Presque tous les métaux et autres matériaux inorganiques qui ont été exploités se présentent sous la forme de composés qui constituent les minéraux qui composent la croûte terrestre. Les forces et les processus qui ont façonné la surface de la terre ont concentré ces minéraux en quantités très différentes. Lorsque cette concentration est suffisamment élevée pour que le minéral puisse être exploité et récupéré de manière économique, le gisement est qualifié de minerai ou gisement. Cependant, même dans ce cas, les minéraux ne sont généralement pas disponibles sous une forme ayant la pureté nécessaire pour un traitement immédiat en produit final souhaité. Dans son ouvrage du XVIe siècle sur le traitement des minerais, Agricola (1950) écrit : « La nature crée généralement des métaux à l'état impur, mélangés à de la terre, des pierres et des jus solidifiés, il est nécessaire de séparer la plupart de ces impuretés des minerais autant que possible. être, avant qu'ils ne soient fondus.

Les minéraux de valeur doivent d'abord être séparés de ceux sans valeur commerciale, appelés gang. Le traitement du minerai fait référence à ce traitement initial du matériau extrait pour produire un concentré minéral d'une teneur suffisamment élevée pour être traité de manière satisfaisante en métal pur ou autre produit final. Les différentes caractéristiques des minéraux composant le minerai sont exploitées pour les séparer les uns des autres par une variété de méthodes physiques qui laissent généralement la composition chimique du minéral inchangée. (Le traitement du charbon est spécifiquement abordé dans l'article "Préparation du charbon")

Concassage et Broyage

La taille des particules du matériau arrivant à l'usine de traitement dépendra de l'opération minière employée et du type de minerai, mais elle sera relativement grande. Broyage, la réduction progressive de la taille des particules de minerai grumeleux, est réalisée pour deux raisons : réduire le matériau à une taille plus pratique et libérer le composant précieux des déchets comme première étape vers sa séparation et sa récupération efficaces. Dans la pratique, le broyage consiste généralement en le concassage de matériaux de plus grande taille, suivi du broyage du matériau à des tailles plus fines en le faisant culbuter dans des aciéries rotatives.

écrasement

Il n'est pas possible de passer de très gros morceaux à des matériaux fins en une seule opération ou avec une seule machine. Le concassage est donc généralement une opération à sec qui se déroule généralement en étapes désignées comme primaires, secondaires et tertiaires.

Les concasseurs primaires réduisent le minerai d'une taille aussi grande que 1.5 m à 100 à 200 mm. Des machines telles que les concasseurs à mâchoires et giratoires appliquent une force de fracture aux grosses particules, brisant le minerai par compression.

Dans un concasseur à mâchoires, le minerai tombe dans un espace en forme de coin entre une plaque de concassage fixe et mobile. Le matériau est pincé et pressé jusqu'à ce qu'il se brise et soit libéré et pincé à nouveau plus bas lorsque les mâchoires s'ouvrent et se ferment, jusqu'à ce qu'il s'échappe finalement par l'espace situé au bas.

Dans le concasseur giratoire, une longue broche porte un élément de broyage conique en acier dur lourd qui est déplacé de manière excentrique par un manchon de palier inférieur à l'intérieur de la chambre ou de la coque de broyage. Le mouvement relatif des faces d'écrasement est produit par la giration du cône monté excentriquement contre la chambre extérieure. Généralement, cette machine est utilisée lorsqu'une capacité de débit élevée est requise.

Le broyage secondaire réduit la taille des particules jusqu'à 5 à 20 mm. Les concasseurs à cône, les rouleaux et les broyeurs à marteaux sont des exemples d'équipements utilisés. Le concasseur à cône est un concasseur giratoire modifié avec une broche plus courte qui n'est pas suspendue, mais supportée dans un palier sous la tête. Un concasseur à rouleaux se compose de deux cylindres horizontaux tournant l'un vers l'autre, les rouleaux aspirant le minerai dans l'espace entre eux et après un seul pincement déchargeant le produit. Le broyeur à marteaux est un broyeur à percussion typique. Le broyage se fait par l'impact de coups secs appliqués à grande vitesse par des marteaux fixés à un rotor dans l'espace de travail.

Meulage

Le broyage, dernière étape du broyage, est réalisé dans des cuves cylindriques rotatives en acier appelées broyeurs à tambour. Ici, les particules minérales sont réduites entre 10 et 300 μm. Un milieu de broyage, tel que des billes d'acier, des tiges ou des cailloux (morceaux de minerai pré-dimensionnés beaucoup plus gros que l'alimentation en vrac de matériau), est ajouté au broyeur afin que le minerai soit décomposé à la taille souhaitée. L'utilisation de cailloux est appelée broyage autogène. Lorsque le type de minerai convient, le broyage au fil de l'eau (ROM) peut être utilisé. Dans cette forme de broyage autogène, tout le flux de minerai de la mine est acheminé directement vers le broyeur sans pré-concassage, les gros morceaux de minerai servant de milieu de broyage.

Le broyeur est généralement chargé de minerai concassé et d'agent de broyage jusqu'à un peu moins de la moitié. Des études ont montré que la rupture produite par le fraisage est une combinaison à la fois d'impact et d'abrasion. Les revêtements de broyeur sont utilisés pour protéger l'enveloppe du broyeur de l'usure et, de par leur conception, pour réduire le glissement des éléments de broyage et améliorer la partie de levage et d'impact du broyage.

Il existe une taille optimale à laquelle le minerai doit être broyé pour une séparation et une récupération efficaces du composant précieux. Le sous-broyage entraîne une libération incomplète et une mauvaise récupération. Le surbroyage augmente la difficulté de séparation, en plus d'utiliser un excès d'énergie coûteuse.

Séparation des tailles

Après concassage et broyage, les produits sont généralement séparés simplement en fonction de leur taille. L'objectif principal est de produire des matières premières de taille appropriée pour un traitement ultérieur. Les matériaux surdimensionnés sont recyclés pour une réduction supplémentaire.

Écrans

Le criblage est généralement appliqué à des matériaux assez grossiers. Il peut également être utilisé pour produire une taille d'alimentation raisonnablement uniforme pour une opération ultérieure lorsque cela est nécessaire. Le grizzly est une série de lourdes barres parallèles placées dans un cadre qui filtre les matériaux très grossiers. Le trommel est un tamis cylindrique rotatif incliné. En utilisant un certain nombre de sections de tamis de différentes tailles, plusieurs produits de taille peuvent être produits simultanément. Une variété d'autres écrans et combinaisons d'écrans peuvent être employés.

Classificateurs

La classification est la séparation des particules en fonction de leur vitesse de sédimentation dans un fluide. Les différences de densité, de taille et de forme sont efficacement utilisées. Les classificateurs sont utilisés pour séparer les matériaux grossiers et fins, fractionnant ainsi une grande distribution de taille. Une application typique consiste à contrôler une opération de meulage en circuit fermé. Bien que la séparation par taille soit l'objectif principal, une certaine séparation par type de minéral se produit généralement en raison des différences de densité.

Dans un classificateur en spirale, un mécanisme de râteau soulève les sables plus grossiers d'un bassin à boues pour produire un produit déclamé propre.

L'hydrocyclone utilise la force centrifuge pour accélérer les taux de sédimentation et produire des séparations efficaces des particules de taille fine. Une suspension de bouillie est introduite à grande vitesse tangentiellement dans une cuve de forme conique. En raison du mouvement tourbillonnant, les particules plus grosses et plus lourdes qui se déposent plus rapidement se déplacent vers la paroi externe, où la vitesse est la plus faible, et se déposent vers le bas, tandis que les particules plus légères et plus petites se déplacent vers la zone de basse pression le long de l'axe, où elles sont porté vers le haut.

Concentration Séparation

La séparation par concentration nécessite que les particules soient distinguées comme étant soit celles du minéral de valeur, soit comme des particules de gangue et leur séparation efficace en un concentré et un produit résiduaire. L'objectif est d'obtenir une récupération maximale du minéral précieux à une teneur acceptable pour un traitement ultérieur ou la vente.

Tri du minerai

La méthode de concentration la plus ancienne et la plus simple est la sélection visuelle des particules et leur élimination à la main. Le tri manuel a ses équivalents modernes dans un certain nombre de méthodes électroniques. Dans les méthodes photométriques, la reconnaissance des particules est basée sur la différence de réflectivité de différents minéraux. Un jet d'air comprimé est ensuite activé pour les retirer d'une bande de matériau en mouvement. La conductivité différente de différents minéraux peut être utilisée d'une manière similaire.

Séparation moyenne lourde

La séparation en milieu lourd ou en milieu dense est un processus qui dépend uniquement de la différence de densité entre les minéraux. Elle consiste à introduire le mélange dans un liquide de densité comprise entre celle des deux minéraux à séparer, le minéral le plus léger flotte alors et le plus lourd coule. Dans certains procédés, il est utilisé pour la préconcentration des minéraux avant un broyage final et est fréquemment utilisé comme étape de nettoyage dans la préparation du charbon.

Des fluides organiques lourds tels que le tétrabromoéthane, qui a une densité relative de 2.96, sont utilisés dans certaines applications, mais à l'échelle commerciale, des suspensions de solides finement broyés qui se comportent comme de simples fluides newtoniens sont généralement utilisées. Des exemples de matériaux utilisés sont la magnétite et le ferrosilicium. Ceux-ci forment des « fluides » à faible viscosité, inertes et stables et sont facilement retirés de la suspension magnétiquement.

Gravity

Les processus de séparation naturels tels que les systèmes fluviaux ont produit des gisements de placers où des particules plus grosses et plus lourdes ont été séparées des plus petites et plus légères. Les techniques de gravité imitent ces processus naturels. La séparation est provoquée par le mouvement de la particule en réponse à la force de gravité et à la résistance exercée par le fluide dans lequel la séparation a lieu.

Au fil des ans, de nombreux types de séparateurs gravitaires ont été développés et leur utilisation continue témoigne de la rentabilité de ce type de séparation.

Dans un Gabarit un lit de particules minérales est mis en suspension ("fluidisé") par un courant pulsé d'eau. Au fur et à mesure que l'eau s'écoule entre chaque cycle, les particules les plus denses tombent en dessous des moins denses et pendant une période de drainage, les petites particules, et en particulier les particules plus petites et plus denses, pénètrent entre les espaces entre les particules plus grosses et se déposent plus bas dans le lit. Au fur et à mesure que le cycle se répète, le degré de séparation augmente.

Tables vibrantes traiter des matériaux plus fins que les gabarits. La table est constituée d'une surface plane légèrement inclinée d'avant en arrière et d'un bout à l'autre. Des radiers en bois divisent la table longitudinalement à angle droit. Les aliments pénètrent le long du bord supérieur et les particules sont entraînées vers le bas par le flux d'eau. En même temps, ils sont soumis à des vibrations asymétriques le long de l'axe longitudinal ou horizontal. Les particules plus denses qui ont tendance à être piégées derrière le riffle sont mélangées sur la table par les vibrations.

Séparation magnétique

Tous les matériaux sont influencés par les champs magnétiques, bien que pour la plupart l'effet soit trop faible pour être détecté. Cependant, si l'un des composants minéraux d'un mélange a une susceptibilité magnétique assez forte, cela peut être utilisé pour le séparer des autres. Les séparateurs magnétiques sont classés en machines à faible et haute intensité, puis en séparateurs à alimentation sèche et humide.

Un séparateur de type tambour consiste en un tambour non magnétique rotatif contenant à l'intérieur de sa coque des aimants fixes de polarité alternée. Les particules magnétiques sont attirées par les aimants, fixées au tambour et transportées hors du champ magnétique. Un séparateur humide à haute intensité (WHIMS) de type carrousel consiste en une matrice rotative concentrique de billes de fer qui passe à travers un électroaimant puissant. Les résidus de bouillie sont versés dans la matrice où l'électroaimant fonctionne, et les particules magnétiques sont attirées vers la matrice magnétisée tandis que la majeure partie de la bouillie traverse et sort via une grille de base. Juste après l'électroaimant, le champ est inversé et un courant d'eau est utilisé pour éliminer la fraction magnétique.

Séparation électrostatique

La séparation électrostatique, autrefois couramment utilisée, a été déplacée dans une large mesure par l'avènement de la flottation. Cependant, elle est appliquée avec succès à un petit nombre de minéraux, comme le rutile, pour lesquels d'autres méthodes s'avèrent difficiles et où la conductivité du minéral rend possible la séparation électrostatique.

La méthode exploite les différences de conductivité électrique des différents minéraux. La charge sèche est transportée dans le champ d'une électrode ionisante où les particules sont chargées par bombardement ionique. Les particules conductrices perdent rapidement cette charge au profit d'un rotor mis à la terre et sont éjectées du rotor par la force centrifuge. Les non-conducteurs perdent leur charge plus lentement, restent accrochés au conducteur de terre par des forces électrostatiques et sont transportés vers un point de collecte.

flottage

La flottation est un processus de séparation qui exploite les différences dans les propriétés physico-chimiques de surface de différents minéraux.

Des réactifs chimiques appelés collecteurs sont ajoutés à la pâte et réagissent sélectivement avec la surface des précieuses particules minérales. Les produits de réaction formés rendent la surface du minéral hydrophobe ou non mouillable, de sorte qu'elle se fixe facilement à une bulle d'air.

Dans chaque cellule d'un circuit de flottation, la pulpe est agitée et l'air introduit est dispersé dans le système. Les particules minérales hydrophobes se fixent aux bulles d'air et, en présence d'un agent moussant approprié, celles-ci forment une mousse stable à la surface. Celui-ci déborde en permanence des parois de la cellule de flottation, emportant avec lui sa charge minérale.

Une usine de flottation se compose de bancs de cellules interconnectées. Un premier concentré produit dans un banc plus grossier est débarrassé des composants indésirables de la gangue dans un banc plus propre, et si nécessaire re-nettoyé dans un troisième banc de cellules. Des minéraux précieux supplémentaires peuvent être récupérés dans une quatrième banque et recyclés vers les banques plus propres avant que les résidus ne soient finalement jetés.

déshydratation

Après la plupart des opérations, il est nécessaire de séparer l'eau utilisée dans les procédés de séparation du concentré produit ou des déchets de la gangue. Dans les environnements secs, cela est particulièrement important pour que l'eau puisse être recyclée pour être réutilisée.

Un bassin de décantation consiste en une cuve cylindrique dans laquelle la pulpe est introduite au centre via un puits d'alimentation. Celui-ci est placé sous la surface pour minimiser la perturbation des solides déposés. Le liquide clarifié déborde des parois du réservoir dans une goulotte. Des bras radiaux à lames ratissent les solides décantés vers le centre, d'où ils sont retirés. Des floculants peuvent être ajoutés à la suspension pour accélérer la vitesse de sédimentation des solides.

La filtration est l'élimination des particules solides du fluide pour produire un gâteau de concentré qui peut ensuite être séché et transporté. Une forme courante est le filtre à vide continu, dont le filtre à tambour est typique. Un tambour cylindrique horizontal tourne dans une cuve ouverte dont la partie inférieure est immergée dans la pulpe. L'enveloppe du tambour est constituée d'une série de compartiments recouverts d'un média filtrant. La coque intérieure à double paroi est reliée à un mécanisme de soupape sur l'arbre central qui permet d'appliquer soit le vide, soit la pression. Le vide est appliqué à la section immergée dans la pulpe, aspirant l'eau à travers le filtre et formant un gâteau de concentré sur le tissu. Le vide déshydrate le gâteau une fois sorti de la bouillie. Juste avant que la section ne rentre dans le coulis, une pression est appliquée pour souffler le gâteau. Les filtres à disques fonctionnent sur le même principe, mais consistent en une série de disques fixés à l'arbre central.

Élimination des résidus

Seule une petite fraction du minerai extrait est constituée de minéraux précieux. Le reste est de la gangue qui, après traitement, forme les résidus qui doivent être éliminés.

Les deux principales considérations dans l'élimination des résidus sont la sécurité et l'économie. Il y a deux aspects à la sécurité : les considérations physiques entourant la décharge ou le barrage dans lequel les résidus sont placés ; et la pollution par les déchets qui peuvent affecter la santé humaine et causer des dommages à l'environnement. Les résidus doivent être éliminés de la manière la plus rentable possible en fonction de la sécurité.

Le plus souvent, les résidus sont dimensionnés et la fraction de sable grossier est utilisée pour construire un barrage sur un site sélectionné. La fraction fine ou boue est ensuite pompée dans un bassin derrière le mur du barrage.

Lorsque des produits chimiques toxiques tels que le cyanure sont présents dans les eaux usées, une préparation spéciale de la base du barrage (par exemple, par l'utilisation de bâches en plastique) peut être nécessaire pour prévenir la contamination possible des eaux souterraines.

Dans la mesure du possible, l'eau récupérée du barrage est recyclée pour une utilisation ultérieure. Cela peut être d'une grande importance dans les régions sèches et est de plus en plus exigé par la législation visant à prévenir la pollution des eaux souterraines et de surface par des polluants chimiques.

tas et in situ Lixiviation

Une grande partie du concentré produit par le traitement du minerai est ensuite traitée par des méthodes hydrométalluriques. Les valeurs métalliques sont lessivées ou dissoutes du minerai, et différents métaux sont séparés les uns des autres. Les solutions obtenues sont concentrées, puis le métal récupéré par des étapes telles que précipitation et dépôt électrolytique ou chimique.

De nombreux minerais ont une teneur trop faible pour justifier le coût de la pré-concentration. Les déchets peuvent également contenir encore une certaine quantité de valeur métallique. Dans certains cas, un tel matériau peut être traité économiquement par une version d'un procédé hydrométallurgique connu sous le nom de lixiviation en tas ou en décharge.

La lixiviation en tas a été établie à Rio Tinto en Espagne il y a plus de 300 ans. L'eau percolant lentement à travers les tas de minerai à faible teneur était colorée en bleu par les sels de cuivre dissous résultant de l'oxydation du minerai. Le cuivre a été récupéré de la solution par précipitation sur de la ferraille.

Ce processus de base est utilisé pour la lixiviation en tas d'oxydes et de sulfures de matériaux de faible qualité et de déchets dans le monde entier. Une fois qu'un tas ou une décharge du matériau a été créé, un agent solubilisant approprié (par exemple, une solution acide) est appliqué en saupoudrant ou en inondant le haut du tas et la solution qui s'infiltre au fond est récupérée.

Alors que la lixiviation en tas est pratiquée avec succès depuis longtemps, ce n'est que relativement récemment que le rôle important de certaines bactéries dans le processus a été reconnu. Ces bactéries ont été identifiées comme les espèces oxydant le fer Thiobacillus ferrooxydans et les espèces oxydantes du soufre Thiobacillus thiooxydans. Les bactéries oxydant le fer tirent leur énergie de l'oxydation des ions ferreux en ions ferriques et les espèces oxydant le soufre de l'oxydation du sulfure en sulfate. Ces réactions catalysent efficacement l'oxydation accélérée des sulfures métalliques en sulfates métalliques solubles.

Sur place la lixiviation, parfois appelée extraction par solution, est en fait une variante de la lixiviation en tas. Il consiste à pomper de la solution dans des mines abandonnées, effondrées dans des chantiers, des zones d'exploitation éloignées ou même des corps minéralisés entiers lorsqu'il est démontré qu'ils sont perméables à la solution. Les formations rocheuses doivent se prêter au contact avec la solution de lixiviation et à la nécessaire disponibilité d'oxygène.

Noir

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.

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Développement minier

Planification et aménagement de la fosse

L'objectif économique global de l'exploitation minière à ciel ouvert est d'extraire le moins de matière tout en obtenant le meilleur retour sur investissement en traitant le produit minéral le plus commercialisable. Plus la teneur du gisement minéral est élevée, plus sa valeur est élevée. Afin de minimiser l'investissement en capital tout en accédant au matériau le plus précieux d'un gisement minéral, un plan de mine est élaboré qui détaille précisément la manière dont le corps minéralisé sera extrait et traité. Comme de nombreux gisements de minerai n'ont pas une forme uniforme, le plan de la mine est précédé de vastes forages exploratoires pour profiler la géologie et la position du corps minéralisé. La taille du gisement minéral dicte la taille et l'aménagement de la mine. La disposition d'une mine à ciel ouvert est dictée par la minéralogie et la géologie de la région. La forme de la plupart des mines à ciel ouvert se rapproche d'un cône, mais reflète toujours la forme du gisement minéral en cours d'exploitation. Les mines à ciel ouvert sont constituées d'une série de saillies ou de banquettes concentriques qui sont coupées en deux par des routes d'accès à la mine et de transport inclinées du bord de la fosse vers le fond dans une orientation en spirale ou en zigzag. Indépendamment de la taille, le plan minier comprend des dispositions pour le développement de la mine, l'infrastructure (par exemple, le stockage, les bureaux et l'entretien), le transport, l'équipement, les taux et les taux d'extraction. Les taux et ratios d'extraction influencent la durée de vie de la mine qui est définie par l'épuisement du corps minéralisé ou la réalisation d'une limite économique.

Les mines à ciel ouvert contemporaines varient en taille, allant de petites entreprises privées traitant quelques centaines de tonnes de minerai par jour à des complexes industriels étendus exploités par des gouvernements et des sociétés multinationales qui extraient plus d'un million de tonnes de matériaux par jour. Les opérations les plus importantes peuvent impliquer plusieurs kilomètres carrés de superficie.

Décapage des morts-terrains

Les morts-terrains sont des stériles constitués de matériaux consolidés et non consolidés qui doivent être enlevés pour exposer le corps minéralisé sous-jacent. Il est souhaitable d'enlever le moins de morts-terrains possible pour accéder au minerai d'intérêt, mais un plus grand volume de stériles est excavé lorsque le gisement minéral est profond. La plupart des techniques d'enlèvement sont cycliques avec interruption des phases d'extraction (forage, dynamitage et chargement) et d'enlèvement (transport). Cela est particulièrement vrai pour les morts-terrains en roche dure qui doivent d'abord être forés et dynamités. Une exception à cet effet cyclique sont les dragues utilisées dans l'exploitation hydraulique à ciel ouvert et certains types d'exploitation de matériaux en vrac avec des excavatrices à roue à godets. La fraction de stériles par rapport au minerai excavé est définie comme le taux de décapage. Des taux de décapage de 2:1 à 4:1 ne sont pas rares dans les grandes exploitations minières. Les ratios supérieurs à 6:1 ont tendance à être moins viables économiquement, selon le produit. Une fois retirés, les morts-terrains peuvent être utilisés pour la construction de routes et de résidus ou peuvent avoir une valeur commerciale non minière en tant que terre de remblai.

