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COMPAGNIE MINIERE DE TOUISSIT Lahcen OUCHTOUBAN
EXPOSE SUR L’EXPLOITATION EN SOUTERRAIN EMI le 15/11/06
PLAN DE L’EXPOSE 1ère partie CARACTERISTIQUES DE L’INDUSTRIE MINIERE DIFFERENTES ETAPES DE DECOUVERTE D’UNE MINE PRINCIPAUX TYPES D’ACCES AUX GISEMENTS DIMENSIONNEMENT ET COUTS DES DIFFERENTS OUVRAGES PRINCIPALES OPERATIONS DE L’EXPLOITATION SOUTERRAINE DIFFERENTS TYPES DE DEBLAYAGE DIFFERENTS TYPES DE TRANSPORT SOUTENEMENT PAR BOULONNAGE CYCLE DE CREUSEMENT EN SOUTERRAIN CRITERES DE CHOIX D’UNE METHODE D’EXPLOITATION
Caractéristiques de l’Industrie Minière
Industrie lourde. Importance des investissements Longue durée pour amortissements Délais très longs pour créer une mine.
Traits particuliers de l’Industrie minière
Prépondérance de la main d’œuvre Mobilité continue des chantiers Obscurité Exiguïté Risque, d’accidents, élevé.
ETAPES DE DECOUVERTE D’UNE MINE SOUTERRAINE PREMIER STADE : DUREE 2 à 3 ANS Cartographie : Report sur plan topographique des différentes formations géologiques. Prospection géochimique : prélèvement d’échantillons de roche ou de sol, pour analyse, chimique pour mettre en évidence des anomalies. Travaux de surface : creusement de tranchées et de petits puits sur les anomalies Sondages carottés courts : prélèvement d’échantillons en profondeur, sous forme de carottes, à l’aplomb des anomalies. Évaluation du prospect : analyse et bilan des premiers résultats.
ETAPES DE DECOUVERTE D’UNE MINE SOUTERRAINE DEUXIEME STADE : DUREE 3 à 4 ANS Sondages carottés longs : contrôle de l’enracinement et de l’importance de la minéralisation. Travaux miniers de recherche : creusement de puits et de galeries pour vérifier l’impact des sondages et s’assurer de la continuité de la minéralisation. Estimation préliminaire des réserves : évaluation du tonnage de minerai que renferme la zone prospectée. Essais de traitement : ensembles d’essais au laboratoire et au pilote dans le but d’arrêter le procédé de valorisation du minerai.
ETAPES DE DECOUVERTE D’UNE MINE SOUTERRAINE TROISIEME STADE : DUREE 2 à 3 ANS Travaux d’infrastructure : creusement de l’ensemble des ouvrages miniers nécessaires à la mise en exploitation d’une mine : • Creusement et équipement des puits • Creusement des travers-bancs et des galeries • Creusement des cheminées
Accès aux gisements Accès par galerie à flanc de couteau
Accès par puits vertical et rampe
Accès par galerie à flanc de couteau et par puits vertical
Accès par puits vertical et incliné et rampe
Exploitation à ciel ouvert et souterraine accès aux gisements Puits Descenderie, transport camion Rampe, convoyeur à bande
Production [t/année]
100.000.000
Exploitation à ciel ouvert
10.000.000
Exploitation souterraine 1.000.000
100.000
Exploitation non rentable 10.000 10
100
1.000
profondeur [m]
10.000
ACCÈS AUX GISEMENTS
INFRASTRUCTURE D’UNE MINE SOUTERRAINE
PRINCIPAUX TYPES D’ACCÈS AUX GISEMENTS
PUITS VERTICAUX PUITS INCLINÉS RAMPES ACCES COMBINÉS
PUITS VERTICAUX
INFRASTRUCTURE LOURDE DONC INVESTISSEMENT IMPORTANT COUT OPERATOIRE FAIBLE POINT D ’EXTRACTION UNIQUE NE DISPENSE PAS DE LA REALISATION D’UNE DESCENDRIE SOLUTION RETENUE POUR DES PROFONDEURS SUPERIEURES A 300-400 m
ACCÈS PAR PUITS VERTICAL
PUITS VERTICAUX Puits principal (1) Puits d’aérage (2)
Rampe
Recoupes
Parallèles Niveau principal
Cheminée à stérile Cheminée à minerai
Gisement
PUITS VERTICAUX 200 m3/sec
130 m3/sec
200 m3/sec
10 m3/sec
110 m3/sec
1-5 - puits niveaux
