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Mines Souterraines Accès au Gisement Dr. Freddy Bokwala 2020 Université de Lubu

Mines Souterraines Accès au Gisement Dr. Freddy Bokwala 2020 Université de Lubumbashi/Polytech/Mines SESSION 1 12/06/2021 2 Accès au gisement & Développement Plan du cours Accès au gisement et Développement Mode de creusement des ouvrages d’accès-Puits et Galerie Mode de creusement des grands ouvrages Méthodes d’exploitation avec soutènement artificiel Méthodes d’exploitation avec remblayage Méthodes d’exploitation avec foudroyage Méthodes d’exploitation spéciale. Plan du cours Accès au gisement et Développement Mode de creusement des ouvrages d’accès-Puits et Galerie Mode de creusement des grands ouvrages Méthodes d’exploitation avec soutènement artificiel Méthodes d’exploitation avec remblayage Méthodes d’exploitation avec foudroyage Méthodes d’exploitation spéciale. Carreau de la mine et emplacement des principaux ouvrages. Infrastructure de surface. Développement de à la mine L’exploitation des ressources minérales en souterrain exige le creusement d’un certain nombre d’ouvrages d’accès vers le minerai. Le profil spatial des ces ouvrages est souvent appelé infrastructure de la mine. Le creusement des ouvrages peut faire en deux étapes: 1. A l’ouverture de la mine ( inclinés d’accès, puits d’accès et d’aération) 2. Au contact de la minéralisation ( Cheminée, traçage, bouveaux, recoupes, puits aveugles etc.). Par ailleurs, trois types d’ouvrages d’accès sont rencontrés dans les mines souterraines: 3. Les ouvrages ou infrastructures primaires: le puits et les inclinés principaux d’accès 4. Les ouvrages ou infrastructures secondaires : les recoupes, les bouveaux 5. Les ouvrages ou infrastructures tertiaires: les chemines, les voies de têtes , les voies de bases etc. Infrastructure d’une Mine souterraine 1 1 2 1 3 3 2 Les ouvrages d’accès à la mine 1. Les ouvrages primaires d’accès  Le puits d’extraction ( ou de retour d’air)  L’incliné aveugle ( partant du puits vers le gisement)  Les inclinés borgnes ( portal decline…) 2. Les ouvrages secondaire d’accès Les drifts ou … qui partent du puits vers les ouvrages implantés dans le gisement Les ouvrages de développement et de transport Les ouvrages primaires et secondaires sont rarement dirigés vers le minerai. Par ailleurs, d’autres types d’ouvrages nommés par défaut ’’accès tertiaire’’ préparent le gisement à l’exploitation. 3. Les ouvrages tertiaire d’accès Ce sont les ouvrages qui se dirigent immédiatement vers le gisement ou qui s’y rapprochent, c’est le cas notamment de:  Traçage  Sous niveaux  Recoupes, référentes; les chambres  Puits à minerai Traçage Recoupe Cheminée à minerai Zone minéralisée D’autres ouvrages existants dans la mine qui ne sont pas nécessaire d’accès mais participent à la vie de la mine, c’est le cas notamment de:  La baie de concassage ( crusher)  La salle d’exhaure ( pour les mines avec affluence d’eau)  Les bassin de retenue d’eau ( Sumps)  Les garages souterrains  Les chambre de secours (emergency chambers)  Le point de manœuvre des engins (oversize handling for trucks) Fig. Une vue du garage souterrain Fig. Une vue du silos à minerai Fig. Point de déchargement (Finger raises) Fig. Une vue du garage souterrain Ouvrages d’accès tertiaires et connexes Ouvrages d’accès tertiaires et connexes Galerie ou drift principal Poche à minerai Recoupe venant vers le gisement Infrastructure de la mine La disposition spatiale des ouvrages d’accès à la mine ( primaire à tertiaire) et les ouvrages connexes forme l’infrastructure de la mine. Le développement d’une mine consiste à mettre en place physiquement toute l’infrastructure de la mine. La mise en place de cette infrastructure varie dans le temps entre 5 à 10 ans pour les accès principaux et secondaires et les ouvrages connexes. Par contre, la durée des accès tertiaires est variables et dépendent de la planification des travaux dans la mine. Les choix de l’emplacement des ouvrages et de leur gabarit dépend la géométrie du gisement de l’extension de de la mine, du volume de minerais à déplacer et de la mécanisation de la mine. Un exemple d’une vue isométrique de l’infrastructure d’une mine souterraine sur un niveau en exploitation est montrée ci-dessous. Il est évident que pour une mine qui dispose de plusieurs étage, la même infrastructure pourrait se répéter sur chaque niveau ( du moins pour les accès secondaires et tertiaires). Puits d’extraction Puits de ventilation Drifts Points de déchargement Salle d’exhaure Panneau 1 Panneau 2 1.Exemple du Développement de la mine à partir du puits principal. 3. Exploration Creusement en descendant des cheminées et forages d’évaluation des ressources possibles. 2. Développement Creusement des ouvrages secondaires et tertiaires pour préparer le gisement à la production. 