Brgm1 Mine Souterraine [PDF]

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Table des matières Table des matières---------------------------------------------------------------------------------------1 INTRODUCTION GENERALE----------------------------------------------------------------------5 A – l’INDUSTRIE MINIERE------------------------------------------------------------------------5 B – QUELQUES DEFINITIONS--------------------------------------------------------------------5 C- RESERVES DES MINERAUX UTILES (« GISEMENTS »)-------------------------------6 D- RECHERCHE ET EXPLORATION------------------------------------------------------------7 Chapitre 1 : CHOIX DU MODE D’EXPLOITATION------------------------------------------8 1 Généralités--------------------------------------------------------------------------------------------8 2. Analyse des coûts-----------------------------------------------------------------------------------8 2.1 Exploitation à Ciel ouvert---------------------------------------------------------------------8 2.2 Exploitation souterraine-----------------------------------------------------------------------8 2.3 Choix du mode d’exploitation-----------------------------------------------------------------9 Chapitre 2 : INTRODUCTION A L’EXPLOITATION SOUTERRAINE-----------------12 1. Définitions------------------------------------------------------------------------------------------12 2. Principales étapes d’une exploitation souterraine---------------------------------------------12 3. Classification des méthodes souterraines-------------------------------------------------------12 3.2 Classification élaborée par U.S.B.M (United States Bureau of Mines)----------------13 Chapitre 3 : OUVERTURE DES GISEMENTS-------------------------------------------------14 1. Définition-------------------------------------------------------------------------------------------14 2. Exigences-------------------------------------------------------------------------------------------14 3. Exemples de représentations graphiques d’une ouverture------------------------------------14 4. Classification des modes d’ouverture-----------------------------------------------------------15 5. Disposition des ouvrages d’ouverture-----------------------------------------------------------15 6. Représentations graphiques des modes d’ouverture-------------------------------------------16 7. Spécificités des modes d’ouverture--------------------------------------------------------------19 7.1 Ouverture par galerie au jour---------------------------------------------------------------19 7.2 Ouverture par puits verticaux---------------------------------------------------------------20 7.3 Ouverture par descenderies (puits inclinés).----------------------------------------------20 7.4 Ouverture combinée--------------------------------------------------------------------------20 8. Remarques------------------------------------------------------------------------------------------21 9. Choix d’un mode d’ouverture--------------------------------------------------------------------21 9.1 Exigences---------------------------------------------------------------------------------------21 9.2 Facteurs importants---------------------------------------------------------------------------21 9.3 Comment choisir un mode d’ouverture  ?--------------------------------------------------21 10. Choix de l’endroit de la disposition de l’ouvrage d’ouverture-----------------------------22 10.1 Disposition de l’ouvrage d’ouverture selon CHEVIAKOV L.D-----------------------23 10.2 Détermination de l’endroit de la disposition de l’ouvrage d’ouverture par la méthode analytique.-------------------------------------------------------------------------------25

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2 11 Conclusion-----------------------------------------------------------------------------------------26 Chapitre 4 : PREPARATION DU CHAMP MINIER------------------------------------------27 1. Notions----------------------------------------------------------------------------------------------27 2. Préparation du champ minier---------------------------------------------------------------------27 3. Caractéristiques de la préparation d’un champ minier----------------------------------------28 4. Exigences liées à un schéma de préparation----------------------------------------------------28 5. Modes de préparation du niveau de base-------------------------------------------------------29 5.1 Classification des gisements en fonction de leur puissance :---------------------------29 6. Schémas de préparation répandus----------------------------------------------------------------30 7. Avantages et inconvénients des dispositions des excavations de préparation par rapport au corps du minerai-----------------------------------------------------------------------------------31 8. Comparaison de deux variantes de préparation------------------------------------------------32 9. ordre de prise des étages---------------------------------------------------------------------------32 10. Ordre d’exploitation dans un étage-------------------------------------------------------------33 11. Direction d’exploitation dans un bloc---------------------------------------------------------34 12. Dimensions du champ minier-------------------------------------------------------------------34 12.1 Notions----------------------------------------------------------------------------------------34 12.2 Facteurs qui influencent le choix des dimensions du champ minier-----------------35 12.3 Détermination des dimensions du champ minier dans les gisements de forme régulière--------------------------------------------------------------------------------------------36 13. choix de la hauteur d’étage----------------------------------------------------------------------38 14. section des ouvrages de préparation et de coupage------------------------------------------39 15. volume des excavations de préparation--------------------------------------------------------40 16. Indices des travaux de préparation et de coupage--------------------------------------------41 16.1 Coefficient de préparation------------------------------------------------------------------41 16.2 Volume spécifique---------------------------------------------------------------------------41 17. délais de préparation et de coupage du bloc--------------------------------------------------42 17. 1. Longueur totale des excavations préparatoires d’un quartier en activité----------42 17.2. Longueur totale des excavations de coupage-------------------------------------------42 17.3. .Coef de Préparation commun------------------------------------------------------------42 18. quantité de minerai préparée et prêtée à l’exploitation--------------------------------------43 19. Dépenses de préparation et coupage du bloc-------------------------------------------------44 Chapitre 5 : DEPILAGE------------------------------------------------------------------------------46 1. Notions----------------------------------------------------------------------------------------------46 2. Abattage---------------------------------------------------------------------------------------------46 2.1 Trous de mines---------------------------------------------------------------------------------46 2.2 Trous profonds---------------------------------------------------------------------------------47 3. Déblocage et chargement du minerai------------------------------------------------------------49 3.1 Chargement par gravité----------------------------------------------------------------------49 3.2 Raclage----------------------------------------------------------------------------------------51 METHODES D’EXPLOITATION SOUTERRAINES

3 3.3 Les chargeuses---------------------------------------------------------------------------------53 4. Traitement des vides----------------------------------------------------------------------------53 5. Départ de l'exploitation------------------------------------------------------------------------53 Chapitre 6 : Description de quelques méthodes d'exploitation souterraines---------------55 A. METHODE D'EXPLOTATION PAR CHAMBRE ET PILIERS--------------------------55 1.1. Description------------------------------------------------------------------------------------55 1.2. Conditions d'application---------------------------------------------------------------------55 2. Dépilage-----------------------------------------------------------------------------------------61 3. Avantages-------------------------------------------------------------------------------------------61 4. Inconvénients---------------------------------------------------------------------------------------61 5. Sécurité----------------------------------------------------------------------------------------------61 6. Remarque-------------------------------------------------------------------------------------------62 B. METHODE D'EXPLOITATION PAR CHEMINEES DETRUITES----------------------63 1. Description------------------------------------------------------------------------------------------63 2. Préparation------------------------------------------------------------------------------------------63 3. dépilage----------------------------------------------------------------------------------------------63 C. TRAÇAGE ET SOUTIRAGE SOUS NIVEAUX ABATTUS PAR MINES LONGUES -----------------------------------------------------------------------------------------------------------65 1. Description------------------------------------------------------------------------------------------65 2. Conditions d'application---------------------------------------------------------------------------65 3. Préparation------------------------------------------------------------------------------------------65 4. Dépilage---------------------------------------------------------------------------------------------65 D. METHODE D'EXPLOITATION PAR CHAMBRES MAGASINS---------------------70 1. Notions----------------------------------------------------------------------------------------------70 2. Conditions d'application---------------------------------------------------------------------------70 3. Chambre magasin à abattage par trous de mines----------------------------------------------70 E. METHODE D'EXPLOITATION PAR FOUDROYAGE DU MINERAI ET DES ROCHES ENCAISSANTES------------------------------------------------------------------------73 1. Notions----------------------------------------------------------------------------------------------73 2. Sous-niveaux foudroyés---------------------------------------------------------------------------73 4. Blocs Foudroyés------------------------------------------------------------------------------------76 F. METHODE D'EXPLOITATION PAR CHAMBRE REMBLAYEE----------------------80 1. Description------------------------------------------------------------------------------------------80 2. Chambre remblayée à front horizontal----------------------------------------------------------80 Chapitre 7 : Choix de la méthode d'exploitation-------------------------------------------------84 1. EXIGENCES GENERALES AUX METHODES D’EXPLOITATION------------------84 2. ORDRE DE CHOIX D’UNE METHODE D’EXPLOITATION---------------------------84

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4 3. DEFINITION DES FACTEURS QUI AFFECTENT LE CHOIX D’UNE METHODE D’EXPLOITATION----------------------------------------------------------------------------------84 3.1 Facteurs géométriques---------------------------------------------------------------------------84 3.1.1 Dimension du dépôt-------------------------------------------------------------------------84 3.1.2 Forme du dépôt------------------------------------------------------------------------------84 3.1.3 Angle de pendage du gisement------------------------------------------------------------84 3.1.4 Profondeur du gisement--------------------------------------------------------------------85 3.2 Facteurs Géotechniques--------------------------------------------------------------------------85 3.2.1 Résistance du minerai et des épontes-----------------------------------------------------85 3.2.2 Présence de fractures, plan de faiblesse, failles----------------------------------------85 3.2.3 Eaux souterraines---------------------------------------------------------------------------86 3.2.4 Direction de la pression--------------------------------------------------------------------86 3.2.5 Subsidence-----------------------------------------------------------------------------------86 3.2.6 Aptitude du minerai au colmatage--------------------------------------------------------86 3.3 Facteurs Géographiques-------------------------------------------------------------------------87 3.4 Distribution de teneur du minerai--------------------------------------------------------------87 3.4.1 Distribution uniforme----------------------------------------------------------------------87 3.4.2 Zones minéralisées entourées de stérile-------------------------------------------------87 3.4.3 Dépôt mixte renfermant deux ou plus de minéraux économiques--------------------88 3.4.4 Dépôt avec contacts graduels-------------------------------------------------------------88 3.5 Facteurs économiques----------------------------------------------------------------------------88 3.5.1 Valeur du minerai---------------------------------------------------------------------------88 3.5.2 Fluctuation du marché---------------------------------------------------------------------88 3.5.3 Récupération dans le moulin--------------------------------------------------------------89 3.5.4 Capital disponible--------------------------------------------------------------------------89 3.5.5 Travaux préparatoires, coût de minage--------------------------------------------------89 3.5.6 Productivité----------------------------------------------------------------------------------89 3.6 Sécurité, Réglementation------------------------------------------------------------------------90 3.7 Autres Facteurs-----------------------------------------------------------------------------------90 Conclusion-----------------------------------------------------------------------------------------------90 A. PROCEDES DE CHOIX D’UNE METHODE D’EXPLOITATION--------------------91 4.1 Procédé du savant Mr TCHARKVIANI. K. M----------------------------------------------91 4.2 Procédé de choix direct des méthodes applicables élaborés par KAPLOUNOV. R P et MAMEDOV CH. N----------------------------------------------------------------------------------91 4.3 Procédé proposé par David E Nicholas--------------------------------------------------------92

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INTRODUCTION GENERALE A – l’INDUSTRIE MINIERE L’industrie minière et l’agriculture sont les deux principales industries de base qui ont contribué au développement mondial. L’industrie minière se développe sans cesse et avec elle la fabrication d’équipements plus performants et sophistiqués. A l’échelle nationale l’industrie minière joue un rôle important dans l’économie (devises). Le développement des industries lourdes et légères dépend pour beaucoup du niveau de production des minerais ferreux, non ferreux et d’autres substances utiles. Sans la production minérale, les structures mêmes de la société seraient remises en question. L’industrie lourde, base de la puissance industrielle ne pourrait subsister sans le charbon ni minerai de fer. Le progrès de l’humanité est mesuré par les minéraux. L’homme préhistorique a dû passer par l’âge de pierre puis l’âge de bronze pour déboucher sur l’ère moderne connu sous le nom d’âge des métaux ou de fer. Avec le développement de l’économie et l’évolution des sciences, les minéraux deviennent de plus en plus importants. Les structures, les chemins, les machines sont faits des minéraux. La fertilité de l’agriculture est maintenue par les engrais des minéraux. L’ère moderne a été appelée par certains l’âge de la machine. (On entend par machine un ensemble constitué de plusieurs parties dont le but est de transmettre ou de modifier la force ou le mouvement ou l’énergie en travail utile). Que la machine soit une balance, une montre, une voiture, un avion ou une fusée….. , ses parties essentielles sont toujours d’origine minérale. Il est évident qu’une dépendance vis-à-vis des minéraux devient de plus en plus grande au niveau de toutes les nations du monde.

B – QUELQUES DEFINITIONS On appelle roche l’association naturelle de plusieurs minéraux. On appelle minéral une composition chimique définie qui s’est formée durant les différents processus chimiques et physico-chimiques dans l’écorce terrestre et pouvant comporter un ou plusieurs éléments utiles. Les minéraux se distinguent par leur composition chimique et propriétés physiques (couleur, éclat, dureté…) On appelle minéraux utiles chaque substance minérale se trouvant dans l’écorce terrestre et qui peut être utilisée par l’homme dans des buts divers, à l’état naturel ou après un traitement préalable. On appelle minerai une roche présentant une concentration anormalement élevée en minéraux utiles. Un minerai peut contenir également des minéraux sans valeur qui constituent la gangue. Les minéraux utiles peuvent avoir la forme de gaz, de liquide ou de corps solides. Il existe près de trois mille cinq cent (3.500) minéraux (70 sont extraits) dont la plus part sont solides. Les roches encaissant les minéraux utiles ou incluses dans l’épaisseur de ces produits, sous forme de filets, d’intercalations… sont les stériles. Mais cette division des roches en minéraux utiles et stériles n’est qu’arbitraire. Suivant le cas, la même roche peut être un minéral utile ou une roche stérile.

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6 (Exemple : au cours de l’abattage de houille, un banc calcaire constitue une roche stérile. Par contre lors de l’abattage de calcaire destiné par exemple à la fabrication de la chaux, le calcaire est le minéral utile. On appelle stérile, une roche dont les concentrations éventuelles en substances utiles sont jugées non valorisables. Le stérile franc ne présente aucune concentration anormale en éléments utiles. L’accumulation naturelle d’un minérale dans l’écorce terrestre s’appelle gisement de ce minéral. Le gisement est un gîte où partie d’un gîte valorisable par une exploitation. Le gîte est une concentration géologique de minerai. On appelle perte, la proportion des réserves exploitables non récupérées par l’exploitation ou qui est transportée au terril avec les stériles. Quelque soit la méthode d’exploitation, les pertes de l’ordre de 2 à 3% sont inévitables. Les pertes constituent avec le mode souterrain habituellement 10 à 20 % des réserves et peuvent atteindre parfois 50% et même plus. Elles sont dues principalement à l’abandon des piliers de protection, au soutirage et abattage incomplets du minerai… P = Re – Rr (t) Ou :

P : pertes (t) Re : réserves exploitables (t) Rr : réserves récupérées (t) Rr = Tv – S, où : Tv : tout venant S : stérile mélangé au minerai

Les pertes sont généralement évaluées par le coefficient de perte (α). Le coefficient de perte est donné par la formule : α = P/Re = (Re – (TV – S))/RE = 1 – (Tv- S)/Re ou : α = (1 – (Tv – S)/Re)x 100%. Exemples des pertes : pilier de protection des galeries ou des chambres, minerai laissé en place suite à un abattage incomplet, soutirage incomplet……. Remarque : les pertes du minerai provoquent une augmentation des dépenses des travaux de recherche à la tonne des réserves sanctionnées exploitables. Elles provoquent également l’augmentation du taux d’amortissement des investissements miniers et réduisent finalement de façon significative lorsqu’elles sont élevées le bénéfice de la mine et sa durée de vie. La dilution est l’abaissement relatif de teneur du minerai dû au fait que le volume réellement minéralisé est inférieur au volume minimal extractible sélectivement par les engins d’abattage et de chargement mis en œuvre. Le salissage est l’abaissement relatif de teneur du minerai dû à l’imperfection du mineur ou des méthodes utilisées.

C- RESERVES DES MINERAUX UTILES (« GISEMENTS ») Suivant leur nature, on distingue les gisements d’origine (qui se trouvent à l’emplacement de leur formation et n’ont pas subi de décomposition) et les gîtes alluvionnaires, qui sont des produits de destruction des gisements d’origine sous l’action de l’eau et /ou de l’atmosphère. Les gîtes alluvionnaires sont des formations meubles argileuses, sableuses, de galets…contenant un minéral ou un métal précieux, par exemple l’or.