Sélection d'équipement minier

Le choix de l'équipement minier est fonction du plan minier. Certains des facteurs pris en compte dans la sélection de l'équipement minier comprennent la topographie de la fosse et de la zone environnante, la quantité de minerai à extraire, la vitesse et la distance sur lesquelles le minerai doit être transporté pour le traitement et la durée de vie estimée de la mine, entre autres. En général, la plupart des opérations d'exploitation minière à ciel ouvert reposent sur des appareils de forage mobiles, des pelles hydrauliques, des chargeuses frontales, des racleurs et des camions de transport pour extraire le minerai et initier le traitement du minerai. Plus l'exploitation minière est importante, plus la capacité de l'équipement nécessaire pour maintenir le plan minier est grande.

L'équipement est généralement le plus grand disponible pour correspondre à l'économie d'échelle des mines à ciel ouvert tout en tenant compte de l'adéquation des capacités de l'équipement. Par exemple, une petite chargeuse frontale peut remplir un gros camion de transport, mais la correspondance n'est pas efficace. De même, une grande pelle peut charger des camions plus petits mais oblige les camions à réduire leurs temps de cycle et n'optimise pas l'utilisation de la pelle puisqu'un godet de pelle peut contenir suffisamment de minerai pour plus d'un camion. La sécurité peut être compromise en essayant de ne charger que la moitié d'un godet ou si un camion est surchargé. En outre, l'échelle de l'équipement sélectionné doit correspondre aux installations de maintenance disponibles. Les gros équipements sont souvent entretenus là où ils fonctionnent mal en raison des difficultés logistiques associées à leur transport vers des installations de maintenance établies. Dans la mesure du possible, les installations d'entretien de la mine sont conçues pour s'adapter à l'échelle et à la quantité d'équipement minier. Par conséquent, à mesure que de nouveaux équipements plus gros sont introduits dans le plan de la mine, l'infrastructure de soutien, y compris la taille et la qualité des routes de transport, des outils et des installations d'entretien, doit également être abordée.

Méthodes conventionnelles d'exploitation à ciel ouvert

L'exploitation à ciel ouvert et l'exploitation à ciel ouvert sont les deux principales catégories d'exploitation minière à ciel ouvert qui représentent plus de 90% de la production minière à ciel ouvert dans le monde. Les principales différences entre ces méthodes d'extraction sont l'emplacement du corps minéralisé et le mode d'extraction mécanique. Pour l'extraction de roches meubles, le processus est essentiellement continu, les étapes d'extraction et de transport se déroulant en série. L'extraction de roche solide nécessite un processus discontinu de forage et de dynamitage avant les étapes de chargement et de transport. Exploitation minière à ciel ouvert (ou exploitation à ciel ouvert) concernent l'extraction de corps minéralisés proches de la surface et de nature relativement plate ou tabulaire et de couches minérales. Il utilise une variété de différents types d'équipements, y compris des pelles, des camions, des lignes de dragage, des excavatrices à godets et des grattoirs. La plupart des mines à ciel ouvert traitent des gisements de roche non dure. Le charbon est la denrée la plus courante qui est extraite à ciel ouvert des veines de surface. En revanche, l'exploitation minière à ciel ouvert est utilisé pour enlever le minerai de roche dure qui est disséminé et/ou situé dans des couches profondes et est généralement limité à l'extraction par pelle et équipement de camion. De nombreux métaux sont extraits par la technique à ciel ouvert : l'or, l'argent et le cuivre, pour n'en nommer que quelques-uns.

Extraction en carrière est un terme utilisé pour décrire une technique spécialisée d'exploitation à ciel ouvert dans laquelle de la roche solide avec un degré élevé de consolidation et de densité est extraite de gisements localisés. Les matériaux extraits sont soit concassés et concassés pour produire des agrégats ou des pierres de construction, tels que la dolomie et le calcaire, soit combinés avec d'autres produits chimiques pour produire du ciment et de la chaux. Les matériaux de construction sont produits à partir de carrières situées à proximité du site d'utilisation des matériaux afin de réduire les coûts de transport. Les pierres de taille telles que la dalle, le granit, le calcaire, le marbre, le grès et l'ardoise représentent une deuxième classe de matériaux extraits. Les carrières de pierres de taille se trouvent dans des zones présentant les caractéristiques minérales souhaitées qui peuvent être géographiquement éloignées ou non et nécessiter un transport vers les marchés utilisateurs.

De nombreux corps minéralisés sont trop diffus et irréguliers, ou trop petits ou trop profonds pour être exploités par des méthodes à ciel ouvert ou à ciel ouvert et doivent être extraits par l'approche plus chirurgicale de l'exploitation minière souterraine. Pour déterminer quand l'exploitation minière à ciel ouvert est applicable, un certain nombre de facteurs doivent être pris en compte, notamment le terrain et l'élévation du site et de la région, son éloignement, le climat, les infrastructures telles que les routes, l'alimentation en électricité et en eau, les exigences réglementaires et environnementales, la pente la stabilité, l'élimination des morts-terrains et le transport des produits, entre autres.

Relief et dénivelé : La topographie et l'élévation jouent également un rôle important dans la définition de la faisabilité et de la portée d'un projet minier. En général, plus l'altitude est élevée et le terrain accidenté, plus le développement et la production de la mine sont susceptibles d'être difficiles. Une teneur supérieure en minerai dans un endroit montagneux inaccessible peut être extraite moins efficacement qu'une teneur inférieure en minerai dans un endroit plat. Les mines situées à des altitudes plus basses connaissent généralement moins de problèmes liés aux conditions météorologiques défavorables pour l'exploration, le développement et la production des mines. Ainsi, la topographie et l'emplacement affectent la méthode d'exploitation ainsi que la faisabilité économique.

La décision de développer une mine intervient après que l'exploration a caractérisé le gisement de minerai et que des études de faisabilité ont défini les options d'extraction et de traitement du minerai. Les informations nécessaires pour établir un plan de développement peuvent inclure la forme, la taille et la qualité des minéraux dans le corps minéralisé, le volume total ou le tonnage de matériau, y compris les morts-terrains et d'autres facteurs, tels que l'hydrologie et l'accès à une source d'eau de traitement, la disponibilité et la source d'énergie, les sites de stockage des stériles, les besoins en transport et les caractéristiques de l'infrastructure, y compris l'emplacement des centres de population pour soutenir la main-d'œuvre ou la nécessité d'aménager un lotissement urbain.

Les exigences en matière de transport peuvent comprendre les routes, les autoroutes, les pipelines, les aéroports, les chemins de fer, les voies navigables et les ports. Pour les mines à ciel ouvert, il faut généralement de grandes superficies de terrain qui peuvent ne pas avoir d'infrastructure existante. Dans de tels cas, les routes, les services publics et les conditions de vie doivent être établis en premier. La fosse serait aménagée en lien avec d'autres éléments de traitement tels que les aires d'entreposage des stériles, les concasseurs, les concentrateurs, les fonderies et les raffineries, selon le degré d'intégration requis. En raison de la grande quantité de capital nécessaire pour financer ces opérations, le développement peut être réalisé par phases pour tirer parti du minerai vendable ou louable le plus tôt possible pour aider à financer le reste du développement.

Production et équipement

Forage et dynamitage

Le forage mécanique et le dynamitage sont les premières étapes de l'extraction du minerai de la plupart des mines à ciel ouvert développées et sont la méthode la plus couramment utilisée pour enlever les morts-terrains de roche dure. Bien qu'il existe de nombreux dispositifs mécaniques capables de détacher la roche dure, les explosifs sont la méthode préférée car aucun dispositif mécanique ne peut actuellement égaler la capacité de fracturation de l'énergie contenue dans les charges explosives. Un explosif de roche dure couramment utilisé est le nitrate d'ammonium. L'équipement de forage est sélectionné en fonction de la nature du minerai et de la vitesse et de la profondeur des trous nécessaires pour fracturer un tonnage spécifié de minerai par jour. Par exemple, dans l'exploitation d'un banc de minerai de 15 m, 60 trous ou plus seront généralement forés à 15 m en arrière du front de taille actuel selon la longueur du banc à exploiter. Cela doit se produire avec suffisamment de temps pour permettre la préparation du site pour les activités de chargement et de transport ultérieures.

chargement

L'exploitation minière à ciel ouvert est désormais généralement effectuée à l'aide de pelles à table, de chargeuses frontales ou de pelles hydrauliques. Dans les mines à ciel ouvert, l'équipement de chargement est jumelé à des camions de transport qui peuvent être chargés en trois à cinq cycles ou passages de pelle; cependant, divers facteurs déterminent la préférence de l'équipement de chargement. Avec des roches pointues et/ou des travaux de creusement durs et/ou des climats humides, les pelles sur chenilles sont préférables. À l'inverse, les chargeuses sur pneus ont un coût d'investissement beaucoup plus faible et sont préférées pour charger des matériaux de faible volume et faciles à creuser. De plus, les chargeurs sont très mobiles et bien adaptés aux scénarios miniers nécessitant des déplacements rapides d'une zone à une autre ou pour les besoins de mélange de minerai. Les chargeurs sont également fréquemment utilisés pour charger, transporter et déverser des matériaux dans des concasseurs à partir de piles de mélange déposées à proximité des concasseurs par des camions de transport.

Les pelles hydrauliques et les pelles à câble présentent des avantages et des limites similaires. Les pelles hydrauliques ne sont pas préférées pour creuser la roche dure et les pelles à câble sont généralement disponibles dans des tailles plus grandes. Par conséquent, les grandes pelles à câble avec des charges utiles d'environ 50 mètres cubes et plus sont l'équipement préféré dans les mines où la production dépasse 200,000 XNUMX tonnes par jour. Les pelles hydrauliques sont plus polyvalentes sur le front de mine et permettent un meilleur contrôle de l'opérateur pour charger sélectivement la partie inférieure ou supérieure du front de mine. Cet avantage est utile lorsque la séparation des déchets du minerai peut être réalisée au niveau de la zone de chargement, maximisant ainsi la qualité du minerai qui est transporté et traité.

Transport

Le transport dans les mines à ciel ouvert et à ciel ouvert est le plus souvent effectué par des camions de transport. Le rôle des camions de transport dans de nombreuses mines à ciel ouvert se limite au cycle entre la zone de chargement et le point de transfert, comme une station de concassage dans la fosse ou un système de transport. Les camions de transport sont favorisés en raison de leur flexibilité de fonctionnement par rapport aux chemins de fer, qui étaient la méthode de transport préférée jusqu'aux années 1960. Cependant, le coût de transport des matériaux dans les fosses métalliques et non métalliques à ciel ouvert est généralement supérieur à 50 % du coût total d'exploitation de la mine. Le concassage et le transport dans la fosse à travers des systèmes de convoyeurs à bande ont été un facteur primordial dans la réduction des coûts de transport. Les développements techniques dans les camions de transport tels que les moteurs diesel et les entraînements électriques ont conduit à des véhicules de capacité beaucoup plus grande. Plusieurs fabricants produisent actuellement des camions d'une capacité de 240 tonnes et s'attendent à produire des camions d'une capacité supérieure à 310 tonnes dans un proche avenir. De plus, l'utilisation de systèmes de répartition informatisés et de la technologie de positionnement mondial par satellite permet de suivre et de programmer les véhicules avec une efficacité et une productivité améliorées.

Les systèmes de routes de transport peuvent utiliser un trafic à sens unique ou à double sens. La circulation peut être configurée sur la voie de gauche ou de droite. La circulation sur la voie de gauche est souvent préférée pour améliorer la visibilité de l'opérateur sur la position des pneus sur les très gros camions. La sécurité est également améliorée avec la circulation à gauche en réduisant le risque de collision côté conducteur au centre d'une route. Les pentes des routes de transport sont généralement limitées entre 8 et 15 % pour les transports soutenus et, de manière optimale, sont d'environ 7 à 8 %. La sécurité et l'évacuation des eaux nécessitent de longues pentes pour inclure des sections d'au moins 45 m avec une pente maximale de 2 % pour chaque 460 m de forte pente. Les bermes de route (bordures de terre surélevées) situées entre les routes et les excavations adjacentes sont des dispositifs de sécurité standard dans les mines à ciel ouvert. Ils peuvent également être placés au milieu de la route pour séparer le trafic opposé. Lorsqu'il existe des routes de transport en sens inverse, des voies d'évacuation à élévation croissante peuvent être installées à la fin de longues pentes abruptes. Les barrières de bord de route telles que les bermes sont standard et doivent être situées entre toutes les routes et les excavations adjacentes. Des routes de haute qualité améliorent la productivité maximale en maximisant les vitesses de sécurité des camions, en réduisant les temps d'arrêt pour l'entretien et en réduisant la fatigue du conducteur. L'entretien des routes des camions de transport contribue à réduire les coûts d'exploitation grâce à une consommation de carburant réduite, à une durée de vie des pneus plus longue et à des coûts de réparation réduits.

Le transport ferroviaire, dans les meilleures conditions, est supérieur aux autres méthodes de transport pour le transport du minerai sur de longues distances à l'extérieur de la mine. Cependant, en pratique, le transport ferroviaire n'est plus largement utilisé dans les mines à ciel ouvert depuis l'avènement des camions électriques et diesel. Le transport ferroviaire a été remplacé pour tirer parti de la plus grande polyvalence et de la flexibilité des camions de transport et des systèmes de convoyeurs dans la fosse. Les chemins de fer exigent des pentes très douces de 0.5 à un maximum de 3% pour les trajets en montée. L'investissement en capital pour les moteurs de chemin de fer et les besoins en voies est très élevé et nécessite une longue durée de vie de la mine et de grands rendements de production pour justifier le retour sur investissement.

Manutention du minerai (convoyage)

Le concassage et le transport en fosse sont une méthodologie qui a gagné en popularité depuis sa première mise en œuvre au milieu des années 1950. L'emplacement d'un concasseur semi-mobile dans la fosse de la mine avec le transport ultérieur hors de la fosse par un système de convoyeur a entraîné des avantages de production significatifs et des économies de coûts par rapport au transport par véhicule traditionnel. La construction et l'entretien des routes de transport à coût élevé sont réduits et les coûts de main-d'œuvre associés à l'exploitation des camions de transport et à l'entretien des camions et au carburant sont minimisés.

Le but du système de concasseur en fosse est principalement de permettre le transport du minerai par convoyeur. Les systèmes de concassage en fosse peuvent aller d'installations permanentes à des unités entièrement mobiles. Cependant, le plus souvent, les concasseurs sont construits sous une forme modulaire pour permettre une certaine portabilité à l'intérieur de la mine. Les concasseurs peuvent être déplacés tous les un à dix ans ; cela peut prendre des heures, des jours ou des mois pour terminer le déménagement selon la taille et la complexité de l'unité et la distance de réinstallation.

Les avantages des convoyeurs par rapport aux camions de transport incluent un démarrage instantané, un fonctionnement automatique et continu et un degré élevé de fiabilité avec une disponibilité allant de 90 à 95 %. Ils ne sont généralement pas gênés par les intempéries. Les convoyeurs ont également des besoins en main-d'œuvre beaucoup plus faibles par rapport aux camions de transport ; l'exploitation et l'entretien d'un parc de camions peuvent nécessiter dix fois plus de membres d'équipage qu'un système de convoyage de capacité équivalente. De plus, les convoyeurs peuvent fonctionner à des pentes allant jusqu'à 30 %, tandis que les pentes maximales pour les camions sont généralement de 10 %. L'utilisation de pentes plus raides réduit la nécessité d'enlever les matériaux de mort-terrain de faible qualité et peut réduire la nécessité d'établir des routes de transport à coût élevé. Les systèmes de convoyeurs sont également intégrés dans les pelles à godets dans de nombreuses opérations de charbon de surface, ce qui élimine le besoin de camions de transport.

Méthodes d'exploration de solutions

L'extraction par solution, le plus courant des deux types d'extraction aqueuse, est utilisée pour extraire le minerai soluble là où les méthodes d'extraction conventionnelles sont moins efficaces et/ou moins économiques. Également connue sous le nom de lixiviation ou lixiviation en surface, cette technique peut être une méthode d'extraction primaire, comme pour l'extraction d'or et d'argent par lixiviation, ou elle peut compléter les étapes pyrométallurgiques conventionnelles de fusion et d'affinage, comme dans le cas de la lixiviation de minerais d'oxyde de cuivre à faible teneur. .

Aspects environnementaux de l'exploitation minière à ciel ouvert

Les effets environnementaux importants des mines à ciel ouvert attirent l'attention partout où les mines sont situées. L'altération du terrain, la destruction de la flore et les effets néfastes sur les animaux indigènes sont des conséquences inévitables de l'exploitation minière à ciel ouvert. La contamination des eaux de surface et souterraines pose souvent des problèmes, en particulier avec l'utilisation de lixiviants dans l'extraction par dissolution et le ruissellement de l'extraction hydraulique.

Grâce à l'attention accrue des écologistes du monde entier et à l'utilisation d'avions et de photographies aériennes, les entreprises minières ne sont plus libres de « creuser et courir » lorsque l'extraction du minerai souhaité est terminée. Des lois et des règlements ont été promulgués dans la plupart des pays développés et, grâce aux activités des organisations internationales, sont imposés là où ils n'existent pas encore. Ils établissent un programme de gestion de l'environnement comme partie intégrante de tout projet minier et stipulent des exigences telles que des études préliminaires d'impact sur l'environnement; des programmes de réhabilitation progressive, y compris la restauration des contours des terres, le reboisement, la replantation de la faune indigène, le repeuplement de la vie sauvage indigène, etc. ; ainsi que des audits de conformité simultanés et à long terme (PNUE 1991, ONU 1992, Agence de protection de l'environnement (Australie) 1996, ICME 1996). Il est essentiel que celles-ci soient plus que des déclarations dans la documentation requise pour les licences gouvernementales nécessaires. Les principes de base doivent être acceptés et pratiqués par les managers sur le terrain et communiqués aux travailleurs à tous les niveaux.

Indépendamment de la nécessité ou de l'avantage économique, toutes les méthodes de solution de surface partagent deux caractéristiques communes : (1) le minerai est extrait de la manière habituelle, puis stocké ; et, (2) une solution aqueuse est appliquée au sommet du stock de minerai qui réagit chimiquement avec le métal d'intérêt à partir duquel la solution de sel métallique résultante est canalisée à travers le tas de stock pour la collecte et le traitement. L'application de l'extraction par solution de surface dépend du volume, de la métallurgie du ou des minéraux d'intérêt et de la roche hôte associée, ainsi que de la surface et du drainage disponibles pour développer des décharges de lixiviation suffisamment grandes pour rendre l'opération économiquement viable.

Le développement de terrils de lixiviation dans une mine à ciel ouvert dans laquelle l'extraction par dissolution est la principale méthode de production est le même que pour toutes les opérations à ciel ouvert, à l'exception que le minerai est destiné uniquement au terril et non à une usine. Dans les mines utilisant à la fois des méthodes de broyage et de dissolution, le minerai est séparé en portions broyées et lessivées. Par exemple, la plupart du minerai de sulfure de cuivre est broyé et purifié en cuivre de qualité marchande par fusion et affinage. Le minerai d'oxyde de cuivre, qui ne se prête généralement pas au traitement pyrométallurgique, est acheminé vers des opérations de lixiviation. Une fois le terril développé, la solution lixivie le métal soluble de la roche environnante à un rythme prévisible qui est contrôlé par les paramètres de conception du terril, la nature et le volume de la solution appliquée, ainsi que la concentration et la minéralogie du métal dans le terril. minerai. La solution utilisée pour extraire le métal soluble est appelée lixiviant. Les lixiviants les plus couramment utilisés dans ce secteur minier sont des solutions diluées de cyanure de sodium alcalin pour l'or, d'acide sulfurique acide pour le cuivre, de dioxyde de soufre aqueux pour le manganèse et de sulfate ferrique d'acide sulfurique pour les minerais d'uranium ; cependant, la plupart de l'uranium et des sels solubles lessivés sont collectés par in situ exploitation minière dans laquelle le lixiviant est injecté directement dans le corps minéralisé sans extraction mécanique préalable. Cette dernière technique permet de traiter des minerais à faible teneur sans extraire le minerai du gisement minéral.

Aspects santé et sécurité

Les risques pour la santé et la sécurité au travail associés à l'extraction mécanique du minerai dans l'extraction par dissolution sont essentiellement similaires à ceux des opérations minières à ciel ouvert conventionnelles. Une exception à cette généralisation est la nécessité pour le minerai sans lixiviation de subir un concassage primaire dans la fosse de la mine à ciel ouvert avant d'être acheminé vers une usine de traitement conventionnel, alors que le minerai est généralement transporté par camion directement du site d'extraction à la décharge de lixiviation en extraction de solutions. Les travailleurs des mines par dissolution seraient donc moins exposés aux principaux risques d'écrasement tels que la poussière, le bruit et les risques physiques.

Les principales causes de blessures dans les mines à ciel ouvert comprennent la manutention des matériaux, les glissades et les chutes, la machinerie, l'utilisation d'outils à main, le transport d'énergie et le contact avec une source électrique. Cependant, l'exposition potentielle aux lixiviants chimiques pendant le transport, les activités de lixiviation et le traitement chimique et électrolytique est unique à l'exploitation minière par dissolution. Des expositions aux brouillards acides peuvent se produire dans les réservoirs de récupération électrolytique de métaux. Les risques liés aux rayonnements ionisants, qui augmentent proportionnellement de l'extraction à la concentration, doivent être pris en compte dans l'extraction de l'uranium.

