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Ventilation des mines souterraines : systèmes, défis et solutions

Ventilation des mines souterraines : systèmes, défis et solutions



La conception de la ventilation d’une mine souterraine définit la circulation, la répartition et la régulation de l’air dans les puits, rampes, galeries, chantiers d’extraction, fronts d’avancement et voies de retour. Le système doit fournir de l’air frais, évacuer les polluants et la chaleur vers les retours prévus, permettre la dilution et l’évacuation des fumées de tir ainsi que le contrôle de l’atmosphère avant le retour du personnel dans les travaux, et rester efficace à mesure que les travaux miniers se développent.

La ventilation doit d’abord être étudiée à l’échelle du réseau, avant d’être abordée comme un choix d’équipements. Le réseau détermine le parcours de l’air, le débit nécessaire dans chaque secteur et les résistances à vaincre. Les ventilateurs fournissent la pression motrice, mais un ventilateur de capacité supérieure ne corrige pas, à lui seul, un mauvais tracé des voies d’aérage, des fuites excessives, un déséquilibre entre branches ou un court-circuit entre l’entrée et le retour d’air.

Périmètre de ce guide : cet article traite de la conception des réseaux de ventilation souterraine, des circuits d’air, des résistances, de la maîtrise des polluants, de la surveillance et de l’exploitation. Les catégories de ventilateurs, leurs courbes, la comparaison des modèles de ventilateurs, les configurations de montage et le choix des équipements sont présentés dans notre guide des ventilateurs d’aérage minier. Une première plage de débits et de pressions doit être établie pour le réseau ; les hypothèses sont ensuite vérifiées avec les équipements retenus et leurs conditions d’installation.

Synthèse technique

  • Besoins. Définir le débit requis à chaque poste de travail actif et pour chaque situation d’exploitation raisonnablement prévisible, et non uniquement le débit total traversant le ventilateur.

  • Parcours de l’air. Vérifier qu’un cheminement maîtrisé relie l’entrée d’air frais, les zones de travail et le retour prévu, sans court-circuit ni recirculation compromettant leur alimentation.

  • Base de dimensionnement. Préciser les débits, la nature des pressions, les points de mesure, la masse volumique de référence et les conditions de fonctionnement minimales, normales et maximales.

  • Vérification. Caler le modèle du réseau sur les mesures souterraines et définir les alarmes, les actions en cas de défaillance et les procédures de gestion des modifications.

Auteur : Équipe technique de BOFENG FAN

Publié par : Shandong Bofeng Fan Co., Ltd.


Qu’est-ce que la ventilation des mines souterraines ?

La ventilation souterraine, également appelée aérage minier, organise le renouvellement et la circulation de l’air dans les travaux miniers afin de maintenir une qualité d’air, une ambiance thermique et des conditions de travail adaptées. L’air frais est dirigé vers les zones occupées et les chantiers actifs. L’air chargé de polluants, de chaleur ou d’humidité est ensuite conduit vers des voies de retour déterminées, puis rejeté hors de la mine.

Le système comprend généralement les éléments suivants :

  • les ouvertures au jour, puits, entrées de galeries, rampes ou descenderies, cheminées d’aérage et galeries souterraines ;

  • les circuits d’entrée d’air frais et de retour d’air ;

  • les bifurcations répartissant les débits entre les secteurs de production et les travaux préparatoires ;

  • les cloisons, portes d’aérage, régulateurs de débit, barrages étanches, croisements séparant les courants d’air et autres ouvrages de ventilation ;

  • les gaines servant à ventiler les galeries en cul-de-sac et les postes de travail locaux ;

  • les ventilateurs principaux, les ventilateurs de renfort lorsqu’ils sont autorisés et les équipements de ventilation auxiliaire ;

  • les dispositifs de mesure et de surveillance des débits, pressions, gaz, températures, humidité et état des équipements.

Ces éléments doivent être évalués comme un ensemble. Le débit mesuré en surface ne prouve pas que l’air nécessaire atteint un front éloigné : les résistances des branches, les fuites, les ouvrages de réglage et l’état des gaines déterminent sa répartition effective. Les directives minières de l’IFC traitent ainsi la ventilation comme une composante du projet global ; le règlement québécois comporte, dans son propre champ d’application, des dispositions sur l’alimentation en air, le fonctionnement des ventilateurs et les conditions de reprise du travail.[1][2]

Schéma simplifié d’un circuit de ventilation souterraine, de l’entrée d’air frais aux chantiers, puis au retour et au ventilateur principal en surface

Figure 1. Circuit simplifié d’une mine ventilée par extraction : entrée d’air frais, distribution aux niveaux de travail, retour d’air et évacuation par le ventilateur en surface. Ce schéma est illustratif ; l’organisation réelle dépend de chaque mine.


Comment fonctionne un circuit de ventilation souterraine ?

L’air circule dans la mine sous l’effet d’une différence de pression entre l’entrée et le retour d’air du réseau. Cette différence doit permettre de vaincre les pertes de charge des puits, rampes, galeries, cheminées, gaines, coudes, jonctions, ouvrages de ventilation et raccordements en surface. Le débit obtenu dépend donc à la fois de la pression disponible et de la résistance du parcours.[3][6]

Un circuit simplifié peut être décrit en cinq étapes :

1. Entrée de l’air dans la mine. L’air frais est aspiré ou insufflé par un puits, une entrée de galerie, une descenderie ou une autre ouverture d’admission prévue à cet effet.

2. Répartition du débit principal. Le débit total est réparti entre les niveaux d’exploitation, secteurs d’extraction, ateliers, voies de circulation, stations de pompage et autres installations selon leurs besoins.

3. Alimentation des postes actifs. Les travaux disposant d’une liaison continue entre entrée et retour bénéficient de l’aérage principal. Les galeries en cul-de-sac et les fronts d’avancement nécessitent généralement un ventilateur auxiliaire et une gaine, faute de circuit traversant complet.

4. Passage de l’air pollué dans le retour. L’air doit circuler des zones les moins polluées vers les sources d’émission, puis rejoindre les retours. Le réseau doit éviter, autant que possible et conformément aux exigences applicables, de faire traverser un autre poste occupé par cet air déjà chargé en polluants.

5. Évacuation hors de la mine. Le retour conduit l’air vers un puits de sortie, une cheminée, une ouverture au jour ou une station de ventilation en surface.

Un réseau réel se résume rarement à un trajet rectiligne. Il associe des branches en série et en parallèle. Les portes s’ouvrent, les régulateurs sont ajustés, de nouveaux fronts sont raccordés, d’anciens travaux sont isolés et les chemins de fuite d’air évoluent. La ventilation exige donc un suivi d’exploitation continu ; elle ne se limite pas à une installation initiale.


Coordonner l’aérage principal, la distribution, l’aérage secondaire et les ventilateurs de renfort

Le réseau associe la circulation générale de la mine, la distribution entre secteurs et la ventilation locale des travaux en cul-de-sac. Là où leur emploi est admis, les ventilateurs de renfort ajoutent de la pression dans certains circuits. Les mesures et les commandes permettent de vérifier que ces éléments fonctionnent ensemble conformément au plan de ventilation.

