Planification pré-incidentelle des incendies dans les mines souterraines de roche dure : risques anciens et nouveaux

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Les incendies dans les mines souterraines peuvent représenter un défi pour le personnel d'incendie et de secours lorsque l'environnement complexe et les multiples influences d'un incendie sont mal pris en compte lors de la planification préalable à l'incident.

*Note éditoriale du CTIF :Ce document de recherche porte spécifiquement sur les incendies dans les mines souterraines de roche dure, mais nombre de ses conclusions peuvent être adaptées à la planification préalable de toute zone souterraine ou autre espace confiné et/ou dont l'accès, la ventilation et les voies d'évacuation sont limités.

Les incendies dans les mines souterraines posent des défis qui incluent la caractéristique tridimensionnelle de la mine, les longues distances remplies de fumée et le nombre limité de routes pour accéder au feu. Les risques existants comprennent la propagation de la fumée, les chutes de pierres et les incendies affectant le flux de ventilation.

Les nouveaux risques peuvent inclure l'introduction de véhicules de mine alimentés par batterie et ayant un comportement différent face au feu, l' émission de substances toxiques et les conditions changeantes auxquelles le personnel d'incendie et de secours sera confronté.

Cette étude sur la planification pré-incident dans les mines souterraines a utilisé des données provenant d'expériences, d'inventaires et d'études de conception d'incendie. Un certain nombre de questions ont été examinées concernant les sources d'information, la modélisation des incendies, la saisie de la complexité et l'utilisation de scénarios d'incendie. Lors de la modélisation des incendies, les modèles empiriques peuvent être utilisés pour compléter d'autres outils de modélisation.

L'étude a révélé que pour la modélisation de sections de mines étendues dans l'espace, l'utilisation de simulations d'incendies de mines basées sur le réseau de ventilation pourrait être une meilleure option. L'utilisation d'une boîte à outils analytique, d'un test itératif des plans et d'un processus de planification continu permet d'atténuer les difficultés liées à la planification préalable d'une mine.

Un outil essentiel lors des opérations d'incendie et de sauvetage est la planification pré-incident, qui aide le personnel dans le processus de prise de décision et peut remédier au manque initial d'informations. Les principaux problèmes liés à la planification pré-incident dans les mines souterraines sont la complexité de l'environnement minier, l'évolution constante de l'agencement de la mine et le caractère hautement transitoire et multiple du comportement d'un incendie.

Cet article étudie la planification pré-incident dans les mines souterraines de roche dure et propose des sources d'information, des outils de modélisation et le contenu de ces plans. Les questions examinées sont les suivantes : Quelles sources d'information utiliser ? Comment utiliser la modélisation du feu ? Comment saisir la complexité de la mine ? Les données et les résultats des expériences d'incendie, des inventaires et des études de conception d'incendie ont été appliqués dans cette étude.

Afin d'étudier la planification pré-incident des incendies dans les mines souterraines, des données ont été utilisées à partir d'expériences d'incendie, d'inventaires et d'études de conception d'incendie. Il est recommandé d'utiliser des modèles empiriques axés sur des phénomènes spécifiques pour compléter d'autres outils de modélisation.

L'utilisation de modèles empiriques peut être fastidieuse et l'utilisation d'un logiciel de simulation d'incendie de mine basé sur un réseau de ventilation est une alternative. Les scénarios d'incendie de conception et les résultats de la modélisation constituent un outil essentiel pour analyser le comportement du feu et tester le plan, et servent de point de contrôle pendant le processus de planification. Les systèmes de ventilation des mines doivent être accompagnés d'instructions sur la manière de gérer le système et de le tester par rapport aux scénarios d'incendie de conception pour les sections de mines et les actions de secours.

En utilisant des outils d'analyse, des tests itératifs des plans et un processus de planification continu, les risques élevés d'incendie dans une mine souterraine peuvent être atténués.

Quelques exemples tirés du document de recherche sont présentés ci-dessous :

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Effets en cascade

Un incendie souterrain peut se propager au-delà de l'objet de départ et les gaz d'incendie peuvent affecter des installations plus éloignées. L'inflammation d'un combustible adjacent ou la propagation de la fumée peut entraîner d'autres risques. Ces effets en cascade doivent être identifiés, analysés et inclus dans le plan. Lors de l'analyse des effets en cascade, les données issues de l'analyse des risques des sections de la mine, les descriptions du processus de production et la gamme des effets d'un incendie sont des atouts précieux. Les effets en cascade peuvent être identifiés et décrits dans le plan, ce qui permet au personnel d'incendie et de secours de rompre la chaîne des événements et d'en atténuer les conséquences.

