avril 15, 2015
Les méthodes d’exploitation miniére à ciel ouvert
Les travaux préparatoires
Le plan de la fosse finale Dans une exploitation à ciel ouvert, on vise à enlever un minimum de stériles de recouvrement pour atteindre les volumes minéralisés ayant la plus grande valeur marchande, afin d’obtenir le meilleur rendement possible pour les investissements consentis.
Plus la teneur d’un gisement est élevée, plus celui-ci a de valeur.
Pour limiter les investissements au minimum et extraire les minéralisations les plus intéressantes, on trace un plan détaillé d’exploitation, prévoyant de façon précise le découpage et l’extraction du minerai.
Les gisements étant souvent de forme irrégulière, on procède d’abord à une vaste campagne de sondages pour établir le profil géologique du terrain et déterminer la position et les limites du gisement.
L’extension du gisement détermine le périmètre de la mine.
Le plan d’une mine à ciel ouvert dépend des caractéristiques géologiques et minéralogiques du terrain.
La plupart des mines à ciel ouvert exploitées par fosse ont la forme générale d’un cône, leur forme précise étant toujours dictée par celle du gisement à exploiter.
Les fosses sont creusées en gradins concentriques reliés par des pistes aménagées en spirale ou en lacets du bord de la fosse jusqu’au fond.
Quelle que soit l’étendue de la mine, le plan prévoit le profil de la fosse, les infrastructures de gestion (par exemple, entrepôts, bureaux, maintenance) et de transport, le matériel d’exploitation, le taux de découverte admissible et le rythme de production visé.
Ces deux derniers facteurs déterminent la durée de vie de la mine, qui correspond soit à l’épuisement du gisement, soit à l’atteinte du seuil de rentabilité.
Pour limiter les investissements au minimum et extraire les minéralisations les plus intéressantes, on trace un plan détaillé d’exploitation, prévoyant de façon précise le découpage et l’extraction du minerai.
Les gisements étant souvent de forme irrégulière, on procède d’abord à une vaste campagne de sondages pour établir le profil géologique du terrain et déterminer la position et les limites du gisement.
L’extension du gisement détermine le périmètre de la mine.
Le plan d’une mine à ciel ouvert dépend des caractéristiques géologiques et minéralogiques du terrain.
La plupart des mines à ciel ouvert exploitées par fosse ont la forme générale d’un cône, leur forme précise étant toujours dictée par celle du gisement à exploiter.
Les fosses sont creusées en gradins concentriques reliés par des pistes aménagées en spirale ou en lacets du bord de la fosse jusqu’au fond.
Quelle que soit l’étendue de la mine, le plan prévoit le profil de la fosse, les infrastructures de gestion (par exemple, entrepôts, bureaux, maintenance) et de transport, le matériel d’exploitation, le taux de découverte admissible et le rythme de production visé.
Ces deux derniers facteurs déterminent la durée de vie de la mine, qui correspond soit à l’épuisement du gisement, soit à l’atteinte du seuil de rentabilité.
L’échelle des exploitations à ciel ouvert modernes varie des petites exploitations privées, produisant quelques centaines de tonnes de minerai par jour, aux gros complexes industriels exploités par des sociétés d’Etat ou par des multinationales et produisant plus de 1 million de tonnes de minerai par jour.
Les exploitations les plus importantes peuvent couvrir une superficie de plusieurs kilomètres carrés.
Les exploitations les plus importantes peuvent couvrir une superficie de plusieurs kilomètres carrés.
L’enlèvement des morts-terrainsLes terrains stériles consolidés ou non consolidés qui doivent être enlevés pour mettre à nu le gisement minéralisé constituent la découverte.
Il y a avantage à enlever le moins de stériles de recouvrement possible pour atteindre les minéralisations intéressantes, mais lorsque celles-ci gisent à une grande profondeur, il faut se résoudre à enlever un volume de stériles plus important.
La plupart des procédés d’enlèvement de morts-terrains sont cycliques et exigent l’interruption des opérations d’extraction (fora-tion, tir et chargement) et d’évacuation (transport), en particulier lorsque le recouvrement est dur et doit être fragmenté aux explosifs.
Font exception à cette règle l’exploitation hydraulique par dragage et l’extraction de certains types de matériaux meubles par des pelles mécaniques sur roues.
On appelle coefficient de recouvrement le rapport de la quantité de stériles enlevés à la quantité de minerai extrait.
Des coefficients de 2:1 à 4:1 ne sont pas rares dans les grandes exploitations.
A partir de 6:1, l’exploitation tend à être moins rentable, selon la nature du produit extrait.
Les stériles peuvent être utilisés en remblayage, pour la construction des pistes de circulation de la mine, ou être vendus comme remblais.
Il y a avantage à enlever le moins de stériles de recouvrement possible pour atteindre les minéralisations intéressantes, mais lorsque celles-ci gisent à une grande profondeur, il faut se résoudre à enlever un volume de stériles plus important.
La plupart des procédés d’enlèvement de morts-terrains sont cycliques et exigent l’interruption des opérations d’extraction (fora-tion, tir et chargement) et d’évacuation (transport), en particulier lorsque le recouvrement est dur et doit être fragmenté aux explosifs.
Font exception à cette règle l’exploitation hydraulique par dragage et l’extraction de certains types de matériaux meubles par des pelles mécaniques sur roues.
On appelle coefficient de recouvrement le rapport de la quantité de stériles enlevés à la quantité de minerai extrait.
Des coefficients de 2:1 à 4:1 ne sont pas rares dans les grandes exploitations.
A partir de 6:1, l’exploitation tend à être moins rentable, selon la nature du produit extrait.
Les stériles peuvent être utilisés en remblayage, pour la construction des pistes de circulation de la mine, ou être vendus comme remblais.
Le choix des matériels d’exploitation Ces matériels sont choisis en fonction du plan d’exploitation du gisement.
Les facteurs à prendre en compte comprennent: le profil de la fosse et la topographie des terrains environnants, le volume de minerai à extraire, la distance et la vitesse de transport des matériaux depuis les chantiers d’abattage jusqu’aux installations de traitement, et la durée de vie de la mine.