Aérage principal

L’aérage principal assure la circulation entre les principales entrées et sorties d’air. Les besoins dépendent de la profondeur, de la méthode d’exploitation, des sections de passage, du parc d’engins, des charges polluantes et thermiques et des extensions prévues. Les raccordements en surface, puits, galeries principales, fuites et retours influencent tous le point de fonctionnement. Le choix du ventilateur principal de mine doit donc s’appuyer sur une analyse du réseau, puis être vérifié avec les conditions réelles de montage.[1][6]

Distribution entre secteurs et branches

La distribution répartit le débit principal entre les branches de production et de service. Un régulateur agit sur cette répartition en ajoutant une résistance à sa branche ; il ne crée pas de débit supplémentaire. Un étranglement excessif augmente les pertes de charge et peut pénaliser d’autres zones. Lorsque cela est possible, améliorer une galerie, réparer les fuites, raccourcir un retour ou créer une voie parallèle peut constituer une meilleure solution à long terme.

Aérage secondaire ou ventilation auxiliaire

Les galeries en cul-de-sac nécessitent généralement une ventilation auxiliaire par gaine, car elles ne disposent pas d’un circuit traversant complet. Au Québec, le règlement minier emploie le terme « ventilateur secondaire » pour l’équipement qui assure la circulation d’air dans une zone hors du circuit principal. Le système doit recevoir suffisamment d’air frais du réseau principal, fournir au front le débit requis ou en extraire l’air, puis évacuer l’air pollué sans recirculation. Les montages soufflants, aspirants et mixtes sont expliqués plus loin ; leur comparaison du point de vue des équipements figure dans le guide des ventilateurs pour l’aérage minier.[2]

Ventilateurs de renfort et interactions avec le réseau

Lorsqu’il est autorisé par les prescriptions applicables et intégré au plan de ventilation, un ventilateur de renfort ajoute de la pression dans un circuit souterrain donné. Il modifie aussi les pressions dans les branches raccordées. Son étude doit donc intégrer les ventilateurs principaux, les risques de recirculation, les dérivations éventuelles, les situations d’arrêt, les commandes et la surveillance. Il ne se dimensionne pas comme un équipement indépendant. Les travaux de modélisation minière présentés par l’IRSST intègrent notamment ce type de ventilateur dans les branches du réseau.[6]


Déterminer les débits d’air et les pressions nécessaires

Une évaluation utile sépare deux questions :

1. Quel débit faut-il à chaque poste et dans chaque situation d’exploitation ?

2. Quelle pression faut-il pour faire circuler ce débit sur les parcours retenus ?

Le débit nécessaire découle des risques et des activités à maîtriser. Selon la mine, il faut considérer les personnes présentes, les engins diesel, les dégagements gazeux, les fumées de tir, les poussières, la chaleur, l’humidité, les postes de charge des batteries, les ateliers et les émissions des procédés. La réglementation et le plan de ventilation peuvent également fixer des débits ou vitesses minimaux. Le besoin déterminant doit être établi par secteur et pour des combinaisons réalistes d’activités simultanées, et non déduit du seul débit total des ventilateurs.[1][2]

Les relations ci-dessous servent à organiser les données de débit et de pression. Elles ne remplacent ni un modèle de réseau calé sur des mesures, ni l’évaluation des risques propre au site, ni le plan de ventilation approuvé lorsqu’une telle approbation est requise.

Débit d’air et vitesse d’écoulement

Pour une section de passage définie, la relation de base est :

Q = A × v

  • Q = débit volumique d’air, généralement exprimé en m³/s ;

  • A = aire effective de la section de passage, en m² ;

  • v = vitesse moyenne de l’air dans cette section, en m/s.

Cette relation est essentielle lors des campagnes de mesures d’aérage. Une vitesse mesurée sans détermination fiable de la section ne fournit pas un débit fiable. De même, une mesure ponctuelle peut mal représenter la moyenne d’une section irrégulière. Le protocole doit définir la méthode, la station de mesure, les dimensions de la section, l’état et l’étalonnage de l’instrument ainsi que les corrections nécessaires.[3][9]

Bilan d’air aux bifurcations et aux jonctions

Pour des branches évaluées à une masse volumique locale sensiblement identique, la somme des débits entrants à un nœud doit correspondre à la somme des débits sortants. Les fuites identifiées sont intégrées au bilan, et l’écart résiduel est examiné au regard de l’incertitude de mesure :

ΣQ_entrée ≈ ΣQ_sortie

Si la masse volumique diffère sensiblement entre les stations, il faut comparer les débits massiques ou ramener les débits volumiques à un même état de référence avant d’établir le bilan.

Les bilans d’air sont utiles aux accès des niveaux, aux répartitions entre secteurs, aux jonctions des retours et dans les circuits auxiliaires. Un écart important inexpliqué peut révéler une fuite, une liaison absente du plan, une station mal choisie ou des relevés effectués avec des configurations différentes du réseau.[6]

Résistance du réseau et pertes de charge

Pour une branche simplifiée du réseau minier, la perte de charge est couramment représentée par la relation quadratique :

ΔP = R × Q²

  • ΔP = perte de charge de la branche, généralement exprimée en Pa ;

  • R = résistance équivalente de la branche, par exemple en Pa/(m³/s)² ou N·s²/m⁸ ;

  • Q = débit d’air traversant la branche, généralement en m³/s.

Cette approximation s’applique à un écoulement turbulent, pour une géométrie et une masse volumique définies. La résistance doit être réévaluée si la section, la rugosité, les obstacles, les ouvrages de réglage ou les conditions de référence changent.[3][7]

En aérage minier, cette grandeur est souvent désignée comme la résistance aéraulique de la voie ou résistance d’Atkinson. Sa valeur n’a de sens qu’avec son système d’unités et la convention retenue pour la masse volumique. Ici, R comprend l’effet de la masse volumique dans l’état annoncé ; il ne faut pas l’assimiler sans conversion à un coefficient de frottement ni à une résistance définie dans une formule faisant intervenir la masse volumique séparément.

La résistance équivalente traduit les effets de la longueur, du périmètre et de l’aire de la section, de la rugosité, des obstructions, coudes, jonctions, régulateurs et autres singularités. Une section rétrécie ou dégradée peut fortement augmenter la pression nécessaire. Les recherches de l’IRSST sur les facteurs de friction des galeries illustrent l’importance de caractériser les parois et les voies d’aérage, sans confondre le facteur de frottement avec la résistance totale d’une branche.[7]

À résistance constante, doubler le débit multiplie approximativement la perte de charge par quatre. La puissance aéraulique théorique Q × ΔP est alors multipliée par huit, avant prise en compte des rendements du ventilateur, du moteur et de l’entraînement. Le rapport des consommations électriques réelles n’est pas nécessairement identique. Supprimer un étranglement ou ajouter une voie parallèle adaptée peut donc être plus efficace qu’augmenter continuellement la pression du ventilateur.

Nature des pressions, état de référence du débit et masse volumique de l’air

Les données du projet doivent préciser s’il s’agit de pression statique ou totale et identifier les points de mesure ou de référence. Pour une mesure différentielle, les deux points et les grandeurs comparées doivent être connus. Une élévation de pression mesurée entre l’entrée et la sortie d’un ventilateur ne se compare pas directement à la perte de charge d’une branche si les définitions, les emplacements ou les conditions de masse volumique diffèrent.