6 - bure 7 - corps minéralisés 8 - station de chargement 9 - trémie 10 - cheminée à minerai 11 - cheminée à stérile 12 - monte charge 13 - station de pompage 14 - fond du puits
SECTION D’UN PUITS VERTICAL
PUITS INCLINÉ
NECESSITE D’UN CONCASSAGE ASSEZ IMPORTANT, DONC POINT D’EXTRACTION DIFFICILE A MODIFIER POSSIBILITE D’UTILISATION DE LA RAMPE PRINCIPALE MAIS NECESSITE DES TRONCONS RECTILIGNES POSSIBILITES DE PENTES FORTES (JUSQU’A 30° ET PLUS) MAIS DIFFICULTES DE CREUSEMENT SOLUTION RETENUE POUR DES PROFONDEURS INTERMEDIARES EN PARTICULIER DANS LE CAS DE GISEMENT BIEN CONNUS
PUITS INCLINÉ
niveaux 1 - puits incliné 2 - convoyeur à minerai 3 - concasseur et station de chargement 4 - puits d’aérage 5 - puits inclinée
PUITS INCLINÉ
niveau
1 - puits 2 - cheminée à minerai 3 - concasseur et station de chargement 4 - puits inclinée avec le convoyeur
SECTION D’UN PUITS INCLINÉ
RAMPE
GRANDE SOUPLESSE D’UTILISATION POUR LES CAMIONS DIESELS, MAIS POLLUTION IMPORTANTE POLLUTION REDUITE POUR LES CAMIONS ELECTRIQUES MAIS PERTE DE SOUPLESSE INVESTISSEMENT LIMITE MAIS COUT OPERATOIRE PLUTOT ELEVE SOLUTION RETENUE POUR DES FAIBLES PROFONDEURS (JUSQU’A 200 M) EN PARTICULIER DANS LE CAS DE GISEMENTS MOINS CONNUS
RAMPE
1 - puits inclinée; 2 - rampe; 3 - travers-banc ; 4 - galeries de transport ; 5 - creusement; 6 - foudroyage
RAMPE
H = (0.9 ÷ 1) L
SECTION D’UNE RAMPE
L
ACCÈS COMBINÉ 2
1
1 - puits de production 305 m niveau 1
3
2 - puits d’aérage 610 m niveau 2
3 - cheminée à remblai
765 m niveau 3
4 - rampe
915 m niveau 4 1040 m niveau 5
5 - cheminée à minerai
1160 m niveau 6
6 - cheminée d’aérage 1220 m niveau 7
7 - sous-niveaux
5
4
1280 m niveau 8
8 - cheminée à stérile
7 1340 m niveau 9
9 - concasseur
6 1400 m niveau 10
10 - réservoir à minerai 8 12
11
9 1460 m niveau 11
11 - convoyeur
10 1500 m niveau l 12
12 - trémie de chargement
ACCÈS COMBINÉ
1 - puits de production 2 - puits incliné équipé d’un convoyeur 3 - cheminée à minerai 4 - concasseur et station de chargement
POSITIONNEMENT DES PUITS
α - pendage ϕ - angle de subsidence dans la découverture β - angle de subsidence dans la roche l - distance de sécurité 1 - puits 2 - distance de sécurité 3 - zone de subsidence
DÉVELOPPEMENT
puissance < 5 m
puissance 5 à 10 m
puissance de 15 à 20 m
puissance de 20 à 100 m
DÉVELOPPEMENT D’UN AMAS
1-2 - panneaux 3 - puits de production 4 - puits axifère 5 - galeries de roulage 6 - recoupes 7 - cheminées 8 - puits d ’aérage
DIMENSIONNEMENT DU PUITS DE PRODUCTION 7,5
Diamètre de puits, m
7 6,5 6 5,5 5 4,5 4 0
2000
4000
6000
8000 10000 12000 14000 16000
Production journalière du puits, t
D puits = 1.7 ⋅ P 0.15 , m
avec :
1.7 et 0.15 -coefficients empiriques; P -production journalière, t/j ; Dpuits -diamètre du puits, m .
COÛT DE CREUSEMENT DES PUITS
3500
16000
16000
Profondeur 300 m
3000
Coût fixe par mètre, $/m
Coût par mètre , $/m
14000 12000 10000 8000 6000 4000
15000
2500 2000
14000 1500 1000
13000
500
2000 0
0
4
4,5
5
5,5
6
6,5
7
7,5
8
12000 200
Diamètre du puits, m
Coût fixe
300
400
500
600
700
800
Profondeur du puits, m
Coût variable
Coût fixe
Cfix = 244527 ⋅ D , $ 0.5
Coût variable
Coût total, $/m
C var = 2455⋅ D 0.7 ⋅ H1.05 , $
Coût variable par mètre, $/m
Diamètre 7 m
COÛT DE CREUSEMENT DES GALERIES .6 Cgalerie = C ref × k × S0galerie , $/m
avec :
Cgalerie - coût de creusement d ’un mètre linéaire de galerie, $/m ; Cref - coût de creusement d ’une galerie horizontale de 2,43 x 2,43 m de section dans des conditionnes données, $/m; Sgalerie - section de la galerie à creuser, m² ; k - coefficient empirique tenant compte de type de la galerie à creuser.
