Université Larbi Tebessi-Tébessa

Institut des Mines

Département d’Exploitation Minière et Géo technologie

 

Année Universitaire 2022/2023

Semestre 2

Cours

Sur

Les Techniques Minières II

                                              

    Destiné aux Etudiants

Master I

Géotechnique

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Présenté par : Mr : DEBBOUZ.M    

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Généralités.

 

   L'opération d'abattage consiste à disloquer le massif et à fractionner le minerai pour le réduire en éléments qui peuvent être manipulés et transportés.

Pour abattre un massif, il faut savoir utiliser efficacement une énergie. Cette opération peut être faite de plusieurs manières :

• Abattage à la main,
• Abattage par outils individuels :

• Abattage mécanique :

• Abattage à l'explosif.

    Le choix de mode d’abattage du minerai repose essentiellement sur les principaux facteurs suivants :
- Les propriétés physiques et mécaniques et surtout sa résistance (dureté) et son degré de  fissuration,
- La puissance du gite.

D’autre part, l’abattage doit assurer :

- La plus grande extraction du minerai,
- La destruction minimale possible de massif on dehors du contour on projet,
- Une fragmentation primaire suffisante,
- Une production maximale,
- Des dépenses minimales, et une parfaite sécurité des chantiers d’exploitation.

Abattage mécanique des roches

Mieux comprendre et simuler le processus d’interaction entre l’explosif et la roche

 

     L’étude du processus de l’abattage mécanique des roches a pour objectif de :

-      Comprendre et simuler les aspects généraux liés processus d’interaction entre l’explosif et la roche,  à la coupe des roches notamment très dures et très abrasives,

   - D’identifier les impératifs à respecter lors de l’optimisation, 

  - Concevoir  des dispositifs d’abattage.

 

    Le domaine technique et scientifique couvert par l’abattage mécanique est assez large :

-la mécanique des roches,

-la théorie de la rupture et la science des matériaux pour l’étude de l’interaction entre un outil de coupe et la roche,

-la mécanique lorsqu’il s’agit de l’étude des efforts sur la tête d’abattage ou de l’équilibre statique et dynamique du système d’abattage.

Explosifs et Substituts.

 

 L’Explosif

   Un explosif est un composé chimique défini ou un mélange de corps susceptibles lors de leur transformation, de dégager en un temps très court, un grand volume de gaz porté à haute température, ce qui constitue une explosion.

   L'abattage en masse de blocs à l'explosif concerne essentiellement les roches dures et intéresse uniquement l'exploitation de carrières à ciel ouvert.

   

  Deux types d'explosifs sont mis en œuvre :

   La dynamite et la poudre noire qui est un explosif plus doux et non brisant. Ces explosifs sont utilisables pour les opérations de pré-découpage ou d'abattage primaire et de débitage secondaire. Chacun en fonction de ses propriétés étant plus ou moins apte à l'une ou l'autre de ces deux opérations.

      Le détachement d'une masse plus ou moins importante de roche à l'explosif nécessite la réunion de deux conditions contradictoires. La première oblige à avoir un massif le plus homogène possible, c'est-à-dire peu fracturé et capable de fournir des blocs marchands de taille intéressante.

      La deuxième condition sine qua non à la réussite de cette opération est la présence naturelle ou à réaliser, de plans de rupture qui permettront d'obtenir les six faces du bloc à détacher.

La poudre noire.

     L'abattage à la poudre noire consiste à percer des trous de mine avec des marteaux perforateurs hydrauliques ou pneumatiques. Dans ces trous sont introduites les charges explosives dont la mise à feu est assurée par une mèche lente.

     L'emploi d'explosif est particulièrement délicat et les risques de destruction du matériau sont grands. La hauteur et la longueur définies préalablement, ainsi le nombre, l'espacement entre les trous et la charge explosive varient suivant la qualité et l'homogénéité du matériau.

    Cette méthode est bien adaptée aux gisements offrant des bancs peu épais séparés par des fissures naturelles ainsi qu'aux roches présentant des plans préférentiels de fente (feuilles des granits ou lits des grès). Elle est aussi applicable pour le débitage secondaire.

    L'abattage des blocs à la poudre noire reste la technique la plus communément employée car elle s'adapte à toutes les configurations de carrière (puissance du banc, fracturation du matériau, morphologie du terrain.).

La dynamite.

   La dynamite est un explosif fabriqué à base de nitroglycérine. Inventée par Alfred Nobel en 1866, la dynamite a été très utilisée, notamment dans l'industrie minière,

  La dynamite est un explosif secondaire : sa grande énergie d’activation est fournie en général par un détonateur. 

          La méthode basée sur les principes de pré-découpage, Une technique développée depuis les années 50, s'avère particulièrement adaptée dans les gisements de masse homogène et peu fracturée.

    Pour cela des explosifs faiblement brisants sont conditionnés en cartouche et positionnés dans les trous de mine. 

  Cette méthode présente plusieurs avantages qu'il est intéressant de citer :

• Le tir est réalisé simultanément sur plusieurs plans perpendiculaires, ce qui permet ainsi l'abattage d'une masse considérable.
• La puissance générée par l'explosion se traduit par une poussée latérale de la masse et une ouverture des diaclases existantes. Il est alors possible de juger de l'état et de la stabilité de la masse dégagée du gisement, afin d'en estimer les
• Cet explosif amorcé au cordeau détonant est insensible à l'eau.

    En considérant l'importante diversité des conditions de gisement (localisation et puissance du banc, nature et fracturation du matériau) et des propriétés respectives de chaque explosif, il est difficile de donner des éléments synthétiques et représentatifs sur les conditions d'exploitation des carrières à l'explosif. Chacune d'entre elles obtient des résultats différents en fonction de ses particularités et ses méthodes d'extraction.

 

Abattage de la roche

    Le processus de la fracturation à l’explosif repose sur l’action combinée de l’onde de choc et des gaz d’explosion.

- une phase dynamique, durant laquelle on peut distinguer différents phénomènes, relatifs à différentes zones du massif rocheux :

- une phase quasi statique, qui est la dernière étape de l'abattage à l'explosif:

 

     Le résultat du tir

  Le meilleur résultat des tirs pour un volume de roches abattues a pour objectif la qualité de la fragmentation pour un coût de revient donné sans violer les conditions de sécurité ; c'est là, une solution optimisée.

  

Les facteurs qui influencent le résultat des tirs sont nombreux. Nous citons ci-dessous les principaux :

     1/- caractéristiques des explosifs pour le dégagement d'énergie explosive

     2/- caractéristiques mécaniques des roches

     3/- caractéristiques du plan de tirs qui décrivent la géométrie de foration.

     4/- caractéristiques du système d'initiation des tirs.

Remarque.

   L'expérience montre qu'une distribution des explosifs dans le massif rocheux avec les temps de retards d'initiation conduit à un meilleur résultat.

 

     Du point de vue mécanique, l'utilisation des explosifs dans l'excavation d'un massif rocheux implique deux branches théoriquement difficiles :

 

   a/-La première sur la mécanique des explosifs, i.e. la détonique ;

   b/-La deuxième sur la mécanique de roches en dynamique.

 

L’Explosion :

     Une explosion est la transformation rapide d'un ou plusieurs matériaux en une autre matière ayant un volume plus grand, généralement sous forme de gaz

     Réaction chimique qui se développe à une vitesse dépassant la vitesse du son dans l’air.

     L’énergie libérée par l’explosion est considérable, mais surtout elle est concentrée dans un temps très court (généralement inférieur à une seconde).

 

 Classification des explosifs.

     De l'explosion résulte la création d'un front d'onde de pression. La vitesse de ce front d'onde détermine la classification des explosifs. Il existe deux grands groupes d'explosifs :

1. les poudres (régime de déflagration) ;
2. les explosifs brisants (régime de détonation).

    

Les classifications des explosifs peuvent se faire d’après deux  sortes.

 • Par applications :

      1. explosifs militaires (presque toujours corps purs brisants)

      2. explosifs commerciaux

• Par état de phases initiales :

      1. explosifs gazeux

      2. explosifs liquides

      3. explosifs solides

    Les explosifs utilisés en génie civil sont souvent des explosifs chimiques commerciaux.

