WRITING A COMMUNITY GUIDEBOOK FOR EVALUATING LOW-GRADE GEOTHERMAL ENERGY FROM FLOODED UNDERGROUND MINES FOR HEATING AND COOLING BUILDINGS

When underground mines close they often fill with water from ground and surface sources; each mine can contain millions to billions of gallons of water. This water, heated by the Earth’s geothermal energy, reaches temperatures ideal for heat pumps. The sheer scale of these flooded underground mines presents a unique opportunity for large scale geothermal heat pump setups which would not be as economically, socially, and environmentally feasible anywhere else. A literature search revealed approximately 30 instances of flooded underground mines being used to heat and cool buildings worldwide. With thousands of closed/abandoned underground mines in the U.S. and a million estimated globally, why hasn’t this opportunity been more widely adopted? This project has found perception and lack of knowledge about the feasibility to be key barriers. To address these issues, this project drafted a guidebook for former mining communities titled A Community Guide to Mine Water Geothermal Heating and Cooling.

Regional trade-offs between mine water and energy use : a water treatment case study

The mining industry faces concurrent pressures of reducing water use, energy consumption and greenhouse gas (GHG) emissions in coming years. However, the interactions between water and energy use, as well as GHG e missions have largely been neglected in modelling studies to date. In addition, investigations tend to focus on the unit operation scale, with little consideration of whole-of-site or regional scale effects. This paper presents an application of a hierarchical systems model (HSM) developed to represent water, energy and GHG emissions fluxes at scales ranging from the unit operation, to the site level, to the regional level. The model allows for the linkages between water use, energy use and GHG emissions to be examined in a fl exible and intuitive way, so that mine sites can predict energy and emissions impacts of water use reduction schemes and vice versa. This paper examines whether this approach can also be applied to the regional scale with multiple mine sites. The model is used to conduct a case study of several coal mines in the Bowen Basin, Australia, to compare the utility of centralised and decentralised mine water treatment schemes. The case study takes into account geographical factors (such as water pumping distances and elevations), economic factors (such as capital and operating cost curves for desalination treatment plants) and regional factors (such as regionally varying climates and associated variance in mine water volumes and quality). The case study results indicate that treatment of saline mine water incurs a trade-off between water and energy use in all cases. However, significant cost differences between centralised and decentralised schemes can be observed in a simple economic analysis. Further research will examine the possibility for deriving model up-scaling algorithms to reduce computational requirements.

Dragline swing automation

Draglines are used extensively for overburden stripping in Australian open cut coal mines. This paper outlines the design of a computer control system to implement an automated swing cycle on a production dragline. Subsystems and sensors have been developed to satisfy the constraints imposed by the task, the harsh operating environment and the mine's production requirements.

Modeling and control of a 3500 tonne mining robot

Draglines are extremely large machines that are widely used in open-cut coal mines for overburden stripping. Since 1994 we have been working toward the development of a computer control system capable of automatically driving a dragline for a large portion of its operating cycle. This has necessitated the development and experimental evaluation of sensor systems, machines models, closed-loop control controllers, and an operator interface. This paper describes our steps toward the goal through scale-model and full-scale field experimentation.

Dragline swing automation

Draglines are very large machines that are used to remove overburden in open-cut coal mines. This paper outlines the design of a computer control system to implement an automated swing cycle on a production dragline. Subsystems and sensors have been developed to satisfy the constraints imposed by the task, the harsh operating environment and the mine's production requirements.

Dragline automation

Draglines are used extensively for overburden stripping in Australian open cut coal mines. This paper outlines the design of a computer control system to implement an automated swing cycle on a production dragline. Subsystems and sensors have been developed to satisfy the constraints imposed by the task, the harsh operating environment and the mines production requirements.

