کنترل گردوغبار هوا در معادن زیرزمینی و روباز ازجمله مهم‌ترین و سخت‌ترین فعالیت‌ها برای شرکت‌های معدنی است. در معدن‌کاوی سطحی (مانند انواع روباز)، به دلیل نمایان بودن انواع گردوغبار و میزان آن، کنترل آن در سطح قابل‌قبولی ممکن است. از سوی دیگر، این کنترل ضروری در معادن زیرزمینی غالباً نادیده گرفته می‌شود، جایی که غبارهای قارچی و بیمارهای تنفسی شایع‌ترین ریسک‌ها در تهدید سلامت معدن کاران هستند.
بنا بر گزارش اداره سلامت انگلیس، سالانه بالغ‌بر ۱۲۰۰۰ مرگ ناشی از بیماری‌های ریوی در این کشور گزارش می‌شوند. علاوه بر این، از سال ۲۰۰۹ تا ۲۰۱۹، میزان بیماران آسمی با منشأ موقعیت شغلی، به‌شدت افزایش پیدا کرده است. محیط‌های معدنی، برحسب شیوه‌های اجرایی و حجم‌های برداشت، جزء چالش‌برانگیزترین مشاغل با ریسک بروز بیماری‌های تنفسی برای کارمندان خود هستند.
در فاصله سال‌های ۲۰۰۵ تا ۲۰۱۵، انجمن صنایع معدنی (IMA) تحقیق گسترده‌ای را از کارکنان و محیط‌های معدنی سراسر اروپا به عمل آورد؛ تحقیقی که نتیجه آن تعریف پروتکل‌ها و رویکردهایی حیاتی در کنترل گردوغبار معدنی و کاهش میزان زمان و حجم در معرض قرار گرفتن معدن کاران با این گردوغبار بود.
در این مقاله، نگاهی خواهیم داشت به انواع مختلف و معمول گردوغبار در سایت‌های معدنی و برخی از مؤثرترین شیوه‌های کنترل و دفع گردوغبار را توضیح خواهیم داد.
انواع مختلف ذرات معلق (PM) در سایت‌های معدنی
PM مخفف کلمه Particulate Matter و اصطلاحی برای مشخص کردن مخلوطی از ذرات جامد و قطرات مایع موجود در هوا است. برخی از ذرات مانند گردوغبار، خاک، دوده یا دود به‌اندازه کافی بزرگ هستند که با چشم غیرمسلح دیده شوند. برخی دیگر آن‌قدر کوچک هستند که تنها با میکروسکوپ‌های الکترونی قابل روئیت‌اند.
مهم‌ترین ذرات آلوده‌کننده هوا در دو دسته زیر طبقه‌بندی می‌شوند:
- PM10: ذرات قابل استنشاق، با قطرهای عمومی ۱۰ میکرومتر و کوچک‌تر.
- PM2.5 ذرات ریز قابل استنشاق، با قطرهای عمومی ۲.۵ میکرومتر و کوچک‌تر (هر تار موی انسان، به‌طور میانگین، ۷۰ میکرومتر قطر دارد، یعنی ۳۰ برابر بزرگ‌تر از بزرگ‌ترین عضو از خانواده PM2.5)
PM10 در عملیات معدنی
تقریباً ۴۰ درصد از گردوغبار حاصل از فعالیت‌های معدنی شامل PM10 هستند و از عملیاتی چون انفجار، حمل مواد معدنی، بارگیری و … نتیجه می‌شوند. باوجوداینکه PM2.5 تقریباً ۵ درصد از گردوغبار معدنی را تشکیل می‌دهد اما می‌تواند بسیار خطرناک‌تر از PM10 باشد.
ریسک‌های سلامت-محور متناظر با PM10
ازآنجاکه درصد بسیار بالایی از گردوغبار تولیدی در سایت‌های معدنی PM10 یا عناصری با اندازه کوچک‌تر را شامل می‌شود، این ذرات بیشترین اختلال را در سلامت کارکنان معدن و ساکنان محیط‌های اطراف وارد می‌کنند. اصلی‌ترین مشکلاتی که این ذرات می‌توانند منشأ آن‌ها باشند، عبارت‌اند از:
- سرفه‌های مداوم و تنگی نفس
- تشدید بیماری‌های زمینهای مانند آسم و آلرژی
- افزایش نیاز به دارو
- نارسایی‌های تنفسی حاد و مزمن
- پنوموکونیوز
اثرات زیست‌محیطی و اجتماعی ناشی از انتشار گردوغبار معدنی
تأثیر گردوغبار معدن بر جامعه‌های مجاور به عواملی چون فاصله آن‌ها از معدن و شرایط آب‌وهوایی بستگی دارد. ابراز نگرانی و مخالفت‌ها معمولاً ناشی از دیدن توده‌های بزرگ بر خواسته از سایت‌های معدنی است. گردوغبار قابل روئیت، که منبع اصلی آلوده کردن اتمسفر هم هستند، از انفجارهای موردنیاز در مراحل کاوش و استخراج حاصل می‌شوند.