La plupart des mines à ciel ouvert modernes sont exploitées au moyen d’installations de foration mobiles, de pelles hydrauliques, de chargeuses, de pelles à benne traînante (draglines) et de camions.
L’étendue de la mine dicte la quantité et la capacité du matériel requis pour réaliser le plan d’exploitation.
En règle générale, on choisit les plus grandes capacités disponibles afin de réaliser des économies d’échelle, en veillant toutefois à faire correspondre la capacité des engins qui travaillent ensemble.
S’il est possible de remplir un gros camion avec une chargeuse de faible capacité, cette association n’est pas efficace.
De même, on peut utiliser une pelle de capacité supérieure à celle des camions, mais il faudrait alors accélérer la rotation de ces derniers; cette option ne constitue d’ailleurs pas une utilisation efficace de la pelle, puisque le contenu d’un godet plein doit être déversé dans plus d’un camion.
En tentant de surcharger les camions, on risque de compromettre la sécurité sur le chantier.
Le matériel doit être choisi en fonction également de la capacité des services de maintenance.
La réparation des gros engins se fait souvent à l’endroit même où la défaillance est survenue, en raison de la difficulté d’amener les engins à l’atelier.
Dans la mesure du possible, les services de maintenance de la mine seront conçus en fonction du nombre et de la taille des matériels utilisés.
Lorsqu’on fait usage de nouveaux engins de plus grande capacité, les infrastructures doivent être modifiées en conséquence.
Cela peut vouloir dire élargir et renforcer les pistes de circulation, agrandir et rééquiper les ateliers de maintenance, etc.
Les facteurs à prendre en compte comprennent: le profil de la fosse et la topographie des terrains environnants, le volume de minerai à extraire, la distance et la vitesse de transport des matériaux depuis les chantiers d’abattage jusqu’aux installations de traitement, et la durée de vie de la mine.
La plupart des mines à ciel ouvert modernes sont exploitées au moyen d’installations de foration mobiles, de pelles hydrauliques, de chargeuses, de pelles à benne traînante (draglines) et de camions.
L’étendue de la mine dicte la quantité et la capacité du matériel requis pour réaliser le plan d’exploitation.
En règle générale, on choisit les plus grandes capacités disponibles afin de réaliser des économies d’échelle, en veillant toutefois à faire correspondre la capacité des engins qui travaillent ensemble.
S’il est possible de remplir un gros camion avec une chargeuse de faible capacité, cette association n’est pas efficace.
De même, on peut utiliser une pelle de capacité supérieure à celle des camions, mais il faudrait alors accélérer la rotation de ces derniers; cette option ne constitue d’ailleurs pas une utilisation efficace de la pelle, puisque le contenu d’un godet plein doit être déversé dans plus d’un camion.
En tentant de surcharger les camions, on risque de compromettre la sécurité sur le chantier.
Le matériel doit être choisi en fonction également de la capacité des services de maintenance.
La réparation des gros engins se fait souvent à l’endroit même où la défaillance est survenue, en raison de la difficulté d’amener les engins à l’atelier.
Dans la mesure du possible, les services de maintenance de la mine seront conçus en fonction du nombre et de la taille des matériels utilisés.
Lorsqu’on fait usage de nouveaux engins de plus grande capacité, les infrastructures doivent être modifiées en conséquence.
Cela peut vouloir dire élargir et renforcer les pistes de circulation, agrandir et rééquiper les ateliers de maintenance, etc.
Les méthodes classiques d’exploitation à ciel ouvert l’exploitation par fosse et par découverte sont les deux principales méthodes d’exploitation à ciel ouvert; elles comptent pour plus de 90% dans la production mondiale de surface.
Ces deux méthodes se distinguent essentiellement par la disposition dans l’espace des volumes minéralisés et par les moyens mécaniques mis en œuvre pour l’extraction du minerai.
En terrain meuble, le procédé est pratiquement continu, l’extraction et l’évacuation s’enchaînant.
En roche dure, il est discontinu: la foration des trous de mine et l’abattage aux explosifs se font dans un premier temps, suivis du chargement et de l’évacuation des matériaux abattus.
La méthode par découverte s’applique aux gisements stratiformes et peu profonds. Divers matériels peuvent être utilisés: pelles, camions, dra-glines, pelles mécaniques, racleurs, etc.
La méthode est utilisée surtout pour l’exploitation de gisements en roches tendres et elle est particulièrement développée dans les mines de charbon.
A l’inverse, l’exploitation par fosse est réservée à l’extraction de minerai encaissé dans des roches dures, disséminé ou en veines profondes.
Le minerai est extrait d’ordinaire par pelles et transporté par camions.
Plusieurs minerais métallifères sont extraits par cette méthode, notamment les minerais aurifères, argentifères et cuprifères.
Ces deux méthodes se distinguent essentiellement par la disposition dans l’espace des volumes minéralisés et par les moyens mécaniques mis en œuvre pour l’extraction du minerai.
En terrain meuble, le procédé est pratiquement continu, l’extraction et l’évacuation s’enchaînant.
En roche dure, il est discontinu: la foration des trous de mine et l’abattage aux explosifs se font dans un premier temps, suivis du chargement et de l’évacuation des matériaux abattus.
La méthode par découverte s’applique aux gisements stratiformes et peu profonds. Divers matériels peuvent être utilisés: pelles, camions, dra-glines, pelles mécaniques, racleurs, etc.
La méthode est utilisée surtout pour l’exploitation de gisements en roches tendres et elle est particulièrement développée dans les mines de charbon.
A l’inverse, l’exploitation par fosse est réservée à l’extraction de minerai encaissé dans des roches dures, disséminé ou en veines profondes.
Le minerai est extrait d’ordinaire par pelles et transporté par camions.
Plusieurs minerais métallifères sont extraits par cette méthode, notamment les minerais aurifères, argentifères et cuprifères.
Les carrières constituent un type particulier d’exploitation par fosse, intéressant les gisements de roches très denses et bien consolidées.
Les matériaux extraits sont fragmentés ou concassés pour produire de la pierre à bâtir ou du granulat, comme dans le cas de la dolomie et de la roche calcaire, ou broyés et combinés avec d’autres substances chimiques pour produire du ciment et de la chaux.