   On distingue trois types de décomposition des explosifs chimiques :

1/-La combustion :

 Propagation par conduction thermique Vitesse de  propagation : qq mm / min. 

2/-Déflagration

         La combustion thermique, avec un rôle majeur, se propage par conduction thermique dans le matériau. La réaction chimique de décomposition est plus lente que le transfert thermique.

 3/. Détonation

        La décomposition explosive se propage à la fois avec l'onde de choc et par la réaction de combustion.

Les explosifs chimiques sont encore de deux types :

1/. Explosif primaire (amorçage).

    Un ensemble métastable (sensible) qui sous une faible énergie extérieure, atteint tout de suite le régime de la détonation.

2/. Explosif secondaire

  Sa détonation n'est amorcée que par la détonation d'un autre explosif (primaire) ex. le T.N.T. ou pentrite.

     Les explosifs chimiques (commerciaux) de détonation sont fréquemment utilisés, on trouve les deux types d'explosifs traditionnels :

1. Les dynamites :

   Ce sont des mélanges contenant de la Nitroglycérine (10% ~ 90%)

2. Les explosifs nitrates :

Ce sont des mélanges renfermant un pourcentage important de Nitrate d'Ammonium et de sensibilisants.

1-/-Déflagration.

    Une déflagration est l'ensemble des phénomènes consécutifs au passage rapide d'un front de réaction, le plus souvent d'un front de flamme (combustion d'un gaz ou d'une vapeur), au travers d'un mélange de combustible et de comburant, ou pré mélange.

Elle est souvent de l'ordre de quelques décimètres à quelques mètres par seconde.

    Si la masse de gaz est faible, le phénomène est sans conséquence ; si la masse est importante, une explosion peut se produire.

2-/- Détonation des explosifs

   La détonation est une réaction chimique exothermique qui se propage dans l’explosif, couplée à une onde de choc

    L'énergie dégagée par un explosif au cours d'une détonation se manifeste sous deux formes :

 

1/- une énergie de choc véhiculée par une onde de choc (c'est-à-dire une onde mécanique de contrainte) et transmise dans le milieu connexe;

2/- une énergie de gaz qui s'exprime sous la forme d'un gaz dans des conditions de très hautes température et pression.

Le processus de la détonation est décrit ainsi :

 

  L'explosif est perturbé par une onde de choc  ou par la chaleur qui le chauffe avec une grande pression, la réaction chimique est donc déclenchée ; cela dégage un grand volume de gaz porté à haute température et conduit à la formation de l'onde de détonation.

 

    Trois caractéristiques importantes sont à souligner dans le processus de détonation :

 

a) La réaction chimique est souvent exothermique

b) La vitesse de la propagation de la détonation est de l'ordre de 103 à 104 m/s tandis que 

     le temps de la décomposition d'un édifice de 1cm est de l'ordre de 10~5 à 10-6 s.

c) La réaction chimique produit un grand volume de gaz.

3.     Caractéristiques des explosifs:
Les explosifs sont caractérisés par leur vitesse de décomposition. Il existe deux catégories :

-Les faibles qui brûlent à des vitesses de l'ordre de quelques centimètres par seconde. Appelées « poudres ».
-Les forts dont les vitesses d'explosion sont de l'ordre de 1000 à 10.000 mètres par seconde. « Explosifs détonants ». 

   Parmi les détonants, on distingue les explosifs primaires ou explosifs d'amorçage et les explosifs secondaires. Il existe d'autres caractéristiques importantes qui déterminent leurs conditions d'utilisation dans les applications spécifiques.   

 

- La facilite avec laquelle on peut les faire exploser,

- La stabilité a la chaleur, au frais, a l'humidité.

   L'effet brisant d'un explosif ou Brisance dépend de sa vitesse de détonation.

La Brisance :

      La brisance d’un explosif est son aptitude à fragmenter un matériau placé en son voisinage .Elle est déterminée par l’essai de brisance.

 

    Les explosifs peuvent être caractérisés par :   

1. La densité re. (Paramètre fondamental : plus la densité est élevée, plus le travail fourni  Par les produits de détonation sera important). 

2. La vitesse de détonation D

            Mesurée soit par méthode Dautriche soit par méthode optique. Peut être de l’ordre de 9000m/s.

 

 

 

 La vitesse de détonation dépend de :

-      La puissance de l’impulsion initiale

-      La composition chimique de l’explosif

-      La densité

-      La grandeur de ses particules

-      Leur humidité.

3. L'énergie dégagée des explosifs Ee

    La valeur d'énergie est estimée au moyen de différents tests telles que :

        - CUP (Coefficient d'Utilisation Pratique)

  C’est la capacité de travail relative qui caractérise l’aptitude des explosifs à exécuter un travail mécanique à l’arrachement des roches du massif .il dépend de :

-      Volume du gaz

-      Vitesse de détonation

-      Quantité de chaleur dégagée lors de l’explosion.

Il est déterminé par plusieurs essais. (Essai de Trautzl.).

        - TMB (Tavelle au Mortier Balistique)

        - Tir en immersion:

   Une charge tirée dans l'eau génère une onde de choc et un volume de gaz qui oscille autour de sa position d'équilibre.

4. Le diamètre critique de détonation 

 Qui est le diamètre minimal pour que l'onde de détonation puisse se propager.

5. La sensibilité à l'amorçage S.

       Définie par l'énergie de choc qui donne lieu à une probabilité d'explosion de 50%.

6. Il est aussi possible de prendre Qv,

       Énergie de chaleur dégagée à volume constant, comme une des caractéristiques des 

         Explosifs.

7-Performances :

         Comportement  face aux agressions (thermiques, mécaniques, étincelles

8/-Sensibilité.

9/-Chaleur d’explosion:

Energie libérée par la réaction chimique d’explosion.

10/- Coefficient de self excitation  c.s.e :

11/-Densité normale d’encartouchée: d(masse spécifique) qui varie de 0.95-à 1.65 kg/dm³.

   Les poudres sont conçues pour un régime de déflagration, c’est-à-dire une onde subsonique (de 10 à 400 m·s⁻¹).

   Les explosifs progressifs se situent entre les poudres et les brisants. Ils suivent le régime de détonation supersonique (de 2000 à 3 500 m·s⁻¹).

   Les explosifs brisants détonent également (de 4 000 à 9 300 m·s⁻¹). 

Explosif déflagrant.

  Un explosif soufflant est un explosif qui provoque lors de son explosion une pression dans les directions de moindre résistance.

Explosif brisant

   Un explosif brisant est un explosif qui applique, lors de son explosion, une pression sur la zone la plus résistante.

Effets d’une explosion.

     Quand un explosif détone, il se produit simultanément les phénomènes physiques suivants :

     Le premier phénomène se produit lors de l’explosion ou l’onde de choc parcourt la roche à une vitesse de 5000 m/seconde. Autour de la charge se forme :

 La zone de compression (zone de déformation plastique).

  Le rayon de la zone de compression est estimé à :

                      Rzc  =   (1  - 7.5) x Diamètre de la charge (Dch)

 

   L’onde de choc se déplaçant du centre à la périphérie, provoque dans la roche des tensions radiales et tangentielles.

 

   Ces dernières produisent des fissurations très petites et pratiquement invisibles et qui constituent le premier ébranlement dans la structure du matériau, C’est la zone de formation de fissures.

         Le rayon de la zone de formation de fissures est égal à

Rzfs  = (20 -  50) x Dch.

 

        Lorsque la charge est éloignée des surfaces dégagées, l’onde de choc en arrivant à la surface libre du gradin tend à projeter le matériau à la  surface,

C’est la zone de secousse qui est caractérisées que par les déformations élastiques.

La zone de fragmentation réglée c’est  l’ensemble des zones de compression et la zone de formation de fissures.

     La zone de fragmentation non réglée c’est la zone de secousse.

La distribution de l’énergie du tir dépend des paramètres suivants :

 

       1- Des caractéristiques du massif et des roches

       2- Du nombre de surfaces dégagées

       3- De la disposition, construction de la masse des charges d’explosif

       4- De l’ordre du tir et sa destination.