Méthodes minières hydrauliques

Dans l'exploitation minière hydraulique, ou « hydraulicking », la pulvérisation d'eau à haute pression est utilisée pour creuser des matériaux faiblement consolidés ou non consolidés dans une boue pour le traitement. Les méthodes hydrauliques sont appliquées principalement aux gisements de métaux et d'agrégats de pierre, bien que les résidus de charbon, de grès et de métallurgie se prêtent également à cette méthode. L'application la plus courante et la plus connue est exploitation de placers dans lequel des concentrations de métaux tels que l'or, le titane, l'argent, l'étain et le tungstène sont extraites d'un gisement alluvial (placer). L'approvisionnement en eau et la pression, le gradient de pente du sol pour le ruissellement, la distance entre le front de mine et les installations de traitement, le degré de consolidation du matériau exploitable et la disponibilité de zones d'élimination des déchets sont tous des considérations primordiales dans le développement d'une exploitation minière hydraulique. Comme pour les autres exploitations minières à ciel ouvert, l'applicabilité est spécifique à l'emplacement. Les avantages inhérents à cette méthode d'exploitation comprennent des coûts d'exploitation relativement faibles et une flexibilité résultant de l'utilisation d'équipements simples, robustes et mobiles. En conséquence, de nombreuses opérations hydrauliques se développent dans des zones minières éloignées où les besoins en infrastructure ne sont pas une limitation.

Contrairement à d'autres types d'exploitation minière à ciel ouvert, les techniques hydrauliques reposent sur l'eau comme moyen d'extraction et de transport des matériaux extraits ("sluicing"). Des jets d'eau à haute pression sont livrés par des moniteurs ou des canons à eau à une banque de placers ou à un gisement minéral. Ils désintègrent le gravier et les matériaux non consolidés, qui sont emportés dans les installations de collecte et de traitement. Les pressions d'eau peuvent varier d'un écoulement gravitaire normal pour les matériaux fins très meubles à des milliers de kilogrammes par centimètre carré pour les dépôts non consolidés. Des bulldozers et des niveleuses ou d'autres équipements d'excavation mobiles sont parfois utilisés pour faciliter l'extraction de matériaux plus compacts. Historiquement, et dans les opérations modernes à petite échelle, la collecte du lisier ou du ruissellement est gérée avec des vannes et des prises de petit volume. Les opérations à l'échelle commerciale reposent sur des pompes, des bassins de confinement et de décantation et des équipements de séparation qui peuvent traiter de très grands volumes de lisier par heure. Selon la taille du gisement à exploiter, le fonctionnement des moniteurs d'eau peut être manuel, télécommandé ou contrôlé par ordinateur.

Lorsque l'extraction hydraulique se produit sous l'eau, on parle de dragage. Dans cette méthode, une station de traitement flottante extrait les dépôts meubles tels que l'argile, le limon, le sable, le gravier et tous les minéraux associés à l'aide d'une ligne de godets, d'une ligne de traînée et/ou de jets d'eau submergés. Le matériau extrait est transporté hydrauliquement ou mécaniquement vers une station de lavage qui peut faire partie de la plate-forme de dragage ou physiquement séparée avec des étapes de traitement ultérieures pour séparer et terminer le traitement. Bien que le dragage soit utilisé pour extraire des minéraux commerciaux et des agrégats de pierre, il est surtout connu comme une technique utilisée pour nettoyer et approfondir les canaux d'eau et les plaines inondables.

Santé et sécurité

Les risques physiques dans l'exploitation minière hydraulique diffèrent de ceux des méthodes d'exploitation minière à ciel ouvert. En raison de l'application minimale d'activités de forage, d'explosifs, de transport et de réduction, les risques pour la sécurité ont tendance à être associés le plus souvent aux systèmes d'eau à haute pression, au déplacement manuel de l'équipement mobile, aux problèmes de proximité liés aux alimentations électriques et à l'eau, aux problèmes de proximité associés à l'effondrement du le front de mine et les activités d'entretien. Les risques pour la santé concernent principalement l'exposition au bruit et aux poussières et les risques ergonomiques liés à la manipulation des équipements. L'exposition à la poussière est généralement moins problématique que dans l'exploitation minière à ciel ouvert traditionnelle en raison de l'utilisation de l'eau comme milieu minier. Les activités de maintenance telles que le soudage non contrôlé peuvent également contribuer à l'exposition des travailleurs.

Noir

La production souterraine de charbon a d'abord commencé avec des tunnels d'accès, ou des galeries, exploités dans les coutures à partir de leurs affleurements de surface. Cependant, les problèmes causés par des moyens de transport inadéquats pour amener le charbon à la surface et par le risque croissant d'enflammer des poches de méthane à partir de bougies et d'autres lampes à flamme nue ont limité la profondeur à laquelle les premières mines souterraines pouvaient être exploitées.

La demande croissante de charbon pendant la révolution industrielle a incité le forage de puits à accéder à des réserves de charbon plus profondes, et au milieu du XXe siècle, la plus grande proportion de la production mondiale de charbon provenait de loin des opérations souterraines. Au cours des années 1970 et 1980, il y a eu un développement généralisé de la nouvelle capacité des mines de charbon à ciel ouvert, en particulier dans des pays comme les États-Unis, l'Afrique du Sud, l'Australie et l'Inde. Dans les années 1990, cependant, un regain d'intérêt pour l'exploitation minière souterraine a entraîné le développement de nouvelles mines (dans le Queensland, en Australie, par exemple) à partir des points les plus profonds d'anciennes mines à ciel ouvert. Au milieu des années 1990, l'exploitation minière souterraine représentait peut-être 45 % de toute la houille extraite dans le monde. La proportion réelle variait considérablement, allant de moins de 30 % en Australie et en Inde à environ 95 % en Chine. Pour des raisons économiques, le lignite et le lignite sont rarement extraits sous terre.

Une mine de charbon souterraine se compose essentiellement de trois éléments : une zone de production ; transport du charbon jusqu'au pied d'un puits ou d'une rampe ; et hisser ou transporter le charbon à la surface. La production comprend également les travaux préparatoires nécessaires pour permettre l'accès aux futures zones de production d'une mine et, par conséquent, représente le niveau de risque personnel le plus élevé.

Développement minier

Le moyen le plus simple d'accéder à un filon de charbon est de le suivre depuis son affleurement de surface, une technique encore largement pratiquée dans les zones où la topographie sus-jacente est escarpée et les filons relativement plats. Un exemple est le bassin houiller des Appalaches du sud de la Virginie-Occidentale aux États-Unis. La méthode d'extraction réelle utilisée dans le filon est sans importance à ce stade ; le facteur important est que l'accès peut être obtenu à moindre coût et avec un effort de construction minimal. Les galeries sont également couramment utilisées dans les zones d'extraction de charbon à faible technologie, où le charbon produit lors de l'extraction de la galerie peut être utilisé pour compenser ses coûts de développement.

Les autres moyens d'accès comprennent les rampes (ou rampes) et les puits verticaux. Le choix dépend généralement de la profondeur du filon de charbon exploité : plus le filon est profond, plus il est coûteux de développer une rampe graduée le long de laquelle des véhicules ou des convoyeurs à bande peuvent fonctionner.

Le fonçage de puits, dans lequel un puits est exploité verticalement vers le bas à partir de la surface, est à la fois coûteux et long et nécessite un délai plus long entre le début de la construction et le premier charbon extrait. Dans les cas où les veines sont profondes, comme dans la plupart des pays européens et en Chine, les puits doivent souvent être creusés à travers des roches aquifères recouvrant les veines de charbon. Dans ce cas, des techniques spécialisées, telles que le gel du sol ou l'injection, doivent être utilisées pour empêcher l'eau de s'écouler dans le puits, qui est ensuite revêtu d'anneaux en acier ou de béton coulé pour assurer une étanchéité à long terme.

Les rampes sont généralement utilisées pour accéder à des couches trop profondes pour l'exploitation à ciel ouvert, mais qui sont encore relativement proches de la surface. Dans le bassin houiller de Mpumalanga (est du Transvaal) en Afrique du Sud, par exemple, les veines exploitables se trouvent à une profondeur ne dépassant pas 150 m ; dans certaines régions, ils sont extraits à ciel ouvert, et dans d'autres, l'exploitation souterraine est nécessaire, auquel cas les rampes sont souvent utilisées pour permettre l'accès à l'équipement minier et pour installer les convoyeurs à bande utilisés pour transporter le charbon coupé hors de la mine.

Les déclins diffèrent des galeries d'accès en ce qu'ils sont généralement creusés dans la roche, pas dans le charbon (à moins que le filon ne plonge à un rythme constant), et sont exploités à une pente constante pour optimiser l'accès des véhicules et des convoyeurs. Une innovation depuis les années 1970 a été l'utilisation de convoyeurs à bande fonctionnant en descente pour transporter la production des mines profondes, un système qui présente des avantages par rapport au levage de puits traditionnel en termes de capacité et de fiabilité.

Méthodes d'exploitation minière

L'extraction souterraine du charbon englobe deux méthodes principales, dont de nombreuses variantes ont évolué pour répondre aux conditions d'extraction dans les opérations individuelles. L'extraction par chambres et piliers implique des tunnels miniers (ou des chaussées) sur une grille régulière, laissant souvent des piliers substantiels pour le soutien à long terme du toit. L'exploitation minière à longue taille permet l'extraction totale de grandes parties d'un filon de charbon, provoquant l'effondrement des roches du toit dans la zone exploitée.

Extraction par chambres et piliers

L'exploitation minière par chambres et piliers est le plus ancien système souterrain d'extraction de charbon et le premier à utiliser le concept de support de toit régulier pour protéger les travailleurs de la mine. Le nom d'exploitation minière par chambres et piliers dérive des piliers de charbon qui sont laissés sur une grille régulière pour fournir sur place support au toit. Il a été développé en une méthode mécanisée à haute production qui, dans certains pays, représente une proportion substantielle de la production souterraine totale. Par exemple, 60 % de la production souterraine de charbon aux États-Unis provient de mines à chambres et piliers. En termes d'échelle, certaines mines d'Afrique du Sud ont des capacités installées supérieures à 10 millions de tonnes par an à partir d'opérations multi-sections de production dans des veines jusqu'à 6 m d'épaisseur. En revanche, de nombreuses mines à chambres et piliers aux États-Unis sont petites, opérant dans des veines d'une épaisseur aussi faible que 1 m, avec la possibilité d'arrêter et de redémarrer la production rapidement selon les conditions du marché.

L'exploitation minière par chambres et piliers est généralement utilisée dans les veines moins profondes, où la pression appliquée par les roches sus-jacentes sur les piliers de support n'est pas excessive. Le système présente deux avantages clés par rapport à l'exploitation minière à longue taille : sa flexibilité et sa sécurité inhérente. Son inconvénient majeur est que la récupération de la ressource en charbon n'est que partielle, la quantité précise dépendant de facteurs tels que la profondeur du filon sous la surface et son épaisseur. Des récupérations allant jusqu'à 60% sont possibles. Une récupération de XNUMX % est possible si les piliers sont extraits dans le cadre d'une deuxième phase du processus d'extraction.

Le système est également capable de divers niveaux de sophistication technique, allant des techniques à forte intensité de main-d'œuvre (telles que «l'exploitation minière en panier» dans laquelle la plupart des étapes de l'extraction, y compris le transport du charbon, sont manuelles), à des techniques hautement mécanisées. Le charbon peut être extrait de la face du tunnel à l'aide d'explosifs ou de machines d'extraction en continu. Des véhicules ou des convoyeurs à bande mobiles assurent le transport mécanisé du charbon. Des boulons de toit et des cerclages en métal ou en bois sont utilisés pour soutenir le toit de la chaussée et les intersections entre les chaussées où la portée ouverte est plus grande.

Un mineur continu, qui intègre une tête de coupe et un système de chargement du charbon montés sur chenilles, pèse généralement de 50 à 100 tonnes, selon la hauteur de fonctionnement à laquelle il est conçu pour travailler, la puissance installée et la largeur de coupe requise. Certains sont équipés de machines embarquées d'installation de boulons d'ancrage qui assurent le soutènement du toit en même temps que la coupe du charbon ; dans d'autres cas, des machines de minage continu et de boulonnage de toit séparées sont utilisées séquentiellement.

Les transporteurs de charbon peuvent être alimentés en énergie électrique à partir d'un câble ombilical ou peuvent être alimentés par batterie ou par moteur diesel. Ce dernier offre une plus grande flexibilité. Le charbon est chargé depuis l'arrière du mineur continu dans le véhicule, qui transporte ensuite une charge utile, généralement entre 5 et 20 tonnes, sur une courte distance jusqu'à une trémie d'alimentation pour le système de convoyeur à bande principal. Un concasseur peut être inclus dans la trémie d'alimentation pour briser le charbon ou la roche surdimensionnés qui pourraient bloquer les goulottes ou endommager les bandes transporteuses plus loin le long du système de transport.

Une alternative au transport par véhicule est le système de transport continu, un convoyeur sectionnel flexible monté sur chenilles qui transporte le charbon coupé directement du mineur continu à la trémie. Ceux-ci offrent des avantages en termes de sécurité du personnel et de capacité de production, et leur utilisation s'étend aux systèmes d'aménagement de passerelles à longue paroi pour les mêmes raisons.

Les chaussées sont exploitées sur des largeurs de 6.0 m, normalement sur toute la hauteur du joint. La taille des piliers dépend de la profondeur sous la surface ; Des piliers carrés de 15.0 m sur des centres de 21.0 m seraient représentatifs de la conception des piliers d'une mine peu profonde à couches basses.

Exploitation minière de longue taille

L'exploitation minière à longue taille est largement perçue comme un développement du XXe siècle; cependant, on pense en fait que le concept a été développé plus de 200 ans plus tôt. La principale avancée est que les opérations antérieures étaient principalement manuelles, tandis que, depuis les années 1950, le niveau de mécanisation a augmenté au point qu'un front de taille est maintenant une unité à haute productivité qui peut être exploitée par une très petite équipe de travailleurs.

L'exploitation à longue taille présente un avantage primordial par rapport à l'extraction par chambres et piliers : elle peut réaliser l'extraction complète du panneau en un seul passage et récupère une proportion globale plus élevée de la ressource totale en charbon. Cependant, la méthode est relativement rigide et exige à la fois une ressource exploitable importante et des ventes garanties pour être viable, en raison des coûts d'investissement élevés impliqués dans le développement et l'équipement d'un front de taille moderne (plus de 20 millions de dollars américains dans certains cas).

Alors que dans le passé, les mines individuelles exploitaient souvent simultanément plusieurs fronts de taille (dans des pays comme la Pologne, plus de dix par mine dans un certain nombre de cas), la tendance actuelle est à la consolidation de la capacité minière en unités plus petites et plus lourdes. Les avantages de ceci sont des besoins en main-d'œuvre réduits et la nécessité d'un développement et d'un entretien moins étendus des infrastructures souterraines.

Dans l'exploitation minière à longue taille, le toit est délibérément effondré lorsque la couche est extraite; seules les grandes voies d'accès souterraines sont protégées par des piliers de soutènement. Le contrôle du toit est assuré sur un front long par des supports hydrauliques à deux ou quatre pieds qui prennent la charge immédiate du toit sus-jacent, permettant sa répartition partielle sur le front non miné et les piliers de chaque côté du panneau, et protégeant les équipements de front et le personnel du toit effondré derrière la ligne de supports. Le charbon est coupé par une cisaille électrique, généralement équipée de deux tambours de coupe de charbon, qui extrait une bande de charbon jusqu'à 1.1 m d'épaisseur à partir du front à chaque passage. La cisaille roule et charge le charbon coupé sur un convoyeur blindé qui serpente vers l'avant après chaque coupe par un mouvement séquentiel des supports de face.

À l'extrémité frontale, le charbon coupé est transféré sur un convoyeur à bande pour être transporté à la surface. Dans une face qui avance, la ceinture doit être rallongée régulièrement au fur et à mesure que la distance depuis le point de départ de la face augmente, tandis qu'en recul, c'est l'inverse qui s'applique.

Au cours des 40 dernières années, il y a eu des augmentations substantielles à la fois de la longueur du front de taille exploité et de la longueur du panneau individuel de taille longue (le bloc de charbon à travers lequel le front progresse). A titre illustratif, aux Etats-Unis, la longueur moyenne des fronts de taille est passée de 150 m en 1980 à 227 m en 1993. En Allemagne, la moyenne du milieu des années 1990 était de 270 m et des longueurs de front supérieures à 300 m sont en projet. Tant au Royaume-Uni qu'en Pologne, les fronts de taille sont exploités jusqu'à 300 m de long. La longueur des panneaux est en grande partie déterminée par les conditions géologiques, telles que les failles, ou par les limites de la mine, mais est désormais régulièrement supérieure à 2.5 km dans de bonnes conditions. La possibilité de panneaux jusqu'à 6.7 km de long est en discussion aux États-Unis.

L'exploitation minière de retraite devient la norme de l'industrie, bien qu'elle implique des dépenses en capital initiales plus élevées dans le développement de la chaussée jusqu'à l'étendue la plus éloignée de chaque panneau avant que la longue taille ne puisse commencer. Dans la mesure du possible, les routes sont désormais exploitées dans la couture, à l'aide de mineurs continus, le support de boulons d'ancrage remplaçant les arches et les fermes en acier qui étaient utilisées auparavant afin de fournir un support positif aux roches sus-jacentes, plutôt qu'une réaction passive aux mouvements des roches. Son applicabilité est toutefois limitée aux roches de toit compétentes.

Précautions de sécurité

Les statistiques de l'OIT (1994) indiquent une grande variation géographique du taux de décès dans les mines de charbon, bien que ces données doivent tenir compte du niveau de sophistication de l'exploitation minière et du nombre de travailleurs employés pays par pays. Les conditions se sont améliorées dans de nombreux pays industrialisés.

Les incidents miniers majeurs sont désormais relativement peu fréquents, car les normes d'ingénierie se sont améliorées et la résistance au feu a été incorporée dans des matériaux tels que les bandes transporteuses et les fluides hydrauliques utilisés sous terre. Néanmoins, le potentiel d'incidents pouvant causer des dommages personnels ou structurels demeure. Des explosions de gaz méthane et de poussière de charbon se produisent encore, malgré des pratiques de ventilation largement améliorées, et les chutes de toit représentent la majorité des accidents graves dans le monde. Les incendies, qu'ils soient sur des équipements ou survenant à la suite d'une combustion spontanée, représentent un danger particulier.

Si l'on considère les deux extrêmes, l'exploitation minière à forte intensité de main-d'œuvre et hautement mécanisée, il existe également de grandes différences dans les taux d'accidents et les types d'incidents impliqués. Les travailleurs employés dans une mine manuelle à petite échelle sont plus susceptibles d'être blessés par des chutes de pierres ou de charbon du toit ou des parois latérales de la chaussée. Ils risquent également une plus grande exposition à la poussière et aux gaz inflammables si les systèmes de ventilation sont inadéquats.

L'exploitation minière par chambres et piliers et le développement de routes pour permettre l'accès aux panneaux de longue paroi nécessitent un support pour les roches du toit et des parois latérales. Le type et la densité du support varient en fonction de l'épaisseur du filon, de la compétence des roches sus-jacentes et de la profondeur du filon, entre autres facteurs. L'endroit le plus dangereux de toute mine se trouve sous un toit non soutenu, et la plupart des pays imposent des contraintes législatives strictes sur la longueur de la chaussée qui peut être développée avant l'installation du soutien. La récupération des piliers dans les opérations à chambres et piliers présente des risques spécifiques en raison du potentiel d'effondrement soudain du toit et doit être planifiée avec soin pour éviter un risque accru pour les travailleurs.

Les fronts de taille modernes à haute productivité nécessitent une équipe de six à huit opérateurs, de sorte que le nombre de personnes exposées à des dangers potentiels est considérablement réduit. La poussière générée par la cisaille à longue taille est une préoccupation majeure. La coupe du charbon est ainsi parfois restreinte à une seule direction le long du front de taille pour profiter du flux de ventilation pour évacuer les poussières des opérateurs de la cisaille. La chaleur générée par des machines électriques de plus en plus puissantes dans les confins du front a également des effets potentiellement délétères sur les travailleurs du front, d'autant plus que les mines deviennent plus profondes.

La vitesse à laquelle les tondeurs travaillent le long du front augmente également. Des vitesses de coupe allant jusqu'à 45 m/minute sont activement envisagées à la fin des années 1990. La capacité des travailleurs à suivre physiquement le coup de charbon se déplaçant à plusieurs reprises sur un front de taille de 300 m de long pendant un quart de travail complet est douteuse, et l'augmentation de la vitesse de la cisaille est donc une incitation majeure à l'introduction plus large de systèmes d'automatisation pour lesquels les mineurs agiraient. en tant que moniteurs plutôt qu'en tant qu'opérateurs sur le terrain.

La récupération de l'équipement facial et son transfert vers un nouveau chantier présentent des risques uniques pour les travailleurs. Des méthodes innovantes ont été développées pour sécuriser le toit longwall et le charbon de face afin de minimiser les risques de chutes de pierres lors de l'opération de transfert. Cependant, les pièces individuelles de la machinerie sont extrêmement lourdes (plus de 20 tonnes pour un grand support frontal et considérablement plus pour une cisaille), et malgré l'utilisation de transporteurs conçus sur mesure, il subsiste un risque d'écrasement ou de levage lors de la récupération de longue taille. .

Noir

Il existe des mines souterraines dans le monde entier présentant un kaléidoscope de méthodes et d'équipements. Il existe environ 650 mines souterraines, chacune avec une production annuelle supérieure à 150,000 90 tonnes, qui représentent 6,000 % de la production de minerai du monde occidental. De plus, on estime qu'il existe 150,000 XNUMX petites mines produisant chacune moins de XNUMX XNUMX tonnes. Chaque mine est unique avec un lieu de travail, des installations et des travaux souterrains dictés par les types de minéraux recherchés et l'emplacement et les formations géologiques, ainsi que par des considérations économiques telles que le marché du minéral particulier et la disponibilité des fonds pour l'investissement. Certaines mines sont en exploitation continue depuis plus d'un siècle alors que d'autres viennent tout juste de démarrer.

