Fiche de révision : Initiation à l’exploitation minière

📋 Plan du Cours

1. Roches et classifications géologiques
2. Minéraux utiles et minerais
3. Gisements et formes minéralisées
4. Prospection et propriétés des roches
5. Modes d’exploitation des gisements
6. Excavations minières
7. Abattage et chargement miniers
8. Transport et équipements miniers

📖 1. Roches et classifications géologiques

🔑 Notions clés & Définitions

• Roche : Tout matériau constitutif de l’écorce terrestre, quelles que soient ses propriétés ou son aspect physique.

★ À maîtriser

📌 Selon leur lieu de formation, les roches sont exogènes lorsqu’elles se forment en surface et endogènes lorsqu’elles se forment en profondeur.

📌 Selon leur mécanisme de formation, les roches sont magmatiques, métamorphiques ou sédimentaires.

Compléments

• Les roches exogènes comprennent notamment: les roches résiduelles comme la bauxite et les latérites, les roches détritiques comme le sable, les conglomérats et les argiles, les roches issues de précipitations comme les calcaires, les gypses, les phosphates et le sel gemme, les roches provenant d’êtres vivants comme la craie, le calcaire coquillier, le charbon et le pétrole

💡 Astuce mémo

Exogène en surface, endogène en profondeur

📖 2. Minéraux utiles et minerais

🔑 Notions clés & Définitions

• Minéral : Une substance homogène naturelle, généralement solide à température ordinaire, de composition chimique déterminée et de propriétés physiques particulières.
• Minéral utile : Une substance minérale naturelle de l’écorce terrestre utilisable par l’homme à l’état naturel ou après traitement.

★ À maîtriser

• Selon leur nature, les minéraux utiles sont classés en:
  • minéraux métallifères
  • minéraux non métalliques
  • minéraux combustibles

Compléments

• Selon leur poids volumétrique, les minéraux sont lourds si δ > 3,5 t/m³, semi-lourds si δ est compris entre 2,5 et 3,5 t/m³, et légers si δ < 2,5 t/m³.

💡 Astuce mémo

MNC : métalliques, non métalliques, combustibles

📖 3. Gisements et formes minéralisées

🔑 Notions clés & Définitions

• Gisement : Une accumulation naturelle de matière minérale dans l’écorce terrestre, exploitable ou non, dont la concentration présente éventuellement un intérêt économique.

★ À maîtriser

📌 Selon leur pendage, les gisements sont horizontaux entre 0 et 12°, inclinés entre 12 et 45°, ou verticaux entre 45 et 90°.

Compléments

• Les principales formes de gisements comprennent:

  • les couches
  • les filons
  • les amas
  • les nids
  • les lentilles

• Pour une exploitation à ciel ouvert, un gisement est très mince jusqu’à 3 m, mince de 3 à 15 m, moyen de 15 à 30 m, puissant de 30 à 50 m et très puissant au-delà de 50 m.

💡 Astuce mémo

Couche → filon → amas, nid ou lentille

📖 4. Prospection et propriétés des roches

🔑 Notions clés & Définitions

• Prospection minière : L’ensemble des travaux de recherche qui concourent à la découverte ou à l’évaluation des gisements.

★ À maîtriser

• La prospection minière comprend la prospection préalable, la prospection détaillée et la prospection d’exploitation.

📐 Formule - Le coefficient de dureté de la roche vérifie $f = \frac{\delta_c}{100}$, où δc est la résistance momentanée à la compression de la roche.

Compléments

📐 Formule - Le coefficient de foisonnement vérifie $K_f = \frac{V}{V_0} > 1$, où V est le volume après ameublissement et V₀ le volume sur place.

📐 Formule - Le poids spécifique d’une roche est calculé par $\gamma = \frac{P}{V}$ en t/m³, avec V égal au volume de la roche dépourvu de pores.