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7 Indépendamment de l’origine et de l’utilisation, les gisements des minéraux utiles peuvent être classés d’après la forme du gîte seulement en réguliers (couches, gîtes stratifiés ou filons simples ou composés) et irréguliers (amas, nids, lentilles). En fonction du degré d’étude d’un gisement, toutes les réserves sont classées en trois (3) catégories : A, B, et C. Les réserves de la catégorie A ou réserves certaines sont entièrement prospectées, étudiées et délimitées par des travaux miniers. Les réserves de la catégorie B ou réserves probables sont géologiquement étudiées, relativement prospectées et partiellement délimitées par des sondages et autres ouvrages miniers. Les réserves de la catégorie C ou réserves possibles sont établies sur la base de la continuité géologique. En fonction du degré d’utilisation dans l’industrie on distingue les réserves géologiques, exploitables et industrielles. Les réserves géologiques forment l’ensemble des réserves des minéraux utiles d’un gisement. Les réserves exploitables sont les réserves qu’on peut exploiter avec profit. Les réserves non économiquement exploitables pour différentes raisons : insuffisance de teneur, de qualité, de quantité, cours des matières valorisables, technologie sont appelées réserves inexploitables. Les réserves qu’on peut extraire du sous sol sont des réserves industrielles.

D- RECHERCHE ET EXPLORATION La recherche minière est l’ensemble des opérations (travaux miniers inclus) engagées sans certitude de succès, pour mettre en évidence l’existence d’un gisement exploitable. L’exploration ou prospection est l’étude d’une zone pour la recherche d’indices des gîtes par des méthodes exclusives de tous travaux miniers. On entend par reconnaissance l’étude d’un gisement pour en préciser les caractéristiques géologiques, géométriques et géomécaniques.

Chapitre 1 : CHOIX DU MODE D’EXPLOITATION METHODES D’EXPLOITATION SOUTERRAINES

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1 Généralités Un gisement étant mis en évidence, la décision de l’exploiter à ciel ouvert ou en souterrain est dictée principalement par le coût de revient de l’unité de volume du minerai marchand et des questions environnementales. Le coût de revient de l’unité de volume du minerai marchand dépend de plusieurs paramètres dont : le type de gisement la géométrie et l’angle de pendage du gisement les caractéristiques mécano physiques du minerai et des encaissants la profondeur du gisement (l’importance des roches de recouvrement) la situation géographique du gisement le cours des éléments valorisables

2. Analyse des coûts 2.1 Exploitation à Ciel ouvert Hormis les frais généraux, le prix de revient d’une tonne de minerai lors de l’exploitation à ciel ouvert comprend deux types de dépenses : les dépenses liées directement à l’excavation et au transport d’une tonne de minerai (soit Am) les dépenses liées à l’excavation et transport des stériles rapportés à une tonne de réserves industrielles découvertes (As). Ainsi le coût total de revient de production d’une tonne de minerai s’écrit : Pco

= Am + As = Am + as . K (F/t) Où: Am: coût d’excavation et de transport d’une tonne de minerai marchand; As : coût d’excavation et de transport ‘une tonne de stérile (F/t) K : rapport de découverture : rapport du volume (masse) des stériles au volume (masse) du minerai extrait durant une période donnée. K est exprimé en m3/m3, m3/T, T/T ou T/m3 Remarque : de la formule : Pco = Am + as . K, on peut conclure que Pco augmente lorsque K augmente. Pco est donc fonction de l’importance des roches de recouvrement (de la profondeur) 2.2 Exploitation souterraine Le prix de revient d’une tonne de minerai en souterrain apparaît peu lié au taux de recouvrement K. Par approximation et pour une méthode donnée, on suppose constant le prix de revient de l’extraction d’une tonne de minerai en souterrain. Ps = C = constante

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9 Représentation graphique

Tl

Figure 1 : représentation graphique des coûts des modes d’exploitation Remarques les dépenses Am seules sont généralement largement inférieures à Ps. C’est pourquoi, lorsque K est faible (faibles profondeurs), l’exploitation à ciel ouvert est plus économique que l’exploitation souterraine. Lorsque K devient grand, Pco devient supérieur à Ps et le choix de l’exploitation souterraine s’impose. 2.3 Choix du mode d’exploitation Economiquement les deux modes d’exploitation sont équivalents à un moment où le taux de recouvrement prend une valeur Tl. On a :

Pco = Ps

↔ Am + as. Tl = Ps Tl = (Ps – Am)/as

Tl est appelé taux de recouvrement limite.

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● Cas des gisements horizontaux

Figure2 : Taux de découverture d’une couche horizontale Le coefficient de recouvrement K est presque constant pour les gisements horizontaux et légèrement inclinés. On opte pour l’exploitation à ciel ouvert pour un gisement plat ou légèrement incliné lorsque le Tl est supérieur ou égal au taux de recouvrement moyen. Cela se traduit par l’équation suivante : Km ≤ (Ps –Am)/as ● Cas des gisements inclinés et dressants

Figure3 : taux de découverture d’un gisement incliné

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Remarques Le taux courant de recouvrement (Ki) pour les gisements inclinés et dressants augmente avec la profondeur. Le choix du mode d’exploitation pour différents niveaux de la carrière se fait sur la base de comparaison entre le taux limite de recouvrement (Tl) et le taux courant de découverture Kc. La profondeur à laquelle Kc = Tl est appelée profondeur limite de l’exploitation à ciel ouvert. Dans la pratique, on trouve des gisements exploités à l’aide des travaux ouverts et souterrains respectivement dans leur partie supérieure et inférieure. NB : Il est souvent rationnel de poursuivre les travaux d’exploitation à ciel ouvert au-delà de la profondeur limite parce que ce mode par rapport au souterrain offre : la possibilité de réduire les pertes quantitatives et qualitatives de minerai une plus grande sécurité des travaux des conditions d’hygiène et de s anté meilleures une productivité élevée. …..

Chapitre 2 : INTRODUCTION A L’EXPLOITATION SOUTERRAINE METHODES D’EXPLOITATION SOUTERRAINES

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1. Définitions L’ensemble des opérations qui assurent l’abattage et l’évacuation du minerai ainsi que tous les services annexes d’une mine est appelée exploitation. Au sens technique, la mine est l’exploitation souterraine des substances minérales. Au sens administratif, la mine est l’exploitation des substances concessibles (minerai métalliques, combustibles minéraux)

2. Principales étapes d’une exploitation souterraine L’exploitation souterraine d’un gisement comprend trois (3) étapes principales : ouverture du gisement (ouverture de la mine) Préparation des chantiers d’abattage « Dépilage » ou production du minerai On appelle méthode d’exploitation, l’ordre établi de la réalisation des travaux préparatoires et de dépilage dans les conditions naturelles d’un gisement donné. Les travaux de développement d’une mine consistent à creuser les ouvrages qui composent l’ossature de la mine. L’ossature est l’ensemble des ouvrages principaux qui permettent d’accéder aux différentes parties du gisement. Les principales composantes sont : l’entrée principale les ouvrages secondaires La préparation consiste à la réalisation de l’ensemble des travaux de pénétration et de réalisation du découpage du gisement pour en permettre l’exploitation. Cette étape constitue une poursuite des travaux de développement. Le dépilage : c’est la principale phase de l’exploitation. Il comprend l’abattage et l’enlèvement de la plus grande partie du minerai ainsi que le maintien des vides créés. NB : l’organisation de l’exploitation consiste à coordonner efficacement dans le temps et l’espace les travaux d’ouverture, de préparation et de dépilage.

3. Classification des méthodes souterraines En général toutes les classifications des méthodes d’exploitation souterraines reposent sur le mode de traitement des vides créés par l’exploitation. 3.1 Classification élaborée par AGOCHKOV (membre de l’académie des sciences de l’ex URSS). AGOCHKOV distingue huit (8) grandes classe des méthodes d’exploitation dont : Méthodes d’exploitation par chambres vides // // // magasins // // // remblayées // // // charpentée ou boisées // // // charpentées ou boisées et remblayées METHODES D’EXPLOITATION SOUTERRAINES

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// // encaissantes //

// //

par foudroyage des roches encaissantes // du minerai et des roches

// combinées.

3.2 Classification élaborée par U.S.B.M (United States Bureau of Mines) Chantiers naturellement supportés chambres vides (chambres ouvertes) chambres et piliers chambres magasins sous – niveaux abattus Chantiers artificiellement supportés chambres remblayées chambres charpentées longue taille tranche unidescendante foudroyée Méthodes par foudroyage sous niveaux foudroyés blocs foudroyés Remarque : les différentes méthodes sont employées avec beaucoup de variantes. On estime aujourd’hui à plus de 220 variantes employées dans les mines métalliques.

Chapitre 3 : OUVERTURE DES GISEMENTS

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1. Définition C’est le complexe des ouvrages miniers qui permettent d’accéder au gisement à partir du jour.

2. Exigences L’ouverture d’une mine doit obligatoirement assurer : l’entrée d’air la sortie d’air voies de transport du personnel, du minerai, des stériles et des matériels.

3. Exemples de représentations graphiques d’une ouverture ● Cas d’une couche horizontale

Figure 4 : schéma d’aérage 1 : puits d’entrée d’air 2 : puits de sortie d’air 3 : front de taille 4 : galerie d’entrée d’air 5 : galerie de sortie d’air 6 : porte d’aérage Entrée d’air frais Sortie d’air pollué Evacuation du produit extrait. Remarques Les ouvrages du complexe d’ouverture se divisent en deux groupes : groupes des ouvrages principaux : ils ont une liaison directe avec le jour : ce sont les puits, les galeries au jour, les descenderies.

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Groupes des ouvrages secondaires : ils assurent la liaison entre le gisement ou le jour avec les ouvrages principaux : ce sont les traversbancs, les cheminées, les puits aveugles…

4. Classification des modes d’ouverture C’est une fonction des types des ouvrages principaux. On distingue : ouverture par puits ouverture par galerie au jour ouverture par descenderie ouverture combinée Remarque : ces ouvrages peuvent être disposés dans le gisement lui-même, au toit ou au mur du gisement et dans les roches de recouvrement.

5. Disposition des ouvrages d’ouverture Notions sur les affaissements du sol. L’exploitation des ressources minérales conduit à la formation des vides (cavités) dans le sous-sol. Lorsque les travaux miniers (d’exploitation) atteignent certaines proportions, leurs effets se répercutent tôt ou tard à la surface. Il s’ensuit des mouvements des terrains qui provoquent l’affaissement de la surface sous forme de cuvette et même dans certains cas son effondrement. L’affaissement d’un point de la surface dépend : de sa position par rapport aux travaux d’exploitation (voir figure) de la puissance du gîte exploité des propriétés physiques et mécaniques des terrains de la méthode d’exploitation

Figure 5 : Affaissement des terrains 1 : surface avant exploitation 2 : surface après exploitation 3 : zone d’influence 4 : limite de la zone d’affaissement METHODES D’EXPLOITATION SOUTERRAINES

16 Angle d’influence des travaux miniers = 30 à 40° pour les roches tendres = 70 à 80 ° pour les roches dures abc : cuvette d’affaissement Conséquence : les constructions se trouvant dans les limites d’une cuvette d’affaissement peuvent être déformées et même détruites. Sécurité : les ouvrages principaux d’ouverture, les bâtiments d’exploitation, les chemins de fer, les laveries….sont généralement disposés en dehors de la zone des mouvements des terrains (zone accidentée) Que faut-il faire lorsque l’exploitation concerne un gisement de grande étendue ?

6. Représentations graphiques des modes d’ouverture

Figure 6 : Ouverture par puits vertical et travers-banc de groupe 1 : puits d’extraction (puits principal) 2,3 : travers-bancs de groupes 4 : cheminée 5 : travers-banc d’étage METHODES D’EXPLOITATION SOUTERRAINES

17 6 : galerie 7 : recoupe

Figure 7 : Ouverture par puits incliné 1 : puits incliné 2 : travers-banc d’étage 3 : galerie 4 : limite de la zone d’affaissement

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Figure 8 : Ouverture par galerie au jour avec cheminée verticale 1 : galerie au jour 2 : cheminée verticale 3 : travers-banc d’étage 4 : galerie d’étage 5 : fouille de ventilation

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19 a : par puits vertical débouchant au jour et puits vertical intérieur b : par puits vertical débouchant au jour et puits incliné intérieur 1 : puits vertical débouchant au jour 2 : puits vertical intérieur 3 : travers-banc d’étage 4 : puits incliné intérieur

Figure 9 : Ouverture combinée des gîtes a : par galerie au jour et puits intérieur b : par puits incliné débouchant au jour et puits vertical intérieur 1 : galerie au jour 2 : puits vertical intérieur 3 : travers-banc 4 : puits incliné débouchant au jour

7. Spécificités des modes d’ouverture 7.1 Ouverture par galerie au jour -Application : gisement des montagnes : - Disposition : par rapport au corps du gîte, elle peut être disposée dans le gisement (cas des gisements minces ayant des affleurements à flanc de coteau), au mûr ou au toit du gisement suivant sa direction (à travers la direction du gisement suivant sa diagonale) en fonction des conditions locales. La disposition au jour doit être commode aux bâtiments d’exploitation au jour. Son entrée doit être protégée des éboulements et de l’inondation. - longueur : peut atteindre 5 à 6 Km et même plus - Avantages par rapport aux puits : METHODES D’EXPLOITATION SOUTERRAINES

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. Simplicité du schéma d’ouverture . Absences des dépenses pour la construction des installations d’extraction, d’exhaure… . Possibilité d’emploi du transport sur pneu et sur rails. . Rapidité de la mise en œuvre de la mine Inconvénients : souvent, elles ne permettent pas d’atteindre les étages inférieurs du gisement.

7.2 Ouverture par puits verticaux -Application : gisements plats, inclinés et dressants - Principe : un puits principal d’extraction plus un ou plusieurs autres destinés à l’aérage, à la circulation du personnel, au transport des matériaux et équipements. - Disposition (voir figure) : dans les mines métalliques, ils sont disposés soit au mûr du gisement, soit aux extrémités de ce dernier mais toujours en dehors de la zone des mouvements des terrains. La disposition périphérique est favorable aux gisements de faible étendue en direction lorsque le sens de transport au fond et au jour est le même. Cas particuliers : gisements vastes plats ou inclinés : ils peuvent traversé le gisement mais avec la conséquence d’engendrer d’importantes pertes de minerai dues à l’abandon des piliers de protection. Surfaces bâties ou terrains défavorables : ils peuvent être creusés au toit du gisement. NB : C’est le mode d’ouverture le plus répandu dans le monde entier 7.3 Ouverture par descenderies (puits inclinés). - Application : gisement de pendage compris entre 18 et 35°, mais peuvent être utilisés exceptionnellement dans d’autres conditions. - Dispositions : Au mûr du gisement : cas des gisements puissants (facilite l’entretien du puits et évite des pertes considérables de minerai). Au gisement : cas des gisements minces, mal prospectés, peu profonds ayant des affleurements (accélère la mise en marche de la mine, supprime les travers-bancs, production incidente du minerai, poursuite de l’étude du gisement). Dans les roches de recouvrement : cas des gisements plats de faible profondeur. -

Avantages : . Possibilité d’utiliser les moyens de transport continu (convoyeur à bande) . Réduction des dépenses de creusement des travers-bancs . Mise en route rapide de la mine.

7.4 Ouverture combinée La partie supérieure du gisement est ouverte à l’aide d’un ouvrage principal et sa partie plus profonde à l’aide d’un autre ouvrage principal. METHODES D’EXPLOITATION SOUTERRAINES

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Application : gisements profonds ayant un pendage qui vari brusquement ou « gisements multiples ». Avantages : augmentation du rendement des installations d’extraction et réduction de la longueur des ouvrages d’ouverture (travers-bancs, galerie au jour).

8. Remarques . Chaque classe se partage en groupes en fonction des types des excavations auxiliaires : travers-bancs, puits aveugle, cheminée…. . Pour nommer un complexe d’ouverture on suit la démarche suivante : .classe . groupe . destination . Les ouvrages d’ouverture permettent d’atteindre une certaine profondeur à laquelle se développe dans un plan horizontal une série d’excavations destinées à l’exploitation du gisement : pour une couche horizontale, ce plan correspond au niveau de la couche ; pour un gîte incliné ou dressant, ce plan horizontal s’appelle base d’un étage et sert à l’exploitation des ressources situées au dessus de son niveau.