Type de galerie Galerie horizontale Rampe Cheminée avec soutènement Cheminée sans soutènement Excavations de service
Coefficient, k 0,343 0,404 0,467 0,384 0,394
PRINCIPALES OPERATIONS DE L’EXPLOITATION SOUTERRAINE
PRINCIPALES OPERATIONS DE L’EXPLOITATION SOUTERRAINE
ABATTAGE :
à l ’explosif foration des trous chargement de l ’explosif tir
mécanique
DÉBLAYAGE :
scoops racleurs retro-chargeuses alimentateurs vibrants
TRANSPORT :
camions rails convoyeur
SOUTENEMENT :
boulonnage cadres métalliques et cintres boisage
ABATTAGE A L’EXPLOSIF foration des trous PETITS TROUS : diamètre < 52 mm profondeur < 5 m avantage :
on peut suivre une forme du gisement compliquée dans un massif de faible stabilité
inconvénient :
faible productivité, coût élevé
LONGS TROUS : diamètre jusqu’à 162 mm profondeur jusqu’à 70 m avantage :
productivité élevé, coût bas
inconvénient :
application limitée aux gisements de forme régulière avec des épontes stables
SCHEMAS DE FORATION DES PETITS TROUS Gradin renversé, trous verticaux l
Gradin renversé, trous horizontaux l
w h
Gradin droit, trous horizontaux w
w h h l
Tranches Montantes Remblayées Chambres-Magasins
Tranches Montantes Remblayées Chambres-Magasins
Tranches Descendantes
Jumbo
Jumbo
Jumbo
Marteau Stoper
Marteau sur Béquille
Marteau sur Béquille
DISPOSITION DES PETITS TROUS Gradin renversé, trous horizontaux, marteau sur béquille
l
w h
Schéma de foration de la face du chantier par tranches montantes remblayées
TECHNIQUES DE FORATION DES PETITS TROUS MARTEAU HORS DE TROU
FORATION MANUELLE Diamètre : Profondeur : Marteau-perforateur : Marteau stoper :
28-46 3 12.5 10
mm m m/heure m/heure
JUMBOS DE FORATION
Diamètre : Profondeur : Jumbo gradin droit : Jumbo gradin renversé :
jusqu’à 82 mm 15 m 25 m/heure 20 m/heure
SCHEMAS DE FORATION DES LONGS TROUS FORATION PARALLÈLE
FORATION EN ÉVENTAIL DESCENDANT
FORATION EN ÉVENTAIL CIRCULAIRE
meilleur répartition de l’explosif dans le massif
volume des galeries de foration réduit
volume des galeries de foration minimal
important volume de creusement des galeries de foration
répartition de l ’explosif dans le massif n ’est pas régulière
répartition de l ’explosif dans le massif est extrêmement variable
TECNIQUES DE FORATION DES LONGS TROUS MARTEAU FOND DE TROU
FOREUSE Diamètre : jusqu’à 162 mm Profondeur : 70 m Vitesse de foration : 15 (6-20) m/heure
DEBLAYAGE scoops
DEBLAYAGE scoops
Capacité du godet : de 0,5 jusqu ’à 8,4 m3 Coefficient de remplissage du godet : Gros blocs de minerai : Minerai humide : Minerai fine < 50 mm :
0,8 - 1,1 0,55 - 0,7 0,55 - 0,75
Vitesse moyenne du déplacement : Conditions favorables : Conditions moyennes : Conditions difficiles :
9 à 16 km/h 8 à 12 km/h 5 à 8 km/h
Distance du transport : 150 - 400 m Rendement : 300 - 800 t/poste
DEBLAYAGE racleurs
Capacité du godet : de 0,22 jusqu ’à 0,8 m3 Coefficient de remplissage du godet : Gros blocs de minerai : Minerai fine < 50 mm :
0,5 - 0,7 0,8 - 1,0
Vitesse moyenne du déplacement : 4.5 à 5.5 km/h
Distance optimale du transport : 20 à 30 m Distance maximale : 80 m Rendement : 30 à 100 t/poste
DEBLAYAGE retro-chargeuses
Capacité du godet : godet de 0,125 à 1 m3 benne de 1 à 5 m3
DEBLAYAGE alimentateurs vibrants
Rendement : jusqu’à 500 t/h Réserve minimale du minerai à charger : 100 000 t
RENDEMENT D’UNE MACHINE DE DEBLAYAGE tonnes par cycle j , t / hour R= durée du cycle f remp tonnes par cycle = Q ⋅ γ ⋅ , t / cycle f fois
2D 60 ⋅ + t fix , min durée du cycle = v 1000 avec :
Q - capacité du godet, m3 ; γ - masse volumique du minerai, t/ m3 ; fremp - coefficient de remplissage du godet ; ffois= 1.1 to 1.5 coefficient de foisonnement ; D - distance du transport dans un sens, mètres ; v - vitesse moyenne de déplacement, kilomètres par heure ; tfix - temps du cycle fixe (chargement, déchargement, manœuvres), minutes ; j = 50 min - minutes opérationnelles par heure, minutes;
RENDEMENT D’UNE MACHINE DE DEBLAYAGE 80 70
500
60 400
50
300
40 30
200
20 100
10
0
0 0
50
100 150 200 250 300 350 400 450 500 Distance du transport, m
LHD - 8,4 m3
Racleur - 0,38 m3
LHD - 0,76 m3
Rendement du LHD - 0.76 m3 et du racleur, t/h
Rendement du LHD - 8.4 m3, t/h
600
TRANSPORT camions
Charge utile : de 6 à 60 t Distance du transport : 500 à 1000 m
TRANSPORT rails
TRANSPORT rails
Locomotive 18 tonnes, wagons de 7.5 m3 , déchargement latéral
TRANSPORT convoyeurs
PURGEAGE
SOUTENEMENT boulonnage
SOUTENEMENT installation des boulons
mécanisée
manuelle
Cycle de creusement en souterrain
4
Les méthodes d’exploitation en souterrain Critères de qualité