💡 Astuce mémo

Préalable → détaillée → exploitation

📖 5. Modes d’exploitation des gisements

★ À maîtriser

📌 Les deux modes principaux d’exploitation sont le mode à ciel ouvert et le mode souterrain, auxquels s’ajoute le mode mixte combinant les deux.

📐 Formule - Le rapport de découverture est calculé par $R_d = \frac{V_s}{V_m}$, où Vs est le volume de stériles et Vm le volume de minerai correspondant.

Compléments

• Une exploitation à ciel ouvert se présente généralement sous la forme d’un cratère à gradins reliés par des tranchées, et sa profondeur peut atteindre 200 à 500 m, voire 700 m.

• L’exploitation souterraine permet d’exploiter des gisements situés entre 700 et 3500 m de profondeur, mais elle présente des risques d’éboulement, des coûts élevés de construction et de ventilation, ainsi que des problèmes de sécurité.

💡 Astuce mémo

Ciel ouvert à faible profondeur, souterrain en profondeur

📖 6. Excavations minières

🔑 Notions clés & Définitions

• Tranchée : Une excavation à ciel ouvert de grande longueur, généralement de section trapézoïdale, destinée notamment à préparer l’extraction, évacuer l’eau ou installer des voies ferrées.

★ À maîtriser

• Les excavations souterraines peuvent être horizontales, verticales ou inclinées, et leurs sections peuvent être circulaires, rectangulaires, carrées, trapézoïdales ou en voûte.

Compléments

• Les principales tranchées sont:
  • la tranchée d’accès
  • la tranchée de découpage
  • la tranchée drainante
  • la tranchée de prospection

• Les parties fondamentales d’un gradin comprennent:
  • le toit
  • le mur
  • le talus
  • l’angle du talus
  • la crête supérieure
  • la crête inférieure
  • la plateforme de travail

💡 Astuce mémo

Accéder → découper → drainer → exploiter

📖 7. Abattage et chargement miniers

🔑 Notions clés & Définitions

• Abattage : Le processus par lequel les roches passent d’une structure compacte naturelle à une structure foisonnée ou ameublie.
• Chargement : L’opération qui consiste à déplacer la roche du massif ou la roche ameublie vers un engin de transport.

★ À maîtriser

📌 À ciel ouvert, lorsque le coefficient de dureté est inférieur ou égal à 3, l’abattage se fait mécaniquement avec une lame ou le godet d’un excavateur, tandis qu’au-delà de 3 il se fait par explosion ou avec un mineur continu.

• 🔄 L’abattage à l’explosif comprend:
  1. l’implantation des points à forer
  2. le forage des trous
  3. le minage

Compléments

• Les procédés de forage à ciel ouvert sont: le forage rotatif, le forage percutant, le forage à percussion rotatif ou roto-percutant

💡 Astuce mémo

Dureté élevée → forage et minage

📖 8. Transport et équipements miniers

★ À maîtriser

• Les opérations minières fondamentales sont:

  • l’abattage
  • le chargement
  • le transport

• 🔄 Le cycle d’un excavateur à godet unique comprend:

  1. l’attaque
  2. le remplissage du godet
  3. la rotation vers le point de déchargement
  4. le déchargement
  5. le retour vers le front

• Les principaux engins de transport à ciel ouvert sont:

  • les camions
  • les trains
  • les convoyeurs à bande

Compléments

• Les camions sont surtout employés pour des distances inférieures ou égales à 7 km, voire jusqu’à 60 km, et leurs bennes ont une capacité de 10 à 150 tonnes.

• Dans l’exploitation souterraine, les convoyeurs peuvent être à raclettes ou à bandes et atteindre un rendement de 500 t/h, tandis que les camions navettes transportent sur des distances de 100 à 200 m.

• Les machines d’extraction transportent les produits du fond vers le jour et comprennent une salle de machine, une cage ou un skip et un câble de traction.

💡 Astuce mémo

Abattage → chargement → transport

📊 Tableaux de synthèse

Comparaison des modes d’exploitation

Classification des roches