Cours d'exploitation des mines à ciel ouvert

UNIVERSITE DE LUBUMBASHI
FACULTE POLYTECHNIQUE
DEPARTEMENT DES MINES
COURS D’EXPLOITATION DES
MINES À CIEL OUVERT
PAR : KAMULETE MUDIANGA N.

UNIVERSITE DE LUBUMBASHI
FACULTE POLYTECHNIQUE
DEPARTEMENT DES MINES
COURS D’EXPLOITATION DES
MINES À CIEL OUVERT
PAR : KAMULETE MUDIANGA N.
Ingénieur civil des mines
Docteur en sciences appliquées
Professeur à l’Université de Lubumbashi

Cours d’exploitation des mines à ciel ouvert Page 1 sur 254
Par Pr. Dr. Ir. Kamulete MUDIANGA Nsensu Pierre
INTRODUCTION
L’expansion du monde industriel ces trente dernières années
a permis un développement spectaculaire des exploitations à ciel
ouvert aussi bien pour l’évolution de la technologie proprement dite
des matériels (leur taille et leur performance) que pour les moyens
d’études et de contrôle par ordinateur. C’est ainsi que l’on exploite
actuellement par les méthodes d’exploitation à ciel ouvert plusieurs
gisements tels que les gisements du cuivre, de bauxite, du charbon,
du fer, d’or, de diamant, de manganèse et des matériaux de
construction.
Le développement des exploitations à ciel ouvert s’explique
par les avantages suivants :
La meilleure récupération des gisements et une bonne
sélectivité
La plus grande souplesse dans la planification de
l’exploitation et de la découverture
La plus grande sécurité de travail
La possibilité d’une importante mécanisation permettant
d’utiliser des grosses machines
L’ensemble de ces avantages conduit généralement à des
coûts d’exploitation par tonne faible.
Quelques faits nouveaux liés aux progrès techniques sont à la
base de l’approfondissement constant des mines à ciel ouvert. Il
s’agit de :
1. les engins de carrière accroissent constamment leur
possibilité de découverture en réduisant le prix de
revient de l’unité de volume abattu et déplacé, ce qui

permet d’accroître le volume total à excaver par rapport
au tonnage des minerais à exploiter.
2. les méthodes modernes de concentration des minerais
permettent d’envisager l’exploitation des gisements et
des rejets (après concentration) à faible teneur mais à
fort tonnage. C’est ainsi que certains gisements et rejets
des usines de concentration considérés jusque là comme
stériles (c’est-à-dire la teneur de coupure faible par
rapport à celle exigée par les installations de
concentration) peuvent être considérés aujourd’hui très
rentables compte tenu des progrès de la méthodes de
concentration (par exemple les terrils des usines de la
Gécamines Lubumbashi). Ceci signifie également que la
notion de gisement ou de stérile est une notion relative
qui évolue dans le temps et dans l’espace compte tenu
des progrès technique et scientifique.
3. le progrès des méthodes de prospection amène à
découvrir d’autres nouveaux gisements superficiels dans
les pays industrialisés ainsi que dans les régions peu
accessibles de certains pays en voie d’industrialisation.
4. il faut savoir qu’on dispose actuellement des moyens de
plus en plus performants dans les nombreux domaines
touchant les mines à ciel ouvert et en particulier :
a) Topographie : les appareils à infrarouge ont
actuellement une précision et une fiabilité
remarquable.
b) Mécanique des roches et des sols : la connaissance
des caractéristiques mécano physiques des

gisements permet à partir des essais in situ ou sur
des échantillons au laboratoire, de déterminer dès
l’étude d’élaboration du projet, la méthode de
fragmentation des matériaux. Mais c’est la
détermination des angles des talus et des
techniques spéciales d’osculation qui permettent un
contrôle très précis des bords des carrières d’une
mine à ciel ouvert qui est d’une grande importance
pour la stabilité des travaux des travaux miniers.
c) Ces deux domaines ont une grande importance
aussi bien au moment de l’élaboration d’un projet
par la fixation de la forme et de calcul du volume à
excaver que pendant l’exploitation pour assurer la
sécurité et la diminution du cubage à excaver, ce
qui a pour conséquence la réduction du coût des
opérations minières.
d) Hydrogéologie : le domaine est d’une grande
importance dans certaines mines à ciel ouvert cas
dans les conditions de travail dans ces dernières et
les prix de revient peuvent dépendre très largement
du traitement des eaux (exhaure). On dispose
actuellement grâce à l’informatique des logiciels
permettant de simuler les venues d’eau souterraine
et de déterminer la quantité d’eau à pomper en vu
de rabattre le niveau de la nappe aquifère.
e) Informatique : actuellement, il existe plusieurs
logiciels permettant de résoudre les problèmes
spécifiques d’une mine à ciel ouvert tels que :

La stabilité des talus
Le rabattement de la nappe aquifère
La trace des plans de carrières ou design
(projets partiels ou projet global) et le calcul
de la quantité des matériaux contenue dans
les limites des projets partiels ou global
d’exploitation.
La planification à court et à moyen terme
La simulation du transport et des extractions
minières ainsi que leurs contrôles
périodiques et la mise à jour.
Les exploitations à ciel ouvert ont des caractéristiques
particulières qui ont une grande influence sur leur prix de revient :
Elle nécessite des investissements très importants en
équipements et parfois en travaux préparatoires d’une
part et d’autre part les charges financières représentent
une part non négligeable du prix de revient
L’organisation du chantier doit être particulièrement
soignée et suivie si l’on veut tirer un rendement maximum
des machines ou engins d’exploitation. Le matériel mis en
oeuvre est de plus en plus sophistiqué d’où la qualification
de la main d’oeuvre s’impose et l’entretien de plus en plus
poussé.
L’exploitation à ciel ouvert se fait habituellement de deux
manières :

Par des moyens mécaniques (procédé dit excavation) en
employant comme engins miniers des sondeuses, des
excavateurs, des camions bennes.
Par des moyens hydromécaniques de deux façons :
1) Dans les roches tendres avec comme équipement
principal les monitors et les pompes
2) Dans les gisements se trouvant soit dans les
régions fortement marécageuses, soit au fond des
cours d’eau, soit dans les lacs avec comme
équipement principal les dragues, en particuliers
les draglines.
Dans certaines conditions, on utilise les procédés manuels
pour extraire du minerai du sous-sol :
Dans les pays à main d’oeuvre chère, exploiter des petits
gisements riches.
Dans les pays à main d’oeuvre moins chère, exploiter
des petits gisements erratiques (irréguliers)
Lors de l’exploitation à ciel ouvert, on distingue trois étapes
essentielles des travaux miniers à savoir :
L’ouverture du gisement qui est précédée par la
préparation de la surface (débroussaillement, déboisage)
avec l’assèchement du champ minier
Le découpage du champ minier de la carrière et
l’enlèvement des morts terrains (stériles)
Les travaux d’exploitation pour l’enlèvement du minerai
L’inconvénient majeur dans les travaux miniers à ciel ouvert
est leurs dépendances aux conditions atmosphériques (pluie, vent,
neige, soleil…) et des intempéries peuvent provoquer des sérieux

problèmes aussi bien que pour le confort du personnel que pour la
résistance et l’entretien du matériel. Dans les régions très froides,
les aciers ordinaires peuvent se casser comme du verre, les huiles
et les graisses congèlent. D’abondantes chutes de neige peuvent
interrompre pendant plusieurs jours les travaux d’exploitation, des
vents violents peuvent renverser des engins (vitesse de vent ~ 100
km/h).
Pendant l’exploitation du gisement deux principes suivants
sont à respecter :
1) L’exploitation d’un gisement doit être conduite de telle
façon que lorsqu’on aura atteint son développement
normal, la teneur moyenne d’exploitation doit se
rapprocher d’autant que possible de la teneur de
coupure. Cela conduit à exploiter simultanément suivant
la proportion à établir d’après la prospection et la
sélectivité des zones riches et pauvres.
2) Les travaux d’ouverture du gisement entraînent
habituellement des grosses dépenses, il faut s’efforcer
de les amortir dans le délai le plus bref. A cet effet, on
exploitera en tout premier lieu des chantiers ou des
zones du gisement reconnues plus riches. Ainsi, on
commencera si possible par les travaux préparatoires
permettant l’exploitation immédiate du minerai.

CHAP I EXPLOITATION ET TRAVAUX
MINIERS
I.1 Méthodes d’exploitation
I.1.1 introduction
En définissant une méthode d’exploitation comme la progression
dans le temps de l’ensemble de gradins à l’intérieur de la fosse ultime,
nous avons une définition de la méthode d’exploitation qui tient
compte de la morphologie du gisement.
D’une part, les moyens mis en oeuvre pour déplacer le stérile
peuvent déterminer les principaux paramètres dans la classification
des méthodes d’exploitation à ciel ouvert, et d’autre part par le choix
du matériel peut à lui seul caractériser la méthode d’exploitation.
C’est pourquoi on entend parler de l’exploitation par draglines ou
par roues-pelles.
On remarque que les méthodes d’exploitations à ciel ouvert ne
bénéficient pas d’appellation relativement universelle comme celles des
mines souterraines.
Sur base des considérations ci-dessus, il est parfois difficile de
donner une classification des méthodes à ciel ouvert.
Dans ce cours, nous allons distinguer deux catégories des
méthodes d’exploitation à ciel ouvert :
1. une classification qui tient compte de la morphologie du
gisement
2. une classification qui tient compte des moyens de déplacement
du stérile

I.1.2 Méthodes d’exploitation basées sur la
morphologie du gisement
Les méthodes d’exploitation dépendant de la morphologie du
gisement peuvent être classées en deux types principaux :
les gisements en forme d’amas et de filon (dressants et semi
dressants)
les gisements subhorizontaux ou tabulaires (horizontal)
Dans le premier cas, il s’agit soit du gisement avec stériles
juxtaposés qui, généralement, affleurent et ayant des terrains durs,
soit des gisements ayant des terrains de recouvrement superficiels (ex :
cuivre, fer).
Dans le second cas, il s’agit des gisements sans stérile de
recouvrement qui affleurent (calcaire, porphyre), soit des gisements
ayant des terrains de recouvrement superficiels (lignite, charbon,…)
I.1.2.1 Méthode par fosses emboîtées
Dans le cas des gisements en amas ou des filons, l’exploitation se
développe verticalement en contre bas par fosse successives
comportant du minerai et du stérile que l’on est obligé d’excaver, et de
déplacer au fur et à mesure de l’approfondissement des travaux
d’exploitation. C’est une méthode générale appelée excavation globale,

il s’agit d’un grand cratère dont le profil est constitué de gradins. La
crête de chaque gradin est représentée en plan par une courbe fermée.
Si la région est montagneuse, certains gradins peuvent être
incomplets, ce qui permet périodiquement de créer des nouveaux
gradins plus profonds en faisant progresser le front des travaux en
profondeur.
La zone minière : il est toujours variable et le creusement de
l’incliné se réalise jusqu’au stade final de l’exploitation.
Figure 1. Méthode d'exploitation par fosses emboîtées
Ce type d’exploitation possède deux particularités :
la conduite des travaux d’exploitation présente un caractère
irréversible, leur évolution étant fixée par une étude
préalable de la forme ultime (finale) et il est pratiquement
impossible de s’en écarter par la suite, ceci à cause du
rapport de découverture important qui peut survenir en
voulant extraire une partie de minéralisation non incluse
dans le projet de la fosse finale.
Le rapport de découverture étant fonction de la profondeur
d’exploitation et de la morphologie du gisement, ses
variations peuvent dans certaines conditions être
importantes entre deux phases d’exploitation successives.

