Principales étapes de l'exploitation minière : que signifient le développement, la préparation, la coupe et l'abattage du gisement ?
L'exploitation minière est une activité d'ingénierie complexe et exigeante en technologie, qui implique de multiples étapes et une planification minutieuse. Son objectif est de convertir efficacement et en toute sécurité les ressources minérales souterraines en produits minéraux exploitables. Cet article propose une analyse détaillée des principales étapes de l'exploitation minière – développement, préparation, coupe et abattage – et explique les relations entre elles.
I. Développement du gisement
Commençons par expliquer l'exploitation d'un gisement. L'exploitation d'un gisement consiste à creuser une série de tunnels depuis la surface pour relier le gisement à la surface, créant ainsi des systèmes d'accès du personnel, de ventilation, de transport, de drainage, d'alimentation électrique, d'aération et d'approvisionnement en eau. Cette exploitation remplit deux fonctions essentielles : premièrement, établir une série d'ouvrages d'art qui atteignent le gisement et créent des connexions entre celui-ci et la surface ; deuxièmement, mettre en place les principaux systèmes miniers souterrains, notamment les voies d'accès pour le personnel, le transport, le drainage, l'alimentation électrique, l'aération et l'approvisionnement en eau.
Les objectifs de développement peuvent être divisés en trois parties. Premièrement, il faut transporter le minerai extrait et les stériles du sous-sol vers la surface – c'est l'exigence la plus fondamentale, afin de ramener le minerai souterrain à la surface. Deuxièmement, il faut rejeter les eaux usées et l'air pollué à la surface afin de garantir un environnement de travail adapté aux opérations souterraines.
La troisième partie concerne les galeries de développement. Ces galeries sont creusées pour atteindre les objectifs de développement susmentionnés, à savoir établir des connexions avec le gisement et mettre en place des systèmes de circulation du personnel, de ventilation, de transport, de drainage, d'alimentation en énergie, en air et en eau. Cette série de galeries de guidage est appelée « guides de développement ». Que comprennent donc principalement les galeries de développement ? Elles comprennent notamment les puits, les galeries à flanc de puits, les cours de fond de puits, les goulottes principales de minerai et les puits de remplissage, ainsi que les galeries de transport de niveau. Tous ces éléments sont collectivement appelés « guides de développement ».
Résumé:
La première étape de l'exploitation minière est le développement du gisement, qui consiste à établir un réseau de tunnels reliant la surface au gisement, assurant l'entrée et la sortie du personnel, des équipements et des matériaux, ainsi que le transport du minerai et des stériles. L'ingénierie de développement comprend non seulement l'excavation des tunnels, mais aussi la construction des systèmes de ventilation, de drainage, d'alimentation électrique, d'air et d'eau, jetant ainsi les bases des opérations minières ultérieures. Les tunnels de développement sont de différents types : puits, galeries, cours de fond de puits, goulottes à minerai principales, montes principales et tunnels de transport de niveau, qui forment ensemble le système de guidage du développement. Ces tunnels permettent de remonter le minerai à la surface tout en garantissant des conditions d'exploitation souterraines adéquates, telles que l'apport d'air frais et l'évacuation efficace des eaux usées.
II. Préparation du gisement
Quelle est la définition de la préparation ? Une fois le gisement développé, il faut délimiter les zones clés. Cette étape est appelée préparation du gisement. Elle a deux objectifs : premièrement, diviser le niveau en blocs constituant des unités d'abattage indépendantes ; deuxièmement, subdiviser le niveau en blocs, les considérant comme des unités d'abattage indépendantes, et créer les conditions nécessaires à l'accès du personnel, au forage, au soutirage, à la ventilation, etc. On peut imaginer que le développement mentionné précédemment crée les conditions de base pour l'exploitation du gisement. La préparation, s'appuyant sur le développement, le divise en unités d'abattage indépendantes et assure l'accès et la ventilation du personnel dans ces unités. Les tâches de préparation se divisent également en deux catégories principales : la première consiste à subdiviser le niveau en blocs constituant des unités d'abattage indépendantes ; la seconde consiste à créer les conditions nécessaires à l'abattage, notamment les voies d'accès pour le personnel, la ventilation, le forage et les connexions.
Comparés aux tunnels de développement, que sont les tunnels de préparation ? Les tunnels de préparation permettent de réaliser des travaux préparatoires en creusant une série de tunnels. Ces tunnels sont appelés tunnels de préparation. Dans le schéma de droite, les principales caractéristiques des tunnels de préparation comprennent les montées pour le personnel et la ventilation, ainsi que les galeries de liaison ; ce sont des caractéristiques des tunnels de préparation. Lors de l'évaluation des indicateurs économiques miniers, deux mesures liées à la préparation sont prises en compte : le ratio de préparation et la proportion de travaux de préparation.
