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COURS D’EXPLOITATION DESMINES À CIEL OUVERTPAR : KAMULETE MUDIANGA NUNIVERSITE DE LUBUMBASHIFACULTE POLYTECHNIQUEDEPARTEMENT DES MINES.
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UNIVERSITE DE LUBUMBASHI
FACULTE POLYTECHNIQUE
DEPARTEMENT DES MINES
COURS DEXPLOITATION DES
MINES CIEL OUVERT
PAR : KAMULETE MUDIANGA N.
UNIVERSITE DE LUBUMBASHI
FACULTE POLYTECHNIQUE
DEPARTEMENT DES MINES
COURS DEXPLOITATION DES
MINES CIEL OUVERT
PAR : KAMULETE MUDIANGA N.
Ingnieur civil des mines Docteur en sciences appliques Professeur lUniversit de Lubumbashi
Cours dexploitation des mines ciel ouvert Page 1 sur 254 Par Pr. Dr. Ir. Kamulete MUDIANGA Nsensu Pierre
INTRODUCTION
Lexpansion du monde industriel ces trente dernires annes
a permis un dveloppement spectaculaire des exploitations ciel
ouvert aussi bien pour lvolution de la technologie proprement dite
des matriels (leur taille et leur performance) que pour les moyens
dtudes et de contrle par ordinateur. Cest ainsi que lon exploite
actuellement par les mthodes dexploitation ciel ouvert plusieurs
gisements tels que les gisements du cuivre, de bauxite, du charbon,
du fer, dor, de diamant, de manganse et des matriaux de
construction.
Le dveloppement des exploitations ciel ouvert sexplique
par les avantages suivants :
La meilleure rcupration des gisements et une bonne
slectivit
La plus grande souplesse dans la planification de
lexploitation et de la dcouverture
La plus grande scurit de travail
La possibilit dune importante mcanisation permettant
dutiliser des grosses machines
Lensemble de ces avantages conduit gnralement des
cots dexploitation par tonne faible.
Quelques faits nouveaux lis aux progrs techniques sont la
base de lapprofondissement constant des mines ciel ouvert. Il
sagit de :
1. les engins de carrire accroissent constamment leur
possibilit de dcouverture en rduisant le prix de
revient de lunit de volume abattu et dplac, ce qui
Cours dexploitation des mines ciel ouvert Page 2 sur 254 Par Pr. Dr. Ir. Kamulete MUDIANGA Nsensu Pierre
permet daccrotre le volume total excaver par rapport
au tonnage des minerais exploiter.
2. les mthodes modernes de concentration des minerais
permettent denvisager lexploitation des gisements et
des rejets (aprs concentration) faible teneur mais
fort tonnage. Cest ainsi que certains gisements et rejets
des usines de concentration considrs jusque l comme
striles (cest--dire la teneur de coupure faible par
rapport celle exige par les installations de
concentration) peuvent tre considrs aujourdhui trs
rentables compte tenu des progrs de la mthodes de
concentration (par exemple les terrils des usines de la
Gcamines Lubumbashi). Ceci signifie galement que la
notion de gisement ou de strile est une notion relative
qui volue dans le temps et dans lespace compte tenu
des progrs technique et scientifique.
3. le progrs des mthodes de prospection amne
dcouvrir dautres nouveaux gisements superficiels dans
les pays industrialiss ainsi que dans les rgions peu
accessibles de certains pays en voie dindustrialisation.
4. il faut savoir quon dispose actuellement des moyens de
plus en plus performants dans les nombreux domaines
touchant les mines ciel ouvert et en particulier :
a) Topographie : les appareils infrarouge ont
actuellement une prcision et une fiabilit
remarquable.
b) Mcanique des roches et des sols : la connaissance
des caractristiques mcano physiques des
Cours dexploitation des mines ciel ouvert Page 3 sur 254 Par Pr. Dr. Ir. Kamulete MUDIANGA Nsensu Pierre
gisements permet partir des essais in situ ou sur
des chantillons au laboratoire, de dterminer ds
ltude dlaboration du projet, la mthode de
fragmentation des matriaux. Mais cest la
dtermination des angles des talus et des
techniques spciales dosculation qui permettent un
contrle trs prcis des bords des carrires dune
mine ciel ouvert qui est dune grande importance
pour la stabilit des travaux des travaux miniers.
c) Ces deux domaines ont une grande importance
aussi bien au moment de llaboration dun projet
par la fixation de la forme et de calcul du volume
excaver que pendant lexploitation pour assurer la
scurit et la diminution du cubage excaver, ce
qui a pour consquence la rduction du cot des
oprations minires.
d) Hydrogologie : le domaine est dune grande
importance dans certaines mines ciel ouvert cas
dans les conditions de travail dans ces dernires et
les prix de revient peuvent dpendre trs largement
du traitement des eaux (exhaure). On dispose
actuellement grce linformatique des logiciels
permettant de simuler les venues deau souterraine
et de dterminer la quantit deau pomper en vu
de rabattre le niveau de la nappe aquifre.
e) Informatique : actuellement, il existe plusieurs
logiciels permettant de rsoudre les problmes
spcifiques dune mine ciel ouvert tels que :
Cours dexploitation des mines ciel ouvert Page 4 sur 254 Par Pr. Dr. Ir. Kamulete MUDIANGA Nsensu Pierre
La stabilit des talus
Le rabattement de la nappe aquifre
La trace des plans de carrires ou design
(projets partiels ou projet global) et le calcul
de la quantit des matriaux contenue dans
les limites des projets partiels ou global
dexploitation.
La planification court et moyen terme
La simulation du transport et des extractions
minires ainsi que leurs contrles
priodiques et la mise jour.
Les exploitations ciel ouvert ont des caractristiques
particulires qui ont une grande influence sur leur prix de revient :
Elle ncessite des investissements trs importants en
quipements et parfois en travaux prparatoires dune
part et dautre part les charges financires reprsentent
une part non ngligeable du prix de revient
Lorganisation du chantier doit tre particulirement
soigne et suivie si lon veut tirer un rendement maximum
des machines ou engins dexploitation. Le matriel mis en
uvre est de plus en plus sophistiqu do la qualification
de la main duvre simpose et lentretien de plus en plus
pouss.
Lexploitation ciel ouvert se fait habituellement de deux
manires :
Cours dexploitation des mines ciel ouvert Page 5 sur 254 Par Pr. Dr. Ir. Kamulete MUDIANGA Nsensu Pierre
Par des moyens mcaniques (procd dit excavation) en
employant comme engins miniers des sondeuses, des
excavateurs, des camions bennes.
Par des moyens hydromcaniques de deux faons :
1) Dans les roches tendres avec comme quipement
principal les monitors et les pompes
2) Dans les gisements se trouvant soit dans les
rgions fortement marcageuses, soit au fond des
cours deau, soit dans les lacs avec comme
quipement principal les dragues, en particuliers
les draglines.
Dans certaines conditions, on utilise les procds manuels
pour extraire du minerai du sous-sol :
Dans les pays main duvre chre, exploiter des petits
gisements riches.
Dans les pays main duvre moins chre, exploiter
des petits gisements erratiques (irrguliers)
Lors de lexploitation ciel ouvert, on distingue trois tapes
essentielles des travaux miniers savoir :
Louverture du gisement qui est prcde par la
prparation de la surface (dbroussaillement, dboisage)
avec lasschement du champ minier
Le dcoupage du champ minier de la carrire et
lenlvement des morts terrains (striles)
Les travaux dexploitation pour lenlvement du minerai
Linconvnient majeur dans les travaux miniers ciel ouvert
est leurs dpendances aux conditions atmosphriques (pluie, vent,
neige, soleil) et des intempries peuvent provoquer des srieux
Cours dexploitation des mines ciel ouvert Page 6 sur 254 Par Pr. Dr. Ir. Kamulete MUDIANGA Nsensu Pierre
problmes aussi bien que pour le confort du personnel que pour la
rsistance et lentretien du matriel. Dans les rgions trs froides,
les aciers ordinaires peuvent se casser comme du verre, les huiles
et les graisses conglent. Dabondantes chutes de neige peuvent
interrompre pendant plusieurs jours les travaux dexploitation, des
vents violents peuvent renverser des engins (vitesse de vent ~ 100
km/h).
Pendant lexploitation du gisement deux principes suivants
sont respecter :
1) Lexploitation dun gisement doit tre conduite de telle
faon que lorsquon aura atteint son dveloppement
normal, la teneur moyenne dexploitation doit se
rapprocher dautant que possible de la teneur de
coupure. Cela conduit exploiter simultanment suivant
la proportion tablir daprs la prospection et la
slectivit des zones riches et pauvres.
2) Les travaux douverture du gisement entranent
habituellement des grosses dpenses, il faut sefforcer
de les amortir dans le dlai le plus bref. A cet effet, on
exploitera en tout premier lieu des chantiers ou des
zones du gisement reconnues plus riches. Ainsi, on
commencera si possible par les travaux prparatoires
permettant lexploitation immdiate du minerai.
Cours dexploitation des mines ciel ouvert Page 7 sur 254 Par Pr. Dr. Ir. Kamulete MUDIANGA Nsensu Pierre
CHAP I EXPLOITATION ET TRAVAUX
MINIERS
I.1 Mthodes dexploitation
I.1.1 introduction
En dfinissant une mthode dexploitation comme la progression
dans le temps de lensemble de gradins lintrieur de la fosse ultime,
nous avons une dfinition de la mthode dexploitation qui tient
compte de la morphologie du gisement.
Dune part, les moyens mis en uvre pour dplacer le strile
peuvent dterminer les principaux paramtres dans la classification
des mthodes dexploitation ciel ouvert, et dautre part par le choix
du matriel peut lui seul caractriser la mthode dexploitation.
Cest pourquoi on entend parler de lexploitation par draglines ou
par roues-pelles.
On remarque que les mthodes dexploitations ciel ouvert ne
bnficient pas dappellation relativement universelle comme celles des
mines souterraines.
Sur base des considrations ci-dessus, il est parfois difficile de
donner une classification des mthodes ciel ouvert.