Par souci d’économie, les matériaux destinés à la construction sont extraits de carrières situées à proximité de l’ouvrage, de manière à faciliter les transports.
La pierre de taille — par exemple la pierre à dalles, le granit, le calcaire, le marbre, le grès et l’ardoise — forme une deuxième catégorie de matériaux destinés à la construction.
Les blocs destinés à la taille sont extraits dans les régions possédant les formations minérales recherchées.
Les matériaux extraits sont fragmentés ou concassés pour produire de la pierre à bâtir ou du granulat, comme dans le cas de la dolomie et de la roche calcaire, ou broyés et combinés avec d’autres substances chimiques pour produire du ciment et de la chaux.
Par souci d’économie, les matériaux destinés à la construction sont extraits de carrières situées à proximité de l’ouvrage, de manière à faciliter les transports.
La pierre de taille — par exemple la pierre à dalles, le granit, le calcaire, le marbre, le grès et l’ardoise — forme une deuxième catégorie de matériaux destinés à la construction.
Les blocs destinés à la taille sont extraits dans les régions possédant les formations minérales recherchées.
Les minéralisations sont souvent trop diffuses ou irrégulières, pas suffisamment étendues ou trop profondes pour être extraites à ciel ouvert; elles doivent alors être exploitées par des méthodes souterraines.
Les possibilités des méthodes à ciel ouvert sont limitées par plusieurs facteurs, dont la topographie, l’altitude, la situation géographique, l’éloignement, le climat, la présence ou non d’infrastructures telles que routes et sources d’alimentation en électricité et en eau, la réglementation relative à l’exploitation minière et à la protection de l’environnement, la stabilité des talus, la gestion des stériles de recouvrement, le transport des produits, etc.
Les possibilités des méthodes à ciel ouvert sont limitées par plusieurs facteurs, dont la topographie, l’altitude, la situation géographique, l’éloignement, le climat, la présence ou non d’infrastructures telles que routes et sources d’alimentation en électricité et en eau, la réglementation relative à l’exploitation minière et à la protection de l’environnement, la stabilité des talus, la gestion des stériles de recouvrement, le transport des produits, etc.
La topographie et l’altitude: la topographie et l’altitude sont deux facteurs déterminants dans l’étude de faisabilité et le plan de développement d’un projet minier.
En règle générale, un gisement est plus difficile à exploiter à haute altitude et en terrain accidenté.
L’exploitation d’un gisement à teneur élevée situé en région montagneuse et difficile d’accès peut être moins rentable que celle d’un minerai à teneur plus faible mais situé en terrain plat.
A une altitude plus basse, les conditions climatiques sont généralement moins susceptibles de compliquer l’exploration, la mise en exploitation et la production.
La topographie et la situation géographique déterminent le choix de la méthode d’exploitation de même que la rentabilité de la mine.
En règle générale, un gisement est plus difficile à exploiter à haute altitude et en terrain accidenté.
L’exploitation d’un gisement à teneur élevée situé en région montagneuse et difficile d’accès peut être moins rentable que celle d’un minerai à teneur plus faible mais situé en terrain plat.
A une altitude plus basse, les conditions climatiques sont généralement moins susceptibles de compliquer l’exploration, la mise en exploitation et la production.
La topographie et la situation géographique déterminent le choix de la méthode d’exploitation de même que la rentabilité de la mine.
La décision de mise en exploitation d’une mine est fondée sur les résultats de la reconnaissance du gisement et des études de faisabilité, celles-ci définissant les méthodes applicables à l’extraction et au traitement du minerai à extraire.
Les données à connaître pour établir le plan d’exploitation comprennent la configuration et l’étendue du gisement, la teneur en minerai, le volume ou le tonnage total de matériaux à déplacer, y compris les stériles de recouvrement, et d’autres facteurs tels que les caractéristiques hydrologiques de la région, l’accès à une source d’alimentation en eau pour les opérations minières, les sources d’énergie disponibles, l’espace nécessaire au stockage des stériles, les infrastructures de transport, les possibilités de logement (par exemple la proximité d’agglomérations pouvant répondre aux besoins de la main-d’œuvre).
Le transport peut exiger des infrastructures diverses: routes, canalisations, aéroports, voies ferrées, voies d’eau et ports, selon les cas.
Les données à connaître pour établir le plan d’exploitation comprennent la configuration et l’étendue du gisement, la teneur en minerai, le volume ou le tonnage total de matériaux à déplacer, y compris les stériles de recouvrement, et d’autres facteurs tels que les caractéristiques hydrologiques de la région, l’accès à une source d’alimentation en eau pour les opérations minières, les sources d’énergie disponibles, l’espace nécessaire au stockage des stériles, les infrastructures de transport, les possibilités de logement (par exemple la proximité d’agglomérations pouvant répondre aux besoins de la main-d’œuvre).
Le transport peut exiger des infrastructures diverses: routes, canalisations, aéroports, voies ferrées, voies d’eau et ports, selon les cas.
Les mines à ciel ouvert s’étendent généralement sur une grande surface, et les infrastructures requises n’existent pas toujours. Il faut alors commencer par construire les routes et installer les services et les logements nécessaires.
L’ouverture de la fosse se fait en même temps que l’aménagement des installations de traitement: terrils, concasseurs, concentrateurs, fonderies et raffineries, selon le degré d’intégration de la mine.
Comme ces opérations nécessitent de lourds investissements, elles peuvent être menées par phases, de manière que les ventes des premiers produits extraits puissent servir à financer les travaux ultérieurs de développement.
L’ouverture de la fosse se fait en même temps que l’aménagement des installations de traitement: terrils, concasseurs, concentrateurs, fonderies et raffineries, selon le degré d’intégration de la mine.
Comme ces opérations nécessitent de lourds investissements, elles peuvent être menées par phases, de manière que les ventes des premiers produits extraits puissent servir à financer les travaux ultérieurs de développement.
La production et le matériel
La foration et le tir de minesLa foration mécanique de trous de mine et l’abattage aux explosifs sont les premières étapes de l’extraction dans la plupart des exploitations par fosse et constituent les méthodes les plus courantes pour l’enlèvement des morts-terrains durs.
