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Chapitre 1 : CHOIX DU MODE D’EXPLOITATION 1 Généralités Un gisement étant mis e

Chapitre 1 : CHOIX DU MODE D’EXPLOITATION 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 - la profondeur du gisement - 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 Cm) - les dépenses liées à l’excavation et transport des stériles (Cs). Ainsi le coût total de revient de production d’une tonne de minerai s’écrit : Pco = Cm + Cs = Cm + cs . K (F/t) Où: Cm: coût d’excavation et de transport d’une tonne de minerai marchand; Cs : 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. Remarque : de la formule : Pco = Cm + cs.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 coût de revient d’une tonne de minerai en souterrain apparaît peu lié au taux de recouvrement K. Pour une méthode donnée, on suppose constant le coût de revient de l’extraction d’une tonne de minerai en souterrain. Ps = C = constante Représentation graphique Figure 1 : représentation graphique des coûts des modes d’exploitation Remarques - les dépenses Cm seules sont généralement largement inférieures à Cs. C’est pourquoi, lorsque K est faible, 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 ↔ Cm + cs. Tl = Ps Tl = (Ps – Cm)/cs Tl est appelé taux de recouvrement limite. Tl ● Cas des gisements horizontaux Figure2 : Taux de découverture d’une couche horizontale ● Cas des gisements inclinés et dressant Figure 3 : taux de découverture d’un gisement incliné Remarques • 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 • 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 santé meilleures - une productivité élevée. 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 abc : cuvette d’affaissement Conséquence : les constructions se trouvant dans les limites d’une cuvette d’affaissement peuvent être déformées et même détruites. Chapitre 2 : INTRODUCTION A L’EXPLOITATION SOUTERRAINE 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 (minerai métalliques, combustibles minéraux). 2. Principales étapes d’une exploitation souterraine L’exploitation souterraine d’un gisement comprend trois (3) étapes principales : 1- Ouverture du gisement (Développement) 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 2- Préparation des chantiers d’abattage 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. 3- « Dépilage » ou production du minerai Le dépilage 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 : - 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. Chapitre 3 : OUVERTURE DES GISEMENTS 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. - Groupes des ouvrages secondaires : ils assurent la liaison entre le gisement ou le jour avec les ouvrages principaux : ce sont les travers- bancs, les cheminées, les puits aveugles… Remarque : ces ouvrages peuvent être disposés dans le gisement lui-même, au toit ou au mur du gisement et dans les roches de recouvrement. 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 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 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 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 : 7.2 Ouverture par puits verticaux -Application : gisements plats, inclinés et dressants - 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. 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. 9. Choix d’un mode d’ouverture 9.1 Exigences du Choix d’un mode d’ouverture Pour un gisement donné, il existe en général plusieurs modes d’ouvertures possibles. Le mode d’ouverture rationnel doit assurer : - 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 du Choix d’un mode d’ouverture Les facteurs ci-après déterminent le choix d’un mode d’ouverture : - uploads/Ingenierie_Lourd/ cours-de-mine-souterraine.pdf