Les mines sont des endroits dangereux où la plupart des emplois impliquent un travail pénible. Les dangers auxquels sont confrontés les travailleurs vont des catastrophes telles que les effondrements, les explosions et les incendies aux accidents, à l'exposition à la poussière, au bruit, à la chaleur, etc. La protection de la santé et de la sécurité des travailleurs est une considération majeure dans les opérations minières correctement menées et, dans la plupart des pays, elle est requise par les lois et réglementations.

La mine souterraine

La mine souterraine est une usine située dans le socle rocheux à l'intérieur de la terre dans laquelle les mineurs travaillent pour récupérer les minéraux cachés dans la masse rocheuse. Ils forent, chargent et dynamitent pour accéder et récupérer le minerai, c'est-à-dire la roche contenant un mélange de minéraux dont au moins un peut être transformé en un produit qui peut être vendu avec profit. Le minerai est ramené à la surface pour être raffiné en un concentré de haute qualité.

Travailler à l'intérieur de la masse rocheuse en profondeur nécessite des infrastructures particulières : un réseau de puits, de tunnels et de chambres reliés à la surface et permettant le déplacement des ouvriers, des machines et de la roche à l'intérieur de la mine. Le puits est l'accès au sous-sol où des galeries latérales relient la station de puits aux chantiers de production. La rampe interne est une galerie inclinée qui relie des niveaux souterrains à différentes élévations (c'est-à-dire des profondeurs). Toutes les ouvertures souterraines nécessitent des services tels qu'une ventilation par aspiration et de l'air frais, de l'électricité, de l'eau et de l'air comprimé, des drains et des pompes pour recueillir les eaux souterraines qui s'infiltrent et un système de communication.

Installations et systèmes de levage

Le chevalement est un grand bâtiment qui identifie la mine en surface. Il se dresse directement au-dessus du puits, l'artère principale de la mine par laquelle les mineurs entrent et sortent de leur lieu de travail et par laquelle les fournitures et l'équipement sont descendus et le minerai et les déchets sont remontés à la surface. Les installations de puits et de treuils varient en fonction du besoin de capacité, de profondeur, etc. Chaque mine doit avoir au moins deux puits pour fournir une autre voie d'évacuation en cas d'urgence.

Le levage et le déplacement du puits sont régis par des règles strictes. L'équipement de levage (par exemple, enrouleur, freins et câble) est conçu avec de larges marges de sécurité et est vérifié à intervalles réguliers. L'intérieur de la gaine est régulièrement inspecté par des personnes debout sur le dessus de la cage, et des boutons d'arrêt à toutes les stations déclenchent le frein d'urgence.

Les portes devant le puits barricadent les ouvertures lorsque la cage n'est pas à la gare. Lorsque la cage arrive et s'arrête complètement, un signal autorise l'ouverture de la porte. Une fois que les mineurs sont entrés dans la cage et ont fermé la porte, un autre signal autorise la cage à monter ou descendre le puits. La pratique varie : les commandes de signalisation peuvent être données par un aide-cage ou, suivant les instructions affichées à chaque station de puits, les mineurs peuvent signaler eux-mêmes les destinations des puits. Les mineurs sont généralement tout à fait conscients des dangers potentiels liés à la conduite et au levage des puits et les accidents sont rares.

Forage au diamant

Un gisement minéral à l'intérieur de la roche doit être cartographié avant le début de l'exploitation minière. Il est nécessaire de savoir où se situe le gisement et de définir sa largeur, sa longueur et sa profondeur pour obtenir une vision tridimensionnelle du gisement.

Le forage au diamant sert à explorer un massif rocheux. Le forage peut être effectué à partir de la surface ou de la galerie dans la mine souterraine. Un foret serti de petits diamants coupe un noyau cylindrique qui est capturé dans la chaîne de tubes qui suit le foret. La carotte est récupérée et analysée pour découvrir ce qu'il y a dans la roche. Les échantillons de carottes sont inspectés et les portions minéralisées sont divisées et analysées pour la teneur en métal. De vastes programmes de forage sont nécessaires pour localiser les gisements minéraux; des trous sont forés à des intervalles horizontaux et verticaux pour identifier les dimensions du corps minéralisé (voir figure 1).

Figure 1. Modèle de forage, mine Garpenberg, une mine de plomb-zinc, Suède

Développement minier

Le développement minier implique les excavations nécessaires pour établir l'infrastructure nécessaire à la production des chantiers et pour préparer la continuité future des opérations. Les éléments courants, tous produits par la technique forage-dynamitage-excavation, comprennent des galeries horizontales, des rampes inclinées et des monteries verticales ou inclinées.

Fonçage de puits

Le fonçage du puits implique l'excavation de la roche vers le bas et est généralement confié à des entrepreneurs plutôt que d'être effectué par le personnel de la mine. Cela nécessite des travailleurs expérimentés et des équipements spéciaux, tels qu'un chevalement de fonçage de puits, un treuil spécial avec un grand seau suspendu à la corde et un dispositif de nettoyage de puits à grappin à cactus.

L'équipe chargée du fonçage du puits est exposée à divers risques. Ils travaillent au fond d'une profonde excavation verticale. Les gens, le matériel et la roche abattue doivent tous partager le grand seau. Les personnes au fond du puits n'ont aucun endroit où se cacher des chutes d'objets. De toute évidence, le fonçage de puits n'est pas un travail pour les inexpérimentés.

Dérive et ramping

Une galerie est un tunnel d'accès horizontal utilisé pour le transport de roches et de minerais. L'excavation de la galerie est une activité de routine dans le développement de la mine. Dans les mines mécanisées, des jumbos de forage électrohydrauliques à deux flèches sont utilisés pour le forage frontal. Les profils de dérive typiques sont de 16.0 m² en coupe et le front est foré à une profondeur de 4.0 m. Les trous sont chargés pneumatiquement avec un explosif, généralement du mazout de nitrate d'ammonium en vrac (ANFO), à partir d'un camion de chargement spécial. Des détonateurs non électriques à court retard (Nonel) sont utilisés.

Le déblayage est effectué avec des véhicules LHD (chargement-transport-déchargement) (voir figure 2) avec une capacité de godet d'environ 3.0 m³. Le fumier est transporté directement vers le système de cheminée à minerai et transféré dans un camion pour des trajets plus longs. Les rampes sont des passages reliant un ou plusieurs niveaux à des pentes allant de 1:7 à 1:10 (une pente très raide par rapport aux routes normales) qui offrent une traction adéquate pour les équipements lourds et automoteurs. Les rampes sont souvent entraînées dans une spirale ascendante ou descendante, semblable à un escalier en colimaçon. L'excavation de la rampe est une routine dans le calendrier de développement de la mine et utilise le même équipement que la galerie.

Figure 2. Chargeur LHD

Atlas Copco

Élevage

Une monterie est une ouverture verticale ou fortement inclinée qui relie différents niveaux de la mine. Il peut servir d'échelle d'accès aux chantiers, de cheminée à minerai ou de passage d'air dans le système de ventilation de la mine. L'élevage est un travail difficile et dangereux, mais nécessaire. Les méthodes d'élévation varient du simple forage et dynamitage manuels à l'excavation mécanique de la roche avec des foreuses ascendantes (RBM) (voir figure 3).

Figure 3. Méthodes d'élevage

Relevage manuel

L'élevage manuel est un travail difficile, dangereux et physiquement exigeant qui met à l'épreuve l'agilité, la force et l'endurance du mineur. C'est un travail à confier uniquement à des mineurs expérimentés en bonne condition physique. En règle générale, la section de monterie est divisée en deux compartiments par un mur en bois. L'un est maintenu ouvert pour l'échelle utilisée pour grimper au front, les tuyaux d'air, etc. L'autre se remplit de roche provenant du dynamitage que le mineur utilise comme plate-forme lors du forage du tour. La séparation en bois est prolongée après chaque tour. Le travail comprend l'escalade d'échelles, le boisage, le forage de roches et le dynamitage, le tout effectué dans un espace exigu et mal ventilé. Tout est exécuté par un seul mineur, car il n'y a pas de place pour un assistant. Les mines recherchent des alternatives aux méthodes d'élevage manuelles dangereuses et laborieuses.

Le grimpeur de relance

Le grimpeur d'élévation est un véhicule qui évite l'escalade d'échelle et une grande partie de la difficulté de la méthode manuelle. Ce véhicule monte la monterie sur un rail de guidage boulonné à la roche et fournit une plate-forme de travail robuste lorsque le mineur fore la ronde au-dessus. Des montées très élevées peuvent être creusées avec le grimpeur de montée avec une sécurité bien améliorée par rapport à la méthode manuelle. L'élévation de l'excavation reste cependant un travail très dangereux.

La foreuse ascendante

Le RBM est une machine puissante qui brise mécaniquement la roche (voir figure 4). Il est érigé au-dessus de la monterie prévue et un trou pilote d'environ 300 mm de diamètre est foré pour percer à une cible de niveau inférieur. Le foret pilote est remplacé par une tête d'alésage avec le diamètre de la montée prévue et le RBM est mis en marche arrière, en tournant et en tirant la tête d'alésage vers le haut pour créer une montée circulaire pleine grandeur.

Figure 4. Monter la foreuse

Atlas Copco

Contrôle au sol

Le contrôle au sol est un concept important pour les personnes travaillant à l'intérieur d'une masse rocheuse. Il est particulièrement important dans les mines mécanisées utilisant des équipements sur pneus où les ouvertures de galerie sont de 25.0 m² en section, contrairement aux mines à galeries ferroviaires où elles ne mesurent généralement que 10.0 m². Le toit à 5.0 m est trop haut pour qu'un mineur utilise une barre d'échelle pour vérifier les chutes de pierres potentielles.

Différentes mesures sont utilisées pour sécuriser le toit dans les ouvertures souterraines. Dans le dynamitage en douceur, les trous de contour sont forés étroitement ensemble et chargés avec un explosif à faible résistance. Le dynamitage produit un contour lisse sans fracturer la roche extérieure.

Néanmoins, comme il y a souvent des fissures dans la masse rocheuse qui n'apparaissent pas à la surface, les chutes de pierres sont un danger omniprésent. Le risque est réduit par le boulonnage, c'est-à-dire l'insertion de tiges d'acier dans les trous de forage et leur fixation. Le boulon d'ancrage maintient la masse rocheuse ensemble, empêche les fissures de se propager, aide à stabiliser la masse rocheuse et rend l'environnement souterrain plus sûr.

Méthodes d'exploitation minière souterraine

Le choix de la méthode d'extraction est influencé par la forme et la taille du gisement de minerai, la valeur des minéraux contenus, la composition, la stabilité et la résistance de la masse rocheuse et les exigences de rendement de production et de conditions de travail sûres (qui sont parfois en conflit ). Alors que les méthodes d'exploitation minière ont évolué depuis l'Antiquité, cet article se concentre sur celles utilisées dans les mines semi-mécanisées à entièrement mécanisées à la fin du XXe siècle. Chaque mine est unique, mais elles partagent toutes les objectifs d'un lieu de travail sûr et d'une exploitation commerciale rentable.

Exploitation minière à chambres et piliers plats

L'exploitation par chambres et piliers s'applique aux minéralisations tabulaires à pendage horizontal à modéré à un angle n'excédant pas 20° (voir figure 5). Les gisements sont souvent d'origine sédimentaire et la roche est souvent à la fois en éponte supérieure et en minéralisation compétente (un concept relatif ici car les mineurs ont la possibilité d'installer des boulons d'ancrage pour renforcer le toit là où sa stabilité est mise en doute). La chambre et le pilier sont l'une des principales méthodes souterraines d'extraction du charbon.

Figure 5. Exploitation par chambres et piliers d'un corps minéralisé plat

La chambre et pilier extrait un corps minéralisé par forage horizontal avançant le long d'un front à plusieurs faces, formant des chambres vides derrière le front producteur. Des piliers, des sections de roche, sont laissés entre les pièces pour empêcher le toit de s'effondrer. Le résultat habituel est un motif régulier de chambres et de piliers, leur taille relative représentant un compromis entre le maintien de la stabilité de la masse rocheuse et l'extraction d'un maximum de minerai. Cela implique une analyse minutieuse de la résistance des piliers, de la capacité de portée des strates du toit et d'autres facteurs. Les boulons à roche sont couramment utilisés pour augmenter la résistance de la roche dans les piliers. Les chantiers épuisés servent de voies de circulation aux camions transportant le minerai vers le silo de stockage de la mine.

La face du chantier en chambres et piliers est forée et dynamitée comme dans le cas d'une galerie. La largeur et la hauteur du chantier correspondent à la taille de la galerie, qui peut être assez grande. Les gros jumbos de forage productifs sont utilisés dans les mines de hauteur normale; les plates-formes compactes sont utilisées lorsque le minerai a moins de 3.0 m d'épaisseur. Le corps minéralisé épais est extrait par étapes en partant du haut afin que le toit puisse être fixé à une hauteur pratique pour les mineurs. La section du dessous est récupérée en tranches horizontales, par forage de trous plats et dynamitage contre l'espace au-dessus. Le minerai est chargé sur des camions au front de taille. Normalement, des chargeurs frontaux et des camions à benne basculante réguliers sont utilisés. Pour la mine de faible hauteur, des camions miniers spéciaux et des véhicules LHD sont disponibles.

La chambre et le pilier est une méthode d'exploitation minière efficace. La sécurité dépend de la hauteur des pièces ouvertes et des normes de contrôle au sol. Les principaux risques sont les accidents dus aux chutes de pierres et aux engins en mouvement.

Exploitation minière à chambres et piliers inclinés

La chambre et le pilier inclinés s'appliquent à la minéralisation tabulaire avec un angle ou un pendage de 15° et 30° par rapport à l'horizontale. C'est un angle trop raide pour que les véhicules sur pneus puissent grimper et trop plat pour un écoulement de roche assisté par gravité.

L'approche traditionnelle du corps minéralisé incliné repose sur le travail manuel. Les mineurs forent des trous de mine dans les chantiers à l'aide de marteaux perforateurs portatifs. Le chantier est nettoyé avec des grattoirs à boue.

Le chantier incliné est un endroit difficile à travailler. Les mineurs doivent gravir les tas escarpés de roche dynamitée emportant avec eux leurs marteaux perforateurs, la poulie de dragage et les fils d'acier. Aux chutes de pierres et aux accidents s'ajoutent les dangers du bruit, de la poussière, d'une ventilation insuffisante et de la chaleur.

Là où les gisements de minerai inclinés sont adaptables à la mécanisation, «l'exploitation minière en escalier» est utilisée. Ceci est basé sur la conversion du mur de pied «à pendage difficile» en un «escalier» avec des marches à un angle pratique pour les machines sans rail. Les marches sont produites par un motif en losange de chantiers et de voies de roulage à l'angle sélectionné à travers le corps minéralisé.

L'extraction du minerai débute par des forages horizontaux, partant d'une galerie combinée d'accès et de transport. Le chantier initial est horizontal et suit l'éponte supérieure. Le chantier suivant commence un peu plus bas et suit le même parcours. Cette procédure est répétée en descendant pour créer une série d'étapes pour extraire le corps minéralisé.

Des sections de la minéralisation sont laissées pour soutenir l'éponte supérieure. Cela se fait en minant deux ou trois galeries de chantier adjacentes sur toute leur longueur, puis en commençant la galerie de chantier suivante d'un cran plus bas, en laissant un pilier allongé entre eux. Des sections de ce pilier peuvent ensuite être récupérées sous forme de déblais qui sont forés et dynamités à partir du chantier en dessous.

L'équipement moderne sans chenilles s'adapte bien à l'exploitation minière en escalier. L'abattage peut être entièrement mécanisé à l'aide d'un équipement mobile standard. Le minerai dynamité est recueilli dans les chantiers par les véhicules LHD et transféré dans un camion minier pour être transporté vers le puits/la cheminée à minerai. Si le chantier n'est pas assez haut pour le chargement des camions, les camions peuvent être remplis dans des quais de chargement spéciaux creusés dans le chemin de roulage.

Arrêt de retrait

L'abattage par retrait peut être qualifié de méthode d'exploitation minière « classique », ayant été peut-être la méthode d'exploitation minière la plus populaire pendant la majeure partie du siècle dernier. Il a été largement remplacé par des méthodes mécanisées, mais est toujours utilisé dans de nombreuses petites mines à travers le monde. Elle s'applique aux gîtes minéraux à limites régulières et à fort pendage encaissés dans un massif rocheux compétent. De plus, le minerai dynamité ne doit pas être affecté par le stockage dans les pentes (par exemple, les minerais sulfurés ont tendance à s'oxyder et à se décomposer lorsqu'ils sont exposés à l'air).

Sa caractéristique la plus importante est l'utilisation de l'écoulement par gravité pour la manutention du minerai : le minerai des chantiers tombe directement dans les wagons via des goulottes évitant le chargement manuel, traditionnellement le travail le plus courant et le moins apprécié dans l'exploitation minière. Jusqu'à l'apparition de la pelle pneumatique à bascule dans les années 1950, il n'existait aucune machine adaptée au chargement de roche dans les mines souterraines.

L'abattage par retrait extrait le minerai en tranches horizontales, en commençant par le fond du chantier et en remontant. La majeure partie de la roche dynamitée reste dans le chantier, fournissant une plate-forme de travail pour le mineur forant des trous dans le toit et servant à maintenir la stabilité des parois du chantier. Comme le dynamitage augmente le volume de la roche d'environ 60 %, environ 40 % du minerai est puisé au fond lors de l'abattage afin de maintenir un espace de travail entre le haut de la halde et le toit. Le minerai restant est soutiré après que le dynamitage ait atteint la limite supérieure du chantier.

La nécessité de travailler à partir du haut du fumier et l'accès par échelle surélevée empêchent l'utilisation d'équipements mécanisés dans le chantier. Seul un équipement suffisamment léger pour que le mineur puisse le manipuler seul peut être utilisé. La perceuse à pied pneumatique et à roche, d'un poids combiné de 45 kg, est l'outil habituel pour forer le chantier de retrait. Debout sur le tas de déblais, le mineur ramasse la perceuse/l'alimentation, ancre la jambe, appuie la perceuse à roche/l'acier de forage contre le toit et commence à forer ; ce n'est pas un travail facile.

Exploitation minière par coupe et remblai

L'exploitation minière par coupe et remblai convient à un gisement minéral à fort pendage contenu dans une masse rocheuse avec une stabilité bonne à modérée. Il enlève le minerai en tranches horizontales à partir d'une coupe de fond et avance vers le haut, permettant d'ajuster les limites du chantier pour suivre une minéralisation irrégulière. Cela permet aux sections à haute teneur d'être extraites de manière sélective, laissant le minerai à faible teneur en place.

Une fois le chantier déblayé, l'espace extrait est remblayé pour former une plate-forme de travail lorsque la tranche suivante est extraite et pour ajouter de la stabilité aux parois du chantier.

L'aménagement pour l'exploitation minière par coupe et remblai dans un environnement sans voie comprend un chemin de roulage de l'éponte le long du corps minéralisé au niveau principal, une contre-dépouille du chantier munie de drains pour le remblai hydraulique, une rampe en spirale creusée dans l'éponte avec des aiguillages d'accès à les chantiers et une monterie du chantier au niveau supérieur pour la ventilation et le transport du remblai.

Arrêt en pronation est utilisé avec du déblai et du remblai, avec à la fois de la roche sèche et du sable hydraulique comme matériau de remblai. Au-dessus signifie que le minerai est foré par le bas en dynamitant une tranche de 3.0 m à 4.0 m d'épaisseur. Cela permet de forer toute la zone du chantier et de dynamiter tout le chantier sans interruption. Les trous «supérieurs» sont percés avec de simples forets de chariot.

Le forage et le dynamitage en profondeur laissent une surface rocheuse rugueuse pour le toit ; après curage, sa hauteur sera d'environ 7.0 m. Avant que les mineurs ne soient autorisés à entrer dans la zone, le toit doit être sécurisé en ajustant les contours du toit avec un dynamitage en douceur et un écaillage ultérieur de la roche meuble. Cela est fait par les mineurs à l'aide de foreuses à main travaillant à partir du tas de déblais.

In arrêt avant, un équipement sans rail est utilisé pour la production de minerai. Les résidus de sable sont utilisés pour le remblai et distribués dans les chantiers souterrains via des tuyaux en plastique. Les chantiers sont remplis presque complètement, créant une surface suffisamment dure pour être traversée par des équipements sur pneus. La production des chantiers est entièrement mécanisée avec des jumbos dérivants et des véhicules LHD. La face du chantier est un mur vertical de 5.0 m à travers le chantier avec une fente ouverte de 0.5 m en dessous. Des trous horizontaux de cinq mètres de long sont forés dans le front et le minerai est dynamité contre la fente inférieure ouverte.

Le tonnage produit par un sautage unique dépend de la surface du front de taille et n'est pas comparable à celui produit par le sautage de chantier en surplomb. Cependant, le rendement de l'équipement sans rail est largement supérieur à la méthode manuelle, tandis que le contrôle du toit peut être effectué par le jumbo de forage qui fore des trous de dynamitage en douceur avec le dynamitage du chantier. Équipé d'un godet surdimensionné et de gros pneus, le véhicule LHD, outil polyvalent pour le déblayage et le transport, se déplace facilement sur la surface de remblai. Dans un chantier à double face, le jumbo de forage l'engage d'un côté tandis que le LHD gère le tas de déblais à l'autre extrémité, permettant une utilisation efficace de l'équipement et améliorant le rendement de production.

Arrêt de sous-niveau enlève le minerai dans les chantiers ouverts. Le remblayage des chantiers avec du remblai consolidé après l'exploitation permet aux mineurs de revenir plus tard pour récupérer les piliers entre les chantiers, permettant un taux de récupération très élevé du gisement minéral.