  Le degré de fragmentation de la roche à l’explosif dépend de sa résistance au tir qui est caractérisé par la consommation spécifique de l’explosif nécessaire pour atteindre le degré exigé de la fragmentation.

La consommation spécifique d’explosif :

    La consommation spécifique d’explosif est appelée quantité d’explosif nécessaire pour l’abattage de 1 m3 de roches ou de 1 tonne de minerai.

     Le calcul analytique de la consommation spécifique d’explosif est très compliquée (complexité de la description mathématiques des caractéristiques physiques et mécaniques des roches

Le calcul approximatif se fait d’après :

 

L’énergie de l’explosif

Il faut tenir compte

 - Des résistances qu’il faut surmonter pour la création des surfaces  dégagées (résistance de la roche à la compression,

 -  La résistance de la roche à la traction,

 -  La résistance de la roche au déplacement).

                             q     =    F  ( Ϭ comp + Ϭ depl+ Ϭ tra)

3

La consommation de l’énergie de l’explosif est proportionnelle à la superficie des nouvelles surfaces dégagées crées par le tir qui sont proportionnelles au degré de fragmentation (rapport des dimensions linéaires moyennes des blocs naturels en massif  (lm) et du morceau de la roche fragmentée) (dm).

q=      f = f( lm / dm )

     L’énergie de l’explosif est consommée pour surmonter la pesanteur et donner aux morceaux de la roche fragmentée l’énergie cinétique qui est proportionnelle à la masse volumique de la roche (γ).

q=    f (γ).

 

La consommation spécifique étalon de l’explosif est déterminée d’après l’expression suivante :

 

q étalon=  0.02 x (Ϭ comp + Ϭ depl+ Ϭ tra) + 2 x γ ; g/m³

 

     Donc toutes les roches sont divisées suivant la tirabilité selon la consommation spécifique étalon de l’explosif, en 05 classes et 25 catégories.

 

1/-Tirabilité facile                             q ≤10 g/cm3                 catégorie 1.2.3.4.5

2/-Tirabilité moyenne                       q =10.1  - 20 g/cm3      catégories 6.7.8.7.9.10

3/-Tirabilité difficile                         q = 20.1  - 30 g/cm3     catégories 11.12.13.14.15.

4/-Tirabilité tres difficile                  q = 30.1  - 40 g/cm3     catégories  16.17.18.19.20

5/-Tirabilité exclusivement difficile q = 40.1 -50 g/cm3       catégories 21.22.23.24.25.

Risques et dangers pour l'environnement ou la santé   

     Les explosifs agréés sont des produits sûrs, mais peuvent présenter des dangers si les consignes de sécurité ne sont pas respectées lors de leur utilisation :

a/-Activation accidentelle d'éléments sensibles comme les détonateurs à la suite d'un 

     choc, d'une perturbation électromagnétique

b/-Certains composants de certains explosifs sont toxiques, et peuvent être source d'intoxication due aux gaz dégagés par l'explosif dans un milieu mal ventilé

c/-Intoxication par contact avec la peau en manipulant les produits

d/-Périmètre de sécurité non respecté

e/-Projection ou déstabilisation de roches et autres matériaux

f/-Incident lors d'un tir nécessitant une intervention de l'artificier sur un dispositif endommagé

g/-Effet cancérigène ou de perturbateur endocrinien, pour certains explosifs (perchlorates par exemple)

h/-Eutrophisation, ou dystrophisation induite par les explosifs riches en azote quand ils sont solubilisés dans l'eau (y compris pour des explosifs modernes très stables dans  l'air et réputés peu agressifs envers l'environnement car photodégradable, ou  partiellement biodégradables,

 

Les types d’explosifs

 

Poudre noire

   On nomme poudre noire, un mélange déflagrant de salpêtre , de soufre et de charbon de bois.

  (Pourcentages massiques):

·         30 % de charbon, 30 % de soufre, 40 % de salpêtre pour la poudre de mine (lente).  

La nitroglycérine.

     La nitroglycérine, découverte par Ascanio Sobrero en 1847.,est un composé chimique liquide dense, incolore, huileux, explosif et hautement toxique.

Obtenu par nitration du glycérol. Il est utilisé dans la fabrication d'explosifs, et plus particulièrement de la dynamite.

Fabrication.

    La nitroglycérine est fabriquée en laboratoire par la nitration de la glycérine (glycérol) obtenue par ajout à un mélange d'acide sulfurique et nitrique.

C₃H₅ (OH) ₃ + 3HNO₃ → C₃H₅ (NO₃)₃ + 3H₂O

Le tri nitroglycérine (TNG).

      Le tri nitroglycérine (TNG), obtenue par mélange de glycérol avec de l’acide nitrique concentré, a été découverte en 1847 par Ascanio Sobrero et Théophile-Jules Pelouze à l'université de Turin. Il s’agit d’un explosif nitré : trois groupes NO₂ fixés par estérification sur la molécule de glycérol.

    C’est un liquide huileux, incolore et inodore, sensible aux chocs et aux variations de température 

 Le trinitrotoluène (TNT).

          Le trinitrotoluène (TNT) Le TNT a été découvert en 1863 par le chimiste allemand Julius Wilbrandest un explosif, utilisé dans plusieurs mélanges, notamment en proportion égale avec le nitrate d'ammonium pour former l’amatol.

      Les progrès de la chimie modernes, développèrent les possibilités des substances explosives avec la découverte successive de la nitroglycérine, de la nitrocellulose, du trinitrotoluène, du trinitrophénol.

Les composants des explosifs

   Pour provoquer la détonation d’un explosif, il faut créer à son contact une onde de choc et pour amorcer l’explosion, une impulsion initiale extérieure est indispensable à l’aide des amorces ou des détonateurs électriques.

 

  Les détonateurs électriques :

    Se distinguent des amorces par le moyen de la mise à feu de la charge amorce, réalisé par un dispositif spécial appelé allumeur électrique, il existe :

1-des détonateurs électriques instantanés

2-des détonateurs à retard

3-des détonateurs à microretard   de l’ordre de 25-50-75-100-150-200 ms. 

  Le cordon détonant

  Le cordon détonant ou cordeau détonant est un tube en plastique mince et souple rempli de  (tétra nitrate de pentaérythritol  PETN ).

    La vitesse d'explosion du PETN d'environ 8,4 kilomètres par seconde, toute la longueur du cordon détonant semble exploser instantanément.

La mèche lente :

   La mèche lente est appelée aussi la mèche de sureté ou cordeau Bickford, elle sert à faire passer le feu à l’amorce ou l’explosif, allumée par l’étincelle dans un laps de temps défini.

Exploseurs électriques :

   Les exploseurs sont des générateurs de courant continu tels que, lorsqu’ils sont actionnés, ils fournissent un courant électrique de courte durée.

Il existe deux types d’exploseurs :

   Exploseur à dynamo

   Exploseur à condensateur

Charge :

   On appelle charge, une quantité déterminée d’explosif préparée pour le tir et destinée à la destruction, l’abattage ou la projection d’un certain volume de minerai ou de roches. Nous remarquons :

Les charges superficielles

Les charges enfermées

Les charges concentrées

Les charges allongées continues et discontinues.

Choix de l'explosif.

 

Le choix de l'explosif dépend d'une manière générale des propriétés physico-mécaniques des roches et surtout de leur dureté.

Chaque explosif est caractérisé par la:

1-  Densité

2-  Sensibilité

3-  Brisance

4-  Vitesse de détonation.

5-   

Explosifs et Substituts (suite)

 

  Abattage par tir à l’explosif.
Par suite de la dureté des minerais, on applique le plus souvent l’abattage par explosifs. Ce processus se repose des opérations suivantes :
- Foration des trous de mines ou des trous profonds et rarement le creusement des fourneaux de mines dont lesquels les explosifs seront placés,
- Chargement manuel ou mécanique des trous par l’explosif,
- Connexion du réseau et tir.