Chaînes d'événements alternatives

L'une des parties essentielles de la planification pré-incident est constituée par les chaînes d'événements alternatives, qui augmentent le nombre d'options tactiques disponibles et offrent une marge de manœuvre. La planification couvre les différentes directions que peut prendre un incident et l'élaboration de plans et d'actions de secours. La planification comprend l'analyse des scénarios possibles et la préparation d'options tactiques pour contrer la séquence d'événements. La préparation des options tactiques comprend l'obtention ou le prépositionnement d'équipements spécialisés et la formation du personnel à des situations spécifiques.

Les mines souterraines, dont les voies d'accès et les options de ventilation sont limitées, augmentent le besoin de planification. La sensibilité et la vulnérabilité en cas de défaillance du système augmentent la nécessité d'un plan de secours.

Voies d'accès

Les voies d'accès doivent être soigneusement planifiées car leur nombre peut être limité et elles devront servir de voies d'attaque et d'évacuation. De préférence, les voies doivent être divisées en voies d'attaque et d'évacuation principales et alternatives afin de limiter le risque d'interférence entre les deux opérations. Lors de la détermination des voies d'accès, il convient de prendre en compte des paramètres tels que la position de l'incendie et les barrières anti-feu et anti-fumée existantes. La sélection des voies d'accès doit être synchronisée avec la gestion de la ventilation de la mine pendant un incendie. Le choix des voies d'accès ne sera pas statique, mais variera d'un incendie à l'autre et pendant un incendie.

Lors de la planification de l'évacuation par véhicule, l'objectif est d'éviter les embouteillages et de garantir un flux de circulation régulier. Il est également possible que les véhicules traversent la fumée avec une visibilité limitée. Les voies d'accès désignées pour les équipements et les véhicules spécialisés doivent être vérifiées pour s'assurer de leur accessibilité et de la possibilité de faire demi-tour. Les positions jugées critiques pourraient être identifiées dans le plan et des actions visant à faciliter le demi-tour (comme l'éclairage) devraient être envisagées. L'inclinaison de la pente pourrait être incluse si elle affecte l'accessibilité. Le temps de transport pour atteindre les positions souterraines pourrait être inclus dans le plan.

Systèmes de protection contre l'incendie

Les plans doivent énumérer les systèmes automatiques d'extinction d'incendie existants et contenir des informations sur la conception du système. Les informations doivent être spécifiques : le système d'extinction est-il conçu pour éteindre l'incendie ou pour le contenir ? Un système d'extinction d'incendie dans un parking où se trouvent de gros véhicules miniers peut être conçu pour contenir le feu. Cette information est nécessaire lorsque des moyens d'extinction supplémentaires sont envoyés sur le site et que l'on peut s'attendre à une production prolongée de fumée.

L'absence générale de portes ou de barrières coupe-feu dans une déclivité et la fréquence élevée des véhicules rendent applicable un scénario d'incendie de conception (Hansen 2010a). Le résultat sera utile lors de la planification de l'évacuation, des chaînes d'événements alternatifs et de la gestion de la ventilation de la mine.

Système de ventilation

La préplanification impliquant le système de ventilation doit inclure des instructions sur la manière de gérer le système de ventilation en cas d'incendie dans une section de la mine. Les instructions préciseront les ventilateurs qui doivent fonctionner ou non et les portes qui doivent être ouvertes. Le plan doit également indiquer la position des ventilateurs, des puits, des chambres de refuge et des endroits où l'on peut trouver de l'air frais. Le plan doit être vérifié par rapport aux scénarios d'incendie prévus pour la section de la mine. Des actions de secours doivent être prévues en cas de perte d'énergie ou de fermeture des barrières coupe-feu. Les sites critiques pour la ventilation de la mine doivent être identifiés et surveillés, et des actions de secours doivent être lancées en cas de dysfonctionnement d'une barrière ou de propagation de la fumée dans une direction non souhaitée.

Taux de dégagement de chaleur et de croissance de l'incendie

Le taux de croissance du feu et le taux de dégagement de chaleur des incendies de véhicules peuvent être très élevés en raison de la charge en carburant des véhicules. Un taux de dégagement de chaleur élevé provoquera un retour de flamme et une production importante de fumée, et un taux de croissance élevé du feu peut déclencher un effet d'étranglement qui affecte sérieusement la ventilation de la mine (Hansen 2020). La figure 2 montre le taux de dégagement de chaleur d'un chargeur dans une mine souterraine (Hansen & Ingason 2013). Les taux initiaux de croissance du feu et de dégagement de chaleur sont très élevés et posent des problèmes à la ventilation de la mine. Un deuxième pic du taux de dégagement de chaleur peut être observé après environ 50 minutes. Cela est dû au fait que le combustible s'enflamme ou est englouti à des stades ultérieurs. On peut donc s'attendre à des périodes de pics de dégagement de chaleur à des stades ultérieurs.