Dans ce cours, nous allons distinguer deux catgories des
mthodes dexploitation ciel ouvert :
1. une classification qui tient compte de la morphologie du
gisement
2. une classification qui tient compte des moyens de dplacement
du strile
Cours dexploitation des mines ciel ouvert Page 8 sur 254 Par Pr. Dr. Ir. Kamulete MUDIANGA Nsensu Pierre
I.1.2 Mthodes dexploitation bases sur la
morphologie du gisement
Les mthodes dexploitation dpendant de la morphologie du
gisement peuvent tre classes en deux types principaux :
les gisements en forme damas et de filon (dressants et semi
dressants)
les gisements subhorizontaux ou tabulaires (horizontal)
Dans le premier cas, il sagit soit du gisement avec striles
juxtaposs qui, gnralement, affleurent et ayant des terrains durs,
soit des gisements ayant des terrains de recouvrement superficiels (ex :
cuivre, fer).
Dans le second cas, il sagit des gisements sans strile de
recouvrement qui affleurent (calcaire, porphyre), soit des gisements
ayant des terrains de recouvrement superficiels (lignite, charbon,)
I.1.2.1 Mthode par fosses embotes
Dans le cas des gisements en amas ou des filons, lexploitation se
dveloppe verticalement en contre bas par fosse successives
comportant du minerai et du strile que lon est oblig dexcaver, et de
dplacer au fur et mesure de lapprofondissement des travaux
dexploitation. Cest une mthode gnrale appele excavation globale,
Cours dexploitation des mines ciel ouvert Page 9 sur 254 Par Pr. Dr. Ir. Kamulete MUDIANGA Nsensu Pierre
il sagit dun grand cratre dont le profil est constitu de gradins. La
crte de chaque gradin est reprsente en plan par une courbe ferme.
Si la rgion est montagneuse, certains gradins peuvent tre
incomplets, ce qui permet priodiquement de crer des nouveaux
gradins plus profonds en faisant progresser le front des travaux en
profondeur.
La zone minire : il est toujours variable et le creusement de
linclin se ralise jusquau stade final de lexploitation.
Figure 1. Mthode d'exploitation par fosses embotes
Ce type dexploitation possde deux particularits :
la conduite des travaux dexploitation prsente un caractre
irrversible, leur volution tant fixe par une tude
pralable de la forme ultime (finale) et il est pratiquement
impossible de sen carter par la suite, ceci cause du
rapport de dcouverture important qui peut survenir en
voulant extraire une partie de minralisation non incluse
dans le projet de la fosse finale.
Le rapport de dcouverture tant fonction de la profondeur
dexploitation et de la morphologie du gisement, ses
variations peuvent dans certaines conditions tre
importantes entre deux phases dexploitation successives.
Cours dexploitation des mines ciel ouvert Page 10 sur 254 Par Pr. Dr. Ir. Kamulete MUDIANGA Nsensu Pierre
Par consquent, la planification de la production minire est lun
des problmes dlicats de ces types dexploitation. Cette mthode exige
la constitution des terrils extrieurs non loin du champ minier, des
endroits spcialement prvus cet effet.
I.1.2.2 Mthodes dexploitation par tranches
successives
Dans le cas des gisements subhorizontaux ou en plateures,
lexploitation se dveloppe horizontalement et en sefforce pour
diminuer la distance de transport du strile, de le dposer dans la
fosse aussitt aprs avoir exploit le minerai. Ce remblayage peut tre
fait soit par un seul engin (pelle ou dragline de dcouverture), soit au
moyen de pont de transfert ou des sauterelles, soit par des camions-
bennes associs aux bulldozers.
Cette mthode est appele mthode par tranches successives,
cest--dire des terrains en place qui recouvrent la couche minralise
sont dplacs et remis en arrire l o on a dj enlev du minerai.
Cours dexploitation des mines ciel ouvert Page 11 sur 254 Par Pr. Dr. Ir. Kamulete MUDIANGA Nsensu Pierre
Figure 2. Mthode d'exploitation par tranches successives
I.1.2 Mthodes dexploitations bases sur des
dplacements des striles
Les moyens mis en uvre pour dplacer les striles dterminent
les principaux paramtres de la mthode dexploitation ciel ouvert :
La hauteur et le nombre de gradins des striles et du minerai
La largeur des plates-formes de travail
Le nombre dinclins pour le transport
Le nombre de fronts dabattage, lordre et le systme de
dplacement des fronts des travaux
La quantit des rserves dcouvertes et prpares
Ainsi, on distingue cinq mthodes dexploitation en se basant sur
le mode de transport des dblais au sein de la carrire avec formation
des terrils intrieurs ou extrieurs.
1. Mthodes sans transport : cette mthode peut tre soit
simple, soit avec remaniement des dblais ou terrils. Dans
le premier cas, il sagit de la mise en terril des dblais
directement par lexcavateur employ pour lenlvement
des morts terrains. Tandis que dans le second cas, il sagit
de la formation puissante de strile. On est amen
employer un excavateur supplmentaire sur les terrils pour
rpartir la roche dverse par un excavateur de
dblaiement. Comme excavateur, on utilise les pelles
mcaniques et draglines. Les champs dapplication de la
mthode sont :
Les couches horizontales de puissance limite avec le
recouvrement de duret moyenne et dpaisseur
limite
Cours dexploitation des mines ciel ouvert Page 12 sur 254 Par Pr. Dr. Ir. Kamulete MUDIANGA Nsensu Pierre
Les couches moyen pendage incluses dans les
terrains tendres et situes faibles profondeurs. Ce
qui permet de remanier deux ou plusieurs fois le
dblais au moyen dexcavateur.
2. Mthode avec emploi dengins de transfert : la mthode est
employe lorsque les dblais sont rejets dans le terril
intrieur au moyen dengins de transport
mobiles(sauterelles et pont de transfert) et les matriels
dexploitation tant des excavateurs godets multiples. La
mthode est utilise lors de lexploitation des couches
horizontales ou subhorizontales de recouvrement meuble et
dune grande paisseur.
3. Mthode spciale : cest une mthode o les dblais sont
vacues au moyen des engins suivants :
Scrapers
Monitors et pompes
Grues
Convoyeurs avec stackers (rembalyeurs) ; les deux
premiers types dengins sont utiliss lors de
lexploitation des couches horizontales et
subhorizontales de recouvrement tendre et meuble.
Tandis que les deux derniers moyens sont utiliss
lorsque la couche minralise doit avoir un fort
pendage et tre incluse dans les terrains durs.
4. Mthode avec transport des dblais : cest une mthode
utilise dans toutes formes de gisements (horizontal, semi
dressant et dressant) et de toute duret de recouvrement en
employant les excavateurs de tout type. Le transport des
dblais se fait par divers engins de transport (camion,
Cours dexploitation des mines ciel ouvert Page 13 sur 254 Par Pr. Dr. Ir. Kamulete MUDIANGA Nsensu Pierre
locomotives et wagons, convoyeur bandes) vers le terril
extrieur ou intrieur.
5. Mthode mixte : elle est employe lors de lexploitation des
couches horizontales ou peu inclines, de puissance limite
et de recouvrement tendre, meubles ou de duret moyenne.
Les dblais provenant des gradins suprieurs o lon
emploie les excavateurs de tout type sont transports dans
les diffrentes units de transport (camions, locomotives et
wagons, convoyeurs bande) jusquau terril intrieur ou
extrieur, tandis que les dblais provenant des gradins
infrieurs ou lon utilise les excavateurs organe de travail
de grandes dimensions sont rejets dans le terril intrieur
au moyen des excavateurs et dans le terril extrieur au
moyen des engins de transport.
I.1.4 Types de fronts de carrires et ordre de
progression
Selon lordre, la position des tranches daccs au front des
carrires sur le niveau dexploitation, on distingue trois principaux
cas :
1. Front unilatral
Cours dexploitation des mines ciel ouvert Page 14 sur 254 Par Pr. Dr. Ir. Kamulete MUDIANGA Nsensu Pierre
Figure 3. Front unilatral
2. Front bilatral
Figure 4. Front bilatral
3. Front central
Figure 5. Front central Le front central demande des investissements
supplmentaires pour donner accs au gisement par rapport
aux schmas unilatral et bilatral (les deux premiers
Cours dexploitation des mines ciel ouvert Page 15 sur 254 Par Pr. Dr. Ir. Kamulete MUDIANGA Nsensu Pierre
schmas). En contre partie, il assure le travail
indpendamment des moyens dexploitation (minimum deux
excavateurs sur le mme niveau dexploitation)
Dune faon gnrale, lordre de lextraction des matriaux
suivant le front de carrire dun gradin quelconque est dtermin par
des moyens dexcavation et de transport. On distingue essentiellement
les types dextractions suivantes :
1. Extraction par tranches horizontales de faible hauteur avec
disposition des enlevures en direction du front des gradins.
Cette mthode convient lemploi des scrapers et des
bulldozers (par exemple lors de lexploitation des gtes
alluvionnaires de diamants)
2. extraction par tranches verticales de faibles paisseur
suivant le talus du gradin. Ce procd est pratiqu lors de
lutilisation des excavateurs chanes godets.
3. Extraction par enlevures orients dans la direction du front
des gradins : ce procd est gnralement rpandu
lorsquon utilise des pelles mcaniques et hydrauliques
accompagnes des camions-bennes ou des locomotives et
des wagons.
4. Extraction par enlevures orientes transversalement par
rapport au front de gradin : ce procd est gnralement
pratiqu lorsquon utilise la roue pelle accompagne
habituellement des moyens de transport suivants :
convoyeur bandes, parfois locomotive et wagon ainsi que
draglines.
La vitesse de progression du front de carrire est donne par
lexpression suivante :
HgLPaV
eff
.
= (m/an)
Cours dexploitation des mines ciel ouvert Page 16 sur 254 Par Pr. Dr. Ir. Kamulete MUDIANGA Nsensu Pierre
Avec Pa : la production annuelle en m3/an
Lef : la longueur totale du front de carrire sur tous les
niveaux dexploitation en m
Hg : la hauteur du gradin en m
Dans les carrires contemporaines, la vitesse de progression du
front de carrire varie de 30 400 m par an. Cette progression est la
plus faible dans les gisements semi dressants et dressants exploits
par la mthode des fosses embotes ; et la plus grande dans les
gisements en plateure exploit par la mthode des tranches
successives.