سایر اثرات اجتماعی شامل رسوب گردوغبار بر روی سطوحی مثل پارچه، سقف خانه‌ها، انتقال گردوغبار به مخازن آب شرب، آلودگی زمینهای کشاورزی و … هستند.
ازنظر اثرات زیست‌محیطی، ذرات گردوغبار می‌توانند، با شناور شدن در جریان‌های هوا، به نقاط دور و نزدیک اطراف معدن انتقال یابند. اثرات این انتشار، شامل موارد زیرند:
- برهم خوردن تعادل در مواد مغذی موجود در آب رودخانه‌ها و دریاها
- کاهش و تغییر غنای مواد معدنی موجود در خاک
- آسیب‌های جدی به جنگل‌های اطراف و محصولات کشاورزی
- تأثیرات مختلف و گاهی برگشت‌ناپذیر بر تنوع موجود در اکوسیستم منطقه
اصلی‌ترین منابع تولید گردوغبار در معادن
معدن، صنعتی است که تولید گردوغبار عادی‌ترین انتظاری است که از فعالیت‌های حرفه‌ای آن می‌رود. بااین‌حال، میزان و نوع این گردوغبار همیشه مشکل‌های زیست‌محیطی و سلامت-محور زیادی تولید کرده‌اند. برای کنترل ریسک‌های متناظر با آن، گام اول شناسایی منابع تولید گردوغبار در سایت‌های معدنی است. موارد زیر اصلی‌ترین کانون‌های انتشار گردوغبار در انواع معادن هستند.
بارگیری، حمل‌ونقل و تخلیه مواد معدنی و مصرفی
بیش از ۵۰ درصد از گردوغبار تولیدی در معادن، منشأ مرتبط با انفجار، جابه‌جایی مواد در جبهه‌های بارگیری، حمل‌ونقل مواد و باطله‌های معدنی، تخلیه مواد معدنی و دفن حجم‌های بسیار بالا از باطله‌ها، دارند. همچنین، اصلی‌ترین فعالیت‌های معدنی که این انتشار را رقم می‌زنند، تخلیه مواد و فرسایش ایجادشده توسط چرخ کامیون‌های غول‌پیکر معدنی در جاده‌های خاکی هستند.
انفجار گرچه عملی پیوسته نیست، اما هر بار که اتفاق می‌افتد، توده‌های قابل‌توجهی از گردوغبار را در محیط و اتمسفر معدن انتشار می‌دهد. نکته مهم درباره فعالیت انفجار، مقیاس و گستردگی قدرت انتشار آن به مناطق اطراف معدن است. علاوه بر این، در هنگام انفجار، مواد زائد، و معمولاً تحقیق نشده، بیشتری به اتمسفر تزریق می‌شود.
خرد کردن و رصدِ مواد معدنی
فرایند‌های خرد کردن (اولیه، ثانویه و سوم) و غربالگری مرتبط با آن‌ها، مقادیر بسیار بالایی از گردوغبار (PM10 و PM2.5) و پودر بسیار ریز و فراری را تولید می‌کنند. این گردوغبار، علاوه بر اینکه برای سلامت افراد بسیار مضر است، می‌تواند با ورود به قرقره‌های تسمه نقاله‌های معدن، آتش‌سوزی‌های گسترده‌ای را نیز تشکیل دهد. همچنین، نفوذ گردوغبار به تجهیزات معدنی و غیرمعدنی، تأثیر بسیار بالایی در کاهش طول عمر و خرابی آن‌ها دارد.
به وجود آمدن توده‌های انتشار در این فعالیت‌ها از فرایند کاهش گرانولومتری مواد، عبور توده‌های مواد معدنی از مراحل مختلف رصد و جداسازی، فعالیت تسمه‌ها و لوله‌های مختلف ناشی می‌شود.