Translating road safety research on night-time visibility to the context of mining

In recent years a significant amount of research has been undertaken in collision avoidance and personnel location technology in order to reduce the number of incidents involving pedestrians and mobile plant equipment which are a high risk in underground coal mines. Improving the visibility of pedestrians to drivers would potentially reduce the likelihood of these incidents. In the road safety context, a variety of approaches have been used to make pedestrians more conspicuous to drivers at night (including vehicle and roadway lighting technologies and night vision enhancement systems). However, emerging research from our group and others has demonstrated that clothing incorporating retroreflective markers on the movable joints as well as the torso can provide highly significant improvements in pedestrian visibility in reduced illumination. Importantly, retroreflective markers are most effective when positioned on the moveable joints creating a sensation of “biological motion”. Based only on the motion of points on the moveable joints of an otherwise invisible body, observers can quickly recognize a walking human form, and even correctly judge characteristics such as gender and weight. An important and as yet unexplored question is whether the benefits of these retroreflective clothing configurations translate to the context of mining where workers are operating under low light conditions. Given that the benefits of biomotion clothing are effective for both young and older drivers, as well as those with various eye conditions common in those >50 years reinforces their potential application in the mining industry which employs many workers in this age bracket. This paper will summarise the visibility benefits of retroreflective markers in a biomotion configuration for the mining industry, highlighting that this form of clothing has the potential to be an affordable and convenient way to provide a sizeable safety benefit. It does not involve modifications to vehicles, drivers, or infrastructure. Instead, adding biomotion markings to standard retroreflective vests can enhance the night-time conspicuity of mining workers by capitalising on perceptual capabilities that have already been well documented.

内陆湖沼相和近海沼泽相沉积环境煤中微量元素和矿物的对比研究—以辽宁北票、江西建新和桥头煤研究为例

Using knowledge of geology, geochemistry, coal petrology, mineralogy, by means of a variety of advanced measuring methods such as inductively coupled plasma mass spectrometry (ICP-MS), inductively coupled atomic emission spectrometry (ICP-AES), X-ray powder diffraction (XRD), scanning electron microscopy with energy-dispersive spectrometer(SEM-EDS), sequential chemical extract and density fractions, the characteristics of trace elements and minerals in Jurassic Beipiao coal mine under inland limnetic sedimentary environment and in late Permian Jianxin and Qiaotou coal mines under paralic swamp sedimentary environment were studied. Compared with the average concentration in the world bituminous coals, the Beipiao coal was characterized by relatively high contents of Sc, Ti, Cr, Co, Ni, Zn, Se, Sr, Zr, Y, Ba, REE and Th, and lower contents of V, Rb, Cd, Sn, Pb, Bi and U; while the Jianxin coal was relatively enriched in Li, Sc, Ga, Sr, Y, Nb, Sb, Th and U, with low concentration of Be, Co, Ni, Cu, Ge, Zr, Mo, Cd, Cs, Ba, Pb and Bi; and the Qiaotou coal was enriched in Li, Sc, Sr, Nb, Ta, Zr, REE, Hf, Th and U, with low concentration of Be, V, Co, Ni, Cu, Ge, Mo, Cd, Cs, Ba, Tl, Pb and Bi. The concentrations of Ca, Mg and K in Beipiao coal are higher than those in Jianxin coal and Qiaotou coal, while Fe, S and Ti in Beipiao coal are lower than those in Jianxin coal and Qiaotou coal. The proximate analysis of coal samples was carried out, which indicated that Beipiao coal was medium- to high- ash (5.92-60.68%) with low sulphur coal, and Jianxin coal and Qiaotou coal was medium to high ash (8.85-46.33%) with high sulphur. The reflectivity was measured, which explained that Beipiao coal belonged to high volatile bituminous coal, Jianxin coal was low volatile bituminous coal and Qiaotou coal was low volatile anthracite. Quantitative maceral analyses were studied. The characteristics of rare earth elements (REE) were investigated, which showed that the total contents of REE were higher than that of the world's average content. With the increase of coal's metamorphic grade, the total contents of REE decreased from 98.5 X 10"6 of Beipiao coal to 94.2 X 10"6 of Jianxin coal, and to 75.9 X 10"6 of Qiaotou coal, and 5Eu reduced which indicated that the element Eu depleted. The characteristics of REE was controlled by the metamorphic grade of coal. And REE were mainly absorbed in clay minerals in Beipiao coal samples, while in Jianxin and Qiaotou coal mines, REE were primarily related to clay mineral and pyrite. The variation of trace elements in vertical direction of coal seams was studied, and the results showed that different trace elements differed greatly. The correlation between trace elements and ash were determined. Four major trace elements (aluminium-silicates, sulphide, carbonate and phosphate) accounted for the occurrence and distribution of most elements studied were determined. Coal samples were separated by density fraction, which showed that Cr, Cu, Mo and Pb were closely related to inorganic matters mainly distributed in P >2.6 and dropped remarkably in the density fractions P <2.3 . The occurrences of Co, Cr, Ni, As, Se, Mo, U were studied directly and quantitatively using sequential chemical extract with six steps, which showed that Co. Ni, Mo and U were mainly in the form of mineral, and As, Se chiefly in the form of organic state, while Cr mostly in the form of organic state and mineral. Major mineral phases presented in the Beipiao coal were Kaolinite, illite, quartz, calcite, and small amount of siderite, barite. While major mineral phases in Jianxin and Qiaotou coal were pyrite, kaolinite, and small amount of marcasite, rutile, sphalerite. This is the first time that the chromite in the coal was discovered in China, which indicates that Cr occurrence appeared in the form of chromite. The ratio of Sr/Ba, Sr/Ca and V/Ni in Beipiao coal mine under inland limnetic is smaller than that of in Jianxin and Qiaotou coal mines under paralic swamp. The ratio of K/Na and Th/U of Beipiao coal mine is higher than that of Jianxin and Qiaotou coal mine, which proved that Beipiao coal was not affected by sea water and Jianxin and Qiaotou coal were affected by sea water. Trace elements such as Cr, Ni, Mo in minerals were analyzed by SEM-EDS. The factors controlling the enrichment of trace elements can be divided into syngenetic stage factors and epigenetic stage factors.