9. Choix d’un mode d’ouverture 9.1 Exigences Pour un gisement donné, il existe en général plusieurs modes d’ouvertures possibles. Le mode d’ouverture rationnel doit assurer (exigences) : la sécurité des travaux les frais d’exploitation minimum le degré d’utilisation des réserves du gisement max intensité nécessaire d’ouverture du gisement commodité nécessaire avec la méthode d’exploitation acceptée. 9.2 Facteurs importants Les facteurs ci-après déterminent le choix d’un mode d’ouverture : la topographie et la nature du sol la nature des terrains et du corps du minerai les moyens de transport au fond et au jour la production de la mine, la hauteur d’étage, la méthode d’exploitation les facteurs économiques les schémas d’aérage et d’exhaure. L’ouverture du gisement est étroitement liée au choix du type d’extraction, de transport, du schéma d’aérage et d’exhaure. Réciproquement, les calculs des coûts d’aérage, de transport, d’exhaure dépendent pour beaucoup du mode d’ouverture adopté. Généralement, les résolutions de ces deux problèmes se font parallèlement. 9.3 Comment choisir un mode d’ouverture ? On procède à la sélection des modes d’ouverture possibles pour le gîte considéré en fonction des conditions hydrogéologiques, techniques et minières. Pour chaque variante, établir le nombre, les dimensions et l’emplacement des ouvrages d’ouverture essentiels. Faire une comparaison technique et économique des variantes possibles par :

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l’évaluation des investissements nécessaires pour le creusement des excavations d’ouverture, de recette, de construction et d’aménagement des bâtiments d’exploitation. Le calcul des frais d’exploitation durant toute l’existence de la mine pour l’entretien des ouvrages d’ouverture, l’exhaure, le transport au fond et au jour, le levage, l’aérage et l’extraction de la totalité des réserves du champ minier. Les dommages économiques dus à l’abandon des piliers de protection Le remboursement des investissements primaires par une production incidente (parallèle) du minerai provenant du creusement au minerai des ouvrages d’ouverture et d’autres travaux neufs (barrages, routes…) NB : toutes les dépenses doivent être rapportées aux réserves industrielles en tenant compte de l’intérêt du capital (les dépenses totales à la tonne du minerai). Remarques : En choisissant définitivement une variante d’ouverture (celle supposée rationnelle), on tient compte de la durée de mise en route de la mine, la commodité d’exploitation, les avantages et inconvénients techniques et d’autres facteurs pouvant influencer l’acceptabilité d’un mode d’ouverture. Deux variantes d’ouverture sont considérées comme équivalentes (après calculs) lorsque leurs dépenses ne se distinguent pas de plus de (10-15) %.

10. Choix de l’endroit de la disposition de l’ouvrage d’ouverture Le choix de l’emplacement d’une excavation d’ouverture représente un problème technique et économique très compliqué lié étroitement au mode d’ouverture du gisement. L’emplacement doit correspondre au volume minimal pour le découpage du champ minier et aux frais minimums pour le transport de la totalité des ressources du gisement. Suivant la condition du coût minimal pour le transport de minerai, le puits d’extraction doit être installé sur une ligne divisant les ressources du champ minier en direction en deux parties égales. Lorsque les moyens (coûts) de transport ne sont pas les mêmes au fond et au jour, on introduit alors la notion de charge équivalente sur la direction du gisement et la division des charges en deux parties égales se fait de la même façon. La charge équivalente se détermine par le relation : Qe = Q.Qj/Qf (t) Avec : Q : charge transportée au jour Qj : coût de transport au jour (F/T.Km) Qf : coût de transport au fond (F/T.Km) Remarques : lorsque la disposition de l’ouvrage d’extraction est périphérique, le coût de transport se double par rapport à sa position centrale. Le choix de la disposition optimale des ouvrages d’ouverture tient compte aussi des considérations importantes pouvant amener à les déplacer. En effet la position de ces ouvrages doit : assurer une liaison commode avec le réseau ferroviaire ou les voies routières. Un emplacement libre et suffisant pour les installations du carreau, du stock du minerai et éventuellement du terril.

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Tenir compte de la topographie et de la nature des sols qui permettent d’avoir un carreau sain sans travaux de terrassement coûteux. Une nature géologique des terrains favorables aux fonçages des puits ou au creusement des galeries à flanc de coteau (éviter de disposer les ouvrages d’ouverture dans les roches très dures ainsi que dans les terrains instables) Une position réduisant au minimum les piliers de protection ou même les supprimant Un aérage suffisant Une bonne position par rapport aux sources des remblais et notamment des carrières (lorsqu’on utilise la méthode d’exploitation par chambre remblayée)

10.1 Disposition de l’ouvrage d’ouverture selon CHEVIAKOV L.D L’académicien Cheviakov L D démontre que l’endroit de la disposition de l’ouvrage d’ouverture principal d’une mine en fonction du transport au fond choisie doit correspondre au point où la somme des dépenses liées à l’entretien des excavations, à l’aérage, au déplacement du personnel et au transport des charges soit la plus petite. Cette exigence se traduit par les équations suivantes : ∑Tg + ∑Tn > ∑Td ∑Td +∑Tn >∑Tg ∑Tg = ∑Td Où : ∑Tn : charge concentrée : transport de l’ouvrage d’ouverture à l’usine d’enrichissement. ∑Tg : transport des charges dispoées à gauche du puits ∑Td : // // // à droite du puits. ● Cas des Gisements horizontaux ayant de puissance (m) et masse volumique (γ) constantes : L’endroit de la disposition de l’ouvrage d’ouverture en fonction de l’exigence du transport peut être trouvé à l’aide des tracés géométriques.

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Figure 10 : Disposition de l’ouvrage principal pour les gîtes plats Pour les gisements horizontaux ayant de puissance et masse volumique constantes, les grandeurs des charges à transporter sont proportionnelles aux surfaces des corps du gisement. Ainsi pour les calculs de l’endroit de la disposition de l’ouvrage d’ouverture, on considère les surfaces au lieu des charges. On peut alors facilement déterminer à l’aide des tracés géométriques les coordonnées (x,y) du point où doit être disposé l’ouvrage d’ouverture par comparaison simple des surfaces situées à gauche et à droite du puits. Finalement, l’endroit de la disposition de l’ouvrage principal d’ouverture sera déterminé par la condition suivante : ∑Sg  = ∑Sd ∑Sg : somme des surfaces disposées à gauche du puits ∑Sd : somme // // à droite // //. Remarque : du fait que les valeurs des paramètres entrant dans le calcul ne sont qu’approximatives, on détermine le domaine des endroits optimums de disposition de l’ouvrage d’ouverture au lieu du point de la disposition du puits. Dans ce domaine, la variation du coût de transport des charges n’est pas importante bien que les variations de l’endroit de disposition de l’ouvrage soient considérables. Où :

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25 10.2 Détermination de l’endroit de la disposition de l’ouvrage d’ouverture par la méthode analytique.

Figure 11 : Disposition de l’ouvrage principal d’ouverture L’endroit optimum de la disposition de l’ouvrage d’ouverture suivant la direction (point O sur la figure) doit satisfaire la condition suivante : Θ = ∫m γ h x1 dx1 Où :

+

∫m γ h x1 dx1

→

minimum

Θ : transport des charges suivant la direction m : puissance du gîte γ: masse volumique du minerai h : largeur du gîte en travers sa direction L : longueur du gîte en direction

Remarque : pour les gîtes de forme rectangulaire ayant m , γ et h constantes, Θ s’écrit comme suit : Θ = m γ h ∫x1 dx1 + m γ h ∫x1 dx1= m γ h (x2/2)x0 + m γ h (x2/2)l-x Θ = m γ h (x2- Lx + L2/2) L’endroit optimal de la disposition de l’ouvrage d’ouverture s’obtient donc de l’équation d Θ /dx = 0 ↔ 2x - l = 0 → x = L/2 D’où Θ = m γ hL2/4 NB : les valeurs de m, γ h, et L étant approximatives, la valeur de Θ est aussi approximative.

Application à la détermination de l’endroit de la disposition d’ouverture METHODES D’EXPLOITATION SOUTERRAINES

26 Déterminer la disposition optimale de l’ouvrage d’ouverture en fonction de la condition du coût de transport avec les données ci-après : ouverture par galerie au jour puissance moyenne du minerai : M = 1 m ; ∆m = ± 0.1 m mase volumique du minerai : γ = 4T/m3 ∆ γ = ± 0.1T/m3 longueur en direction : L = 600m ; ∆L = ±5 m hauteur du corps minéralisé suivant le pendage : H = 100 m hauteur d’étage hét = 50 m (nét = 2) longueur d’un bloc : Lbl = 60 m (nBl = 10) usine d’enrichissement situé à 300 m à droite du gîte (voir figure) coût de transport au jour = 40% du coût de transport au fonds.

11 Conclusion Dans le cas général, pour la comparaison des variantes d’ouverture on doit tenir compte des facteurs suivants : propriétés mécaniques et hydrogéologiques des terrains et coût de creusement des ouvrages d’ouverture. Dimensions des piliers de protection et pertes de minerai liées à ces piliers. Conditions de l’emplacement des bâtiments d’exploitation et dépenses pour la préparation de la surface pour leur construction, Exigences de l’aérage de la mine et frais d’aérage Dépenses de transport au fond et au jour, Coût de levage et d’exhaure, Existence et état des excavations minières et les installations au jour qui peuvent être utilisées lors de la reconstruction de la mine, Dépenses de l’entretien des excavations minières, Durée de l’ouverture, Remboursement des ressources.

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Chapitre 4 : PREPARATION DU CHAMP MINIER 1. Notions Le gisement ou une partie du gisement délimité en longueur (en direction), en largeur et en profondeur pour l’exploitation s’appelle champ minier. Les limites latérales d’un champ minier sont appelées limites en direction. La limite supérieure s’appelle limite en amont et celle inférieure en aval ou en pendage. La forme d’un champ minier peut être rectangulaire ou quelconque en fonction du pendage du gîte, de son allure (régulière ou irrégulière) et des accidents géologiques.

2. Préparation du champ minier La préparation du champ minier consiste au creusement des excavations minières le divisant en parties pour leur dépilage. Les excavations minières servent au transport du minerai, des stériles, des matériels et permettent la circulation du personnel et de l’air. Elles assurent en outre le coupage du bloc, le traçage du quartier ou les traçages d’exploitation. Les gisements plats (horizontaux) sont divisés en panneaux et piliers, ceux qui sont inclinés et dressants sont divisés en étages. En fonction des conditions minières et techniques, les excavations préparatoires peuvent être horizontales, verticales ou inclinées et sont creusées au minerai ou aux stériles. Les ouvrages de préparation peuvent être des galeries, des recoupes, des cheminés…

Figure 12 : Division d’un champ minier en panneaux 1 : puits principal 2 : puits auxiliaire 3 : galerie de panneau 4 : galerie principale I, II, III : panneaux

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Figure 13 : Division d’un champ minier en étages 1 : galerie d’étage

3. Caractéristiques de la préparation d’un champ minier La préparation d’un champ minier au dépilage est caractérisée par : le mode de préparation c’à d les types, le nombre, les dimensions et le schéma de la disposition des excavations préparatoires, la caution (garantie) des réserves préparées le volume des travaux préparatoire (longueur des ouvrages préparatoires/réserves préparées) remboursement des ressources et prospection des réserves au cours des travaux de préparation

4. Exigences liées à un schéma de préparation Un schéma de préparation doit obligatoirement : Garantir la sécurité des travaux de chargement et de transport du minerai, Assurer un aérage convenable des excavations de dépilage Assurer la possibilité de l’isolement du chantier lors de l’exploitation des minerais auto inflammables, Assurer la préparation au terme des réserves du minerai au dépilage (existence des réserves nécessaires préparées et prêtées à l’exploitation), Caution de la production de la mine Il doit en outre éventuellement :

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assurer la possibilité de la mise en œuvre des nouveaux moyens de mécanisation des travaux volume et coût minimums de creusement et d’entretien des excavations préparatoires réserves minimums de minerai près des excavations préparatoires (près des piliers de protection).

5. Modes de préparation du niveau de base 5.1 Classification des gisements en fonction de leur puissance : Gisements très minces : m < 0.6 m Gisements minces : m = [0.6 - 2] m Gisements de puissance moyenne : m = [2 - 5] m Gisements puissants : m = [5 - 20] m Gisements très puissants : m > 20 m Règle : L’exploitation des corps de minerai isolés, inclinés ou dressants de puissance faible ou moyenne nécessite le creusement au niveau du roulage que des galeries. Il reste la question de les disposer convenablement par rapport au corps du minerai. pour les filons minces et ceux de puissance moyenne, on creuse généralement une seule galerie en la disposant par rapport au gisement de façon à assurer le chargement du minerai directement dans les berlines. Sa disposition au toit ou au mûr du gisement est dictée principalement par les propriétés mécaniques (dureté) des roches. Pour les gîtes puissants et très puissants on creuse : Plusieurs galeries ou souvent une seule combinée à des recoupes de manière à assurer l’évacuation de tout le minerai du bloc Lorsque la préparation est assurée à l’aide des recoupes et une galerie, cette dernière est creusée aux stériles du coté du mûr du gisement. Une galerie au mûr et une autre au toit du gisement reliées par des recoupes. Ce mode permet le roulage circulaire et assure un rendement considérable. Recommandations dans les filons minces, la galerie est creusée comme règle au minerai. Dans les filons de puissance moyenne et surtout lorsque le minerai est de haute valeur, la galerie de roulage est creusée aux stériles afin de réduire les pertes liées à l’abandon des stots de protection. Lorsqu’on exploite plusieurs corps de minerai ensemble, le schéma de préparation du niveau de base devient compliqué. Son choix tient compte de la disposition réciproque de tous les corps de minerai. Lorsqu’on divise les gîtes plats en panneaux, la largeur de ces derniers dépend de la méthode d’exploitation et des moyens de mécanisation. Les galeries principales et celles de panneaux peuvent être groupées ou isolées en fonction des dimensions du champ minier et du schéma d’aérage accepté. En général, c’est la méthode d’exploitation qui exerce l’influence décisive sur le choix du schéma de préparation mais en parallèle on tient toujours compte du schéma d’aérage et de l’organisation du transport.

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6. Schémas de préparation répandus Deux principaux schémas sont répandus : -préparation par galerie de roulage au mur avec des recoupes en cul de sac - Préparation par plusieurs galeries au minerai et aux stériles avec des recoupes, ce qui assure le roulage circulaire : ce schéma est en général plus coûteux mais présente beaucoup plus d’avantage du point de vue aérage et organisation de roulage. On l’applique dans les mines de grande production.

Figure 14 : Préparation du niveau de roulage dans des gîtes puissants 1 : galerie ; 2 : galerie au rocher ; 3 : recoupes

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Figure 15 : Disposition des cheminées a : cheminée verticale b : cheminée inclinée c : cheminée inclinée creusée au toit d’un filon mince d :trois cheminées desservant un bloc 1 : cheminée verticale dans le minerai 2 : cheminée inclinée dans le minerai 3 : cheminée au rocher e : cheminée au rocher avec travers-banc de sous-niveau

7. Avantages et inconvénients des dispositions des excavations de préparation par rapport au corps du minerai Il est recommandé de disposer les ouvrages de préparation au stérile lorsque : la stabilité du minerai est insuffisante il est nécessaire de réduire les pertes du minerai pour sa haute valeur ou son auto inflammation, le mur du gisement a une hypsométrie compliquée, impossibilité d’organiser un aérage convenable du chantier de dépilage sans excavation aux stériles on veut reconstruire une ancienne mine ou des chantiers épuisés.