Il faut aussi indiquer si le débit volumique correspond aux conditions réelles dans la mine ou à un état de référence. À vitesse de rotation identique et dans des conditions aérodynamiques comparables, l’élévation de pression et la puissance transmise à l’air dépendent de sa masse volumique. L’altitude, la température, l’humidité et la pression barométrique interviennent donc dans la comparaison entre mesures, courbes du ventilateur et essais de réception. L’expression « masse volumique » désigne ici une masse par unité de volume, et non une densité relative sans unité.[3][6]

Ne pas comparer ces données sans vérifier leurs bases

  • le débit traversant le ventilateur et le débit réellement fourni à la sortie d’une gaine soufflante ou aspiré à l’entrée d’une gaine d’extraction ;

  • des pressions statiques, totales ou différentielles sans préciser les grandeurs et les points de référence ;

  • un débit volumique réel et un débit ramené à des conditions normalisées ou à un autre état de référence ;

  • les résultats d’un modèle et des mesures prises avec une configuration différente du réseau.

Voies d’aérage en série et en parallèle

En série, en l’absence de fuites intermédiaires et pour des masses volumiques comparables, le même débit traverse successivement les différents tronçons. Les résistances s’additionnent :

R_total = R_1 + R_2 + R_3 + ...

En parallèle, le débit se répartit entre plusieurs parcours. Pour des branches reliant les mêmes nœuds, sans source de pression indépendante à l’intérieur de chaque branche et avec des pertes suivant la loi quadratique :

1 / sqrt(R_total) = 1 / sqrt(R_1) + 1 / sqrt(R_2) + 1 / sqrt(R_3) + ...

Dans cette écriture, sqrt(R) désigne la racine carrée de la résistance ; R_total est la résistance équivalente de l’ensemble.

Deux voies parallèles identiques présentent une résistance équivalente égale au quart de celle d’une seule voie, si elles restent toutes deux ouvertes et correctement raccordées. Cette disposition peut réduire la pression nécessaire et offrir davantage de souplesse. Un rétrécissement, un mauvais entretien ou le transfert de polluants vers une autre zone active peut toutefois réduire l’intérêt de la solution ou la rendre inacceptable du point de vue de la sécurité.

Fuites d’air et pertes de charge singulières

Tout l’air déplacé par la ventilation principale n’atteint pas nécessairement le poste prévu. Une partie peut emprunter des portes endommagées, des cloisons ou barrages non étanches, des joints de gaine défectueux ou des ouvertures non prévues. Les régulateurs, changements brusques de section, coudes, jonctions, grilles, silencieux et raccords créent en outre des pertes de charge singulières. Une fuite détourne un débit ; une perte de charge dissipe de l’énergie. Les deux phénomènes ne doivent pas être confondus.

L’évaluation du système distingue donc :

  • l’air entrant dans la mine ;

  • l’air atteignant chaque secteur ;

  • l’air atteignant chaque poste de travail actif ;

  • l’air fourni à la sortie de la gaine soufflante ou aspiré à l’entrée de la gaine d’extraction ;

  • l’air évacué par le retour prévu.

Une fois établies les premières exigences du réseau en débit, pression, plage de fonctionnement et conditions de montage, le type de ventilateur, le modèle, la courbe, le moteur et la commande peuvent être comparés sur la page de sélection des ventilateurs d’aérage minier. Les hypothèses du réseau sont ensuite confrontées à l’équipement retenu et ajustées si nécessaire.


Concevoir les entrées d’air, la distribution aux chantiers et les retours

Faire circuler l’air des zones les moins polluées vers les sources d’émission

Lorsque la configuration de la mine le permet, l’air frais doit atteindre les zones occupées et les moins polluées avant les lieux où sont produits gaz, poussières, émissions diesel, fumées de tir ou chaleur. L’air chargé doit ensuite rejoindre le retour sans être réutilisé pour ventiler un autre poste. Ce principe limite les expositions secondaires et facilite la détection des situations anormales.

La ventilation en série de postes occupés ne doit pas être considérée comme autorisée par défaut. Lorsqu’elle est admise et prévue dans le plan de ventilation, les effets des polluants, de la chaleur, des fumées et des situations d’urgence sur les zones en aval doivent être étudiés explicitement. L’air arrivant au poste suivant peut déjà être pollué ou réchauffé ; un incendie ou un dégagement gazeux en amont peut affecter tout le parcours suivant. La possibilité de calculer des résistances en série ne vaut pas autorisation d’exploitation.

Éviter les courts-circuits d’air et la recirculation

Un court-circuit d’air apparaît lorsqu’un trajet non prévu de faible résistance relie l’entrée au retour en contournant la zone à ventiler. La recirculation réintroduit de l’air évacué dans le circuit qui l’a déjà utilisé. Le règlement québécois distingue ce phénomène de la réutilisation de l’air dans un autre circuit ou à un autre poste souterrain ; cette distinction réglementaire doit être appliquée dans son propre champ territorial. Un court-circuit ou une recirculation peut laisser le front insuffisamment alimenté en air frais malgré un débit élevé au ventilateur.[2]

Les causes courantes comprennent :

  • une porte d’aérage ouverte ou endommagée ;

  • une fuite autour d’une cloison ou d’un barrage étanche ;

  • un circuit auxiliaire installé dans une zone où l’alimentation en air frais est insuffisante ;

  • une séparation inadéquate entre le rejet d’air pollué et l’admission d’air du circuit auxiliaire ;

  • un régulateur mal placé ou mal réglé ;

  • une nouvelle liaison entre les travaux d’entrée et de retour d’air ;

  • un changement de fonctionnement des ventilateurs modifiant les rapports de pression entre branches.

Exploiter les ouvrages de ventilation selon un plan défini

Les cloisons, portes, régulateurs, croisements dénivelés, barrages étanches et ouvrages d’isolement dirigent et séparent les courants d’air. Leur état réel compte autant que leur conception. Une cloison dégradée ou une porte laissée ouverte peut modifier les débits bien au-delà de son emplacement. Ces ouvrages doivent être inspectés, repérés sur le plan de ventilation et intégrés aux procédures de gestion des modifications.

Les régulateurs demandent une attention particulière. En augmentant la résistance de leur branche, ils peuvent en réduire le débit et redistribuer une partie de l’air vers d’autres parcours ; le résultat dépend de l’ensemble du réseau et des points de fonctionnement des ventilateurs. Ils ne produisent pas d’air supplémentaire. Un réglage important doit être étudié à l’échelle du réseau puis vérifié par des mesures, sans supposer qu’une fermeture améliore automatiquement la ventilation de la zone visée.

Prévoir l’évolution des travaux miniers

Le réseau évolue avec l’avancement des galeries, l’ouverture ou la fermeture des chantiers d’extraction, le déplacement des voies de roulage et le prolongement des retours. Une configuration suffisante au stade actuel peut devenir inadéquate après le raccordement d’un nouveau niveau ou l’allongement d’une ligne de gaines.

La planification doit au minimum examiner :

  • la configuration actuelle d’exploitation ;

  • les prochaines phases de développement et d’extraction ;

  • les parcours d’entrée et de retour les plus longs prévus ;

  • le déploiement futur des engins diesel ou électriques ;

  • les conditions thermiques et les venues d’eau prévisibles à plus grande profondeur ;

  • les fermetures, isolements et modifications programmés des voies d’aérage ;

  • les situations de production normale ou réduite, de tir, de maintenance et d’urgence.


Ventilation auxiliaire des fronts d’avancement et des galeries en cul-de-sac

L’aérage secondaire doit être réévalué à mesure que le front avance. L’allongement des gaines augmente la résistance et ajoute des raccords susceptibles de fuir. Les pertes de charge et les fuites affectent toutefois les performances par des mécanismes différents. Dans ce guide, le terme « gaine » désigne le conduit de ventilation, souple ou rigide, installé dans la galerie ; il ne désigne pas la galerie elle-même.

