l’inflammation est responsable de la plupart des explosions dans les mines de charbon, lesquelles sont souvent suivies d’explosions plus violentes dues à l’inflammation des poussières de charbon soulevées par le souffle de la première. Dans toute l’histoire des charbonnages, des milliers de mineurs sont morts principalement par suite de feux et d’incendies et d’explosions. On peut réduire le risque d’explosion en diluant le méthane jusqu’à une concentration inférieure à sa limite explosive inférieure et en proscrivant toute source potentielle d’inflammation près du front de taille, là où la concentration du gaz est habituellement la plus élevée. La schistification — pulvérisation de calcaire ou de toute autre poussière de roche incombustible exempte de silice sur les parements, le sol et le toit des galeries — contribue à prévenir les explosions de poussières; il ne se produira pas d’explosion secondaire si la poussière soulevée par l’explosion de méthane n’est pas combustible.

Le radon est un gaz radioactif d’origine naturelle que l’on trouve entre autres dans les mines d’uranium et les mines d’étain; les mines de charbon n’en renferment pas. Ce gaz est une source de rayonnements ionisants (voir plus loin).

Parmi les autres sources de risques associés à des gaz, on peut ranger les irritants respiratoires présents dans les gaz d’échappement des moteurs diesel et dans les produits dégagés par les tirs de mines. Le monoxyde de carbone se rencontre non seulement dans l’échappement des moteurs, mais aussi dans les incendies où il peut atteindre des concentrations létales et créer un risque d’explosion.

Des oxydes d’azote (NOx) — surtout NO et NO2 — sont émis par les moteurs diesel et sont aussi des sous-produits des tirs de mines. Le bon fonctionnement des moteurs diesel demande que l’air (composé de 79% d’azote et de 20% d’oxygène) soit porté à des niveaux de températures et des pressions élevées, ce qui entraîne la formation de NOx. Une certaine réduction de NOx est néanmoins possible si la température du moteur est réduite et si l’on accroît la ventilation pour diluer et évacuer les gaz d’échappement.

Les NOx sont également des sous-produits du tir de mines. Lors des tirs, les mineurs sont évacués de la zone dangereuse. Pour éviter une trop grande exposition aux NOx, aux poussières et aux autres produits générés par les tirs, le retour des mineurs est retardé jusqu’à ce que le système d’aérage de la mine ait évacué une quantité suffisante de sous-produits de l’explosion, après quoi il s’effectue par une voie d’entrée d’air.

L’insuffisance d’oxygène peut être due à de multiples causes. L’oxygène peut être déplacé par d’autres gaz, par exemple le méthane, ou il peut être consommé par la combustion ou par des micro-organismes présents dans un espace non aéré.

Il existe bon nombre d’autres matières en suspension dans l’air auxquelles des groupes particuliers de mineurs peuvent être exposés.

L’exposition des vapeurs de mercure et les risques d’intoxication qui en découlent font partie des risques encourus par les mineurs travaillant à l’extraction de l’or, les personnes affectées au traitement de l’or ainsi que les travailleurs des mines de mercure. L’exposition à l’arsenic et le risque associé de cancer du poumon se rencontrent dans les mines d’or et de plomb. Les mineurs du nickel sont exposés à ce métal et, par conséquent, au risque de cancer du poumon et d’allergies cutanées.

Certaines matières plastiques ont trouvé une utilisation dans les mines, entre autres les mousses d’urée-formaldéhyde et de polyuréthane qui sont produites sur place. Elles servent à obturer les trous de forage et à améliorer la ventilation tout en contribuant à l’ancrage du toit. Le formaldéhyde et les isocyanates, deux matières de base de ces mousses, sont des irritants respiratoires qui peuvent provoquer une sensibilisation allergique; il est pratiquement impossible pour les mineurs sensibilisés de travailler en présence de l’un ou l’autre de ces éléments. Enfin, le formaldéhyde est un agent cancérogène pour l’humain (Groupe 1 du CIRC).

Le bruit est très répandu dans les opérations minières. L’utilisation d’engins puissants, les tirs à l’explosif et le transport du minerai sont sources de bruit. L’espace habituellement limité des chantiers souterrains crée une forte réverbération. Pour une même source de bruit, l’intensité sonore est plus forte en milieu confiné qu’en milieu ouvert.

L’exposition au bruit des machines peut être réduite par des moyens conventionnels. Il est possible de rendre les transmissions moins bruyantes, les échappements des moteurs plus silencieux; il est également possible de réduire la nuisance sonore des machines hydrauliques. Les goulottes et cheminées peuvent être isolées ou garnies de matériaux insonorisants. L’utilisation d’un équipement de protection de l’ouïe combinée à des examens audiométriques périodiques est souvent nécessaire.

Les rayonnements ionisants font partie des risques de l’industrie minière. Du radon peut être émis lorsqu’un massif rocheux est attaqué à l’explosif; il peut aussi être entraîné dans la mine par des voies d’eau souterraines. Le radon est un gaz, il est donc en suspension dans l’air. Le radon et ses produits de filiation émettent des rayonnements ionisants suffisamment puissants pour entraîner la formation de cellules cancéreuses dans les poumons. On observe des taux de mortalité élevés dus au cancer du poumon chez les mineurs qui travaillent à l’extraction de l’uranium; dans le cas des mineurs qui fument, ce taux est beaucoup plus élevé.

La chaleur est un risque dans les mines souterraines comme dans les exploitations à ciel ouvert. Dans les mines souterraines, la principale source de chaleur est le massif lui-même. La température de la roche augmente d’environ 1 °C par tranche de 100 m. Les autres sources de contrainte thermique sont la dépense énergétique des travailleurs, une ventilation insuffisante, la température ambiante et le degré d’humidité, ainsi que la chaleur générée par les machines d’exploitation, particulièrement les moteurs diesel. Dans les mines très profondes (plus de 1 000 m), la chaleur peut être source de problèmes critiques, la température des parois pouvant atteindre 40 °C. Dans les mines profondes d’Afrique du Sud, des groupes de climatisation en service au fond améliorent sensiblement le confort des mineurs et rendent leur travail moins pénible. Dans les mines à ciel ouvert, ce sont l’activité physique, la proximité de moteurs chauds, la température de l’air, l’humidité et l’exposition aux rayons du soleil qui sont les principales sources de chaleur.

Pour réduire la contrainte thermique des travailleurs dans ces mines, on peut refroidir les machines dont la température de fonctionnement est élevée, alléger l’activité physique, assurer un approvisionnement suffisant en eau potable, un travail à l’abri du soleil et une ventilation adéquate. Pour ce qui est des engins mécanisés, l’installation d’une cabine climatisée serait la bienvenue.

De nombreuses mines sont à haute altitude (parfois à plus de 4 600 m) et ceux qui y sont employés peuvent souffrir du mal des montagnes. Leur état de santé peut s’aggraver s’ils doivent faire la navette entre un chantier situé à haute altitude et un endroit moins élevé où la pression atmosphérique est plus proche de la valeur normale.