Il existe différents moyens mécaniques permettant de fragmenter la roche, mais le tir de mines demeure la méthode la plus largement pratiquée; en effet, aucun des moyens mécaniques existants ne permet de mettre en œuvre une énergie de fragmentation comparable à celle des explosifs.
L’emploi de nitrate d’ammonium est très répandu pour l’abattage de roches dures. Le matériel de foration est choisi en fonction de la nature du minerai à extraire, ainsi que de la vitesse et de la profondeur de foration nécessaires pour atteindre la production quotidienne visée.
A titre d’exemple, pour abattre une tranche de minerai de 15 m, on fore à une distance de 15 m de la face de la taille 60 trous ou plus, selon la longueur du front. Cette opération doit se faire suffisamment à l’avance pour permettre la préparation du chantier en vue de l’évacuation des produits abattus.
Il existe différents moyens mécaniques permettant de fragmenter la roche, mais le tir de mines demeure la méthode la plus largement pratiquée; en effet, aucun des moyens mécaniques existants ne permet de mettre en œuvre une énergie de fragmentation comparable à celle des explosifs.
L’emploi de nitrate d’ammonium est très répandu pour l’abattage de roches dures. Le matériel de foration est choisi en fonction de la nature du minerai à extraire, ainsi que de la vitesse et de la profondeur de foration nécessaires pour atteindre la production quotidienne visée.
A titre d’exemple, pour abattre une tranche de minerai de 15 m, on fore à une distance de 15 m de la face de la taille 60 trous ou plus, selon la longueur du front. Cette opération doit se faire suffisamment à l’avance pour permettre la préparation du chantier en vue de l’évacuation des produits abattus.
Le chargement dans les mines à ciel ouvert modernes, le chargement s’effectue le plus souvent au moyen de pelles à câbles, de pelles hydrauliques ou de pelles en butte.
En fosse, les engins de chargement sont utilisés ensemble avec des camions qu’ils peuvent remplir du contenu de trois à cinq godets. Divers autres facteurs entrent cependant en ligne de compte dans le choix de ces engins.
Pour le chargement de blocs anguleux ou en terrain humide, les pelles sur chenilles sont préférables. Par contre, les chargeuses sur pneus, d’un coût bien moindre, conviennent pour le chargement de matériaux de plus faible calibre et faciles à extraire.
Ces chargeuses sont très maniables et particulièrement bien adaptées aux opérations exigeant des déplacements rapides et aux opérations de mélange de matériaux.
Elles sont souvent utilisées pour reprendre les produits apportés par camions à proximité des concas-seurs, les transporter et les déverser dans ces derniers.
En fosse, les engins de chargement sont utilisés ensemble avec des camions qu’ils peuvent remplir du contenu de trois à cinq godets. Divers autres facteurs entrent cependant en ligne de compte dans le choix de ces engins.
Pour le chargement de blocs anguleux ou en terrain humide, les pelles sur chenilles sont préférables. Par contre, les chargeuses sur pneus, d’un coût bien moindre, conviennent pour le chargement de matériaux de plus faible calibre et faciles à extraire.
Ces chargeuses sont très maniables et particulièrement bien adaptées aux opérations exigeant des déplacements rapides et aux opérations de mélange de matériaux.
Elles sont souvent utilisées pour reprendre les produits apportés par camions à proximité des concas-seurs, les transporter et les déverser dans ces derniers.
Les pelles hydrauliques et les pelles à câbles présentent des avantages et des limites d’utilisation similaires.
Les pelles hydrauliques ne sont pas adaptées à l’excavation en roche dure. Les capacités des pelles à câbles sont supérieures à celles des pelles hydrauliques.
Les pelles à câbles de grande capacité, pouvant contenir une charge utile de l’ordre de 50 m3 ou davantage, sont donc plus avantageuses dans les mines où la production dépasse 200 000 tonnes par jour.
Les pelles hydrauliques, par contre, sont d’une plus grande souplesse d’emploi; la précision et la souplesse de manœuvre du godet permettent en effet de prendre sélectivement des matériaux à la partie supérieure ou à la partie inférieure du front de taille.
Cette possibilité de séparer le minerai des stériles aux points de chargement a l’avantage de réduire la quantité de matériaux à transporter aux installations de traitement.
Les pelles hydrauliques ne sont pas adaptées à l’excavation en roche dure. Les capacités des pelles à câbles sont supérieures à celles des pelles hydrauliques.
Les pelles à câbles de grande capacité, pouvant contenir une charge utile de l’ordre de 50 m3 ou davantage, sont donc plus avantageuses dans les mines où la production dépasse 200 000 tonnes par jour.
Les pelles hydrauliques, par contre, sont d’une plus grande souplesse d’emploi; la précision et la souplesse de manœuvre du godet permettent en effet de prendre sélectivement des matériaux à la partie supérieure ou à la partie inférieure du front de taille.
Cette possibilité de séparer le minerai des stériles aux points de chargement a l’avantage de réduire la quantité de matériaux à transporter aux installations de traitement.
Le transportLe transport des produits dans les mines à ciel ouvert se fait généralement à l’aide de camions.
Bien souvent, l’utilisation des camions se limite aux transports entre les points de chargement des produits et le point de transfert, qui peut être un concasseur de chantier ou un convoyeur.
La souplesse du transport par camions l’a fait préférer au transport par voie ferrée, qui avait eu la faveur jusque dans les années soixante.
Toutefois, le coût du transport par camions dans les mines exploitées à ciel ouvert, métallifères ou autres, représente en général plus de 50% des frais d’exploitation de la mine.
Ces coûts ont pu être réduits grâce surtout à l’introduction du concassage en fosse et du transport continu par convoyeurs à bande.
Les progrès technologiques dont ont bénéficié les camions (moteurs diesel et commandes électriques, par exemple) ont conduit à la construction de véhicules de capacité de plus en plus grande.
Plusieurs constructeurs proposent déjà des camions d’une capacité de 240 tonnes, et l’on peut s’attendre à voir dans un avenir prochain des capacités dépassant 310 tonnes.
Qui plus est, la technologie de la répartition assistée par ordinateur et de la localisation par satellite permet une utilisation et une répartition plus efficaces des camions.