Les frottements, les rétrécissements et les obstacles augmentent la pression nécessaire à un débit donné. À vitesse de rotation et calage des pales constants, une modification de résistance déplace l’intersection entre la courbe du ventilateur et celle du réseau, donc le point de fonctionnement. Les frottements ne retirent pas d’air à une gaine étanche : sans fuite, le débit massique se conserve, même si le débit volumique peut varier avec la masse volumique.[3]

Les fuites modifient le rapport entre le débit du ventilateur et le débit fourni ou aspiré au front. En soufflage, une partie de l’air peut s’échapper avant la sortie de la gaine. En aspiration, les fuites peuvent faire entrer de l’air de la galerie dans la conduite ; le débit traversant le ventilateur est alors supérieur au débit aspiré au front. La recirculation est un problème distinct : elle peut diminuer l’apport d’air frais alors que le débit total du ventilateur reste élevé.

L’examen du circuit auxiliaire doit vérifier :

  • le débit d’air frais que le réseau principal met à disposition du circuit auxiliaire ;

  • la position du ventilateur et de son rejet par rapport à l’entrée d’air frais et au retour ;

  • le diamètre, la longueur, le matériau, les raccords, les coudes et l’état des gaines ;

  • la distance entre la sortie de la gaine de soufflage ou la bouche d’aspiration et le front ;

  • le débit réellement fourni à la sortie de la gaine soufflante ou aspiré à l’entrée de la gaine d’extraction, plutôt que le seul débit nominal annoncé pour le ventilateur ;

  • le parcours dans la galerie, à l’extérieur de la gaine, qui complète le circuit local entre entrée et retour ;

  • les conditions de poussières, gaz, chaleur et fumées de tir ;

  • les effets des déplacements d’engins et des prolongements de gaines ;

  • les asservissements de sécurité, alarmes et mesures prévues en cas de perte de ventilation.

En soufflage, la gaine d’amenée d’air fonctionne généralement en surpression par rapport à l’air de la galerie. En aspiration, elle doit résister à la dépression sans s’écraser. Un montage mixte peut améliorer la maîtrise de l’air dans certaines applications, mais exige des débits et des positions de gaines coordonnés. Inverser le sens de rotation du moteur ne suffit pas à transformer une installation soufflante en installation aspirante adaptée : l’aérodynamique du ventilateur, les gaines, les raccordements, les commandes et le rejet au retour doivent convenir au service prévu.

Les choix d’équipements et les contraintes de fonctionnement avec les gaines sont détaillés sur la page des ventilateurs auxiliaires de mine. Les distances au front et les conditions d’installation doivent être définies par le projet et ses prescriptions applicables.


Principaux défis de la ventilation des mines souterraines

Gaz miniers et fumées de tir

Les risques gazeux dépendent du gisement et de la méthode d’exploitation. Le méthane joue un rôle majeur dans de nombreuses mines de charbon ; ailleurs, les fumées de tir, le monoxyde de carbone, les oxydes d’azote, les composés soufrés, le radon ou les émissions des procédés peuvent être déterminants. Le plan doit préciser les sources possibles, les dégagements attendus, les points de surveillance, les seuils d’alarme, les conditions de dissipation des fumées et les procédures de reprise. Au Québec, le terme « sautage » désigne couramment le tir à l’explosif dans les textes miniers.[1][2]

Après un tir, le simple redémarrage du ventilateur ne prouve pas que le poste est sûr. Le temps de dilution et d’évacuation des fumées dépend de leur quantité et de leur localisation, du débit disponible, de la distance au retour, des zones stagnantes et de l’état des gaines. Le retour du personnel et la reprise du travail doivent suivre les procédures du site et les exigences de contrôle de l’atmosphère ; ils ne peuvent être déduits de la seule observation d’une roue en rotation ou d’un délai arbitraire.[2]

Particules diesel et polluants gazeux

Les engins diesel émettent des particules d’échappement, désignées ici comme « particules diesel » et par le sigle anglais DPM, ainsi que du monoxyde et du dioxyde de carbone, des oxydes d’azote, des composés soufrés et des hydrocarbures. Dans les mines où leur utilisation est autorisée, la maîtrise des émissions et de l’exposition doit associer plusieurs mesures. Les recommandations de l’INRS combinent notamment réduction à la source, entretien, traitement des gaz d’échappement et ventilation, plutôt que de s’appuyer sur le seul débit d’air.[4]

Une stratégie pratique peut associer :

  • un débit suffisant pour diluer et entraîner les polluants vers les retours ;

  • des moteurs moins émissifs et un carburant adapté aux équipements ;

  • une maintenance régulière et des contrôles des émissions ;

  • des filtres à particules ou d’autres traitements d’échappement compatibles avec l’application ;

  • l’organisation du trafic et la limitation du fonctionnement inutile au ralenti ;

  • la planification des engins et la limitation de leur utilisation simultanée dans chaque secteur ;

  • l’évaluation de l’exposition des travailleurs et la surveillance de l’atmosphère.

Augmenter le débit peut réduire une concentration tout en augmentant la consommation d’énergie, sans corriger les émissions d’un moteur mal entretenu. La ventilation doit donc compléter la maîtrise à la source. Il faut également préciser la grandeur mesurée lors de l’évaluation des particules diesel : le carbone total comprend le carbone organique et le carbone élémentaire ; une concentration exprimée en carbone total n’est donc pas interchangeable avec une concentration exprimée en carbone élémentaire. Les informations analytiques de l’IRSST illustrent cette distinction ; leurs valeurs historiques ne sont pas reproduites ici comme limites communes aux pays francophones.[4][10]

Maîtrise des poussières

La ventilation dilue et transporte les poussières en suspension, mais ne les capte pas automatiquement à la source. Une vitesse excessive peut remettre en suspension les dépôts. L’abattage, le forage, le concassage, le chargement, les transferts de matériaux et la projection de béton peuvent nécessiter arrosage, encoffrement, lavage de l’air, dépoussiérage humide ou aspiration localisée en complément de l’aérage général.[1][3]

Lorsqu’un captage ou un traitement est nécessaire, le débit d’extraction, l’emplacement du dispositif de captage, la résistance des conduites, le circuit d’eau ou de filtration et le rejet final doivent être conçus comme un système de maîtrise à la source. Le guide des équipements de dépoussiérage minier présente cette catégorie. Il ne faut pas confondre ce captage à la source avec la ventilation auxiliaire d’un front.

Chaleur et humidité dans les mines profondes

La charge thermique peut provenir du massif rocheux, de l’autocompression de l’air descendant dans un puits, des eaux souterraines chaudes, des moteurs diesel, des entraînements électriques, des tirs et de l’activité humaine. La ventilation constitue une mesure technique importante, mais un refroidissement complémentaire peut être nécessaire. Les directives minières de l’IFC associent ventilation, refroidissement et maîtrise de l’exposition thermique ; l’INRS complète ce cadre par des mesures techniques et organisationnelles de prévention.[1][5]

Un débit supplémentaire n’apporte pas toujours une réponse suffisante. Si l’air entrant est déjà chaud et humide, sa capacité de refroidissement reste limitée. Des vitesses élevées peuvent aussi remettre des poussières en suspension ou créer des conditions gênantes dans les voies de circulation. Une étude thermique peut devoir considérer :

  • les températures sèche et humide, ainsi que les paramètres de l’indice thermique retenu pour l’exposition ;

  • l’humidité et les venues d’eau dans les voies d’entrée d’air ;

  • la chaleur du massif rocheux et des eaux souterraines ;

  • les apports thermiques des équipements et des tirs ;

  • la longueur des parcours et l’autocompression liée à la profondeur ;

  • le refroidissement localisé ou centralisé de l’air ;

  • l’organisation du travail, les pauses et les mesures de prévention de la contrainte thermique.