1/-  Abatage par trous de mine
    L’abattage du minerai par trous de mine, peut être appliqué suivant une, deux ou bien trois surfaces de dégagement.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Fig.1. chantiers d’abattage par trous de mine.
1. Surface verticale, 2. Surface horizontale, 3. Surface latérale

 

  Dispositions des trous.

Les trous de mines horizontaux sont applicables pendant l’abattage du minerai par les tranches descendantes et montantes.

 

 

 

 

 

 

 

 

Fig.2. Schéma d’abattage par trou de mine
(I) emplois des marteaux perforateurs manuels, (II) chariot de forage.

   Les trous de mines verticaux sont utilisés lors de l’abattage du minerai par gradin droits et renversés en tranches descendantes et ascendantes.

   Les trous de mines inclinés sont favorables en présence des fissures du minerai pour une meilleure utilisation de leur direction (des plans de fissures) sur l’onde d’explosion.

  La disposition des trous de mine en éventail est employée lors de la récupération des piliers de protection et de l’utilisation des méthodes d’exploitation appropriées.

 

  Choix de l’angle d’inclinaison, la longueur et du diamètre des trous de mine :

Les résultats techniques et économiques de l’abattage du minerai par les trous de mine sont dictés au préalable par le choix de ces paramètres.
  Les facteurs influant sur le choix de l’inclinaison du trou de mine sont :
       - Objectif du forage ;
       - Forme du front d’attaque ;
      - Type de transport utilisé
      - Orientation des réseaux de fissures ;
      - Stabilité du minerai et type du matériel de forage.

   

    L’abattage du minerai à l’explosif nécessite l’établissement d’un plan de tir composé de paramètres caractérisant l’influence des uns et des autres sur les résultats des travaux de dépilage.

 

Tout plan de tir doit être composé des paramètres suivants :

1. Diamètre du trou de mine
   Ce paramètre, peut être déterminé en fonction du diamètre admissible des roches abattues.

                                                  D_t. = K × C    , mm 
Où :
K : Diamètre admissible des roches abattues, mm
C : Coefficient de correction, tenant compte de la fragmentation des roches à l’explosif (voir tableau 2) [Lomonossov G.G.].

 

Tableau 2 : Coefficient de correction « c ».

 

Aptitude à l’abattage	Caractéristiques du minerai dans le massif, et dans l’échantillon	Valeur de C
Difficile	Le massif est divisé, par des fissures, suivant de gros blocs qui dépassent le diamètre  admissible. le minerai est dur	0,05 – 0,10
Normal	Le massif rocheux est divisé, par des fissures, suivant des blocs dont les dimensions sont  inférieures à celui admissible. Le minerai peut être dur ou d’une dureté moyenne.	0,10 – 0,125
Facile	Le massif rocheux est divisé, par des fissures, suivant des blocs dont les dimensions sont  inférieures à celui admissible. Le minerai peut être dur ou d’une dureté moyenne	0,125 –0,20

2. Consommation spécifique d’explosif
Ce paramètre peut être déterminé par l’expression mathématique proposé par l’académicien B. Koutouzov.
                                            q_ex = qo × k_ex × k_dis × k_cha × k_d × k_ltr,    kg / m³
Où ;
qo – consommation spécifique étalon d’explosif, kg /m³

Généralement, elle est déterminée en fonction de la dureté de la roche à abattre, la largeur du front d’abattage et d’autres facteurs.

L. Garodsky a proposé l’expression suivante :
                                                            q_o =0,065 × f, kg / m³. 
Où :
  f : Coef de dureté suivant la classification de M. Protodiakonov.
  kex : Coef de correction tenant compte de la capacité relative au travail des explosifs (caractéristiques des explosifs)
  kdis : Coef de correction, tenant compte de la disposition des trous par rapport au front de taille.

     Si les trous sont disposés parallèlement au front de taille, kdis = 1.
Dans le cas d’une seule surface de dégagement et la disposition perpendiculaire des trous par rapport au front d’abattage, kdis =1,4 ÷1,6.
   kcha : Coefficient de correction, tenant compte du mode de chargement des trous
en explosifs.
   - Si le chargement s’effectue par des moyens pneumatiques, kcha= 0,9 ÷ 0,95.
   - Si le chargement est manuel, kcha= 0,8 ÷ 0,85

kd : Coefficient de correction, tenant compte du diamètre du trou de mine. On peut le déterminer par la formule empirique suivante ;
                                                        k_d = (Dt. / 0,042) ^nf
Où :
nf = (0,3 ÷ 0,5) : Coefficient de correction tenant compte du degré de fissuration ;
nf = 0.3 => pour les roches exclusivement fissurées,
nf = 0.4 => pour les roches moyennement fissurées,
nf = 0.5 => pour les roches monolithiques,
kl.tr : Coef. de correction tenant compte de la profondeur du trou de mine.
Ltr = 1m =˃ kl.tr =1,3 ; Ltr = 3m =˃ kl.tr = 1,0 ; Ltr =5m =˃ Kl.tr = 0,8

3. Ligne de moindre résistance
Ce paramètre peut être déterminé par l’expression mathématique, établis, et proposé par L. Baron.

                           W = D_t.     ;  m
Où ;
D : Densité des explosifs pendant le chargement (caractéristiques des explosifs)
kt.ch : Coefficient de correction tenant compte du taux de chargement des trous (en explosifs) Suivant les règles de sécurité, ce coefficient doit varier dans les limites de 0,6 – 0,72
mr : Coefficient de correction tenant compte du rapprochement des charges explosives, mr = 0,8 à 1,2  

      mr= 0,8 pour les roches très dures, (f>12)
mr= 1 pour les roches dures, (6<f≤12)
       mr= 1,2 pour les roches assez dures, (f≤6)

4. Distance entre les trous dans une rangée de trous
     Ce paramètre peut être déterminé par la formule proposée par G.G.Lomonossov.

                                                          a = mr × Wr     ;  m   
mr = 0,8 à 1,2. La valeur minimale est attribuée aux conditions de travail difficiles.
La formule proposée par d’autres auteurs est :
                                   a =  D_t.         ; m
Où ;
kb : Coefficient de correction, tenant compte de la valeur du bourrage.

5. Distance entre les rangées de trous
Ce paramètre peut être déterminé par la formule suivante ;
                                                        b = mr × Wr      ,  m

6. Nombre de trous dans une rangée
On peut le déterminer par la formule suivante :

                                N_trR = [ ((A, B ou C) – 2X) / a] + 1 ;trous
Où ;
A, B ou C : L’un des côtés de la tranche suivant lequel les trous sont orientés ;
X : Distance entre les trous extrêmes dans une rangée, et les limites de la
tranche à abattre.

 

7. Nombre de rangée de trou dans une tranche

On peut le déterminer par la formule suivante :

                          N_R = [ ((A, B ou C) – (Wr + Y)) / b] + 1,  rangée
Où ;
Y : Distance entre la dernière rangée de trou, et la limite de la tranche à abattre.
Remarque :

    Le nombre de trous dans une rangée, ainsi que celui des rangées doit être arrondi, soit par excès, soit par défaut ce qui nous ramène à recalculer la valeur de X et celle de Y dans le cas de l’abattage par tranche de dimensions bien déterminer.

8. Profondeur d’un trou de mine
   On peut la déterminer par la formule suivante :
                                        L_tr = (A, B ou C / sinb) ± l_exc   ,  m
Où ;
b : Angle suivant lequel les trous sont disposés.
lexc : excès ou réduction de forage.

 

9. Longueur totale forée par volée
Ce paramètre peut être déterminé par l’expression mathématique suivante ;
                                         L_TF = N_trR × N_R × L_tr   , m

10. Volume du minerai à abattre par volée.
                                   

Vv = (A × B × C) / sina     , m³

La quantité est déterminée suivant la formule suivante ;

                                    Q v= (A × B × C) × δ / sina ,  t

Où ;
a : Angle d’inclinaison de la tranche à abattre, par rapport au plan vertical.
δ : Masse volumique des roches.
Si l’abattage par volée concerne un nombre bien déterminé de rangés de trou, le paramètre recherché sera déterminer de la manière suivante ;

                                  Vv = Wr × N_R × A × B     , m3
                                  Qv = Wr × N_R × A × B × δ     , t

Suivant cette formule, on suppose que « A et B » représentent les dimensions de la tranche à abattre.

