Les caractéristiques géologiques de l'extraction de charbon à ciel ouvert qui la distinguent des autres mines à ciel ouvert sont la nature de la formation et sa valeur relativement faible, qui obligent souvent les mines de charbon à ciel ouvert à déplacer de gros volumes de morts-terrains sur une grande surface (c'est-à-dire qu'elles ont un taux de décapage élevé ). En conséquence, les mines de charbon à ciel ouvert ont développé des équipements et des techniques d'extraction spécialisés. Les exemples incluent une mine à dragline à ciel ouvert qui extrait des bandes de 30 à 60 m de large, déversant des matériaux dans des fosses jusqu'à 50 km de long. La réhabilitation fait partie intégrante du cycle minier en raison de la perturbation importante des zones concernées.
Les mines de charbon à ciel ouvert varient de petites (c'est-à-dire produisant moins de 1 million de tonnes par an) à grandes (plus de 10 millions de tonnes par an). La main-d'œuvre requise dépend de la taille et du type de mine, de la taille et de la quantité d'équipement et de la quantité de charbon et de morts-terrains. Il existe des mesures typiques qui indiquent la productivité et la taille de la main-d'œuvre. Ceux-ci sont:
1. Production par mineur exprimée en tonnes par mineur et par an ; cela irait de 5,000 40,000 tonnes par mineur par an à XNUMX XNUMX tonnes par mineur par an.
2. Matériel total déplacé exprimé en tonnes par mineur par an. Cet indicateur de productivité combine le charbon et le mort-terrain ; une productivité de 100,000 400,000 tonnes par mineur par an serait faible, XNUMX XNUMX tonnes par mineur par an étant la partie la plus productive de l'échelle.
En raison de l'important investissement en capital impliqué, de nombreuses mines de charbon fonctionnent sur une liste de quarts continus de sept jours. Cela implique quatre équipes : trois travaillent trois équipes de huit heures chacune, la quatrième équipe couvrant les congés prévus.
Planification minière
La planification minière des mines de charbon à ciel ouvert est un processus répétitif qui peut être résumé dans une liste de contrôle. Le cycle commence par la géologie et le marketing et se termine par une évaluation économique. Le niveau de détail (et le coût) de la planification augmente à mesure que le projet passe par différentes étapes d'approbation et de développement. Les études de faisabilité portent sur les travaux préalables au développement. La même liste de contrôle est utilisée après le début de la production pour élaborer des plans annuels et quinquennaux ainsi que des plans de fermeture de la mine et de réhabilitation de la zone lorsque tout le charbon a été extrait.
De manière significative, le besoin de planification est continu et les plans doivent être fréquemment mis à jour pour refléter les changements du marché, de la technologie, de la législation et des connaissances du gisement apprises au fur et à mesure que l'exploitation minière progresse.
Influences géologiques
Les caractéristiques géologiques ont une influence majeure sur le choix de la méthode d'extraction et de l'équipement utilisé dans une mine de charbon à ciel ouvert particulière.
Attitude de couture, mieux connu sous le nom de tremper, représente l'angle entre le filon exploité et le plan horizontal. Plus la pente est raide, plus il est difficile d'exploiter. Le pendage affecte également la stabilité de la mine ; le pendage limite pour les opérations de dragline est d'environ 7°.
La force de charbon et de stériles détermine quel équipement peut être utilisé et si le matériau doit être dynamité ou non. Les équipements d'exploitation minière en continu, tels que les excavatrices à godets couramment utilisées en Europe de l'Est et en Allemagne, sont limités à des matériaux de très faible résistance qui ne nécessitent pas de dynamitage. En règle générale, cependant, le mort-terrain est trop dur pour être creusé sans un certain dynamitage pour fragmenter la roche en morceaux de plus petite taille qui peuvent ensuite être excavés par des pelles et des équipements mécaniques.
L' profondeur des veines de charbon augmentent, le coût de transport des déchets et du charbon vers la surface ou vers la décharge devient plus élevé. À un moment donné, il deviendrait plus économique d'exploiter par des méthodes souterraines que par des méthodes à ciel ouvert.
Des veines aussi minces que 50 mm peuvent être exploitées, mais la récupération du charbon devient plus difficile et coûteuse car épaisseur de couture diminue.
Hydrologie fait référence à la quantité d'eau dans le charbon et les morts-terrains. Des quantités importantes d'eau affectent la stabilité et les exigences de pompage augmentent le coût.
L'ampleur du charbon réserves et l'échelle d'exploitation influence l'équipement qui peut être utilisé. Les petites mines nécessitent des équipements plus petits et relativement plus chers, tandis que les grandes mines bénéficient d'économies d'échelle et de coûts par unité de production inférieurs.
Caractéristiques environnementales fait référence au comportement du mort-terrain après son extraction. Certains morts-terrains sont dits « produisant de l'acide », ce qui signifie que lorsqu'ils sont exposés à l'air et à l'eau, ils produiront de l'acide qui est préjudiciable à l'environnement et nécessite un traitement spécial.
La combinaison des facteurs ci-dessus et d'autres détermine la méthode et l'équipement d'extraction appropriés pour une mine de charbon à ciel ouvert particulière.
Le cycle minier
La méthodologie d'extraction de charbon à ciel ouvert peut être divisée en une série d'étapes.
Enlever la terre végétale et le stockage ou le remplacement sur les zones en cours de réhabilitation est une partie importante du cycle, car l'objectif est de rétablir l'utilisation des terres dans un état au moins aussi bon qu'avant le début de l'exploitation minière. La couche arable est un élément important car elle contient des éléments nutritifs pour les plantes.