Évolution de la production et des besoins en air

Les besoins changent avec les déplacements des engins et du personnel, le transfert de production entre niveaux, les tirs et l’avancement des fronts. Des réglages fixes peuvent envoyer trop d’air dans un secteur inactif tout en laissant un chantier actif insuffisamment ventilé. À l’inverse, diminuer le débit sans informations fiables peut supprimer une marge de sécurité nécessaire.

Le système doit définir les situations normales et dégradées, les débits minimaux admis, la surveillance requise et les personnes habilitées à modifier les ouvrages de réglage ou le fonctionnement des ventilateurs.

Consommation d’énergie et efficacité du système

La ventilation peut représenter une charge électrique continue importante. Sa part réelle dans le bilan énergétique dépend toutefois de la profondeur, des parcours, du climat, des besoins de refroidissement, de la production et des engins. Le projet Borden, situé en Ontario et décrit par Ressources naturelles Canada, associe notamment électrification des engins et ventilation à la demande. Il illustre l’intérêt d’une approche globale, sans fournir de pourcentage universel d’économie attribuable à la seule ventilation ou transposable à une autre mine.[8]

L’efficacité du système ne se résume pas au rendement du ventilateur. L’énergie peut être gaspillée par :

  • des voies d’entrée ou de retour présentant une forte résistance ;

  • des régulateurs ou étranglements inutiles ;

  • des fuites dans les ouvrages de ventilation ou les gaines ;

  • des raccordements d’admission, de transition ou de rejet mal conçus en surface ;

  • un apport d’air excessif à des zones inactives ;

  • des paramètres de régulation inadaptés ;

  • des ventilateurs fonctionnant loin des conditions requises par le réseau.


Surveillance et campagnes de mesures d’aérage

Un dimensionnement ou un modèle informatique reste une prévision tant qu’il n’a pas été confronté aux mesures souterraines. Une campagne de mesures établit la distribution réelle des débits et les relations de pression dans une configuration donnée. La surveillance continue renseigne ensuite sur l’évolution des conditions critiques entre les campagnes.

Quelles grandeurs mesurer ?

Vitesse d’air et section de passage. Leur combinaison permet de déterminer le débit d’une branche ou d’un poste. Elles servent à vérifier la répartition de l’air, à repérer une baisse de débit et à mettre à jour le modèle.

Pressions. Indiquer si les mesures concernent la pression statique ou totale et repérer les deux emplacements utilisés pour une mesure différentielle. Associées au débit, des mesures de pression cohérentes permettent de vérifier le point de fonctionnement et de rechercher des rétrécissements, des obstructions, des fuites ou des changements de réglage.

Concentrations de gaz et de polluants. Employer des instruments et des méthodes de prélèvement adaptés aux risques identifiés. Les résultats servent à évaluer l’atmosphère et l’exposition, à déclencher les alarmes, à commander les actions de sécurité des équipements et à décider des conditions de reprise du travail.

Température et humidité. Ces mesures contribuent à l’évaluation de la contrainte thermique et du refroidissement. Les comparaisons entre postes et situations d’exploitation permettent de distinguer les effets de la profondeur, des saisons et des variations de performance du système de refroidissement.

État du ventilateur. Enregistrer l’état de marche, la vitesse de rotation, la puissance absorbée, les vibrations et la température des paliers. Préciser si la puissance est mesurée à l’arbre ou à l’alimentation électrique. Ces données aident à relier les dégradations de l’équipement aux changements du réseau.

Position des portes, régulateurs et autres ouvrages. Vérifier la concordance entre la configuration réelle et le plan de ventilation. Un réglage modifié peut expliquer une variation inattendue du débit d’une branche alors que le ventilateur fonctionne sans changement.

Le choix des instruments, des stations, des alarmes et des fréquences de mesure dépend des risques, du plan de ventilation et des prescriptions du site. Les ressources de l’INRS sur le contrôle des installations et le règlement québécois constituent des références de nature et de portée différentes. Ni une fréquence réglementaire locale ni une méthode prévue pour un autre type d’installation ne doivent être reprises automatiquement dans un autre projet.[2][9]

La qualité des mesures est déterminante

Les erreurs courantes comprennent un mauvais emplacement des stations, une section mal mesurée, des turbulences près d’un coude ou d’une porte, des instruments non étalonnés, un nombre insuffisant de points de mesure et des relevés pris alors que la configuration du réseau n’est pas documentée. Un relevé exploitable précise la date, le lieu, la section, la méthode, l’instrument, les conditions de marche et les obstacles ou organes de réglage proches.[3][9]

Confronter le modèle aux conditions réelles de la mine

Lorsqu’un débit mesuré s’écarte du modèle, augmenter la pression du ventilateur n’est pas nécessairement la bonne réponse. L’écart peut révéler :

  • une résistance de galerie mal estimée ;

  • une porte ou un régulateur dans une position différente de celle retenue dans le modèle ;

  • des fuites à travers une cloison ou vers d’anciens travaux ;

  • une voie d’aérage obstruée ou dégradée ;

  • une fuite ou un raccord endommagé dans une gaine ;

  • une nouvelle liaison non intégrée au modèle ;

  • un ventilateur ou un dispositif de commande fonctionnant autrement que prévu.

Le modèle doit être calé sur les mesures, puis actualisé après toute modification importante des travaux. Les projets de l’IRSST consacrés à la simulation des réseaux et aux facteurs de friction illustrent l’importance de données représentatives du site. Un coefficient provenant d’une autre mine ne doit pas être repris sans vérifier les conditions auxquelles il correspond.[6][7]

Signes d’anomalie et premières vérifications

Les situations suivantes orientent la recherche des causes ; elles ne constituent pas des diagnostics définitifs. Les vérifications doivent respecter les procédures de la mine et documenter la configuration du réseau. Les comparaisons entre pression et débit supposent aussi des réglages, des points de mesure et des masses volumiques compatibles.[3][9]

La ventilation au front se dégrade alors que le ventilateur semble fonctionner normalement.

Une fuite de gaine, un raccord détérioré, un allongement de la conduite, son écrasement, une obstruction ou une extrémité mal positionnée peuvent réduire le débit fourni ou aspiré au front. La recirculation peut diminuer l’apport d’air frais alors que le débit mesuré au ventilateur reste élevé.

Comparer le débit mesuré au ventilateur à celui de la sortie de la gaine soufflante ou de l’entrée de la gaine aspirante, dans les mêmes conditions d’exploitation. Inspecter la gaine et vérifier le cheminement local entre l’arrivée d’air frais et le retour.

Le débit d’une branche diminue sans modification prévue du fonctionnement du ventilateur.

Un changement de position d’une porte ou de réglage d’un régulateur, une cloison endommagée, une nouvelle liaison ou une obstruction peuvent redistribuer les pressions et les débits. La cause peut se trouver dans une branche raccordée, et non au poste concerné.

Vérifier la position des ouvrages de réglage, inspecter le parcours et répéter les mesures de débit et de pression. Comparer la configuration réelle au plan de ventilation en vigueur sur le site.

