Chapitre 5. LES METHODES D'EXPLOITATION DE KAMOTO
Ce chapitre reprend toutes les méthodes que Kamoto a
utilisé jusqu'à ce jour. Ces méthodes sont le RAP et le
Bloc Caving que nous expliquons succinctement ainsi que le SLC et le CAF qui
seront exposés un peu plus en détails car faisant l'objet de
notre études.
Mine de Kamoto
IMAGE 9. Croquis des méthodes d'exploitation de
Kamoto
Mine souterraine de Kamoto
5.1. L'EXPLOITATION PAR CHAMBRES ET PILIERS
Cette méthode s'applique aux formations dont le
pendage, nul à modéré, ne dépasse pas 20°.
L'abattage du minerai se fait par tir de mines horizontales, en avançant
sur plusieurs fronts et en formant des vides (chambres) separes par des piliers
de minerai laisses en place pour emprcher le toit de s'effondrer. On obtient
ainsi d'ordinaire un quadrillage régulier de chambres et de piliers dont
les dimensions relatives representent un compromis entre deux imperatifs :
assurer la stabilite du massif rocheux et recuperer la plus grande part
possible du minerai. Cela implique une etude approfondie de la resistance des
piliers, de la portee de la couche superieure et d'autres facteurs encore. Les
chambres servent de voies de roulage pour le transport par camions du minerai
vers le silo de stockage.
Les gisements puissants sont exploites en partant du haut,
pour que les travaux de stabilisation du toit puissent être executes
à une hauteur commode pour les mineurs. Le reste est abattu par tranches
horizontales, au moyen de tirs de mines horizontaux parallèles à
la surface libre. Les materiaux abattus sont charges dans des camions sur le
chantier. Habituellement, on utilise pour cette operation des chargeuses et des
camions à benne basculante ordinaires. Pour les galeries de faible
hauteur, il existe des chargeuses et des camions speciaux.
A Kamoto particulièrement, un reseau de galeries dites
« pilotes » est trace au toit de chaque couche et élargie de
part et d'autres de la direction de 7,5m. Ces galeries ont une hauteur normale
de 5m. Ensuite une galerie défoncée jusqu'au mur de la couche
donne accès à l'entrée des chambres ouvertes alors par un
minage en gradin communement appele « Relevage ».
Etapes du RAP
Etape 1 : Etape 2 :
Traçage de galeries pilotes Elargissement des drifts
à 15m et soutènement
des parements.
Mine souterraine de Kamoto
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Etape 3 :
Exploitation, avec minage en gradins progressif de drifts
à largeur de 15 m (relevage)
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Mine souterraine de Kamoto
IMAGE 10. Etapes du RAP
5.2. L'EXPLOITATION PAR FOUDROYAGE DE BLOCS (LE BLOC
CAVING)
C'est une méthode de foudroyage en masse. Elle a
débuté en juillet 1992 au niveau 265/ Incliné 11. Elle a
également été expérimentée en couche
supérieure de la zone altérée de l'étang.
Actuellement elle n'est pas utilisée.
Le foudroyage de blocs est une méthode d'exploitation
à grande échelle, qui convient aux massifs de grandes dimensions
dans chaque direction, d'un volume de l'ordre de 100 millions de tonnes et
aptes à la désagrégation. On peut extraire, d'une mine
exploitée par cette méthode, de 10 à 30 millions de tonnes
de minerai par année. Les conditions d'application de la méthode
en limitent l'utilisation à quelques gisements dans le monde.
Le foudroyage est provoqué en pratiquant une
saignée horizontale à la base du bloc. Des forces tectoniques
naturelles considérables créent dans le massif des tensions qui
provoquent la dislocation des blocs en fragments de taille permettant leur
passage vers les points de soutirage. Souvent cependant, les mineurs doivent
intervenir pour morceler les fragments trop gros.