Récupération élevée du gisement Dilution et salissage limités Productivité et rendements élevés Sécurité
1
Les méthodes d’exploitation en souterrain Critères de choix
Géométrie du gisement Comportement mécanique des roches Autres caractéristiques physico-chimiques Valeur du minerai
Les méthodes d’exploitation en souterrain Principales géométries de gisements
Gisements en plateure Gisements filoniens dressants Gisements massifs de type amas
3
Les méthodes d’exploitation en souterrain Choix d ’une méthode d ’exploitation DONNEES GEOLOGIQUES coupe des terrains forme du gisement distribution du minerai régime hydrogéologique DONNEES GEOTECHNIQUES résistance des terrains fissuration naturelle contraintes initiales DONNEES ECONOMIQUES valeur du minerai coût d ’extraction limite production souhaitée
LISTE DES METHODES D ’EXPLOITATION chambres et piliers abandonnés chambres et piliers remblayés chambres et piliers foudroyés longues tailles chambres magasins tranches montantes remblayées tranches descendantes sous remblai tranches descendantes sous foudroyage sous niveaux abattus sous niveaux foudroyés blocs foudroyés autres
SELECTION DE METHODES ENIVISAGEABLES coût opératoire - investissement caractéristiques de production environnement CRITERES DE CHOIX critères économiques critères politiques
CHOIX DE LA METHODE DEFINITIVE
PLAN DE L’EXPOSE 2ème partie CRITERES DE CHOIX D’UNE METHODE D’EXPLOITATION. METHODES EN PLATEURE : CHAMBRES ET PILIERS LONGUES TAILLES TAILLES COURTES CLASSIFICATION DES METHODES EN FONCTION DE LA STABILITE DE L’EXCAVATION : SOUS-NIVEAUX FOUDROYES BLOCS FOUDROYES SOUS-NIVEAUX ABATTUS EXPLOITATION PAR REMBLAYAGE TRANCHES DESCENDANTES CHAMBRES MAGASINS PERFORMANCES TECHNICO-ECONOMIQUES DES METHODES D’EXPLOITATION
Les méthodes d’exploitation en souterrain Méthodes en plateure
Chambres et piliers • Abandonnés • Remblayés • Foudroyés • Îlots Longues tailles foudroyées Remblayées Courtes tailles 5
Les méthodes d’exploitation en souterrain Chambres et piliers abandonnés
6
Les méthodes d’exploitation en souterrain Chambres et piliers abandonnés - LHD
7
Les méthodes d’exploitation en souterrain Chambres et piliers abandonnés - Scraper
8
Les méthodes d’exploitation en souterrain Chambres et piliers abandonnés
10
Les méthodes d’exploitation en souterrain Chambres et piliers abandonnés
P
11
Les méthodes d’exploitation en souterrain Chambres et piliers abandonnés
12
Les méthodes d’exploitation en souterrain Chambres et piliers remblayés
13
Les méthodes d’exploitation en souterrain Chambres et piliers remblayés - Post pillars
14
Les méthodes d’exploitation en souterrain Chambres et piliers foudroyés
15
Les méthodes d’exploitation en souterrain Chambres et piliers foudroyés
16
Les méthodes d’exploitation en souterrain Chambres et piliers foudroyés
17
Les méthodes d’exploitation en souterrain Chambres et piliers foudroyés
18
Les méthodes d’exploitation en souterrain Longues tailles foudroyées
20
Les méthodes d’exploitation en souterrain Longues tailles foudroyées
21
Les méthodes d’exploitation en souterrain Longues tailles foudroyées - charbon
22
Les méthodes d’exploitation en souterrain Longues tailles foudroyées - potasse
23
Les méthodes d’exploitation en souterrain Longues tailles foudroyées - phosphate
24
Les méthodes d’exploitation en souterrain Longues tailles foudroyées - Soutènement marchant
25
Les méthodes d’exploitation en souterrain Longues tailles foudroyées - dimensionnement
26
Les méthodes d’exploitation en souterrain Longues tailles foudroyées - dimensionnement
27
Les méthodes d’exploitation en souterrain Longues tailles foudroyées - traitement
28
Les méthodes d’exploitation en souterrain Longues tailles remblayées
29
Les méthodes d’exploitation en souterrain Tailles courtes
30
METHODES D’EXPLOITATION EN SOUTERRAIN
CLASSIFICATION SELON LA METHODE DE CONTRÔLE DE STABILITE DE L’EXCAVATION
EXPLOITATION PAR CHAMBRES VIDES
EXPLOITATION AVEC REMBLAYAGE
Sous-niveaux abattus Chambres et piliers abandonnés Chambres vides boisées Carrières souterraines Tranches montantes remblayées Tranches descendantes Chambres remblayées Chambres et piliers remblayés
CHAMBRES-MAGASINS EXPLOITATION AVEC FOUDROYAGE DU MINERAI ET DU STERILE
Sous-niveaux foudroyés Blocs foudroyés
EXPLOITATION AVEC FOUDROYAGE DU STERILE
Chambres et piliers foudroyés Longues tailles Tranches descendantes foudroyées
AUTRES CLASSIFICATIONS
SELON LE NIVEAU DE MECANISATION
Méthodes mécanisées Méthodes non-mécanisées
SELON LA GEOMETRIE DU GISEMENT
Couches minces en plateures Amas et couches épaisses Filons et couches redressées