1. Production Déroulement des opérations de forage, de minage , de chargement et de transport des minerais vers le puits principal d’extraction. Mine déjà existante Vs Développement En général , les gisement est subdivisé en étages de 50,100 et 200 m de hauteur. Ces étages. Un étage peut correspondre à un niveau , dans certain cas un étage peut être subdivisé en niveaux. Portal Decline Level Les éléments de l’infrastructure de la mine sont repérés par rapport aux différents niveaux d’exploitation. Cette division peut être virtuelle ou physique comme pour le cas du puits. Subdivision du gisement Développement des ouvrages secondaires & tertiaires. 1. En général le gisement est subdivisé en niveau ou level Level 1 Level 2 2. Le level en fonction de l’extension du gisement et de sa puissance est subdivisé en sous niveau ou sub level. 3. A la base se trouve des ouvrages d’accès vers le minerai et de chargement. Développement des ouvrages secondaires & tertiaires. Le développement à la base de niveau d’exploitation. L’exemple ci-dessous donne un aperçu des ouvrages qui sont développés en premier pendant l’implantation du niveau. 1. Incline considéré ici comme voie de base de l’ouvrage. 4. Montage ou Cheminée creusé généralement à la base du sous niveau, il sert d’ouvrage de d’accès et d’abattage. 3. Drift de Manœuvre Manœuvre aller et retour pendant le creusement à la base . 2.Drift de chargement à la base du niveau. Développement des ouvrages secondaires & tertiaires. Le développement spatial de la mine part de l’incline principal ou du puits d’extraction et s’étend en pendage et en direction du gisement. Incliné 1.Il faut se détacher de l’incliné principal avec un petit stot de sorte que les travaux miniers n’abiment pas l’incliné. Après d’autres ouvrages montré sur la figure peuvent s’y insérer. Développement des ouvrages secondaires & tertiaires. Salle d’exhaure Incliné en zig zag ou en vis d’archimè de Cheminée ou raise Drifts d’accès Niveau 2.Exemple du Développement de la mine à partir de l’incliné principal. Schémas d’accès au gisement souterrain. Les principaux accès à la mine souterraine sont généralement de deux types (par puits ou incliné) ou une combinaison de deux appelés accès mixte. Par ailleurs, le schémas d’accès dépend de plusieurs paramètres notamment:  Le pendage et la direction du gisement  La présence des obstacles naturels à l’aplomb du gisement (topographie, rivière)  Les conditions géo mécaniques et structurales du site  La géométrie de l’ouvrage d’accès (puits vertical ou puits inclinés etc;) En règle général les ouvrages d’accès sont situés sur le mur du gisement pour ne pas les exposer des travaux miniers d’abattage. Par principe les fronts miniers avancent du mur vers le toit, donc placer les ouvrages d’accès sur le toit peut questionner sur leur stabilité à long terme. En cas de force majeure (présence d’un obstacle naturel ou condition minière défavorable), certains ouvrages peuvent être placés sur le toit ( situation quasi rare). Schémas d’accès par puits. Le puits est la méthode d’accès par excellence des gisements profonds ( la plus répandu). Le puits est donc un cylindre creux de diamètre variant entre 6 et 8m qui suit le gisement en profondeur. Le puits est un ouvrage permanant donc placé en lieu sure , loin de toute perturbation. Le puits de Driefontein est le plus profond au monde 4000m. Puits vertical principal d>=6m Puits vertical En montant d< Puits vertical En descandant d< Chevalement 1. Schémas d’accès par puits: méthode 1 Schéma d’accès par puits Conditions: Le gisement est ne dressant 80 à 90°, zone moins fracturée et peu ennoyée L’ouvrage d’accès et les infrastructures secondaires secondaires ne doivent pas être placé loin du puits et trop proche non plus. 1. Définir le cône d’effondrement à partir duquel le puits ne peut être placé. 1 Puits, 2 drift 3 chassage, 4 cône d’effondrement, 5 puits de retour d’air. 1. Schémas d’accès par puits: méthode 2 Pour les gisements en dessant ( relativement faible) ou les semi dressant ou les gisements très profonds ou encore le couplage de ces deux types de gisements: la longueur des travers bancs ( creusés dans le stérile) sera tellement grande que le coût de creusement et le coût de transport peuvent devenir insurmontables. Il est dans ces conditions nécessaire de rapproche les puits d’accès au gisement à l’aide des puits aveugles ou intermédiaire (inter). Le profil des puits forme un escalier par rapport au pendage du gisement. 1. Schémas d’accès par puits: méthode 3 D'autres mode d’accès puits existent et sont essentiellement dictée par la morphologie ( non affleurant du gisement) et de la topographique non horizontale comme sur les deux figures: 1. Accès par puits en plateure 2. Accès par uploads/Ingenierie_Lourd/ mines-souterraines-ouvrges-d-x27-acces-2020-udapted.pdf