I.2 Elments fondamentaux en mine ciel
ouvert
Le stade principal en mine ciel ouvert consiste largir petit
petit une tranche de dcoupage dont les parois sont tailles et
prennent par la suite la forme dun gradin.
I.2.1 Gradins
Cest un lment fondamental technologique de lexploitation
ciel ouvert reprsentant une partie des morts terrains ou du gisement
enleve de manire autonome et qui est desservi par des moyens de
transport qui lui sont propres.
Chaque gradin a gnralement deux surfaces dgages :
Le front dattaque
Le talus du gradin
Les lments gomtriques et technologiques sont sur la figure ci-
dessous :
Cours dexploitation des mines ciel ouvert Page 17 sur 254 Par Pr. Dr. Ir. Kamulete MUDIANGA Nsensu Pierre
Figure 6. Elments gomtriques et technologiques d'un gradin
1. Toit du gradin : cest la surface horizontale limitant le
gradin sa partie suprieur
2. Mur : cest la surface horizontale limitant le gradin sa
partie infrieure
3. Talus : la surface latrale incline limitant le gradin du cot
vide de lexploitation
4. Front dattaque : cest lemplacement o lexcavateur
travaille
5. Arrte suprieure : cest la ligne dintersection entre le toit
et le talus
6. Arrte infrieure : cest la ligne dintersection entre le mur
et le talus
7. Angle du gradin : cest langle form entre le mur et le
talus. Cet angle est choisi suivant la nature des roches et
particulirement en fonction de leur nature.
La largeur de la plate forme de travail est habituellement de 10 m
afin de faciliter les manuvres de transport.
Cours dexploitation des mines ciel ouvert Page 18 sur 254 Par Pr. Dr. Ir. Kamulete MUDIANGA Nsensu Pierre
Les gradins qui reculent au cours dexploitation ciel ouvert sont
appels gradins en exploitation. Les gradins autres que ceux en
exploitations sont limits par des plates formes troites dont la largeur
est de 20 50 % de la hauteur du gradin. Ces plates formes sont
destines amliorer la stabilit des talus et on les appelle banquettes
de scurit.
Une partie de lenlevure limite en longueur par des moyens
dabattage et de chargement indpendant sappelle bloc.
Figure 7. Schma d'un bloc d'exploitation
Dune carrire quelconque ou mine ciel ouvert, lensemble des
gradins en exploitation constitue en gnral une vaste excavation dont
la configuration gnrale est reprsente par la figure suivante :
Figure 8. Coupe verticale d'une mine ciel ouvert montrant certains lments fondamentaux ciel ouvert
La plate forme infrieure du dernier gradin sappelle le fond de la
carrire.
Cours dexploitation des mines ciel ouvert Page 19 sur 254 Par Pr. Dr. Ir. Kamulete MUDIANGA Nsensu Pierre
I.2.2 Bords de la carrire
Les bords de la carrire sont des surfaces latrales limitant les
vides crs par lexploitation. Ce sont des plates-formes et des talus
des gradins.
On distingue :
Les bords de travail
Les bords inexploits
Les bords de travail reprsentent un ensemble de gradin sur
lesquels les travaux dexploitation sont excuts progressivement. Les
bords inexploits sont des bords o lon neffectue pas les travaux
dexploitation et sont utiliss pour lvacuation des produits et la
scurit des travaux.
Souvent, on prend comme niveau de rfrence, le niveau de la
mer. Ici Lubumbashi, nous sommes au niveau 1200. Ainsi, la
surface du sol est considre ce niveau. Si nous descendons de 10
m, nous avons successivement 1190 m ; 1180 m ;
I.2.3 Contour de la carrire
Le contour suprieur de la carrire est lintersection du bord
suprieur de la carrire et la surface vierge. Tandis que le contour
infrieur est lintersection du bord infrieur de la carrire et de son
fond.
I.2.4 Talus de la carrire
La position principale du bord de la carrire en tout moment
dexploitation est caractrise par le talus de la carrire. Ce dernier
reprsente une surface imaginaire passant par le contour suprieur et
infrieur de la carrire.
Langle de talus de la carrire est dtermin en fonction de :
La position de la profondeur dexploitation Hx
Cours dexploitation des mines ciel ouvert Page 20 sur 254 Par Pr. Dr. Ir. Kamulete MUDIANGA Nsensu Pierre
La largeur de la plate forme de travail et banquette de
scurit
La tenue des roches formant le bord de la carrire
Pour les bords de travail, langle de talus 1 est toujours infrieur
celui du bord inexploit 2.
Dune faon normale, on adopte des angles des talus plus faibles
pour une roche de mauvaise tenue. Par contre, on adopte des angles
plus levs pour une roche de bonne tenue.
Le talus de liquidation est la pente gnrale des talus de la
carrire dans la phase finale de ses activits. Il est choisi sur base des
calculs spciaux de manire assurer la stabilit des bords de la
carrire et la diminution des striles excaver. Pratiquement, langle
de talus de liquidation correspond dans la plupart des cas langle de
talus de la carrire du cot du bord inexploit. Cest--dire ''22 =
I.3 Travaux miniers
I.3.1 Dcouverture
La dcouverture est lenlvement du mort terrain qui recouvre un
gisement dans le but de lexploiter ciel ouvert. Les gisements sont
exploits ciel ouvert. Relief du terrain est favorable aux travaux
daccs et que le prix de revient dune tonne du minerai tout venant est
infrieur celui quun obtiendrait en utilisant lexploitation souterrain
ainsi quau cours du march dune tonne du minerai extraite.
La dcouverture dun gisement se fait par le creusement des
tranches principales qui donnent accs la couche minralise et des
tranches de dcoupage qui prparent le champ de la carrire
lexploitation.
Cours dexploitation des mines ciel ouvert Page 21 sur 254 Par Pr. Dr. Ir. Kamulete MUDIANGA Nsensu Pierre
I.3.2 Rapport de dcouverture
Le rapport de dcouverture est le rapport entre la quantit de
strile et la quantit du minerai extraite simultanment dans un projet
ou phase dexploitation.
Ce rapport apparat comme une caractristique moyenne ralise
un stade dexploitation ou ralise partir de ce stade.
Lorsque le gisement est stratiforme ou subhorizontal et ayant un
recouvrement superficiel (ou mort terrain), on parle de taux de
recouvrement ou de dcouverture.
Mathmatiquement, le rapport de dcouverture est dfini par
QmQsRd = ; Avec :
Rd : le rapport de dcouverture
Qs : la quantit de strile extraite ou excave
Qm : la quantit du minerai extraite.
Le rapport de dcouverture peut tre exprim
Soit en m3/ m3, on parle du taux de dcouverture volumtrique
Soit en t/t, on parle du taux de dcouverture pondrale
Soit en m3/t, on parle du rapport de dcouverture qui reprsente
le cubage du strile excav pour extraire une tonne de minerai.
Le rapport de dcouverture dpend de la morphologie du
gisement et de la profondeur laquelle celui-ci se trouve.
I.3.2.1 Mine ciel ouvert avec Rd constant
Il sagit des mines ciel ouvert o le rapport de dcouverture
reste constant durant toute lexploitation. On arrive une telle
volution lorsque la couche minralise a une grande extension
horizontale et un recouvrement rgulier des striles (gisement en
plateure ou subhorizontal). Dans ce cas, on peut approximativement
dfinir le taux de dcouverture par le rapport de lpaisseur des striles
Cours dexploitation des mines ciel ouvert Page 22 sur 254 Par Pr. Dr. Ir. Kamulete MUDIANGA Nsensu Pierre
Hst de recouvrement la puissance moyenne ma du gisement. Ce qui
sexprime :
am
HstRd =
Figure 9
I.3.2.2 Mine ciel ouvert Rd variable
Il sagit des mines ciel ouvert o le Rd varie avec
lapprofondissement des travaux dexploitation. Dans ce cas, comme le
Rd augmente avec la profondeur dexploitation (gisement dressant et
semi dressant), le prix de revient dune tonne extraite ciel ouvert qui
lui est proportionnel varie de la mme faon.
Figure 10
Lexpression du Rd par unit de ltendue du gisement se dfinit
par
Cours dexploitation des mines ciel ouvert Page 23 sur 254 Par Pr. Dr. Ir. Kamulete MUDIANGA Nsensu Pierre
QmQsQsQsRd 321 ++= (m3/t.s)
Avec 1Qs : la quantit de strile de recouvrement Qs2 et Qs3 : la quantit de strile intercalaire ciel ouvert. Ainsi, la limite de rentabilit ciel ouvert correspond
lgalit de ces deux prix de revient. Donc Ps=Pt, et Ps = Pe+Rd.Pd
Ce qui donne Pd
PePsRdl =
On arrte lexploitation ciel ouvert lorsque le Pr dune tonne de
minerai extraite en ciel ouvert est suprieur au prix de vente dune
tonne de minerai extraite ou traite. Dans ce cas, la limite de
rentabilit diune mine ciel ouvert correspond lgalit de ces
derniers : Pt=Pv et Pe+Rd.Pd ; ce qui donne Pd
PePvRdl =
La dtermination du rapport limite de dcouverture ncessite des
tudes assez complexes. Le passage de la mine ciel ouvert celle
souterraine nest pas du tout une simple opration.
I.3.3 temprament
Cest le rapport entre la quantit totale des matriaux excavs
(strile et minerai) exprim en m3 et la quantit des minerais
valorisables en tonnes sches (ts) ralise un stade dexploitation.
Mathmatiquement, le temprament est exprim par le rapport
suivant :
QmvQmsTe = (m3/ts)
Avec Qms : le cubage total des matriaux excavs et dplacs en m3
Qmv : le tonnage total du minerai valorisable extrait en tonnes sches
Cours dexploitation des mines ciel ouvert Page 24 sur 254 Par Pr. Dr. Ir. Kamulete MUDIANGA Nsensu Pierre
Graphiquement, le temprament est reprsent comme le montre
la figure ci-dessous qui, en ralit, est irralisable cause des alas de
la production.