L'exploitation par foudroyage de blocs nécessite une
planification à long terme et des travaux préparatoires
importants, comprenant le traçage d'un réseau complexe de voies
sous le bloc à extraire. Les travaux varient d'une mine à une
autre, mais comprennent généralement le souscavage du bloc, le
découpage de la base en entonnoirs, le creusement de cheminées
pour la descente du minerai aux points de soutirage, l'installation de cribles
pour retenir les fragments trop gros et permettre le chargement dans les
berlines.
Exécuté correctement, le foudroyage de blocs est
une méthode peu coûteuse et productive. La difficulté
réside dans la prédiction du comportement du massif. De plus,
l'envergure des travaux préparatoires crée des délais
importants avant le début de la production, délais qui peuvent
avoir un effet négatif sur les projections financières des
investisseurs.
5.3. L'EXPLOITATION PAR SOUS NIVEAUX FOUDROYES
(SLC)
L'exploitation par sous-niveaux foudroyés s'applique
aux gisements moyennement à fortement pentus de grande profondeur. Le
minerai doit être de nature à pouvoir être fragmenté
à l'explosif en blocs maniables. La méthode entraîne
l'éboulement du toit et l'affaissement des terrains de couverture.
Dans cette méthode, la foration est
immédiatement suivie de la fragmentation du massif rocheux aux
explosifs. Le minerai et le stérile tombent par gravité au fond
de la chambre et sont évacués par des galeries situées
sous le niveau exploité. L'exploitation consiste donc à abattre
les stots entre niveaux. La progression de cette méthode est
descendante.
"r IMAGE 11. Disposition d'extraction pour le
SLC
transversal (Hamrin, 2001)
sL1MAGE 12. Schéma typique du SLC visualisé
sur une
section transversale simplifiée 1-1 `et une
section
longitudinale 2-2 `(brochure de l'information de
LKAB,
1989).
Les travaux préparatoires sont importants. Des galeries
d'accè doivent être tracées dans le gisement à
intervalles verticaux assez rapprochés (de 10 à 20 m) et suivant
une disposition déterminée. Celle-ci est la même à
tous les sous-niveaux, sauf qu'elle est légèrement
décalée d'un sous-niveau à l'autre, de sorte que les
galeries d'un sous-niveau donné se trouvent entre celles du sous-niveau
supérieur. Une coupe verticale montrerait une disposition en losanges,
avec un espacement régulier dans le sens horizontal et dans le sens
vertical. Bien que les travaux de creusement soient ici importants, il s'agit
d'une opération simple qui se prête bien à la
mécanisation. Le creusement simultané de plusieurs galeries
à différents sous-niveaux implique une utilisation optimale du
matériel.
Mine souterraine de Kamoto
Lorsque la préparation d'un sous-niveau est
terminée, de longs trous de mine verticaux sont forés en
éventail au plafond des galeries. La foration une fois terminée
à ce sous-niveau, l'engin de foration est amené au sous-niveau
inférieur.
Le tir de mines fragmente la roche, qui se disloque du toit et
tombe verticalement sur le mur du sous-niveau inférieur, en laissant un
front droit. Une coupe verticale telle que la section 1- 1' ci-haut montrera
des chantiers en escalier, oil les travaux à chaque sous-niveau sont en
avance d'une opération sur ceux du sous-niveau inférieur.
Les matériaux foudroyés renferment un
mélange de minerai et de stériles. Les premiers matériaux
évacués par la chargeuse sont constitués exclusivement de
minerai. Au fur et à mesure que le déblocage progresse, la
proportion de stériles augmente. Lorsque l'opérateur juge qu'elle
est trop élevée, il passe au chantier suivant. Pendant ce temps,
les boutefeux prépareront la prochaine volée.
Le foudroyage par sous-niveaux est caractérisé
par un schéma régulier et des opérations
répétitives (creusement de galeries, foration, chargement et
bourrage de trous, tir de mines, chargement et transport du minerai)
réalisées de façons indépendantes. L'exploitation
se déroule en continu d'un sous-niveau à l'autre, de sorte que
les équipes et le matériel travaillent avec le maximum
d'efficacité. La méthode est toutefois moins sélective que
les autres et le taux d'extraction du minerai n'est pas des plus
élevés. Les matériaux foudroyés contiennent quelque
20 à 40% de stériles, et la perte de minerai peut varier entre 10
et 25%.