Par conséquent, la planification de la production minière est l’un
des problèmes délicats de ces types d’exploitation. Cette méthode exige
la constitution des terrils extérieurs non loin du champ minier, à des
endroits spécialement prévus à cet effet.
I.1.2.2 Méthodes d’exploitation par tranchées
successives
Dans le cas des gisements subhorizontaux ou en plateures,
l’exploitation se développe horizontalement et en s’efforce pour
diminuer la distance de transport du stérile, de le déposer dans la
fosse aussitôt après avoir exploité le minerai. Ce remblayage peut être
fait soit par un seul engin (pelle ou dragline de découverture), soit au
moyen de pont de transfert ou des sauterelles, soit par des camions-bennes
associés aux bulldozers.
Cette méthode est appelée méthode par tranchées successives,
c’est-à-dire des terrains en place qui recouvrent la couche minéralisée
sont déplacés et remis en arrière là où on a déjà enlevé du minerai.

Figure 2. Méthode d'exploitation par tranches successives
I.1.2 Méthodes d’exploitations basées sur des
déplacements des stériles
Les moyens mis en oeuvre pour déplacer les stériles déterminent
les principaux paramètres de la méthode d’exploitation à ciel ouvert :
La hauteur et le nombre de gradins des stériles et du minerai
La largeur des plates-formes de travail
Le nombre d’inclinés pour le transport
Le nombre de fronts d’abattage, l’ordre et le système de
déplacement des fronts des travaux
La quantité des réserves découvertes et préparées
Ainsi, on distingue cinq méthodes d’exploitation en se basant sur
le mode de transport des déblais au sein de la carrière avec formation
des terrils intérieurs ou extérieurs.
1. Méthodes sans transport : cette méthode peut être soit
simple, soit avec remaniement des déblais ou terrils. Dans
le premier cas, il s’agit de la mise en terril des déblais
directement par l’excavateur employé pour l’enlèvement
des morts terrains. Tandis que dans le second cas, il s’agit
de la formation puissante de stérile. On est amené à
employer un excavateur supplémentaire sur les terrils pour
répartir la roche déversée par un excavateur de
déblaiement. Comme excavateur, on utilise les pelles
mécaniques et draglines. Les champs d’application de la
méthode sont :
Les couches horizontales de puissance limitée avec le
recouvrement de dureté moyenne et d’épaisseur
limitée

Les couches à moyen pendage incluses dans les
terrains tendres et situées à faibles profondeurs. Ce
qui permet de remanier deux ou plusieurs fois le
déblais au moyen d’excavateur.
2. Méthode avec emploi d’engins de transfert : la méthode est
employée lorsque les déblais sont rejetés dans le terril
intérieur au moyen d’engins de transport
mobiles(sauterelles et pont de transfert) et les matériels
d’exploitation étant des excavateurs à godets multiples. La
méthode est utilisée lors de l’exploitation des couches
horizontales ou subhorizontales de recouvrement meuble et
d’une grande épaisseur.
3. Méthode spéciale : c’est une méthode où les déblais sont
évacuées au moyen des engins suivants :
Scrapers
Monitors et pompes
Grues
Convoyeurs avec stackers (rembalyeurs) ; les deux
premiers types d’engins sont utilisés lors de
l’exploitation des couches horizontales et
subhorizontales de recouvrement tendre et meuble.
Tandis que les deux derniers moyens sont utilisés
lorsque la couche minéralisée doit avoir un fort
pendage et être incluse dans les terrains durs.
4. Méthode avec transport des déblais : c’est une méthode
utilisée dans toutes formes de gisements (horizontal, semi
dressant et dressant) et de toute dureté de recouvrement en
employant les excavateurs de tout type. Le transport des
déblais se fait par divers engins de transport (camion,

locomotives et wagons, convoyeur à bandes) vers le terril
extérieur ou intérieur.
5. Méthode mixte : elle est employée lors de l’exploitation des
couches horizontales ou peu inclinées, de puissance limitée
et de recouvrement tendre, meubles ou de dureté moyenne.
Les déblais provenant des gradins supérieurs où l’on
emploie les excavateurs de tout type sont transportés dans
les différentes unités de transport (camions, locomotives et
wagons, convoyeurs à bande) jusqu’au terril intérieur ou
extérieur, tandis que les déblais provenant des gradins
inférieurs ou l’on utilise les excavateurs à organe de travail
de grandes dimensions sont rejetés dans le terril intérieur
au moyen des excavateurs et dans le terril extérieur au
moyen des engins de transport.
I.1.4 Types de fronts de carrières et ordre de
progression
Selon l’ordre, la position des tranchées d’accès au front des
carrières sur le niveau d’exploitation, on distingue trois principaux
cas :
1. Front unilatéral

Figure 3. Front unilatéral
2. Front bilatéral
Figure 4. Front bilatéral
3. Front central
Figure 5. Front central
Le front central demande des investissements
supplémentaires pour donner accès au gisement par rapport
aux schémas unilatéral et bilatéral (les deux premiers

schémas). En contre partie, il assure le travail
indépendamment des moyens d’exploitation (minimum deux
excavateurs sur le même niveau d’exploitation)
D’une façon générale, l’ordre de l’extraction des matériaux
suivant le front de carrière d’un gradin quelconque est déterminé par
des moyens d’excavation et de transport. On distingue essentiellement
les types d’extractions suivantes :
1. Extraction par tranches horizontales de faible hauteur avec
disposition des enlevures en direction du front des gradins.
Cette méthode convient à l’emploi des scrapers et des
bulldozers (par exemple lors de l’exploitation des gîtes
alluvionnaires de diamants)
2. extraction par tranches verticales de faibles épaisseur
suivant le talus du gradin. Ce procédé est pratiqué lors de
l’utilisation des excavateurs à chaînes à godets.
3. Extraction par enlevures orientés dans la direction du front
des gradins : ce procédé est généralement répandu
lorsqu’on utilise des pelles mécaniques et hydrauliques
accompagnées des camions-bennes ou des locomotives et
des wagons.
4. Extraction par enlevures orientées transversalement par
rapport au front de gradin : ce procédé est généralement
pratiqué lorsqu’on utilise la roue pelle accompagnée
habituellement des moyens de transport suivants :
convoyeur à bandes, parfois locomotive et wagon ainsi que
draglines.
La vitesse de progression du front de carrière est donnée par
l’expression suivante :
Pa
= (m/an)
f .
L Hg
V
ef

Avec Pa : la production annuelle en m3/an
Lef : la longueur totale du front de carrière sur tous les
niveaux d’exploitation en m
Hg : la hauteur du gradin en m
Dans les carrières contemporaines, la vitesse de progression du
front de carrière varie de 30 à 400 m par an. Cette progression est la
plus faible dans les gisements semi dressants et dressants exploités
par la méthode des fosses emboîtées ; et la plus grande dans les
gisements en plateure exploité par la méthode des tranches
successives.
I.2 Eléments fondamentaux en mine à ciel
ouvert
Le stade principal en mine à ciel ouvert consiste à élargir petit à
petit une tranchée de découpage dont les parois sont taillées et
prennent par la suite la forme d’un gradin.
I.2.1 Gradins
C’est un élément fondamental technologique de l’exploitation à
ciel ouvert représentant une partie des morts terrains ou du gisement
enlevée de manière autonome et qui est desservi par des moyens de
transport qui lui sont propres.
Chaque gradin a généralement deux surfaces dégagées :
Le front d’attaque
Le talus du gradin
Les éléments géométriques et technologiques sont sur la figure ci-dessous
:

Figure 6. Eléments géométriques et technologiques d'un gradin
1. Toit du gradin : c’est la surface horizontale limitant le
gradin à sa partie supérieur
2. Mur : c’est la surface horizontale limitant le gradin à sa
partie inférieure
3. Talus : la surface latérale inclinée limitant le gradin du coté
vide de l’exploitation
4. Front d’attaque : c’est l’emplacement où l’excavateur
travaille
5. Arrête supérieure : c’est la ligne d’intersection entre le toit
et le talus
6. Arrête inférieure : c’est la ligne d’intersection entre le mur
et le talus
7. Angle du gradin : c’est l’angle formé entre le mur et le
talus. Cet angle est choisi suivant la nature des roches et
particulièrement en fonction de leur nature.
La largeur de la plate forme de travail est habituellement de 10 m
afin de faciliter les manoeuvres de transport.

Les gradins qui reculent au cours d’exploitation à ciel ouvert sont
appelés gradins en exploitation. Les gradins autres que ceux en
exploitations sont limités par des plates formes étroites dont la largeur
est de 20 à 50 % de la hauteur du gradin. Ces plates formes sont
destinées à améliorer la stabilité des talus et on les appelle banquettes
de sécurité.
Une partie de l’enlevure limitée en longueur par des moyens
d’abattage et de chargement indépendant s’appelle bloc.
Figure 7. Schéma d'un bloc d'exploitation
D’une carrière quelconque ou mine à ciel ouvert, l’ensemble des
gradins en exploitation constitue en général une vaste excavation dont
la configuration générale est représentée par la figure suivante :
Figure 8. Coupe verticale d'une mine à ciel ouvert montrant certains éléments fondamentaux à ciel ouvert
La plate forme inférieure du dernier gradin s’appelle le fond de la
carrière.