CET
I MA
X
Cu
ba
ge
to
tal
( m
ine
rai-
st
rile
)
Figure 11. Courbes des tempraments
I reprsente le point initial des activits
F reprsente le point correspondant un certain stade
dexploitation ou un point final des activits dexploitation.
On remarque que le temprament reprsente alors la pente ou le
coefficient angulaire de la droite IF. Lexpression du temprament
suppose quune tude pralable de teneur de coupure a t faite et cela
en fonction de lvolution des techniques de rcupration et du prix
du mtal sur le march considr long terme.
Cours dexploitation des mines ciel ouvert Page 25 sur 254 Par Pr. Dr. Ir. Kamulete MUDIANGA Nsensu Pierre
En effet, suivant lvolution du cours de mtal sur le march
international et des techniques minralogiques et mtallurgiques de
rcupration, on peut soit abaisser, soit lever la teneur de coupure.
Dans la conjoncture favorable o la valeur du mtal est leve,
on peut produire des concentrs des teneurs plus basses, donc
on abaisse la teneur de coupure. Ce qui entrane gnralement la
rduction de la quantit des striles enlevs et une augmentation
des rserves valorisables. Dans ce cas, le temprament est dfini
par la tangente tg F qui est la pente de la droite IF.
Dans la conjoncture qui est dfavorable, il faut au contraire
produire des concentrs plus riches pour que lexploitation
puisse tre rentable. Donc on augmente la teneur de coupure. Ce
qui entrane normalement une diminution de la quantit du
minerai valorisable et une augmentation de la quantit des
striles. Dans ce cas, le Te est dfini par tg aF qui est la pente de
la droite IF.
Compte tenu des contraintes relles de lexploitation on prend en
considration dans le calcul du Te et du transport des produits depuis
le front dabattage jusqu leur point de destination, ainsi que les
tonnes mtal vendables, on introduit ainsi dans la formule du Te la
notion des distances standards et celle de tonnes mtal. On obtient la
formule plus largie du Te qui peut sexprimer comme suite :
mtaltonnestkmmTe
=.
3'
Avec km.st : kilomtre standard
N.B : la teneur de coupure est la teneur limite en dessous de laquelle
le minerai nest plus exploitable conomiquement. Cette teneur est
troitement lie la technologie utilise pour la rcupration des
mtaux valorisables tant au niveau de la minralogie quau niveau de
la mtallurgie.
Cours dexploitation des mines ciel ouvert Page 26 sur 254 Par Pr. Dr. Ir. Kamulete MUDIANGA Nsensu Pierre
Le temprament et le rapport de dcouverture sont lis par
lexpression suivante :
Sachant que min
minT
VstVTe += ; avec Vmin le volume du minerai extrait et
Vst le volume de strile enlev en m3 ; et Tmin le tonnage du minerai
extrait en ts.
Or minT
VstRd = ;
Ainsi lexpression du temprament devient :
RddT
VstTd
TT
VstTVTe +=+=+=
min1
minmin.minmin
minminmin
On retient donc que Rdd
Te +=min1
Avec dmin , la densit du minerai
I.3.4 Distance standard
La plupart des mines ciel ouvert vacuent leurs produits par
un systme pelle benne ou chargeuses bennes.
Ce systme est celui qui offre une grande souplesse et qui
sadapte aux conditions varies que peut connatre une exploitable
ciel ouvert. Ses avantages sont bien souvent dcisifs car dune
manire gnrale, le transport constitue sur le plan conomique, la
plus grande partie du cot dexploitation minire.
Dans ce qui suit, nous allons nous limiter la formulation de la
distance standard, ce qui nous permettra davoir une base de
comparaison des diffrentes conditions.
I.3.4.1 Dfinition
La distance standard reprsente une distance fictive quaurait
effectu une benne une vitesse moyenne hors carrire sur un plat
horizontal pendant un temps gal la moiti du temps de cycle sur un
circuit rel.
Cours dexploitation des mines ciel ouvert Page 27 sur 254 Par Pr. Dr. Ir. Kamulete MUDIANGA Nsensu Pierre
On peut galement la dfinir comme une mesure en carrire pour
les distances parcourues par les bennes en contrlant le rendement
aussi bien de transport que celui des excavateurs des chantiers.
I.3.4.2 But de la notion de la distance standard
La notion de distance standard sest impose suite certaines
difficults concernant :
Les vacuations de la production
La comparaison de deux chantiers diffrents ou de deux
carrires ou de deux poques diffrents.
Ainsi, il fallait un moyen conventionnel pour :
Pouvoir uniformiser le transport dans les diffrents chantiers ou
carrires
Pouvoir prvoir les heures bennes ncessaires pour lvacuation
dun cubage donn.
Mieux planifier les travaux, les contrler et les valuer.
La dfinition de la formule de distance standard, exprime en m3/h
est la base de la base de la notion de la productivit exprime en
m3 km.st/h.
La formule de distance standard tend exprimer la ralit et elle
doit faire lobjet dune vrification frquente pour couvrir les effets
saisonniers et dceler les amliorations possibles telles que :
Temps dattente
Temps de chargement
Vitesse moyenne des camions ou bennes, etc
I.3.4.3 Etablissement de la formule de distance standard
Etant donne la complexit du problme de transport et des alas
de la production, on va se limiter lors de ltablissement de la formule
de distance standard aux facteurs essentiels suivants :
Le type ou ltat mcanique du camion ou benne utilis
La composition du travail (inclin, horizontal)
Cours dexploitation des mines ciel ouvert Page 28 sur 254 Par Pr. Dr. Ir. Kamulete MUDIANGA Nsensu Pierre
Le type de terrain (tendre ou abattu)
Par ailleurs, on doit respecter les hypothses suivantes :
Les bennes roulent de la mme faon (ce qui nest vrai)
Ltat des trajets des chantiers est bon
Le positionnement de la benne par rapport lexcavateur est
convenable
Les oprateurs des excavateurs ainsi que les chauffeurs des
bennes ont les mmes habilits.
a) Profil du trajet : chantier dexploitation/remblai
Figure 12. profil du trajet: chantier d'exploitation/ remblai
A : fond de la carrire
B et D : inclins (8% 10 %)
C : Hors carrire
E : remblai
b) Temps de cycle benne
Ce temps est dfini par : T= Tv+Tf ; Avec :
Tv : temps variable=Ta+Tr (Ta : temps aller (benne charge)
et Tr : temps retour (benne vide) et Tr : temps retour (benne
vide)
Tf : Temps fixe qui est dfini par :
mvttmrgttdtmctctatttmaTf '' ++++++= ; Avec : tma : temps de manuvre sur chantier
Tatt : temps dattente la pelle
Tc : temps de chargement du camion
Cours dexploitation des mines ciel ouvert Page 29 sur 254 Par Pr. Dr. Ir. Kamulete MUDIANGA Nsensu Pierre
Tmc : temps de manuvre de dversement sur
remblai
Td : temps de dversement ou de dchargement
Tmrg : temps de ravitaillement en gasoil rapport au
temps de cycle de la benne sans attente la pelle
Tmvt : temps de la visite dune benne rapport au
temps de cycle de la benne sans attente la pelle.
c) Vitesse moyenne de la benne
Connaissant la distance de chaque troncon parcouru par les
bennes ainsi que le temps ncessaire pour parcourir cette
distance(dterminer par.
1. sur linclin : le temps ti pour parcourir la distance Di
sur linclin la vitesse Vi est donn par : ViDi
ti = . La
distance standard sur linclin vaut : VhViDiVhtiiDst == .. .
Laccroissement unitaire par rapport la dnivellation
v en prenant en considration la pente p exprim en %
est donn par : )1(1
'
==
ViVh
ppI
I
Figure 13. Profil du trajet sur inclin
DvDiDst Ii'+=
Cours dexploitation des mines ciel ouvert Page 30 sur 254 Par Pr. Dr. Ir. Kamulete MUDIANGA Nsensu Pierre
2. Sur le remblai : sur le remblai, le temps pour parcourir
la distance Dr la vitesse Vr est donn par : VrDr
tr = . La
distance standard pour le remblai vaut : VhVrDr
rDst =. .
Laccroissement absolu )1( ==VrVhDrDrVh
VrDrR
Laccroissement unitaire : 1==VrVh
DrR
r .
Do DrDrrDst r+= .
3. Hors carrire
Le temps th pour parcourir la distance Dh hors carrire
la vitesse Vh est donn par : VhDh
th = . La distance standard
hors carrire vaut : DhVhVhDhhDst ==.
La distance standard vaut :
KDrDDfDst rIff ++++= '
Avec
Df : distance horizontale au fond de la carrire dont la valeur ne
peut excder 200 m. on suppose que lexcdant est une
bonne piste et la benne peut rouler la vitesse Vh
Dv : distance correspondant la dnivellation entre le point de
chargement et de dchargement
Dr : la distance horizontale sur le remblai dont la valeur ne peut
excder 200 m. on suppose que lexcdant est une bonne
piste et que la benne peut rouler la vitesse Vh
K : terme reprsentant une distance fictive correspondant au
temps fixe Tf que lon calcule par lexpression suivante :
2.VhTfK = . Le terme K est variable suivant :
o Le mode de chargement
Cours dexploitation des mines ciel ouvert Page 31 sur 254 Par Pr. Dr. Ir. Kamulete MUDIANGA Nsensu Pierre
o La nature des terrains chargs
o Dautres facteurs tels que la pluie, le mauvais tat de
chantier ou du remblai, route glissante
Calcul du terme Tmrg
Le temps moyen de ravitaillement en gasoil Tmrg se calcule par
lexpression suivante : nHthTrgTmrg .= (s/h),
Avec
Trg : Temps de ravitaillement en seconde et n le nombre de fois
que la benne passe au ravitaillement en une journe.
Hth : heures thoriques de travail dune benne par jour
Le temps moyen de ravitaillement en gasoil Tmrg rapport au
temps de cycle en minutes de la benne sans attente la pelle est
calcul par lexpression suivante :
DcyTmrgmrgT60
' = (s/cycle benne)
Avec Dcy : dure du cycle de la benne sans attente la pelle en
minute.