Genotoxicity in humans and indicator species exposed to uranium wastes

Os riscos dos resíduos provenientes da extração do urânio estão associados ao seu conteúdo em metais e radionuclídeos, o que levanta preocupações às autoridades governamentais e à população em geral. As populações humanas e outras espécies animais que vivem em zonas de exploração de urânio poderão estar expostas à radiação através de resíduos e poeiras radioactivase também através de água e alimentos contaminados. A determinação dos riscos deste tipo de contaminantes é feita, principalmente, através da análise química de amostras ambientais, dando-se menos importância à determinação de efeitos biológicos. A determinação de efeitos biológicos causados pela exposição a poluentes, tem-se revelado muito importante para uma avaliação da qualidade ambiental, de modo a providenciar indicações acerca dos efeitos negativos nos seres vivos e também para complementar a informação dada pelas análises químicas de amostras ambientais. Este facto levou ao estabelecimento de biomarcadores, que consistem em respostas biológicas adversas que são específicas de uma exposição a toxinas ambientais, para serem usadas como ferramentas de avaliação da qualidade ambiental. Neste trabalho foram analisadas respostas a nível molecular e celular, em minhocas, ratinhos do campo e humanos, a fim de determinar o risco químico e radiológico dos resíduos provenientes da mina de urânio da Cunha Baixa. Este trabalho teve também como objectivo a clarificação das respostas subjacentes à exposição a metais e radionuclídeos, a fim de permitir o desenvolvimento de potenciais novos biomarcadores moleculares. Durante este trabalho foram efectuados ensaios com minhocas, em que estas foram expostas durante 56 dias a solo contaminado proveniente da mina de urânio da Cunha Baixa, em laboratório e in situ. Durante a exposição foram analisados vários parâmetros, como o crescimento, reprodução, bioacumulação de metais e radionuclídeos, histopatologia, danos no DNA, citotoxicidade e perfil de expressão genética. Para além disso, foram amostrados ratinhos do campo na mina de urânio da Cunha Baixa e numa área de referência para determinação de danos no DNA, níveis de expressão e mutações em genes supressores de tumores e também bioacumulação de metais. Por fim, foram recolhidas amostras de sangue em voluntários saudáveis pertencentes à população da aldeia da Cunha Baixa, para determinação de danos no DNA, imunofenotipagem e quantificação de metais no sangue. Os resultados revelaram que as minhocas assim como os ratinhos do campo foram negativamente afetados pela exposição aos resíduos mineiros em todos os níveis de organização biológica aqui analisados, o que faz destes organismos bons indicadores para a determinação do risco destas áreas contaminadas, evidenciando o potencial risco da exposição a estes contaminantes. Para além disso, o estudo feito à população da Cunha Baixa revelou danos no ADN e diminuição de populações importantes de células imunitárias (nomeadamente linfócitos T e NK), o que poderá resultar da exposição aos resíduos da mina, tornando as pessoas mais susceptíveis ao desenvolvimento de processos de carcinogénese. O presente estudo contribuiu significativamente para a caracterização dos riscos da exposição a resíduos provenientes de minas de urânio abandonadas, evidenciando os seus efeitos negativos a nível molecular e celular, que potencialmente poderão causar instabilidade genómica e aumentar o risco de desenvolvimento de doenças genéticas.