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32 La disposition des excavations de préparation aux stériles assure les avantages suivants : pertes minimums de minerai dans les piliers aérage simple des excavations sécurité d’exploitation des minerais auto inflammables coûts d’entretien des excavations réduits conditions de roulage favorables conditions favorables de l’application de l’exploitation en chassant et en rabattant. Elle a par contre les inconvénients ci-après : Le coût de creusement des excavations aux rochers est plus élevé le plus souvent, Nécessité de creuser les travers-bancs vers le contour du minerai Difficulté de drainage de l’étage, Mise en marche lente de la production. Remarques dans le cas de la préparation aux stériles, il est très important de déterminer la distance ente la galerie au rocher et le corps de minerai lorsque plusieurs variantes de schémas de disposition des excavations préparatoires restent applicables après sélection en fonction des facteurs techniques, on procède à leur comparaison économique en tenant compte essentiellement : . Du coût de creusement et d’entretien des excavations préparatoires . Du coût de transport du minerai jusqu’au travers-banc principal . Du remboursement des ressources par suite de la production incidente du minerai . Du coût d’aérage des excavations préparatoires. La valeur spécifique des dépenses sommaires pour une variante de préparation est donnée par la formule : A = (∑Qi - Qremb) (1 – d)/T.α Où : ∑Qi: somme des dépenses de creusement, d’entretien des excavations préparatoires, du transport jusqu’au travers-banc principal et de l’aérage des excavations préparatoires. Qremb : remboursement des ressources par suite de la production incidente du minerai T. α/(1 – d) : quantité épuisée de la masse minière d’après la variante considérée

8. Comparaison de deux variantes de préparation Soient A1 et A2 respectivement les dépenses sommaires des variantes 1 et 2 : Si (A2 - A1)/A1. 100% > (10 - 15 )% → on considère que la variante 1 est plus économique que la variante2.

9. ordre de prise des étages Il y’a deux ordres : en descendant ou en montant

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33 En descendant (du haut vers le bas) C’est l’ordre d’épuisement des étages le plus utilisé. Il offre les avantages suivants : Volume réduit des investissements pour l’ouverture du gisement possibilité d’utiliser le foudroyage (méthodes plus économiques) possibilité de développer les travaux de dépilage dans un délai court Inconvénients Impossibilité de faire une prospection détaillée et de faire un asséchage préalable. Augmentation de la pression des terrains En montant (bas → haut) Dans les cas particuliers ou les terrains renferment de l’eau (fleuve souterrain, nappes aquifères), il est nécessaire de drainer en vue de rendre l’exploitation plus sécuritaire, plus facile. On utilise dans ce cas l’ordre d’épuisement des étages montant. Avantages possibilité de faire un asséchage au préalable diminution de pression de terrain Inconvénients grand investissement pour l’entretien des ouvrages d’ouverture impossibilité d’utiliser le foudroyage

10. Ordre d’exploitation dans un étage La direction d’épuisement dans un étage dépend des conditions techniques et minières, de la méthode d’exploitation, du délai de début d’exploitation de l’étage. On distingue quatre variantes : en chassant, en rabattant, combinée et l’exploitation simultanée sur toute la longueur de l’étage. ● En chassant : + économique – de sécurité

Figure 16 : ordre de prise des blocs en chassant Conditions d’application de l’ordre de prise des blocs en chassant gisement de grande étendue tenue du minerai et des roches encaissantes bonnes disposition périphérique des puits auxiliaires préparation au roche ● En rabattant : moins économique plus de sécurité

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Figure 17 : ordre de prise des blocs en rabattant Conditions d’application de l’ordre de prise des blocs en rabattant gisement de faible étendue minerai et roches encaissantes instables disposition côte à côte du puits principal et du puits auxiliaire

11. Direction d’exploitation dans un bloc Il y’a trois variantes comme indiquées sur la figure ci-dessous : en direction (1) ; en montant (2) et en descendant (3).

Figure 18 : Direction d’exploitation dans un bloc

12. Dimensions du champ minier 12.1 Notions Les dimensions du champ minier dépendent des facteurs économiques et surtout des caractéristiques (dimensions du gisement. Exemple : lors de l’exploitation d’un gisement vertical de trente mètres de puissance horizontale, la largeur du champ minier ne peut excéder les 30 mètres. Elle sera par contre beaucoup plus grande lors de l’exploitation d’un gisement plat de très grande étendue. Le choix des dimensions optimums d’un champ minier se fait sur des bases économiques. L’expérience montre que les investissements pour la production d’une tonne de

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35 minerai diminuent de façon significative avec la grandeur du champ minier alors que les frais de transport et d’entretien augmentent pendant le même temps. Dans les mines métalliques, la longueur moyenne du champ minier varie de 0.5 à 2 Km. Dans des cas particuliers, elle peut atteindre 5 Km et même plus.

Figure 19 : Allure générale des variations des dépenses de production (investissement + transport + entretien) de la tonne du minerai en fonction de la grandeur du champ minier Courbe 1 : investissement /tonne de minerai produit Courbe 2 : frais de transport et d’entretien/tonne de minerai Courbe 3 : total des dépenses/tonne 12.2 Facteurs qui influencent le choix des dimensions du champ minier -

mode d’ouverture du gisement hauteur d’étage ou largeur du panneau grandeur du projet de la mine

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grandeur des investissements pour l’ouverture et la construction des bâtiments et des installations au jour coût de creusement des excavations de roulage de l’étage ou du panneau frais d’exploitation pour l’entretien des excavations d’ouverture, de préparation, de roulage, de levage, d’exhaure… grandeur du gisement : une ou plusieurs mines. Dans ce dernier cas, la détermination des dimensions du champ minier de chaque mine se fait sur des bases économiques (les frais d’exploitation d’une tonne ainsi que les investissements doivent avoir une valeur minimale).

12.3 Détermination des dimensions du champ minier dans les gisements de forme régulière Pour les gisements de forme régulière, on peut déterminer les dimensions du champ minier par la méthode analytique. Le principe consiste à calculer la somme des investissements et des frais d’exploitation d’une tonne de minerai (∑ Q ) en fonction de la longueur (L) du champ minier et du nombre (n) des étages ou des panneaux dans le champ minier et cela en conformité de la production de la mine et du mode d’ouverture accepté. ∑ Q = f(L, n) Pour calculer ∑ Q, on tient compte des investissements et frais d’exploitation pour le creusement et l’entretien des puits ou galeries au jour, des ouvrages de recettes, des travers-bancs, des excavations de roulage, du coût de transport au fond, de levage, d’exhaure, de l’aménagement et des équipements de surface de la mine, du coût de construction des bâtiments d’exploitation, des équipements de levage, de transport et d’autres opérations au jour et fond. Pour calculer la quantité de minerai qui serait extraite durant l’exploitation de tout le champ minier, on détermine les coefficients d’épuisement K et de dilution D en conformité de la méthode d’exploitation adoptée et des conditions géologiques techniques et minières. Les paramètres L et n sont déterminés à partir des équations issues des dérivés partielles de ∑ Q suivantes :

∂ ∑ Q/∂L = 0

et

∂ ∑ Q/∂n= 0.

On résout graphiquement le système avec deux inconnues en introduisant dans l’équation L les valeurs n = 1 ;2 ;3 ;4 …et dans l’équation n des valeurs différentes de L = 100 ;200 ;300;400 ;500 .. On porte ensuite les valeurs correspondantes de L et n sur les graphiques. Le point d’intersection des deux courbes donne les valeurs optimales de L et n.

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Figure 20 : dimensions du champ minier Pour les gisements inclinés et dressants, on prend habituellement pour n qui correspond à la profondeur d’exploitation du gisement. Les dimensions les plus avantageuses du champ minier peuvent être déterminées par des calculs techniques et économiques. Le procédé consiste à considérer successivement différentes valeurs du nombre d’étages n =1 ;2 ;3 ;4….pour lesquelles on calcule à chaque fois les dépenses ∑ Q pour différentes valeurs de L. on construit ensuite en fonction des résultats obtenus les graphes 1,2,3,4,5 ci-dessous.

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Figure 21 : Graphique de variation de la somme des investissements et des frais d’exploitation spécifiques en fonction de la longueur du champ minier (L) et du nombre (n) d’étages ou de panneau. Dans cet exemple on peut lire comme valeurs optimales : Lo= 2300 m et no = 6

13. choix de la hauteur d’étage Facteurs qui influent sur le choix de la hauteur d’étage propriétés du minerai et des roches encaissantes dimensions, pendage et degré de prospection du gisement méthode d’exploitation acceptée durée nécessaire pour l’ouverture, la préparation et l’épuisement de l’étage coût de creusement et d’entretien des ouvrages de recette, des traversbancs et des excavations d’étage de roulage. Coût de levage et d’exhaure Variation du coût des travaux de dépilage en fonction de l’augmentation de la hauteur d’étage Choix de la hauteur d’étage en fonction de la production de la mine et de l’avancement des travaux de dépilage en direction ● Cas des gisements en couche Hé = A Sin α (1-d)/n1.L. m.γ.K

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(m)

39 Où : A est la production annuelle de la mine (T/an) Α : angle de pendage de la couche (degrés) d : coefficient de salissage du minerai m : nombre d’ailes dans un étage en exploitation L : avancement annuel des travaux de dépilage en direction dans une aile (m/an) m : puissance de la couche γ : masse volumique du minerai K : coefficient d’épuisement ●Hauteur d’étage en fonction du temps nécessaire pour l’ouverture et la préparation d’un étage L’ouverture de l’étage m a lieu au cours de la préparation de l’étage (m-1) ; la préparation de l’étage m s’exécute au cours du dépilage de l’étage (m-1) Hémin ≥ A.Kd.Tp.(1-d)/S. γ.K (m) Où : Kd = Tex/Tp = est appelé coefficient de devancement Tex : temps de dépilage de l’étage Tp : temps de préparation de l’étage L’ouverture et la préparation de l’étage m sont exécutées au cours du développement de l’étage (m-1) Hémin

≥ A. K’d. Top (1-d)/S. γ .K

(m)

Où: K’d = Tex/Top: coefficient de devancement Top : temps d’ouverture et de préparation de l’étage Remarques : - Avec une production annuelle A fixée à l’avance, Tex, TP et Top connus, on peut déterminer la hauteur d’étage minimale (Hémin). Les coefficients de devancement varient en fonction des conditions géologiques, techniques et minières de 1.1 à 1.2 et peuvent atteindre 2 à 2.5 dans les conditions les plus défavorables. les relations obtenues ci-dessus permettent de vérifier la hauteur d’étage trouvée par les calculs en fonction des temps nécessaires pour l’ouverture et la préparation.

Tp = Hé .S. γ .K/A. Kd. (1-d) Top = Hé.S. γ.K/AK’d. (1-d)

(ans) (ans)

Lorsque le temps de dépilage Tex est plus petit que le temps nécessaire pour la préparation ou pour l’ouverture et la préparation, il est nécessaire d’augmenter la hauteur d’étage (Hé) ou d’exécuter les travaux d’exploitation simultanément dans deux étages.

14. section des ouvrages de préparation et de coupage

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40 La section transversale de n’importe qu’elle excavation de préparation ou de coupage est déterminée en fonction de sa destination, de la vitesse d’air et des normes de sécurité. ● Les aires des excavations de roulage sont déterminées en fonction des gabarits des matériels roulants (locomotives, berlines, chargeurs…) et des débits d’air.

V = Q/S (m/s)

avec : - V : vitesse d’air dans les excavations de roulage en m/s - Q : débit d’air en m3/s - S : section de la galerie de roulage en m2 0.15 m/s ≤ V ≤ 4 m/s dans les ouvrages principaux 0.15 m/s ≤ V ≤ 8 m/s dans les ouvrages horizontaux auxiliaires. ● dans les gisements dressants, la largeur des excavations de coupage est fonction de la puissance du corps du minerai et leur hauteur atteint habituellement 2 à 3.3 mètres. ● La largeur des coupures verticales atteint 2 à 6 mètres et leur hauteur est limitée à la hauteur de la chambre d’abattage. ● Les dimensions transversales des cheminées de soutirage sont déterminées en fonction de celle du morceau conditionné. Le diamètre d’une cheminée de soutirage doit être au minimum 3 à 4 fois plus grand que celui du morceau conditionné. Le diamètre du morceau conditionné est pris égal à 300 à 400 mm. Scheminée ≥ 3.5 m2 La section de la cheminée de passage du personnel est : Sp ≥ 1.2 m x 1.3 m

15. volume des excavations de préparation - Volume d’un entonnoir en forme de cône à bases parallèles . Vent = 1/3 π h (Rs2 + Ri2 + RsRi) (m3) Où : Rs : rayon de la base supérieure du cône (m)RR

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41 Figure 22 : entonnoir en forme de cône Ri : rayon de la base inférieure du cône H : hauteur de l’entonnoir - Volume d’un entonnoir en forme de pyramide à bases parallèles

Figure 23 : entonnoir en forme pyramide Vent = 1/3 h (B + b + √B.b )

m3

Avec B et b respectivement les surfaces des bases supérieure et inférieure de l’entonnoir.

16. Indices des travaux de préparation et de coupage 16.1 Coefficient de préparation

K’pc = 1000.∑lpc/TB. K Où (m3)

(m/1000T)

.∑lpc : longueur totale des excavations de préparation et de coupage

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42 TB : Réserves industrielles du minerai dans le bloc (T) 16.2 Volume spécifique

Kpc = (Vp + Vc)/Vm. 100%

(%)

Vp et Vc sont les volumes des travaux de préparation et de coupage (en m3) Vm : volume du minerai (en m3)

17. délais de préparation et de coupage du bloc Le délai de préparation et de coupage du bloc est déterminé en fonction du dessin de la méthode d’exploitation (qui conditionne la longueur des excavations de préparation), de l’ordre de la vitesse de leur exécution. Il est rationnel d’élaborer le graphique de l’exécution des travaux de préparation et de coupage afin de calculer leur délai. Les longueurs des excavations de préparation et de coupage d’une mine qui doit fonctionner sans intermittence au fur et mesure de l’épuisement des réserves sont données par les formules : 17. 1. Longueur totale des excavations préparatoires d’un quartier en activité .

∑lpc = 0.001 K’p. T’p. (1-d)/K Où :

K’p : coef de préparation T’p : Réserves préparées d : dilution K : coef d’épuisement

17.2. Longueur totale des excavations de coupage

.∑lec = 0.001 K’c. T’c (1-d)/K

(m)

Où : K’c :coef de coupage T’c : réserves prêtées à l’exploitation 11. Quantité de minerai préparé et prêtée l’exploitation 12. Dépenses de préparation et de coupage du bloc 17.3. .Coef de Préparation commun

K’p = K’p1 + K’p2+ K’p3+ K’p4+ K’p5

…………+

K’pn

Où : K’p1 , K’p2, K’p3 sont les coefficients de préparation des différentes sortes d’excavation comme les galeries, les cheminées….

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43 NB : la planification du volume courant et de la vitesse d’avancement des excavations de préparation et de coupage est établie en fonction de la production planifiée de la mine et de la complexité de l’allure du gisement.

.∑lp = 0.001 K’p A (1-d)/K En considérant le coefficient de devancement des travaux de préparation par rapport à ceux de dépilage Kd, on peut calculer les vitesses minimum d’avancement des différents types d’excavation préparatoires.

Vp1 = ∑lp1 /12 n1. Kd Vp2 = ∑lp2 /12 n2. Kd

(m/mois) (m/mois)

Vpi = ∑lpi /12 ni. Kd

(m/mois)

Avec ni le nombre de chantiers se trouvant simultanément en activité.