Les pistes peuvent être à un ou à deux sens de circulation, et la circulation se faire à gauche ou à droite. La circulation à gauche permet au conducteur, surtout dans le cas de très gros camions, de mieux voir la position des pneus sur la piste. La sécurité est également mieux assurée en circulation à gauche, du fait qu’elle évite le risque de collision du côté du conducteur.
La pente des pistes de circulation est en général limitée de 8 à 15% sur une longue distance, la pente optimale ne dépassant pas 7 à 8%.
Dans les longues rampes, les impératifs de sécurité et de drainage obligent à ménager des tronçons d’au moins 45 m où la pente est inférieure à 2% pour chaque tronçon fortement pentu de 460 m.
La construction de banquettes de sûreté (parapets en terre) entre les pistes et le bord des excavations fait partie des saines pratiques des mines à ciel ouvert. On édifie aussi des banquettes médianes sur les pistes à deux sens de circulation.
Dans le cas de pistes en lacets, il est utile d’aménager, au bas de longues et fortes pentes, des voies de détresse à pente montante.
Des pistes bien tracées et bien construites ont un effet positif sur la productivité, car elles autorisent des vitesses de circulation plus élevées, réduisent les temps d’arrêt nécessaires pour la maintenance et la réparation des véhicules et occasionnent moins de fatigue au volant.
Un bon entretien des pistes de circulation réduit les coûts d’exploitation et de réparation ainsi que la consommation de carburant et augmente la durée de vie des pneus.
Bien souvent, l’utilisation des camions se limite aux transports entre les points de chargement des produits et le point de transfert, qui peut être un concasseur de chantier ou un convoyeur.
La souplesse du transport par camions l’a fait préférer au transport par voie ferrée, qui avait eu la faveur jusque dans les années soixante.
Toutefois, le coût du transport par camions dans les mines exploitées à ciel ouvert, métallifères ou autres, représente en général plus de 50% des frais d’exploitation de la mine.
Ces coûts ont pu être réduits grâce surtout à l’introduction du concassage en fosse et du transport continu par convoyeurs à bande.
Les progrès technologiques dont ont bénéficié les camions (moteurs diesel et commandes électriques, par exemple) ont conduit à la construction de véhicules de capacité de plus en plus grande.
Plusieurs constructeurs proposent déjà des camions d’une capacité de 240 tonnes, et l’on peut s’attendre à voir dans un avenir prochain des capacités dépassant 310 tonnes.
Qui plus est, la technologie de la répartition assistée par ordinateur et de la localisation par satellite permet une utilisation et une répartition plus efficaces des camions.
Les pistes peuvent être à un ou à deux sens de circulation, et la circulation se faire à gauche ou à droite. La circulation à gauche permet au conducteur, surtout dans le cas de très gros camions, de mieux voir la position des pneus sur la piste. La sécurité est également mieux assurée en circulation à gauche, du fait qu’elle évite le risque de collision du côté du conducteur.
La pente des pistes de circulation est en général limitée de 8 à 15% sur une longue distance, la pente optimale ne dépassant pas 7 à 8%.
Dans les longues rampes, les impératifs de sécurité et de drainage obligent à ménager des tronçons d’au moins 45 m où la pente est inférieure à 2% pour chaque tronçon fortement pentu de 460 m.
La construction de banquettes de sûreté (parapets en terre) entre les pistes et le bord des excavations fait partie des saines pratiques des mines à ciel ouvert. On édifie aussi des banquettes médianes sur les pistes à deux sens de circulation.
Dans le cas de pistes en lacets, il est utile d’aménager, au bas de longues et fortes pentes, des voies de détresse à pente montante.
Des pistes bien tracées et bien construites ont un effet positif sur la productivité, car elles autorisent des vitesses de circulation plus élevées, réduisent les temps d’arrêt nécessaires pour la maintenance et la réparation des véhicules et occasionnent moins de fatigue au volant.
Un bon entretien des pistes de circulation réduit les coûts d’exploitation et de réparation ainsi que la consommation de carburant et augmente la durée de vie des pneus.
En conditions optimales, la voie ferrée est la plus avantageuse pour le transport du minerai sur de longues distances.
Cependant, pour des raisons pratiques, elle a été supplantée dans bien des mines à ciel ouvert par les camions diesel ou électriques qui offrent, avec les systèmes de transport continu par convoyeur, une plus grande souplesse d’emploi.
Le transport ferroviaire admet pour la montée en charge une pente de l’ordre de 0,5%, avec un maximum de 3%. L’acquisition de locomotives et la construction de voies ferrées imposent de très lourds investissements, qui ne peuvent être rentabilisés sur la durée que dans une exploitation à forte production.
Cependant, pour des raisons pratiques, elle a été supplantée dans bien des mines à ciel ouvert par les camions diesel ou électriques qui offrent, avec les systèmes de transport continu par convoyeur, une plus grande souplesse d’emploi.
Le transport ferroviaire admet pour la montée en charge une pente de l’ordre de 0,5%, avec un maximum de 3%. L’acquisition de locomotives et la construction de voies ferrées imposent de très lourds investissements, qui ne peuvent être rentabilisés sur la durée que dans une exploitation à forte production.
La manutention continue Le concassage du minerai en fosse et l’évacuation des produits par un système de transport continu est une pratique apparue au milieu des années cinquante et qui s’est étendue depuis.
Par rapport aux méthodes traditionnelles, la mise en place d’un con-casseur dans la mine même, associée à un système de transport, a permis d’augmenter la production et de réduire les frais d’exploitation de façon sensible.
Les coûts de construction et d’entretien du réseau de pistes sont ainsi réduits, de même que ceux liés au personnel de conduite des véhicules et à la consommation de carburant.
Par rapport aux méthodes traditionnelles, la mise en place d’un con-casseur dans la mine même, associée à un système de transport, a permis d’augmenter la production et de réduire les frais d’exploitation de façon sensible.
Les coûts de construction et d’entretien du réseau de pistes sont ainsi réduits, de même que ceux liés au personnel de conduite des véhicules et à la consommation de carburant.