La pression du ventilateur augmente tandis que le débit diminue.

À réglages inchangés et dans une zone stable de la courbe du ventilateur, ce comportement peut correspondre à une augmentation de la résistance du circuit. Une gaine écrasée, une grille obstruée, un raccord de transition endommagé ou une galerie dégradée sont des causes possibles.

Vérifier les réglages, la nature de la pression mesurée et les points de mesure. Comparer les pressions le long du parcours et inspecter les éléments dont les pertes de charge ont augmenté.

Le débit du ventilateur augmente de façon inattendue tandis que sa pression diminue.

À conditions de fonctionnement comparables, une porte ouverte, une fuite importante ou un court-circuit entre entrée et retour peuvent réduire la résistance effective sans améliorer le débit utile au poste de travail.

Établir un bilan des débits et inspecter les portes, cloisons, barrages étanches, régulateurs et nouvelles liaisons. Déterminer où circule réellement le débit supplémentaire.

Les concentrations de gaz ou de particules diesel, ou la température, augmentent après un déplacement des activités de production.

Les besoins d’aérage peuvent avoir changé de secteur sans adaptation des réglages. L’organisation du parc d’engins, le débit de la branche, la qualité des mesures ou l’emplacement des capteurs peuvent également avoir changé.

Confirmer la localisation des activités et des engins, vérifier les instruments ou les résultats de prélèvement et mesurer le débit dans le secteur concerné.

Des écarts importants persistent entre débits calculés et débits mesurés.

Les causes possibles comprennent une géométrie ou des résistances incorrectes, des positions d’ouvrages ou des liaisons non enregistrées, des fuites, des stations mal choisies et des mesures prises dans des états d’exploitation différents.

Reprendre la campagne avec une configuration documentée, confronter le plan aux travaux réels et recaler le modèle avant de modifier les exigences de fonctionnement ou les réglages du ventilateur.


Ventilation à la demande et commande adaptative

La ventilation à la demande (VoD) adapte le débit aux activités et aux conditions ambiantes, au lieu de maintenir toutes les parties pilotables du système à une consigne fixe. Les données utilisées peuvent comprendre le programme de production, la position des véhicules et des personnes, les concentrations de gaz, la température, les débits des branches, les pressions, la position des portes et l’état des équipements.

Une mise en œuvre progressive peut comporter les étapes suivantes :

1. Commande horaire : consignes prédéfinies selon les horaires des équipes, les tirs, la maintenance ou les périodes sans activité.

2. Commande événementielle : adaptation du débit à l’entrée d’un engin dans un secteur ou au démarrage d’une activité.

3. Régulation avec retour de mesure : ajustement à partir des concentrations de gaz, températures, pressions ou débits effectivement mesurés.

4. Commande coordonnée du réseau : fonctionnement concerté des ventilateurs, régulateurs, portes et consignes des différents secteurs.

La fiche de Ressources naturelles Canada consacrée à la mine Borden, en Ontario, présente un projet associant une ventilation à la demande entièrement automatisée, un parc d’engins largement électrifié et d’autres modifications énergétiques. Il s’agit d’un ensemble de mesures : ses résultats globaux ne doivent pas être attribués au seul pilotage de la ventilation, ni devenir une promesse de gain pour une autre mine. Le bénéfice propre à un projet dépend des variations de besoins, de la maîtrise du réseau, de la fiabilité des capteurs et des communications, de la mise en service et du fonctionnement antérieur. Ce cas publié par Ressources naturelles Canada est cité à titre d’exemple indépendant, et non comme une réalisation de BOFENG FAN.[8]

La ventilation à la demande n’autorise pas à réduire le débit simplement parce qu’un secteur paraît inactif. Un système fiable nécessite :

  • des débits minimaux et des contraintes de sécurité clairement définis ;

  • des emplacements de capteurs validés et des instruments étalonnés ;

  • des états de repli sûrs en cas de perte de communication ou de défaillance d’un capteur ;

  • des verrouillages et asservissements de sécurité et des procédures de réponse aux alarmes ;

  • un modèle de réseau ou une logique de commande vérifiée prenant en compte les branches raccordées ;

  • des responsabilités et des procédures définies pour la reprise en commande manuelle ;

  • la vérification par mesure que le débit souterrain évolue réellement conformément à la commande.


Anticiper les défaillances et gérer les modifications de ventilation

La circulation d’air peut changer rapidement après l’arrêt d’un ventilateur sur déclenchement d’une protection, une panne électrique, un incendie, la détérioration d’un ouvrage, le réglage d’un régulateur, l’ouverture d’une liaison ou la rupture d’une gaine auxiliaire. Les conséquences peuvent atteindre des secteurs éloignés de l’événement initial.

Le plan d’intervention propre au site doit couvrir notamment les situations et les mesures suivantes :

  • l’arrêt des ventilateurs principaux, de renfort et auxiliaires ;

  • la perte de l’alimentation, de la commande, des capteurs ou des communications ;

  • les alarmes de pression ou de débit insuffisants ;

  • les alarmes concernant les gaz, fumées, températures ou autres polluants ;

  • le retrait des personnes présentes dans les zones concernées et la mise en sécurité des équipements ;

  • les restrictions et conditions de redémarrage des équipements ;

  • l’inspection et le contrôle de l’atmosphère avant le retour du personnel dans les zones concernées ;

  • les dispositions de ventilation temporaire autorisées ;

  • l’enregistrement, l’analyse et l’autorisation des modifications.

Au Québec, le Règlement sur la santé et la sécurité du travail dans les mines comporte des dispositions particulières sur le fonctionnement des ventilateurs, l’accès aux zones ventilées et la reprise après certains arrêts ou travaux de tir. Les directives de l’IFC constituent, pour leur part, un cadre technique international. Ces documents n’ont ni la même portée ni le même statut. Un projet en France, au Québec ou dans un pays africain francophone doit appliquer ses propres textes et procédures ; la langue française d’un document ne le rend pas juridiquement applicable partout.[1][2]


Démarche pratique d’évaluation d’une ventilation souterraine

1. Définir les phases de développement et d’exploitation de la mine ainsi que les scénarios de fonctionnement. Examiner les travaux existants et prévus, les secteurs de production, les programmes d’utilisation des engins, les cycles de tir, les situations de maintenance et les extensions futures.

2. Identifier les dangers et les critères de débit. Recenser les gaz, particules diesel, poussières, fumées de tir, chaleur, humidité, risques d’incendie et émissions des procédés. Vérifier les débits et vitesses minimaux, les limites d’exposition et les critères propres au site.

3. Relever le réseau de ventilation. Repérer les entrées et retours, liaisons entre branches, ouvrages de réglage, circuits auxiliaires, barrages, chemins de fuite d’air, ventilateurs et stations de mesure.

4. Mesurer le système existant. Relever les débits, pressions, conditions atmosphériques et températures dans un état de fonctionnement connu. En aérage secondaire, mesurer le débit fourni à la sortie de la gaine soufflante ou aspiré à l’entrée de la gaine aspirante, selon le montage.

5. Construire ou mettre à jour le modèle. Utiliser les débits et pressions mesurés pour estimer les résistances et caler le modèle du réseau. Ne pas se fier uniquement aux plans de conception ou à une rugosité supposée.

6. Comparer les variantes. Étudier l’amélioration des voies d’aérage, la réparation des fuites, les chemins parallèles, les modifications de réglage, la séquence de production, les réglages des ventilateurs et les étapes futures. Documenter les marges retenues pour les fuites, l’extension et l’incertitude plutôt que cumuler des pourcentages sans justification.