18. quantité de minerai préparée et prêtée à l’exploitation - Quantité de minerai préparée minimum : T’p = t’p (1-d)/12 K (tonnes) - Quantité de minerai prêtée minimum : T’’p = t’’p (1-d)/12K (tonnes) t’p et t’’p sont respectivement les normes des réserves de minerai préparé et prêtée à l’exploitation en mois. Tableau de normes approximatives des réserves préparées et prêtées N° Types de gisements 1 2 3 4 5 6

7

Gisements dressants tabulaires puissants et très puissants de 5 à 10 m jusqu’à 90 à 200m. Gisements dressants tabulaires de m = 1 à 5-6 mètres Lentilles dressantes de m = 2 à 5 mètres jusqu’à 40 à 90 m Filons minces dressants et inclinés de puissance ≤ 2 m Gisements inclinés et plats en forme de couche ou lentille de puissance = à 2-3 m jusqu’à 10-12 m Gisements horizontaux en couche : pour des petits champs miniers avec puissance = 2 à 3 m pour des grands champs miniers avec puissance = 3.5 à 4.5 m Gisements horizontaux en forme de nid de puissance = 2 -3 m jusqu’à 4-5 m

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Réserves minerai (mois) préparées Prêtées à l’exploitation 24-54 4-8 12

6

12-36

6-12

9-18

4-8

8-24

6-12

5-6

1.5 – 3

24-36

6 - 12

6-10

3 -4

44

19. Dépenses de préparation et coupage du bloc Les dépenses de préparation et de coupage du bloc se calculent de deux manières différentes : Calcul de toutes les dépenses en détail (dans le cas ou cela représente par exemple la partie spéciale d’un projet de diplôme) Calcul en gros de toutes les dépenses en utilisant les données pratiques, les aides mémoires… Remarques : le rapport entre le volume préparé et le volume prêté doit être égal à 2.5 à 5 selon le gisement. La vitesse d’avancement des ouvrages de coupage (30 à 40 m/mois) est toujours inférieure à la vitesse d’avancement des travaux préparatoires (40 à 80 jusqu’à 100 mètres/mois) La production de la mine au cours de la formation des entonnoirs est 2.5 à 3 fois moins grande que celle des travaux de dépilage ; elle est 1.5 à 2 fois moins grande que celle des travaux de dépilage lors de la réalisation des coupures horizontales.

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Figure 24 : Ossature d’une mine

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Chapitre 5 : DEPILAGE 1. Notions Après les travaux d’ouverture et de préparation, on passe à l’exploitation proprement dite ou dépilage. Quelque soit la méthode d’exploitation utilisée, le dépilage comprend nécessairement les opérations suivantes : Abattage du minerai : arrachement du minerai de son massif et sa réduction en petits morceaux susceptibles d’être chargés et transportés. Déblocage et chargement du minerai (évacuation du minerai de la chambre d’abattage vers les points de chargement de grand roulage Traitement des vides créés par l’exploitation : maintien à l’aide des moyens différents l’espace de travail au cours de l’exploitation et à liquider par un des procédés l’espace épuisé. Remarque : dans le cas ou l’abattage a lieu à l’aide des explosifs, le cycle de dépilage comprend après l’abattage, le débitage secondaire. Nb : le coût de dépilage constitue 25 à 60% du coût de production de la tonne du minerai en fonction de la méthode d’exploitation utilisée.

2. Abattage On distingue plusieurs techniques d’abatages dont les plus utilisées de nos jours sont l’abattage mécanique et l’abattage à l’explosif. Dans les mines métalliques, malgré les progrès accomplis par la mécanique, l’abattage à l’explosif reste encore la technique la plus utilisée. On distingue plusieurs techniques d’abatage à l’explosif: l’abattage par trous de mine l’abattage par trous profonds abattage par charge superficielle abattage par tir poché l’abattage par fourneaux de mine (rarement) 2.1 Trous de mines 2.1.1 Application - gisements de faible ou moyenne puissance - gîtes irréguliers - exploitation avec boisage 2.1.2 Disposition Elle dépend des propriétés physico-mécaniques du minerai, de la forme du front d’abattage, du sens de progression des travaux et de l’équipement de forage utilisé. Les trous de mine peuvent être horizontaux, verticaux ou inclinés. Ils sont percés parallèlement ou en éventail Remarques : - lorsqu’on utilise l’abattage par trous de mine, les blocs sont exploités par tranches successives, en direction, montantes ou descendantes par dépilage à plusieurs reprises. - lorsqu’on abat le minerai par tranches horizontales montantes, les trous de mine verticaux ne peuvent être utilisés que pour le minerai ayant une bonne tenue. Si le minerai est de faible résistance, on aura recourt aux trous horizontaux, ou verticaux descendants. Mais il est toujours recommandé en vue d’améliorer les

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47 résultats de tirs, de forer des trous perpendiculaires aux fissures et stratifications. 2.1.3 Avantages - Excellente fragmentation du minerai (rendement en gros blocs : 0 à 10%) - Réduction des pertes et dilutions du minerai - Faible effet sismique 2.1.4 Inconvénients - Rendement faible de forage - Consommation d’explosifs élevée -Important dégagement de poussière 2.1.5 Caractéristiques - longueur : 1.5 à 2.5 m généralement, rarement elle atteint 3-4 mètres. - diamètre : 30 à 50 mm - écart diamètre cartouche/diamètre du trou : 6 à 8 mm 2.1.6 Outils et équipements - fleurets sans emmanchement : 400 ; 800 ; 1600 ; 2400 ; 3200 ; 4000 ; 4800 mm - autre série : 600 ; 1200 ; 1800 ; 2400 mm - marteaux perforateurs légers, moyens et lourds avec poussée manuelle, pneumatique ou mécanique. - marteaux perforateurs télescopiques pour les trous verticaux - chariots de forage à plusieurs bras 2.2 Trous profonds 2.2.1 Application Gisements de puissance moyenne ou puissants. 2.2.2 Dispositions Ils peuvent être disposés parallèlement ou en éventail. Les tranches à abattre peuvent être horizontales, verticales ou inclinées. Remarque Le choix de l’une des deux dispositions se fait sur la base d’une comparaison économique. Disposition parallèle : - Important volume de creusement des ouvrages de foration ; - Longueur réduite des trous à forer. Disposition en éventail : - Réduction de volume des ouvrages de foration ; - Augmentation de la longueur totale des trous à forer (de 1.7 à 2 fois plus que les trous parallèles). METHODES D’EXPLOITATION SOUTERRAINES

48 La disposition des trous en éventail est la plus répandue.

Figure 25 : Disposition des trous profonds 2.2.3 Avantages - rendement de forage par mineur élevé - faible consommation d’explosifs - meilleur condition de sécurité pour les foreurs. 2.2.4 Inconvénients - pertes et dilution du minerai élevée - déformation des ouvrages (grand effet sismique) - rendement en gros blocs élevé (10 à 40 %) 2.2.5 Caractéristiques - diamètre : 40 à 200 mm METHODES D’EXPLOITATION SOUTERRAINES

49 - profondeur : 5 à 50 m et même plus - les diamètres de moins de 100 mm sont utilisé pour l’abattage des gisements de faible et moyenne puissance et lorsqu’on souhaite assurer les limites exactes des contours abattus. les trous de 100 à 150 mm (et plus) sont utilisés pour le foudroyage des grandes masses (blocs foudroyés par ex) ou pour l’abattage des minerais extrêmement durs ou ceux fissurés. 2.2.6 Equipements - marteaux perforateurs à colonne ou télescopiques - machines de foration NB : le matériel de forage est choisi en fonction de la dureté du minerai, le diamètre et la profondeur des trous, la méthode d’exploitation.

3. Déblocage et chargement du minerai Le minerai abattu est évacué du front de travail jusqu’aux points de déchargement. Cette opération peut être assurée par gravité, par des engins et rarement manuellement lorsqu’il est impossible de faire autrement. Déblocage mécanique : engins utilisé : scrapers, chargeuses à pinces, à godet, camions navettes, camions basculants, camions à benne pousseuses, chargeuse benne. 3.1 Chargement par gravité Ce procédé est largement appliqué. On l’utilise pour l’exploitation des gîtes dont le pendage est supérieur à 45-50°. Mais lorsqu’on utilise des couloirs ou des feuillards, on peut l’appliquer pour des gîtes dont le pendage est compris entre 30 et 45°. Principe

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Figure 26 : Déblocage du minerai par gravité 1 : minerai en place 2 : chambre 3 : entonnoir 4 : cheminée de soutirage 5 : trémie 6 : berline

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51 Le minerai abattu descend sous l’action de son propre poids et s’accumule dans les cheminées. Chaque cheminée se termine par une trémie de chargement qui aboutit dans la galerie de roulage. Remarque En fonction de la quantité de minerai à charger et la durée de mise en service des trémies, on les fabrique en bois, métal ou béton. On distingue les trémies à chaîne, à auguet et combinée. Trémies à targuette : filons minces ; faible quantité de minerai à charger (petite granulométrie) Trémies à secteur à ouverture pneumatique : produit de 200 à 500 mm Trémies à doigt : produit de 0.8 à 1 m. 3.2 Raclage

-

-

-

-

C'est le mode d'évacuation du minerai le plus répandu dans les mines métalliques. L'équipement de raclage comprend un scraper, un treuil, des câbles et des poulies. Le raclage permet de soutirer le minerai à l'aide d'un mouvement de va et vient du scraper. On distingue le scraper- caisse utilisé pour l'évacuation du minerai de petite granulométrie et le scraper-boue pour le minerai dur, lourd et de grosse granulométrie. Caractéristiques capacité : 0.15 à 1.6 m3 puissance du treuil : 10 à 100kw distance de raclage : 10 à 40 m( 70 à 90 m rarement) consommation de câble : environ 100g / m3 de minerai transporté consommation spécifique d'acier : 40 g/tonne de minerai transporté schéma de raclage variable treuil à deux ou trois tambours. Remarque le débitage secondaire des gros blocs s'effectue par explosif directement dans la galerie de raclage. Les treuils à deux tambours nécessitent l'amarrage de la poulie de retour à plusieurs reprises. Les treuils à 3 tambours permettent d'atteindre les différents coins du chantier même dans les larges chambres.

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52

Figure 27 : Raclage dans une large chambre 1 : treuil à trois tambours 2 : scraper 3 : câble de traction 4 : câbles de retour 5 : poulie de retour 6 : cheminée à minerai

Figure 28 : Plan de raclage

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53 1 : entonnoir 2 : cheminée de soutirage 3 : galerie de raclage 4 : treuil 5 : recoupe 6 : rampe e chargement 7 : galerie de roulage au rocher 3.3 Les chargeuses Ce sont des engins destinés au chargement et quelque fois au chargement et transport du minera abattu. On distingue les chargeuses à godet et les chargeuses à bras ramasseurs (à pinces). Inconvénients : pente de marche nulle pour les machines à rails ; 7 à 9° pour les chargeuses sur chenilles. Chargeuses répandues: EIMCO, JOY, WAGNER, AUTOPELLE, ATLAS, COPCO.

Figure 29 : Déblocage du minerai par matériel automoteur 1 : chargeuse à pinces 2 : camion navette

4. Traitement des vides

-

Pour prévenir les dangers des pressions de terrain, les éboulements du toit, les affaissements du toit … dans les mines souterraines, on prend les mesures suivantes: abandon des massifs foudroyage du toit emmagasinage du minerai remblayage soutènement artificiel

5. Départ de l'exploitation

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54 L'exploitation d'un bloc se développe toujours entre le sommet et la base d'un étage. Le niveau à partir du quel commence les travaux de dépilage doit être suffisamment protégé contre les effets de l'exploitation pour que le roulage puisse se dérouler pendant toute son existence dans des bonnes conditions avec un entretien minimum. Les travaux de dépilage peuvent commencer : à partir du niveau supérieur d'un étage : le dessous de la galerie de tête doit avoir un coffrage continu et robuste (voir fig a) ou on laisse généralement un stot de protection au dessous de la galerie de tête (fig b ) à partir de la galerie de roulage : le dépilage commence: ● soit à partir de la couronne du niveau de roulage ce qui nécessité l'élaboration d'un platelage robuste (reposant sur des madriers) ou une couronne artificielle (fig c et d ) pour l'exploitation en montant d'un filon subvertical. Dans l'un ou l'autre des cas, on laisse des espaces le long du bloc pour placer des trémies de chargement. ● Ou à partir du stot de protection du niveau de base (fig e ). Dans ce cas, l'évacuation du minerai nécessite l'élaboration des cheminées de soutirage. Remarque Lors du dépilage des blocs très importants, on prévoit un stot très épais traversé par un faisceau ramifié de cheminées de soutirage ou de chargement.

Figure 30 : Départ de l’exploitation 1 : galerie du niveau de base 2 : galerie du niveau de tête 3 : entonnoir 4 : cheminée de soutirage 5 : stot de protection

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Chapitre 6 : Description de quelques méthodes d'exploitation souterraines A. METHODE D'EXPLOTATION PAR CHAMBRE ET PILIERS 1.1. Description C'est une méthode d'exploitation ou seulement une partie de minerai est extraite; le reste étant laissé sur place sous forme des piliers régulièrement disposés pour supporter le toit. Les piliers peuvent être abandonnés indéfiniment ou récupérés partiellement (récupération des moitiés des longs piliers, récupération de certains piliers en abandonnant d'autres, par remplacement des piliers de minerai par d'autres artificiels comme des piles en bois, des colonnes en béton … Les dimensions des chambres et celles des piliers ainsi que la distance qui les sépare dépendent de la stabilité du minerai (surtout sa résistance à la compression) de celle du toit, de la puissance du gisement et de l'importance des pressions. Pour compenser la mauvaise tenue du minerai et des épontes, on augmente la dimension des piliers et on réduit celle des chambres. Mais cela a pour inconvénient de réduire le taux de récupération du minerai. 1.2. Conditions d'application gisements sédimentaires horizontaux (plats) et peu inclinés (ne dépassant pas les 30-35° Puissance allant de 2 à 30 mètres et rarement plus (modérée) Bonne stabilité du minerai et des roches du toit. Gisement à faible teneur du minerai ou à faible valeur marchande (charbon, chaux, sel, potasse, ardoise, cuprifère…) La profondeur limite d'application des chambres et piliers dépend de la nature du minerai (surtout sa résistance à la compression). En général, elle ne dépasse pas les 700-800 mètres. NB: cette méthode est la plus appliquée pour le dépilage des gisements plats et minces. -

1.3. Préparation ● Aux rochers une galerie principale aux roches des galeries de panneau aux roches des galeries de panneau au minerai des cheminées qui relient les galeries aux roches et celles au minerai.

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1 : puits principal ; 2 : puits auxiliaire ; 3 : galerie principale au rocher ; 4 : galerie de panneau au rocher ; 5 : cheminée ; 6 : galerie de panneau au minerai

Figure 31 : chambres et piliers : Préparation aux rochers

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57 ● Au minerai

Figure 32 : chambres et piliers : Préparation au minerai

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Figure 33 : Chambre et piliers avec raclage 1 : galerie de panneau au minerai ; 2 : gorge ; 3 : pilier ; 4 : cheminée ; 5 : scraper ; 6 : treuil ; 7 : trous de mines ; 8 : minerai abattu ; 9 : poulie ; m : numéro du panneau

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Figure 34 : Chambre et piliers avec matériels automoteur 1 : galerie principale ; 2 : galerie de panneau ; 3 : coupure initiale ; 4 : chariot de foration pour l’abattage ; 5 : chariot de foration pour le soutènement ; 6 : bulldozer (planification du sole de la chambre) ; 7 : moyen de chargement et transport ; 8 : barrage de ventilation ; m : numéro du panneau

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2. Dépilage ● Cas des gisements plats Dans les gisements plats et minces, l'abattage est assuré à l'aide des trous de mine horizontaux. Dans les gisements épais, l'abattage commence en général à partir du toit. On réalise une première coupure supérieure. L'abattage est ensuite assuré à l'aide des trous verticaux ou horizontaux. On procède au dépilage par tranches horizontales successives à partir du haut. Au fur et à mesure que la coupure supérieure progresse, le toit est supporté en général par des boulons ou d'étais de bois. L'exploitation d'un panneau se fait en rabattant ou en chassant. L'utilisation des trous horizontaux nécessite la création d'une coupure verticale. Le dépilage dans les gisements plats favorise l'utilisation des équipements mécanisés. Le chargement est assuré à l'aide des équipements sur pneus ou sur chenille; le transport par des camions navettes ou des chargeuses transporteuses. Le nettoyage de la chambre est assuré par des bulldozers. ● Cas des gisements inclinés Le minerai est foré par mines horizontales à l'aide des béquilles pneumatiques. L'évacuation du minerai est assurée à l'aide des racleurs. Cette méthode prête moins à la mécanisation.

3. Avantages -

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-

-

la multiplicité des fronts d'attaque (large front) permet d'assurer une grande productivité. Facile communication entre les chambres aussi bien pour le personnel que pour le matériel. Coût de revient relativement bas. Volume spécifique des travaux préparatoires peu important Méthode simple. Possibilité d'utilisation des matériels automoteurs (dans le dépilage des gisements plats et puissants) de grande puissance ce qui permet d'obtenir des rendements de travail élevés. Faible ou nulle influence des travaux miniers sur la surface du sol. Absence ou emploi restreint du soutènement. Facilité d'adaptation aux caractères variables d'un gisement.