PREVALENCIA DE SINTOMATOLOGÍA MÚSCULO ESQUELÉTICAS DE CUELLO, HOMBRO Y ESPALDA LUMBAR EN LOS TRABAJADORES DE MINAS SUBTERRÁNEAS DE CARBÓN EN EL DEPARTAMENTO DE BOYACÁ, COLOMBIA, 2013

Introducción. Trabajo de investigación realizado dentro del proyecto “EVALUACIÓN DE LA EXPOSICIÓN A POLVO DE CARBÓN EN MINERÍA SUBTERRÁNEA EN TRES DEPARTAMENTOS DE COLOMBIA” liderado por el grupo Salud Ocupacional y del Ambiente, con la participación de la Universidad del Rosario, la Universidad de los Andes, el Ministerio de Trabajo, la Administradora de Riesgos Laborales Positiva. Inmerso en este proyecto se determinará en el departamento de Boyacá la prevalencia de sintomatología músculo esquelética Objetivo. Determinar la sintomatología músculo esquelética en cuello, hombros y espalda lumbar, en trabajadores de minas de carbón subterráneas del departamento de Boyacá, mediante la aplicación del Cuestionario Nórdico Estandarizado específico y su relación con variables sociodemográficas y ocupacionales. Metodología. Estudio de corte transversal que se realizó en una población de minería subterránea del departamento mediante la aplicación del Cuestionario Nórdico Estandarizado específico. Resultados. La sintomatología en cuello, hombros y espalda reportada fue de 44,1%, 37,1% y 68,2% respectivamente por los trabajadores. La antigüedad laboral en promedio fue de 17,06 (DS 7,93), la media de edad fue 40,46 (DS 11,12 años). De los 170 trabajadores encuestados el 74,7% (127) se desempeñan como picadores, seguidos por cocheros 10,6% (18), malacatero 5,3% (9), el restante se desempeña en otras labores de minería. Conclusiones. Este estudio encontró un alta prevalencia de sintomatología músculo esquelética en los trabajadores de minería de carbón subterránea, lo que sugiere la necesidad de generar estudios ergonómicos y estrategias de prevención para evitar un aumento en la cifras de enfermedades profesionales como desordenes músculo esqueléticos.

Condiciones de trabajo y morbilidad percibidas entre mineros de carbón en Guachetá, Colombia

Introducción: En Colombia la investigación sobre condiciones de trabajo y salud en minería carbonífera es escasa y no considera la percepción de la población expuesta y sus comportamientos frente a los riesgos inherentes. Objetivo: Determinar la asociación entre las condiciones de trabajo y morbilidad percibidas entre trabajadores de minas de carbón en Guachetá, Cundinamarca. Materiales y métodos: Se realizó un estudio transversal con 154 trabajadores seleccionados aleatoriamente del total registrado en la alcaldía municipal. Se indagó sobre características sociodemográficas, condiciones de trabajo y salud en las minas. Se estimaron prevalencias de los trastornos respiratorios, osteomusculares y auditivos, y se exploraron las asociaciones entre algunas condiciones de trabajo y los eventos con prevalencia superior a 30% de forma bivariada y múltiple, con regresiones Poisson con varianza robusta. Resultados: Los trabajadores fueron en su mayoría hombres, con edades entre 18 y 77 años de edad. Los problemas de salud más frecuentemente reportados fueron dolor lumbar (46,10%), dolor del miembro superior (40,26%), dolor del miembro inferior (34,42%), trastornos respiratorios (17,53%) y problemas auditivos (13,64%). Existen diferencias importantes en la percepción dependiendo de la antigüedad laboral y las condiciones subterráneas o no del trabajo. Conclusión: Los riesgos más reconocidos por los trabajadores son los relacionados con trastornos osteomusculares, al parecer por ser más evidentes en su cotidianidad. Las acciones en salud ocupacional podrán considerar estos hallazgos en sus planes de prevención de la enfermedad en las minas del carbón colombianas.