La principale raison d’installer un concasseur en fosse est de permettre l’évacuation des produits par convoyeurs. Les installations de concassage en fosse peuvent être permanentes, amovibles ou mobiles. Dans la plupart des cas, elles sont modulaires, de manière à pouvoir être déplacées pour suivre l’enfoncement de la fosse.
Leur déplacement peut s’avérer nécessaire aussi bien tous les ans que tous les dix ans. Le temps requis pour l’opération peut se mesurer en heures, en jours, voire en mois, selon la taille et la complexité de l’installation et la distance de déplacement.
Le transport par convoyeurs offre, par rapport au transport par camions, plusieurs avantages: démarrage instantané, fonctionnement automatique et continu, fiabilité élevée, disponibilité pouvant atteindre 90 à 95%, etc.
De plus, il n’est pas entravé par les intempéries et il nécessite une main-d’œuvre beaucoup moins nombreuse; l’exploitation et l’entretien d’un parc de camions peuvent en effet exiger jusqu’à dix fois plus de personnel qu’un système de convoyeurs de capacité équivalente.
Le transport par convoyeurs peut admettre une pente de 30%, alors que la pente maximale admise pour le transport par camions est généralement de l’ordre de 10%.
La tolérance d’une plus forte pente peut se traduire par une réduction du volume de morts-terrains qu’il est nécessaire d’enlever et de la longueur des pistes qu’il faut construire.
Par ailleurs, dans les mines de charbon à ciel ouvert, les convoyeurs sont fréquemment couplés à des pelles mécaniques sur roues, ce qui élimine totalement le recours au transport par camions.
Leur déplacement peut s’avérer nécessaire aussi bien tous les ans que tous les dix ans. Le temps requis pour l’opération peut se mesurer en heures, en jours, voire en mois, selon la taille et la complexité de l’installation et la distance de déplacement.
Le transport par convoyeurs offre, par rapport au transport par camions, plusieurs avantages: démarrage instantané, fonctionnement automatique et continu, fiabilité élevée, disponibilité pouvant atteindre 90 à 95%, etc.
De plus, il n’est pas entravé par les intempéries et il nécessite une main-d’œuvre beaucoup moins nombreuse; l’exploitation et l’entretien d’un parc de camions peuvent en effet exiger jusqu’à dix fois plus de personnel qu’un système de convoyeurs de capacité équivalente.
Le transport par convoyeurs peut admettre une pente de 30%, alors que la pente maximale admise pour le transport par camions est généralement de l’ordre de 10%.
La tolérance d’une plus forte pente peut se traduire par une réduction du volume de morts-terrains qu’il est nécessaire d’enlever et de la longueur des pistes qu’il faut construire.
Par ailleurs, dans les mines de charbon à ciel ouvert, les convoyeurs sont fréquemment couplés à des pelles mécaniques sur roues, ce qui élimine totalement le recours au transport par camions.
L’extraction par lixiviationLa lixiviation, le plus courant des deux procédés d’extraction par mise en solution aqueuse, est employée pour l’extraction de minerais solubles lorsque cette option est plus efficace ou plus économique que les méthodes classiques d’extraction.
La lixiviation peut être la méthode principale d’extraction (dans certaines mines d’or et d’argent, par exemple) ou peut compléter les procédés pyrométallurgiques classiques (comme dans le cas de minerais pauvres en oxyde de cuivre).
Indépendamment des considérations d’ordre pratique ou économique, toutes les variantes de l’extraction par lixiviation ont en commun deux caractéristiques: 1) le minerai est extrait de façon conventionnelle, puis déposé en tas; et 2) le tas est arrosé avec une solution chimique aqueuse capable d’attaquer de façon sélective le métal recherché pour donner un sel de ce métal, la solution contenant le sel métallique étant ensuite récupérée en vue d’extraire le métal. L’application du procédé de lixiviation est limitée par le volume de minerai à extraire, les propriétés du ou des minéraux recherchés et de la roche encaissante, ainsi que par la superficie disponible pour la mise en tas du minerai et le drainage, la taille du tas conditionnant la rentabilité de l’opération.
La lixiviation peut être la méthode principale d’extraction (dans certaines mines d’or et d’argent, par exemple) ou peut compléter les procédés pyrométallurgiques classiques (comme dans le cas de minerais pauvres en oxyde de cuivre).
Indépendamment des considérations d’ordre pratique ou économique, toutes les variantes de l’extraction par lixiviation ont en commun deux caractéristiques: 1) le minerai est extrait de façon conventionnelle, puis déposé en tas; et 2) le tas est arrosé avec une solution chimique aqueuse capable d’attaquer de façon sélective le métal recherché pour donner un sel de ce métal, la solution contenant le sel métallique étant ensuite récupérée en vue d’extraire le métal. L’application du procédé de lixiviation est limitée par le volume de minerai à extraire, les propriétés du ou des minéraux recherchés et de la roche encaissante, ainsi que par la superficie disponible pour la mise en tas du minerai et le drainage, la taille du tas conditionnant la rentabilité de l’opération.
La mise en tas du minerai dans une exploitation où la lixivia-tion est le principal procédé d’extraction est soumise aux mêmes conditions que dans n’importe quelle autre mine à ciel ouvert, à la différence près que le minerai reste en tas au lieu d’être transporté à un atelier de traitement. Dans les mines où se pratiquent à la fois la pyrométallurgie et l’hydrométallurgie, les minerais destinés à l’une et à l’autre de ces méthodes sont entassés séparément. Par exemple, le minerai de sulfure de cuivre est généralement traité par les procédés pyrométallurgiques et acheminé aux installations correspondantes.
Par contre, le minerai d’oxyde de cuivre se prête mal à ces procédés; il est donc acheminé au tas destiné à l’extraction par lixiviation.
La solution d’attaque, appelée solvant, est déversée sur le tas de minerai; elle dissout et entraîne le métal qu’il renferme à une vitesse prévisible, déterminée par les caractéristiques physiques du tas, la nature et la quantité utilisée, la teneur en métal du minerai et les propriétés du métal à extraire.
Les solvants les plus utilisés en exploitation minière par lixiviation sont les solutions alcalines diluées de cyanure de sodium pour l’or, les solutions d’acide sulfurique pour le cuivre, de dioxyde de soufre pour le manganèse et d’acide sulfurique en association avec le sulfate ferrique pour l’uranium.