EXPLOITATION AVEC FOUDROYAGE DU MINERAI ET DU STERILE
SOUS-NIVEAUX FOUDROYES
Zone foudroyage soutirage abattage
cheminée
Sous niveau
foration
traçage
roulage
SOUS-NIVEAUX FOUDROYES
stérile foudroyé minerai abattu
soutirage point de déchargement chargement des trous
foration en éventail point de déchargement creusement des galléries
CONDITIONS D’APPLICATION DES SOUS-NIVEAUX FOUDROYES gisement: amas et couches épaisses puissance du gisement :
supérieure à 5-10 m pour des gisements à fort pendage supérieure à 10 - 20 m pour les gisements à faible pendage
minerai et épontes stables ou de stabilité moyenne profondeur d’exploitation inférieure à 1000 m absence de niveaux aquifères et de terrains coulants dans le recouvrement
AVANTAGES ET INCONVENIENTS DES SOUS-NIVEAUX FOUDROYES Avantages de la méthode par sous-niveaux foudroyés : rendement du chantier et productivité du personnel élevés faible coût d’exploitation sécurité bonne (personnel toujours en galerie) Inconvénients de la méthode : la méthode n ’est pas sélective les pertes et le salissage sont importants (jusqu’à 20 %) la méthode est rigide (difficile de passer à une autre méthode) les travaux préparatoires sont relativement importants
DOMAINE D’APPLICATION ET PARAMETRES DES SOUSNIVEAUX FOUDROYES
Gisements à composante verticale forte Minerai de valeur faible et moyenne (minerai de fer) Possibilité de foudroyage de la surface Minerai et épontes stables ou de stabilité moyenne Hauteur de sous-niveau : de 15 à 70-80 m Largeur du bloc égale à la puissance du gisement mais ne dépasse pas 60 - 80 m Longueur du bloc 30 à 100 m
BLOCS FOUDROYES (variante chemin de fer)
BLOCS FOUDROYES (variante chargeur sur pneus)
Zone de foudroyage foration
soutirage scoop
roulage
CONDITIONS D’APPLICATION DES BLOCS FOUDROYES
puissance du gisement supérieure à 30-50 m minerai à faible stabilité (multi fissuré ou très faible résistance mécanique) minerai qui ne se compacte pas avec le temps absence de niveaux aquifères et de terrains coulants dans le recouvrement possibilité de foudroyage de la surface
AVANTAGES ET INCONVENIENTS DES BLOCS FOUDROYES
Avantages de la méthode par sous-niveaux foudroyés : rendement du chantier et productivité du personnel élevés faible coût d’exploitation
Inconvénients de la méthode : la méthode n’est pas sélective la méthode est rigide (difficile de passer à une autre méthode) les travaux préparatoires sont importants
DOMAINE D’APPLICATION ET PARAMETRES DES BLOCS FOUDROYES
Gisements massifs Minerai de valeur faible et moyenne (minerai de fer, amiante, étain,molybdène) Minerai en stockwerk multi fissuré Stérile fissuré qui se foudroie en gros blocs sans fines Hauteur du bloc : de 70 à 150 m Surface horizontale du bloc : de 30 x 30 à 60 x 100
EXPLOITATION PAR CHAMBRES VIDES
SOUS-NIVEAUX ABATTUS
Sous-niveaux
Trous d ’abattage Cheminée à personnel
Minerai abattu
Niveau de roulage Recoupe de soutirage
SOUS-NIVEAUX ABATTUS
SOUS-NIVEAUX ABATTUS Sous-niveaux Foration parallèle, descendante
Trous d ’abattage
Cheminée à personnel
Minerai abattu
Niveau de roulage Recoupe de soutirage
SOUS-NIVEAUX ABATTUS trous de mine
cheminée d’ouverture
sous-niveaux de foration
minerai abattu
point de soutirage
Forme typique de la chambre vide et du schéma de foration
Exploitation par grandes chambres vides à la mine de Mount Isa
SOUS-NIVEAUX ABATTUS (avec post-remblayage cimenté) B
A-A
A
C
C
C-C B
A
B-B
SOUS-NIVEAUX ABATTUS
CONDITIONS D’APPLICATION DES SOUS-NIVEAUX ABATTUS
gisements à fort pendage puissance de gisement supérieure à 10 m minéralisation homogène sans inclusion de stérile pour une puissance entre 10 et 20 m (chambres orientées le long de l’extension du gisement) : gisement d’une forme régulière avec des épontes parallèles minerai stable ou de stabilité moyenne épontes stables pour une puissance supérieure à 20 m (chambres orientées perpendiculairement à l’extension du gisement) : minerai stable épontes stables ou de stabilité moyenne
AVANTAGES ET INCONVENIENTS DES SOUSNIVEAUX ABATTUS Avantages de la méthode par sous-niveaux abattus : pendant l ’exploitation des chambres, le rendement du chantier et la productivité du personnel sont élevés, les pertes et dilution sont faibles, et le coût d’exploitation est faible Inconvénients de la méthode: difficulté de récupération des piliers entre les chambres l ’abandon des piliers induit des pertes de minerai la récupération après remblayage cimenté des chambres induit une augmentation de coût d’exploitation la récupération des piliers avec foudroyage induit des pertes et du salissage importants