I.2.2 Bords de la carrière
Les bords de la carrière sont des surfaces latérales limitant les
vides créés par l’exploitation. Ce sont des plates-formes et des talus
des gradins.
On distingue :
Les bords de travail
Les bords inexploités
Les bords de travail représentent un ensemble de gradin sur
lesquels les travaux d’exploitation sont exécutés progressivement. Les
bords inexploités sont des bords où l’on n’effectue pas les travaux
d’exploitation et sont utilisés pour l’évacuation des produits et la
sécurité des travaux.
Souvent, on prend comme niveau de référence, le niveau de la
mer. Ici à Lubumbashi, nous sommes au niveau 1200. Ainsi, la
surface du sol est considérée à ce niveau. Si nous descendons de 10
m, nous avons successivement 1190 m ; 1180 m ; …
I.2.3 Contour de la carrière
Le contour supérieur de la carrière est l’intersection du bord
supérieur de la carrière et la surface vierge. Tandis que le contour
inférieur est l’intersection du bord inférieur de la carrière et de son
fond.
I.2.4 Talus de la carrière
La position principale du bord de la carrière en tout moment
d’exploitation est caractérisée par le talus de la carrière. Ce dernier
représente une surface imaginaire passant par le contour supérieur et
inférieur de la carrière.
L’angle de talus de la carrière est déterminé en fonction de :
La position de la profondeur d’exploitation Hx

La largeur de la plate forme de travail et banquette de
sécurité
La tenue des roches formant le bord de la carrière
Pour les bords de travail, l’angle de talus γ1 est toujours inférieur
à celui du bord inexploité γ2.
D’une façon normale, on adopte des angles des talus plus faibles
pour une roche de mauvaise tenue. Par contre, on adopte des angles
plus élevés pour une roche de bonne tenue.
Le talus de liquidation est la pente générale des talus de la
carrière dans la phase finale de ses activités. Il est choisi sur base des
calculs spéciaux de manière à assurer la stabilité des bords de la
carrière et la diminution des stériles à excaver. Pratiquement, l’angle
de talus de liquidation correspond dans la plupart des cas à l’angle de
talus de la carrière du coté du bord inexploité. C’est-à-dire ''
2 2 g =g
I.3 Travaux miniers
I.3.1 Découverture
La découverture est l’enlèvement du mort terrain qui recouvre un
gisement dans le but de l’exploiter à ciel ouvert. Les gisements sont
exploités à ciel ouvert…. Relief du terrain est favorable aux travaux
d’accès et que le prix de revient d’une tonne du minerai tout venant est
inférieur à celui qu’un obtiendrait en utilisant l’exploitation souterrain
ainsi qu’au cours du marché d’une tonne du minerai extraite.
La découverture d’un gisement se fait par le creusement des
tranchées principales qui donnent accès à la couche minéralisée et des
tranchées de découpage qui préparent le champ de la carrière à
l’exploitation.

I.3.2 Rapport de découverture
Le rapport de découverture est le rapport entre la quantité de
stérile et la quantité du minerai extraite simultanément dans un projet
ou phase d’exploitation.
Ce rapport apparaît comme une caractéristique moyenne réalisée
à un stade d’exploitation ou réalisée à partir de ce stade.
Lorsque le gisement est stratiforme ou subhorizontal et ayant un
recouvrement superficiel (ou mort terrain), on parle de taux de
recouvrement ou de découverture.
Mathématiquement, le rapport de découverture est défini par
Qs
Rd = ; Avec :
Qm
Rd : le rapport de découverture
Qs : la quantité de stérile extraite ou excavée
Qm : la quantité du minerai extraite.
Le rapport de découverture peut être exprimé
Soit en m3/ m3, on parle du taux de découverture volumétrique
Soit en t/t, on parle du taux de découverture pondérale
Soit en m3/t, on parle du rapport de découverture qui représente
le cubage du stérile excavé pour extraire une tonne de minerai.
Le rapport de découverture dépend de la morphologie du
gisement et de la profondeur à laquelle celui-ci se trouve.
I.3.2.1 Mine à ciel ouvert avec Rd constant
Il s’agit des mines à ciel ouvert où le rapport de découverture
reste constant durant toute l’exploitation. On arrive à une telle
évolution lorsque la couche minéralisée a une grande extension
horizontale et un recouvrement régulier des stériles (gisement en
plateure ou subhorizontal). Dans ce cas, on peut approximativement
définir le taux de découverture par le rapport de l’épaisseur des stériles

Hst de recouvrement à la puissance moyenne ma du gisement. Ce qui
s’exprime :
Hst
a m
Rd =
Figure 9
I.3.2.2 Mine à ciel ouvert à Rd variable
Il s’agit des mines à ciel ouvert où le Rd varie avec
l’approfondissement des travaux d’exploitation. Dans ce cas, comme le
Rd augmente avec la profondeur d’exploitation (gisement dressant et
semi dressant), le prix de revient d’une tonne extraite à ciel ouvert qui
lui est proportionnel varie de la même façon.
Figure 10
L’expression du Rd par unité de l’étendue du gisement se définit
par

Qs + Qs + Qs
Rd = 1 2 3 (m3/t.s)
Qm
Avec 1 Qs : la quantité de stérile de recouvrement
Qs2 et Qs3 : la quantité de stérile intercalaire
…à ciel ouvert. Ainsi, la limite de rentabilité à ciel ouvert correspond à
l’égalité de ces deux prix de revient. Donc Ps=Pt, et Ps = Pe+Rd.Pd
Ce qui donne
Ps Pe
Pd
Rdl
= -
On arrête l’exploitation à ciel ouvert lorsque le Pr d’une tonne de
minerai extraite en ciel ouvert est supérieur au prix de vente d’une
tonne de minerai extraite ou traitée. Dans ce cas, la limite de
rentabilité di’une mine à ciel ouvert correspond à l’égalité de ces
derniers : Pt=Pv et Pe+Rd.Pd ; ce qui donne
Pv Pe
Pd
Rdl
= -
La détermination du rapport limite de découverture nécessite des
études assez complexes. Le passage de la mine à ciel ouvert à celle
souterraine n’est pas du tout une simple opération.
I.3.3 tempérament
C’est le rapport entre la quantité totale des matériaux excavés
(stérile et minerai) exprimé en m3 et la quantité des minerais
valorisables en tonnes sèches (ts) réalisée à un stade d’exploitation.
Mathématiquement, le tempérament est exprimé par le rapport
suivant :
Qms
Te = (m3/ts)
Qmv
Avec Qms : le cubage total des matériaux excavés et déplacés en m3
Qmv : le tonnage total du minerai valorisable extrait en tonnes
sèches

Graphiquement, le tempérament est représenté comme le montre
la figure ci-dessous qui, en réalité, est irréalisable à cause des aléas de
la production.
CETI MAX
Cubage total ( minerai-stérile)
Figure 11. Courbes des tempéraments
I représente le point initial des activités
F représente le point correspondant à un certain stade
d’exploitation ou un point final des activités d’exploitation.
On remarque que le tempérament représente alors la pente ou le
coefficient angulaire de la droite IF. L’expression du tempérament
suppose qu’une étude préalable de teneur de coupure a été faite et cela
en fonction de l’évolution des techniques de récupération et du prix
du métal sur le marché considéré à long terme.

En effet, suivant l’évolution du cours de métal sur le marché
international et des techniques minéralogiques et métallurgiques de
récupération, on peut soit abaisser, soit élever la teneur de coupure.
Dans la conjoncture favorable où la valeur du métal est élevée,
on peut produire des concentrés à des teneurs plus basses, donc
on abaisse la teneur de coupure. Ce qui entraîne généralement la
réduction de la quantité des stériles enlevés et une augmentation
des réserves valorisables. Dans ce cas, le tempérament est défini
par la tangente tg αF’’ qui est la pente de la droite IF’’.
Dans la conjoncture qui est défavorable, il faut au contraire
produire des concentrés plus riches pour que l’exploitation
puisse être rentable. Donc on augmente la teneur de coupure. Ce
qui entraîne normalement une diminution de la quantité du
minerai valorisable et une augmentation de la quantité des
stériles. Dans ce cas, le Te est défini par tg aF’ qui est la pente de
la droite IF’.
Compte tenu des contraintes réelles de l’exploitation on prend en
considération dans le calcul du Te et du transport des produits depuis
le front d’abattage jusqu’à leur point de destination, ainsi que les
tonnes métal vendables, on introduit ainsi dans la formule du Te la
notion des distances standards et celle de tonnes métal. On obtient la
formule plus élargie du Te qui peut s’exprimer comme suite :
Te m km st - = 3 . '
tonne métal
Avec km.st : kilomètre standard
N.B : la teneur de coupure est la teneur limite en dessous de laquelle
le minerai n’est plus exploitable économiquement. Cette teneur est
étroitement liée à la technologie utilisée pour la récupération des
métaux valorisables tant au niveau de la minéralogie qu’au niveau de
la métallurgie.

Le tempérament et le rapport de découverture sont liés par
l’expression suivante :
Sachant que
Te
= + ; avec Vmin le volume du minerai extrait et
min
T
V Vst
min
Vst le volume de stérile enlevé en m3 ; et Tmin le tonnage du minerai
extrait en ts.
Or
Vst
Rd = ;
T min
Ainsi l’expression du tempérament devient :
Rd
Vst
1
min
min
Te = + = + = +
T d
T
d T
Vst
T
V
T
min
min. min min
min min
1
Te = +
On retient donc que Rd
d
min
Avec dmin , la densité du minerai
I.3.4 Distance standard
La plupart des mines à ciel ouvert évacuent leurs produits par
un système pelle benne ou chargeuses bennes.
Ce système est celui qui offre une grande souplesse et qui
s’adapte aux conditions variées que peut connaître une exploitable à
ciel ouvert. Ses avantages sont bien souvent décisifs car d’une
manière générale, le transport constitue sur le plan économique, la
plus grande partie du coût d’exploitation minière.
Dans ce qui suit, nous allons nous limiter à la formulation de la
distance standard, ce qui nous permettra d’avoir une base de
comparaison des différentes conditions.
I.3.4.1 Définition
La distance standard représente une distance fictive qu’aurait
effectué une benne à une vitesse moyenne hors carrière sur un plat
horizontal pendant un temps égal à la moitié du temps de cycle sur un
circuit réel.