11. Volume du minerai abattu par un mètre de trou foré
    Ce paramètre peut être déterminé de la manière suivante ;

                                 V_1m= Vv / L_TF           , m³ / m

12. Quantité du minerai abattue par un mètre de trou foré
    Ce paramètre peut être déterminé de la manière suivante ;
                                        Q_1m= Qv / L_TF             ,  t / m

 

13. Consommation spécifique de forage par 1 m3 (t) de minerai abattu
On peut le déterminer par la formule suivante ;
                                  L_SF = L_TF / Vv    ,  m / m³
                                   L_SF = L_TF / Qv       , m / t

14. Quantité des explosifs dans un trou

                                          Q_extr = qex × a × Wr × L_tr × ku     ,  kg

Où ;
ku : Coef d’utilisation du trou.

15. Consommation d’explosif par volée

On peut la déterminer par l’expression mathématique suivante ;

                                         Qex= P×. L_{T F} × k_tch    , kg
Où ;
P : quantité d’explosif dans un mètre de trou (Capacité métrique),

                                           P = (p × D_t² ×D) / 4            ,  kg

                                           Q^ex = (p × D_t² × D × L_TF × k_tch) / 4    ,  kg

    Les indices des travaux d’abattage par application d’un schéma de tir par trou de mine, dépendent de la dureté du minerai, le nombre des surfaces de dégagement, et de la puissance du gisement.

    La consommation spécifique d’explosif suivant l’abattage varie de 0,6÷3 kg/m3, et la productivité d’un foreur, lors de l’emploi des marteaux perforateurs manuels, varie de 5÷50 m3/ hp, et dans le cas de l’emploi des chariots de forage, elle varie de
400÷700 m3/hp.

Les avantages de l’application de tels schémas d’abattages sont les suivants :
Ø possibilité d’obtenir un tas de roche abattu d’une granulométrie plus ou moins uniforme
Ø réduction des pertes et de la dilution du minerai ;
Ø possibilité de son application dans des cas de gisement faiblement puissant suivant de faible stabilité.

 

 Les inconvénients sont   :
Ø beaucoup de dépenses de travail suivant le forage ;
Ø beaucoup de poussière et bruit, ainsi que des vibrations importantes dans le cas de l‘emploi de marteaux perforateurs manuel.

   Les trous de mines sont appliqués dans le cas de gisement d’une puissance jusqu’à 5÷8 m, et gisement puissant lorsqu’il y a possibilité d’introduction des mineurs à l’intérieur de l’espace d’exploitation.

   Aussi leurs applications sont préférables dans le cas de l’exploitation des gisements dont le minerai est d’une stabilité faible ou moyenne suivant une technologie d’exploitation avec remblayage de l’espace d’exploitation, ainsi que lors de l’exploitation des gisements d’une morphologie compliquée.

    La profondeur des trous profonds varie de 5 jusqu’à 60m, et même plus, et le diamètre de 30-40mm jusqu’à 150 – 200mm.

   Les trous profonds dans une tranche sont en parallèle, en éventail ou en faisceau.

 La disposition parallèle assure une utilisation plus complète de la longueur des trous profonds, répartition régulière des charges sur la longueur des trous.

La disposition en éventail est plus répandue. Sa qualité principale repose sur la réduction du volume des travaux de découpage parce qu’on fore plusieurs trous de même endroit.
  De même, elle est plus économique lorsque la vitesse de forage est supérieure à 10m/poste, et le diamètre des trous varie de 100 à 150mm.

 

 Les trous profonds en faisceaux sont possibles lors de la récupération des piliers de protection entre les étages et les chambres. Cette opération consiste à forer plusieurs éventails au même lieu et dans quelques plans.

  Choix du diamètre des trous profonds :
Le degré de destruction du massif dépend de la capacité d’explosif placée dans ce dernier, du diamètre et de la distance entre les trous profonds. Compte tenu des données pratiques, il existe une relation approximative entre le diamètre (Dt) du trou et la puissance (M) du gite à exploiter.

 Pour le minerai de dureté moyenne                Dt £ M/50  pour f  £ 9

 Et pour le minerai de grande dureté               Dt £ M/30  pour f     > 9

  

    En déterminant le diamètre des trous profonds, on doit tenir compte aussi des avantages
des trous de petit diamètre à savoir :
     - La pression suffisante du contour d’abattage,
    - La destruction réduite du massif avoisinant,
    - Faible rendement en gros blocs,
    - Les possibilités de son application dans n’importe quelle condition.
Et de ses inconvénients ci-après :
- Nombre de trous profonds élevé (plus de 9000 trous pour 1000000 tonnes de minerai),
- Possibilité de déviation des trous forés.

Condition d’emploi des trous profonds de petit diamètre :
- Abattage par tranches,
- Réseau de fissures rare,
- Minerai instable,
- Faible puissance de gite.
Les trous profonds de grand diamètre sont favorables dans un vaste réseau de fissures et
pendant l’éboulement d’un volume de minerai.

 

Particularités du forage des trous profonds :
Les types de forage des trous profonds sont les suivants :
- Forage à tige (se pratique pour des trous de 40 à 85mm de diamètre dans le minerai de dureté dépassant 6 à 8. La profondeur du forage est limitée à 12 à 15m).
- Forage par marteau perforateur pneumatique descendant dans les trous (utilisé dans le
minerai de dureté moyenne à dur et lorsque la profondeur du forage dépasse 12 à 15m.
  Le diamètre du trou est généralement égal à 100mm).
- Forage à tricônes (est muni de trois cônes armés d’alliage dur. Le diamètre du trou est de 150 à 200mm et rarement 300mm. La profondeur maximale varie de 50 à 60m et même plus (c-à-d 100m). On l’applique dans le minerai de dureté dépassant 8.)

 

      -Forage rotatif (est fabriqué en couronne diamantée ou garni d’alliage dur et sont respectivement utilisées pour le forage des trous profonds de longueur supérieure à 20m avec un diamètre de 30 à 50mm et dans les roches très dures et abrasives).

 

Fig.2. Schéma d’abattage par trou profond
a,d - en parallèle ; b - en éventail ; c, - en faisceau.
1 : limite de bloc à abattre ; 2 : recoupe ; 3 : trou profond parallèle ; 4 : front de taille
5 : trous profond en éventail

 

  Calcul des paramètres d’abattage par trous profonds en éventail :

L’abattage par tir à l’explosif des trous profonds en éventail est caractérisé par les paramètres suivants :

 

1/ Diamètre de trous « Dt », en mètres
D’après la pratique, on détermine le diamètre selon les corrélations approximatives

                                                 Dt £ M/50  pour f  £ 9

                                                 Dt £ M/30  pour f  > 9
Où:
M : la puissance de gite en mètre.
2/ Consommation spécifique d’explosif « qexp », en kg/m³,
On la prend d’après la relation, qexp=f(f) (tableau 1)

Tableau I. consommation spécifique d’explosif.

Dur  f	06	07	08	09	10	11	12	13	14	15	16	17	18
CSp Ex	1,0	1,1	1,27	1,4	1,52	1,67	1,8	1,92	2,08	2,2	2,3	2,46	2,6
Kg/m3

3/ Distance moyenne conventionnelle entre les trous profonds. « aconv », en mètres.
On la fixe d’après la relation aconv =f (f, Dt),

Fig3 Influence de la dureté du minerai  f et du diamètre des trous Dt profond en éventail

4/ ligne de moindre résistance  Wr 

Est déterminée par la formule suivante :                                                                           

                                   W  = ;  m

Où :
Dt- diamètre des trous profonds en éventail, en mètre.
Δ : densité de l’explosif, en kg/m³.
Δ=900 à 1200kg/m³
Kch : coefficient de chargement des trous profond Kch=0,6 à 0,80.
m : distance relative entre les trous profonds déterminé d’après la dépendance,
                                  m= f (Dt, lm)
Où
                              lm= (l_I + l_II)/2.  