DOMAINE D’APPLICATION ET PARAMETRES DES SOUS-NIVEAUX ABATTUS
Gisements de puissance supérieure à 10 m Fort pendage Minerai de valeur moyenne Minerai et épontes stables Hauteur des chambres de 30 à 150 m Longueur des chambres de 10 à 60 m Largeur des chambres de 10 à 30 m
CHAMBRES ET PILIERS ABANDONNES C
1-jumbo de foration; 2- chargeuse; 3-galerie de ventilation; 4-camion; 5-bouteur; 6-jumbo de boulonnage; C-C
7-purgeuse; 8-pilier entre les chantiers; 9-galerie ; 10-travers banc;
EXPLOITATION AVEC REMBLAYAGE
CHAMBRES ET PILIERS REMBLAYES
TRANCHES MONTANTES REMBLAYÉES
Cheminée à remblai/aérage
Cheminée à minerai
minerai Chantier
rampe
remblai
Cheminée à minerai
Voie de base
Matériel, personnel
TRANCHES MONTANTES REMBLAYEES MÉCANISÉES FORATION : jumbo de foration QUASAR D3-E50 DEBLAYAGE : scoop ST-6CN SOUTIRAGE : scoop ST-6CN REMBLAYAGE : remblai hydraulique
1 - voie de base ; 2 - voie de tête ; 3 - cheminée à remblai ; 4 - cheminée à minerai ; 5 - cheminées de service ; 6 recoupes ; 7, 8 - piliers ; 9 - minerai en place ; 10 - minerai abattu ; 11 - remblai en place ; 12 -rampe.
TRANCHES MONTANTES REMBLAYEES SEMI-MÉCANISÉES FORATION : marteau sur béquille DEBLAYAGE : scoop Microscoop 100 SOUTIRAGE : scoop ST-6CN REMBLAYAGE : remblai rocheux cimenté
1 - voie de base ; 2 - voie de tête ; 3 - cheminée à remblai ; 4 - cheminée à minerai ; 5 - cheminées de service ; 6 recoupes ; 7, 8 - piliers ; 9 - minerai en place ; 10 - minerai abattu ; 11 - remblai en place .
TRANCHES MONTANTES REMBLAYÉES NON-MÉCANISÉES FORATION : marteau stoper DEBLAYAGE : racleur 28 m3 SOUTIRAGE : racleur 0.36 m3 REMBLAYAGE : remblai rocheux cimenté
1 - voie de base ; 2 - voie de tête ; 3 - cheminée à remblai ; 4 - cheminée à minerai ; 5 - cheminées de service ; 6 recoupes ; 7, 8 - piliers ; 9 - minerai en place ; 10 - minerai abattu ; 11 - remblai en place .
TRANCHES MONTANTES REMBLAYÉES
TRANCHES MONTANTES REMBLAYÉES A
A-A
A
1 - voie de roulage; 2 - cheminée de service; 3 - cheminée de ventilation; 4 - cheminée à remblai; 5 - voie de service (remblai, ventilation) ;6 - racleur; 7 - chargeur; 8 - protection de béton; 9 - jumbo de foration
TRANCHES MONTANTES REMBLAYÉES 5
A
6
A-A
6
A 1 - voie de roulage; 2 -cheminée de service ; 3 - cheminée de ventilation; 4 - cheminée à remblai; 5 - voie de service (remblai, ventilation) ; 6 - racleur
TRANCHES MONTANTES REMBLAYÉES
cheminée à remblai
Cheminée à minerai
Cheminée de service
Remblai humide
Cheminée à minerai
_ Voie de roulage
Voie de roulage
TRANCHES MONTANTES REMBLAYÉES
foration
chargement
remblayage
Roche solide
roche moyenne
Roche faible
TRANCHES MONTANTES REMBLAYÉES A
C-C
B
A-A
B
A B-B
C
C
1 - voie de roulage; 2 - recoupe; 3 - cheminée pour accès, remblai, ventilation ; 4 - rampe 10-12° ;
TRANCHES MONTANTES REMBLAYÉES jumbo
minerai
remblai
LHD
TRANCHES MONTANTES REMBLAYÉES
Scoop dans le chantier par tranches montantes remblayées
Schéma de foration du front du chantier par tranches montantes remblayées
TRANCHES MONTANTES REMBLAYÉES
TRANCHES MONTANTES REMBLAYÉES
CONDITIONS D’APPLICATION DES TRANCHES MONTANTES REMBLAYÉES
•
Il n’y a pas de limitation liée au pendage, à la puissance ou à la forme du gisement
•
Minerai stable
•
Épontes de faible résistance mécanique
AVANTAGES ET INCONVENIENTS DES TRANCHES MONTANTES REMBLAYÉES Avantages de la méthode par tranches montantes : la méthode peut être utilisée dans une large plage de conditions géomècaniques et géologiques la méthode est sélective les pertes de minerai et le salissage sont faibles si la surface du remblai est protégée contre le mélange avec le minerai abattu la méthode permet facilement de s’adapter au changement de pendage ou d’orientation du corps minéralisé et de passer à une autre méthode Inconvénients de la méthode : si le remblai cimenté est utilisé le coût d’exploitation est important si le remblai rocheux est utilisé le rendement du chantier et la productivité du personnel sont faible
DOMAINE D’APPLICATION ET PARAMETRES DES TRANCHES MONTANTES REMBLAYÉES
Gisements à fort pendage, de puissance jusqu’à 5-10 m Minerai de valeur importante Forte variation du pendage et de la puissance de gisement , inclusions du stérile Pas d ’affaissement de la surface Hauteur d ’étage
50-60 m
Longueur du chantier
de 40 à 120 m
Hauteur d’une tranche
2,5 - 3 m (foration manuelle) 3 - 5 m (foration avec jumbo)
Largeur maximale d’une tranche
5 - 10 m
TRANCHES DESCENDANTES
1 - cheminée à remblai; 2 - cheminée à minerai; 3 - recoupe; 4 - conduit de ventilation ; 5 - limite de gisement; 6 - limite de chantier; I -Abattage; II - chargement; III -remblayage.