Le développement pour l'abattage de sous-niveaux est étendu et complexe. Le corps minéralisé est divisé en sections d'une hauteur verticale d'environ 100 m dans lesquelles des sous-niveaux sont préparés et reliés par une rampe inclinée. Les sections du corps minéralisé sont en outre divisées latéralement en chantiers et piliers alternés et une conduite de roulage du courrier est créée dans le mur, au fond, avec des découpes pour le chargement au point de soutirage.

Une fois épuisé, le chantier de sous-niveau sera une ouverture rectangulaire à travers le corps minéralisé. Le fond du chantier est en forme de V pour canaliser le matériau dynamité dans les points de soutirage. Des galeries de forage pour la plate-forme long trou sont préparées sur les sous-niveaux supérieurs (voir figure 6).

Figure 6. Abattage de sous-niveaux utilisant le forage annulaire et le chargement transversal

Le dynamitage nécessite de l'espace pour que la roche prenne de l'expansion. Cela nécessite qu'une fente de quelques mètres de large soit préparée avant le début du minage en longs trous. Ceci est accompli en élargissant une monterie du bas vers le haut du chantier jusqu'à une fente complète.

Après l'ouverture de la fente, l'engin long trou (voir figure 7) commence le forage de production dans les galeries de sous-niveaux en suivant précisément un plan détaillé conçu par des experts en dynamitage qui spécifie tous les trous de mine, la position du colletage, la profondeur et la direction des trous. La foreuse continue de forer jusqu'à ce que tous les anneaux d'un même niveau soient terminés. Il est ensuite transféré au sous-niveau suivant pour poursuivre le forage. Pendant ce temps, les trous sont chargés et un modèle de dynamitage qui couvre une grande surface à l'intérieur du chantier brise un grand volume de minerai en un seul dynamitage. Le minerai dynamité tombe au fond du chantier pour être récupéré par les véhicules LHD déblayant le point de soutirage sous le chantier. Normalement, le forage long trou précède le chargement et le dynamitage, fournissant une réserve de minerai prêt à exploser, permettant ainsi un calendrier de production efficace.

Figure 7. Appareil de forage long trou

Atlas Copco

L'abattage de sous-niveaux est une méthode d'exploitation minière productive. L'efficacité est améliorée par la possibilité d'utiliser des plates-formes productives entièrement mécanisées pour le forage long trou, ainsi que par le fait que la plate-forme peut être utilisée en continu. Il est également relativement sûr car le forage à l'intérieur des galeries de sous-niveaux et le déblaiement à travers les points de soutirage éliminent l'exposition aux chutes de pierres potentielles.

Extraction de recul de cratère vertical

Tout comme l'abattage de sous-niveaux et l'abattage par retrait, l'exploitation minière par retraitement de cratère vertical (VCR) s'applique à la minéralisation dans des strates à fort pendage. Cependant, il utilise une technique de dynamitage différente brisant la roche avec des charges lourdes et concentrées placées dans des trous ("cratères") de très grand diamètre (environ 165 mm) à environ 3 m d'une surface rocheuse libre. Le dynamitage brise une ouverture en forme de cône dans la masse rocheuse autour du trou et permet au matériau dynamité de rester dans le chantier pendant la phase de production afin que le remblai rocheux puisse aider à soutenir les parois du chantier. Le besoin de stabilité de la roche est moindre que dans l'abattage de sous-niveaux.

Le développement pour l'exploitation minière VCR est similaire à celui de l'abattage de sous-niveaux, sauf qu'il nécessite à la fois des excavations sur-coupées et sous-coupées. La surcoupe est nécessaire dans la première étape pour accueillir la plate-forme de forage des trous de mine de grand diamètre et pour l'accès lors du chargement des trous et du dynamitage. L'excavation en contre-dépouille a fourni la surface libre nécessaire au dynamitage VCR. Il peut également permettre l'accès d'un véhicule LHD (commandé à distance avec l'opérateur restant à l'extérieur du chantier) pour récupérer le minerai dynamité à partir des points de soutirage sous le chantier.

Le dynamitage VCR habituel utilise des trous dans un modèle de 4.0 × 4.0 m dirigés verticalement ou fortement inclinés avec des charges soigneusement placées à des distances calculées pour libérer la surface en dessous. Les charges coopèrent pour rompre une tranche de minerai horizontale d'environ 3.0 m d'épaisseur. La roche dynamitée tombe dans le chantier en dessous. En contrôlant le taux de déblayage, le chantier demeure partiellement rempli de sorte que le remblai rocheux aide à stabiliser les parois du chantier pendant la phase de production. Le dernier tir brise la surcoupe dans le chantier, après quoi le chantier est déblayé et préparé pour le remblayage.

Les mines VCR utilisent souvent un système de chantiers primaires et secondaires au corps minéralisé. Les chantiers primaires sont exploités dans un premier temps, puis remblayés avec du remblai cimenté. Le chantier est laissé pour que le remblai se consolide. Les mineurs reviennent ensuite récupérer le minerai dans les piliers entre les chantiers primaires, les chantiers secondaires. Ce système, combiné au remblai cimenté, permet de récupérer près de 100 % des réserves de minerai.

Spéléologie de sous-niveau

La spéléologie de sous-niveau s'applique aux gisements minéraux avec un pendage abrupt à modéré et une grande extension en profondeur. Le minerai doit se fracturer en bloc gérable avec dynamitage. L'éponte supérieure s'effondrera après l'extraction du minerai et le sol à la surface au-dessus du corps minéralisé s'affaissera. (Il doit être barricadé pour empêcher toute personne d'entrer dans la zone.)

La spéléologie de sous-niveau est basée sur l'écoulement par gravité à l'intérieur d'une masse rocheuse fragmentée contenant à la fois du minerai et de la roche. La masse rocheuse est d'abord fracturée par forage et dynamitage, puis creusée par des galeries sous la grotte de la masse rocheuse. Il s'agit d'une méthode d'extraction sûre car les mineurs travaillent toujours à l'intérieur d'ouvertures de la taille d'une galerie.

Le foudroyage des sous-niveaux dépend des sous-niveaux avec des modèles réguliers de galeries préparées à l'intérieur du corps minéralisé à des espacements verticaux assez rapprochés (de 10.0 m à 20 0 m). La disposition des galeries est la même à chaque sous-niveau (c.-à-d. des galeries parallèles à travers le corps minéralisé depuis la galerie de transport de l'éponte inférieure jusqu'à l'éponte supérieure), mais les modèles à chaque sous-niveau sont légèrement décalés de sorte que les galeries d'un niveau inférieur sont situées entre le dérive sur le sous-niveau supérieur. Une coupe transversale montrera un motif en losange avec des dérives à espacement vertical et horizontal régulier. Ainsi, le développement de la spéléologie des sous-niveaux est important. L'excavation de galeries, cependant, est une tâche simple qui peut facilement être mécanisée. Travailler sur plusieurs caps de dérive sur plusieurs sous-niveaux favorise une forte utilisation des équipements.

Lorsque le développement du sous-niveau est terminé, la foreuse à long trou se déplace pour forer des trous de mine en éventail dans la roche au-dessus. Lorsque tous les trous de mine sont prêts, la foreuse long trou est déplacée vers le sous-niveau inférieur.

L'explosion en long trou fracture la masse rocheuse au-dessus de la galerie du sous-niveau, initiant une cavité qui commence au contact du mur suspendu et se retire vers le mur suivant un front droit à travers le corps minéralisé au sous-niveau. Une section verticale montrerait un escalier où chaque sous-niveau supérieur a une longueur d'avance sur le sous-niveau inférieur.

L'explosion remplit le front du sous-niveau d'un mélange de minerai et de stérile. Lorsque le véhicule LHD arrive, la grotte contient 100 % de minerai. Au fur et à mesure que le chargement se poursuivra, la proportion de stériles augmentera progressivement jusqu'à ce que l'exploitant décide que la dilution des déchets est trop élevée et arrête le chargement. Alors que le chargeur se déplace vers la galerie suivante pour continuer le déblayage, le boutefeu entre pour préparer le prochain cercle de trous pour le dynamitage.

Le nettoyage des sous-niveaux est une application idéale pour le véhicule LHD. Disponible en différentes tailles pour répondre à des situations particulières, il remplit le godet, parcourt environ 200 m, vide le godet dans la cheminée à minerai et revient pour un autre chargement.

Le foudroyage de sous-niveaux présente une disposition schématique avec des procédures de travail répétitives (dérive de développement, forage long trou, chargement et dynamitage, chargement et transport) qui sont effectuées de manière indépendante. Cela permet aux procédures de se déplacer en continu d'un sous-niveau à un autre, permettant l'utilisation la plus efficace des équipes de travail et de l'équipement. En effet la mine est analogue à une usine départementalisée. L'extraction de sous-niveau, cependant, étant moins sélective que d'autres méthodes, ne donne pas des taux d'extraction particulièrement efficaces. La grotte comprend environ 20 à 40 % de déchets avec une perte de minerai qui varie de 15 à 25 %.

Bloc-foudre

Le foudroyage est une méthode à grande échelle applicable à des minéralisations de l'ordre de 100 millions de tonnes dans toutes les directions contenues dans des massifs rocheux aptes au foudroiement (c'est-à-dire avec des contraintes internes qui, après élimination des éléments de support dans le massif rocheux, favorisent la fracturation du bloc miné). Une production annuelle allant de 10 à 30 millions de tonnes est le rendement attendu. Ces exigences limitent le foudroyage à quelques gisements minéraux spécifiques. Partout dans le monde, il existe des mines par blocs foudroyés exploitant des gisements contenant du cuivre, du fer, du molybdène et des diamants.

Block fait référence à la disposition de l'exploitation minière. Le corps minéralisé est divisé en grandes sections, blocs, contenant chacun un tonnage suffisant pour de nombreuses années de production. L'éboulement est induit en supprimant la force de support de la masse rocheuse directement sous le bloc au moyen d'une contre-dépouille, une section de roche de 15 m de haut fracturée par le forage de longs trous et le dynamitage. Les contraintes créées par des forces tectoniques naturelles d'une ampleur considérable, similaires à celles qui provoquent des mouvements continentaux, créent des fissures dans la masse rocheuse, brisant les blocs, espérons-le pour passer les ouvertures des points de puisage dans la mine. La nature, cependant, a souvent besoin de l'aide de mineurs pour manipuler des rochers surdimensionnés.

La préparation au foudroyage nécessite une planification à long terme et un développement initial important impliquant un système complexe d'excavations sous le bloc. Celles-ci varient selon le site ; ils comprennent généralement des contre-dépouilles, des cloches à tirer, des grizzlis pour le contrôle des passages de roche et de minerai surdimensionnés qui canalisent le minerai dans le chargement du train.

Les cloches de tirage sont des ouvertures coniques creusées sous la contre-dépouille qui recueillent le minerai d'une grande surface et l'acheminent vers le point de tirage au niveau de production en dessous. Ici, le minerai est récupéré dans des véhicules LHD et transféré vers des cheminées à minerai. Les rochers trop gros pour le seau sont dynamités dans les points de tirage, tandis que les plus petits sont traités sur le grizzly. Les grizzlis, ensembles de barres parallèles pour cribler les matériaux grossiers, sont couramment utilisés dans les mines par foudroiement, bien que, de plus en plus, les concasseurs hydrauliques soient préférés.

Les ouvertures d'une mine par foudroiement sont soumises à une pression rocheuse élevée. Les galeries et autres ouvertures sont donc creusées avec la plus petite section possible. Néanmoins, un important boulonnage dans la roche et un revêtement en béton sont nécessaires pour garder les ouvertures intactes.

Correctement appliqué, le foudroyage par blocs est une méthode d'extraction de masse peu coûteuse et productive. Cependant, la susceptibilité d'une masse rocheuse à la spéléologie n'est pas toujours prévisible. De plus, le développement complet requis entraîne un long délai avant que la mine ne commence à produire : le retard des bénéfices peut avoir une influence négative sur les projections financières utilisées pour justifier l'investissement.

Exploitation minière de longue taille

L'exploitation minière par longue taille s'applique aux gisements lités de forme uniforme, d'épaisseur limitée et de grande extension horizontale (par exemple, un filon de charbon, une couche de potasse ou le récif, le lit de galets de quartz exploité par les mines d'or en Afrique du Sud). C'est l'une des principales méthodes d'extraction du charbon. Il récupère le minéral en tranches le long d'une ligne droite qui se répètent pour récupérer les matériaux sur une plus grande surface. L'espace le plus proche du front est maintenu ouvert tandis que le mur suspendu est autorisé à s'effondrer à une distance de sécurité derrière les mineurs et leur équipement.

La préparation à l'exploitation par longue taille implique le réseau de galeries nécessaires à l'accès à la zone minière et au transport du produit extrait jusqu'au puits. Comme la minéralisation se présente sous la forme d'une nappe qui s'étend sur une large zone, les galeries peuvent généralement être disposées en réseau schématique. Les dérives de roulage sont préparées dans la couture elle-même. La distance entre deux galeries de halage adjacentes détermine la longueur du front de taille.

Remblayage

Le remblayage des chantiers miniers empêche la roche de s'effondrer. Il préserve la stabilité inhérente du massif rocheux ce qui favorise la sécurité et permet une extraction plus complète du minerai recherché. Le remblayage est traditionnellement utilisé avec la coupe et le remblai, mais il est également courant avec l'abattage de sous-niveaux et l'exploitation minière VCR.

Traditionnellement, les mineurs ont déversé les stériles issus du développement dans des chantiers vides au lieu de les remonter à la surface. Par exemple, en coupe-remblai, les stériles sont répartis sur le chantier vide par des grattoirs ou des bulldozers.

Remblai hydraulique utilise les résidus de l'usine de traitement de la mine qui sont distribués sous terre par des trous de forage et des tubes en plastique. Les résidus sont d'abord déschlammés, seule la fraction grossière servant au remplissage. Le remblai est un mélange de sable et d'eau, dont environ 65 % sont des matières solides. En mélangeant du ciment dans la dernière coulée, la surface du remblai durcira en une plate-forme lisse pour les équipements sur pneus.

Le remblayage est également utilisé avec l'abattage de sous-niveaux et l'exploitation minière VCR, avec de la roche concassée introduite en complément du remblai de sable. La roche concassée et tamisée, produite dans une carrière voisine, est acheminée sous terre par des monteries de remblai spéciales où elle est chargée sur des camions et livrée aux chantiers où elle est déversée dans des monteries de remblai spéciales. Les chantiers primaires sont remblayés avec un remblai rocheux cimenté produit en pulvérisant une suspension de ciment et de cendres volantes sur le remblai rocheux avant qu'il ne soit distribué aux chantiers. L'enrochement cimenté durcit en une masse solide formant un pilier artificiel pour l'exploitation du chantier secondaire. Le coulis de ciment n'est généralement pas requis lorsque les chantiers secondaires sont remblayés, sauf pour les dernières coulées pour établir un plancher de déblayage ferme.

Équipement pour l'exploitation minière souterraine

L'exploitation minière souterraine devient de plus en plus mécanisée là où les circonstances le permettent. Le porteur articulé à direction articulée sur pneus, à moteur diesel et à quatre roues motrices est commun à toutes les machines souterraines mobiles (voir figure 8).

Figure 8. Rig facial de petite taille

Atlas Copco

Foret à surfacer jumbo pour le forage de développement

C'est un cheval de trait indispensable dans les mines qui est utilisé pour tous les travaux d'excavation de roche. Il transporte une ou deux flèches avec des marteaux perforateurs hydrauliques. Avec un ouvrier au panneau de commande, il complétera un modèle de 60 trous de mine de 4.0 m de profondeur en quelques heures.

Foreuse de production long trou

Cette foreuse (voir figure 7) perce des trous de mine dans une propagation radiale autour de la galerie qui couvrent une grande surface de roche et cassent de grands volumes de minerai. perceuse hydraulique puissante et stockage de carrousel pour les tiges d'extension, l'opérateur utilise des télécommandes pour effectuer le forage de roche à partir d'une position sûre.

Camion de charge

Le camion chargeur est un complément nécessaire au jumbo dérivant. Le transporteur monte une plate-forme de service hydraulique, un conteneur d'explosifs ANFO sous pression et un tuyau de chargement qui permettent à l'opérateur de remplir les trous de mine sur tout le front en très peu de temps. Dans le même temps, des détonateurs Nonel peuvent être insérés pour le bon timing des explosions individuelles.

Véhicule à conduite à gauche

Le véhicule polyvalent de chargement-transport-déchargement (voir figure 10) est utilisé pour une variété de services, y compris la production de minerai et la manutention des matériaux. Il est disponible dans un choix de tailles permettant aux mineurs de sélectionner le modèle le plus approprié pour chaque tâche et chaque situation. Contrairement aux autres véhicules diesel utilisés dans les mines, le moteur du véhicule LHD fonctionne généralement en continu à pleine puissance pendant de longues périodes, générant de grands volumes de fumée et de gaz d'échappement. Un système de ventilation capable de diluer et d'évacuer ces fumées est essentiel au respect des normes respiratoires acceptables dans la zone de chargement.

Transport souterrain

Le minerai récupéré dans les chantiers répartis le long d'un corps minéralisé est transporté vers une halde à minerai située à proximité du puits de levage. Des niveaux de transport spéciaux sont préparés pour un transfert latéral plus long ; ils comportent généralement des installations de voies ferrées avec des trains pour le transport du minerai. Le rail s'est avéré être un système de transport efficace transportant de plus gros volumes sur de plus longues distances avec des locomotives électriques qui ne contaminent pas l'atmosphère souterraine comme les camions à moteur diesel utilisés dans les mines sans rail.

Manipulation du minerai

Sur son trajet des chantiers au puits de levage, le minerai passe par plusieurs stations avec une variété de techniques de manutention des matériaux.

La slusher utilise un godet racleur pour aspirer le minerai du chantier vers la cheminée à minerai. Il est équipé de tambours rotatifs, de câbles et de poulies, agencés pour produire un parcours de raclage en va-et-vient. Le slusher n'a pas besoin de préparer le sol du chantier et peut extraire le minerai d'un tas de déblais rugueux.

La Véhicule à conduite à gauche, propulsé au diesel et se déplaçant sur des pneus en caoutchouc, transporte le volume contenu dans son godet (les tailles varient) du tas de déblais à la cheminée à minerai.

La cheminée à minerai est une ouverture verticale ou fortement inclinée à travers laquelle la roche s'écoule par gravité des niveaux supérieurs vers les niveaux inférieurs. Les cheminées à minerai sont parfois disposées dans une séquence verticale pour collecter le minerai des niveaux supérieurs vers un point de livraison commun au niveau de transport.

La goulotte est la porte située au fond de la cheminée à minerai. Les passes à minerai se terminent normalement dans la roche près de la galerie de halage de sorte que, lorsque la goulotte est ouverte, le minerai peut s'écouler pour remplir les wagons sur la voie en dessous.

Près du puits, les trains de minerai passent un station de vidange où la charge peut tomber dans un bac de rangement, Un grisonnant à la station de vidange empêche les roches surdimensionnées de tomber dans le bac. Ces blocs sont fendus par dynamitage ou marteaux hydrauliques ; une concasseur grossier peut être installé sous le grizzly pour un meilleur contrôle de la taille. Sous le bac de rangement se trouve un poche à mesurer qui vérifie automatiquement que le volume et le poids de la charge ne dépassent pas les capacités de la benne et du palan. Quand un vide sauter, un conteneur à déplacement vertical, arrive au station service, une goulotte s'ouvre dans le fond de la poche de mesure remplissant la benne d'une charge appropriée. Après le treuil soulève la benne chargée jusqu'au chevalement en surface, une goulotte s'ouvre pour décharger la charge dans le bac de stockage en surface. Le levage de la benne peut être actionné automatiquement à l'aide d'une télévision en circuit fermé pour surveiller le processus.

Noir

La justification du choix d'une méthode d'extraction du charbon dépend de facteurs tels que la topographie, la géométrie de la couche de charbon, la géologie des roches sus-jacentes et les exigences ou contraintes environnementales. Toutefois, les facteurs économiques priment sur ceux-ci. Ils comprennent : la disponibilité, la qualité et les coûts de la main-d'œuvre requise (y compris la disponibilité de superviseurs et de gestionnaires formés) ; l'adéquation du logement, de l'alimentation et des installations récréatives pour les travailleurs (en particulier lorsque la mine est située à distance d'une communauté locale) ; la disponibilité de l'équipement et des machines nécessaires et des travailleurs formés pour les faire fonctionner ; la disponibilité et les coûts de transport pour les travailleurs, les fournitures nécessaires et pour acheminer le charbon jusqu'à l'utilisateur ou l'acheteur ; la disponibilité et le coût du capital nécessaire pour financer l'opération (en monnaie locale) ; et le marché du type particulier de charbon à extraire (c'est-à-dire le prix auquel il peut être vendu). Un facteur majeur est la taux de décapage, c'est-à-dire la quantité de mort-terrain à enlever proportionnellement à la quantité de charbon pouvant être extraite ; à mesure que celui-ci augmente, le coût de l'exploitation minière devient moins attractif. Un facteur important, en particulier dans l'exploitation minière à ciel ouvert, qui est malheureusement souvent négligé dans l'équation, est le coût de restauration du terrain et de l'environnement lorsque l'exploitation minière est fermée.

Santé et sécurité

Un autre facteur critique est le coût de la protection de la santé et de la sécurité des mineurs. Malheureusement, en particulier dans les opérations à petite échelle, au lieu d'être pesées pour décider si ou comment le charbon doit être extrait, les mesures de protection nécessaires sont souvent ignorées ou négligées.

En fait, bien qu'il y ait toujours des dangers insoupçonnés – ils peuvent provenir des éléments plutôt que des opérations minières – toute opération minière peut être sûre à condition que toutes les parties s'engagent à une opération sûre.