Préparation du sol peut impliquer l'utilisation d'explosifs pour fragmenter les gros rochers. Dans certains cas, cela est fait par des bulldozers avec des rippers qui utilisent la force mécanique pour casser la roche en plus petits morceaux. Certaines mines où la résistance de la roche est faible ne nécessitent aucune préparation du sol car la pelle peut creuser directement depuis la berge.
Enlèvement de déchet est le processus d'extraction de la roche recouvrant la veine de charbon et de son transport vers la décharge. Dans une mine à ciel ouvert où le dépotoir se trouve dans une bande adjacente, il s'agit d'une opération parallèle. Dans certaines mines, cependant, la décharge peut se trouver à plusieurs kilomètres en raison de la structure du filon et de l'espace de décharge disponible, et le transport jusqu'à la décharge par des camions ou des convoyeurs est nécessaire.
Mine de charbon est le processus d'enlèvement du charbon de la face exposée de la mine et de son transport hors de la fosse. Ce qui se passe ensuite dépend de l'emplacement du marché du charbon et de son utilisation finale. S'il est acheminé vers une centrale électrique sur site, il est pulvérisé et va directement à la chaudière. Si le charbon est de qualité inférieure, il peut être valorisé en «lavant» le charbon dans une usine de préparation. Cela sépare le charbon et les morts-terrains pour donner un produit de qualité supérieure. Avant d'être envoyé sur le marché, ce charbon nécessite généralement un concassage pour obtenir une taille uniforme et un mélange pour contrôler les variations de qualité. Il peut être transporté par route, convoyeur, train, barge ou bateau.
Rééducation consiste à façonner la décharge pour restaurer le terrain et répondre aux critères de drainage, remplacer la terre végétale et planter de la végétation pour la remettre dans son état d'origine. D'autres considérations de gestion environnementale comprennent :
- Gestion de l'eau: détournement des cours d'eau existants et contrôle de l'eau de mine par des barrages à sédiments et recyclage afin que l'eau contaminée ne soit pas rejetée
- planification visuelle : s'assurer que l'impact visuel est minimisé
- la faune et la flore: pour restaurer les arbres et la végétation et remplacer la vie sauvage indigène
- archéologie: préservation et/ou restauration de sites d'importance culturelle
- vide final: que faire du trou après l'arrêt de l'exploitation minière (par exemple, il peut être comblé ou transformé en lac)
- souffle d'air et vibration, dus au dynamitage, qui doivent être gérés par des techniques spécifiques si des bâtiments sont à proximité
- bruit et poussière, qu'il convient de gérer pour éviter de créer des nuisances pour les habitations et les collectivités voisines.
L'impact de l'extraction de charbon à ciel ouvert sur l'environnement global peut être important, mais avec une planification et un contrôle appropriés à toutes les phases de l'entreprise, il peut être géré pour répondre à toutes les exigences.
Méthodes et équipements miniers
Trois principales méthodes d'extraction sont utilisées pour l'extraction du charbon à ciel ouvert : le camion et la pelle ; draglines; et les systèmes à base de convoyeurs, tels que les excavatrices à godets et les concasseurs en fosse. De nombreuses mines utilisent des combinaisons de ces techniques, et il existe également des techniques spécialisées telles que l'extraction à la tarière et les mineurs à paroi haute continue. Celles-ci ne représentent qu'une faible proportion de la production totale des mines de charbon à ciel ouvert. Les systèmes de dragline et de roue à godets ont été développés spécifiquement pour l'extraction du charbon à ciel ouvert, tandis que les systèmes d'extraction par camion et pelle sont utilisés dans toute l'industrie minière.
La camion et pelle La méthode d'exploitation minière implique une excavatrice, telle qu'une pelle à câble électrique, une excavatrice hydraulique ou une chargeuse frontale, pour charger les morts-terrains dans des camions. La taille des camions peut varier de 35 tonnes à 220 tonnes. Le camion transporte les morts-terrains du front de taille vers la zone de décharge où un bulldozer poussera et empilera la roche pour façonner la décharge en vue de sa réhabilitation. La méthode du camion et de la pelle est réputée pour sa flexibilité; on en trouve des exemples dans la plupart des pays du monde.
Draglines sont l'une des méthodes les moins chères pour exploiter les morts-terrains, mais sont limités dans leur fonctionnement par la longueur de la flèche, qui est généralement de 100 m de long. La dragline pivote sur son point central et peut donc déverser le matériau à environ 100 m de son emplacement. Cette géométrie exige que la mine soit aménagée en longues bandes étroites.
La principale limitation de la dragline est qu'elle ne peut creuser qu'à une profondeur d'environ 60 m ; au-delà, une autre forme d'enlèvement supplémentaire des morts-terrains, telle que la flotte de camions et de pelles, est nécessaire.
Systèmes miniers basés sur des convoyeurs utiliser des convoyeurs pour transporter les morts-terrains au lieu de camions. Lorsque les morts-terrains sont de faible résistance, ils peuvent être extraits directement du front de taille par une excavatrice à godets. On l'appelle souvent une méthode d'extraction "continue" car elle alimente les morts-terrains et le charbon sans interruption. Les draglines et les pelles sont cycliques, chaque charge de godet prenant 30 à 60 secondes. Les morts-terrains plus durs nécessitent une combinaison de dynamitage ou d'un concasseur dans la fosse et d'un chargement à la pelle pour les alimenter sur le convoyeur. Les systèmes d'extraction de charbon à ciel ouvert basés sur des convoyeurs sont les plus appropriés lorsque les morts-terrains doivent être transportés sur des distances importantes ou sur des hauteurs importantes.
Conclusion
L'extraction de charbon à ciel ouvert implique des équipements et des techniques d'extraction spécialisés qui permettent d'éliminer de grands volumes de déchets et de charbon de vastes zones. La réadaptation est une partie intégrante et importante du processus.