ذخایر و سدهای باطله
فعالیت معادن به‌گونه‌ای است که حجم‌های بالا یک ویژگی اساسی در تمام عملیات اجرایی است. به‌عبارتی دیگر، از نقطه اولیه شناسایی، تا انتقال مواد معدنی و باطله‌ها، تمام عملیات و تجهیزات با حجم‌های چند هزار و میلیون تنی سروکار دارند. از طرفی، انبارها و سدهای باطله معمولاً حاوی ذرات بسیار ریزی هستند که در مقابل وزش بادهای کم‌وبیش قدرتمند، به‌سرعت در فضا منتشر می‌شوند.
تفاوت کنترل گردوغبار در استخراج زیرزمینی با معدن روباز
در معادن روباز، غلظت شدید گردوغبار تا حد زیادی توسط گستردگی اتمسفر و وجود باد در سایت معدن، کاهش می‌یابد و معدن کاران کمتر در معرض آن قرار می‌گیرند. بااین‌حال، کاهش ریسک برای دسته‌ای از افراد، غالباً به معنی افزایش ریسک برای افراد دیگر است (حرکت توده‌ها به مناطق اطراف معدن). باوجوداین، در روزهایی که باد بسیار ملایم است یا وجود ندارد، سایت معدن آغشته به گردوغبار بوده به‌نحوی‌که سطح دید و سلامت هوا کاملاً کاهش می‌یابند.
به‌ویژه، باد آلودگی‌های PM10 و PM2.5 را به جوامع اطراف و محیط‌های طبیعی حوالی معدن انتقال می‌دهد. بنابراین، اقدامات کنترلی در جهت کاهش این انتشار خارجی و جذب حداکثری گردوغبار در سایت معدنی، بسیار ضروری است.
در معادن زیرزمینی، غلظت گردوغبار بسیار زیاد است و عامل دیگر آلودگی هوا یعنی گاز، تونل‌های معدنی را به مناطق پر ریسکی تبدیل می‌کنند. علاوه بر این، به دلیل دمای بالای ۳۰ تا ۴۰ درجهِ موجود در تونل‌ها، کپک و قارچ با سرعت و حجم بیشتری تولید می‌شوند و خطر شیوع بیماری‌های تنفسی در بین کارکنان را افزایش می‌دهند.
بنابراین، رصد وضعیت گردوغبار و کیفیت اکسیژن در محیط‌های معدنی بسیار مهم است و استفاده از سیستم‌های تهویه هوا، فیلترها و نظارت هوشمند ازجمله اقدامات ضروری در کنترل گردوغبار و گازهای معدنی هستند.
قوانین ملی و بین‌المللی برای کاهش مواجهه (ازنظر زمانی و حجم گردوغبار) کارکنان به PM10
محدودیت‌های مواجهه شغلی (OEL) از اصلی‌ترین عناصر در مدیریت ریسک متناظر با انتشار گردوغبار در سایت‌های معدنی هستند که به‌طورمعمول توسط سازمان‌های داخلی و خارجی ذی‌ربط، سنجش می‌شوند. به‌ویژه، اگر شرکت معدنی در پی دریافت استانداردهای جهانی، مانند ISO، باشد، باید در اولین گام، این پروتکل‌ها را به مرحله اجرا برساند.
OLEها معمولاً در قالب یکی از سه تعریف زیر ارائه می‌شوند:
- غلظت میانگین زمانی (TWA)، که همان میانگین غلظت ذرات مضر در یک شیفت کامل کاری است، معمولاً ۸ ساعت و کمتر موردنظر است.
- غلظت سقف، که غلظت آنی و حداکثری است و نباید میزان آلودگی هیچ‌وقت از آن تجاوز کند.
- حد نوردهی کوتاه‌مدت (STEL)، که میانگین غلظت در یک بازه زمانی مشخص است، به‌عنوان‌مثال ۱۵ دقیقه.
برای انواع گردوغبار که تأثیرات آن‌ها ناشی از در معرض قرار گرفتن‌های طولانی‌مدت است، چهارچوب TWA مدنظر قرار می‌گیرد (مانند معادن زغال‌سنگ و محدودیت در شیفت‌های کار).
سازمان بهداشت جهانی به کشورهای مختلف، دستورالعمل‌ها و سطوح مختلف از میزان گردوغبار و رابطه آن‌ها با سلامت افراد را ارائه می‌دهد. با این حال، راهنمای WHO مسائلی چون تفاوت در آب‌وهوای کشورها، شرایط اجتماعی–اقتصادی، برنامه‌های کاری و …، را در نظر نمی‌گیرد. درنتیجه، کشورها خود موظف به اتخاذ استانداردهای کاری، مرتبط با حجم گردوغبار موجود در محیط کاری، هستند.