Mines de charbon à ciel ouvert

L'extraction à ciel ouvert du charbon est réalisée par une variété de méthodes en fonction de la topographie, de la zone dans laquelle l'extraction est entreprise et des facteurs environnementaux. Toutes les méthodes impliquent l'enlèvement des morts-terrains pour permettre l'extraction du charbon. Bien qu'elles soient généralement plus sûres que l'exploitation minière souterraine, les opérations de surface présentent certains dangers spécifiques qui doivent être pris en compte. L'utilisation d'équipements lourds, en plus des accidents, peut entraîner une exposition aux gaz d'échappement, au bruit et au contact avec du carburant, des lubrifiants et des solvants. Les conditions climatiques, comme les fortes pluies, la neige et le verglas, une mauvaise visibilité et une chaleur ou un froid excessif peuvent aggraver ces dangers. Lorsque le dynamitage est nécessaire pour briser des formations rocheuses, des précautions particulières dans le stockage, la manipulation et l'utilisation des explosifs sont nécessaires.

Les opérations de surface nécessitent l'utilisation d'énormes décharges de déchets pour stocker les produits de mort-terrain. Des contrôles appropriés doivent être mis en place pour prévenir les défaillances de la décharge et pour protéger les employés, le grand public et l'environnement.

L'exploitation minière souterraine

Il existe également une variété de méthodes pour l'exploitation minière souterraine. Leur dénominateur commun est la création de tunnels de la surface à la veine de charbon et l'utilisation de machines et/ou d'explosifs pour extraire le charbon. En plus de la fréquence élevée des accidents - l'extraction du charbon figure en tête de liste des lieux de travail dangereux partout où des statistiques sont maintenues - le potentiel d'un incident majeur entraînant plusieurs pertes de vie est toujours présent dans les opérations souterraines. Les deux principales causes de ces catastrophes sont les effondrements dus à une ingénierie défectueuse des tunnels et les explosions et incendies dus à l'accumulation de méthane et/ou à des niveaux inflammables de poussière de charbon en suspension dans l'air.

Méthane

Le méthane est hautement explosif dans des concentrations de 5 à 15 % et a été la cause de nombreuses catastrophes minières. Il est mieux contrôlé en fournissant un débit d'air adéquat pour diluer le gaz à un niveau inférieur à sa plage d'explosivité et pour l'évacuer rapidement des chantiers. Les niveaux de méthane doivent être surveillés en permanence et des règles doivent être établies pour arrêter les opérations lorsque sa concentration atteint 1 à 1.5 % et pour évacuer la mine rapidement si elle atteint des niveaux de 2 à 2.5 %.

Poussière de charbon

En plus de provoquer une maladie pulmonaire noire (anthracose) si elle est inhalée par les mineurs, la poussière de charbon est explosive lorsqu'elle est mélangée à l'air et enflammée. La poussière de charbon en suspension dans l'air peut être contrôlée par des pulvérisations d'eau et une ventilation par aspiration. Il peut être récupéré par filtration de l'air de recirculation ou il peut être neutralisé par l'ajout de poussière de roche en quantités suffisantes pour rendre inerte le mélange poussière de charbon/air.

Noir

L'exploration minière est le précurseur de l'exploitation minière. L'exploration est une activité à haut risque et à coût élevé qui, si elle réussit, aboutit à la découverte d'un gisement minéral qui peut être exploité de manière rentable. En 1992, 1.2 milliard de dollars américains ont été dépensés dans le monde pour l'exploration; ce montant est passé à près de 2.7 milliards de dollars EU en 1995. De nombreux pays encouragent les investissements dans l'exploration et la concurrence est vive pour explorer les zones présentant un bon potentiel de découverte. Presque sans exception, l'exploration minérale est aujourd'hui effectuée par des équipes interdisciplinaires de prospecteurs, géologues, géophysiciens et géochimistes qui recherchent des gisements minéraux sur tous les terrains à travers le monde.

L'exploration minière commence par une reconnaissance or génératif étape et passe par une évaluation cible étape qui, en cas de succès, conduit à exploration avancée. Au fur et à mesure qu'un projet progresse à travers les différentes étapes d'exploration, le type de travail change, tout comme les problèmes de santé et de sécurité.

Les travaux de reconnaissance sur le terrain sont souvent menés par de petits groupes de géoscientifiques avec un soutien limité en terrain inconnu. La reconnaissance peut comprendre la prospection, la cartographie et l'échantillonnage géologiques, l'échantillonnage géochimique à large espacement et préliminaire et les levés géophysiques. Une exploration plus détaillée commence pendant la phase de test des cibles une fois que le terrain est acquis par le biais d'un permis, d'une concession, d'un bail ou de concessions minières. Les travaux de terrain détaillés comprenant la cartographie géologique, l'échantillonnage et les levés géophysiques et géochimiques nécessitent une grille de contrôle des levés. Ces travaux donnent fréquemment des cibles qui justifient des tests par tranchées ou forages, nécessitant l'utilisation d'équipements lourds tels que des rétrocaveuses, des pelles mécaniques, des bulldozers, des perceuses et, occasionnellement, des explosifs. L'équipement de forage au diamant, rotatif ou à percussion peut être monté sur camion ou peut être transporté jusqu'au site de forage sur des patins. Parfois, des hélicoptères sont utilisés pour élinguer les foreuses entre les sites de forage.

Certains résultats d'exploration du projet seront suffisamment encourageants pour justifier une exploration avancée nécessitant la collecte d'échantillons volumineux ou en vrac pour évaluer le potentiel économique d'un gisement minéral. Cela peut être accompli par un forage intensif, bien que pour de nombreux gisements minéraux, une certaine forme de tranchée ou d'échantillonnage souterrain puisse être nécessaire. Un puits d'exploration, une rampe ou une galerie d'accès peuvent être creusés pour obtenir un accès souterrain au gisement. Bien que le travail réel soit effectué par des mineurs, la plupart des sociétés minières veilleront à ce qu'un géologue d'exploration soit responsable du programme d'échantillonnage souterrain.

Santé et sécurité

Dans le passé, les employeurs mettaient rarement en œuvre ou surveillaient les programmes et procédures de sécurité de l'exploration. Même aujourd'hui, les travailleurs de l'exploration ont souvent une attitude cavalière à l'égard de la sécurité. Par conséquent, les questions de santé et de sécurité peuvent être négligées et ne pas être considérées comme faisant partie intégrante du travail de l'explorateur. Heureusement, de nombreuses sociétés d'exploration minière s'efforcent maintenant de changer cet aspect de la culture d'exploration en exigeant que les employés et les entrepreneurs suivent les procédures de sécurité établies.

Les travaux d'exploration sont souvent saisonniers. Par conséquent, il existe des pressions pour terminer le travail dans un délai limité, parfois au détriment de la sécurité. De plus, à mesure que les travaux d'exploration progressent vers des étapes ultérieures, le nombre et la variété des risques et des dangers augmentent. Les premiers travaux de reconnaissance sur le terrain ne nécessitent qu'une petite équipe de terrain et un camp. Une exploration plus détaillée nécessite généralement de plus grands camps sur le terrain pour accueillir un plus grand nombre d'employés et d'entrepreneurs. Les questions de sécurité - en particulier la formation sur les problèmes de santé personnels, les dangers des camps et des chantiers, l'utilisation sûre de l'équipement et la sécurité des traverses - deviennent très importantes pour les géoscientifiques qui n'ont peut-être pas eu d'expérience de travail sur le terrain.

Étant donné que les travaux d'exploration sont souvent effectués dans des régions éloignées, l'évacuation vers un centre de traitement médical peut être difficile et peut dépendre des conditions météorologiques ou de la lumière du jour. Par conséquent, les procédures d'urgence et les communications doivent être soigneusement planifiées et testées avant le début des travaux sur le terrain.

Bien que la sécurité en plein air puisse être considérée comme du bon sens ou du « bon sens », il faut se rappeler que ce qui est considéré comme du bon sens dans une culture peut ne pas l'être dans une autre culture. Les sociétés minières devraient fournir aux employés de l'exploration un manuel de sécurité qui traite des problèmes des régions où ils travaillent. Un manuel de sécurité complet peut constituer la base des réunions d'orientation du camp, des sessions de formation et des réunions de routine sur la sécurité tout au long de la saison sur le terrain.

Prévention des risques pour la santé personnelle

Les travaux d'exploration soumettent les employés à un travail physique intense qui comprend la traversée du terrain, le levage fréquent d'objets lourds, l'utilisation d'équipements potentiellement dangereux et l'exposition à la chaleur, au froid, aux précipitations et peut-être à la haute altitude (voir figure 1). Il est essentiel que les employés soient en bonne condition physique et en bonne santé lorsqu'ils commencent à travailler sur le terrain. Les employés doivent avoir des vaccinations à jour et être exempts de maladies transmissibles (par exemple, l'hépatite et la tuberculose) qui peuvent se propager rapidement dans un campement. Idéalement, tous les travailleurs de l'exploration devraient être formés et certifiés en secourisme de base et en compétences de secourisme en milieu sauvage. Les camps ou chantiers plus importants doivent avoir au moins un employé formé et certifié en compétences avancées ou industrielles en secourisme.

Figure 1. Forage dans les montagnes en Colombie-Britannique, Canada, avec une foreuse Winkie légère

William S.Mitchell

Les travailleurs à l'extérieur doivent porter des vêtements appropriés qui les protègent de la chaleur extrême, du froid et de la pluie ou de la neige. Dans les régions où les niveaux de lumière ultraviolette sont élevés, les travailleurs doivent porter un chapeau à larges bords et utiliser une lotion solaire avec un facteur de protection solaire (FPS) élevé pour protéger la peau exposée. Lorsqu'un insectifuge est nécessaire, un insectifuge contenant du DEET (N,N-diéthylméta-toluamide) est le plus efficace pour prévenir les piqûres de moustiques. Les vêtements traités à la perméthrine aident à protéger contre les tiques.

Formation. Tous les employés sur le terrain doivent recevoir une formation sur des sujets tels que le levage, l'utilisation correcte des équipements de sécurité approuvés (par exemple, des lunettes de sécurité, des bottes de sécurité, des respirateurs, des gants appropriés) et les précautions sanitaires nécessaires pour prévenir les blessures dues au stress dû à la chaleur, au stress dû au froid, à la déshydratation, exposition aux rayons ultraviolets, protection contre les piqûres d'insectes et exposition à toute maladie endémique. Les travailleurs de l'exploration qui acceptent des affectations dans des pays en développement devraient se renseigner sur les problèmes locaux de santé et de sécurité, y compris la possibilité d'enlèvement, de vol et d'agression.

Mesures préventives pour le camping

Les problèmes potentiels de santé et de sécurité varient selon l'emplacement, la taille et le type de travail effectué dans un camp. Tout terrain de camping doit respecter les réglementations locales en matière d'incendie, de santé, d'assainissement et de sécurité. Un campement propre et ordonné contribuera à réduire les accidents.

Localisation. Un camping doit être établi aussi près que possible du lieu de travail afin de minimiser le temps de déplacement et l'exposition aux dangers associés au transport. Un camping doit être situé à l'écart de tout danger naturel et tenir compte des habitudes et de l'habitat des animaux sauvages qui peuvent envahir un camp (par exemple, insectes, ours et reptiles). Dans la mesure du possible, les camps doivent être situés à proximité d'une source d'eau potable propre (voir figure 2). Lorsque vous travaillez à très haute altitude, le camp doit être situé à une altitude inférieure pour aider à prévenir le mal de l'altitude.

Figure 2. Camp d'été, Territoires du Nord-Ouest, Canada

William S.Mitchell

Lutte contre les incendies et manutention du combustible. Les camps doivent être installés de manière à ce que les tentes ou les structures soient bien espacées pour prévenir ou réduire la propagation du feu. Le matériel de lutte contre l'incendie doit être conservé dans une cache centrale et les extincteurs appropriés conservés dans les cuisines et les bureaux. Les réglementations anti-tabac aident à prévenir les incendies à la fois dans le camp et sur le terrain. Tous les travailleurs doivent participer aux exercices d'incendie et connaître les plans d'évacuation en cas d'incendie. Les carburants doivent être étiquetés avec précision pour garantir que le bon carburant est utilisé pour les lanternes, les poêles, les générateurs, etc. Les caches de carburant doivent être situées à au moins 100 m du camp et au-dessus de tout niveau potentiel d'inondation ou de marée.

Assainissement. Les camps ont besoin d'un approvisionnement en eau potable. La source doit être testée pour la pureté, si nécessaire. Si nécessaire, l'eau potable doit être stockée dans des récipients propres et étiquetés, séparés de l'eau non potable. Les envois alimentaires doivent être examinés pour la qualité à l'arrivée et immédiatement réfrigérés ou stockés dans des conteneurs pour éviter les invasions d'insectes, de rongeurs ou d'animaux plus gros. Les installations de lavage des mains doivent être situées à proximité des zones de restauration et des latrines. Les latrines doivent être conformes aux normes de santé publique et doivent être situées à au moins 100 m de tout cours d'eau ou rivage.

Équipement de camp, équipement de terrain et machinerie. Tout l'équipement (p. ex. scies à chaîne, haches, marteaux piqueurs, machettes, radios, réchauds, lanternes, équipement géophysique et géochimique) doit être maintenu en bon état. Si des armes à feu sont nécessaires pour la sécurité personnelle des animaux sauvages tels que les ours, leur utilisation doit être strictement contrôlée et surveillée.

Communication. Il est important d'établir des horaires de communication réguliers. Une bonne communication augmente le moral et la sécurité et constitue la base d'un plan d'intervention d'urgence.

Formation. Les employés doivent être formés à l'utilisation sécuritaire de tout l'équipement. Tous les géophysiciens et assistants doivent être formés à l'utilisation d'équipements géophysiques au sol (terre) pouvant fonctionner à courant ou à haute tension. Les sujets de formation supplémentaires devraient inclure la prévention des incendies, les exercices d'incendie, la manipulation du carburant et la manipulation des armes à feu, le cas échéant.

Mesures préventives sur le chantier

Les essais ciblés et les étapes avancées d'exploration nécessitent des campements plus grands et l'utilisation d'équipement lourd sur le chantier. Seuls les travailleurs formés ou les visiteurs autorisés devraient être autorisés sur les chantiers où de l'équipement lourd est en marche.

Matériel lourd. Seul le personnel dûment autorisé et formé peut utiliser de l'équipement lourd. Les travailleurs doivent être constamment vigilants et ne jamais s'approcher d'équipements lourds à moins d'être certains que l'opérateur sait où ils se trouvent, ce qu'ils ont l'intention de faire et où ils ont l'intention d'aller.

Figure 3. Foreuse montée sur camion en Australie

Williams S. Mitchll

Appareils de forage. Les équipes doivent être entièrement formées pour le travail. Ils doivent porter un équipement de protection individuelle approprié (p. ex., casques de protection, bottes à embout d'acier, protection auditive, gants, lunettes et masques anti-poussière) et éviter de porter des vêtements amples qui pourraient se coincer dans la machinerie. Les appareils de forage doivent être conformes à toutes les exigences de sécurité (par exemple, des protections qui couvrent toutes les pièces mobiles des machines, des tuyaux d'air à haute pression fixés avec des colliers et des chaînes de sécurité) (voir figure 3). Les travailleurs doivent être conscients des conditions glissantes, humides, grasses ou verglacées sous les pieds et la zone de forage doit être aussi ordonnée que possible (voir figure 4).

Figure 4. Forage à circulation inverse sur un lac gelé au Canada

William S.Mitchell

Fouilles. Les fosses et les tranchées doivent être construites pour répondre aux directives de sécurité avec des systèmes de support ou les côtés coupés à 45º pour empêcher l'effondrement. Les travailleurs ne doivent jamais travailler seuls ou rester seuls dans une fosse ou une tranchée, même pour une courte période, car ces excavations s'effondrent facilement et peuvent ensevelir des travailleurs.

Explosifs. Seul le personnel formé et autorisé doit manipuler les explosifs. Les réglementations relatives à la manipulation, au stockage et au transport des explosifs et des détonateurs doivent être scrupuleusement respectées.

Mesures préventives en terrain traversant

Les travailleurs de l'exploration doivent être prêts à faire face au terrain et au climat de leur zone de terrain. Le terrain peut inclure des déserts, des marécages, des forêts ou un terrain montagneux de jungle ou de glaciers et de champs de neige. Les conditions peuvent être chaudes ou froides et sèches ou humides. Les risques naturels peuvent inclure la foudre, les feux de brousse, les avalanches, les coulées de boue ou les crues soudaines, etc. Les insectes, les reptiles et/ou les grands animaux peuvent présenter des dangers mortels.

Les travailleurs ne doivent pas prendre de risques ni se mettre en danger pour obtenir des échantillons. Les employés doivent recevoir une formation sur les procédures de traversée sécuritaires pour le terrain et les conditions climatiques où ils travaillent. Ils ont besoin d'une formation de survie pour reconnaître et combattre l'hypothermie, l'hyperthermie et la déshydratation. Les employés doivent travailler par paires et transporter suffisamment d'équipement, de nourriture et d'eau (ou avoir accès à une cache d'urgence) pour leur permettre de passer une ou deux nuits inattendues sur le terrain en cas d'urgence. Les agents de terrain doivent maintenir des horaires de communication de routine avec le camp de base. Tous les camps sur le terrain doivent avoir établi et testé des plans d'intervention d'urgence au cas où les travailleurs sur le terrain auraient besoin d'être secourus.

Mesures préventives dans le transport

De nombreux accidents et incidents surviennent lors du transport vers ou depuis un chantier d'exploration. La vitesse excessive et/ou la consommation d'alcool au volant de véhicules ou de bateaux sont des problèmes de sécurité pertinents.

Véhicules. Les causes courantes d'accidents de la route comprennent les conditions routières et/ou météorologiques dangereuses, les véhicules surchargés ou mal chargés, les pratiques de remorquage dangereuses, la fatigue du conducteur, les conducteurs inexpérimentés et les animaux ou les personnes sur la route, surtout la nuit. Les mesures préventives consistent à suivre des techniques de conduite défensive lors de l'utilisation de tout type de véhicule. Les conducteurs et les passagers des voitures et des camions doivent boucler leur ceinture de sécurité et suivre les procédures de chargement et de remorquage en toute sécurité. Seuls les véhicules qui peuvent fonctionner en toute sécurité dans le terrain et les conditions météorologiques de la zone de terrain, par exemple, les véhicules à 4 roues motrices, les motos à 2 roues, les véhicules tout-terrain (VTT) ou les motoneiges doivent être utilisés (voir figure 5). Les véhicules doivent faire l'objet d'un entretien régulier et contenir un équipement adéquat, y compris un équipement de survie. Des vêtements de protection et un casque sont requis lors de la conduite de VTT ou de motos à 2 roues.

Figure 5. Transport hivernal sur le terrain au Canada

William S.Mitchell

Avion. L'accès aux sites éloignés dépend souvent d'aéronefs à voilure fixe et d'hélicoptères (voir figure 6). Seules les compagnies de charter avec un équipement bien entretenu et un bon dossier de sécurité doivent être engagées. Les avions équipés de moteurs à turbine sont recommandés. Les pilotes ne doivent jamais dépasser le nombre légal d'heures de vol autorisées et ne doivent jamais voler lorsqu'ils sont fatigués ou qu'on leur demande de voler dans des conditions météorologiques inacceptables. Les pilotes doivent surveiller le bon chargement de tous les aéronefs et se conformer aux restrictions de charge utile. Pour prévenir les accidents, les travailleurs de l'exploration doivent être formés pour travailler en toute sécurité autour des aéronefs. Ils doivent suivre les procédures d'embarquement et de chargement en toute sécurité. Personne ne doit marcher en direction des hélices ou des pales du rotor ; ils sont invisibles lors du déplacement. Les sites d'atterrissage des hélicoptères doivent être exempts de débris qui peuvent devenir des projectiles en suspension dans le courant descendant des pales du rotor.

Figure 6. Déchargement des fournitures de terrain de Twin Otter, Territoires du Nord-Ouest, Canada

William S.Mitchell

Élingage. Les hélicoptères sont souvent utilisés pour transporter des fournitures, du carburant, des exercices et du matériel de campement. Certains risques majeurs incluent la surcharge, l'utilisation incorrecte ou mal entretenue des équipements d'élingage, les chantiers désordonnés avec des débris ou des équipements qui peuvent être emportés par le vent, la végétation en saillie ou tout ce sur quoi les charges peuvent s'accrocher. De plus, la fatigue du pilote, le manque de formation du personnel, une mauvaise communication entre les parties impliquées (en particulier entre le pilote et l'homme au sol) et des conditions météorologiques marginales augmentent les risques d'élingage. Pour un élingage en toute sécurité et pour prévenir les accidents, toutes les parties doivent suivre les procédures d'élingage en toute sécurité et être pleinement vigilantes et bien informées avec des responsabilités mutuelles clairement comprises. Le poids de la cargaison à l'élingue ne doit pas dépasser la capacité de levage de l'hélicoptère. Les charges doivent être disposées de manière à ce qu'elles soient sécurisées et que rien ne glisse hors du filet de chargement. Lorsque vous élinguez avec une très longue ligne (par exemple, jungle, sites montagneux avec de très grands arbres), un tas de bûches ou de gros rochers doit être utilisé pour alourdir l'élingue pour le voyage de retour, car il ne faut jamais voler avec des élingues vides ou des longes pendantes. du crochet de la bretelle. Des accidents mortels se sont produits lorsque des longes non lestées ont heurté la queue ou le rotor principal de l'hélicoptère pendant le vol.

Bateaux. Les travailleurs qui dépendent de bateaux pour le transport sur le terrain sur les eaux côtières, les lacs de montagne, les ruisseaux ou les rivières peuvent faire face à des dangers dus aux vents, au brouillard, aux rapides, aux bas-fonds et aux objets submergés ou semi-submergés. Pour prévenir les accidents de navigation, les opérateurs doivent connaître et ne pas dépasser les limites de leur bateau, de leur moteur et de leurs propres capacités de navigation. Le bateau le plus grand et le plus sûr disponible pour le travail doit être utilisé. Tous les travailleurs doivent porter un vêtement de flottaison individuel (VFI) de bonne qualité lorsqu'ils voyagent et/ou travaillent dans de petites embarcations. De plus, tous les bateaux doivent contenir tout l'équipement légalement requis ainsi que les pièces de rechange, les outils, l'équipement de survie et de premiers secours et toujours transporter et utiliser des cartes et des tables des marées à jour.