Calcul de Tmvt
le temps moyen de visite dune benne par heure se calcule par :
nHthTvt
mvtT =' (s/cycle benne)
avec
Tvt : temps de visite dune benne en s
n le nombre de visite par jour
le temps moyen de la visite dune benne Tmvt rapport au temps
de cycle de la benne en minutes sans attente de la benne la pelle est
calcul par lexpression suivante :
DcyTmvtmvtT60
' = s/cycle benne
Cours dexploitation des mines ciel ouvert Page 32 sur 254 Par Pr. Dr. Ir. Kamulete MUDIANGA Nsensu Pierre
I.3.4.4 Dtermination de la distance standard dune
carrire
Elle se dtermine de la manire suivante :
lon dtermine la distance de chaque trajet par lapplication
de la formule gnrale de la distance standard
connaissant le cubage transporter sur chaque trajet, on
calcule pour ce dernier le m3 km.st
on fait la sommation des m3 km.st de lensemble des trajets
de la carrire pour une priode bien dtermine.
Enfin, on dtermine la distance standard de la carrire en
divisant le total de m3 km.st de la carrire par le cubage
planifi durant une priode bien dtermine (cela peut tre
un mois, un trimestre, un semestre, une anne)
Nous avons la formule :
CpstkmmDst ii
n
ii
.
31=
=
Avec :
Dsti : la distance de la carrire en km.st
n : le nombre de trajets de la carrire
m3i : le cubage transporter par trajet i
km.st i : la distance standard du trajet i
Cp : cubage planifi de la carrire pour une priode
dtermine.
Remarque
Dans les mines ciel ouvert de la GCM, on utilise les formules
suivantes pour le calcul de la distance standards :
mDvDhDst 50010 ++= (Traction lectrique)
mDvDhDst 1755 ++= (Traction lectrique)
DfDrDvDhDst 35,0455,16,11 +++= Nouvelle formule
Cours dexploitation des mines ciel ouvert Page 33 sur 254 Par Pr. Dr. Ir. Kamulete MUDIANGA Nsensu Pierre
A la Minire de Bakwanga (MIBA), on utilise les formules
suivantes :
KDrDfDvDhDst ++++= 5,021,188,27 Avec K=1190 m (pour la pelle DEMAG)
I.3.5 Squences dexploitation, avance et retard
en dcouverture
Il est trs indispensable de reprsenter graphiquement la
squence dexploitation par le lieu gomtrique des points reprsentant
les tats de la carrire par lesquels lvolution du profil sappuie en se
dveloppant dans lespace.
A lintrieur dune mme cavit minire, il existe une infinit de
squences dexploitation tendant vers le profil rsiduel (ultime). De ce
fait, il est dune importance capitale de choisir la meilleure volution
possible, cest--dire la squence dexploitation rationnelle.
Lensemble des points dun plan tant isomorphe, nous serions
donc amens reprsenter un tat de la carrire par un point du plan
dont les composantes sont :
Le cubage total (strile et minerai) circonscrit par un tat de la
carrire en ordonne
Le tonnage de minerai circonscrit par cet tat de la carrire en
abscisses
Comme il existe une infinit de profils ou squences
dexploitation permettant dextraire en y annes x tonnes sches de
minerai, nous considrons par exemple deux carrires afin dtudier
lavance et le retard en dcouverture.
Cours dexploitation des mines ciel ouvert Page 34 sur 254 Par Pr. Dr. Ir. Kamulete MUDIANGA Nsensu Pierre
CET
I MA
X
Cu
ba
ge
to
tal
( m
ine
rai-
st
rile
)
La premire carrire qui extrait x tonnes sches de minerai avec un
minimum de cubage total et dont lvolution est reprsente sur la
figure ci-dessus par la droite IR. Cette carrire est caractrise par un
temprament partiel qui est la pente de la droite IR.
La deuxime carrire qui extrait x tonnes sches de minerai avec
un grand cubage total (strile et minerai) et dont lvolution est
reprsente par la droite IA ; cette dernire est caractrise par un
temprament partiel qui est la pente de la droite IA.
Lvolution de la carrire suivant la droite IR se fait avec retard
en dcouverture par rapport aux objectifs M et F. Tandis que
lvolution de la carrire suivant la droite IA se fait avec avance en
dcouverture pour les mme objectifs. Entre les points initial et final, il
existe une infinit de squences dexploitation dont toutes les courbes
reprsentatives aboutissent au mme point final F.
Cours dexploitation des mines ciel ouvert Page 35 sur 254 Par Pr. Dr. Ir. Kamulete MUDIANGA Nsensu Pierre
Lenveloppe de toutes les courbes situes droites et en bas de la
droite IF est appele courbe dexploitation temprament
instantan minimum (CETIMIN). Dans cette squence dexploitation
thorique, on cherche donc chaque moment tout au long de la vie de
la carrire effectuer un terrassement marginal un taux de
temprament minimum.
Il est vident quun projet dexploitation dune carrire ne peut
tre bas sur une CETIMIN. La zone en dessous de la CETIMIN est la
zone dpuisement des minerais dcouverts dans les limites du champ
minier avec comme consquence larrt dextraction des minerais tout
venant. La zone entre la droite IF et la CETIMIN est une zone
dextraction excessive avec la constitution des remblais en minerai tout
venant par dpassement dans la plupart des cas de la capacit de
lalimentation de lusine de traitement.
Financirement parlant, la stratgie IR correspond un
investissement rduit court et moyen terme du fait que le prix des
engins miniers la disposition de lexploitation (engins dexcavation,
de chargement, de foration, de transport et de terrassement) est moins
important dans lvolution IA avant sa dcouverture. En ce qui
concerne le long terme, un financement important est exig et avec
comme consquence un surquipement la fin de la dure de la vie de
la carrire (non amortissement complet des engins des engins). Cette
stratgie ne met nullement lexploitant labri des impondrables
pouvant surgir tout au long de la dure dexploitation de la carrire.
Lenveloppe de toutes les courbes en haut et gauche de la
droite IF est appele courbe dexploitation temprament
instantan maximum (CETIMAX). Dans cette squence dexploitation
thorique, on cherche donc chaque moment tout au long de la vie de
la carrire effectuer un temprament un taux de dcouverture
maximum. La zone entre la droite IF et la CETIMAX conduit la
Cours dexploitation des mines ciel ouvert Page 36 sur 254 Par Pr. Dr. Ir. Kamulete MUDIANGA Nsensu Pierre
rupture des alimentations en minerai des remblais et des usines de
traitement dans le cas dune seule carrire. Tandis que la zone au-del
de la CETIMAX est une zone dexcavation excessive des striles avec
comme consquence larrt dextraction des minerais tout venant.
Ainsi donc, on doit prvoir une avance en dcouverture
permettant :
De rgulariser le cubage total annuel dplacer
De se prmunir contre les vnements imprvus
De ne pas modifier frquemment la composition du parc de
matriel en faisant varier chaque anne les tempraments
avec comme consquence le surquipement au stade final
de lexploitation de la carrire.
Enfin, on peut conclure que laccumulation des retards en
dcouverture et leur report plus tard ne font que reporter une
priode venir tous les efforts et tous les investissements quil faudra
rpartir judicieusement dans le temps.
I.3.6 Principales oprations technologiques
Une entreprise autonome dans le cadre duquel se ralise
lexploitation ciel ouvert porte le nom de carrire ou dcouverte ou
mine ciel ouvert.
Dans lensemble des travaux miniers dune carrire, on distingue
quatre oprations technologiques principales :
Labattage (avec ou sans explosifs selon la nature de la roche)
Le chargement des produits
Le transport
La constitution des terrils (ceux-ci peuvent tre intrieurs ou
extrieurs) ainsi que la constitution des remblais en minerai.
Cours dexploitation des mines ciel ouvert Page 37 sur 254 Par Pr. Dr. Ir. Kamulete MUDIANGA Nsensu Pierre
Outre ces quatre oprations technologiques principales, nous
pouvons aussi parler de lexhaure, de la stabilit des talus et des
travaux de terrassement.
Pour les terrils extrieurs, on utilise les moyens de transport
adapts (bennes, locomotives et wagons).
Dans les rgions plates, on incline les voies en les installant sur
les remblais dont la hauteur augmente progressivement, parfois on
utilise le relief de la rgion (ravins, dpressions).
Les terrils intrieurs se font sans moyen de transport en jetant le
strile dans les vides cres par lexploitation ; cette opration appele
transfert se fait par des pelles mcaniques et draglines de
dcouverture, ponts de transfert et sauterelles. Quil soit intrieurs ou
extrieurs, les terrils ont soit un seul ou soit plusieurs gradins
pouvant stendre par dplacement soit parallle, soit en ventail, soit
en anneaux.
Figure 14. Extension en parallle
Figure 15. Extension en ventail
Cours dexploitation des mines ciel ouvert Page 38 sur 254 Par Pr. Dr. Ir. Kamulete MUDIANGA Nsensu Pierre
Figure 16. Extension en anneau
En mines ciel ouvert, il existe deux schmas types des quatre
oprations technologiques selon quon se trouve dans les roches dures
ou dans les tendres.
1. dans les roches dures
Stackers, sauterelle
Bulldozers Charrues
Locomotive et wagons
Camions convoyeur
Concasseur
Excavateur godet unique Chargeuse frontale
Foration et minage Abattage
Chargement
Transport
Mise en terril & constitution des remblais en minerai
Cours dexploitation des mines ciel ouvert Page 39 sur 254 Par Pr. Dr. Ir. Kamulete MUDIANGA Nsensu Pierre
2. dans les roches tendres
I.3.7 Dispache
I.3.7.1 Dfinition et rles
Le mot dispatche est un mot dorigine anglaise qui signifie
expdition. Tandis que le dispatching est dfini comme un centre de
commande qui assure le trafic jouant un grand rle dans lexploitation.
Tout dispatching minier a pour objectif dutiliser au mieux les
moyens de production.