On peut également la définir comme une mesure en carrière pour
les distances parcourues par les bennes en contrôlant le rendement
aussi bien de transport que celui des excavateurs des chantiers.
I.3.4.2 But de la notion de la distance standard
La notion de distance standard s’est imposée suite à certaines
difficultés concernant :
Les évacuations de la production
La comparaison de deux chantiers différents ou de deux
carrières ou de deux époques différents.
Ainsi, il fallait un moyen conventionnel pour :
Pouvoir uniformiser le transport dans les différents chantiers ou
carrières
Pouvoir prévoir les heures bennes nécessaires pour l’évacuation
d’un cubage donné.
Mieux planifier les travaux, les contrôler et les évaluer.
La définition de la formule de distance standard, exprimée en m3/h
est à la base de la base de la notion de la productivité exprimée en
m3 km.st/h.
La formule de distance standard tend à exprimer la réalité et elle
doit faire l’objet d’une vérification fréquente pour couvrir les effets
saisonniers et déceler les améliorations possibles telles que :
Temps d’attente
Temps de chargement
Vitesse moyenne des camions ou bennes, etc
I.3.4.3 Etablissement de la formule de distance standard
Etant donnée la complexité du problème de transport et des aléas
de la production, on va se limiter lors de l’établissement de la formule
de distance standard aux facteurs essentiels suivants :
Le type ou l’état mécanique du camion ou benne utilisé
La composition du travail (incliné, horizontal)

Le type de terrain (tendre ou abattu)
Par ailleurs, on doit respecter les hypothèses suivantes :
Les bennes roulent de la même façon (ce qui n’est vrai)
L’état des trajets des chantiers est bon
Le positionnement de la benne par rapport à l’excavateur est
convenable
Les opérateurs des excavateurs ainsi que les chauffeurs des
bennes ont les mêmes habilités.
a) Profil du trajet : chantier d’exploitation/remblai
Figure 12. profil du trajet: chantier d'exploitation/ remblai
A : fond de la carrière
B et D : inclinés (8% à 10 %)
C : Hors carrière
E : remblai
b) Temps de cycle benne
Ce temps est défini par : T= Tv+Tf ; Avec :
Tv : temps variable=Ta+Tr (Ta : temps aller (benne chargée)
et Tr : temps retour (benne vide) et Tr : temps retour (benne
vide)
Tf : Temps fixe qui est défini par :
Tf = tma + tatt + tc + tmc + td + t'mrg + t'mvt ; Avec :
· tma : temps de manoeuvre sur chantier
· Tatt : temps d’attente à la pelle
· Tc : temps de chargement du camion

· Tmc : temps de manoeuvre de déversement sur
remblai
· Td : temps de déversement ou de déchargement
· T’mrg : temps de ravitaillement en gasoil rapporté au
temps de cycle de la benne sans attente à la pelle
· T’mvt : temps de la visite d’une benne rapporté au
temps de cycle de la benne sans attente à la pelle.
c) Vitesse moyenne de la benne
Connaissant la distance de chaque troncon parcouru par les
bennes ainsi que le temps nécessaire pour parcourir cette
distance(déterminer par………………………………………………….
1. sur l’incliné : le temps ti pour parcourir la distance Di
sur l’incliné à la vitesse Vi est donné par :
Di
ti = . La
Vi
Di
Dst.i = ti.Vh = .
distance standard sur l’incliné vaut : Vh
Vi
L’accroissement unitaire par rapport à la dénivellation
Δv en prenant en considération la pente p exprimé en %
e e
= = 1 ' Vh
I
-
est donné par : ( 1)
Vi
p p
I
Figure 13. Profil du trajet sur incliné
= +e '
Dst Di Dv i I

2. Sur le remblai : sur le remblai, le temps pour parcourir
la distance Dr à la vitesse Vr est donné par :
Dr
tr = . La
Vr
Dr
Dst.r = .
distance standard pour le remblai vaut : Vh
Vr
Vh
Dr
L’accroissement absolu D = - = ( -1)
Vr
Vh Dr Dr
Vr
R
= D = Vh
L’accroissement unitaire : -1
Vr
R
Dr
r e
.
D’où Dst r Dr Dr r . = ¨+e
3. Hors carrière
Le temps th pour parcourir la distance Dh hors carrière à
la vitesse Vh est donné par :
Dh
th = . La distance standard
Vh
Dh
Dst.h = =
hors carrière vaut : Vh Dh
Vh
La distance standard vaut :
Dst Df D Dr K f f I r = +e +e ' +e +
Avec
Df : distance horizontale au fond de la carrière dont la valeur ne
peut excéder 200 m. on suppose que l’excédant est une
bonne piste et la benne peut rouler à la vitesse Vh
Dv : distance correspondant à la dénivellation entre le point de
chargement et de déchargement
Dr : la distance horizontale sur le remblai dont la valeur ne peut
excéder 200 m. on suppose que l’excédant est une bonne
piste et que la benne peut rouler à la vitesse Vh
K : terme représentant une distance fictive correspondant au
temps fixe Tf que l’on calcule par l’expression suivante :
Tf .Vh
K = . Le terme K est variable suivant :
2
o Le mode de chargement

o La nature des terrains chargés
o D’autres facteurs tels que la pluie, le mauvais état de
chantier ou du remblai, route glissante…
Calcul du terme T’mrg
Le temps moyen de ravitaillement en gasoil Tmrg se calcule par
Trg
Tmrg = . (s/h),
l’expression suivante : n
Hth
Avec
Trg : Temps de ravitaillement en seconde et n le nombre de fois
que la benne passe au ravitaillement en une journée.
Hth : heures théoriques de travail d’une benne par jour
Le temps moyen de ravitaillement en gasoil T’mrg rapporté au
temps de cycle en minutes de la benne sans attente à la pelle est
calculé par l’expression suivante :
' = Dcy
(s/cycle benne)
Tmrg
T mrg
60
Avec Dcy : durée du cycle de la benne sans attente à la pelle en
minute.
Calcul de T’mvt
le temps moyen de visite d’une benne par heure se calcule par :
T'mvt = n
(s/cycle benne)
Tvt
Hth
avec
Tvt : temps de visite d’une benne en s
n le nombre de visite par jour
le temps moyen de la visite d’une benne T’mvt rapporté au temps
de cycle de la benne en minutes sans attente de la benne à la pelle est
calculé par l’expression suivante :
' = Dcy
s/cycle benne
Tmvt
T mvt
60

I.3.4.4 Détermination de la distance standard d’une
carrière
Elle se détermine de la manière suivante :
l’on détermine la distance de chaque trajet par l’application
de la formule générale de la distance standard
connaissant le cubage à transporter sur chaque trajet, on
calcule pour ce dernier le m3 km.st
on fait la sommation des m3 km.st de l’ensemble des trajets
de la carrière pour une période bien déterminée.
Enfin, on détermine la distance standard de la carrière en
divisant le total de m3 km.st de la carrière par le cubage
planifié durant une période bien déterminée (cela peut être
un mois, un trimestre, un semestre, une année…)
Nous avons la formule :
m km st
Dst i i
Cp
n
i
i
3 .
Σ =1 =
Avec :
Dsti : la distance de la carrière en km.st
n : le nombre de trajets de la carrière
m3i : le cubage à transporter par trajet i
km.st i : la distance standard du trajet i
Cp : cubage planifié de la carrière pour une période
déterminée.
Remarque
Dans les mines à ciel ouvert de la GCM, on utilise les formules
suivantes pour le calcul de la distance standards :
Dst = Dh +10Dv + 500m (Traction électrique)
Dst = Dh + 5Dv +175m (Traction électrique)
Dst = Dh +11,6Dv +1,455Dr + 0,35Df Nouvelle formule

A la Minière de Bakwanga (MIBA), on utilise les formules
suivantes :
Dst = Dh + 27,88Dv +1,21Df + 0,5Dr + K
Avec K=1190 m (pour la pelle DEMAG)
I.3.5 Séquences d’exploitation, avance et retard
en découverture
Il est très indispensable de représenter graphiquement la
séquence d’exploitation par le lieu géométrique des points représentant
les états de la carrière par lesquels l’évolution du profil s’appuie en se
développant dans l’espace.
A l’intérieur d’une même cavité minière, il existe une infinité de
séquences d’exploitation tendant vers le profil résiduel (ultime). De ce
fait, il est d’une importance capitale de choisir la meilleure évolution
possible, c’est-à-dire la séquence d’exploitation rationnelle.
L’ensemble des points d’un plan étant isomorphe, nous serions
donc amenés à représenter un état de la carrière par un point du plan
dont les composantes sont :
· Le cubage total (stérile et minerai) circonscrit par un état de la
carrière en ordonnée
· Le tonnage de minerai circonscrit par cet état de la carrière en
abscisses
Comme il existe une infinité de profils ou séquences
d’exploitation permettant d’extraire en y années x tonnes sèches de
minerai, nous considérons par exemple deux carrières afin d’étudier
l’avance et le retard en découverture.

CETI MAX
Cubage total ( minerai-stérile)
La première carrière qui extrait x tonnes sèches de minerai avec un
minimum de cubage total et dont l’évolution est représentée sur la
figure ci-dessus par la droite IR. Cette carrière est caractérisée par un
tempérament partiel qui est la pente de la droite IR.
La deuxième carrière qui extrait x tonnes sèches de minerai avec
un grand cubage total (stérile et minerai) et dont l’évolution est
représentée par la droite IA ; cette dernière est caractérisée par un
tempérament partiel qui est la pente de la droite IA.
L’évolution de la carrière suivant la droite IR se fait avec retard
en découverture par rapport aux objectifs M et F. Tandis que
l’évolution de la carrière suivant la droite IA se fait avec avance en
découverture pour les même objectifs. Entre les points initial et final, il
existe une infinité de séquences d’exploitation dont toutes les courbes
représentatives aboutissent au même point final F.

L’enveloppe de toutes les courbes situées à droites et en bas de la
droite IF est appelée courbe d’exploitation à tempérament
instantané minimum (CETIMIN). Dans cette séquence d’exploitation
théorique, on cherche donc à chaque moment tout au long de la vie de
la carrière à effectuer un terrassement marginal à un taux de
tempérament minimum.
Il est évident qu’un projet d’exploitation d’une carrière ne peut
être basé sur une CETIMIN. La zone en dessous de la CETIMIN est la
zone d’épuisement des minerais découverts dans les limites du champ
minier avec comme conséquence l’arrêt d’extraction des minerais tout
venant. La zone entre la droite IF et la CETIMIN est une zone
d’extraction excessive avec la constitution des remblais en minerai tout
venant par dépassement dans la plupart des cas de la capacité de
l’alimentation de l’usine de traitement.
Financièrement parlant, la stratégie IR correspond à un
investissement réduit à court et à moyen terme du fait que le prix des
engins miniers à la disposition de l’exploitation (engins d’excavation,
de chargement, de foration, de transport et de terrassement) est moins
important dans l’évolution IA avant sa découverture. En ce qui
concerne le long terme, un financement important est exigé et avec
comme conséquence un suréquipement à la fin de la durée de la vie de
la carrière (non amortissement complet des engins des engins). Cette
stratégie ne met nullement l’exploitant à l’abri des impondérables
pouvant surgir tout au long de la durée d’exploitation de la carrière.
L’enveloppe de toutes les courbes en haut et à gauche de la
droite IF est appelée courbe d’exploitation à tempérament
instantané maximum (CETIMAX). Dans cette séquence d’exploitation
théorique, on cherche donc à chaque moment tout au long de la vie de
la carrière à effectuer un tempérament à un taux de découverture
maximum. La zone entre la droite IF et la CETIMAX conduit à la

rupture des alimentations en minerai des remblais et des usines de
traitement dans le cas d’une seule carrière. Tandis que la zone au-delà
de la CETIMAX est une zone d’excavation excessive des stériles avec
comme conséquence l’arrêt d’extraction des minerais tout venant.
Ainsi donc, on doit prévoir une avance en découverture
permettant :
· De régulariser le cubage total annuel à déplacer
· De se prémunir contre les événements imprévus
· De ne pas modifier fréquemment la composition du parc de
matériel en faisant varier chaque année les tempéraments
avec comme conséquence le suréquipement au stade final
de l’exploitation de la carrière.
Enfin, on peut conclure que l’accumulation des retards en
découverture et leur report à plus tard ne font que reporter à une
période à venir tous les efforts et tous les investissements qu’il faudra
répartir judicieusement dans le temps.
I.3.6 Principales opérations technologiques
Une entreprise autonome dans le cadre duquel se réalise
l’exploitation à ciel ouvert porte le nom de carrière ou découverte ou
mine à ciel ouvert.
Dans l’ensemble des travaux miniers d’une carrière, on distingue
quatre opérations technologiques principales :
· L’abattage (avec ou sans explosifs selon la nature de la roche)
· Le chargement des produits
· Le transport
· La constitution des terrils (ceux-ci peuvent être intérieurs ou
extérieurs) ainsi que la constitution des remblais en minerai.