Cette méthode n'est plus d'actualité à
Kamoto. Au premier niveau exploité (niveau 175), le dépilage
avait permis d'abattre le minerai compris entre le toit des recoupes et le fond
de la carrière.
Le dépilage commençait normalement de
l'extrémité du gisement dans la couche supérieure en se
déplaçant à un angle de 45° par rapport au chassage
au mur (voir IMAGE 12). Il était effectué de recoupe en recoupe,
en rabattant du toit vers le chassage au mur.
Mine souterraine de Kamoto
OBS
Chassage au toit
RSC
4.5m
5.5m
OBI
45
RAT
Chassage au mur
Accès au gisement
IMAGE 13. SLC ; Traçage Chantiers avec anciennes
dimensions (KTO et son gisement)
A. Avantage de la méthode
Voici ci-dessous, les points particulièrement favorables
au choix du sublevel caving :
o Bonne concentration des travaux
o Nombreux points de chargement o * EIQIGI-sTSRMIEKiApVIGPUP
I-QATAIRQ IGI-ISIRIGuction
o Bonnes salubrité et sécurité
o Approprié à la pleine mécanisation ; la
bonne tenue générale des terrains permît le creusement des
galeries assez larges pour les engins miniers encombrants.
B. Inconvénients de la
méthode
Les inconvénients majeurs de la méthode SLC
transversal sont les suivants :
o Forte dilution lors du chargement (mélange
stérile et minerai), provoquant une baisse \I-Qs1RI- IIGI-I AI-QI-ELI
IG'EOP I-QA/AiRQ.
o Evacuation de stérile provenant de creusement des
inclinés, des chassages au mur et des recoupes (RAT+RSC).
o Ebranlement des terrains environnants et création des
contraintes induites qui déstabilisent le terrain (affaissements en
surface).
o Coût de développement élevé.
8rI-VOrIBRQs RQA aP I-Qp61 iQAIRIGuILI-RI- 8rA) CI-QTEEEE,
MIGRQA l'iQApr~A I-sAtIGI-LSroduire du minerai de très bonne teneur et
de consommer le stérile des chantiers en traçage.
5.4. L'EXPLOITATION PAR TRANCHES MONTANTES REMBLAYEES
(CAF)
/ DIP pAKRIGI-ESEI AIDQFKI-sEP RQAaQAI-sEII-P FLE pI-NEFRQviI-QA
DOI-xSlRiAaAIRQ IGI- UIII-P I-QAK fortement pentus inclus dans
un massif rocheux dont la stabilité est bonne à moyenne. Le
minerai est abattu et déblayé par tranches horizontales prises en
montant, le remblai étant mis
Mine souterraine de Kamoto
en place au fur et à mesure. Cette méthode
permet de modifier les limites du chantier en cours de progression, afin
d'extraire les minéralisations les plus intéressantes, laissant
en place celles qui le sont moins.
L'application du CAF à la mine de Kamoto Principal est
schématisé par l'IMAGE 13. Les ouvrages sont tracés
à partir du mur vers le toit, les travaux d'abattage évoluent
dans le sens contraire.
IMAGE 14. 115FIcoPE1lfSliFEtif1ISI1lIESSliFEtiRn1ISA1C1$)
1à 10 EPRVR. 11$ 1e11B1rIilSIFtBIPent, 1lE1illFtiR1
verticale (2-1
1It1hRUIRntEle1:1-T 1ISA1Iiil1P11t1qAi1PRVEV1leil1RATrages
préparatoires, les
chantiers en production et en remblayage.