Dans le cas de l’uranium et des sels solubles, la lixiviation est généralement pratiquée sur place, par injection du solvant approprié dans les gisements, sans extraction conventionnelle du minerai. Ce procédé est avantageux pour l’exploitation de minerais pauvres.
Par contre, le minerai d’oxyde de cuivre se prête mal à ces procédés; il est donc acheminé au tas destiné à l’extraction par lixiviation.
La solution d’attaque, appelée solvant, est déversée sur le tas de minerai; elle dissout et entraîne le métal qu’il renferme à une vitesse prévisible, déterminée par les caractéristiques physiques du tas, la nature et la quantité utilisée, la teneur en métal du minerai et les propriétés du métal à extraire.
Les solvants les plus utilisés en exploitation minière par lixiviation sont les solutions alcalines diluées de cyanure de sodium pour l’or, les solutions d’acide sulfurique pour le cuivre, de dioxyde de soufre pour le manganèse et d’acide sulfurique en association avec le sulfate ferrique pour l’uranium.
Dans le cas de l’uranium et des sels solubles, la lixiviation est généralement pratiquée sur place, par injection du solvant approprié dans les gisements, sans extraction conventionnelle du minerai. Ce procédé est avantageux pour l’exploitation de minerais pauvres.
Les risques pour la sécurité et la santé
Les risques pour la sécurité et la santé liés à la phase d’extraction mécanique du minerai, qui précède l’extraction par lixiviation du métal, sont essentiellement les mêmes que dans les méthodes classiques d’extraction à ciel ouvert, avec toutefois une différence: le minerai non lixiviable doit subir un concassage primaire en fosse avant d’être acheminé par convoyeurs à l’atelier de traitement pyrométallurgique, alors que le minerai lixiviable est en règle générale transporté du chantier au tas par camions.
Le personnel affecté à la lixiviation est donc moins exposé au risque de lésions, aux poussières et au bruit provenant du concassage.
Les principaux risques dans une mine à ciel ouvert sont liés à la manutention des matériaux, aux glissades, aux chutes, aux machines, aux outils à main, aux engins de transport électriques et aux sources de courant. Cependant, les opérations de lixiviation présentent des dangers propres: risque d’exposition aux produits chimiques lors du transport, de l’application des solvants et des opérations de raffinage chimique ou électrolytique.
Les travailleurs peuvent aussi être exposés à des vapeurs acides dans le voisinage des cuves d’électro-lyse. Dans le cas de l’uranium, le risque d’exposition aux rayonnements ionisants est présent dans les opérations d’extraction, et encore plus élevé dans les opérations de concentration.
Les risques pour la sécurité et la santé liés à la phase d’extraction mécanique du minerai, qui précède l’extraction par lixiviation du métal, sont essentiellement les mêmes que dans les méthodes classiques d’extraction à ciel ouvert, avec toutefois une différence: le minerai non lixiviable doit subir un concassage primaire en fosse avant d’être acheminé par convoyeurs à l’atelier de traitement pyrométallurgique, alors que le minerai lixiviable est en règle générale transporté du chantier au tas par camions.
Le personnel affecté à la lixiviation est donc moins exposé au risque de lésions, aux poussières et au bruit provenant du concassage.
Les principaux risques dans une mine à ciel ouvert sont liés à la manutention des matériaux, aux glissades, aux chutes, aux machines, aux outils à main, aux engins de transport électriques et aux sources de courant. Cependant, les opérations de lixiviation présentent des dangers propres: risque d’exposition aux produits chimiques lors du transport, de l’application des solvants et des opérations de raffinage chimique ou électrolytique.
Les travailleurs peuvent aussi être exposés à des vapeurs acides dans le voisinage des cuves d’électro-lyse. Dans le cas de l’uranium, le risque d’exposition aux rayonnements ionisants est présent dans les opérations d’extraction, et encore plus élevé dans les opérations de concentration.
L’abattage hydrauliqueL’abattage hydraulique consiste à extraire au moyen d’un jet d’eau sous pression des matériaux peu ou non consolidés, de manière à former une boue dont peuvent ensuite être extraits les métaux recherchés. Cette méthode convient principalement aux dépôts métalliques et aux conglomérats, bien qu’elle puisse aussi être appliquée à l’exploitation du charbon, du grès et des résidus des ateliers métallurgiques.
L’application la plus courante et la mieux connue de l’abattage hydraulique est l’exploitation des placers, où l’on récupère dans les sédiments alluvionnaires (placers) les grains de métaux tels que l’or, le titane, l’argent, l’étain et le tungstène.
Le choix de la méthode hydraulique se fait en considérant les éléments ci-après: sources d’eau et de pression, pente du terrain, distance séparant le front de taille et les installations de traitement, degré de consolidation du gisement à exploiter et surface disponible pour la mise en tas des stériles. Comme pour les autres méthodes d’exploitation à ciel ouvert, sa mise en œuvre dépend des caractéristiques du site.
L’abattage hydraulique est relativement peu onéreux et d’une grande souplesse d’emploi du fait qu’il fait appel à des matériels simples, robustes et mobiles. Pour ces raisons, il est souvent pratiqué en régions éloignées, où l’existence d’infrastructures n’est pas restrictive.
L’application la plus courante et la mieux connue de l’abattage hydraulique est l’exploitation des placers, où l’on récupère dans les sédiments alluvionnaires (placers) les grains de métaux tels que l’or, le titane, l’argent, l’étain et le tungstène.
Le choix de la méthode hydraulique se fait en considérant les éléments ci-après: sources d’eau et de pression, pente du terrain, distance séparant le front de taille et les installations de traitement, degré de consolidation du gisement à exploiter et surface disponible pour la mise en tas des stériles. Comme pour les autres méthodes d’exploitation à ciel ouvert, sa mise en œuvre dépend des caractéristiques du site.
L’abattage hydraulique est relativement peu onéreux et d’une grande souplesse d’emploi du fait qu’il fait appel à des matériels simples, robustes et mobiles. Pour ces raisons, il est souvent pratiqué en régions éloignées, où l’existence d’infrastructures n’est pas restrictive.
