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See discussions, stats, and author profiles for this publication at: https://www.researchgate.net/publication/337857793 Contribution au développement de l'exploitation rationnelle des gisements miniers congolais Conference Paper · October 2016 CITATIONS 0 READS 1,680 9 authors, including: Some of the authors of this publication are also working on these related projects: Chain saw machines for the stone industry View project Weartool project View project Fanny Descamps Université de Mons 33 PUBLICATIONS 166 CITATIONS SEE PROFILE J-P Tshibangu Université de Mons 49 PUBLICATIONS 252 CITATIONS SEE PROFILE All content following this page was uploaded by Fanny Descamps on 10 December 2019. The user has requested enhancement of the downloaded file. ROYAL ACADEMY OF OVERSEAS SCIENCES First Young Researchers Overseas’ Day 16 December 2014, Brussels, Belgium ISSN: CODE HERE© 2014 The Authors. Published by KAOW-ARSOM Selection and peer-review under responsibility of KAOW-ARSOM Scientific Committee Contribution au développement de l’exploitation rationnelle des gisements miniers congolais Descamps Fanny1*, Ngoy Biyukaleza Bilez2, Bokwala Freddy2, Katwika Christian2, Kalenga Jimmy2, Muhota Augustin2, Kyona Crépin2, Ancia Philippe1, Tshibangu Jean-Pierre1 1UMONS, Université de Mons, Mons, 7000, Belgique 2UNILU, Université de Lubumbashi, Lubumbashi, 701, R.D. Congo *Corresponding Author. Email: fanny.descamps@umons.ac.be Résumé Le Congo offre un immense potentiel en ressources minières. Cependant, les ingénieurs des mines congolais doivent relever d’énormes défis pour faire face à la concurrence mondiale tout en garantissant une exploitation rationnelle des gisements, qui est la clé d’un succès à long terme. En Belgique, une formation d’ingénieur des mines est dispensée à la Faculté Polytechnique de l’UMONS, avec des activités de recherches en mécanique des roches, en exploitation et planification minière et en valorisation des matières minérales. Dans le cadre de la coopération avec le Congo, le service de Génie Minier de la Faculté Polytechnique de l’UMONS a ainsi développé avec l’UNILU plusieurs initiatives qui touchent différentes étapes du projet minier: la conception de l’exploitation et sa planification à plus ou moins long terme, les considérations géomécaniques liées à l’exploitation ou encore l’amélioration des techniques de concentration. Keywords: exploitation des mines, planification minière, mécanique des roches, valorisation des minerais 1. Introduction Le potentiel minier de la R.D. Congo est très largement reconnu : cuivre et cobalt au Katanga, diamant au Kasaï, étain et or au Kivu, pour ne citer que quelques exemples. Néanmoins, les ingénieurs des mines doivent y relever d’énormes défis pour faire face à la concurrence mondiale tout en garantissant une exploitation rationnelle des gisements, qui est la clé d’un succès à long terme. Dans le cadre de la coopération avec le Congo, plusieurs chercheurs congolais ont ainsi eu l’opportunité de préparer un doctorat sous la supervision de professeurs du service de Génie Minier de l’UMONS, dans les domaines de la planification minière, de la mécanique des roches ou encore du traitement des minerais. Par le biais de ces travaux de thèse, cet article illustre les développements récents dans ces domaines. Le service de Génie Minier de l’UMONS s’est aussi investi dans la création du Pôle Mines-Géologie de l’UNILU pour soutenir la formation et la mise à niveau des laboratoires à l’UNILU. 2. Conception et planification des exploitations Le développement d’un projet d’exploitation de mine est une activité multidisciplinaire qui comprend différentes étapes: • l’identification du gisement par la synthèse des informations géologiques disponibles (sondages, observations, géophysique…) de manière à construire un modèle géologique du site ; • l’évaluation du gisement en termes de tonnages et de teneurs et la répartition spatiale des réserves qui définit un modèle de blocs miniers ; • l’étude géomécanique des terrains (voir Section 3) ; • la conception de la méthode d’exploitation et le dimensionnement des ouvrages ; • la simulation de l’exploitation et son optimisation ; • le choix des techniques en termes d’infrastructure, de matériel et d’équipement ; • l’évaluation économique. Que ce soit avant ou pendant l’exploitation, une connaissance aussi détaillée que possible du gisement est donc nécessaire pour opérer les bons choix techniques et économiques. De nos jours, les grosses compagnies minières utilisent pour cela de puissants outils informatiques qui permettent de modéliser la géométrie et la géologie du gisement tout en y intégrant des critères économiques. Afin de prendre en considération l’utilisation de tels outils dans une gestion optimisée des exploitations, le Service de Génie Minier de l’UMONS utilise le logiciel GEMS qui est un des leaders mondiaux. Ainsi, dans le cadre de la coopération entre l’UNILU et l’UMONS, Ngoy Biyukaleza (2008) a construit un modèle géologique tridimensionnel des trois gisements polymétalliques du polygone de Ruashi (Fig. 1) en tenant compte de l’exploitation artisanale qui impacte la valeur ajoutée du minerai. Une étude variographique sur les teneurs en cuivre (Fig. 2) et en cobalt et la comparaison des méthodes d’estimation géostatistiques l’ont conduit à la détermination du pit optimum de l’exploitation. Fig. 1. Modèle en blocs du gisement de Ruashi I (Ngoy Biyukaleza, 2008). RGS, Roche Gréseuse Supérieure ; CMN, Calcaires à Minéraux Noirs ; SG, Schistes Graphiteux ; SD, Schistes Dolomitiques ; RSC, Roches Siliceuses Cellulaires ; RSF, Roches Siliceuses Feuilletées ; MV Brèche à Minéraux Verts (ou roches argilo- talqueuses grises); Kundel., Kundelungu. Fig. 2. Répartition des teneurs en cuivre au niveau 10 de Ruashi I (Ngoy Biyukaleza, 2008). 