4. Inconvénients -

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grande perte de minerai (10 à 60%): dans certains cas, la récupération des piliers n'est possible qu'à la fin de la vie de la mine et qu'en partie; dans d'autres, elle est impossible. difficulté d'aérage de la chambre. danger de travail sous le toit à nu surtout lors du dépilage des couches puissantes. L'application de cette méthode aux gisements inclinés est difficile et prête moins à la mécanisation (faible rendement). Les dimensions des chambres et des piliers dépendent de la compétence du minerai, et du toit.

5. Sécurité -

Les diamètres des piliers et la distance qui les sépare sont toujours pris avec beaucoup de réserves. Le diamètre des piliers doit être au moins deux fois plus grand que la ligne de moindre résistance des explosifs utilisés pour l'abatage du minerai à son voisinage.

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62 -

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Nécessité du purgeage du toit avant la reprise des travaux (les ouvriers devant être sur les planchers des automoteurs). La circulation du personnel est organisée le long des piliers et du front d'attaque. Exécution des coupes du toit et des parois des ouvrages afin de déterminer des zones instables. Détermination périodique de l'état du toit et des piliers à l'aide des géophones Bon éclairage de la chambre.

6. Remarque -

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-

la largeur du panneau est d'autant plus grande que la puissance de la couche est faible le dépilage avec l'utilisation des équipements mécanisés s'applique aux couches de puissance supérieure ou égale à 5 m : pour les couches de 5 à 6 m, on utilise pour le transport des chargeuses transporteuses. Pour les puissances plus grande (>6 m), on utilise des camions-navettes et des excavateurs. La disposition des piliers peut être carrée ou rectangulaire. Les piliers sont ronds le plus souvent, carrés quelque fois et rectangulaires rarement. La mise à feu se fait par détonateur à microretard.

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B. METHODE D'EXPLOITATION PAR CHEMINEES DETRUITES 1. Description C'est une méthode d'exploitation pratiquée dans les mines de fer suédoises où des cheminées préalablement creusées au cours des travaux préparatoires sont détruites au cours du dépilage.

2. Préparation -

-

réalisation d'un système d'entonnoirs régulièrement disposés à la base de la chambre creusement d'une galerie de roulage et d'une galerie de tête creusement des cheminées de foration

3. dépilage Le dépilage se réalise à partir des cheminées de foration élevée dans la chambre à exploiter. A partir de ces cheminées et à l'aide des machines de foration légères ou des marteaux perforateurs, des trous profonds en éventail sont forés. L'outillage de forage est installé sur une plate forme mobile déplaçable à l'aide d'un treuil électrique ou pneumatique. La progression des travaux est assurée par abattage d'une ou plusieurs tranches à la fois. Le minerai abattu tombe au fond de la chambre dans les entonnoirs d'où il est soutiré. 1. avantages C'est une méthode qui offre une parfaite sécurité 2. inconvénients Cette méthode prête moins à la mécanisation.

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Figure 36 : cheminées détruites

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C. TRAÇAGE ET SOUTIRAGE SOUS NIVEAUX ABATTUS PAR MINES LONGUES 1. Description C'est une variété des chambres vides ou le bloc est découpé en sous- niveaux. L'abattage se fait par des trous profonds parallèles ou en éventail selon les cas. Un sous-niveau est abattu par tranches successives verticales. Le minerai abattu est soutiré par la base du bloc. Pour éviter l'effondrement des épontes, les gisements de grande taille sont divisés en plusieurs chantiers séparés par des piliers (horizontaux ou verticaux) éventuellement récupérables après l'extraction de tout le minerai de la chambre.

2. Conditions d'application -

gisement à fort pendage (60 à 90°) minerai et épontes résistantes épontes régulières gisement de grande taille

3. Préparation -

-

-

-

-

aménagement au bas du bloc de minerai, des points de soutirage multiples du type"entonnoir" ou bien du type "recoupe" et des galeries d'accès à ces dispositifs de soutirage. Sous-cavage du bloc : enlèvement d'une tranche de minerai sur toute l'étendue de la base du bloc. Creusement à une extrémité du bloc de deux montages en général parallèles sur toute la hauteur du bloc. L'un des montages est utilisé pour l'entrée d'air, la circulation du personnel, le transport des matériels et l'autre servira à l'évacuation du minerai qui proviendrait des excavations des sous-niveaux. Il arrive qu'on creuse un seul montage au lieu de deux, de dimension suffisante pour qu'il puisse être divisé en deux ou trois compartiments. Creusement à partir des montages et à des élévations régulières d'une ou deux galeries par sous-niveaux sur toute la longueur du bloc. Ces galeries sont destinées à loger les foreuses qui vont permettre de réaliser les trous profonds. Percement d'une cheminée de dégagement de bas en haut du bloc et disposée à l'extrémité opposé des montages précédents. Cette cheminée servira à l'amorce du dépilage du bloc.

4. Dépilage Le dépilage dans le bloc s'effectue de sous-niveau en sous-niveau en commençant par le bas et en progressant vers le haut. Mais souvent pour éviter de sous-caver les sousniveaux supérieurs, les sous-niveaux sont abattus suivant l'ordre descendant. Dans certains cas, l'ensemble des sous-niveaux progressent à la fois et le front de la chambre est vertical. A chaque sous-niveau, on part de la cheminée de dégagement vers la cheminée de service protégée. Le dépilage comprend les opérations suivantes : percement par des marteaux perforateurs à partir de chaque sous-niveau des trous profonds (51 à 64 mm de diamètre et jusqu'à 25 m de profondeur) dans le minerai. Chargement d'explosifs et tir Evacuation du minerai abattu tombé au fond de la chambre par la galerie principale. 1. Avantages Par rapport aux méthodes par CVGD et R à abattage par trous de mines) :

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66 grande sécurité de travail: l'abattage, le chargement et le transport se font de l'extérieur de la chambre où il est interdit d'entrer. L'aérage du bloc s'effectue sans difficulté Méthode relativement économique (à cause des trous de 25 m, faible prix e revient, faible consommation du bois) et rendement de travail élevé. En période creuse, possibilité d'emmagasinage du minerai dans les chambres suffisamment avancées. Main d'œuvre réduite à l'étape de production Les opérations qui constituent le cycle d'abattage (forage, sautage, chargement et transport) s'effectuent de façon indépendante. 2. Inconvénient grand volume des travaux préparatoires quoique la plus part soient effectués dans le minerai (cela réduit les coûts et contribue un peu à alimenter le moulin). Danger d'effondrement de la couronne de la chambre et des épontes par suite de la formation d'énormes espaces exploités (vides) : l'examen et le suivi de l'état de la chambre est difficile vu qu'il est impossible d'y pénétrer. Important dynamitage secondaire Pertes importantes (abandon des piliers) et dilution considérable Manque de sélectivité du minerai à cause de l'abattage en grande masse. NB : Depuis quelques années le perçage des trous de sautage jusqu'à 170 mm de diamètre est devenue pratique courante pour la méthode des sous-niveaux abattus. Cela a pour avantage d'augmenter la distance entre les sous-niveaux en réduisant la quantité de forage requise. En plus la faible déflection des trous à l'aide de cette technique permet de percer des trous ayant jusqu'à 50 à 60 mètres de profondeur. Les galeries de sous-niveaux ne sont pas forcement strictement superposées : leur position dépend des limites changeantes du gisement. Lorsque la tenue du minerai n'est pas très excellente, les travaux préparatoires consistent en plus des travaux sus-indiqués à la réalisation d'une coupure horizontale supérieure : cela permet d'éviter l'affaissement du pilier de la couronne à cause des effets de tir. La méthode des sous-niveaux abattus s'applique également aux filons minces. -

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Figure 37 : Sous-niveaux abattus : Préparation et Dépilage METHODES D’EXPLOITATION SOUTERRAINES

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Figure 38 : Sous-niveaux abattus : abattage par trous profonds en éventail

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Figure 39 : sous-niveaux abattus : abattage par trous profonds parallèles

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D. METHODE D'EXPLOITATION PAR CHAMBRES MAGASINS 1. Notions C'est une méthode d'exploitation qui consiste à laisser dans la chambre pour la durée du dépilage à peu près 60% du minerai abattu. Le minerai abattu laissé dans la chambre joue le rôle de plancher de travail d'une part et d'autre part aide à supporter les épontes. Après chaque tir environ 40% du minerai abattu constituant un surplus résultant du foisonnement est soutiré. Après abattage de toute la chambre le minerai laissé en place est soutiré à l'aide des chargeuses mécaniques. Les vides qui en résultent sont traités par foudroyage ou remblayage. Les travaux de dépilage dans le bloc commencent à partir de la galerie de base. Sa progression est assurée par enlèvement des tranches horizontales successives d'épaisseur d'environ trois mètres. Chaque tranche est abattue par enlevures successives dont la largeur est celle de la veine et la longueur dépend de la méthode d'exploitation. Le soutirage s'effectue par des trémies au besoin ou directement par les voies de roulage. On distingue deux groupes principaux d'abattage par chambre magasin : chambre magasin avec abattage par trous de mines disposés à la base du bloc. Chambre magasin par trous profonds à partir des ouvrages préparatoires. NB: chaque groupe comprend plusieurs variantes en fonction de la forme du chantier, du mode de soutirage, de la disposition de la galerie de roulage, du départ de dépilage…

2. Conditions d'application -

Gisement à angle de pendage au moins égal à 55-60° Tenue du minerai suffisamment forte Tenue moyenne des épontes Minerai non oxydable Minerai non inflammable Minerai non compactable et qui ne se cimente Minerai à valeur marchande de tout bord Puissance des filons de quelque ordre de grandeur que se soit mais > à 1 m Epontes régulières

3. Chambre magasin à abattage par trous de mines Préparation Pour des gisements de puissance ≤ à 5 m: une galerie de roulage disposée au milieu du gîte ou près de son mûr (sans soutènement dans les roches dures) la galerie de roulage de l'étage n devient celle d'aérage de l'étage n +1. Deux cheminées latérales à un ou deux compartiments chacune plus éventuellement une cheminée au centre (pour améliorer l'aérage et faciliter le transport du matériel Des niches : courts passages qui assurent la communication entre les cheminées et la chambre Des cheminées de soutirage NB : aux travaux préparatoires s'ajoute le coupage du bloc qui consiste en la réalisation d'une coupure horizontale et les entonnoirs sur toute la longueur de la chambre. Dépilage Il comprend :

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71 l'abattage du minerai par des trous de mine montants ou horizontaux plus le débitage secondaire. Le front est à un ou plusieurs gradins renversés. L'emmagasinage du minerai Le soutirage partiel (30 à 40%) qui permet de faire apparaître 1.8 à 2.2 m de vide entre le minerai en place et celui emmagasiné Le soutirage final La récupération des piliers éventuellement NB: les trous de mine sont réalisés à l'aie des marteaux perforateurs télescopiques. -

Avantages Pour les filons pentés ayant de 0.5 à 5 m de puissance faible volume des travaux préparatoires et facilité de leur exécution soutirage sélectif des chantiers (cela assure une production et une teneur uniforme) soutènement automatique des épontes et donc l'absence de l'installation du soutènement conditions de travail des ouvriers favorables (étant sur le minerai abattu, ils n'ont pas besoin d'installer des planchers de travail. Aussi ils peuvent contrôler le toit et organiser l'aérage sans difficulté) pertes de minerai acceptable possibilité de régler la production de la mine grâce aux réserves du minerai emmagasiné. Rendement considérable Prix de revient moyen Simplicité du schéma et son adaptation aux allures changeantes du gisement. Inconvénients conditions d'application difficiles (pendage, propriétés du minerai…) grande quantité du minerai abattu immobilisée dans la chambre pendant l'exploitation (le soutirage n'est complet que dans la chambre m-2) et donc impossible de connaître et de contrôler le prix de revient du minerai. Danger d'accident des mineurs qui sont exposés sous le toit. La méthode ne se prête pas à une mécanisation poussée Danger et insécurité du soutirage lorsque le minerai se bloque et ne coule plus. Le blocage du minerai est fréquent dans les filons étroits et rend inapplicable la méthode. Dans les roches instables, le décollement des blocs est possible et cela peut provoquer une dilution considérable. Sécurité interdit d'entrer dans la chambre pendant le soutirage du minerai l'examen et la purge du toit sont obligatoires les cheminées doivent être fermées à leur tête à l'aide des grilles ou trappe aérage approprié lors de l'exploitation des minerais qui dégagent un gaz nocif. -

Remarque lorsqu'on veut réduire au minimum le stot du niveau de base ou le supprimer totalement, on trace quelque fois la galerie de roulage ainsi que les cheminées de soutirage aux stériles près du gisement (ici la réduction des pertes du minerai et la commodité du travail compensent les dépenses supplémentaires dues au creusement aux stériles)

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lorsqu'on exploite un filon mince mais avec une bonne tenue des terrains, il arrive qu'on ne laisse pas des piliers entre les chambres et le stot du niveau de base: les cheminées sont alors boisées et les trémies de chargement sont érigées dans une couronne artificielle en bois fer ou métal.

Figure 40 : Chambre magasin par trous de mines : Préparation et dépilage Vsp = Vab (Kf -1))

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E. METHODE D'EXPLOITATION PAR FOUDROYAGE DU MINERAI ET DES ROCHES ENCAISSANTES 1. Notions La méthode consiste essentiellement à foudroyer le minerai et les roches encaissantes. Ici l'abattage du minerai entraîne l'éboulement du toit et foudroyage recouvrant le minerai. Le soutirage du minerai se fait sous les roches surjacentes foudroyées. On distingue : les sous-niveaux foudroyés les blocs foudroyés

2. Sous-niveaux foudroyés Application On applique ces méthodes pour des amas ou couches de grandes puissances (plus de 3 - 5 m pour les gîtes dressants et 10-20 m ou plus pour les gîtes plats) recouverts par des roches de faible résistance. Ces méthodes s'adaptent également à de nombreux autres types de gisements. Les sous-niveaux foudroyés comprennent plusieurs variantes. Variante Suédoise : Sous-niveaux foudroyés avec soutirage frontal du minerai Préparation Elle consiste au creusement : une galerie de roulage aux roches du coté du mur à 10-15 m de celui-ci, une galerie d'aérage aux roches du côté du mur à 10-15 m de celui-ci une cheminée à minerai et une cheminée de circulation assurant la liaison entre les deux galeries pour la préparation des sous-niveaux, des courts travers-bancs relient la cheminée au gîte. De part et d'autre de chaque travers-banc des galeries de sous-niveaux tout le long du mur jusqu'aux limites latérales du bloc (dans le but de simplifier l'aérage et le dépilage, ces galeries sont parfois creusées aux rochers). Des recoupes de sous-niveaux distantes de six à 7 m décalées les unes des autres de moitié pour éviter le sous-cavage des recoupes supérieures. Abattage On assure l'abattage à l'aide des trous de mine longs en éventail, ou parallèles percés à l'aide d'un perforateur installé sur un chariot de foration mobile. Le chargement du minerai commence après abattage d'une (1) ou de deux (2) tranches à l'aide des moyens comme les chargeuses à pince avec camions navettes (2), les chargeuses à rails, les auto pelles, les chargeurs transporteurs (LHD)… au fur et à mesure qu'on, soutire le minerai, on procède à son échantillonnage systématique. On arrête le soutirage lorsque les pierres du foudroyage apparaissent. Les sous-niveaux sont exploités par panneaux rectangulaires ou rhomboïdaux. Avantages Grande sécurité du travail étant donné que les ouvriers se trouvent dans les ouvrages de petite section (ouvrage de foration, voies de transport…) méthode simple, productive et économique faible consommation des matériaux prix de revient bas Inconvénients - dilution de 15 à 30%

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74 - nécessité d'échantillonnage du minerai - pertes de minerai jusqu'à 10%.