7. Établir une première plage de fonctionnement, puis comparer les équipements. Définir les couples débit-pression des situations minimales, normales et maximales, leur masse volumique de référence, le montage, la commande et les actions en cas de défaillance. Après comparaison des ventilateurs, vérifier à nouveau le réseau avec les courbes et les conditions d’installation retenues.

8. Mettre en service et vérifier. Contrôler les performances après installation au moyen de mesures sur site, d’essais des alarmes et des commandes et, lorsque le projet l’exige, d’essais de réception en usine ou sur site. Les méthodes, tolérances et éditions des normes doivent être précisées dans les documents contractuels. Pour les installations de captage localisé, le guide de l’INRS précise une démarche de réception et de contrôle. Son champ n’inclut pas la ventilation générale : il ne constitue donc pas une procédure de réception de l’ensemble du réseau minier. Pour en savoir plus, consultez notre page sur la fabrication et le contrôle qualité des ventilateurs d’aérage minier.[9]

9. Entretenir et réexaminer. Actualiser le plan et le modèle après une modification importante, analyser les tendances, inspecter les ouvrages et les gaines et rechercher l’origine des écarts inexpliqués.


Des priorités différentes selon le type de mine

Mines souterraines de charbon. Le méthane, les poussières de charbon, l’auto-échauffement, le risque de combustion spontanée et les sources d’inflammation peuvent fortement conditionner la conception. La séparation des courants, la surveillance, les exigences applicables aux équipements, le fonctionnement des ventilateurs et la prévention de la recirculation doivent respecter les prescriptions propres à la mine.

Mines métalliques souterraines. Les émissions diesel, les fumées de tir, les poussières de silice ou de minerai et la chaleur en profondeur sont des préoccupations fréquentes. Des rampes longues et des chantiers dispersés renforcent l’importance des résistances du réseau, du programme d’utilisation des engins, de l’aérage secondaire et de la préparation des niveaux futurs.

Mines souterraines de substances non métalliques. Les émissions diesel, poussières et fumées de tir restent importantes. Dans les grandes excavations ou les exploitations par chambres et piliers, il faut vérifier la répartition de l’air entre les zones de travail, prévenir les courts-circuits et adapter les débits aux activités et au déplacement des chantiers.

Cette comparaison est générale. La géologie, la méthode d’exploitation, la profondeur, la réglementation applicable et l’évaluation réelle des risques déterminent le plan final. La désignation du minerai ne suffit pas à exclure la présence de gaz inflammables ou d’autres dangers.

Les sources de cet article ont des fonctions distinctes : les directives minières de l’IFC présentent des principes techniques internationaux ; le règlement québécois illustre des obligations locales ; les publications de prévention et les travaux de recherche étayent des méthodes de contrôle ou de calcul. Aucun de ces exemples ne doit être assimilé à un règlement unique de l’ensemble des mines francophones.[1][2][4][6]


Données à fournir pour l’examen d’un système de ventilation

Pour une première évaluation utile, transmettre autant que possible les informations suivantes :

  • les plans actuels et prévus de la mine, avec niveaux, puits, entrées de galerie, rampes, cheminées et principales voies d’aérage ;

  • l’emplacement des entrées et retours ainsi que les sens de circulation prévus ;

  • les dimensions et longueurs des voies d’aérage, leur état et les principaux rétrécissements ou obstacles ;

  • les couples débit-pression correspondant aux situations minimales, normales et maximales, pour l’exploitation actuelle et les étapes futures ;

  • les débits et pressions mesurés aux stations principales et aux postes actifs, avec leurs emplacements et les conditions de fonctionnement ;

  • l’indication du débit réel ou ramené à des conditions de référence, de la nature statique ou totale des pressions et des points comparés pour chaque mesure différentielle ;

  • la masse volumique de l’air ou les conditions de référence utilisées dans les calculs, courbes et essais de réception ;

  • la profondeur de la mine, l’altitude, la température, l’humidité et les caractéristiques des venues d’eau ;

  • la méthode d’exploitation, le programme de développement et les phases d’extension ;

  • le type, la puissance, le nombre, l’emplacement et les horaires de fonctionnement des engins diesel ;

  • les risques liés aux gaz, poussières, particules diesel, fumées de tir, chaleur ou émissions des procédés ;

  • le diamètre, le matériau, la longueur, les coudes, les fuites et le débit requis au front pour les gaines auxiliaires ;

  • les données des plaques signalétiques des ventilateurs existants, les courbes disponibles, la vitesse de rotation ou le calage des pales, les mesures en service, les commandes et les dispositions de marche et de secours ;

  • la tension, la fréquence, le mode de démarrage ou de variation de vitesse et les interfaces de commande nécessaires ;

  • les portes, régulateurs, cloisons, barrages étanches, chemins de fuite d’air et autres ouvrages de ventilation ;

  • les stations de surveillance, seuils d’alarme et historiques de mesures disponibles ;

  • les prescriptions réglementaires, le plan de ventilation de la mine et les critères de réception du projet.

L’absence de certaines données n’empêche pas un premier échange, mais limite la précision des recommandations de débit et de pression. Des mesures par branche et un plan de ventilation à jour sont généralement plus utiles que la seule puissance du moteur ou le diamètre du ventilateur.


Questions fréquentes sur la ventilation des mines souterraines

Quelle différence entre un système de ventilation minière et un ventilateur minier ?

Le système comprend le réseau d’entrées, de retours et de galeries, les ouvrages de réglage, les gaines, la surveillance, les procédures et les ventilateurs. Un ventilateur fournit la pression qui fait circuler l’air dans ce réseau. Il faut donc déterminer les besoins initiaux du système, puis vérifier leur compatibilité avec les équipements choisis et leurs conditions de montage.

Quelle différence entre aérage principal et aérage secondaire ?

L’aérage principal fait circuler l’air dans les grands circuits d’entrée et de retour de la mine. L’aérage secondaire, ou ventilation auxiliaire, dessert les galeries en cul-de-sac et les zones sans circulation traversante suffisante. Il dépend du réseau principal pour disposer d’air frais ; en aspiration, le trajet de cet air jusqu’au front doit également être assuré.

Pourquoi le débit au front peut-il être inférieur à celui du ventilateur ?

En soufflage, les fuites réduisent le débit fourni à l’extrémité de la gaine. En aspiration, de l’air de la galerie peut entrer par les défauts d’étanchéité ; le débit au ventilateur dépasse alors celui aspiré au front. Le frottement modifie les pertes de charge et le point de fonctionnement, mais ne fait pas disparaître l’air d’une gaine étanche. La recirculation peut réduire l’apport d’air frais sans réduire le débit total. Les valeurs doivent être comparées à des points identifiés et dans des conditions de masse volumique compatibles.

Augmenter la vitesse du ventilateur résout-il toujours un manque de débit ?

Non. Une voie obstruée, un ouvrage endommagé, des fuites, des courts-circuits d’air, une recirculation, une mauvaise répartition ou des gaines inadaptées peuvent être en cause. Augmenter la pression sans diagnostiquer le réseau peut accroître la puissance absorbée et le bruit sans apporter assez d’air utile au poste. Il faut d’abord identifier la cause du débit insuffisant.

À quelle fréquence effectuer une campagne de mesures de ventilation ?