Outre ces quatre opérations technologiques principales, nous
pouvons aussi parler de l’exhaure, de la stabilité des talus et des
travaux de terrassement.
Pour les terrils extérieurs, on utilise les moyens de transport
adaptés (bennes, locomotives et wagons).
Dans les régions plates, on incline les voies en les installant sur
les remblais dont la hauteur augmente progressivement, parfois on
utilise le relief de la région (ravins, dépressions…).
Les terrils intérieurs se font sans moyen de transport en jetant le
stérile dans les vides crées par l’exploitation ; cette opération appelée
transfert se fait par des pelles mécaniques et draglines de
découverture, ponts de transfert et sauterelles. Qu’il soit intérieurs ou
extérieurs, les terrils ont soit un seul ou soit plusieurs gradins
pouvant s’étendre par déplacement soit parallèle, soit en éventail, soit
en anneaux.
Figure 14. Extension en parallèle
Figure 15. Extension en éventail

Figure 16. Extension en anneau
En mines à ciel ouvert, il existe deux schémas types des quatre
opérations technologiques selon qu’on se trouve dans les roches dures
ou dans les tendres.
1. dans les roches dures
Abattage Foration et minage
Locomotive
et wagons Camions convoyeur
Stackers,
sauterelle
Charrues Bulldozers
Concasseur
· Excavateur à godet unique
· Chargeuse frontale
Chargement
Transport
Mise en terril
constitution des
remblais en minerai

2. dans les roches tendres
Abattage et
chargement
Transport
Locos
wagons
Excavateur à
godets multiples
· Sauterelles
· Convoyeurs
· Ponts de
transfert
Sauterelles
Charrues Bulldozers Stackers ou
Mise en terril

constitution
des remblais
à minerais
I.3.7 Dispache
Excavateur à
godet unique
Camions
I.3.7.1 Définition et rôles
rembalyeur
Monitors
Pompage
Le mot « dispatche » est un mot d’origine anglaise qui signifie
expédition. Tandis que le dispatching est défini comme un centre de
commande qui assure le trafic jouant un grand rôle dans l’exploitation.
Tout dispatching minier a pour objectif d’utiliser au mieux les
moyens de production.
Dans une mine à ciel ouvert, le dispatche doit permettre de
o faire respecter le programme de production par une
répartition intelligente du matériel (moyens de production)
o faire ressortir les causes de chômage et toutes sortes
d’anomalies en vue d’améliorer le taux d’utilisation des
engins
Le dispatche a comme rôle :
o assurer la gestion des engins d’exploitation (pelles,
chargeuses frontales, scraper à roues, sondeuses,

bulldozer, niveleuses ou graders, des camions-bennes, des
convoyeurs à bandes, des locomotives…) et du personnel
(situation des chauffeurs, des conducteurs des engins
miniers, des opérateurs pelles). Le dispatche permet
également de constituer un pont entre les différents
services de maintenance (suivie des pannes et
réorganisation de la planification).
o Contrôler les entrées des engins miniers sur le chantier,
ainsi que leurs sorties vis-à-vis de la maintenance
o Régulariser les alimentations des usines de traitement
(laverie, concentrateur…) sur base des teneurs renseignées
sur différents remblais en minerais ou différents fronts
d’attaque.
o Planifier la production selon les objectifs à atteindre
(organisation des chantiers sur base des performances des
engins d’exploitation, exploitation selon les priorités
fixées…)
o Pour mieux utiliser les moyens de production dans une
mine à ciel ouvert, le dispatche peut englober en son sein
des services suivants :
o Affectation des engins miniers ainsi que leur suivie
o Voie fixe (pose des rails et entretien des voies ferrées)
o Transport du personnel
o Ravitaillement en carburant de chaque type d’engin
o Reprise des remblais en minerais
o Service de transport par courroie
I.3.7.2 Différents types de dispatche
A. Dispatche non informatisé : il s’agit du dispatche non
assisté par ordinateur. Pour arriver à coordonner les
différents services, le dispatche est muni de radios sous

différentes fréquences qui établissent une communication
continue entre les différents opérateurs. Lors de l’utilisation
du dispatche non informatisé, il a été mis en évidence les
faits suivants :
A. des informations transmises dans le
système sont souvent :
o peu fiables
o fausses ou partielles
o discontinues
o sujettes à des rectifications
impossibles
o dépendantes de l’humeur et du
niveau intellectuel de l’agent
émetteur (dispacheur, conducteur
benne, opérateur pelle…)
B. le travail s’effectue avec beaucoup
d’incertitudes et une décision à prendre
est difficilement justifiée
C. l’intervention des exploitants sur chantier
est tardive en cas de chute de rendement
D. l’erreur dans le calcul du rendement et les
heures d’utilisation des engins sur
chantier et leur mise en disposition
B. Dispatche informatisé : la conception du système
informatisé sera basée autour de trois modèles distincts :
1. modèle semi automatique : il s’agit d’un système dont les
données à informatiser, essentiellement les voyages bennes
ou voyages locomotives sont introduites à l’ordinateur par
le dispacheur via communication radios. Le traitement se
fera automatiquement par l’ordinateur qui, en retour,

calcule, analyse, décide l’affectation de l’unité de
transport(benne, locomotive et wagons…) à l’excavateur et
en cas d’anomalie, l’ordinateur renvoie des messages
appropriés qui permettent au dispacheur de réorganiser le
dispatching. Ce système ne permet pas d’identifier et
localiser les unités de transport. L’équipement minimum
comprend :
a. mini ordinateur
b. terminal à chaque sortie des carrières
c. poteau télé indicateur.
i. Le principe de fonctionnement est le suivant : à
la sortie de la carrière se trouve un dispacheur
qui signale le mouvement des unités de
transport à l’ordinateur installé au dispatche à
l’aide des touches d’un terminal. Quand une
benne chargée quitte la carrière vers un remblai
en minerai ou stérile, au retour le chauffeur
benne lira à l’entrée de la carrière sur un poteau
télé indicateur sa nouvelle affectation.
L’inconvénient du système est que l’information
reçue au dispatche n’est pas toujours fiable.
L’avantage est que l’affectation des bennes est
optimisée.
2. Modèle semi-automatique amélioré : ce système est basé
autour d’un micro-ordinateur et des systèmes de
transmission montés sur les bennes, les données sont
fournies directement à l’ordinateur par le système de
transmission monté sur les bennes en passant par une
station relais compte tenu de la configuration de la ou des
carrières. Les données transmises à l’ordinateur sont

traitées automatiquement. En cas d’anomalie, l’ordinateur
informe le dispacheur qui, par le moyen manuel (radios,
phonie) informe le chauffeur de la benne. La circulation des
informations sera automatique entre les unités de transport
et l’unité de traitement, par contre les décisions seront
données manuellement.
3. Modèle full automatique
1) Objectif du modèle : il s’agit de l’intégration totale de toutes les
opérations de dispatching et surtout des opérations minières liées à
l’exploitation. Un procédé automatique s’avère une nécessité surtout
dans le cas de plusieurs carrières étant donné que le nombre
d’unités de transport et d’excavateurs mis en exploitation amène un
débit de message radios tel qu’il est impossible au dispacheur
d’informer l’ordinateur rapidement de nouvelles situations. D’où ce
dernier n’aura donc pas choisi la solution optimale. Le système full
automatique reste donc un système idéal pour les opérations
complexes de grandes carrières. A part l’objectif principal de tout
dispache d’utiliser au mieux les moyens de production, le dispatche
full automatique vise la maximisation de la production par
optimisation des affectations des bennes sur différents chantiers,
d’où l’augmentation du taux d’utilisation des bennes. Cette
augmentation est tributaire :
1) de l’utilisation des engins de transport ayant plus ou
moins la même capacité de transport (standardisation de
la flotte des bennes)
2) du matériel de localisation automatique des engins de
transport
3) du nombre de pistes assez grand pour permettre une
optimisation aisée des affectations des bennes. La
répartition convenable des engins de transports fera

accroître la production journalière et, partant la
production annuelle. On peut arriver à cette amélioration
par :
o la diminution des temps d’attente
o la répartition optimale des unités de transport
o les services constants des engins
o la réorganisation rapide des chantiers en cas
d’incident
2) Principe du modèle full automatique : dans ce modèle,
toutes les opérations sont conduites automatiquement :
1) les données sont transmises directement à
l’ordinateur par système informatique (capteur
et convertisseur) monté sur les engins
2) l’unité de traitement analyse les données et
prend immédiatement les décisions qui sont
alors transmises à l’engin suivant le même
processus
3) les messages à fournir aux conducteurs des
engins seront soient affichés sur les écrans
lumineux, soient par synthèse vocal traduit
directement en messages vocaux. Ce système
est plus rationnel mais le plus coûteux
3) Grandes subdivisions du dispatche informatisé full automatique :
ce type de dispatche est subdivisé en trois grandes parties :
1) une localisation et une identification
automatique des engins de transport (bennes et
pelles essentiellement)
2) une communication par radio, station relais et
signaux codés entre le dispatche et les différents
opérateurs