Noir

Les minéraux et les produits minéraux sont l'épine dorsale de la plupart des industries. Une certaine forme d'exploitation minière ou de carrière est pratiquée dans pratiquement tous les pays du monde. L'exploitation minière a d'importants effets sur l'économie, l'environnement, la main-d'œuvre et la société, tant dans les pays ou les régions où elle est exercée qu'au-delà. Pour de nombreux pays en développement, l'exploitation minière représente une part importante du PIB et, souvent, l'essentiel des recettes en devises et des investissements étrangers.

L'impact environnemental de l'exploitation minière peut être important et durable. Il existe de nombreux exemples de bonnes et de mauvaises pratiques dans la gestion et la réhabilitation des zones minées. L'effet environnemental de l'utilisation des minéraux devient un enjeu important pour l'industrie et sa main-d'œuvre. Le débat sur le réchauffement climatique, par exemple, pourrait affecter l'utilisation du charbon dans certaines régions ; le recyclage diminue la quantité de nouveau matériau nécessaire ; et l'utilisation croissante de matériaux non minéraux, tels que les plastiques, affecte l'intensité d'utilisation des métaux et des minéraux par unité de PIB.

La concurrence, la baisse des teneurs minérales, l'augmentation des coûts de traitement, la privatisation et la restructuration poussent les sociétés minières à réduire leurs coûts et à augmenter leur productivité. La forte intensité capitalistique d'une grande partie de l'industrie minière encourage les sociétés minières à rechercher l'utilisation maximale de leur équipement, ce qui appelle à son tour des modèles de travail plus flexibles et souvent plus intensifs. L'emploi est en baisse dans de nombreuses régions minières en raison de l'augmentation de la productivité, de la restructuration radicale et de la privatisation. Ces changements n'affectent pas seulement les mineurs qui doivent trouver un autre emploi ; ceux qui restent dans l'industrie doivent avoir plus de compétences et plus de flexibilité. Trouver l'équilibre entre la volonté des entreprises minières de réduire leurs coûts et celle des travailleurs de préserver leur emploi a été un enjeu clé dans le monde minier. Les communautés minières doivent également s'adapter aux nouvelles opérations minières, ainsi qu'à la réduction des effectifs ou à la fermeture.

L'exploitation minière est souvent considérée comme une industrie spéciale impliquant des communautés soudées et des travailleurs effectuant un travail sale et dangereux. L'exploitation minière est également un secteur où de nombreux dirigeants - gestionnaires et employeurs - sont d'anciens mineurs ou ingénieurs miniers ayant une vaste expérience de première main des problèmes qui affectent leurs entreprises et leur main-d'œuvre. De plus, les mineurs ont souvent été l'élite des travailleurs de l'industrie et ont souvent été à l'avant-garde lorsque les changements politiques et sociaux se sont produits plus rapidement que ne l'envisageait le gouvernement en place.

Environ 23 milliards de tonnes de minerais, y compris le charbon, sont produits chaque année. Pour les minéraux de grande valeur, la quantité de déchets produits est plusieurs fois supérieure à celle du produit final. Par exemple, chaque once d'or est le résultat du traitement d'environ 12 tonnes de minerai ; chaque tonne de cuivre provient d'environ 30 tonnes de minerai. Pour les matériaux de moindre valeur (par exemple, le sable, le gravier et l'argile) – qui représentent la majeure partie des matériaux extraits – la quantité de déchets pouvant être tolérée est minime. On peut toutefois supposer que les mines du monde doivent produire au moins le double de la quantité finale requise (sans compter l'enlèvement des « morts-terrains » de surface, qui sont ensuite remplacés et donc manipulés deux fois). Ainsi, à l'échelle mondiale, quelque 50 milliards de tonnes de minerai sont extraites chaque année. Cela équivaut à creuser chaque année un trou de 1.5 mètre de profondeur de la taille de la Suisse.

Emplois

L'industrie minière n'est pas un gros employeur. Elle représente environ 1 % de la main-d'œuvre mondiale, soit quelque 30 millions de personnes, dont 10 millions produisent du charbon. Cependant, pour chaque emploi minier, il y a au moins un emploi qui dépend directement de l'exploitation minière. En outre, on estime qu'au moins 6 millions de personnes non incluses dans le chiffre ci-dessus travaillent dans des mines artisanales. Si l'on tient compte des personnes à charge, le nombre de personnes qui dépendent de l'exploitation minière pour vivre est susceptible d'être d'environ 300 millions.

Sécurité et santé

Les mineurs sont confrontés à une combinaison de conditions de travail en constante évolution, à la fois quotidiennement et tout au long du quart de travail. Certains travaillent dans une atmosphère sans lumière naturelle ni ventilation, créant des vides dans la terre en enlevant de la matière et en essayant de s'assurer qu'il n'y aura pas de réaction immédiate des strates environnantes. Malgré les efforts considérables déployés dans de nombreux pays, le nombre de morts, de blessures et de maladies parmi les mineurs du monde signifie que, dans la plupart des pays, l'exploitation minière reste l'activité la plus dangereuse si l'on tient compte du nombre de personnes exposées au risque.

Bien qu'elle ne représente que 1 % de la main-d'œuvre mondiale, l'exploitation minière est responsable d'environ 8 % des accidents mortels au travail (environ 15,000 XNUMX par an). Aucune donnée fiable n'existe en ce qui concerne les blessures, mais elles sont importantes, de même que le nombre de travailleurs touchés par des maladies professionnelles (telles que les pneumoconioses, les pertes auditives et les effets des vibrations) dont l'incapacité prématurée, voire la mort, peut être directement attribuée à leur travail.

L'OIT et l'exploitation minière

L'Organisation internationale du travail (OIT) s'est occupée des problèmes sociaux et du travail de l'industrie minière depuis ses débuts, déployant des efforts considérables pour améliorer le travail et la vie des travailleurs de l'industrie minière, depuis l'adoption des Heures de travail (Coal Mines ) (n° 31) en 1931 à la convention (n° 176) sur la sécurité et la santé dans les mines, qui a été adoptée par la Conférence internationale du Travail en 1995. , conditions de travail et formation à la sécurité et à la santé au travail et aux relations industrielles. Les résultats sont plus de 50 conclusions et résolutions concertées, dont certaines ont été utilisées au niveau national ; d'autres ont déclenché une action de l'OIT, y compris une variété de programmes de formation et d'assistance dans les Etats Membres. Certaines ont mené à l'élaboration de codes de pratique en matière de sécurité et, plus récemment, à la nouvelle norme du travail.

En 1996, un nouveau système de réunions tripartites plus courtes et plus ciblées a été introduit, au cours desquelles des questions minières d'actualité seront identifiées et discutées afin de traiter les problèmes de manière pratique dans les pays et régions concernés, au niveau national et par l'OIT. . Le premier d'entre eux, en 1999, traitera des questions sociales et du travail de l'exploitation minière à petite échelle.

Les questions sociales et de travail dans le secteur minier ne peuvent être séparées d'autres considérations, qu'elles soient économiques, politiques, techniques ou environnementales. Bien qu'il ne puisse y avoir d'approche modèle pour s'assurer que l'industrie minière se développe d'une manière qui profite à toutes les parties concernées, il est clairement nécessaire qu'elle le fasse. L'OIT fait ce qu'elle peut pour contribuer au développement social et professionnel de cette industrie vitale. Mais cela ne peut pas fonctionner seul; elle doit bénéficier de la participation active des partenaires sociaux afin de maximiser son impact. L'OIT travaille également en étroite collaboration avec d'autres organisations internationales, portant à leur attention la dimension sociale et professionnelle de l'industrie minière et collaborant avec elles, le cas échéant.

En raison de la nature dangereuse de l'exploitation minière, l'OIT a toujours été profondément préoccupée par l'amélioration de la sécurité et de la santé au travail. La Classification internationale des radiographies des pneumoconioses du BIT est un outil internationalement reconnu pour enregistrer systématiquement les anomalies radiographiques du thorax provoquées par l'inhalation de poussières. Deux codes de pratique sur la sécurité et la santé traitent exclusivement des mines souterraines et à ciel ouvert; d'autres concernent l'industrie minière.

L'adoption de la Convention sur la sécurité et la santé dans les mines en 1995, qui a posé le principe d'une action nationale pour l'amélioration des conditions de travail dans l'industrie minière, est importante car :

• Les mineurs sont confrontés à des risques particuliers.
• L'industrie minière dans de nombreux pays prend une importance croissante.
• Les normes antérieures de l'OIT sur la sécurité et la santé au travail, ainsi que la législation en vigueur dans de nombreux pays, ne sont pas adaptées aux besoins spécifiques de l'industrie minière.

Les deux premières ratifications de la Convention ont eu lieu au milieu de 1997; il entrera en vigueur à la mi-1998.

Formation

Ces dernières années, l'OIT a mené à bien divers projets de formation visant à améliorer la sécurité et la santé des mineurs par une plus grande sensibilisation, une meilleure inspection et une formation au sauvetage. Les activités de l'OIT à ce jour ont contribué à des progrès dans de nombreux pays, en mettant la législation nationale en conformité avec les normes internationales du travail et en élevant le niveau de sécurité et de santé au travail dans l'industrie minière.

Relations industrielles et emploi

La pression pour améliorer la productivité face à l'intensification de la concurrence peut parfois conduire à remettre en cause les principes fondamentaux de la liberté syndicale et de la négociation collective lorsque les entreprises perçoivent que leur rentabilité, voire leur survie, est menacée. Mais des relations professionnelles saines fondées sur l'application constructive de ces principes peuvent apporter une contribution importante à l'amélioration de la productivité. Cette question a été longuement examinée lors d'une réunion en 1995. Un point important est ressorti de la nécessité d'une concertation étroite entre les partenaires sociaux pour que toute restructuration nécessaire réussisse et que l'industrie minière dans son ensemble en tire des bénéfices durables. En outre, il a été convenu qu'une nouvelle flexibilité de l'organisation du travail et des méthodes de travail ne devrait pas compromettre les droits des travailleurs ni nuire à la santé et à la sécurité.

Exploitation minière à petite échelle

L'exploitation minière à petite échelle se divise en deux grandes catégories. Le premier est l'extraction minière et l'extraction de matériaux industriels et de construction à petite échelle, des opérations essentiellement destinées aux marchés locaux et présentes dans tous les pays (voir figure 1). Des réglementations pour les contrôler et les taxer sont souvent en place mais, comme pour les petites usines de fabrication, le manque d'inspection et une application laxiste signifient que les opérations informelles ou illégales persistent.

Figure 1. Carrière de pierre à petite échelle au Bengale occidental

La deuxième catégorie est l'extraction de minerais de valeur relativement élevée, notamment l'or et les pierres précieuses (voir figure 2). La production est généralement exportée, par vente à des agences agréées ou par contrebande. La taille et le caractère de ce type d'exploitation minière à petite échelle ont rendu les lois qui y sont inadéquates et impossibles à appliquer.

Figure 2. Mine d'or à petite échelle au Zimbabwe

L'exploitation minière à petite échelle fournit des emplois considérables, en particulier dans les zones rurales. Dans certains pays, beaucoup plus de personnes sont employées dans l'exploitation minière à petite échelle, souvent informelle, que dans le secteur minier formel. Les données limitées qui existent suggèrent que plus de six millions de personnes se livrent à l'exploitation minière à petite échelle. Malheureusement, nombre de ces emplois sont précaires et loin d'être conformes aux normes internationales et nationales du travail. Les taux d'accidents dans les mines à petite échelle sont généralement six à sept fois plus élevés que dans les grandes exploitations, même dans les pays industrialisés. Les maladies, dont beaucoup sont dues à des conditions insalubres, sont courantes sur de nombreux sites. Cela ne veut pas dire qu'il n'y a pas de mines sûres, propres et à petite échelle – il y en a, mais elles ont tendance à être une petite minorité.

L'emploi des enfants est un problème particulier. Dans le cadre de son Programme international pour l'abolition du travail des enfants, l'OIT entreprend des projets dans plusieurs pays d'Afrique, d'Asie et d'Amérique latine afin d'offrir des possibilités d'éducation et d'autres perspectives génératrices de revenus pour retirer les enfants des mines de charbon, d'or et de pierres précieuses dans trois régions de ces pays. Ce travail est coordonné avec le syndicat international des mineurs (ICEM) et avec des organisations non gouvernementales (ONG) locales et des agences gouvernementales.

Les ONG ont également travaillé dur et efficacement au niveau local pour introduire des technologies appropriées afin d'améliorer l'efficacité et d'atténuer l'impact sanitaire et environnemental de l'exploitation minière à petite échelle. Certaines organisations gouvernementales internationales (OIG) ont entrepris des études et élaboré des lignes directrices et des programmes d'action. Celles-ci portent sur le travail des enfants, le rôle des femmes et des peuples autochtones, la réforme de la fiscalité et des titres fonciers et l'impact sur l'environnement mais, jusqu'à présent, elles semblent avoir eu peu d'effet perceptible. Il convient de noter, cependant, que sans le soutien actif et la participation des gouvernements, le succès de tels efforts est problématique.

De plus, pour la plupart, les petits mineurs semblent peu intéressés par l'utilisation de technologies bon marché, facilement disponibles et efficaces pour atténuer les effets sur la santé et l'environnement, comme les cornues pour récupérer le mercure. Il n'y a souvent aucune incitation à le faire, puisque le coût du mercure n'est pas une contrainte. De plus, en particulier dans le cas des mineurs itinérants, il n'y a souvent aucun intérêt à long terme à conserver la terre pour l'utiliser après la fin de l'exploitation minière. Le défi consiste à montrer aux petits mineurs qu'il existe de meilleures façons de procéder à leur exploitation minière qui ne limiteraient pas indûment leurs activités et seraient meilleures pour eux en termes de santé et de richesse, meilleures pour la terre et meilleures pour le pays. Les « Lignes directrices de Harare », élaborées lors du Séminaire interrégional des Nations Unies de 1993 sur les lignes directrices pour le développement de l'exploitation minière à petite et moyenne échelle, fournissent des orientations aux gouvernements et aux agences de développement pour aborder les différents problèmes de manière complète et coordonnée. L'absence d'implication des organisations d'employeurs et de travailleurs dans la plupart des activités minières à petite échelle impose au gouvernement une responsabilité particulière dans l'intégration de la petite exploitation minière dans le secteur formel, une action qui améliorerait le sort des mineurs artisanaux et considérablement accroître les avantages économiques et sociaux de l'exploitation minière à petite échelle. De plus, lors d'une table ronde internationale en 1995 organisée par la Banque mondiale, une stratégie pour l'exploitation minière artisanale visant à minimiser les effets secondaires négatifs - y compris les mauvaises conditions de sécurité et de santé de cette activité - et à maximiser les avantages socio-économiques a été développée.

La Convention sur la sécurité et la santé dans les mines et la Recommandation (n° 183) qui l'accompagne énoncent en détail une référence convenue au niveau international pour guider la législation et la pratique nationales. Il couvre toutes les mines, fournissant un plancher - l'exigence de sécurité minimale par rapport à laquelle tous les changements dans les opérations minières doivent être mesurés. Les dispositions de la convention sont déjà incluses dans la nouvelle législation minière et dans les conventions collectives de plusieurs pays et les normes minimales qu'elle fixe sont dépassées par les réglementations de sécurité et de santé déjà promulguées dans de nombreux pays miniers. Il reste à ratifier la Convention dans tous les pays (la ratification lui donnerait force de loi), à s'assurer que les autorités compétentes disposent des effectifs et des financements adéquats pour qu'elles puissent contrôler l'application de la réglementation dans tous les secteurs de l'industrie minière. . L'OIT surveillera également l'application de la convention dans les pays qui la ratifieront.

Noir

Adapté de UNEP et IISI 1997 et d'un article non publié de Jerry Spiegel.

En raison du volume et de la complexité de ses opérations et de sa forte utilisation d'énergie et de matières premières, l'industrie sidérurgique, comme d'autres industries "lourdes", a le potentiel d'avoir un impact significatif sur l'environnement et la population des communautés voisines. . La figure 1 résume les polluants et les déchets générés par ses principaux processus de production. Ils comprennent trois catégories principales : les polluants atmosphériques, les contaminants des eaux usées et les déchets solides.

Figure 1. Organigramme des polluants et déchets générés par différents procédés

Historiquement, les enquêtes sur l'impact de l'industrie sidérurgique sur la santé publique se sont concentrées sur les effets localisés dans les zones locales densément peuplées dans lesquelles la production d'acier était concentrée et en particulier dans des régions spécifiques où des épisodes aigus de pollution de l'air ont été enregistrés, comme le vallées de la Donora et de la Meuse, et le triangle entre la Pologne, l'ex-Tchécoslovaquie et l'ex-République démocratique allemande (OMS 1992).

Les polluants atmosphériques

Les polluants atmosphériques provenant des opérations de fabrication du fer et de l'acier ont toujours été une préoccupation environnementale. Ces polluants comprennent des substances gazeuses telles que les oxydes de soufre, le dioxyde d'azote et le monoxyde de carbone. De plus, les particules telles que la suie et la poussière, qui peuvent contenir des oxydes de fer, ont fait l'objet de contrôles. Les émissions des fours à coke et des usines de sous-produits des fours à coke ont été une préoccupation, mais les améliorations continues de la technologie de la fabrication de l'acier et du contrôle des émissions au cours des deux dernières décennies, associées à des réglementations gouvernementales plus strictes, ont considérablement réduit ces émissions. en Amérique du Nord, en Europe occidentale et au Japon. Les coûts totaux de la lutte contre la pollution, dont plus de la moitié sont liés aux émissions atmosphériques, ont été estimés entre 1 et 3 % des coûts de production totaux ; les installations de dépollution de l'air ont représenté environ 10 à 20 % des investissements totaux des usines. Ces coûts créent un obstacle à l'application mondiale de contrôles de pointe dans les pays en développement et pour les entreprises plus anciennes et économiquement marginales.

Les polluants atmosphériques varient en fonction du processus particulier, de l'ingénierie et de la construction de l'usine, des matières premières utilisées, des sources et des quantités d'énergie nécessaires, de la mesure dans laquelle les déchets sont recyclés dans le processus et de l'efficacité des contrôles de la pollution. Par exemple, l'introduction de la fabrication d'acier à base d'oxygène a permis la collecte et le recyclage des gaz résiduaires de manière contrôlée, réduisant les quantités à évacuer, tandis que l'utilisation du procédé de coulée continue a réduit la consommation d'énergie, entraînant une une réduction des émissions. Cela a augmenté le rendement du produit et amélioré la qualité.

le dioxyde de soufre

La quantité de dioxyde de soufre, formé en grande partie dans les processus de combustion, dépend principalement de la teneur en soufre du combustible fossile utilisé. Le coke et le gaz de four à coke utilisés comme combustibles sont des sources majeures de dioxyde de soufre. Dans l'atmosphère, le dioxyde de soufre peut réagir avec les radicaux oxygène et l'eau pour former un aérosol d'acide sulfurique et, en combinaison avec l'ammoniac, peut former un aérosol de sulfate d'ammonium. Les effets sur la santé attribués aux oxydes de soufre ne sont pas seulement dus au dioxyde de soufre mais aussi à sa tendance à former de tels aérosols respirables. De plus, le dioxyde de soufre peut être adsorbé sur les particules, dont beaucoup sont dans la plage respirable. Ces expositions potentielles peuvent être réduites non seulement par l'utilisation de carburants à faible teneur en soufre, mais également par la réduction de la concentration des particules. L'utilisation accrue de fours électriques a réduit les émissions d'oxydes de soufre en éliminant le besoin de coke, mais cela a répercuté cette charge de contrôle de la pollution sur les centrales produisant de l'électricité. La désulfuration des gaz de four à coke est réalisée par l'élimination des composés soufrés réduits, principalement le sulfure d'hydrogène, avant la combustion.

Oxydes d'azote

Comme les oxydes de soufre, les oxydes d'azote, principalement l'oxyde d'azote et le dioxyde d'azote, se forment dans les processus de combustion de carburant. Ils réagissent avec l'oxygène et les composés organiques volatils (COV) en présence de rayonnement ultraviolet (UV) pour former de l'ozone. Ils se combinent également avec l'eau pour former de l'acide nitrique, qui, à son tour, se combine avec l'ammoniac pour former du nitrate d'ammonium. Ceux-ci peuvent également former des aérosols respirables qui peuvent être éliminés de l'atmosphère par dépôt humide ou sec.

Affaire particulière

La matière particulaire, la forme de pollution la plus visible, est un mélange variable et complexe de matières organiques et inorganiques. La poussière peut être soufflée à partir des stocks de minerai de fer, de charbon, de coke et de calcaire ou elle peut pénétrer dans l'air pendant leur chargement et leur transport. Les matériaux grossiers génèrent de la poussière lorsqu'ils sont frottés ou écrasés sous les véhicules. Des particules fines sont générées lors des processus de frittage, de fusion et de fusion, en particulier lorsque le fer en fusion entre en contact avec l'air pour former de l'oxyde de fer. Les fours à coke produisent du coke de charbon fin et des émissions de goudron. Les effets potentiels sur la santé dépendent du nombre de particules dans la plage respirable, de la composition chimique de la poussière et de la durée et de la concentration de l'exposition.

Des réductions importantes des niveaux de pollution particulaire ont été obtenues. Par exemple, en utilisant des précipitateurs électrostatiques pour nettoyer les gaz résiduaires secs dans la fabrication d'acier à l'oxygène, une aciérie allemande a réduit le niveau de poussière émise de 9.3 kg/t d'acier brut en 1960 à 5.3 kg/t en 1975 et à un peu moins de 1 kg/t en 1990. Le coût, cependant, était une augmentation marquée de la consommation d'énergie. D'autres méthodes de contrôle de la pollution par les particules comprennent l'utilisation d'épurateurs humides, de filtres à manches et de cyclones (qui ne sont efficaces que contre les grosses particules).

métaux lourds

Des métaux tels que le cadmium, le plomb, le zinc, le mercure, le manganèse, le nickel et le chrome peuvent être émis par un four sous forme de poussière, de fumée ou de vapeur ou ils peuvent être adsorbés par des particules. Les effets sur la santé, qui sont décrits ailleurs dans ce Encyclopédie, dépendent du niveau et de la durée d'exposition.