Les travaux préparatoires à l'exploitation par
tranches montantes remblayées dans une mine exploitée sans rails
comprennent le creusement au niveau principal d'une galerie de roulage en
direction, la pratique d'une saignée à la base du gisement et la
mise en place de drains en vue du remblayage hydraulique, le creusement d'un
plan en spirale avec accès aux chantiers ainsi que le creusement d'une
cheminée à remblai et d'aérage entre le niveau en
exploitation et le niveau supérieur.
Deux variantes de cette méthode sont utilisées
à Kamoto, à savoir le CAF transversal (CAFT) et le CAF
longitudinal (CAFL).
Mine souterraine de Kamoto
5.4.1. CAF transversal
Kamoto a utilise deux versions pour cette variante du CAF :
o Le CAF transversal classique o Le CAF transversal retro
5.4.1.1. CAF transversal classique
Dans cette version, les recoupes de 6m x 5m partent du
chassage au mur, traversent les 2 couches minéralisées et
s'arr~tent au contact du bomzltre et BOMZ. Elles sont espacées entre 20
et 23m.
Les recoupes etant superposees avec celles du niveau
superieur, elles sont systematiquement elargies sur les 2 niveaux à la
hauteur des couches mineralisees. Pour faciliter les manoeuvres Gs engins etNT
éliorer l'aérarge des chantiers, unerufente 5 S&
1.st tracee. 4
Sur un mme niveau, la chambre inférieure ne pourra ~tre
prise qu'après avoir exploité la
chambre adjacente de la
couche superieure. Quant à celle qui est consecutive, elle ne sera
blé
prise qu'après remblayage de la chambre voisine.
1
onAprès
minage de toute la chambre, le toit du niveau
superieur est traite avec soin. Il est purge, boulonne et même gunite
pour une securite optimale lors du chargement des produits.
éralisée
5.4.1.2. CAF Transversal Retro
Interclaire stérile Re
Cette méthode a vu le jour à KTO après
l'écroulement de la mine en 1990. Lors de cet eboulement, la plupart des
engins etaient emprisonnes dans les decombres, ce qui a occasionne le manque
des machines pour creuser des ouvrage en steriles. En plus le creusement des
chassages au mur dans la RAT, un terrain à predominance d'oligistes,
exigeait un soutènement spécial et plus couteux. C'est ainsi que
la méthode CAF retro a été
on horizontale 1-1'
adoptée. Elle consiste à ne tracer les
chassages que dans du minerai. Deux chassages dont l'un est tracé au
toit de l'OBS (CTS) et le second au toit de l'OBI (CTI) permettent d'attaquer
directement les deux couches mineralisees.
Limite de la minéralisation
23m 23m 23m 23m 92m
?CTS et CTI
10m -- 12m
10m -- 15m
RSC
OBS
OBI
12m -- 15m
Mine souterraine de Kamoto
IMAGE 15. Schéma du CAF retro
5.4.2. CAF longitudinal
Dans ce type de CAF, les recoupes sont toujours de section
normale (6m x5m) mais espacées de 50m d'axe en axe. Cette méthode
s'applique sur les dressants (#177; 90°). Les recoupes traversent les deux
orebodies de part en part pour s'arr~ter au contact supérieur des
bomzatres et du bomz. On trace des refentes, « galerie pilote a»,
dans l'axe des orebodies reliant les recoupes les unes aux autres.
Les refentes sont élargies sur toute la puissance
(épaisseur) des orebodies. Et cela, sur toute la longueur de la couche.
Cet élargissement est valable aussi bien sur le niveau inférieur
que sur le niveau supérieur.
L'exploitation commence par le percement d'une
cheminée forée au Simba. C'est elle qui sert de bouchon. Les
trous forés à proximité de cette cheminée pour
l'agrandir s'appellent « Slot ». Le reste des rings
sont minés en plusieurs étapes pour ne pas ébranler le
terrain.
IMAGE 16. Schema du CAF longitudinal
Le chargement commence au niveau inférieur par la
refente. L'exploitation se termine par le remblayage qui est mis à
niveau pour permettre la foration vers la chambre du niveau suivant.
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