Figure 41 : Sous-niveaux foudroyés (variante suédoise) 1 : galerie de roulage au rocher 5 : travers-bancs 2 : cheminée à minerai 6 : recoupes 3 : cheminée de passage 7 : galerie d’aérage au rocher 4 : galerie de sous-niveau 8 : trous de mines (a) : massif de roche foudroyé 20 : minerai abattu

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Figure 42 : dépilage des sous-niveaux foudroyés

4. Blocs Foudroyés Description C'est une application à grande échelle des sous-niveaux foudroyés. La méthode consiste à affaiblir la base du bloc de minerai pour provoquer sa dislocation, sa fragmentation et son effondrement sous l'action des forces de pesanteur et de pression. Le minerai disloqué est ensuite soutiré. Conditions d'application gisement massif de grande étendue et épaisseur minerai peu résistant et friable absence d'édifices ou de constructions importantes en surface près du périmètre du gisement. Préparation La préparation consiste au creusement de : Une ou plusieurs galeries de soutirage à la base du bloc à abattre. Un système complexe de soutirage au dessus de la galerie de soutirage comprenant : ● des cheminées à minerai allant de la galerie de soutirage jusqu'à un niveau de grilles. ● Le niveau de grille à partir du quel on contrôle la granulométrie du minerai et procède au débitage secondaire ● Des cheminées à minerai qui partent du niveau de grille vers le bloc en s'élargissant en entonnoirs ● Au dessus des entonnoirs, une enlevure horizontale par abattage à l'explosif sur toute l'étendue de la base du bloc. ● Lorsque les roches sont particulièrement faibles, on procède au bétonnage du goulot de entonnoirs et des galeries de soutirage.

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77 Remarque Pour réduire le volume des ouvrages préparatoires, les niveaux de grille peuvent être supprimés et remplacé par des systèmes des points de soutirage. Le minerai serait alors chargé par des équipements sur pneus. Dépilage Suite au sous-cavage de la base du bloc, ce dernier s'affaiblit et commence à craquer. Il se disloque puis s'effondre au fur et à mesure en remplissant les entonnoirs. Parfois des blocs de dimensions considérables bloquent le niveau de grille et exigent le sautage secondaire. S'il arrive que le foudroyage tarde à s'amorcer, on le provoque au moyen des trous profonds ou en affaiblissant la résistance du minerai en découpant le bloc au moyen des galeries superposées et des cheminées le long de ses arrêtes. Le soutirage du minerai est assuré à l'aide du raclage, des chargeuses pneumatiques, des chargeurs transporteurs ou autres moyens. Remarque : lorsque l'évacuation du minerai est effectuée au niveau de tous les points de soutirage, on obtient une bonne récupération. Le foudroyage ne cesse tant que le soutirage continu. Lorsqu'on arrête le soutirage et après un délai requis, par foisonnement, le minerai remplit la chambre et supporte le bloc de minerai en place. Avantages Surveillance du personnel facilitée par sa concentration à la base du bloc. Economie de forage et d'explosifs pour l'abattage Grande productivité journalière Faible prix de revient Inconvénients Pétardage abondant, Manque de sélectivité Risque de salissage Nécessité de soutirer de partout Nécessité d'une bonne ventilation à cause de l'abondance du pétardage Nécessité d'une bonne surveillance des entrées lorsqu'on effectue le tir; Nécessité de bien construire (bétonnage) les galeries de raclage, les points de soutirage, les grilles étant donné que ces ouvrages sont destinés à durer longtemps et à résister aux effets du débitage secondaire. Impossibilité de pénétrer dans la chambre

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Figure 43 : Blocs foudroyés : Préparation et Dépilage

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Figure 44 : Méthode d’exploitation par blocs foudroyés

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F. METHODE D'EXPLOITATION PAR CHAMBRE REMBLAYEE 1. Description C'est une méthode qui consiste à évacuer immédiatement du chantier la totalité du minerai abattu et le vide qui en résulte est rempli par un remblai qui maintient les épontes et sert de plancher de travail. Les matériaux du remblai diffèrent d'une mine à une autre: ils peuvent être du sable, du gravier, des pierres stériles, des résidus de traitement, des terres provenant des traçages aux rochers… La méthode des chambres remblayées exige l'exécution du remblayage en même temps que les travaux de dépilage. A ne pas la confondre avec la méthode d'exploitation avec remblayage postérieur que l'on réalise après enlèvement du minerai de toute la chambre. (On peut utiliser cette dernière avec les chambres magasins, les chambres vides pour éviter les mouvements brutaux des terrains ou pour faciliter la récupération des piliers). Dans cette dernière méthode contrairement à la première, le remblayage n'entre pas dans le cycle de dépilage. On distingue deux types de remblai : le remblai non consolidé (exemple : les roches provenant des traçages aux rochers stériles distribués de façon mécanique sur toute la largeur de la chambre). Le remblai consolidé (remblai hydraulique) : il est généralement constitué par un mélange de sable, de gravier, des schistes préalablement concassés et d'eau. Il est en général préparé au jour et est transporté par canalisation au fond par un courant d'eau qui se déplace par gravité. Le transport au fond est assuré par des tuyaux spéciaux. Lorsque l'eau se retire, le remblai constitue un remblayage résistant. Il arrive qu'on lui ajoute du ciment pour le rendre plus résistant. On distingue plusieurs variantes de chambres remblayées dont notamment : chambre remblayée à front horizontal chambre remblayée à double front diagonal chambre remblayée à sous niveaux tranche descendante remblayée (rare dans les mines métalliques) taille remblayée De toutes ces méthodes, la chambre remblayée à front horizontal est la plus pratiquée.

2. Chambre remblayée à front horizontal Application filons minces et dans des cas rares des gisements de moyenne puissance et des amas importants. Gisements à angle de pendage fort (ou moyen rarement) Mauvaises épontes ou ayant un profil irrégulier Bonne tenue du minerai (les ouvriers se trouvent sous le minerai à nu) Minerai suffisamment riche ou à grande valeur marchande (pour compenser le coût de l'exploitation). -

Gisements profonds présentant un danger de coup de roche Nécessité de conserver la surface du sol sans affaissement Minerai inflammable

Préparation Elle consiste au creusement : une voie de base dans le minerai sur toute la longueur du bloc (ou aux stériles) sous-cavage du bloc par élargissement et découronnement de la voie de base s'il s'agit du premier étage, une voie d'aérage

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deux cheminées latérales érection d'une couronne artificielle boisée à la base du bloc et aménagement incorporé des trémies et cheminées requises pour le minerai et le personnel.

Dépilage Il s'effectue du bas vers le haut par enlèvements tranches horizontales successives d'environ 4 mètres d'épaisseur. L'abattage est assuré par des mines courtes horizontales ou verticales d'une extrémité à l'autre du bloc et d'éponte à éponte. L'évacuation du minerai se fait par raclage ou par des chargeuses transporteuses vers une des cheminées aménagées dans le remblai. Lorsqu'on soutire complètement le minerai d'une tranche horizontale, on procède au remblayage de la tranche précédente après y avoir ms en place le prolongement requis des cheminées à minerai. Après on amorce un nouveau cycle en abattant la tranche suivante. Cycle = forage – tir- aérage – évacuation du minerai – enlèvement des planchers – remblayage e- mise en place des planchers Remarque Des zones de faible teneur peuvent être laissées sur place et il est aussi possible d'ajuster les contours de la chambre pour recouvrer le minerai dans les épontes. Avantages possibilité de faire un abattage sélectif et complet le plus souvent soutènement immédiat des épontes et profit du plancher de travail permet la récupération immédiate de la totalité du minerai abattu méthode relativement sécuritaire peut souffrir d'une période d'inactivité sans trop se détériorer Inconvénients Risque de salissage lors du soutirage du minerai (le minerai peut se mélanger au remblai) Cycle de dépilage très rigide pouvant amener l'intermittence de la production dans les petits chantiers à cause du remblayage Méthode dispendieuse : les travaux de préparation importants et l'apport des matériaux extérieurs nécessitent beaucoup du monde et beaucoup de travail. Mal propreté dans les mines à usage du remblayage hydraulique Remarque le salissage est causé par le mélange du minerai au remblai pendant le déblayage pour limiter les pertes des particules fines, on peut utiliser des bâches ou des madriers.

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Figure 45 : Remblayage hydraulique d’une tranche horizontale 1 : cheminée de circulation ; 2 : cheminée à minerai ; 3 : tuyau de drainage ; 4 : revêtement de cheminée ; 5 : accumulation d’eau ; 6 : tuyauterie de remblayage hydraulique

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Figure 46 :Tranche montante remblayée avec matériel automoteur 1 : trémie à commande pneumatique 2 : dumper 3 : autopelle 4 : chariot de forage 5 : gaine à minerai 6 : cheminée de circulation 7 : galerie de roulage 8 : galerie d’aérage

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Chapitre 7 : Choix de la méthode d'exploitation

1. EXIGENCES GENERALES AUX METHODES D’EXPLOITATION -

Une méthode d’exploitation acceptée doit : Garantir la sécurité des travaux miniers, Assurer le prix de revient bas de la production, Assurer une production et un rendement de travail élevés, Assurer des pertes et dilutions du minerai peu considérables.

Remarque : la dernière exigence est en contradiction avec le prix de revient réduit de la production et le rendement de travail élevé. C’est pourquoi en choisissant le meilleur compromis de toutes ces exigences, on admet de fois des frais d’exploitation élevés lors de l’exploitation des gisements de haute valeur ou des pertes élevées lors de l’exploitation des gisements de basse valeur.

2. ORDRE DE CHOIX D’UNE METHODE D’EXPLOITATION -

-

-

Sélection de toutes les méthodes applicables techniquement en fonction des données minières et géologiques Comparaison économique de toutes les méthodes applicables et détermination des méthodes les plus rentables Choix définitif de la méthode à appliquer en tenant compte des exigences nommées ci-haurt qui n’apparaissent pas dans les calculs économiques.

3. DEFINITION DES FACTEURS QUI AFFECTENT LE CHOIX D’UNE METHODE D’EXPLOITATION 3.1 Facteurs géométriques 3.1.1 Dimension du dépôt Un petit dépôt possédant un mûr et un toit ferme peut être exploité sans avoir recours à des méthodes de soutènement. Dans les mêmes conditions de fermeté du mûr et du toit, un dépôt vaste sera exploité avec des piliers des roches ou de bois ou encore avec du remblayage… Un gisement étroit ne peut être exploité par chambres foudroyées. On peut cependant l’exploiter avec les méthodes comme chambre et piliers ou chambre remblayée. 3.1.2 Forme du dépôt Un dépôt massif se prêtera bien à une extraction par chambre foudroyée. Un dépôt tabulaire favorisera une méthode par chambre magasin ou par sous-niveaux abattus. Un dépôt dont les épontes sont irrégulières favorisera la méthode des chambres remblayées. 3.1.3 Angle de pendage du gisement Le pendage d’un gîte influe sur le mode de déblocage du minerai abattu, la possibilité d’extraire par tranches, par sous-niveaux, le choix du soutènement de l’espace vidé… Un pendage prononcé permet au minerai abattu de chuter librement par gravité au fond de la chambre et favorise les méthodes par blocs ou sous-niveaux foudroyés, chambres magasins, chambre remblayée et sous-niveaux abattus. Un gisement plat ou légèrement incliné suggère une exploitation par chambres et piliers. METHODES D’EXPLOITATION SOUTERRAINES

85 Un dépôt tabulaire ayant un grand angle de pendage pourra être exploité sans piliers parce que la partie horizontale non supportée est relativement petite. Si l’angle de pendage est petit, la distance horizontale non supportée sera grande et en conséquence on devra utiliser des piliers ou tout autre moyen de support. 3.1.4 Profondeur du gisement Les tensions internes dans les masses enfouies en des grandes profondeurs sont beaucoup plus fortes que près de la surface. Pour des profondeurs dépassant les sept cent mètres, la plupart des cas, il ne convient pas de laisser des piliers de minerai et des vides à cause de la probabilité des coups de roches. C’est pour cette raison qu’on préfère pour les gisements profonds les méthodes avec remblayage ou avec boisage et remblayage parfois lorsqu’un gisement se prolonge en profondeur, on doit changer des méthodes d’abattage. Dans le cas des roches résistantes et de portée assez grande on a souvent remplacé la méthode chambre magasin par les méthodes chambre remblayée.

3.2 Facteurs Géotechniques 3.2.1 Résistance du minerai et des épontes La résistance du minerai et des épontes permet de déterminer la grandeur de l’excavation, le temps d’utilisation et le type de support à utiliser. Examen des cas possibles : Le minerai et les épontes sont stables : tout en respectant les conditions de sécurité, on peut admettre n’importe quelle méthode à l’exception de la méthode par foudroyage (ellemême possible lorsqu’on effectue le foudroyage artificiel du toit à l’aide des travaux de forage et tir). Minerai stable, épontes instables : on ne peut pas dans ce cas accepter les méthodes créant les espaces vides car il n’est pas possible de permette la mise à nu des épontes sans leur entretien artificiel. Des épontes moins résistantes favoriseront les méthodes cambres magasins et des épontes faibles feront considérer la méthode avec remblayage. Minerai instable et épontes stables : nous pouvons ici considérer la méthode d’exploitation par gradins descendants droits. Les chambres magasins ou les méthodes avec remblayage (à l’exception de la méthode à front continu en une seule prise) sont inapplicables. Minerai et épontes instables Nous pouvons accepter sans limite les méthodes d’exploitation par chambres boisées et remblayées.

3.2.2 Présence de fractures, plan de faiblesse, failles

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86 La présence des fractures, des plans de faiblesse ou des failles peut faire en sorte qu’une roche (minerai ou épontes) se supporte mal même lorsqu’elle est très résistante. Un choix d’une méthode d’exploitation doit donc tenir compte de tous ces paramètres. Ainsi les épontes fracturées favoriseront l’usage des méthodes par chambre magasin et chambre remblayée alors que l’absence des fractures favorisera la méthode par sous-niveaux abattus.

3.2.3 Eaux souterraines La présence d’une eau limite les méthodes qui peuvent être utilisées pour exploiter un gisement et en augmente les coûts. Les eaux souterraines réduisent la productivité de la main d’œuvre et des équipements. L’eau humidifie l’air, accélère la détérioration de certaines roches et réduit la stabilité des épontes.

3.2.4 Direction de la pression La direction de la pression dominante constitue un facteur de première importance dans le choix de la méthode d’excavation. Ex : si de très grandes pressions s’exercent sur les mûrs, on utilise la méthode de chambre remblayée. Si les pressions verticales dominent, la méthode par chambre charpentée et remblayée est recommandée étant donné que le remblai ne se prête pas à la transmission des efforts verticaux).

3.2.5 Subsidence Il est nécessaire de conserver la surface de la mine sans subsidence lorsqu’il y’a des installations à conserver telles que les routes, les constructions, les barrages, les lignes de transmission, des patrimoines culturels ou historiques, des lacs, des rivières, forêts… cette exigence exclut certaines méthodes telles les chambres foudroyées et nous amène à considérer les méthodes avec abandon des piliers ayant des dimensions élevées, les méthodes avec remblayage complet dense de l’espace vidé ou le remblai durci pour les gîtes puissants.

3.2.6 Aptitude du minerai au colmatage

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87 Ce facteur propre à certains minerais rend difficile le soutirage et exclu ainsi la possibilité d’utiliser les méthodes comme la chambre magasin ou les blocs foudroyés (ex : les oxydes)

3.3 Facteurs Géographiques Les facteurs géographiques qui influent sur le choix d’une méthode d’exploitation sont la topographie du relief, les facteurs climatologiques, les conditions sociales, les communautés environnantes et l’environnement. S’il y’a des lacs et des rivières situés au dessus d’un gisement, on ne peut adopter des méthodes qui donnent lieu à des subsidences. Dans les régions montagneuses une galerie à flanc de coteau est en général nécessaire pour ouvrir le gisement. Dans les endroits ou le relief est moins accidenté on peut utiliser des puits ou des rampes.

3.4 Distribution de teneur du minerai Elle joue un rôle important dans le choix d’une méthode d’exploitation. En effet pour des teneurs basses il peut être plus économique de laisser une certaine quantité de minerai sous forme de pilier le long des épontes pour éviter la dilution. On peut remarquer que s’il faut éviter de perdre ces piliers il fallait utiliser une méthode dispendieuse, la rentabilité de la mine pourrait être de ce fait compromise ou diminuée. Sur un autre plan il faut s’attendre à enregistrer des pertes considérables lorsque le prix de minerai sera à la hausse et si on a eu à laisser une quantité considérable de minerai irrécupérable sous forme de piliers ou autre. Une dilution trop grande augmente les prix de traitement et de transport et réduit le prix de vente. Les méthodes qui assurent une dilution minimum sont donc préférées.