Dans une mine ciel ouvert, le dispatche doit permettre de
o faire respecter le programme de production par une
rpartition intelligente du matriel (moyens de production)
o faire ressortir les causes de chmage et toutes sortes
danomalies en vue damliorer le taux dutilisation des
engins
Le dispatche a comme rle :
o assurer la gestion des engins dexploitation (pelles,
chargeuses frontales, scraper roues, sondeuses,
Abattage et chargement
Transport
Excavateur godet unique
Locos & wagons
Camions
Charrues Bulldozers Stackers ou rembalyeur
Sauterelles
Sauterelles Convoyeurs Ponts de
transfert
Pompage
Excavateur godets multiples
Monitors
Mise en terril & constitution des remblais minerais
Cours dexploitation des mines ciel ouvert Page 40 sur 254 Par Pr. Dr. Ir. Kamulete MUDIANGA Nsensu Pierre
bulldozer, niveleuses ou graders, des camions-bennes, des
convoyeurs bandes, des locomotives) et du personnel
(situation des chauffeurs, des conducteurs des engins
miniers, des oprateurs pelles). Le dispatche permet
galement de constituer un pont entre les diffrents
services de maintenance (suivie des pannes et
rorganisation de la planification).
o Contrler les entres des engins miniers sur le chantier,
ainsi que leurs sorties vis--vis de la maintenance
o Rgulariser les alimentations des usines de traitement
(laverie, concentrateur) sur base des teneurs renseignes
sur diffrents remblais en minerais ou diffrents fronts
dattaque.
o Planifier la production selon les objectifs atteindre
(organisation des chantiers sur base des performances des
engins dexploitation, exploitation selon les priorits
fixes)
o Pour mieux utiliser les moyens de production dans une
mine ciel ouvert, le dispatche peut englober en son sein
des services suivants :
o Affectation des engins miniers ainsi que leur suivie
o Voie fixe (pose des rails et entretien des voies ferres)
o Transport du personnel
o Ravitaillement en carburant de chaque type dengin
o Reprise des remblais en minerais
o Service de transport par courroie
I.3.7.2 Diffrents types de dispatche
A. Dispatche non informatis : il sagit du dispatche non
assist par ordinateur. Pour arriver coordonner les
diffrents services, le dispatche est muni de radios sous
Cours dexploitation des mines ciel ouvert Page 41 sur 254 Par Pr. Dr. Ir. Kamulete MUDIANGA Nsensu Pierre
diffrentes frquences qui tablissent une communication
continue entre les diffrents oprateurs. Lors de lutilisation
du dispatche non informatis, il a t mis en vidence les
faits suivants :
A. des informations transmises dans le
systme sont souvent :
o peu fiables
o fausses ou partielles
o discontinues
o sujettes des rectifications
impossibles
o dpendantes de lhumeur et du
niveau intellectuel de lagent
metteur (dispacheur, conducteur
benne, oprateur pelle)
B. le travail seffectue avec beaucoup
dincertitudes et une dcision prendre
est difficilement justifie
C. lintervention des exploitants sur chantier
est tardive en cas de chute de rendement
D. lerreur dans le calcul du rendement et les
heures dutilisation des engins sur
chantier et leur mise en disposition
B. Dispatche informatis : la conception du systme
informatis sera base autour de trois modles distincts :
1. modle semi automatique : il sagit dun systme dont les
donnes informatiser, essentiellement les voyages bennes
ou voyages locomotives sont introduites lordinateur par
le dispacheur via communication radios. Le traitement se
fera automatiquement par lordinateur qui, en retour,
Cours dexploitation des mines ciel ouvert Page 42 sur 254 Par Pr. Dr. Ir. Kamulete MUDIANGA Nsensu Pierre
calcule, analyse, dcide laffectation de lunit de
transport(benne, locomotive et wagons) lexcavateur et
en cas danomalie, lordinateur renvoie des messages
appropris qui permettent au dispacheur de rorganiser le
dispatching. Ce systme ne permet pas didentifier et
localiser les units de transport. Lquipement minimum
comprend :
a. mini ordinateur
b. terminal chaque sortie des carrires
c. poteau tl indicateur.
i. Le principe de fonctionnement est le suivant :
la sortie de la carrire se trouve un dispacheur
qui signale le mouvement des units de
transport lordinateur install au dispatche
laide des touches dun terminal. Quand une
benne charge quitte la carrire vers un remblai
en minerai ou strile, au retour le chauffeur
benne lira lentre de la carrire sur un poteau
tl indicateur sa nouvelle affectation.
Linconvnient du systme est que linformation
reue au dispatche nest pas toujours fiable.
Lavantage est que laffectation des bennes est
optimise.
2. Modle semi-automatique amlior : ce systme est bas
autour dun micro-ordinateur et des systmes de
transmission monts sur les bennes, les donnes sont
fournies directement lordinateur par le systme de
transmission mont sur les bennes en passant par une
station relais compte tenu de la configuration de la ou des
carrires. Les donnes transmises lordinateur sont
Cours dexploitation des mines ciel ouvert Page 43 sur 254 Par Pr. Dr. Ir. Kamulete MUDIANGA Nsensu Pierre
traites automatiquement. En cas danomalie, lordinateur
informe le dispacheur qui, par le moyen manuel (radios,
phonie) informe le chauffeur de la benne. La circulation des
informations sera automatique entre les units de transport
et lunit de traitement, par contre les dcisions seront
donnes manuellement.
3. Modle full automatique
1) Objectif du modle : il sagit de lintgration totale de toutes les
oprations de dispatching et surtout des oprations minires lies
lexploitation. Un procd automatique savre une ncessit surtout
dans le cas de plusieurs carrires tant donn que le nombre
dunits de transport et dexcavateurs mis en exploitation amne un
dbit de message radios tel quil est impossible au dispacheur
dinformer lordinateur rapidement de nouvelles situations. Do ce
dernier naura donc pas choisi la solution optimale. Le systme full
automatique reste donc un systme idal pour les oprations
complexes de grandes carrires. A part lobjectif principal de tout
dispache dutiliser au mieux les moyens de production, le dispatche
full automatique vise la maximisation de la production par
optimisation des affectations des bennes sur diffrents chantiers,
do laugmentation du taux dutilisation des bennes. Cette
augmentation est tributaire :
1) de lutilisation des engins de transport ayant plus ou
moins la mme capacit de transport (standardisation de
la flotte des bennes)
2) du matriel de localisation automatique des engins de
transport
3) du nombre de pistes assez grand pour permettre une
optimisation aise des affectations des bennes. La
rpartition convenable des engins de transports fera
Cours dexploitation des mines ciel ouvert Page 44 sur 254 Par Pr. Dr. Ir. Kamulete MUDIANGA Nsensu Pierre
accrotre la production journalire et, partant la
production annuelle. On peut arriver cette amlioration
par :
o la diminution des temps dattente
o la rpartition optimale des units de transport
o les services constants des engins
o la rorganisation rapide des chantiers en cas
dincident
2) Principe du modle full automatique : dans ce modle,
toutes les oprations sont conduites automatiquement :
1) les donnes sont transmises directement
lordinateur par systme informatique (capteur
et convertisseur) mont sur les engins
2) lunit de traitement analyse les donnes et
prend immdiatement les dcisions qui sont
alors transmises lengin suivant le mme
processus
3) les messages fournir aux conducteurs des
engins seront soient affichs sur les crans
lumineux, soient par synthse vocal traduit
directement en messages vocaux. Ce systme
est plus rationnel mais le plus coteux
3) Grandes subdivisions du dispatche informatis full automatique :
ce type de dispatche est subdivis en trois grandes parties :
1) une localisation et une identification
automatique des engins de transport (bennes et
pelles essentiellement)
2) une communication par radio, station relais et
signaux cods entre le dispatche et les diffrents
oprateurs
Cours dexploitation des mines ciel ouvert Page 45 sur 254 Par Pr. Dr. Ir. Kamulete MUDIANGA Nsensu Pierre
3) un ordinateur qui, ayant reu des informations
en temps rel, calcule, analyse et optimise
laffectation des units de transport.
Lordinateur fait intervenir des facteurs tels que
les disponibilits des engins et les tats des
pistes
4) Equipement minimum requis pour le dispatche informatis full
automatique : Nous citons uniquement les composants du
systme en montrant leurs fonctions respectives :
1. Ordinateur : il est plac au dispatche. Il calcule et
dcide sur base dun programme prtabli, adapt aux besoins et aux
caractres particuliers de la carrire.
2. Priphriques : ce sont des quipements installs
la tour de contrle et relis lordinateur par cbles tlphriques
(ariens) ou souterraines. Ces priphriques consistent essentiellement
en trois crans :
un cran o le dispacheur surveille les dplacements des bennes
matrialiss par des points lumineux, colors et cods
un deuxime cran o le dispacheur fait appel pour des
renseignements tels que :
o production horaire des chantiers
o consommation en carburants
o rendement des pelles et bennes. Dans tous les cas, cest le
computer qui tablit les dcisions lies des
renseignements en temps rels base desquels les bennes
se dplacent
un troisime cran o est affich le journal des dcisions du
dispacheur
Cours dexploitation des mines ciel ouvert Page 46 sur 254 Par Pr. Dr. Ir. Kamulete MUDIANGA Nsensu Pierre
3. Microprocesseurs : ils sont installs au broyage,
dans les bennes, dans les pelles, dans les balises, au dispatche. Ils
facilitent la liaison entre computer et systme radios
4. Radios : ils sont placs dans les cabines des
bennes, des pelles et lusine de traitement. Ces derniers sont munis
en plus de microprocesseurs, des consols et crans qui facilitent la
transmission et la rception des instructions. Une antenne rceptrice
place un point culminant facilite la transmission des signaux
5. Balises Beacon : ce sont des appareils placs
aux endroits stratgiques tels qu la pelle, lentre de lusine de
traitement, le long des routes Leur rayon daction varie entre 25 et
50 m. Comme rle, chaque balise de courant faible met une onde de
rayon daction faible (50 m) (des codes spcifiques de faon priodique)
lorsque une benne passe dans le voisinage immdiat. Cette dernire
capte londe et transmet un signal bien particulier que lordinateur
localise via lantenne rceptrice. Cest ainsi que se passe la localisation
et lidentification des engins en dplacement.