Schéma de la disposition des trous profonds en éventail.

 

Fig 4 Influence de la longueur moyenne des trous profonds

 

 

 

 l : Coefficient tenant compte de la diminution du volume de minerai abattu à cause de
présence des trous de contour.

                               l =     2. S  /2.S  + a_conv .S l_cont   

Où :
S : surface du front d’abattage, en m²
                                                           S  =   B .H – Sg

B : largeur du chantier d’abattage (puissance horizontale du gite), en mètres.
H : hauteur du front d’abattage (distance entre les ouvrages d’abattage), en mètres.
Sg : section transversale de l’excavation de forage, en m².

 

∑ L cont  : Longueur totale des trous profonds de contour (selon le schéma d’abattage), en mètres.

                                             ∑ L_cont  =       l₁  + l₂  =  B  - b 
Où :
b : largeur de l’excavation de forage, en mètres.

5/ Distance moyenne entre les extrémités des trous profond en éventail. « aext »
                                        a_ext= (1à 1,4).Wr   , en mètres 

6/ Distance maximale entre les charges d’explosifs dans les trous profonds.«ach»

                                       a_ch=(0,4 à 0,5).Wr    ,  en mètres

7/ Quantité du minerai à abattre en masse lors de l’abattage d’une tranche
                                      V= S. Wr . γ        ,  tonnes  
γ : masse volumique du minerai en t/m3

 8/ la quantité de minerai abattu en masse par 1m de trou profond. « Q1m »
                                 Q_1m=m.(Wr)². γ. l   ;    t/m

 

9/ la longueur totale des trous profond dans une tranche   ∑ ltr  

 

                                         ∑ _ltr  =  V / Q_m    ;m

10/ la charge totale d’explosif pour l’abattage d’une tranche « Qtot »
                                                     Q_tot  = q’ . ∑ l_tr  

q′ : Consommation d’explosif dans un mètre de trou, en (kg/m)

                                q’ =  (p. dt ² /4  ) .D .K_ch   ;      

11/ le nombre de trous en éventail   Ntr 

     N_tr  =  (2 .H  + B _{/ a ext} ) +1   

 

12/ la consommation spécifique d’explosif précisée    q∗_exp  

  q∗_exp =  Q_tot / V ;   kg/t            q∗_exp =  Q_tot / V/g ;   kg/m³ 

 

  Calcul des paramètres d’abattage par trous profonds en parallèles :

Le calcul des paramètres d’abattage par trous profonds en parallèles est basé sur le même
principe que celui des trous profonds en éventail.

1/ Consommation spécifique d’explosif « qexp », en kg/m³,

On la prend d’après la relation, qexp=f(f) (tableau 2)

Tableau 2.Influence de la dureté du minerai sur la consommation spécifique d’explosif.

 

Dur  f	04	05	06	07	08	09	10	11	12	13	14	15	16	17	18	19	20
CSp Ex	0,7	0,8	0,9	0,95	1,05	1,1	1,2	1,3	1,4	1,5	1,6	1,8	1,95	2,2	2,4	2,6	2,9
Kg/m3

 

2/ Distance moyenne conventionnelle entre les trous profonds parallèle dans une
rangée. «aconv », en mètres.

 

 

Fig5 Influence de la dureté du minerai f  et du diamètre des trous profonds parallèles sur la distance conventionnelle entre eux a_conv

Schéma du chantier d’abattage par trous profonds parallèles.

On la fixe d’après la relation aconv =f (f, Dt), 

3/ ligne de moindre résistance   Wr 
     Est déterminée par la formule suivante :

                        W_r  =  =, m

Où :
Dt- diamètre des trous profonds en parallèle, en mètre.
Δ : densité de l’explosif, en kg/m³.
   Δ=900 à 1200kg/m³
Kch : coefficient de chargement des trous profond Kch=0,60 à 0,80.
m : distance relative entre les trous, on la prend d’après la dépendance,  m= f (f, Dt)

l : Coefficient tenant compte de la diminution du volume de minerai abattu à cause de présence des trous de contour.
                                       l =     2. S  / 2.S  + a_conv .S l_cont       ;
Où:
S : surface du front d’abattage, en m²
                                                  S  =   B .H – Sg      ;
B : largeur du front d’abattage, en mètres.
H : hauteur du front d’abattage, en mètres.

 ∑ L cont  : Longueur totale des trous profonds de contour (selon le schéma d’abattage), en  mètres.
                                               ∑ L _cont  = 2. Ltr ;

Où:
∑ Ltr : Longueur  du trou profond parallèle, en mètres.
 
                                        ∑ L_tr     =  (H / sin ∝)   + lex   ;

 

 

Fig. 6. Influence de la dureté du minerai f et du diamètre (Dt) des trous profonds
Parallèles sur la distance relative (m) entre ces derniers.

 

4/ Distance entre les trous profonds parallèles  a ,en mètres.
                                  a  = m . Wr ;  (m)

5/Nombre de trous profonds dans une rangée   Ntr 

 

                                          N_tr  =  B  /a  + 1   ; tr

6/ longueur totale foré des trous profonds dans une rangée « Ltot », en mètres

                                          L_tot  =  N  . L_tr ;  m
7/ la charge totale d’explosif « Qtot », en Kg

                                                 Q_tot  =  q’. L_tot ,kg

Où:
q’ : quantité d’explosif dans une mètre de trou (capacité métrique), kg/m

                                          q’ = (p. dt ² /4) . D . Kch     kg/m

8/ Volume de minerai abattu par un tir « V », en tonnes

 
                                        V= S. Wr . γ,   (tonnes)

9/ la consommation spécifique d’explosif précisée

                        q∗_exp =  q. Ltot / S .Wr   ;  kg/m3

 

q∗_exp =  Qtot / V/ g    ;  kg/t                   

Conditions d’emploi des trous profonds :

    L’application de l’abattage par tir des trous profonds exige une puissance du gite supérieur à 5-8 m afin d’éviter les grands pertes et la dilution du minerai, en conséquence, l’abattage inexacte près du contour du gite.
    Les avantages de l’application de l’abattage par tir des trous profond sont les
suivants :
Ø Augmentation du rendement du bloc par h-p à 2-3 fois,
Ø Réduction de la consommation d’explosif,
Ø Dégagement des poussières réduit,
Ø Sécurité de travail plus élevée,
Ø Possibilité du dépilage sans soutènement artificiel du minerai et de n’importe
quelle stabilité.
   Les  inconvénients sont :
Ø Rendement plus élevé du chantier en gros blocs,
Ø Conduite des travaux de dépilage inexacte,
Ø Pertes et dilution du minerai plus élevées,
Ø Perturbation des piliers de protection et des épontes sous l’effet de l’explosion.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Université Larbi Tebessi-Tébessa

Institut des Mines

Département d’Exploitation Minière et Géo technologie

 

Année Universitaire 2022/2023

Semestre 2

Cours

Sur

Les Techniques Minières II

                                              

    Destiné aux Etudiants

Master I

Géotechnique

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                                                                                                                         

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Présenté par : Mr : DEBBOUZ.M    

 

 

 

Chapitre03. Classification des réserves de minerai

       Notions sur les ressources et réserves de minerais.

 

      La classification des ressources minérales conformément aux normes internationales en vigueur.

       La classification des réserves de minerai ou réserves minières et des gisements délimités demande l'explicitation des mailles et des méthodes d'échantillonnage, des paramètres d'interprétation de la géologie et du minerai, des paramètres de calcul des inventaires.

 

      Caractéristiques des classifications   

      La classification des réserves et des ressources doit répondre aux exigences du processus de développement minéral. Le but des systèmes de classification des réserves et des ressources est de caractériser le bilan de l'actif minéral sur lequel s'appuie le projet de développement en cours, la mise en production projetée, l'exploitation minière déjà engagée, pour en faciliter l'évaluation.

 

    1/- Ressources minérales :

     Sont des concentrations ou indices minéralisés d'une substance naturelle organique ou inorganique présente au sein ou sur la croute terrestre, dont la forme, la quantité et la teneur ou qualité sont telles qu'elles présentent des perspectives raisonnables d'extraction rentable.

