Cinq méthodes de dynamitage minier : laquelle convient le mieux à votre exploitation ?
L'exploitation minière à ciel ouvert est généralement décrite comme une séquence d'étapes : forage, dynamitage, chargement, transport et élimination des déchets. Parmi ces étapes, le dynamitage représente souvent entre 15 % et 20 % du coût total de production. Plus important encore, la qualité de la fragmentation influe sur la productivité des excavatrices, le chargement des camions, l'efficacité du concassage, la stabilité des talus et le coût final par tonne.
Il n'existe pas de méthode de dynamitage unique optimale pour toutes les mines. Le choix approprié dépend des caractéristiques de la roche, du volume de production, de la géométrie des gradins, du matériel, des contraintes environnementales et de la réglementation locale.
1. Le dynamitage par trous peu profonds
Le dynamitage en trous peu profonds utilise généralement des trous de petit diamètre, généralement de 30 à 75 mm. La profondeur des trous est généralement inférieure à 5 m, bien qu'elle puisse atteindre environ 8 m ou plus lorsqu'une foreuse jumbo est utilisée.
Cette méthode est couramment utilisée pour :
petites mines à ciel ouvert
Petites carrières
Excavation de tunnel
Rupture secondaire
Découpes routières
Construction de nouvelles mines
Travaux d'excavation spéciaux
Son principal avantage réside dans sa flexibilité. Les trous peu profonds sont plus faciles à positionner et peuvent être percés avec un équipement relativement compact.
La limitation réside dans le volume de production. Le dynamitage à faible profondeur est généralement moins adapté aux grandes galeries où la mine doit déplacer des centaines de milliers de tonnes en un seul cycle.
2. Le dynamitage de bancs profonds
Le dynamitage en trous profonds utilise des foreuses pour créer des trous plus profonds qui servent d'espace de chargement pour le produit de dynamitage autorisé. Dans les mines à ciel ouvert, il est principalement utilisé pour le dynamitage de production sur les gradins.
Les valeurs de référence typiques sont approximativement les suivantes :
Profondeur du forage : 15 à 20 m
Diamètre du trou : 75 à 310 mm
Diamètre courant : 200 à 250 mm
Le dynamitage en trous profonds est largement utilisé pour le développement, le décapage et la production minière. Les exploitations à grande échelle peuvent y recourir pour plus de 90 % de leur volume total de tirs.
Il est possible de réaliser des forages verticaux ou inclinés. Les forages inclinés permettent une répartition plus uniforme de l'énergie et peuvent améliorer la fragmentation et les conditions de chargement. Selon le site, les ingénieurs peuvent également recourir à des systèmes de retard contrôlé, au chargement par plaques, au chargement par coussins d'air ou à d'autres techniques approuvées pour maîtriser les vibrations et optimiser l'utilisation de l'énergie.
Les foreuses fond de trou (DTH) et les foreuses rotatives pour trous de mine sont des options courantes. Le système de forage doit être choisi en fonction de la nature de la roche, du diamètre du trou, de la profondeur et du débit de production souhaité.
3. Exploitation de la chambre
Le dynamitage en chambre consiste à introduire une grande quantité de produit de dynamitage dans une chambre préparée à cet effet ou dans une ouverture souterraine. Compte tenu des quantités potentiellement très importantes, cette méthode est parfois appelée dynamitage de masse.
Il peut être envisagé pour :
projets de construction minière
conditions particulières à ciel ouvert
Opérations de grande envergure
Sites où un volume important doit être traité en un nombre limité d'événements
Cette méthode permet de réduire le volume de forage de surface nécessaire et peut s'appliquer à des roches de duretés différentes. Elle peut également être utilisée lorsque les conditions de forage de surface sont difficiles.
Cependant, la préparation de la chambre peut engendrer des conditions de travail difficiles pour les équipes de développement, et le résultat peut contenir une proportion plus élevée de roches surdimensionnées. La méthode exige une conception détaillée, une autorisation, une étude géologique et une gestion rigoureuse de la sécurité.
4. Explosion milliseconde multi-rangées
Avec l'augmentation de la taille des godets des excavatrices et de la capacité de production des mines, les volumes de dynamitage nécessaires sont devenus plus importants. Le dynamitage multi-rangées en quelques millisecondes permet d'amorcer plusieurs rangées de trous selon une séquence planifiée.