TRANCHES DESCENDANTES
1 - voie de tête ; 2 - voie de roulage ; 3 - rampe ; 4 - accès à la chambre ; 5 - cheminée à remblai et minerai; 6 - limite du chantier.
TRANCHES DESCENDANTES
1 - matelas de minerai ; 2 - grillage de renforcement ; 3 - ancrage ; 4 - cable ; 5 -réservation en polystyrene ; 6 minerai ; 7 - épontes ; 8 - remblai de la tranche supérieure.
TRANCHES DESCENDANTES
Travers-banc de remblayage
Rampe d’accès: 20%
Rampe: 20%
R - cheminée à remblai; J - cheminée à minerai.
TRANCHES DESCENDANTES
TRANCHES DESCENDANTES
TRANCHES DESCENDANTES
CONDITIONS D’APPLICATION DES TRANCHES DESCENDANTES
il n’y a pas de limitation liée à la stabilité du minerai et des épontes ni à la forme du gisement pour des gisements à fort pendage il n’y a pas de limitation liée à la puissance du gisement pour des gisements à faible pendage la puissance doit être supérieure à 15 - 20 m
AVANTAGES ET INCONVENIENTS DES TRANCHES DESCENDANTES
Avantages de la méthode par tranches descendantes : la méthode peut être utilisée dans une très large plage de conditions géomècaniques et géologiques la méthode est sélective les pertes de minerai et le salissage sont très faibles la méthode permet facilement de s’adapter au changement de pendage ou d’orientation du corps minéralisé et de passer à une autre méthode la méthode permet l’exploitation à grande profondeur avec une forte pression de terrains Inconvénients de la méthode : le rendement du chantier et la productivité du personnel sont faibles le coût d’exploitation est important à cause de l’utilisation du remblai cimenté
DOMAINE D’APPLICATION DES TRANCHES DESCENDANTES
Le coût d’exploitation étant élevé la méthode est utilisée lorsqu’il est impossible d ’utiliser les autres méthodes Gisements filoniens à fort pendage avec du minerai et des épontes de faible résistance mécanique Minerai de valeur importante Pas d ’affaissements de la surface
CHAMBRES-MAGASINS
CHAMBRES-MAGASINS
FORATION : marteau sur béquille SOUTIRAGE : scoop ST-2
1 - voie de base ; 2 - voie de tête ; 3 - cheminées ; 4 - passages ; 5 - piliers ; 6 - recoupes ; 7 - minerai en place; 8 trous de mine ; 9 - minerai abattu .
CHAMBRES-MAGASINS
CHAMBRES-MAGASINS A-A
B-B
B A
broken ore
A B
1 - voie de base (roulage) ; 2 - voie de tête (approvisionnement et ventilation) ; 3 - niche ; 4 -stot.