5) Avantages du systme informatis full automatique :
1) Optimisation des affectations des bennes
2) Minimisation des attentes bennes
3) Baisse de chmage des camions-bennes
4) Rduction de la main duvre au dispatche
5) Augmentation de rendement des bennes car le cycle de la
benne devra satisfaire les besoins de deux pelles ou plus,
en minimisant les trajets vide
6) Informations transmises au dispatche sont exactes, car
elles ne sont nullement influences par lhumeur des
travailleurs
Cours dexploitation des mines ciel ouvert Page 47 sur 254 Par Pr. Dr. Ir. Kamulete MUDIANGA Nsensu Pierre
7) Par son principe de fonctionnement, le dispatche
informatis full automatique permet de rduire le nombre
de bennes calcul en thorie
6) Inconvnients du systme informatis full automatique
1) Le cot dacquisition des matriels est lev
2) Difficult de transmission des ondes par suite de leurs
interfrences. Ces dernires pouvant aboutir la
destruction du message mis par les balises
3) Adaptation relativement difficile aux mauvaises conditions
de transport sur piste
Cours dexploitation des mines ciel ouvert Page 48 sur 254 Par Pr. Dr. Ir. Kamulete MUDIANGA Nsensu Pierre
CHAP II PREPARATION DU CHAMP
MINIER
II.1 Gnralits
Dans lensemble des travaux prparatoires prcdents louverture
et lexploitation ciel ouvert, on distingue les tapes suivantes :
II.1.1 Premire tape
Elle consiste lenlvement de tous les obstacles aussi bien du
genre naturel quartificiel qui sopposent lexcution des travaux
miniers dans lenceinte ou dans le champ de lexploitation ciel
ouvert. Il sagit :
De lasschement des marcages et du dtournement des cours
deau
De lenlvement ou dplacement des btiments industriels
Du transfert des routes principales, des voies ferres
Du nivelage de la surface du sol
Certains travaux posent des problmes extrmement srieux tels
que :
Dtournement des cours deau
Dplacement des installations industrielles
Transfert des voies ferres et des routes principales
II.1.2 deuxime tape
Elle consiste lasschement du champ minier de la mine ciel
ouvert ou de la carrire et la prise des mesures contre les venues
deaux mtoriques et souterraines.
On distingue dune part lasschement pralable du champ
minier devanant louverture dune mine ciel ouvert sur une priode
Cours dexploitation des mines ciel ouvert Page 49 sur 254 Par Pr. Dr. Ir. Kamulete MUDIANGA Nsensu Pierre
de deux trois ans, et dautre part le drainage courant destin
vacuer les eaux de surface et souterraines durant lexploitation
proprement dite.
Les travaux de la deuxime tape exigent souvent la ralisation
des forages de reconnaissance, des tranches drainant, des drains
horizontaux, des tunnels dvacuation et quelques fois un rseau de
galeries souterraines sous le gisement.
Lasschement pralable, aussi bien que le drainage courant
peuvent tre raliss de manire tout fait diffrente, ce qui dpeint
des conditions telles que :
La profondeur et le nombre de nappes aquifres dans les
rgions exploites
Lintensit de lcoulement naturel des eaux filtrantes des
formations aquifres
Du relief du terrain
II.2 Problmes de lexhaure en mines ciel
ouvert
II.2.1 Gnralits
1) Dfinition de lexhaure : lexhaure ou lpuisement des eaux
dune mine ciel ouvert ou souterraine est laction de refouler vers la
surface les eaux dinfiltration et souterraines retenues dans les roches
et mises en vidence au cours dexcution des travaux dexploitation,
ainsi que la totalit des mesures prventives et passives de protection
contre les noyades de la mine.
2) Objectifs demploi dun systme dexhaure : lemploi dun
systme dexhaure a pour objectifs :
a. Exploiter le plus possible dans le sec pour des raisons
suivantes :
Cours dexploitation des mines ciel ouvert Page 50 sur 254 Par Pr. Dr. Ir. Kamulete MUDIANGA Nsensu Pierre
i. Les engins miniers sont conus pour la portance dans
les roches plastiques et sches
ii. Pour la tenue des pistes et la traction des engins de
transport sur roue
b. Stabiliser le talus des gradins par des moyens suivants :
i. Soit en dgonflant les pressions interstitielles qui
provoquent des boulements se dclenchant
subitement sans avertissement
ii. Soit en employant lune des mthodes de drainage
(puisard, tranches drainant, fosss dcoulement,
des drains horizontaux, puits filtrants et galeries
souterraines de drainage) choisies selon des venues
deau.
3) eaux interfrant avec lexploitation de carrire et leur
systme dvacuation
a) Eaux de pluie
Aux alentours de la carrire, un systme de tranches drainant
devra intercepter les eaux ruissellent vers la carrire. Faisons
remarquer que le coefficient de ruissellement gale lunit pour les
aires exploites (remblais, routes), tandis que il vaut 20 % pour les
aires avec vgtations.
A lintrieur de la carrire, un systme de drainage de la surface
libre (fosss dcoulement) conduisant les eaux vers le puisard devra
tre capable dabsorber une averse dau moins 60 mm suivie de six
jours relativement secs. Ce qui est ncessaire est de connatre la
quantit totale deau de pluie vacuer durant la saison de pluie. Les
exploitants peuvent dimensionner le puisard et faire le choix sur le
type de pompe installer. Le volume deau vacuer peut tre calcul
par les formules suivantes :
HeSV .= (m3/an) ; avec :
Cours dexploitation des mines ciel ouvert Page 51 sur 254 Par Pr. Dr. Ir. Kamulete MUDIANGA Nsensu Pierre
V : le volume deau vacuer annuellement en m3/an
S : la superficie du bassin versant dans le champ minier en
m2
He : la pluviomtrie annuelle ou hauteur moyenne deau de
pluie tombe annuellement en m/an
Faisons remarquer que 40 cl deau recueillis correspond 10
mm de pluie tombe
b) Eaux des lacs et cours deau
Si les eaux des lacs et des cours deau se trouvent proximit de
la carrire et si les roches et/ou le sol entre ces lacs et cours deau et
la carrire sont permables, il y aura infiltration directe vers la
carrire. On peut apporter une solution cette situation
Soit en dtournant le cours deau
Soit en dplaant le lac
Soit en revtant leur fond
Soit en vidant les cours deau
Si les lacs et les cours deau sont loigns de la carrire sur une
nappe phratique ou sur une couche permable dbouchant dans
cette dernire, il ralimentent la nappe phratique au fur et mesure
que celle-ci se dcharge dans la carrire. On palie cette situation en
implantant un systme de pompage par puits filtrant lextrieur du
champ minier.
c) les eaux souterraines
Elles se trouvent sous deux conditions :
1. soit des poches enfermes dans les formations impermables
(roches granuleuses, sableuses et isoles). Il sagit deaux
fossiles. Ces poches sont perces soit par le trafic des units de
transport qui passe dessus, soit par le godet de lexcavateur lors
de lexcavation. Cette eau devra tre vacue par le systme de
drainage de la surface des mines ciel ouvert et des carrires
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2. soit la porosit des roches et des rseaux des failles et des
cassures en communication avec la carrire, facilitant les venues
deau dans la carrire avec divers rservoirs aquifres. Il faudra
intercepter cette eau par un systme de forage de reconnaissance
et de puits filtrants avant quelles ne dbouchent dans la
carrire, ce qui nest pas toujours facile.
II.2.3 Drainage la surface
Lorsque la nappe aquifre se trouve faible profondeur, environ
10 m), lexhaure peut se faire comme suit : on creuse gnralement les
tranches drainant afin dviter les venues deau mtorique et de
protger en mme temps le champ minier de la carrire contre la
pntration des eaux souterraines. On choisit lemplacement des
tranches de faon environner la carrire de trois cts. Lvacuation
des eaux en dehors de la carrire se fait par gravit au moyen dune
pente convenable de la tranche drainant. En ce qui concerne les puits
filtrant, pour autant que la nappe phratique ne se trouvent pas une
profondeur suprieure 7 ou 8 m sous le niveau o les pompes
peuvent tre installes, on peut
1. soit utiliser un grand nombre de trous de petit diamtre appels
wills, points foncs par injection, branchs sur une batterie de
pompe aspirante.
Cours dexploitation des mines ciel ouvert Page 53 sur 254 Par Pr. Dr. Ir. Kamulete MUDIANGA Nsensu Pierre
2. soit utiliser un petit nombre de trous de grand diamtre au fond
desquels sont placs des pompes immerges refoulantes.
Lorsque le niveau hydrostatique se trouve une grande
profondeur (plus de 100 m), il faut garantir la stabilit des talus
dexploitation en faisant descendre le niveau hydrostatique en dessous
du niveau dexploitation le plus profond. Labaissement ncessaire se
fait actuellement dans les mines ciel ouvert profonds par des puits
filtrants ( diamtre variant de 2 2,5 m) qui peuvent atteindre 500 m
de profondeur et lintrieur desquels sont placs des pompes
immerges dont les dbits atteignent 15 32 m3 par minutes. Cest le
cas des mines de lignite de Rhnanie (Allemagne) qui suite
lapprofondissement, la quantit deau exhaure est passe de 15
m3/tonne alors quau dbut de leur exploitation, il fallait seulement
exhaure 1 m3 / tonne de lignite.
Les puits filtrants peuvent tre installs soit lintrieur du
champ minier, soit lextrieur le long du contour du champ minier
sur une ou plusieurs ranges. Lcartement entre les ranges dpend
gnralement des caractres hydrogologiques et du degr
dasschement.
Sur la figure ci-dessous, nous donnons la disposition des trous
filtrants pour le rabattement de la nappe aquifre dans une
exploitation ciel ouvert.