3. Géomécanique des exploitations minières La mécanique des roches est une autre discipline importante pour la gestion rationnelle des ressources. Pour l’illustrer, on peut citer le cas de la mine de Kamoto-Principal (Fig. 3) qui a connu, en 1990, un effondrement généralisé de sa partie en plateure. Aujourd’hui, la relance de l’exploitation pourrait contribuer sensiblement à l’activité économique du pays. Mais au préalable, une étude de stabilité détaillée est nécessaire. Dans sa thèse, Bokwala (2009) a contribué à la compréhension des mécanismes de l’effondrement à l’échelle de la mine et à l’échelle plus locale des travaux miniers, en tenant compte des discontinuités et de la variabilité des propriétés des roches. La Fig.4 montre la correspondance entre la zone supposée effondrée et les piliers en rupture ou instables. A l’échelle plus locale des travaux miniers (Fig. 5), un modèle aux éléments finis a été construit pour comprendre le comportement mécanique des ouvrages et identifier les mécanismes de rupture (zones en cisaillement au toit des chambres). Les résultats des simulations ont ainsi permis de comprendre le processus de propagation des effondrements et d’estimer l’étendue de la zone effondrée. Sur base de ses analyses, Bokwala (2009) propose une méthode d’exploitation pour reprendre l’exploitation de la partie effondrée du gisement en minimisant les risques d’extension du mouvement. Remblai Puits Ancienne carrière Plateure Kamoto Kamoto semi-dressant Dressant N Incliné Fig. 3. Schéma de principe de la mine de Kamoto (Bokwala, 2009). Fig. 4. Vue en plan de l’exploitation en plateure de Kamoto par la méthode des chambres et piliers. Approche numérique basée sur la capacité portante des piliers (Bokwala, 2009). Fig. 5. Modèle aux éléments finis d’une section verticale dans une exploitation en chambres et piliers comme la plateure de Kamoto (Bokwala, 2009). Le modèle montre les déplacements au toit des chambres et les zones en rupture (cisaillement). 4. Amélioration des techniques de concentration En aval de l’exploitation minière, le traitement des minerais mérite une attention particulière. En effet, les étapes de concentration laissent encore souvent derrière elles des rejets très riches ou des concentrés trop pauvres qui engendrent des pénalités lors de leur commercialisation. Plusieurs travaux ont été menés dans ce sens avec l’UNILU. Katwika (2012) s’est intéressé à l’amélioration des performances du Nouveau Concentrateur de Kipushi, qui traite depuis 1998 le minerai cupro-cobaltifère de la mine de Luiswishi. La concentration gravimétrique centrifuge est appliquée à l’échelle du laboratoire (Fig. 6) sur les différents rejets du concentrateur. Par rapport aux techniques classiques de séparation gravimétrique, le recours à un mouvement de rotation permet, par la création d’une force centrifuge, d’amplifier la différence de poids entre les particules à séparer. En outre, le concentrateur utilisé (de type Knelson) utilise un principe de fluidisation par l’application d’une contre-pression d’eau (exprimée en kPa) de sorte que les particules les moins denses (gangue) sont évacuées avec le flux d’eau. Les meilleurs résultats ont été obtenus sur les rejets talqueux et de finissage. Cette technique de concentration gravimétrique centrifuge est également appliquée aux anciens remblais aurifères de Mutoshi (Muhota, en cours). En effet, les échantillons analysés ont montré la présence de particules d’or dont les dimensions (entre 1,4 et 600 µm) sont adaptées à cette technologie. Les essais menés sur des dispositifs de laboratoire ont conduit à une excellente récupération de l’or encore contenu dans les rejets. A Ruashi, les minerais oxydés cupro-cobaltifères sont traités par flottation. Kalenga (2012) a réalisé une étude qui permettrait d’optimiser le processus de sulfuration par NaHS. Il a également montré qu’une flottation différentielle conduit à une amélioration de la récupération du cuivre (Fig. 7) et du cobalt, tout en réduisant significativement la consommation en sulfurant. 32,55 42,67 10,15 15,46 8,4 8,26 2,41 3,22 0 10 20 30 40 50 Rejet talqueux à 12 kPa Rejet de finissage à 48 kPa Rejet d'épuisement à 43 kPa Rejet d'usine à 42 kPa Teneur (%) Cuivre Cobalt Fig. 6. Résultats de la concentration gravimétrique uploads/Ingenierie_Lourd/ descamps-et-al-arsom.pdf