 

    2/-Les réserves minières :

         Sont une portion de ressources minières qui peuvent être exploitées légalement et à profit. Les recettes dégagées doivent couvrir la totalité de coûts opératoires y compris les amortissements des investissements à venir en équipements et en infrastructures liés à leur exploitation.

 

    Nous distinguons deux types de ressources et deux types de réserves :

       3/- Les Ressources :

a) Ressources mesurées et indiquées :

 

 Ressource mesurée :

      Une ressource minérale  mesurée   est la portion d'un gisement dont la masse (tonnage), la forme, les limites et les teneurs (qualités) sont connues par des levés et une maille d'échantillonnage serrée par rapport aux dimensions du gisement.   

     La maille de sondage et l'échantillonnage, mesurent la continuité en 3D, permettant l'estimation globale avec une faible marge d'erreur et l'estimation locale, avec une marge d'erreur acceptable pour des blocs d'estimation.

Ressource indiquée :

      Une ressource minérale  indiquée  est la portion d'un gisement dont la masse (tonnage), la forme, les limites et les teneurs/qualités sont connues par des levés et une maille d'échantillonnage large.

      En pratique, la continuité n'est mesurée que dans l'axe des échantillonnages. En conséquence, l'estimation globale peut être attachée d'une marge d'erreur relativement importante et l'estimation locale (blocs d'estimation restreints) est, la plupart du temps, affectée d'une marge d'erreur excessive.

 

 b) Ressources inférées ou présumées :

          Les ressources minérales inférées constituent la partie des ressources minérales, dont on peut estimer la quantité et la teneur ou la qualité sur base des preuves géologiques et d'un échantillonnage restreint et dont on peut raisonnablement, présumer, sans toute fois la vérifier de la continuité de la géologie et des teneurs.

   L'estimation est fondée sur des renseignements et un échantillonnage restreint recueilli à l'aide des techniques appropriées à partir d'emplacements tels que des affleurements, des tranchées, des puits, des chantiers et des sondages.

    Cette catégorie de ressources ne peut être soumise à aucune étude économique.

 

  4/- Les réserves minières

 

Ici nous distinguons deux types :

a)    Reserve prouvée : 

Une réserve de minerai   prouvée  

   C’est l'estimation de la masse (tonnage) et de la teneur/qualité de la ressource minérale  mesurée  qui peut être extraite légalement et à profit selon le plan minier choisi.

    Compte tenu de la faible marge d'erreur qui caractérise cette catégorie répond aux exigences de la planification et de la faisabilité de la production.

 

     b) Reserve probable :

 

 Une réserve de minerai probable : C’est l'estimation de la masse (tonnage) et de la teneur/qualité de la ressource minérale  indiquée qui pourrait être extraite selon un plan minier.

    En conséquence de la marge d'erreur typique de cette catégorie de ressources, la faisabilité technique, la planification et les estimations des coûts de revenus, ne peuvent être établit que d'une façon préliminaire ou conceptuelle.

    Cette catégorie ne répond donc pas à toutes les exigences de la faisabilité de la production.

 

    Les « réserves minérales probables » constituent la partie économiquement exploitable des ressources minérales indiquées et, dans certains cas, des ressources minérales mesurées, démontrée par au moins une étude préliminaire de faisabilité.

 

     L'étude doit inclure les renseignements adéquats sur l'exploitation minière, le traitement, la métallurgie, les aspects économiques et autres facteurs pertinents démontrant qu'il est possible de justifier l'extraction rentable.

 

 

 

5/-Estimation des réserves minières. Méthodes.

 

  Les différentes approches utilisées pour faire l'évaluation des réserves minières doivent être étudiées afin de mettre en évidence les avantages et les inconvénients de chaque  méthode, à savoir :

- Les techniques classiques d'estimation des réserves.

 

      - Les types de réserve.
      - La notion de teneur de coupure.
      - Les réserves en tant que base d'un projet minier.
      - Les critères de contrôle d'un calcul de réserves.
      - Les méthodes de calcul utilisées.

 

- Les bases de la géostatistique linéaire.

 

         - La géostatistique linéaire   
         - Les variables régionalisées et les hypothèses de stationnarité.
         - Définition et propriétés des variogrammes.
         - Principe du krigeage.

- Les  simulations géostatistiques.
         - Introduction aux simulations.
 

La géostatistique linéaire

       La géostatistique linéaire permet d'estimer la valeur d'une variable régionalisée (hauteur d'un horizon, épaisseur d'une couche, porosité d'une roche, teneur en métal ou concentration en polluant …) en un point ou dans un bloc.

     Le krigeage fournit une estimation (obtenue comme combinaison linéaire des données) et une variance de l'erreur d'estimation. Par ailleurs l'étape de modélisation obligatoire fournit une meilleure connaissance de la variabilité spatiale de la quantité étudiée.

 

La modélisation :

     Cette étape a pour objectif de quantifier la variabilité spatiale du phénomène étudié : les anisotropies, les distances de corrélation et les échelles emboîtées de variabilité.

 

Variance d'estimation, estimation globale.

     La variance d'estimation est utilisée pour évaluer les intervalles de confiance des différents estimateurs. L'estimation globale (c'est-à-dire l'estimation du gisement
dans sa totalité ou de larges domaines d'exploitation) est surtout utilisée en planification économique.

 

La géostatistique multivariable
    Elle fournit des outils pour la caractérisation et l'estimation lorsqu’on dispose de plusieurs variables qui doivent être étudiées simultanément et de façon cohérente. La géostatistique multivariable fournit un complément d'outils dans ce cas où ceux fournis par la géostatistique linéaire de base ne sont pas suffisants. Elle peut, par exemple, être utilisée :
     • pour mettre en évidence les relations spatiales entre les variables ;
     • pour améliorer l'estimation d'une variable à l'aide de variables secondaires, prélevées aux mêmes points (cas isotopique) ou non (cas hétérotopique) ;

 

6/-Estimation des réserves

      Les réserves sont divisées en trois (3) catégories : A, B et C, suivant le degré de prospection et d’étude du gisement.

1) Catégorie A (réserve certaines).  
      A1 : réserves entièrement prospectées

     Étudiées et préparées pour l'exploitation, ces réserves peuvent servir pour le calcul des travaux d'exploitation.
     A2: réserves entièrement prospectées et étudiées

     Elles peuvent servir à la planification et à l'organisation de la partie minière des entreprises.

2) Catégorie B (réserves probables).
Réserves étudiées géologiquement

    Relativement prospectées et partiellement délimitée par des ouvrages miniers et sondages, échantillonnés pour étudier la composition et les propriétés du minerai et pour obtenir des renseignements qualitatifs sur la technologie des méthodes d’utilisation.

    On peut utiliser ces données comme bases des projets de grands travaux des mines et des entreprises utilisant les produits minières bruts et pour l’établissement des programmes.

3) Catégorie C (réserves possibles)

 C1. Réserve établies par l’étude géologique

      D’après les affleurements naturels ou quelque fois artificielle ou d’après les données géophysique, relatives à la structure géologique du gisement et à l’échantillonnage approximatif ; on peut utiliser ces données pour la réalisation des travaux de la prospection détaillée et pour l’établissement des plans d’une éventuelle exploitation 

        

C2. Réserves relatives aux régions entières

      Calculées d’après leur étude géologique ; les réserves des gisements isolés ou de leurs groupes sont déterminée d’après la prévision géologiques ; ces données peuvent être utilisées pour la planification de perspective de l’économie nationale et pour la planification de perspective des travaux de recherche géologiques.

 

        Au vu de la structure du gisement sur la base des ouvrages de recherches et les études réalisées, les réserves de matériaux ne peuvent être estimées qu’en catégorie C1.

 

 7/- Classification des réserves des minéraux utiles

       Les réserves de minéraux utiles d’un gisement se classe en fonction de leur degré d’utilisation dans l’industrie et le degré de confiance de prospection du gisement.