La fréquence dépend du droit applicable, du type de mine, des risques, du plan de ventilation et de la rapidité des changements. Outre les contrôles périodiques prescrits, des vérifications sont nécessaires après des modifications importantes, des relevés inattendus, un changement de fonctionnement des ventilateurs ou des régulateurs, de nouvelles liaisons ou un avancement significatif. La périodicité d’un autre pays ne doit pas être transposée automatiquement.

La ventilation suffit-elle à maîtriser la chaleur dans une mine profonde ?

Pas toujours. La température du massif rocheux, les eaux chaudes, l’humidité, l’autocompression de l’air descendant et la chaleur des équipements peuvent dépasser la capacité de refroidissement du débit disponible. Un refroidissement localisé ou centralisé, de l’eau refroidie, une installation frigorifique ou des améliorations du drainage peuvent être nécessaires, en complément des mesures de prévention des contraintes thermiques.

Le même schéma de ventilation convient-il aux mines de charbon et aux mines métalliques ?

Il n’existe pas de schéma universel. Le méthane, les poussières de charbon, l’auto-échauffement, la combustion spontanée et la protection contre les sources d’inflammation peuvent dominer dans une mine de charbon. Dans les mines métalliques ou non métalliques, les émissions diesel, fumées de tir, poussières de silice ou de minerai, chaleur et longs parcours peuvent être déterminants. Chaque étude doit répondre aux risques réels et aux prescriptions applicables.


Conclusion

Une ventilation souterraine efficace fournit le débit nécessaire à chaque zone active ; elle ne se juge pas au seul débit total du ventilateur. La démarche consiste à définir les besoins, mesurer et modéliser le réseau, réduire les résistances et fuites évitables, préciser les couples débit-pression requis, puis sélectionner ou régler les équipements. Les hypothèses du réseau sont réexaminées avec le ventilateur et son installation. L’étude du système et la sélection des équipements restent ainsi liées, sans être confondues.


Besoin d’un examen préliminaire du point de fonctionnement d’un ventilateur de mine ?

Informations à transmettre

Fournir le plan de ventilation actuel, l’organisation des entrées et retours, les débits et pressions mesurés avec leurs conditions de référence, la profondeur et l’altitude, les fronts actifs, les caractéristiques des gaines, le programme d’utilisation des engins, l’alimentation électrique et les principaux risques liés aux gaz, poussières, émissions diesel ou à la chaleur.

Si les données transmises sont suffisantes, l’examen préliminaire peut fournir :

  • une liste des données manquantes, contradictoires ou incertaines pour le choix du ventilateur ;

  • des couples débit-pression préliminaires pour les régimes de fonctionnement minimal, normal et maximal, avec une masse volumique de référence définie ;

  • les contraintes de montage, de commande et d’interface à prendre en compte lors de la comparaison ;

  • les courbes, renseignements de raccordement et exigences d’essais nécessaires à une proposition technique et commerciale.

L’examen préliminaire des équipements ne remplace pas la conception du réseau de toute la mine. L’étude et la vérification technique relèvent du personnel compétent de l’exploitation ou du bureau d’études mandaté. Les autorisations réglementaires requises restent du ressort des autorités compétentes, selon le pays et le projet.

Demander un examen préliminaire du point de fonctionnement


Références et bases techniques

[1] Société financière internationale (IFC), Groupe de la Banque mondiale. Directives environnementales, sanitaires et sécuritaires pour l’exploitation minière. Version française officielle, 10 décembre 2007. Recommandations techniques internationales sur les risques miniers, dont la ventilation souterraine et les contraintes thermiques. Ce document ne remplace pas les dispositions nationales applicables.
[2] Québec, LégisQuébec. Règlement sur la santé et la sécurité du travail dans les mines. Chapitre S-2.1, r. 14. Texte officiel en français, utilisé comme exemple réglementaire québécois pour l’aérage, les ventilateurs et les conditions d’accès ou de reprise. La version en vigueur et le champ d’application doivent être vérifiés pour chaque exploitation ; ce règlement ne s’étend pas automatiquement aux autres territoires francophones.
[3] Institut national de recherche et de sécurité (INRS). Principes généraux de ventilation. ED 695, septembre 2022. Guide en français sur les débits, pressions, pertes de charge, courbes de ventilateurs et mesures. Les principes physiques sont utiles à l’étude des réseaux ; les exemples de ventilation industrielle ne constituent pas des prescriptions spécifiques aux mines.
[4] INRS. Gaz d’échappement : prévenir les risques liés aux gaz d’échappement. Dossier de prévention en français, mis à jour le 24 novembre 2022. Réduction des émissions à la source, entretien, traitement des gaz et ventilation. À compléter par l’évaluation d’exposition et les obligations du site.
[5] INRS. Travail à la chaleur : mesures de prévention. Dossier en français, mis à jour le 26 avril 2024. Mesures techniques et organisationnelles contre les contraintes thermiques. Il ne constitue pas une méthode complète de dimensionnement du refroidissement d’une mine profonde.
[6] Institut de recherche Robert-Sauvé en santé et en sécurité du travail (IRSST), avec l’Université Laval. Développement d’un modèle intégré informatique pour la ventilation des mines souterraines. Notice du projet 0097-1250, terminé en 2002, associé au rapport R-291. Le résumé présente la simulation des réseaux, la prise en compte de la compressibilité et des ventilateurs de renfort. Il s’agit d’une référence de recherche, non d’une validation de tout réseau ni d’une obligation d’employer un logiciel particulier.
[7] IRSST. Développer une banque de données de facteurs de friction de ventilation pour les mines québécoises. Notice du projet 0099-1350, terminé en 2005 et associé au rapport R-432 publié la même année. Données de friction pour la modélisation des réseaux miniers. Les coefficients doivent être employés avec leurs définitions, unités, conditions de référence et caractéristiques de parois ; ils ne sont pas interchangeables avec une résistance de branche.
[8] Ressources naturelles Canada. Borden « Mine de l’avenir » – Innovations énergétiques. Fiche officielle en français d’un projet situé en Ontario. Présentation conjointe de l’électrification des engins, de la ventilation à la demande automatisée et d’autres changements énergétiques. Les résultats de l’ensemble ne doivent pas être attribués au seul système de ventilation ni extrapolés à une autre mine.
[9] INRS. Réceptionner et contrôler une installation de ventilation – Réseaux de captages localisés. ED 6366, mars 2021. Document méthodologique en français consacré à la réception et au contrôle des réseaux de captage localisé. La ventilation générale est explicitement exclue de son champ. Ce document ne constitue ni une norme d’essai de ventilateur minier ni une procédure réglementaire de réception d’une mine entière.
[10] IRSST, Direction des laboratoires. Nouveau service analytique pour la détermination des particules diesel exprimées en carbone total. InfoLABO no 2016-03, 23 mars 2016. Explication de la distinction entre carbone total, organique et élémentaire pour la mesure des particules diesel. Les valeurs et conditions réglementaires citées à cette date ne sont pas reprises ici comme limites actuelles ou universelles.

Portée du document : cet article présente des principes généraux d’ingénierie. Les références québécoises ne sont pas automatiquement applicables en France, en Afrique francophone ou dans un autre territoire. Les recommandations techniques ne remplacent pas une campagne de mesures, une étude de réseau, une évaluation d’exposition ou du risque d’explosion, le plan de ventilation et les autorisations requis, les procédures du site ou l’examen d’un professionnel compétent. La réglementation et les documents applicables au projet doivent être vérifiés dans leur version en vigueur.

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