Exposición acumulada de polvo respirable como predictor de enfermedad respiratoria

En la minería de carbón se presenta exposición prolongada a polvo de carbón y a polvo de sílice en diferentes porcentajes, encontrándose una asociación con las alteraciones obstructivas, bronquitis crónica, Neumoconiosis de los trabajadores de carbón y Silicosis. Se han establecido varias formas de estimar el riesgo de desarrollar dichas enfermedades respiratorias no malignas secundarias a la exposición a estos polvos (carbón y sílice) en el ámbito ocupacional, siendo el cálculo de la exposición acumulada, la que ha demostrado mayor utilidad. Con el fin de establecer el riesgo de desarrollar alteraciones funcionales, a partir de la exposición acumulada de polvo respirable - y en los trabajadores de una empresa de minería a cielo abierto en Colombia, se estructuró este estudio de cohorte. Se contó con el registro de 566 trabajadores distribuidos en 29 Grupos de Exposición Similar (GES). El cálculo de la dosis acumulada se realizó considerando las medianas de exposición para cada GES y el tiempo de exposición de cada trabajador. Y posteriormente se estimó el riesgo empleando una regresión de poisson con varianza robusta. Los resultados más importantes del estudio muestran la exposición acumulada en niveles inferiores a los reportados en la literatura, sin embargo se encuentra un riesgo ligeramente elevado, IRR 1.000124 (IC95% 1 - 1.000248) en los expuestos, estimando que por cada unidad de medición de la exposición acumulada que se incremente, el riesgo de que aparezca una alteración respiratoria funcional se incrementa en 1.000124 veces entre los trabajadores expuestos y los no expuestos.

Síntomas respiratorios y neumoconiosis por polvo de carbón diagnosticada radiológicamente, en los trabajadores de minería subterránea en Boyacá en el año 2014

Introducción Las neumoconiosis son un grupo de enfermedades respiratorias ocupacionales, debidas a la acumulación de polvo en los pulmones. Colombia pese a ser un país minero, no cuenta con datos oficiales sobre la prevalencia de la neumoconiosis que permitan implementar medidas preventivas para evitar el desarrollo de enfermedades asociadas a la explotación minera y que disminuyan la incidencia y prevalencia de la neumoconiosis. Objetivos Determinar la prevalencia de neumoconiosis a partir del diagnóstico radiológico y describir síntomas respiratorios referidos por los trabajadores de las minas subterráneas de carbón en el departamento de Boyacá. Materiales y métodos Se realizó un estudio descriptivo de corte transversal en 232 trabajadores de minería subterránea del departamento de Boyacá; teniendo como fuente de información los datos obtenidos en el proyecto “Evaluación de la exposición a polvo de carbón en tres departamentos de Colombia, 2012-2015”, financiado por el Instituto Nacional de Salud, Universidad de Los Andes, la Universidad del Rosario, Positiva ARL y Colciencias. El análisis de los datos del estudio se realizó a través del software Stata versión 11. Resultados El 100% de la población estudio fueron de sexo masculino. La mediana para la edad fue de 40.5 años (20 – 73). La labor más comúnmente desempañada por los mineros fue: picadores 168 (72,41%). Los síntomas respiratorios más frecuentemente encontrados en este estudio fueron expectoración y tos. En cuanto a expectoración fue más frecuente en la mañana durante el invierno: 66.38% (154) y la tos de día o de noche durante el invierno: 53.88% (125). Para el hábito de fumar el 17.67% fumaba al momento del estudio. En 69 mineros (29.74%) se encontraron anormalidades parenquimatosas en la Radiografía de Tórax.