Les opérations de grande envergure peuvent faire exploser environ 5 à 10 rangées en une seule opération, la quantité totale de matériaux concassés pouvant atteindre des centaines de milliers de tonnes selon la conception de la mine.
Lors d'une explosion en une milliseconde, les charges dans les trous adjacents sont amorcées à intervalles de temps courts et prédéfinis. Ce calage permet de répartir l'énergie et de contrôler le mouvement de la masse rocheuse.
Les avantages potentiels comprennent :
Volume plus important par explosion
Moins d'explosions et un temps d'attente plus court
meilleure fragmentation
Pourcentage de surdimensionnement inférieur
Amélioration de l'utilisation des équipements de forage
Amélioration de la productivité des excavatrices et des camions de transport
Les données de terrain initiales font état d'améliorations possibles de l'ordre de 10 à 15 % pour les équipements de forage et de chargement-transport, tandis que le surdimensionnement peut être considérablement réduit par rapport au dynamitage en une seule rangée. Les résultats réels dépendent de la précision du forage, de la structure de la roche, de la conception du tir et des conditions du site.
5. Moulage en plusieurs rangées à l'échelle de la milliseconde ou sablage confiné
Le tir confiné à plusieurs rangées, d'une durée de l'ordre de la milliseconde, est effectué en présence d'un tas de déblais devant le front de taille. Ce tas existant assure le confinement.
Ce confinement peut :
Prolonger le délai d'action effectif
Améliorer la fragmentation
Contribuer à contrôler la largeur des tas de fumier
Réduire les mouvements de roches incontrôlés
Concentrez davantage les matériaux brisés.
Contrairement au tir de mines classique à plusieurs rangées en millisecondes, l'intervalle de temporisation est généralement conçu différemment. Le réglage précis doit être déterminé par des ingénieurs en dynamitage qualifiés, au moyen d'analyses et d'essais spécifiques au site.
Les principaux avantages sont une fragmentation améliorée et un tas de déblais plus concentré. Ceci peut s'avérer utile pour les mines utilisant le transport ferroviaire, car il n'est alors plus nécessaire de démonter la voie avant chaque tir de mine.
Les compromis sont tout aussi importants :
Consommation accrue de produits de dynamitage
Exigence d'une plateforme de travail plus large
Hauteur du tas de fumier plus importante
Interférence possible avec le fonctionnement de l'excavatrice
Coordination et contrôle de sécurité plus exigeants
Choisissez en fonction des conditions du site, et non par habitude.
Une mine ne devrait pas conserver indéfiniment le même schéma de dynamitage simplement parce qu'il a fonctionné par le passé. La dureté de la roche, les joints, l'eau, la hauteur des gradins, l'équipement et les infrastructures environnantes peuvent tous évoluer.
Avant de choisir une méthode, examinez :
Type de roche et structure de fracture
Taille de fragment requise
Géométrie du banc et conditions de face libre
Équipement de forage et précision des trous
Capacité de chargement et de transport
Limites de vibration et de projection de roches
Poussière, bruit et restrictions communautaires
exigences locales en matière de licences et de sécurité
Coût total par tonne, y compris le démantèlement secondaire
Pour les sites situés à proximité de bâtiments, de voies ferrées, d'autoroutes, de lignes électriques ou d'installations sensibles, le dynamitage conventionnel n'est pas toujours la seule solution. Le système de fracturation de roche à l'oxygène liquide de Gaea Rock utilise de l'oxygène liquide et un absorbant combustible à l'intérieur d'un tube de fracturation. Il s'agit d'un procédé physique contrôlé de changement de phase, et non d'un système explosif conventionnel.
Le système O2 peut être envisagé lorsque la réduction de l'intensité des ondes de choc, des vibrations et la simplification du transport sont des facteurs importants, tout comme le contrôle du fendage de la roche. Il requiert néanmoins un forage et un bourrage appropriés, un allumage à distance, des zones d'exclusion, du personnel qualifié et l'approbation des services d'ingénierie locaux.
La meilleure méthode de dynamitage est celle qui équilibre la fragmentation, la productivité, la sécurité, la protection de l'environnement et le coût total d'exploitation.