On distingue (Fig 2)

Réserves géologiques

	Réserves exploitables
		Réserves industrielles		Stériles
1	2	3	Réserves récupérable	4	5
			Tout-venant

                    La masse rocheuse

                                          (Fig) 2    Classification des réserves :

1 - réserves inexploitables;

2 - pertes de minerai en

3 -Planification et construction de la mine ;

4 – stérile extrait en mélange avec le minerai ;

5- stérile extrait séparément du minerai

 

     Les réserves géologiques : correspond aux réserves totales du gisement qui ont été prospectés et identifiés ; 

     Les réserves exploitables : correspondent à la partie des réserves géologiques qui répondent aux conditions industrielle et technico-économiques pour être exploitées avec profit ; 

    Les réserves inexploitables : c’est la partie des réserves géologiques qui ne peuvent pas être exploitées actuellement à cause de ses faibles teneur en composant utile, des puissances réduites du gîte, des conditions défavorables de l’exploitation et de traitement ;

    Lors de l’élaboration du projet d’exploitation, une partie des réserves exploitables se laissent en place pour protéger les diverses constructions, cette partie s’appelle perte en projet ; 

     Le reste des réserves exploitables est dit réserves industrielles ;  Au cours de l’exploitation une partie des réserves industrielles va être abandonnée à cause d’un accident géologique ou sous forme de piliers de protection : ces pertes s’appellent perte d’exploitation. 

     Les réserves récupérables représentent la différence entre les réserves industrielles et les pertes d’exploitation

    Au cours de l’exploitation, on extrait non seulement le minerai mais aussi des roches stériles pour créer des vides et une autre partie se mélange involontairement avec le minerai lors de son abattage.

    Le minerai exploité avec la totalité du stérile forme la masse rocheuse extraite, alors que le minerai extrait et mélangé avec une partie du stérile forme le tout-venant.

 

8/- Méthodes conventionnelles de calcul des ressources
       On entend par méthodes conventionnelles, toutes les méthodes autres que la géostatistique. L’objectif est de fournir une estimation de la teneur pour tout élément de volume ou de surface à partir d’un échantillonnage limité.

       On applique ensuite les teneurs de coupure désirées à ces estimations.

 

     Toutes les méthodes conventionnelles (et même les méthodes géostatistiques) sont basées sur un calcul de moyenne pondérée qui attribue des poids aux observations en fonction de la position spatiale des observations par rapport à l’élément de volume ou de surface que l’on veut estimer.

 Méthode des sections
     Le Principe de La méthode des sections consiste à tracer une suite de sections (habituellement parallèles) à travers un gisement, à déterminer les zones de minerais dans chaque section et à compiler le volume total en utilisant les distances entre chaque section.

     Cette méthode est particulièrement indiquée dans le cas de gisements en forme de veines ou de lentilles. Les sections parallèles sont habituellement orthogonales au corps minéralisé.

Méthode des polygones

    Dans un plan, on trace autour de chaque point échantillon un polygone renfermant tous les points du plan pour lesquels l’échantillon considéré est l’échantillon le plus près. La méthode la plus utilisée consiste à tracer des triangles les plus équilatéraux possibles (triangulation de Delaunay).

    Une fois les triangles tracés, on abaisse des perpendiculaires aux points milieux des segments des triangles. Les intersections entre trois perpendiculaires définissent un sommet du polygone.

   - Méthode des triangles

   - Méthode de l'inverse de la distance
   - Méthodes « manuelles

 

La dilution et les pertes

     La dilution et les pertes des réserves sont deux phénomènes qui constituent un problème auquel l'exploitation souterraine fait face le long de toutes les étapes de 1a réalisation des travaux d'extraction dans une exploitation souterraine.

 

Dilution    

Définition

     On comprend par dilution l'ajout au minerai exploité ou a exploiter d'une roche stérile ou de matériel minéralisé à teneur plus basse que la teneur de coupure.

 

 Types de dilution

    Deux types de dilution peuvent être distingués :

 

Dilution planifiée et dilution additionnée.

       On comprend par dilution planifiée toute quantité de stérile qu'on est contrainte d'extraire avec le minerai pour des raisons d'opération, d'irrégularité de la géométrie du gisement, etc.

       Et, on comprend par  dilution additionnelle la roche stérile provenant de l'extérieur des limites planifiées des chantiers d'abattage.

 

 Sources de dilution

 

- Sources de la dilution planifiée.

    La dilution planifiée est  inévitable.il est inhérent à la méthode d'exploitation au niveau des travaux préparatoires et celui des travaux d'abattage.

 

    Dans le cas ou la géométrie du gisement est irrégulière et il est impossible de le suivre en fonction de cette irrégularité.

 

     Dans un cas, l'extraction de certaines quantités de stérile avec Le minerai non dilué est inévitable,

 

 - Sources de la dilution additionnelle.

       Les sources de la dilution  additionnelle sont d'ordre technique et géotechnique :

   Sur le plan technique la dilution additionnelle peut être causée par manutention du minerai et du remblai.

   Sur le plan géotechnique, elle est due essentiellement aux effondrements d épontes.

   

  Pertes

      On comprend par pertes, toute quantité du minerai laissée ou abandonnée dans les chantiers d'abattage ou échappée lors de son transport ainsi que toute perte du métal au niveau de l'usine de traitement.

 

    Nous définissons les pertes à deux niveaux différents.

      Le premier est celui des pertes des réserves encaissées au stade de l'exploitation souterraine et le deuxième est celui des pertes de métal lors du traitement du miner; (figure 1).

 

Types de pertes
Pertes Planifiées			Pertes Additionnelles
Au niveau de la mine	Au Niveau Usine de traitement	Au niveau de la mine		Au Niveau Usine de traitement

 

Figure 1 : Types de pertes aux différents niveaux d'opération

 

On distingue généralement deux types de pertes :

 

Pertes planifiées et pertes additionnelles.

    - Sources des pertes planifiées.

    Ce type de pertes est inhérent à la méthode de l'exploitation souterraine et aux limites technologiques des procédés de traitement (figure 2)

 

Pertes Planifiées
Chantiers d'abattage Usine de traitement
Inhérente à la méthode d’abattage	Limites technologiques

 

Figure  2 : Sources des pertes planifiées

 Dans Le premier cas, lors de la conception de la méthode d'abattage.

 Dans le deuxième cas, au niveau de I ‘usine de traitement, habituellement, 1a récupération est inférieure à 100%.

 

- Sources des pertes additionnelles.

 

       Les sources de ce type de pertes, au niveau souterrain, peuvent être associées aux aspects (figure 3) :

   - techniques (comme exemples, déviation des trous de forage au niveau. souterrain; à l'usine de traitement, une quantité importante du stérile peut diminuer l'efficacité de la flottation),

   - géotechniques (effondrement des épontes),

   - sécuritaires (impossibilité de récupérer une partie du minerai,

 

 

 

 

 

	Pertes Additionnelles
	Chantiers d'abattage Usine de traitement
Aspect Sécurité			Aspect technique		Aspect Géotechnique Effondrement des épontes
		Chantiers d'abattage		Usine de traitement
		Déviation des trous		Un taux de stérile élevé peut traîner avec lui une partie du minerai

 

Figure 3 : Sources des pertes additionnelles

 

     Ainsi, au niveau de l'usine de traitement un taux élevé de stérile dans le tout venant influence négativement le taux de récupération.

 

  Paramètres qui influent sur  la dilution et les pertes planifiées

     

La dilution et les pertes planifiées sont essentiellement liées au choix de la méthode de minage, alors que le choix de cette dernière repose principalement sur la géométrie du gisement ainsi que sur la qualité des épontes et du minerai.

 

  Design des chantiers (géométrie et orientation).

 

   La géométrie des chantiers et leurs orientations par rapport aux structures géologiques sont des paramètres reconnus comme étant cruciaux à la stabilité. Un design de chantier trop complexe affecte les performances de celui-ci et contribue à l’effet négatif des facteurs influençant la dilution et les pertes.

 

  Forage et Tir

       La qualité des travaux de forage et de tir peut influencer autant la dilution que le recouvrement du minerai.

 

  Chargement et transport

    Les opérations de chargement et de transport du minerai abattu peuvent aussi être à l’origine de dilution et de pertes.