Síntomas respiratorios y neumoconiosis por polvo de carbón diagnosticada radiológicamente, en los trabajadores de minería subterránea en Boyacá en el año 2014

Introducción Las neumoconiosis son un grupo de enfermedades respiratorias ocupacionales, debidas a la acumulación de polvo en los pulmones. Colombia pese a ser un país minero, no cuenta con datos oficiales sobre la prevalencia de la neumoconiosis que permitan implementar medidas preventivas para evitar el desarrollo de enfermedades asociadas a la explotación minera y que disminuyan la incidencia y prevalencia de la neumoconiosis. Objetivos Determinar la prevalencia de neumoconiosis a partir del diagnóstico radiológico y describir síntomas respiratorios referidos por los trabajadores de las minas subterráneas de carbón en el departamento de Boyacá. Materiales y métodos Se realizó un estudio descriptivo de corte transversal en 232 trabajadores de minería subterránea del departamento de Boyacá; teniendo como fuente de información los datos obtenidos en el proyecto “Evaluación de la exposición a polvo de carbón en tres departamentos de Colombia, 2012-2015”, financiado por el Instituto Nacional de Salud, Universidad de Los Andes, la Universidad del Rosario, Positiva ARL y Colciencias. El análisis de los datos del estudio se realizó a través del software Stata versión 11. Resultados El 100% de la población estudio fueron de sexo masculino. La mediana para la edad fue de 40.5 años (20 – 73). La labor más comúnmente desempañada por los mineros fue: picadores 168 (72,41%). Los síntomas respiratorios más frecuentemente encontrados en este estudio fueron expectoración y tos. En cuanto a expectoración fue más frecuente en la mañana durante el invierno: 66.38% (154) y la tos de día o de noche durante el invierno: 53.88% (125). Para el hábito de fumar el 17.67% fumaba al momento del estudio. En 69 mineros (29.74%) se encontraron anormalidades parenquimatosas en la Radiografía de Tórax.

Relación de exposición a polvos de carbón, sílice cristalina y neumoconiosis, en trabajadores de minas de socavón, Cundinamarca, 2014.

Objetivo: Determinar el nivel de riesgo de la exposición por fracción respirable a polvo de carbón y sílice cristalina y la prevalencia de neumoconiosis en trabajadores de minas de socavón del departamento de Cundinamarca. Métodos: estudio de corte transversal, en grupos de exposición similar (GES) en las minas seleccionadas, el tamaño muestral fue constituido por 11 empresas y 215 trabajadores en donde se realizó un muestreo ambiental para medir los niveles de polvo de carbón y sílice cristalina. Resultados: La edad promedio del grupo fue de 46±9,5 años y género masculino (97,2%), se encontró una asociación significativa entre polvo de carbón y neumoconiosis (p =0,050) y no fue significativa con exposición a sílice cristalina (p = 0,537). El modelo de regresión logística mostró asociación significativa con la escala de nivel de riesgo de carbón medio (OR=10.4, IC 95%:1.50, 71.41, p=0,02), ajustando con variables significativas como: tamaño de la empresa mediana (OR = 2,67, IC 95%:1.07, 6.66, p=0,04), antigüedad mayor o igual a 30 años (OR = 7,186, IC 95%:2.98, 17.29, p=0,001) y habito tabáquico por más de un año (OR = 4,437, IC 95%:2.06, 9.55, p=0,001) para sílice cristalina no hubo asociación en el modelo multivariado. Conclusión: El riesgo de exposición a carbón de nivel medio está relacionado con la prevalencia de neumoconiosis y otros factores adicionales como tamaño de la empresa mediana, antigüedad mayor o igual a 30 años y habito tabáquico por más de un año para los trabajadores de minería de socavón en Cundinamarca. Para los niveles de sílice cristalina no se encontró asociación significativa.