3) un ordinateur qui, ayant reçu des informations
en temps réel, calcule, analyse et optimise
l’affectation des unités de transport.
L’ordinateur fait intervenir des facteurs tels que
les disponibilités des engins et les états des
pistes
4) Equipement minimum requis pour le dispatche informatisé full
automatique : Nous citons uniquement les composants du
système en montrant leurs fonctions respectives :
1. Ordinateur : il est placé au dispatche. Il calcule et
décide sur base d’un programme préétabli, adapté aux besoins et aux
caractères particuliers de la carrière.
2. Périphériques : ce sont des équipements installés
à la tour de contrôle et reliés à l’ordinateur par câbles téléphériques
(aériens) ou souterraines. Ces périphériques consistent essentiellement
en trois écrans :
· un écran où le dispacheur surveille les déplacements des bennes
matérialisés par des points lumineux, colorés et codés
· un deuxième écran où le dispacheur fait appel pour des
renseignements tels que :
o production horaire des chantiers
o consommation en carburants
o rendement des pelles et bennes. Dans tous les cas, c’est le
computer qui établit les décisions liées à des
renseignements en temps réels à base desquels les bennes
se déplacent
· un troisième écran où est affiché le journal des décisions du
dispacheur

3. Microprocesseurs : ils sont installés au broyage,
dans les bennes, dans les pelles, dans les balises, au dispatche. Ils
facilitent la liaison entre computer et système radios
4. Radios : ils sont placés dans les cabines des
bennes, des pelles et à l’usine de traitement. Ces derniers sont munis
en plus de microprocesseurs, des consols et écrans qui facilitent la
transmission et la réception des instructions. Une antenne réceptrice
placée à un point culminant facilite la transmission des signaux
5. Balises Beacon : ce sont des appareils placés
aux endroits stratégiques tels qu’à la pelle, à l’entrée de l’usine de
traitement, le long des routes… Leur rayon d’action varie entre 25 et
50 m. Comme rôle, chaque balise de courant faible émet une onde de
rayon d’action faible (50 m) (des codes spécifiques de façon périodique)
lorsque une benne passe dans le voisinage immédiat. Cette dernière
capte l’onde et transmet un signal bien particulier que l’ordinateur
localise via l’antenne réceptrice. C’est ainsi que se passe la localisation
et l’identification des engins en déplacement.
5) Avantages du système informatisé full automatique :
1) Optimisation des affectations des bennes
2) Minimisation des attentes bennes
3) Baisse de chômage des camions-bennes
4) Réduction de la main d’oeuvre au dispatche
5) Augmentation de rendement des bennes car le cycle de la
benne devra satisfaire les besoins de deux pelles ou plus,
en minimisant les trajets à vide
6) Informations transmises au dispatche sont exactes, car
elles ne sont nullement influencées par l’humeur des
travailleurs

7) Par son principe de fonctionnement, le dispatche
informatisé full automatique permet de réduire le nombre
de bennes calculé en théorie
6) Inconvénients du système informatisé full automatique
1) Le coût d’acquisition des matériels est élevé
2) Difficulté de transmission des ondes par suite de leurs
interférences. Ces dernières pouvant aboutir à la
destruction du message émis par les balises
3) Adaptation relativement difficile aux mauvaises conditions
de transport sur piste

CHAP II PREPARATION DU CHAMP
MINIER
II.1 Généralités
Dans l’ensemble des travaux préparatoires précédents l’ouverture
et l’exploitation à ciel ouvert, on distingue les étapes suivantes :
II.1.1 Première étape
Elle consiste à l’enlèvement de tous les obstacles aussi bien du
genre naturel qu’artificiel qui s’opposent à l’exécution des travaux
miniers dans l’enceinte ou dans le champ de l’exploitation à ciel
ouvert. Il s’agit :
· De l’assèchement des marécages et du détournement des cours
d’eau
· De l’enlèvement ou déplacement des bâtiments industriels
· Du transfert des routes principales, des voies ferrées…
· Du nivelage de la surface du sol…
Certains travaux posent des problèmes extrêmement sérieux tels
que :
· Détournement des cours d’eau
· Déplacement des installations industrielles
· Transfert des voies ferrées et des routes principales
II.1.2 deuxième étape
Elle consiste à l’assèchement du champ minier de la mine à ciel
ouvert ou de la carrière et la prise des mesures contre les venues
d’eaux météoriques et souterraines.
On distingue d’une part l’assèchement préalable du champ
minier devançant l’ouverture d’une mine à ciel ouvert sur une période

de deux à trois ans, et d’autre part le drainage courant destiné à
évacuer les eaux de surface et souterraines durant l’exploitation
proprement dite.
Les travaux de la deuxième étape exigent souvent la réalisation
des forages de reconnaissance, des tranchées drainant, des drains
horizontaux, des tunnels d’évacuation et quelques fois un réseau de
galeries souterraines sous le gisement.
L’assèchement préalable, aussi bien que le drainage courant
peuvent être réalisés de manière tout à fait différente, ce qui dépeint
des conditions telles que :
· La profondeur et le nombre de nappes aquifères dans les
régions exploitées
· L’intensité de l’écoulement naturel des eaux filtrantes des
formations aquifères
· Du relief du terrain
II.2 Problèmes de l’exhaure en mines à ciel
ouvert
II.2.1 Généralités
1) Définition de l’exhaure : l’exhaure ou l’épuisement des eaux
d’une mine à ciel ouvert ou souterraine est l’action de refouler vers la
surface les eaux d’infiltration et souterraines retenues dans les roches
et mises en évidence au cours d’exécution des travaux d’exploitation,
ainsi que la totalité des mesures préventives et passives de protection
contre les noyades de la mine.
2) Objectifs d’emploi d’un système d’exhaure : l’emploi d’un
système d’exhaure a pour objectifs :
a. Exploiter le plus possible dans le sec pour des raisons
suivantes :

i. Les engins miniers sont conçus pour la portance dans
les roches plastiques et sèches
ii. Pour la tenue des pistes et la traction des engins de
transport sur roue
b. Stabiliser le talus des gradins par des moyens suivants :
i. Soit en dégonflant les pressions interstitielles qui
provoquent des éboulements se déclenchant
subitement sans avertissement
ii. Soit en employant l’une des méthodes de drainage
(puisard, tranchées drainant, fossés d’écoulement,
des drains horizontaux, puits filtrants et galeries
souterraines de drainage) choisies selon des venues
d’eau.
3) eaux interférant avec l’exploitation de carrière et leur
système d’évacuation
a) Eaux de pluie
Aux alentours de la carrière, un système de tranchées drainant
devra intercepter les eaux ruissellent vers la carrière. Faisons
remarquer que le coefficient de ruissellement égale l’unité pour les
aires exploitées (remblais, routes…), tandis que il vaut 20 % pour les
aires avec végétations.
A l’intérieur de la carrière, un système de drainage de la surface
libre (fossés d’écoulement) conduisant les eaux vers le puisard devra
être capable d’absorber une averse d’au moins 60 mm suivie de six
jours relativement secs. Ce qui est nécessaire est de connaître la
quantité totale d’eau de pluie à évacuer durant la saison de pluie. Les
exploitants peuvent dimensionner le puisard et faire le choix sur le
type de pompe à installer. Le volume d’eau à évacuer peut être calculé
par les formules suivantes :
V = S.He (m3/an) ; avec :

· V : le volume d’eau à évacuer annuellement en m3/an
· S : la superficie du bassin versant dans le champ minier en
m2
· He : la pluviométrie annuelle ou hauteur moyenne d’eau de
pluie tombée annuellement en m/an
Faisons remarquer que 40 cl d’eau recueillis correspond à 10
mm de pluie tombée
b) Eaux des lacs et cours d’eau
Si les eaux des lacs et des cours d’eau se trouvent à proximité de
la carrière et si les roches et/ou le sol entre ces lacs et cours d’eau et
la carrière sont perméables, il y aura infiltration directe vers la
carrière. On peut apporter une solution à cette situation
· Soit en détournant le cours d’eau
· Soit en déplaçant le lac
· Soit en revêtant leur fond
· Soit en vidant les cours d’eau
Si les lacs et les cours d’eau sont éloignés de la carrière sur une
nappe phréatique ou sur une couche perméable débouchant dans
cette dernière, il réalimentent la nappe phréatique au fur et à mesure
que celle-ci se décharge dans la carrière. On palie à cette situation en
implantant un système de pompage par puits filtrant à l’extérieur du
champ minier.
c) les eaux souterraines
Elles se trouvent sous deux conditions :
1. soit des poches enfermées dans les formations imperméables
(roches granuleuses, sableuses et isolées). Il s’agit d’eaux
fossiles. Ces poches sont percées soit par le trafic des unités de
transport qui passe dessus, soit par le godet de l’excavateur lors
de l’excavation. Cette eau devra être évacuée par le système de
drainage de la surface des mines à ciel ouvert et des carrières

2. soit la porosité des roches et des réseaux des failles et des
cassures en communication avec la carrière, facilitant les venues
d’eau dans la carrière avec divers réservoirs aquifères. Il faudra
intercepter cette eau par un système de forage de reconnaissance
et de puits filtrants avant qu’elles ne débouchent dans la
carrière, ce qui n’est pas toujours facile.
II.2.3 Drainage à la surface
Lorsque la nappe aquifère se trouve à faible profondeur, environ
10 m), l’exhaure peut se faire comme suit : on creuse généralement les
tranchées drainant afin d’éviter les venues d’eau météorique et de
protéger en même temps le champ minier de la carrière contre la
pénétration des eaux souterraines. On choisit l’emplacement des
tranchées de façon à environner la carrière de trois côtés. L’évacuation
des eaux en dehors de la carrière se fait par gravité au moyen d’une
pente convenable de la tranchée drainant. En ce qui concerne les puits
filtrant, pour autant que la nappe phréatique ne se trouvent pas à une
profondeur supérieure à 7 ou 8 m sous le niveau où les pompes
peuvent être installées, on peut
1. soit utiliser un grand nombre de trous de petit diamètre appelés
wills, points foncés par injection, branchés sur une batterie de
pompe aspirante.