CHAMBRES-MAGASINS
niveau 144 Stot: 5 m
Chambre exploitée
Cheminée Alimac
Chambre préparée
ventilateur
Ouvertures
Chambre en exploitation Conduit de ventilation
Niveau de roulage 200
piliers
Stot entre chambres
Chambre en fin d’exploitation
ventilateur
CHAMBRES-MAGASINS
Chambre preparée
Niveau 130 stot
puissance
Chambre en exploitation
piliers 2.5 x 2 m
Niveau de roulage 200
Tpilier mince entre chambres
Hauteur d’étage
Chambre exploitée
CONDITIONS D’APPLICATION DES CHAMBRES-MAGASINS Pour assurer la descente du minerai par gravité vers les points de soutirage il faut que : le pendage du gisement soit supérieur à 55-60° la puissance du gisement (ou de l ’ouverture) soit supérieure à 1 - 1.3 m le gisement ait une forme régulière avec des épontes parallèles les épontes soient suffisamment stables pour que leur convergence ne provoque pas le blocage du minerai abattu le minerai ne se compacte pas avec le temps Pour assurer la sécurité du travail il faut que : le minerai soit suffisamment stable pour permettre le travail du personnel en dessous
AVANTAGES ET INCONVENIENTS DES CHAMBRES-MAGASINS Avantages de la méthode par chambres magasins : le rendement du chantier et la productivité du personnel en phase de soutirage final sont élevés les pertes de minerai et le salissage sont faibles si la chambre se vide bien les travaux préparatoires sont réduits (absence de galeries de foration) le stock de minerai dans les magasins facilite la stabilisation de la teneur du tout-venant Inconvénients de la méthode : le minerai abattu n’est pas extrait immédiatement: il est bloqué dans le magasin la nécessité du nivellement de la surface du minerai et de purgeage du toit le soutirage n’est pas sélectif
DOMAINE D’APPLICATION ET PARAMETRES DES CHAMBRES-MAGASINS
Gisements de métaux de base et d ’or à fort pendage, de puissance de 0.5 à 5 m. Hauteur d ’étage
50-60 m
Longueur du chantier
de 40 à 100 m
Largeur du pilier entre les chantiers
de 6 à 10 m
Épaisseur du stot
de 2 à 10 m
Épaisseur du pilier de base d’étage
de 4 à 15 m
EXPLOITATION AVEC FOUDROYAGE DU STERILE
TRANCHES DESCENDANTES FOUDROYEES
CHAMBRES ET PILIERS FOUDROYES
taux de défruitement: jusqu ’à 85% avancement du front: 8 à 10 m/mois
PARAMETRES INDICATIFS t/mois
t/h/p
Pertes, %
Dilution, %
Développe Coût, ment, $/t m/1000t 7-9 15-40
Chambres -magasins
600-1700 1600-5500
6-15 8-20
7-25
5-10
Tranches montantes remblayées
1500-3000 6000
15-20 80
1-5
5-10
2-5
20-68
Tranches descendantes
1500-3000
15-30
1-5
0-5
8-12
35-85
Sous-niveaux abattus
6000-22000
35-100
5-25
10-25
4-7
15-25
Sous-niveaux foudroyés
10000-20000
50-110
10-20
10-30
1,5-4
20-25
Blocs foudroyés
10000-40000
50-90
12-25
12-25
7-10
2,5-8
Méthodes d’exploitation: performances technico-économiques Méthodes d ’exploitation Condition d ’application Performances techniques Productivité Coûts opératoires
Méthodes d’exploitation performances technico-économiques 1.200
Coût opératoire [ATS/t]
1.000 800 600 400 200 0 0
5.000
10.000
15.000
20.000
25.000
Productivité [t/année homme]
30.000
35.000
Méthodes d’exploitation performances technico-économiques
Méthodes d’exploitation performances technico-économiques
Méthodes d’exploitation performances technico-économiques
Méthodes d’exploitation performances technico-économiques
Productivité [t/année homme]
Méthodes d’exploitation performances technico-économiques 100000
10000
1000
100
1
10
Largeur du chambre [m]
100
Méthodes d’exploitation performances technico-économiques Productivité [t/année homme] 35000
30000
25000
20000
15000
10000
5000
0 TMR
TDR
C_MAG
SNA
LTV
BLOC_F
C_PIL
Min-Max 25%-75% Median
Méthodes d’exploitation performances technico-économiques Production/chantier [t/année]
500000
400000
300000
200000
100000 Min-Max 25%-75%
0 TMR
TDR
C_MAG
SNA
LTV
C_PIL
Median
Méthodes d’exploitation performances technico-économiques Productivité [t/année*homme]
35.000 30.000 25.000 20.000 15.000 10.000 5.000 0 0
500
1.000 Profondeur [m]
1.500
2.000
2.500
Méthodes d’exploitation performances technico-économiques Méthodes d'exploitation - coûts opératoires [ATS/t]
1000
800
600
400
200 Min-Max
0
25%-75% TMR
TDR
SNA
LTV
C_PIL
Median
Méthodes d’exploitation performances technico-économiques Méthodes d'exploitation - production [t/année]
10000000
1000000
100000
Min-Max 10000 TMR
C_MAG TDR
LTV SNA
C_PIL B_FOUD
25%-75% Median
Méthodes d’exploitation performances technico-économiques Méthodes d'exploitation - profondeur [m] 2500
2000
1500
1000
500 Min-Max 0 TMR
C_MAG TDR
LTV SNA
C_PIL B_FOUD
25%-75% Median
Méthodes d’exploitation performances technico-économiques Méthodes d'exploitation - épaisseur [m]
100,0
10,0
1,0
Min-Max 0,1 TMR
C_MAG TDR
LTV SNA
C_PIL B_FOUD
25%-75% Median
Méthodes d’exploitation performances technico-économiques Méthodes d'exploitation - pendage [°]
100
80
60
40
20 Min-Max
0
25%-75% TMR
TDR
C_MAG
SNA
LTV
C_PIL
Median
Productivité [t/année homme]
Méthodes d’exploitation performances technico-économiques
30000 20000 10000 0 0
20
40
60
Pendage [°]
80
100
Coûts opératoires [US$/m³ roche]
Méthodes d’exploitation performances technico-économiques Tranches montantes remblayées, gisement plateure- à fort pendage
40
60
Tranches montantes remblayées
50 30 40
Sous-niveaux foudroyées gisement plateure- à fort pendage
20
Chambres et piliers
30
20 10
Chambres et piliers, gisement plateure-horizontale
1
2
10
3
Puissance de gisement[m]
1
2
3
Puissance de gisement[m]
Méthodes d’exploitation performances technico-économiques
Méthodes d’exploitation performances technico-économiques
Méthodes d’exploitation performances technico-économiques