Le ratio de préparation fait référence au nombre de mètres de tunnels de préparation et de coupe nécessaires pour mille tonnes de minerai extraites du bloc. Le ratio de travaux de préparation, quant à lui, est le rapport entre la quantité de minerai extraite des tunnels de préparation et de coupe du bloc et la quantité totale de minerai extraite du bloc. Contrairement au ratio de préparation, qui ne prend en compte que la longueur des tunnels de préparation et de coupe construits divisée par la production totale de minerai, le ratio de travaux de préparation affine ce ratio en calculant la proportion de minerai extrait des tunnels de préparation et de coupe par rapport à la production totale de minerai du bloc.
Le ratio de préparation reflète uniquement la longueur des tunnels de préparation et de coupe dans le bloc, sans tenir compte de l'impact de la taille ou du volume de la section transversale du tunnel. En revanche, la proportion de travaux de préparation reflète uniquement la proportion de tunnels de préparation et de coupe en veine aménagés dans le gisement, sans tenir compte de la charge de travail des tunnels de préparation et de coupe hors veine. C'est là toute la différence.
Résumé:
Une fois le développement du gisement terminé, le processus passe à sa préparation. Cette étape vise à subdiviser la zone minière en petites unités gérables et exploitables, les blocs, grâce à une planification détaillée du gisement développé. Les travaux de préparation comprennent non seulement l'excavation des tunnels, mais aussi la création des conditions nécessaires à l'intérieur des blocs pour l'accès du personnel, le forage, l'extraction du minerai et la ventilation. Les tunnels de préparation, également appelés tunnels fiscaux, doivent tenir compte de l'aménagement des montées pour le personnel et la ventilation, ainsi que des tunnels de liaison, afin de créer un environnement de travail favorable aux opérations minières ultérieures. Le taux de préparation et la proportion de travaux de préparation sont deux indicateurs clés pour évaluer l'efficacité de la préparation, mesurant respectivement les aspects économiques de la construction des tunnels et la proportion de minerai produite dans les tunnels, fournissant ainsi des bases quantitatives pour l'optimisation des stratégies de préparation.
III. Découpe
La troisième partie concerne les travaux de coupe. Quelle est donc la définition de la coupe ? Les travaux de coupe s'appuient sur la préparation et, sur le terrain déjà préparé, créent des fronts et des espaces libres pour l'extraction de minerai à grande échelle. Cette définition nous permet de comprendre qu'ils visent à créer des fronts et des espaces libres pour l'abattage. Leur but est de générer ces fronts et ces espaces libres.
Les travaux de coupe comprennent principalement deux aspects : la formation de faces et d'espaces libres. Premièrement, le creusement de galeries de coupe permet de former des faces et des espaces libres. Ensuite, à partir de ces galeries, des travaux supplémentaires sont réalisés pour élargir les faces libres, libérant ainsi de l'espace pour l'abattage. Les galeries de coupe se composent principalement de deux parties : les galeries de sous-déblai (galeries de sous-déblai et travers-bancs) et les monteries de coupe. Pour élargir davantage les faces libres, des opérations de sous-déblai, d'entonnoirage et de rainurage sont également nécessaires. Cela englobe l'ensemble des travaux de coupe. Le développement, la préparation et la coupe sont autant de préparatifs pour l'abattage.
Résumé:
L'abattage est l'étape qui suit la préparation et vise à créer les fronts de taille et les espaces libres nécessaires à l'abattage à grande échelle. Cette étape implique le creusement de galeries spécifiques, telles que des galeries de sape et des cheminées de sape, afin de libérer l'espace nécessaire au dynamitage et au décompactage du minerai. La conception des galeries de sape doit tenir compte des propriétés physiques du minerai, de la structure du gisement et des techniques d'exploitation afin de garantir une mise en œuvre efficace des opérations d'abattage. De plus, des opérations telles que le sape, l'entonnoirage et le rainurage sont réalisées pour élargir les espaces libres et faciliter ainsi les opérations d'abattage.