2. soit utiliser un petit nombre de trous de grand diamètre au fond
desquels sont placés des pompes immergées refoulantes.
Lorsque le niveau hydrostatique se trouve à une grande
profondeur (plus de 100 m), il faut garantir la stabilité des talus
d’exploitation en faisant descendre le niveau hydrostatique en dessous
du niveau d’exploitation le plus profond. L’abaissement nécessaire se
fait actuellement dans les mines à ciel ouvert profonds par des puits
filtrants ( diamètre variant de 2 à 2,5 m) qui peuvent atteindre 500 m
de profondeur et à l’intérieur desquels sont placés des pompes
immergées dont les débits atteignent 15 à 32 m3 par minutes. C’est le
cas des mines de lignite de Rhénanie (Allemagne) qui suite à
l’approfondissement, la quantité d’eau exhaurée est passée de 15
m3/tonne alors qu’au début de leur exploitation, il fallait seulement
exhaurée 1 m3 / tonne de lignite.
Les puits filtrants peuvent être installés soit à l’intérieur du
champ minier, soit à l’extérieur le long du contour du champ minier
sur une ou plusieurs rangées. L’écartement entre les rangées dépend
généralement des caractères hydrogéologiques et du degré
d’assèchement.
Sur la figure ci-dessous, nous donnons la disposition des trous
filtrants pour le rabattement de la nappe aquifère dans une
exploitation à ciel ouvert.
Figure 17. Rabattement de la nappa aquifère en exploitation en ciel ouvert

· 1 : sens de la progression d’abattage
· 2 : niveau de la nappe aquifère avant l’exploitation
· 3 : niveau d’eau dans les puits filtrants
· 4 : pompes immergées
· 5 : niveau de la nappe rabattue
· 6 : puits filtrants forés à partir des niveaux des différents
gradins
· 7 : puits filtrants en avant d’exploitation
On remarque que les pompes immergées sont suspendues à des
profondeurs croissantes à mesure de rabattement qui suit le fond des
gradins en maintenant toujours une hauteur de sécurité./*/*/
Finalement, le fonctionnement des pompes placées dans le puits
filtrant contribue au rabattement de la nappe aquifère.
Le puits filtrant implanté à l’intérieur du champ minier au fur et
à mesure de l’avancement et de l’approfondissement de la carrière
présente les avantages suivants :
1. suivant le pendage du gisement et la structure du fond
(perméable ou non), les forages pour puits filtrant intérieur
sont relativement peu profond
2. la solution implique moins de risques d’une grosse erreur
si on ne connaît que mal le contexte hydrogéologique de la
carrière
3. la capacité de pompage à installer est éventuellement
moindre
Par contre, cette solution a comme inconvénients :
1. infrastructure complexe et chère (tous les forages pour
puits filtrants ne peuvent être réalisés en même temps)
2. il faut ménager un accès à l’endroit prévu pour
l’implantation du puits, ce qui augmente le cubage des
stériles à excaver

Les puits filtrants implanté à l’extérieur du champ minier
présente les avantages suivants :
1. infrastructure simplifiée
2. Réserves importantes des rabattements de la nappe
phréatique permettant d’assurer d’extraction des réserves
normatives des minerais durant une période assez longue
tout en préparant de nouveaux fronts d’exploitations
3. soulagement réciproque lorsque plusieurs carrières sont à
excaver dans la même nappe phréatique l’une à proximité
de l’autre (nappe phréatique d’une étendue infinie et
réalimentable)
4. effet optimum sur la stabilité des gradins, donc
éventuellement la réduction du cubage à excaver et
écoulement dangereux
Par contre ces puits filtrants ont comme inconvénients :
1. La capacité de pompage à installer supérieure à la
disposition des puits filtrants implantés à l’intérieur du
champ minier
2. les forages pour puits filtrants sont plus profonds, donc
plus coûteux.
Le choix du type de pompe peut être guidé, à part le débit de la
pompe et ses courbes caractéristiques, par certains critères tels que :
· la difficulté lors de la pose et la dépose (la durée de
l’opération, le type d’engins de manutention…
· les problématiques du point de vue alimentation électrique
et démarrage si l’installation n’est pas fixe
· la sensibilité au minage
· le déficit de pompage (en %) en cas d’une panne de l’une
des pompes immergées dans le puits filtrants

D’autres part pour établir le talus, on utilise des drains
horizontaux qui sont des sondages creusés dans les talus avec une
certaine pente pour canaliser les eaux des talus vers les puisards de la
carrière.
II.2.3 Drainage souterrain
Lorsque la venue d’eau est normale, l’eau s’infiltre dans les
galeries souterraines sous forme de gouttes séparées ou de filets plus
ou moins importants et est ensuite dirigée vers les caniveaux, vers les
puisards (décanteurs) situés à proximité du puits d’écoulements ou
vers l’orifice de la galerie au jour. Finalement l’eau est pompée soit
dans les puits d’écoulement, soit par la pompe sur le radeau dans les
puisards de la carrière.
Pour augmenter l’efficacité du drainage souterrain, on procède
souvent à l’assèchement des formations aquifères situées à proximité
des galeries de drainage.
Schéma de drainage souterrain
Puits
d’électricité
Décanteur Gisement
Puisard
Galerie au jour
Galerie de drainage souterrain
Figure 18. Schéma de drainage souterrain

1. Importance du drainage souterrain : le creusement d’un
réseau de galeries souterraines de drainage a l’avantage de servir aux
travaux de reconnaissance supplémentaires. Ce qui est d’une grande
importance notamment dans le cas d’une configuration compliquée du
gisement. Son inconvénient réside dans l’accroissement considérable
des investissements
2. Moyens utilisés pour rendre le drainage souterrain
efficace : pour augmenter l’efficacité de drainage souterrain, on
procède souvent à l’assèchement des formations aquifères situées à
proximité des galeries de drainage. Dans ce but, on utilise des moyens
supplémentaires suivants :
a. Utilisations des filtres : on distingue deux méthodes
d’utilisation des filtres spéciaux visant à assurer le drainage et portant
le nom de filtrage ouvert
i. Dans la première méthode, il s’agit des filtres enfouis que
l’on fixe dans les trous forés à partir d’une galerie de
drainage en montant ou faiblement inclinée. Chaque filtre
représente un complexe de tubes perforés dont la longueur
ne dépasse pas 15 m et le diamètre varie entre 65 à 100
mm. Leur débit horaire est de l’ordre de 55 à 70 m3
ii. Dans la seconde méthode, il consiste à creuser des puits
filtrants profonds à travers toutes les formations aquifères
à partir de la surface du sol jusqu’à la hauteur des trous où
sont installés des filtres enfouis. Le creusement se fait
d’une façon générale décrite brièvement ci-dessus. La
différence consiste dans le mode d’évacuation des eaux
souterraines dont l’écoulement jusqu’aux galeries de
drainage se fait par gravité sans recourir au système de
pompage. On utilise cette méthode de drainage là où les

formations aquifères se trouvent à grande hauteur au
dessus des galeries de drainage.
b. Utilisation des pompes ordinaires : lorsque les eaux
souterraines se trouvent à faible profondeur dans les roches sus-jacentes
des galeries de drainage, elles peuvent être évacuées par les
pompes ordinaires dont les clapets sont placés dans les puits de
drainage boisés peu profond. La section transversale d’un tel puits de
drainage est de 3 m2. La distance entre les puits voisins dans une
galerie de drainage peut atteindre 100 à 150 m.
II.2.4 Drainage mixte
Dans les conditions hydrogéologiques difficiles, on utilise une
méthode de drainage qui représente un complexe de puits filtrants
avec ou sans pompage, de galeries souterraines de drainage
accompagnés soit des filtres spéciaux, soit des pompes ordinaires des
puits d’écoulements.
II.2.5 Surveillance du sol
Lorsque les mines à ciel ouvert sont profondes, l’influence du
rabattement de la nappe aquifère se fait sentir à très grande distance
de l’exploitation, 15 km et plus. Il est donc indispensable d’effectuer
régulièrement des mesures de nivellement pour suivre l’affaissement
éventuel du sol, des maisons et des monuments dans les zones qui
peuvent être affectées.
Les puits de captage d’eau utilisés éventuellement par les
habitants de la région devront faire l’objet d’une attention particulière.
Leur tarissement nécessitera peut être un approvisionnement en eau
d’appoint de la part de la société pendant la durée d’exploitation.

CHAP III ACCES AU GISEMENT
III.1 Généralités
A ciel ouvert, l’une des formes principales d’excavation est la
tranchée. La tranchée quelconque est un ouvrage de section
trapézoïdale limitée par ses parois inclinées et à sa partie inférieure
par son front. La longueur de la tranchée est plus importante que sa
profondeur et sa largeur. Dans le plan, l’axe longitudinal d’une
tranchée est appelée trace et peut se présenter sous forme d’une droite
ou d’une courbe de rayon déterminé dont la longueur dépend des
moyens de transport utilisés.
Le choix du procédé de creusement des tranchées dépend :
· Des dimensions de la section transversale des tranchées
· Du relief de la région
· De la possibilité de placer des déblais (morts terrains) excavés
lors du creusement des tranchées sur les bords de ces derniers
· Du type et des caractéristiques des excavateurs utilisés
Suivant la position du fond, on distingue :
· Des tranchées inclinées (tranchées d’accès ou tranchées
principales)
· Des tranchées horizontales ou tranchées de découpage
a) Tranchées inclinés ou tranchées principales : ces
tranchées sont des ouvrages de section trapézoïdale et ont un
profil longitudinal et transversal particulier. Elles donnent
accès au gisement, permettent d’obtenir le front unilatéral de
travail et assurent le transport des produits. Elles se conservent
longtemps ou pendant toute la durée d’exploitation et peuvent
être soit en dehors, soit à l’intérieur du champ minier. Si elles
sont destinées au transport par engins à roues, on les appelle
les tranchées d’accès, leur pente moyenne est généralement

inférieure à 10 %. Lorsqu’elles sont destinées à l’installation
d’élévateur (skips ou convoyeurs), leur pente est forte et on les
appelle alors tranchée ou pente raide. Les tranchées d’accès
sont des prolongements des gradins des tranchées principales.
1. tranchées extérieurs : ces tranchées ont un volume plus grand
que celui des tranchées intérieures. C’est pourquoi on les
emploie pour la découverture du champ d’exploitation profond.
Elles sont creusées à partir de la surface du sol en dehors du
champ de la carrière jusqu’à la limite de ce dernier au niveau
de la plate-forme de travail de l’horizon auquel elle donne accès.
2. tranchées intérieures : elles sont employées pour la
découverture des champs d’exploitation plus profonds. Elles
sont creusées suivant la limite de la carrière à partir de la
surface du sol ou à partir de l’horizon précédemment découvert
jusqu’au niveau de la plate forme de travail de l’horizon auquel
elle donne accès. Elles sont généralement disposées sur les
bords inexploités de la carrière. Lorsque le transport des
produits abattus se réalise par des convoyeurs à bandes ou des
skips, on creuse sur les bords inexploités de la carrière des
tranchées intérieures d’un pendage correspondant à la pente
maximale des moyens de transport utilisés. Ces tranchées sont

creusées perpendiculairement au talus ou en diagonal.
Figure 19. Tranchées perpendiculaires au talus
Figure 20. Tranchées en diagonale
b) Tranchées horizontales ou tranchées de découpage :
lorsqu’on commence l’exploitation du gradin, l’une ou les deux
parois des tranchées d’accès sont abattues et ces dernières
cessent d’exister en tant que tranchées d’accès pour devenir des
tranchées horizontales ou de découpage. Les tranchées de
découpage préparent le champ de la carrière à l’exploitation.
Leur creusement se fait sur la limite du champ minier à la cote
finale des tranchées d’accès, soit dans les stériles, soit dans le
minerai. Après l’achèvement des tranchées de découpage, on
utilise les divers engins miniers (sondeuses, excavateurs,
camions…) au moyen desquels on réalise l’élargissement de la

zone de travail. L’ensemble des tranchées principales et des
tranchées de découpage permet d’assurer finalement la
découverture et l’exploitation du gisement.
III.2 Différents schémas d’accès dans une
mine à ciel ouvert
Dans la plupart des mines à ciel ouvert, l’accès au gisement est
assuré par le creusement des tranchées ou inclinées pouvant être soit
extérieures, soit intérieures. M. E. CHECKO a classifié les schémas
d’accès en quatre groupes suivants :
1. Accès au gisement par tranchées principales séparées, c'est-à-
dire que chaque gradin est découvert par une tranchée
indépendante
2. Accès au gisement par tranchées principales communes,
c'est-à-dire que tous les gradins sont découverts par un seul
système de tranchées dépendantes