Dans l’abattage hydraulique, l’eau est à la fois agent d’abattage et de transport des produits. Elle est amenée sous pression au gisement, où des jets puissants désagrègent le gravier et les matériaux non consolidés et les acheminent vers des installations de collecte et de traitement. La pression hydraulique peut être l’effet de la pesanteur de la colonne liquide (c’est le cas dans l’exploitation de matériaux fins très meubles) ou être portée à plusieurs milliers de kilogrammes par centimètre carré (comme dans l’abattage de dépôts non consolidés).
On emploie parfois pour l’extraction de matériaux plus compacts des bouteurs, niveleuses ou autres engins mobiles du même genre.
Traditionnellement, et aujourd’hui encore dans les petites exploitations, les boues sont collectées par des rigoles et des bassins de faible volume. Les exploitations plus importantes utilisent des pompes, des bassins de captage et de décantation et des installations de séparation.
Selon le volume du gisement à exploiter, la commande des lances à eau peut être manuelle, contrôlée à distance ou assistée par ordinateur.
L’impact de l’exploitation minière à ciel ouvert sur l’environnementL’exploitation des mines à ciel ouvert et des carrières a des effets très visibles sur l’environnement. La dégradation du site, la destruction de la végétation et la disparition de la faune indigène en sont les signes les plus marquants.
Les mines à ciel ouvert sont en outre une source fréquente de contamination des eaux de ruissellement et des eaux souterraines, en particulier dans les mines où se pratiquent l’extraction par lixiviation et l’abattage hydraulique.
On emploie parfois pour l’extraction de matériaux plus compacts des bouteurs, niveleuses ou autres engins mobiles du même genre.
Traditionnellement, et aujourd’hui encore dans les petites exploitations, les boues sont collectées par des rigoles et des bassins de faible volume. Les exploitations plus importantes utilisent des pompes, des bassins de captage et de décantation et des installations de séparation.
Selon le volume du gisement à exploiter, la commande des lances à eau peut être manuelle, contrôlée à distance ou assistée par ordinateur.
L’impact de l’exploitation minière à ciel ouvert sur l’environnementL’exploitation des mines à ciel ouvert et des carrières a des effets très visibles sur l’environnement. La dégradation du site, la destruction de la végétation et la disparition de la faune indigène en sont les signes les plus marquants.
Les mines à ciel ouvert sont en outre une source fréquente de contamination des eaux de ruissellement et des eaux souterraines, en particulier dans les mines où se pratiquent l’extraction par lixiviation et l’abattage hydraulique.
En raison de la vigilance accrue des mouvements écologiques partout dans le monde et de la surveillance aérienne, les sociétés minières ne peuvent plus se livrer à l’exploitation sauvage de gisements et quitter subrepticement le site en fin d’exploitation. Dans la plupart des pays développés, des lois et des règlements ont été adoptés à cet effet, et les organisations internationales encouragent les pays où ces instruments n’existent pas encore à en faire autant.
En vertu des dispositions en vigueur, tout projet minier doit comporter un volet de gestion de l’environnement. Il est notamment exigé que l’exploitation minière soit précédée d’études d’impact sur le milieu, qu’un programme de réhabilitation progressive du site minier — prévoyant la remise en état du terrain, le reboisement, le rétablissement de la végétation et la réintroduction de la faune indigène, etc.
— soit établi et qu’un programme de contrôle à long terme soit instauré concurremment (Programme des Nations Unies pour l’environnement (PNUE), 1992; Organisation des Nations Unies (ONU) et The German Foundation for International Development, 1992; Environmental Protection Agency (Aus-tralia), 1996; International Council on Metals and the Environment (ICME), 1996).
Il importe évidemment que ces dispositions ne restent pas lettre morte et ne soient pas qu’une simple déclaration d’intention annexée au dossier soumis pour l’obtention du permis d’exploitation. Les principes fondamentaux de protection de l’environnement devraient être acceptés et mis en pratique par les exploitants, auxquels il incombe de les faire connaître à l’ensemble du personnel.
En vertu des dispositions en vigueur, tout projet minier doit comporter un volet de gestion de l’environnement. Il est notamment exigé que l’exploitation minière soit précédée d’études d’impact sur le milieu, qu’un programme de réhabilitation progressive du site minier — prévoyant la remise en état du terrain, le reboisement, le rétablissement de la végétation et la réintroduction de la faune indigène, etc.
— soit établi et qu’un programme de contrôle à long terme soit instauré concurremment (Programme des Nations Unies pour l’environnement (PNUE), 1992; Organisation des Nations Unies (ONU) et The German Foundation for International Development, 1992; Environmental Protection Agency (Aus-tralia), 1996; International Council on Metals and the Environment (ICME), 1996).
Il importe évidemment que ces dispositions ne restent pas lettre morte et ne soient pas qu’une simple déclaration d’intention annexée au dossier soumis pour l’obtention du permis d’exploitation. Les principes fondamentaux de protection de l’environnement devraient être acceptés et mis en pratique par les exploitants, auxquels il incombe de les faire connaître à l’ensemble du personnel.
Lorsque le gisement est sous l’eau, on utilise des godets, des draglines ou des jets submergés pour extraire les matériaux meubles: argile, limon, sable, gravier et autres matériaux associés. Ceux-ci sont remontés du fond par voie mécanique ou hydraulique et transportés à une station de lavage sur l’installation flottante d’exploitation ou sur la terre ferme, pour être séparés et épurés.
Les risques pour la sécurité et la santéLes risques liés à l’abattage hydraulique sont différents de ceux des autres méthodes d’exploitation à ciel ouvert. Les opérations de foration, de tir, de transport et de concassage étant très réduites, les principaux risques proviennent des équipements hydrauliques, du déplacement manuel des équipements mobiles, des sources de courant et de pression, de la possibilité d’éboulement du front d’abattage et des opérations d’entretien. Les risques pour la santé proviennent principalement de l’exposition au bruit et aux poussières.
En raison de l’utilisation d’eau, le risque d’exposition aux poussières est moins grand que dans les autres méthodes d’exploitation à ciel ouvert.
En raison de l’utilisation d’eau, le risque d’exposition aux poussières est moins grand que dans les autres méthodes d’exploitation à ciel ouvert.