3.4.1 Distribution uniforme Il n’est pas nécessaire de choisir une méthode flexible et sélective. On pourrait utiliser des méthodes comme le foudroyage des sous-niveaux, la chambre magasin ou toute autre méthode pouvant assurer le soutènement requis et un prix de revient bas de la production.

3.4.2 Zones minéralisées entourées de stérile

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88 On peut dans ce cas utiliser des méthodes sélectives ou non sélectives et pratiquer la séparation au jour à la main dans le moulin ou à l’aide d’autres procédés. Si les tranches de minerai sont épaisses et les bandes stériles sont minces, on peut utiliser une méthode non sélective et peu coûteuse. si les bandes de stériles sont épaisses par rapport aux tranches ou aux lentilles de minerai, une méthode sélective serait plus indiquée.

3.4.3 Dépôt mixte renfermant deux ou plus de minéraux économiques Si on désire pour une raison économique ou commerciale séparer les différentes classes de minerai on aura recours à une méthode hautement sélective telle la chambre remblayée.

3.4.4 Dépôt avec contacts graduels Pour ces types de dépôts, on peut utiliser une méthode d’exploitation non sélective. Cependant on peut signaler que l’utilisation des blocs foudroyés empêchera la récupération du minerai marginal lorsque les prix de vente rendront le minerai rentable. Elle sera possible avec la chambre remblayée.

3.5 Facteurs économiques

3.5.1 Valeur du minerai Lorsqu’on exploite un minerai de haute valeur ou « très riche », on préfère utiliser les méthodes qui permettent l’extraction la plus complète du minerai même si cette méthode est dispendieuse. Pour les minerais de basse valeur, les méthodes assurant moins de dépenses sont préférables.

3.5.2 Fluctuation du marché Les fluctuations du marché pourront être suivies avec les méthodes qui se prêtent à la décélération et l’accélération de la production. L’augmentation de la production peut être assurée : -

avec les chambres remblayées : anticiper un développement considérable pour augmenter la surface de travail.

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-

Avec les chambres vides par sous-niveaux ou chambre magasin : augmenter le nombre de machines en opération. Avec les blocs foudroyés : assurer un foudroyage constant du minerai dans les trémies. Par contre l’arrêt des opérations dans le même chantier pendant une longue période de temps peut causer le fléchissement des galeries de raclage et des niveaux de grille. On peut assurer le ralentissement des opérations dans les chambres fermées en additionnant si nécessaire des supports. S’il s’agit des chambres vides avec des murs et toits résistants, les conditions peuvent demeurer bonnes indéfiniment ou au moins pendant des années.

3.5.3 Récupération dans le moulin Certaines méthodes influencent le pourcentage des minéraux de valeur récupérables dans le moulin. Ex : cas des sulfures : une mince couche d’oxyde à la surface des grains de minerai nuit à la flottation. Il faut donc acheminer le minerai vers l e moulin aussitôt après le dépilage. Les méthodes immobilisant le minerai pour des durées prolongées (ex : chambre magasin) sont à exclure.

3.5.4 Capital disponible L’importance du capital disponible conditionne les quantités des travaux préparatoires antérieurs à la production. Ainsi pour développer une mine dont la production sera grande ou un dépôt situé à une grande profondeur il est nécessaire d’avoir au départ des grands capitaux.

3.5.5 Travaux préparatoires, coût de minage La quantité des travaux préparatoires et leur coût peuvent influencer le choix d’une méthode d’exploitation. En exemple une exploitation par sous-niveaux abattus peut être moins dispendieuse que la méthode de chambre magasin, mais le coût total incluant les travaux préparatoires peut être plus élevé dans le cas de la méthode des sous-niveaux abattus. Le coût d’une méthode d’abattage est aussi un facteur non négligeable pour le choix d’une méthode mais il faut ici considérer d’autres facteurs. Ex : une méthode nécessitant plus de main d’œuvre sera plus dispendieuse mais sera en parallèle plus sélective et permettra donc de produire un minerai à plus haute teneur ; par conséquent un produit de grande valeur.

3.5.6 Productivité

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90 Le degré de mécanisation conditionne la productivité dans les mines souterraines. Il est très important de bien choisir les pièces d’équipement en fonction de la tâche à accomplir lors de l’élaboration d’un projet minier. Une méthode d’exploitation choisie doit de préférence admettre l’utilisation de plus d’équipements possibles et doit être suffisamment flexible pour pouvoir permettre l’incorporation de nouveaux équipements au besoin

3.6 Sécurité, Réglementation Des expériences ont prouvé que la cause majeure des accidents dans les mines provient de la chute des blocs de pierre. C’est pourquoi, lorsque les propriétés physiques et mécaniques du minerai et des épontes permettent l’utilisation de plusieurs méthodes d’exploitation, on préfère la plus sécuritaire. Ex : les méthodes ou les mineurs ne travaillent pas dans les chambres telles que les sous-niveaux abattus, les blocs foudroyés sont préférables aux méthodes comme la chambre magasin ou la chambre remblayée. Une méthode d’exploitation choisie doit en outre assurer une ventilation requise.

3.7 Autres Facteurs Les troubles de l’allure du corps du gisement, le caractère de leur contour, l’aptitude du minerai à l’inflammation spontanée (composition chimique.) influent également sur le choix d’un mode d’abattage. C’est ainsi que l’exploitation du minerai autoinflammable exclut les méthodes donnant lieu à beaucoup des pertes ou immobilisant le minerai dans le chantier. C’est le lieu d’utiliser les chambres vides, les chambres remblayées.

Conclusion L’influence des conditions géologiques minières et techniques sur le choix d’une méthode d’exploitation est liée essentiellement à la sécurité du travail, le mode de traitement de l’espace vidé, le mode de déblocage du minerai au chantier. La plus part des facteurs qui affectent le choix d’une méthode d’exploitation tendent à améliorer la sécurité des travaux miniers. En opérant le choix d’une méthode d’exploitation en fonction des facteurs décrits cihaut, il est impératif de tenir compte de l’exigence principale à savoir la sécurité des travaux miniers.

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A. PROCEDES DE CHOIX D’UNE METHODE D’EXPLOITATION

4.1 Procédé du savant Mr TCHARKVIANI. K. M Le procédé de Tcharkviani consiste en la composition des tableaux spéciaux dans lesquels, il énumère toutes les méthodes inapplicables en fonction des données géologiques techniques et minières. Pour un gisement donné et en fonction de ses particularités, Tcharkviani exclut toues les méthodes qui sont inapplicables du point de vue technique, géologique ou minière.

4.2 Procédé de choix direct des méthodes applicables élaborés par KAPLOUNOV. R P et MAMEDOV CH. N Leur procédé repose sur les tableaux de dénomination des méthodes d’exploitation souterraines et celui de leur applicabilité. Identification des groupes

Par Chambre vide

Par chambre magasin

Chambres remblayées

Méthodes d’exploitation 1. Front continu 2. chambres et piliers 3. gradins renversés avec des poussards 4. gradins droits 5. sous-niveaux intermédiaires 6. chambre d’étage avec abattage par trous profonds par tranches successives 7. entonnoirs souterrains 8. abattage du minerai à partir de la chambre 9. abattage par des fourneaux de mine placés dans des excavations spéciales 10. abattage par trous profonds à partir des excavations de forage 11. à front continu par tranche unique 12. piliers longs par tranche unique 13. tranches horizontales 14. tranches inclinées 15. exploitation sélective avec remblayage par des épontes coupées 16. chambres charpentées 17. chambres boisées par poussards renforcés sans remblayage, avec remblayage.

METHODES D’EXPLOITATION SOUTERRAINES

92 Chambres boisées

Par foudroyage

Méthode combinée

18. chambres boisées par cadres assemblées sans ou avec remblayage 19. chambres boisées par cadres installés sur le minerai ou sur le remblai. 20. à front continu par tranche unique avec foudroyage du toit. 21. piliers longs par tranche unique avec foudroyage du toit 22. tranches foudroyées 23. sous-niveaux foudroyés 24. blocs auto foudroyés 25. blocs avec foudroyage dirigé Combinaisons variées des différentes méthodes d’exploitation pour l’épuisement du bloc, de la chambre et du pilier en un seul stade.

4.3 Procédé proposé par David E Nicholas Le procédé de Nicholas repose sur les caractéristiques géométriques, géomécaniques du gisement, sur la distribution de ses teneurs en composants utiles et les propriétés géomécaniques des encaissants. La méthode de Nicholas comprend deux étapes : - Dans une première phase, le gisement est décrit en fonction des propriétés énumérées ci-haut. Utilisant ces paramètres DAVID classe les méthodes d’exploitation afin de déterminer les plus applicables au gisement donné. - En deuxième phase, DAVID compare les méthodes retenues du point de vue coût et planification générale en vue de ressortir la méthode la plus économique Définition du Gisement en fonction de ses propriétés géométriques et de la distribution de teneurs.

Propriétés

Désignation Equidimensionnelle ou massif

Forme Générale Tabulaire Irrégulière Etroit Moyenne

METHODES D’EXPLOITATION SOUTERRAINES

Observations ou valeurs Toutes les dimensions sont de même ordre de grandeur Deux dimensions sont plusieurs fois l’épaisseur Les dimensions varient sur des courtes distances < 10 m 10 m - 30 m

Symbole M Tb I Et m

93 Epaisseur Pendage

Epais Très Epais Plat Moyen Abrupt Uniforme

Distribution des teneurs Graduelle

erratique Résistance de la roche en compression uniaxiale : Pression des terrains verticales Espacement des fractures/mètre

Faible Modérée Forte Très proche Proche Espacé Très espacé Faible

Résistance au cisaillement

Modérée Forte

30 m - 100 m > 100 m < 20° 20 - 55 ° > 55° Les teneurs à l’intérieur du gisement ne varient pas beaucoup par rapport à la moyenne. Les teneurs sont contenues dans certaines zones et elles changent progressivement en passant de l’une à l’autre Elles changent drastiquement sur des courtes distances 15

Ep T.Ep P m A

> 16 10 – 16 3 - 10 3 Joint à surface lisse ou rempli d’un matériau dont la résistance est moindre que celle de la roche. Joint à surface rugueuse Le joint est rempli avec le matériau plus résistant que la roche

T.P P Es T.Es Fb

U G

Er Fb m Ft

m Ft

Méthodologie On a réalisé pour dix méthodes d’exploitation les propriétés géomécaniques, géométriques et la distribution de teneurs. L’évaluation a été faite en fonction de la pertinence de chaque méthode pour chacun des facteurs considérés. Le degré d’adaptabilité de chaque méthode en fonction des caractéristiques du gisement a été établi comme suit : Classification des méthodes en fonction du degré de leur adaptabilité Classification Valeur Observation Préférée 3-4 La méthode est idéale pour les caractéristiques du gisement Probable 1 - 2 La méthode pourrait être utilisée Improbable 0 Il est improbable que la méthode soit utilisée mais la méthode n’est pas complètement éliminée

METHODES D’EXPLOITATION SOUTERRAINES

94 Eliminée

-49

Les caractéristiques du gisement font que la méthode n’est pas applicable

Classification géométrie/Distribution des teneurs pour différentes méthodes d’abattage Méthode d’abattage

Forme

Epaisseur

M Tb

I

Fosse

3

2

3

Blocs Foudroyés

4

2

0

Sous N abattus

2

2

1

Sous N foudroyés

3

4

1

Longue Taille

Et

m Ep T.Ep 2 3 4 4 -49 0 2 4 1 2 4 3 -49 0 4 4 4 0 -49 -49 4 2 -49 -49 1 2 4 3 4 4 0 0 -49 0 3 4 4 4 1 1

-49 4 -49

Chambres et piliers

0

4

2

Chambre magasin

2

2

1

Chambre remblayée

0

4

2

Tranche unidescendanteF Chambre charpentée

3

3

0

0

2

4

Pendage P

m

A

Distribution des teneurs U G Er

3

3

4

3

3

3

3

2

4

4

2

0

2

1

4

3

3

1

1

1

4

4

2

0

4

0

-49

4

2

0

4

1

0

3

3

3

2

1

4

3

2

1

0

3

4

3

3

3

4

1

2

4

2

0

2

3

3

3

3

3

Classification des dix méthodes d’abattage en fonction des propriétés géomécaniques du minerai Méthode d’abattage

Fosse

Résistance du minerai

Espacement des fractures

Fb m Ft 3 4 4

T.P P Es T.Es 2 3 4

METHODES D’EXPLOITATION SOUTERRAINES

Résistance au cisaillement F m Ft 2

3

4

95

Blocs Foudroyés Sous N abattus

4

1

-49 3

Sous N foudroyés

0

3

Longue Taille

4

1

Chambres et piliers

0

3

Chambre magasin

1

3

Chambre remblayée

3

2

Tranche unidescendanteF Chambre charpentée

2

3

4

1

4 4 0 4 0 4 3 0 4 0 4 0 4 0 4 4 0 4 2 3 2 3 1 4 1 4 1 1

4

3

4

3

0

0

1

0

2

4

2

4

0

2

2

4

0

4

3

0

1

2

0

2

4

1

3

0

2

4

3

2

3

3

2

1

2

1

2

4

4

2

4

3

2

Classification des dix méthodes d’abattage en fonction des propriétés géomécaniques du toit Méthode d’abattage

Fosse Blocs Foudroyés Sous N abattus

Résistance de la roche

Espacement des fractures

Fb m Ft 3 4 4 4

2

-49 3

Sous N foudroyés

3

2

Longue Taille

4

2

Chambres et piliers

0

3

Chambre magasin

4

2

Chambre remblayée

3

2

Tranche unidescendanteF Chambre charpentée

4

2

3

2

T.P P Es T.Es 2 3 4 4 1 3 4 3 0 4 -49 0 1 4 1 3 4 3 1 0 4 4 3 0 4 0 1 2 4 1 4 4 3 0 2 3 3 2 2 1 3 3 3 0 2 3 3 2

METHODES D’EXPLOITATION SOUTERRAINES

Résistance au cisaillement F m Ft 2

3

4

4

2

0

0

2

4

4

2

0

4

2

0

0

2

4

4

2

0

4

3

2

4

2

0

4

3

2

96 2 Classification des méthodes d’abattage en fonction des propriétés géomécaniques du mur Méthode d’abattage

Fosse

Résistance de la roche

Espacement des fractures

Fb m Ft 3 4 4

T.P P Es T.Es 2 3 4 4 1 3 3 3 0 0 2 4 0 1 3 4 1 2 4 3 0 1 3 3 2 3 3 2 4 4 2 2 1 3 3 3 4 4 2 2

Blocs Foudroyés

2

3

3

Sous N abattus

0

2

4

Sous N foudroyés

0

2

4

Longue Taille

2

3

3

Chambres et piliers

0

2

4

Chambre magasin

2

3

3

Chambre remblayée

4

2

2

Tranche unidescendanteF Chambre charpentée

2

3

3

4

2

2

Résistance au cisaillement F m Ft 2

3

4

1

3

3

0

1

4

0

2

4

1

3

3

0

3

3

2

2

3

4

4

2

1

2

3

4

4

2

Classification simplifiée des méthodes d’abattage en fonction du coût Par ordre du coût grandissant : de la gauche vers la droite Fos se

Blocs Sous Sous- Long Cham Foudro niveau ue bres et yés nive x taille piliers aux foudro abatt yés us

Cham bre maga sin

Cham brerembl a-yée

Tranche unidescen dante foudroyée

Chamb re charpe ntée

Application Choisissez la meilleure méthode d’abattage des dix décrites ci-dessus pour un gisement ayant les caractéristiques suivantes

METHODES D’EXPLOITATION SOUTERRAINES

97

-

Géométrie et distribution des teneurs : Forme : tabulaire Epaisseur : très épais Pendage : plat Profondeur : 130 m Distribution des teneurs : uniforme

Propriétés géomécaniques propriétés Résistance uniaxiale Espacement des fractures Résistance au cisaillement

minerai modérée Proche modérée

toit Forte espacé modérée

METHODES D’EXPLOITATION SOUTERRAINES

mur modérée proche Faible