گردوغبار معادن چگونه کنترل می‌شوند؟
سلسله‌مراتب کنترلی که در ادامه می‌آید، به‌منظور کاهش خطرات ناشی از انتشار گردوغبار در محیط معدن و مناطق اطراف آن است. کنترل‌هایی چون ژل‌زدایی، جایگزینی و ایزوله کردن خطر یا محیط خطرآفرین، از اصلی‌ترین فعالیت‌ها در کاهش این نوع از ریسک هستند.
ترتیب اجرای کنترل سلسله مراتب کنترل گردوغبار در معادن به شکل زیرند:
- حذف: خطر یا الزام به شرکت در فعالیت‌های مضر را حذف کنید (مانند استفاده از ربات‌ها در انفجارهای معدنی یا ماشین‌های خودکار برای حفاری).
- جایگزینی: جایگزینی رویکردهای امن با انواع خطرناک.
- جداسازی/ایزوله کردن: از موانع، فاصله‌های مکانی یا زمان برای جداسازی یا ایزوله کردن عامل انسانی از تجهیزات یا محیط خطرناک استفاده کنید.
- مهندسی: طراحی مجدد یا تغییر ابزارها و تجهیزات بر مبنای پروتکل‌های کنترلی.
- کنترل مدیریتی: برای محدود کردن و کاهش خطرات ناشی از هر ریسک، بر کیفیت و نوع آموزش، قوانین و رویه‌های اجرایی کنترل بیشتری اعمال شود.
- تجهیزات حفاظت شخصی: مطمئن شوید که تجهیزات لازم برای مواجه با چالش‌های کوچک و بزرگ و متناظر با انتشار گردوغبار، در اختیار کارکنان معدن است.
- فناوری و نوآوری: تجهیزات و رویکردهای اجرایی نوآورانه و فناوری–محور بهترین ابزارها در کاهش ریسک و برخورد با چالش‌ها هستند.
این اقدامات باید از قبل مدل‌سازی شوند. در مرحله طراحی سایت معدن، تجهیزات و زیرساخت‌ها، میزان و روند انتشار گردوغبار تحقیق و اقدامات لازم برای مهار آن برنامه‌ریزی گردند. به زبانی دیگر، مهم‌ترین گام در کنترل گردوغبار، فعالیت‌های پیشگیرانه و مطالعات اولیه درباره چگونگی اجرای آن‌ها است.
مثال‌هایی از کنترل گردوغبار
در این بخش، به صورت خلاصه، اجزای سلسله مراتب بالا را در قالب مثال‌هایی، بیشتر توضیح می‌دهیم.
حذف
- روش‌هایی را در استخراج اتخاذ کنید که گردوغبار کمتری را حاصل می‌کنند. به‌ویژه، روش‌هایی که از حجم‌های بالاتری از آب استفاده می‌کنند، به تولید گردوغبار کمتر می‌انجامند.
- مشکل را در نطفه خفه کنید: همیشه کنترل گردوغبار در نقطه تولید آن مؤثرتر از جمع‌آوری آن از اتمسفر محیط است.
- از تکنیک‌های سرکوب گردوغبار در مسیر انتقال آن استفاده کنید (استفاده از اسپری‌های آب، افزودنی‌های شیمیایی، تهویه محلی اگزوز، استفاده از مکنده).
جایگزینی
- یک محصول کمتر خطرناک، مانند گلوله به جای پودر، گارنت به جای ماسه را به‌عنوان عامل سایندگی در انفجار به‌کارگیرید.
جداسازی
- بین منابع تولید گردوغبار و اپراتورهای انسانی، حایل‌های فیزیکی، مثل کابین‌های فلزی، ایجاد کنید.
- از ماشین‌های خودکار و باقابلیت کنترل از راه دور بهره بگیرید.
مهندسی
- تجهیزات مناسب را انتخاب کنید (به‌عنوان‌مثال، تیغه‌های برش صحیح و متناسب با توده سنگ معدن به کار گیرید).
- تیغه‌ها و پیک‌های برش باید به طور منظم تعویض شوند تا از برندگی آن‌ها اطمینان حاصل شود.