3. Accès au gisement par tranchées principales groupées, c'est-à-
dire que des groupes de gradins successifs sont découverts par
des tranchées dépendantes ou bien différents groupes de gradins
sont découverts de manière indépendante
4. Accès au gisement par tranchées principales couplées, c'est-à-
dire le premier, le second et le troisième procédé avec emploi de
deux tranchées pour découvrir chacun plusieurs ou tous les
gradins de la carrière
II.2.1 schémas d’accès par tranchées extérieures
a) Tranchées extérieures séparées : ce schéma est utilisé
lors de l’exploitation des gisements subhorizontaux ou en
plateure situés à une faible profondeur.

b) Tranchées extérieures communes : ces tranchées
permettent d’accéder tous les gradins de la carrière d’une
manière dépendante. Dans ce cas, les travaux miniers
diminuent par rapport au précédent. C’est ce qui donne la
possibilité d’augmenter le nombre des gradins en
exploitation sans investissements supplémentaires. Le
domaine d’application est généralement le même que dans
le cas précèdent mais avec une profondeur un peu plus
grand de 40 à 50m.
c) Tranchées extérieures groupées : le schéma des
tranchées extérieures groupées est utilisé lors de
l’exploitation des gisements horizontaux ou faiblement
inclinés dont la profondeur peut atteindre 60 à 80 m.

B’
(0,0)
-h1
A’ A
B
-(h1+h2+h3+h4)
-(h1+h2+h3)
-(h1+h2)
Suivant AA’
(0,0)
-h1
-h2
-h3
-h4
Suivant BB’
(0,0)
-h1
-h2
-h3
-h4
d) Tranchées extérieures couplés : Le schéma des
extérieures couplés est utilisé lors de l’exploitation des
gisements subhorizontaux dont l’épaisseur des morts
terrains est assez grande et dépasse sensiblement celle de

la couche minéralisée. Dans ce cas, on creuse toujours
deux tranchées communes ou séparées pour accéder aux
gradins de la carrière.
B’
(0,0)
-(h1+h2)
A’ A
B
-h1
Suivant AA’
(0,0)
Suivant BB’’
(0,0)
-h1
-h1
-h2
-h2
III.2.2 Schéma d’accès par tranchées intérieures
Les tranchées principales intérieures sont généralement situées
sur les bords inexploités de la carrière pour permettre une circulation
facile des moyens de transport.
Quelques fois, on les place aussi sur le bord de travail de la
carrière. Dans ce cas, les routes qui y sont placées doivent
périodiquement être déplacées au fur et à mesure du recul du bord,
cela entraîne évidemment une augmentation des frais d’exploitation et

présente certaines difficultés aussi bien pour le régime de circulation
des unités de transport que pour le travail des excavateurs.
a) Tranchées intérieures séparées : chaque gradin est accédé
par une tranchée indépendante, cela facilite l’organisation des
travaux miniers et l’emploi rationnel des moyens de transport
divers (camions, locomotives et wagons, bande transporteuse).
En contre partie, les investissements destinés aux travaux
capitaux sont importants ou considérables. Le schéma est
applicable aux gisements puissants semi dressants et dressants
dont la profondeur ne dépasse pas 100 m.
b) Tranchées intérieures communes : on distingue pour ce cas
quatre d’accès :
i. Schéma par tranchée intérieure commune droite : pour ce
schéma, la tranchée intérieure commune se trouve sur les bords
inexploités de la carrière. Dans ce cas, une seule tranchée inclinée
permet d’accéder à tous les gradins de la carrière. Ce schéma est
applicable aux gisements dressants et semi dressants dont la

profondeur ne dépasse pas 100 mais avec des investissements un peu
plus faibles que dans le cas des tranchées intérieures séparées. En
contre partie, le schéma demande une étendue du gisement plus grand
par rapport au schéma précédent. On emploie également ce schéma
lorsque le pendage du gisement ne dépasse pas 30 ° et que les moyens
de transport utilisés sont des camions et engins dérivés des camions
(remorques)
ii. Schéma par tranchée inclinée commune avec une plate
forme : il s’agit d’un schéma d’accès par tranchée inclinée commune
ayant une plate forme sous forme d’une bouche dans le but
chargement de direction à l’intérieur de la carrière. Cette plate forme
artificielle est destinée aux manoeuvres des moyens de transport
utilisés. En effet, dans le cas des gisements de pendage supérieur à 30,
il existe une version spéciale de la tranchée principale comporte deux
tronçons inclinés avec chargement de direction principale de
transport sur une plate forme circulaire. Ce schéma est assez simple
car l’approfondissement de la carrière se réalise sans reconstruction

coûteuse des tranchées principales. L’inconvénient majeur est
l’augmentation considérable des dépenses destinées à la constitution
de la plate forme artificielle.
iii. Schéma d’accès par tranchée intérieur commune en cul de
sac Il s’agit d’une tranchée qui comprend plusieurs tronçon inclinés et
horizontaux alternés successivement et qui sont placés à l’intérieur du
champs minier ou de la carrière. L’approfondissement d’une tranchée
et accompagné de changement de sa direction pour chaque tronçon
incliné. Ceci permet d’assurer la pente suffisante à la tranchée d’accès
sans augmentation de la longueur d’excavation. La tranchée est placée
sur le bord inexploité de la carrière et on applique ce schéma aux
gisements semi dressants et dressants puissants de n’importe quelle
profondeur.

iv. Schéma d’accès par tranchée intérieure commune en
spirale : chaque fois qu’on attaque un nouveau gradin, on entreprend
de prolonger la tranchée principale avec une pente descendante
satisfaisante pour la circulation facile des moyens de transport
adaptés. Le développement des travaux d’exploitation s’effectue en
éventail en gênant aussi l’extraction simultanée de plusieurs gradins.
Ainsi, pour découvrir un nouveau gradin en contre bas, on doit
extraire presque complètement le gradin précédent. Pratiquement, ce
schéma est applicable aux gisements semi dressant et dressants d’une
grande profondeur sous condition que la configuration de gisement en
plan soit plus ou moins ronde tandis que la surface horizontale soit
vaste.

v. Tranchées intérieures couplées :
a. le schéma représente un ensemble des tranchées de
n’importe quelle configuration (droite, spirale, en cul de sac).
Ces tranchées sont destinées à découvrir tous les gradins de
la carrière de manière à posséder toujours deux voies de
transport au niveau de chaque gradin (l’une pour le
transport des bennes vides, l’autre pour les bennes chargées)
b. schéma d’accès par tranchée intérieure couplée droite :
cette version est employée lors de l’exploitation des
gisements subhorizontaux ou en plateure.
c. schéma d’accès par tranchée intérieure couplée en spirale :
cette version est employée dans les carrières profondes avec
transport par camions.

vi. tranchées intérieures groupées : les schémas d’accès par
tranchées intérieures groupées se réalisent généralement au moyen de
creusement des groupes indépendants des tranchées communes
droites. Chaque groupe des tranchées est destiné à l’accès de deux ou
plusieurs gradins. Les schémas sont généralement employés lors de
l’exploitation des gisements en plateure puissants ou très puissants.
On emploie différents engins de transport pour le minerai et le stérile.
III.2.3 Schémas d’accès par ouvrages souterrains
Les schémas d’accès par ouvrages souterrains sont employés
dans les conditions particulières de l’exploitation, à savoir :
· dans les régions montagneuses

· dans le cas de l’exploitation mixte lorsque la partie
supérieure du gisement est exploitée par la méthode à ciel
ouvert tandis que la partie inférieure est exploitée par la
méthode souterraine
III.2.4 Schéma d’accès combiné
Lors de l’exploitation des gisements irréguliers de grande
profondeur, on donne souvent accès aux niveaux supérieurs et

inférieurs par une combinaison des tranchées intérieures et
extérieures.
Dans la plupart des cas, les niveaux supérieurs sont découverts
par les tranchées extérieures séparées ou communes tandis que les
niveaux inférieurs peuvent être découverts par une combinaison des
tranchées en spirale et en cul-de-sac ou bien en cul-de-sac
successivement.

CHAP IV FRAGMENTATION (FORAGE ET
MINAGE)
IV.1 Equipement de forage
IV.1.1 Généralités
On distingue plusieurs groupes et versions des engins de forage
classés suivant le mode de forage et le type d’énergie.
Actuellement, l’outil pneumatique vient au premier plan en
raison de multiples qualités : puissance, souplesse, rapidité et
maniabilité.
Les engins de forage utilisés dans les mines à ciel ouvert
contemporaines permettent d’exécuter deux modes de forage :
· le forage carottant
· le forage destructif
En dépit du fait qu’il existe deux modes d’abattage, toutes les
machines se révèlent être identiques du point de vue construction. Les
différents sous-ensembles qui les composent jouent le même rôle et le
même but.
Faisons remarquer qu’il en existe qui forent uniquement en
carottant ou destructif, et d’autres en carottant et destructif.
Divers facteurs doivent être pris en considération pour le choix
de l’équipement de forage des roches. Les principaux facteurs sont :
· le type et la constitution des roches
· les principales caractéristiques de la sondeuse
· le diamètre et la profondeur des trous à forer
1. Forage carottant : le but du sondage carottant est de découper en
continuité sur toute la longueur forée, mais par passes successives,
une colonne de terrain ou roche puis de la remonter à la surface du sol

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