IV. Arrêt
L'abattage désigne le processus de réalisation de travaux miniers à grande échelle après la fin de l'abattage. Généralement appelé abattage, ce type d'abattage se divise en trois étapes principales : concassage du minerai, manutention du minerai et gestion de la pression au sol. Commençons par expliquer la définition du concassage : l'utilisation de l'espace de coupe comme front de taille et l'emploi de méthodes de forage et de dynamitage. Le concassage du minerai est généralement divisé en quatre catégories selon les conditions d'occurrence du gisement, la méthode d'exploitation adoptée et l'équipement de forage : concassage en trou peu profond, concassage en trou moyennement profond, concassage en trou profond et dynamitage en chambre.
La manutention du minerai désigne le déplacement du minerai extrait à l'intérieur du bloc vers les galeries de transport et son chargement dans des wagonnets. La manutention se limite à l'intérieur de la mine, c'est-à-dire au transport du minerai vers les galeries de transport, tandis que le transport désigne le processus de remontée du minerai depuis les galeries de transport jusqu'à la surface.
Il existe deux principales méthodes de manutention du minerai : la manutention gravitaire et la manutention mécanique. La manutention gravitaire utilise principalement un entonnoir de tirage du minerai pour le déplacement gravitaire. La manutention mécanique utilise des équipements tels que des râteaux électriques, des chargeurs, des racleurs, des camions et des convoyeurs à bande pour la manutention assistée.
Lors du choix des méthodes de transport du minerai, il faut tenir compte de la méthode d'extraction et des conditions du gisement. Par exemple, les gisements fortement inclinés se prêtent mieux à la manutention par gravité, tandis que les gisements faiblement inclinés ou quasi horizontaux se prêtent mieux à la manutention mécanique.
Le troisième aspect concerne la gestion de la pression au sol. La pression au sol désigne le phénomène par lequel, après l'extraction du minerai, une zone épuisée se forme sous terre et, au fil du temps, les piliers et la roche environnante du toit et du mur se déforment, s'effondrent ou s'effondrent. La gestion de la pression au sol implique les travaux nécessaires pour prévenir ou contrôler la déformation, la rupture et l'effondrement de la roche environnante. Elle comprend l'élimination des effets néfastes de la pression au sol et la garantie de la sécurité de la production, ce que l'on appelle collectivement les travaux de gestion de la pression au sol.
Sur la base des méthodes actuelles de gestion de la pression au sol, elle peut être divisée en trois parties : premièrement, l'utilisation de piliers retenus pour soutenir la fosse pour la gestion ; deuxièmement, la gestion par l'effondrement de la roche environnante ; et enfin, le remplissage de la fosse avec des matériaux de remblai pour la gestion.
Résumé:
L'abattage est la phase essentielle de l'exploitation d'un gisement et comprend trois étapes principales : le concassage, la manutention et la gestion de la pression au sol. Le concassage s'effectue par forage et dynamitage dans la roche, avec des profondeurs et des méthodes de forage adaptées aux conditions du gisement. La manutention consiste à déplacer le minerai dynamité vers des tunnels de transport et à le charger pour le transport, en distinguant les méthodes gravitaires et mécaniques, le choix étant basé sur des facteurs tels que l'inclinaison du gisement. La gestion de la pression au sol est essentielle à la sécurité de l'exploitation. Elle nécessite des mesures pour prévenir et contrôler les déformations, les ruptures et les effondrements dans la tranchée, assurant ainsi la stabilité des opérations d'extraction.
V. Relations entre les étapes
Les quatre étapes de l'exploitation d'un gisement sont étroitement interconnectées dans le temps et l'espace, se déployant séquentiellement pour former une chaîne d'opérations progressive et complémentaire. Le développement fournit l'infrastructure nécessaire à la préparation, la préparation affine la zone d'exploitation, la coupe crée les conditions nécessaires à l'abattage, et enfin, l'abattage permet l'extraction du minerai. La mise en œuvre de chaque étape doit tenir compte des besoins des opérations ultérieures, conformément au principe d'équilibre entre exploitation et développement, le développement étant le moteur de l'exploitation.
VI. Conclusion
En résumé, l'exploitation minière est un processus d'ingénierie systématique composé de multiples étapes continues et interdépendantes, dont la réussite repose sur une préparation préalable et une planification rigoureuse. Avec les progrès technologiques et les exigences du développement durable, l'exploitation minière moderne met de plus en plus l'accent sur l'équilibre entre protection de l'environnement, sécurité et rentabilité. Elle explore et applique en permanence de nouvelles technologies pour améliorer l'efficacité de l'extraction et réduire l'impact environnemental. À l'avenir, l'exploitation minière deviendra plus intelligente et plus respectueuse de l'environnement, progressant vers des niveaux de gestion plus raffinés.