- با پاشیدن آب به توده‌های انبارشده، مسیرهای حمل‌ونقل و بدنه معدن در هنگام استخراج، می‌توان از افزایش میزان انتشار گردوغبار جلوگیری کرد. همچنین، می‌توانید از مواد شیمیایی برای ارتقاء چسبندگی و اندازه قطرات مایع استفاده کنید.
- از محفظه‌ها بهره ببرید.
- مکان‌هایی از معدن که به‌طور کامل استخراج شده‌اند را احیاء کنید.
- برای کاهش و کنترل گردوغبار، از تهویه و فیلترهای بزرگ استفاده کنید.
کنترل مدیریتی
- روند تعمیر و نگهداری تجهیزات و دارایی‌های معدنی را با دقت و تأکید بیشتری دنبال کنید.
- محیط‌های امنی در سایت معدن ایجاد کنید تا در زمان‌های ضروری، مثل زمان انفجار، کارکنان را از معرض گردوغبار خارج کنند.
- از وضعیت جاده‌های خاکی بازدید و اطمینان حاصل کنید که در شرایط مطلوبی هستند.
- در مورد خطرات، نوع و فرایند کنترل گردوغبار و وظایف آن‌ها در اجرای آن‌ها، پرسنل را آموزش دهید.
- مدت‌زمان و حجمی از گردوغبار که کارکنان در معرض آن قرار می‌گیرند را محدود کنید (به طور مثال از چرخش شیفت‌ها و تغییر وظایف شغلی استفاده کنید).
حفاظت شخصی
- قبل از استفاده از تجهیزات حفاظت شخصی (PPE) از اجرای پروتکل‌های کنترلی بالا اطمینان حاصل کنید.
- از مناسب‌ترین و مطمئن‌ترین ابزار مراقبت تنفسی استفاده کنید.
- قبل از استفاده، مطمئن شوید که با شیوه استفاده، راحتی ابزار و نشانه‌های خرابی آن آشنا هستید.
فناوری و نوآوری
- تیم تحقیق و توسعه را مأمور بررسی مستمر فناوری‌های جدید در کنترل گردوغبار کنید.
- با آغوش باز از نوآوری‌ها و ارتباط با محیط‌های دانشگاهی به‌منظور بهره‌وری از خلاقیت و افکار جدید، استقبال کنید.
- شبکه‌ای وسیع از فعالان صنایع معدنی و فناوری ایجاد کنید و در آن فعال باشید.
جمع‌بندی
قرار گرفتن در معرض ذرات گردوغبار با قطر کمتر از ۱۰ میکرون برای زمان‌های طولانی، منجر به بروز بیماری‌هایی چون آزبستوز، سیلیکوز و پنوموکونیوز (بیماری سیاره ریه)، سرطان ریه و بیماری‌های قلبی عروقی می‌شود. علاوه بر این، وقتی میزان تولید گردوغبار از حدی بیشتر شود، کارکنان یکی پس از دیگری، سایت معدن را به سمت شغل‌های کم‌خطرتر ترک می‌کنند.
از طرفی، نگرانی‌های اجتماعی و بین‌المللی درباره افزایش گازهای گلخانه‌ای و آلودگی‌های ناشی از گردوغبارهای صنعتی، در سال‌های اخیر به شدت افزایش‌یافته است. همین امر منجر به اتخاذ تصمیمات شدید در کنترل صنایع مختلف و وادار کردن آن‌ها به دنبال کردن پروتکل‌های ایمنی شده است. معدن، به‌عنوان بازوی محرک در انقلاب صنعتی ۴، بیشتر از هر زمان دیگر در کانون توجه قرار دارد.
ازیک‌طرف، تقاضا برای مواد معدنی رو به افزایش است؛ از طرف دیگر، دستورالعمل‌های توسعه پایدار در کشورها، صنایع معدنی را در بالاترین رتبه‌ها ازنظر تولید ریسک‌های اقلیمی قرار داده‌اند. بنابراین، اگر شرکت‌های معدنی می‌خواهند سهمی از آینده شکوفای تولید و تقاضای بالا داشته باشند، باید بیش از پیش به مشارکت‌های ESG و رویکردهایی چون کنترل گردوغبار معدنی روی آورند.
کلمات کلیدی :
گردوغبار – کنترل گردوغبار – سایت‌های معدنی – شرکت‌های معدنی – انتشار گردوغبار – معدن کاران – سایت‌های معدنی – فعالیت‌های معدنی
منابع :
