Les mines à ciel ouvert

Présentation

L'exploitation à ciel ouvert est la méthode privilégiée pour extraire le minerai de gisements situés près de la surface, le coût par tonne de minerai extrait de cette façon étant généralement inférieur à celui du minerai extrait par des méthodes souterraines. Dans une exploitation à ciel ouvert, on vise à enlever un minimum de stériles de recouvrement pour atteindre les volumes minéralisés ayant la plus grande valeur marchande, afin d’obtenir le meilleur rendement possible.

L’échelle des exploitations à ciel ouvert modernes varie des petites exploitations privées, produisant quelques centaines de tonnes de minerai par jour, aux gros complexes industriels exploités par des sociétés d’Etat ou par des multinationales et produisant plus de 1 million de tonnes de minerai par jour, les exploitations les plus importantes pouvant couvrir une superficie de plusieurs kilomètres carrés. Par exemple, au Brésil il existe deux mines de Niobium de 7,5 km et de 3 km de largeur. photo mine

Les infrastructures et le matériel

Le matériel est choisi en fonction du plan d’exploitation du gisement cité précédemment. De plus, il doit être choisi en fonction de la capacité des services de maintenance. En général, des installations de foration mobiles, de pelles hydrauliques, des chargeuses, des pelles à benne traînante (draglines) et des camions sont utilisés. La réparation des gros engins se fait souvent à l’endroit même où la défaillance est survenue, en raison de la difficulté d’amener les engins à l’atelier. Dans la mesure du possible, les services de maintenance de la mine seront conçus en fonction du nombre et de la taille des matériels utilisés.

Si l'on fait usage de nouveaux engins de plus grande capacité, les infrastructures doivent être modifiées en conséquence. Cela peut vouloir dire élargir et renforcer les pistes de circulation, agrandir et rééquiper les ateliers de maintenance, etc.

Méthodes d’exploitation

Il existe deux méthodes principales dans l’exploitation d'une mine à ciel ouvert : l'exploitation par fosse et l'exploitation par découverte. Elles comptent pour plus de 90% dans la production mondiale de surface.

Exploitation par découverte

Cette méthode s’applique aux gisements stratiformes, peu profonds et s'étendant fortement horizontalement. Une tranchée ouverte est créée dans le recouvrement stérile sur la largeur totale à exploiter (elle est élargie progressivement vers les extrémités qui constituent le front de découverture) jusqu'au début de la surface de minéralisation : c'est la découverture. Ce procédé est continu, l’extraction et l’évacuation s’enchaînant.

L'exploitation du minerai se fait à partir d'une tranche initiale qui progresse parallèlement à la découverture (front d'exploitation), les stériles étant remis en place au fur et à mesure pour combler l'excavation (front de remblayage). Le matériel utilisé est divers: pelles, camions, draglines, pelles mécaniques, racleurs, etc.

Elle est utilisée surtout pour l’exploitation de gisements en roches tendres et elle est particulièrement développée dans les mines de charbon (graphite).

Front d'exploitation du minerai Minerai Front de découverture Terrain stérile Remblais

Schéma de l'exploitation par découverte.

Exploitation par fosse

Cette méthode s'applique à l’extraction de minerai encaissé dans des roches dures, disséminé ou en veines profondes avec une extension latérale réduite. Elle est réservée aux filons, aux couches fortement pentées et aux amas. Ainsi, dans ce type d'exploitation, la découverture va porter sur tout le volume du cône qui constitue la fosse. Tous les matériaux stériles sont évacués hors de la fosse et stockés (pour remblayer éventuellement le trou). Les parois de la fosse, pour des raisons de sécurité, doivent avoir une inclinaison horizontale limitée entre 30 et 70°, cette valeur variant selon la nature de la roche. Seulement, le taux de découverture va s'accroître très vite avec la profondeur (plus la profondeur augmente, plus le cône augmente, impactant fortement sur la découverture totale), ce qui limite l'intérêt économique de la méthode.

Projet de mine de ce type : Extraction du Niobium dans la mine de Saint-Honoré au Québec par Niobec.

Exemple de mine : Extraction des Terres Rares à Mountain Pass aux USA par Molycorp, extraction de l'Uranium à McClean Lake au Canada par AREVA.

Minerai Banquette Gradin Minerai en cours d'exploitation Fosse

Schéma de l'exploitation par fosse.