Figure 17. Rabattement de la nappa aquifre en exploitation en ciel ouvert
Cours dexploitation des mines ciel ouvert Page 54 sur 254 Par Pr. Dr. Ir. Kamulete MUDIANGA Nsensu Pierre
1 : sens de la progression dabattage
2 : niveau de la nappe aquifre avant lexploitation
3 : niveau deau dans les puits filtrants
4 : pompes immerges
5 : niveau de la nappe rabattue
6 : puits filtrants fors partir des niveaux des diffrents
gradins
7 : puits filtrants en avant dexploitation
On remarque que les pompes immerges sont suspendues des
profondeurs croissantes mesure de rabattement qui suit le fond des
gradins en maintenant toujours une hauteur de scurit./*/*/
Finalement, le fonctionnement des pompes places dans le puits
filtrant contribue au rabattement de la nappe aquifre.
Le puits filtrant implant lintrieur du champ minier au fur et
mesure de lavancement et de lapprofondissement de la carrire
prsente les avantages suivants :
1. suivant le pendage du gisement et la structure du fond
(permable ou non), les forages pour puits filtrant intrieur
sont relativement peu profond
2. la solution implique moins de risques dune grosse erreur
si on ne connat que mal le contexte hydrogologique de la
carrire
3. la capacit de pompage installer est ventuellement
moindre
Par contre, cette solution a comme inconvnients :
1. infrastructure complexe et chre (tous les forages pour
puits filtrants ne peuvent tre raliss en mme temps)
2. il faut mnager un accs lendroit prvu pour
limplantation du puits, ce qui augmente le cubage des
striles excaver
Cours dexploitation des mines ciel ouvert Page 55 sur 254 Par Pr. Dr. Ir. Kamulete MUDIANGA Nsensu Pierre
Les puits filtrants implant lextrieur du champ minier
prsente les avantages suivants :
1. infrastructure simplifie
2. Rserves importantes des rabattements de la nappe
phratique permettant dassurer dextraction des rserves
normatives des minerais durant une priode assez longue
tout en prparant de nouveaux fronts dexploitations
3. soulagement rciproque lorsque plusieurs carrires sont
excaver dans la mme nappe phratique lune proximit
de lautre (nappe phratique dune tendue infinie et
ralimentable)
4. effet optimum sur la stabilit des gradins, donc
ventuellement la rduction du cubage excaver et
coulement dangereux
Par contre ces puits filtrants ont comme inconvnients :
1. La capacit de pompage installer suprieure la
disposition des puits filtrants implants lintrieur du
champ minier
2. les forages pour puits filtrants sont plus profonds, donc
plus coteux.
Le choix du type de pompe peut tre guid, part le dbit de la
pompe et ses courbes caractristiques, par certains critres tels que :
la difficult lors de la pose et la dpose (la dure de
lopration, le type dengins de manutention
les problmatiques du point de vue alimentation lectrique
et dmarrage si linstallation nest pas fixe
la sensibilit au minage
le dficit de pompage (en %) en cas dune panne de lune
des pompes immerges dans le puits filtrants
Cours dexploitation des mines ciel ouvert Page 56 sur 254 Par Pr. Dr. Ir. Kamulete MUDIANGA Nsensu Pierre
Dautres part pour tablir le talus, on utilise des drains
horizontaux qui sont des sondages creuss dans les talus avec une
certaine pente pour canaliser les eaux des talus vers les puisards de la
carrire.
II.2.3 Drainage souterrain
Lorsque la venue deau est normale, leau sinfiltre dans les
galeries souterraines sous forme de gouttes spares ou de filets plus
ou moins importants et est ensuite dirige vers les caniveaux, vers les
puisards (dcanteurs) situs proximit du puits dcoulements ou
vers lorifice de la galerie au jour. Finalement leau est pompe soit
dans les puits dcoulement, soit par la pompe sur le radeau dans les
puisards de la carrire.
Pour augmenter lefficacit du drainage souterrain, on procde
souvent lasschement des formations aquifres situes proximit
des galeries de drainage.
Schma de drainage souterrain
Puits
dlectricit
Dcanteur Gisement
Puisard
Galerie au jour
Galerie de drainage souterrain
Figure 18. Schma de drainage souterrain
Cours dexploitation des mines ciel ouvert Page 57 sur 254 Par Pr. Dr. Ir. Kamulete MUDIANGA Nsensu Pierre
1. Importance du drainage souterrain : le creusement dun
rseau de galeries souterraines de drainage a lavantage de servir aux
travaux de reconnaissance supplmentaires. Ce qui est dune grande
importance notamment dans le cas dune configuration complique du
gisement. Son inconvnient rside dans laccroissement considrable
des investissements
2. Moyens utiliss pour rendre le drainage souterrain
efficace : pour augmenter lefficacit de drainage souterrain, on
procde souvent lasschement des formations aquifres situes
proximit des galeries de drainage. Dans ce but, on utilise des moyens
supplmentaires suivants :
a. Utilisations des filtres : on distingue deux mthodes
dutilisation des filtres spciaux visant assurer le drainage et portant
le nom de filtrage ouvert
i. Dans la premire mthode, il sagit des filtres enfouis que
lon fixe dans les trous fors partir dune galerie de
drainage en montant ou faiblement incline. Chaque filtre
reprsente un complexe de tubes perfors dont la longueur
ne dpasse pas 15 m et le diamtre varie entre 65 100
mm. Leur dbit horaire est de lordre de 55 70 m3
ii. Dans la seconde mthode, il consiste creuser des puits
filtrants profonds travers toutes les formations aquifres
partir de la surface du sol jusqu la hauteur des trous o
sont installs des filtres enfouis. Le creusement se fait
dune faon gnrale dcrite brivement ci-dessus. La
diffrence consiste dans le mode dvacuation des eaux
souterraines dont lcoulement jusquaux galeries de
drainage se fait par gravit sans recourir au systme de
pompage. On utilise cette mthode de drainage l o les
Cours dexploitation des mines ciel ouvert Page 58 sur 254 Par Pr. Dr. Ir. Kamulete MUDIANGA Nsensu Pierre
formations aquifres se trouvent grande hauteur au
dessus des galeries de drainage.
b. Utilisation des pompes ordinaires : lorsque les eaux
souterraines se trouvent faible profondeur dans les roches sus-
jacentes des galeries de drainage, elles peuvent tre vacues par les
pompes ordinaires dont les clapets sont placs dans les puits de
drainage boiss peu profond. La section transversale dun tel puits de
drainage est de 3 m2. La distance entre les puits voisins dans une
galerie de drainage peut atteindre 100 150 m.
II.2.4 Drainage mixte
Dans les conditions hydrogologiques difficiles, on utilise une
mthode de drainage qui reprsente un complexe de puits filtrants
avec ou sans pompage, de galeries souterraines de drainage
accompagns soit des filtres spciaux, soit des pompes ordinaires des
puits dcoulements.
II.2.5 Surveillance du sol
Lorsque les mines ciel ouvert sont profondes, linfluence du
rabattement de la nappe aquifre se fait sentir trs grande distance
de lexploitation, 15 km et plus. Il est donc indispensable deffectuer
rgulirement des mesures de nivellement pour suivre laffaissement
ventuel du sol, des maisons et des monuments dans les zones qui
peuvent tre affectes.
Les puits de captage deau utiliss ventuellement par les
habitants de la rgion devront faire lobjet dune attention particulire.
Leur tarissement ncessitera peut tre un approvisionnement en eau
dappoint de la part de la socit pendant la dure dexploitation.
Cours dexploitation des mines ciel ouvert Page 59 sur 254 Par Pr. Dr. Ir. Kamulete MUDIANGA Nsensu Pierre
CHAP III ACCES AU GISEMENT
III.1 Gnralits A ciel ouvert, lune des formes principales dexcavation est la
tranche. La tranche quelconque est un ouvrage de section
trapzodale limite par ses parois inclines et sa partie infrieure
par son front. La longueur de la tranche est plus importante que sa
profondeur et sa largeur. Dans le plan, laxe longitudinal dune
tranche est appele trace et peut se prsenter sous forme dune droite
ou dune courbe de rayon dtermin dont la longueur dpend des
moyens de transport utiliss.
Le choix du procd de creusement des tranches dpend :
Des dimensions de la section transversale des tranches
Du relief de la rgion
De la possibilit de placer des dblais (morts terrains) excavs
lors du creusement des tranches sur les bords de ces derniers
Du type et des caractristiques des excavateurs utiliss
Suivant la position du fond, on distingue :
Des tranches inclines (tranches daccs ou tranches
principales)
Des tranches horizontales ou tranches de dcoupage
a) Tranches inclins ou tranches principales : ces
tranches sont des ouvrages de section trapzodale et ont un
profil longitudinal et transversal particulier. Elles donnent
accs au gisement, permettent dobtenir le front unilatral de
travail et assurent le transport des produits. Elles se conservent
longtemps ou pendant toute la dure dexploitation et peuvent
tre soit en dehors, soit lintrieur du champ minier. Si elles
sont destines au transport par engins roues, on les appelle
les tranches daccs, leur pente moyenne est gnralement
Cours dexploitation des mines ciel ouvert Page 60 sur 254 Par Pr. Dr. Ir. Kamulete MUDIANGA Nsensu Pierre
infrieure 10 %. Lorsquelles sont destines linstallation
dlvateur (skips ou convoyeurs), leur pente est forte et on les
appelle alors tranche ou pente raide. Les tranches daccs
sont des prolongements des gradins des tranches principales.
1. tranches extrieurs : ces tranches ont un volume plus grand
que celui des tranches intrieures. Cest pourquoi on les
emploie pour la dcouverture du champ dexploitation profond.
Elles sont creuses partir de la surface du sol en dehors du
champ de la carrire jusqu la limite de ce dernier au niveau
de la plate-forme de travail de lhorizon auquel elle donne accs.
2. tranches intrieures : elles sont employes pour la
dcouverture des champs dexploitation plus profonds. Elles
sont creuses suivant la limite de la carrire partir de la
surface du sol ou partir de lhorizon prcdemment dcouvert
jusquau niveau de la plate forme de travail de lhorizon auquel
elle donne accs. Elles sont gnralement disposes sur les
bords inexploits de la carrire. Lorsque le transport des
produits abattus se ralise par des convoyeurs bandes ou des
skips, on creuse sur les bords inexploits de la carrire des
tranches intrieures dun pendage correspondant la pente
maximale des moyens de transport utiliss. Ces tr