Émissions organiques

Les émissions organiques provenant des opérations sidérurgiques primaires peuvent inclure le benzène, le toluène, le xylène, les solvants, les HAP, les dioxines et les phénols. La ferraille utilisée comme matière première peut comprendre une variété de ces substances, selon sa source et la façon dont elle a été utilisée (p. ex. peinture et autres revêtements, autres métaux et lubrifiants). Tous ces polluants organiques ne sont pas capturés par les systèmes conventionnels d'épuration des gaz.

Radioactivité

Ces dernières années, on a signalé des cas dans lesquels des matières radioactives ont été incluses par inadvertance dans la ferraille. Les propriétés physicochimiques des nucléides (par exemple, les températures de fusion et d'ébullition et l'affinité pour l'oxygène) détermineront ce qui leur arrive dans le processus de fabrication de l'acier. Il peut y avoir une quantité suffisante pour contaminer les produits sidérurgiques, les sous-produits et les divers types de déchets et nécessiter ainsi un nettoyage et une élimination coûteux. Il y a aussi la contamination potentielle de l'équipement de fabrication de l'acier, avec une exposition potentielle résultante des travailleurs de l'acier. Cependant, de nombreuses exploitations sidérurgiques ont installé des détecteurs de rayonnement sensibles pour filtrer toutes les ferrailles d'acier achetées.

Gaz carbonique

Bien qu'il n'ait aucun effet sur la santé humaine ou les écosystèmes aux niveaux atmosphériques habituels, le dioxyde de carbone est important en raison de sa contribution à « l'effet de serre », qui est associé au réchauffement climatique. L'industrie sidérurgique est un important générateur de dioxyde de carbone, davantage en raison de l'utilisation du carbone comme agent réducteur dans la production de fer à partir du minerai de fer que de son utilisation comme source d'énergie. En 1990, grâce à diverses mesures de réduction du taux de coke dans les hauts fourneaux, de récupération de la chaleur perdue et d'économies d'énergie, les émissions de dioxyde de carbone de l'industrie sidérurgique avaient été réduites à 47 % des niveaux de 1960.

Ozone

L'ozone, un constituant majeur du smog atmosphérique près de la surface de la terre, est un polluant secondaire formé dans l'air par la réaction photochimique de la lumière du soleil sur les oxydes d'azote, facilitée à un degré variable, selon leur structure et leur réactivité, par une gamme de COV . Les gaz d'échappement des véhicules à moteur constituent la principale source de précurseurs de l'ozone, mais certains sont également générés par les usines sidérurgiques ainsi que par d'autres industries. En raison des conditions atmosphériques et topographiques, la réaction de l'ozone peut avoir lieu à de grandes distances de leur source.

Contaminants des eaux usées

Les aciéries rejettent de grands volumes d'eau dans les lacs, les rivières et les ruisseaux, des volumes supplémentaires étant vaporisés lors du refroidissement du coke ou de l'acier. Les eaux usées retenues dans des bassins de rétention non scellés ou présentant des fuites peuvent s'infiltrer et contaminer la nappe phréatique locale et les cours d'eau souterrains. Ceux-ci peuvent également être contaminés par le lessivage des eaux de pluie à travers des tas de matières premières ou des accumulations de déchets solides. Les contaminants comprennent les solides en suspension, les métaux lourds et les huiles et graisses. Les changements de température dans les eaux naturelles dus au rejet d'eau de procédé à plus haute température (70 % de l'eau de procédé sidérurgique est utilisée pour le refroidissement) peuvent affecter les écosystèmes de ces eaux. Par conséquent, le traitement de refroidissement avant le rejet est essentiel et peut être réalisé grâce à l'application de la technologie disponible.

Matières solides en suspension

Les solides en suspension (MES) sont les principaux polluants d'origine hydrique rejetés lors de la production d'acier. Ils comprennent principalement des oxydes de fer provenant de la formation de tartre lors du traitement ; du charbon, des boues biologiques, des hydroxydes métalliques et d'autres solides peuvent également être présents. Ceux-ci sont en grande partie non toxiques dans les environnements aqueux à des niveaux de rejet normaux. Leur présence à des niveaux plus élevés peut entraîner une décoloration des cours d'eau, une désoxygénation et un envasement.

métaux lourds

L'eau de fabrication de l'acier peut contenir des niveaux élevés de zinc et de manganèse, tandis que les rejets des zones de laminage à froid et de revêtement peuvent contenir du zinc, du cadmium, de l'aluminium, du cuivre et du chrome. Ces métaux sont naturellement présents dans le milieu aquatique ; c'est leur présence à des concentrations plus élevées que d'habitude qui suscite des inquiétudes quant aux effets potentiels sur les humains et les écosystèmes. Ces préoccupations sont accrues par le fait que, contrairement à de nombreux polluants organiques, ces métaux lourds ne se biodégradent pas en produits finaux inoffensifs et peuvent se concentrer dans les sédiments et dans les tissus des poissons et d'autres formes de vie aquatique. De plus, en étant combiné avec d'autres contaminants (par exemple, l'ammoniac, les composés organiques, les huiles, les cyanures, les alcalis, les solvants et les acides), leur toxicité potentielle peut être augmentée.

Huiles et graisses

Les huiles et les graisses peuvent être présentes dans les eaux usées sous des formes solubles et insolubles. La plupart des huiles lourdes et des graisses sont insolubles et s'enlèvent relativement facilement. Ils peuvent cependant s'émulsionner par contact avec des détergents ou des alcalis ou par agitation. Les huiles émulsifiées sont couramment utilisées dans le cadre du processus dans les broyeurs à froid. À l'exception de la décoloration de la surface de l'eau, de petites quantités de la plupart des composés d'huile aliphatique sont inoffensives. Cependant, les composés d'huiles aromatiques monohydriques peuvent être toxiques. En outre, les composants de l'huile peuvent contenir des substances toxiques telles que les PCB, le plomb et d'autres métaux lourds. Outre la question de la toxicité, la demande biologique et chimique en oxygène (DBO et DCO) des huiles et autres composés organiques peut diminuer la teneur en oxygène de l'eau, affectant ainsi la viabilité de la vie aquatique.

Les déchets solides

Une grande partie des déchets solides produits dans la fabrication de l'acier est réutilisable. Le processus de production de coke, par exemple, donne naissance à des dérivés du charbon qui sont des matières premières importantes pour l'industrie chimique. De nombreux sous-produits (par exemple, la poussière de coke) peuvent être réintroduits dans les processus de production. Les scories produites lorsque les impuretés présentes dans le charbon et le minerai de fer fondent et se combinent avec la chaux utilisée comme fondant dans la fonte peuvent être utilisées de plusieurs façons : enfouissement pour des projets de récupération, dans la construction de routes et comme matière première pour les usines de frittage qui fournissent hauts fourneaux. L'acier, quelle que soit sa qualité, sa taille, son utilisation ou sa durée de service, est entièrement recyclable et peut être recyclé à plusieurs reprises sans aucune dégradation de ses propriétés mécaniques, physiques ou métallurgiques. Le taux de recyclage est estimé à 90 %. Le tableau 1 présente un aperçu de la mesure dans laquelle l'industrie sidérurgique japonaise est parvenue à recycler les déchets.

Tableau 1. Déchets générés et recyclés dans la production d'acier au Japon

Source : IISI 1992.

Conservation de l'énergie

La conservation de l'énergie est souhaitable non seulement pour des raisons économiques, mais également pour réduire la pollution dans les installations d'approvisionnement en énergie telles que les services publics d'électricité. La quantité d'énergie consommée dans la production d'acier varie considérablement selon les procédés utilisés et le mélange de ferraille et de minerai de fer dans la matière première. En 1988, l'intensité énergétique des usines américaines utilisant de la ferraille était en moyenne de 21.1 gigajoules par tonne, tandis que les usines japonaises consommaient environ 25 % de moins. Une usine modèle à base de ferraille de l'Institut international du fer et de l'acier (IISI) ne nécessitait que 10.1 gigajoules par tonne (IISI 1992).

L'augmentation du coût de l'énergie a stimulé le développement de technologies économes en énergie et en matériaux. Les gaz à faible énergie, tels que les sous-produits gazeux produits dans les hauts fourneaux et les fours à coke, sont récupérés, nettoyés et utilisés comme combustible. La consommation de coke et de combustible auxiliaire par l'industrie sidérurgique allemande, qui était en moyenne de 830 kg/tonne en 1960, a été réduite à 510 kg/tonne en 1990. L'industrie sidérurgique japonaise a pu réduire sa part de la consommation totale d'énergie au Japon de 20.5 % en 1973 à environ 7 % en 1988. L'industrie sidérurgique des États-Unis a réalisé d'importants investissements dans la conservation de l'énergie. L'usine moyenne a réduit sa consommation d'énergie de 45 % depuis 1975 grâce à la modification des procédés, aux nouvelles technologies et à la restructuration (les émissions de dioxyde de carbone ont diminué proportionnellement).

Face à l'avenir

Traditionnellement, les gouvernements, les associations professionnelles et les industries individuelles ont abordé les préoccupations environnementales sur une base spécifique aux médias, traitant séparément, par exemple, les problèmes d'air, d'eau et d'élimination des déchets. Bien qu'utile, cela a parfois simplement déplacé le problème d'un domaine environnemental à un autre, comme dans le cas du traitement coûteux des eaux usées qui laisse le problème ultérieur de l'élimination des boues de traitement, ce qui peut également causer une grave pollution des eaux souterraines.

Ces dernières années, cependant, l'industrie sidérurgique internationale s'est attaquée à ce problème par le biais du contrôle intégré de la pollution, qui s'est ensuite développé en gestion totale des risques environnementaux, un programme qui examine tous les impacts simultanément et aborde systématiquement les domaines prioritaires. Un deuxième développement d'égale importance a été l'accent mis sur l'action préventive plutôt que sur l'action corrective. Cela aborde des questions telles que l'emplacement de l'usine, la préparation du site, l'aménagement et l'équipement de l'usine, la spécification des responsabilités de gestion quotidiennes et l'assurance d'un personnel et de ressources adéquats pour surveiller la conformité aux réglementations environnementales et rendre compte des résultats aux autorités compétentes.

Le Centre de l'industrie et de l'environnement, créé en 1975 par le Programme des Nations Unies pour l'environnement (PNUE), vise à encourager la coopération entre les industries et les gouvernements afin de promouvoir un développement industriel respectueux de l'environnement. Ses objectifs incluent :

• encouragement à l'intégration de critères environnementaux dans les plans de développement industriel
• facilitation de la mise en œuvre des procédures et principes de protection de l'environnement
• promotion de l'utilisation de techniques sûres et propres
• stimulation de l'échange d'informations et d'expériences à travers le monde.

L'UNEP travaille en étroite collaboration avec l'IISI, la première association industrielle internationale consacrée à une seule industrie. Les membres de l'IISI comprennent des entreprises sidérurgiques publiques et privées et des associations nationales et régionales de l'industrie sidérurgique, des fédérations et des instituts de recherche dans les 51 pays qui, ensemble, représentent plus de 70 % de la production mondiale totale d'acier. L'IISI, souvent de concert avec le PNUE, produit des déclarations de politique et de principes environnementaux et des rapports techniques tels que celui sur lequel une grande partie de cet article est basé (PNUE et IISI 1997). Ensemble, ils s'efforcent d'aborder les facteurs économiques, sociaux, moraux, personnels, de gestion et technologiques qui influent sur le respect des principes, des politiques et des réglementations environnementales.

Noir

Adapté en partie d'un article inédit de Simon Pickvance.

La sidérurgie est une « industrie lourde » : outre les risques de sécurité inhérents aux usines géantes, aux équipements massifs et au mouvement de grandes masses de matériaux, les ouvriers sont exposés à la chaleur du métal en fusion et des scories à des températures pouvant atteindre 1,800 1992° C, substances toxiques ou corrosives, contaminants atmosphériques respirables et bruit. Stimulée par les syndicats, les pressions économiques pour une plus grande efficacité et les réglementations gouvernementales, l'industrie a fait de grands progrès dans l'introduction d'équipements plus récents et de processus améliorés qui offrent une plus grande sécurité et un meilleur contrôle des risques physiques et chimiques. Les décès sur le lieu de travail et les accidents avec perte de temps ont été considérablement réduits, mais restent un problème important (OIT XNUMX). La sidérurgie reste un métier dangereux dans lequel les dangers potentiels ne peuvent pas toujours être évités. En conséquence, cela représente un formidable défi pour la gestion quotidienne de l'usine. Cela demande une recherche continue, une surveillance continue, une supervision responsable et une éducation et une formation actualisées des travailleurs à tous les niveaux.

Dangers physiques

Problèmes ergonomiques

Les lésions musculo-squelettiques sont courantes dans la sidérurgie. Malgré l'introduction de la mécanisation et des dispositifs d'assistance, la manipulation manuelle d'objets volumineux, volumineux et/ou lourds reste une nécessité fréquente. Une attention constante au ménage est nécessaire pour réduire le nombre de glissades et de chutes. Il a été démontré que les maçons de fours sont les plus à risque de problèmes de bras et de lombaire liés au travail. L'introduction de l'ergonomie dans la conception des équipements et des commandes (par exemple, les cabines des grutiers) basée sur l'étude des exigences physiques et mentales du travail, couplée à des innovations telles que la rotation des tâches et le travail en équipe, sont des développements récents visant à améliorer la la sécurité, le bien-être et la performance des travailleurs de l'acier.

Bruit

La fabrication de l'acier est l'une des industries les plus bruyantes, bien que les programmes de protection de l'ouïe réduisent le risque de perte auditive. Les principales sources comprennent les systèmes d'extraction des fumées, les systèmes de vide utilisant des éjecteurs de vapeur, les transformateurs électriques et le procédé à l'arc dans les fours à arc électrique, les laminoirs et les grands ventilateurs utilisés pour la ventilation. Au moins la moitié des travailleurs exposés au bruit seront handicapés par une perte auditive due au bruit après aussi peu que 10 ou 15 ans de travail. Les programmes de protection de l'ouïe, décrits en détail ailleurs dans ce Encyclopédie, comprennent des évaluations périodiques du bruit et de l'ouïe, l'ingénierie du contrôle du bruit et l'entretien des machines et de l'équipement, la protection individuelle et l'éducation et la formation des travailleurs

Les causes de perte auditive autres que le bruit comprennent les brûlures du tympan causées par des particules de scories, de tartre ou de métal en fusion, la perforation du tambour causée par un bruit impulsif intense et les traumatismes causés par la chute ou le déplacement d'objets. Une enquête sur les demandes d'indemnisation déposées par les métallurgistes canadiens a révélé que la moitié des personnes atteintes d'une perte auditive professionnelle souffraient également d'acouphènes (McShane, Hyde et Alberti 1988).

Vibration

Des vibrations potentiellement dangereuses sont créées par des mouvements mécaniques oscillants, le plus souvent lorsque les mouvements de la machine n'ont pas été équilibrés, lors de l'utilisation de machines d'atelier et lors de l'utilisation d'outils portatifs tels que des perceuses et des marteaux pneumatiques, des scies et des meules. Des dommages aux disques vertébraux, des lombalgies et une dégénérescence de la colonne vertébrale ont été attribués aux vibrations globales du corps dans un certain nombre d'études sur les opérateurs de ponts roulants (Pauline et al. 1988).

Les vibrations globales du corps peuvent provoquer une variété de symptômes (par exemple, le mal des transports, le flou et la perte d'acuité visuelle) qui peuvent entraîner des accidents. Les vibrations main-bras ont été associées au syndrome du canal carpien, à des modifications articulaires dégénératives et au phénomène de Reynaud au bout des doigts (« maladie des doigts blancs »), qui peut entraîner une invalidité permanente. Une étude sur les broyeurs et broyeurs a montré qu'ils étaient plus de deux fois plus susceptibles de développer la maladie de Dupuytren qu'un groupe de travailleurs de comparaison (Thomas et Clarke 1992).

Exposition à la chaleur

L'exposition à la chaleur est un problème dans toute l'industrie sidérurgique, en particulier dans les usines situées dans des climats chauds. Des recherches récentes ont montré que, contrairement aux croyances antérieures, les expositions les plus élevées se produisent pendant le forgeage, lorsque les travailleurs surveillent l'acier chaud en continu, plutôt que pendant la fusion, lorsque, bien que les températures soient plus élevées, elles sont intermittentes et leurs effets sont limités par le chauffage intense. de la peau exposée et par l'utilisation de protections oculaires (Lydahl et Philipson 1984). Le danger de stress thermique est réduit par un apport hydrique adéquat, une ventilation adéquate, l'utilisation d'écrans thermiques et de vêtements de protection, et des pauses périodiques pour se reposer ou travailler à une tâche plus fraîche.

Lasers

Les lasers ont un large éventail d'applications dans la fabrication de l'acier et peuvent causer des lésions rétiniennes à des niveaux de puissance bien inférieurs à ceux requis pour avoir des effets sur la peau. Les opérateurs laser peuvent être protégés par une focalisation nette du faisceau et l'utilisation de lunettes de protection, mais d'autres travailleurs peuvent être blessés lorsqu'ils entrent sans le savoir dans le faisceau ou lorsqu'il se reflète par inadvertance sur eux.

Nucléides radioactifs

Les nucléides radioactifs sont utilisés dans de nombreux appareils de mesure. Les expositions peuvent généralement être contrôlées en affichant des panneaux d'avertissement et une protection appropriée. Beaucoup plus dangereux, cependant, est l'inclusion accidentelle ou imprudente de matières radioactives dans la ferraille recyclée. Pour éviter cela, de nombreuses usines utilisent des détecteurs de rayonnement sensibles pour surveiller tous les déchets avant qu'ils ne soient introduits dans le traitement.

Polluants atmosphériques

Les travailleurs de l'acier peuvent être exposés à un large éventail de polluants en fonction du processus particulier, des matériaux impliqués et de l'efficacité des mesures de surveillance et de contrôle. Les effets nocifs sont déterminés par l'état physique et les propensions du polluant impliqué, l'intensité et la durée de l'exposition, l'étendue de l'accumulation dans le corps et la sensibilité de l'individu à ses effets. Certains effets sont immédiats tandis que d'autres peuvent prendre des années voire des décennies à se développer. Les changements apportés aux procédés et aux équipements, ainsi que l'amélioration des mesures visant à maintenir les expositions sous les niveaux toxiques, ont réduit les risques pour les travailleurs. Cependant, ceux-ci ont également introduit de nouvelles combinaisons de polluants et il y a toujours un danger d'accidents, d'incendies et d'explosions.

Poussières et fumées

Les émissions de fumées et de particules sont un problème potentiel majeur pour les employés travaillant avec des métaux en fusion, fabriquant et manipulant du coke, et chargeant et coulant des fours. Ils sont également gênants pour les travailleurs affectés à l'entretien des équipements, au nettoyage des conduits et aux opérations de démolition des réfractaires. Les effets sur la santé sont liés à la taille des particules (c.-à-d. la proportion qui est respirable) et aux métaux et aérosols qui peuvent être adsorbés sur leurs surfaces. Il est prouvé que l'exposition à des poussières et des fumées irritantes peut également rendre les métallurgistes plus sensibles au rétrécissement réversible des voies respiratoires (asthme) qui, avec le temps, peut devenir permanent (Johnson et al. 1985).

Silica

Les expositions à la silice, avec la silicose qui en résulte, autrefois assez courantes chez les travailleurs occupant des emplois tels que l'entretien des fours dans les ateliers de fusion et les hauts fourneaux, ont été réduites grâce à l'utilisation d'autres matériaux pour les revêtements des fours ainsi qu'à l'automatisation, ce qui a réduit le nombre de travailleurs. dans ces processus.

Amiante

L'amiante, autrefois largement utilisé pour l'isolation thermique et acoustique, n'est désormais rencontré que dans les activités d'entretien et de construction lorsque les matériaux d'amiante anciennement installés sont perturbés et génèrent des fibres en suspension dans l'air. Les effets à long terme de l'exposition à l'amiante, décrits en détail dans d'autres sections de ce Encyclopédie, comprennent l'asbestose, le mésothéliome et d'autres cancers. Une récente étude transversale a révélé une pathologie pleurale chez 20 des 900 métallos (2%), dont une grande partie a été diagnostiquée comme une maladie pulmonaire restrictive caractéristique de l'asbestose (Kronenberg et al. 1991).

métaux lourds

Les émissions générées dans la fabrication de l'acier peuvent contenir des métaux lourds (par exemple, plomb, chrome, zinc, nickel et manganèse) sous forme de fumées, de particules et d'adsorbats sur des particules de poussière inertes. Ils sont souvent présents dans les flux de ferraille et sont également introduits dans la fabrication de types spéciaux de produits sidérurgiques. Des recherches menées sur des travailleurs fondant des alliages de manganèse ont montré une altération des performances physiques et mentales et d'autres symptômes de manganisme à des niveaux d'exposition nettement inférieurs aux limites actuellement autorisées dans la plupart des pays (Wennberg et al. 1991). Une exposition à court terme à des niveaux élevés de zinc et d'autres métaux vaporisés peut provoquer la «fièvre des fondeurs», qui se caractérise par de la fièvre, des frissons, des nausées, des difficultés respiratoires et de la fatigue. Les détails des autres effets toxiques produits par les métaux lourds se trouvent ailleurs dans ce Encyclopédie.

Brouillards acides

Les brouillards acides provenant des zones de décapage peuvent provoquer une irritation de la peau, des yeux et des voies respiratoires. L'exposition aux brouillards d'acide chlorhydrique et sulfurique provenant des bains de décapage a également été associée dans une étude à une augmentation presque double du cancer du larynx (Steenland et al. 1988).

Composés soufrés

La principale source d'émissions de soufre dans la fabrication de l'acier est l'utilisation de combustibles fossiles à haute teneur en soufre et de laitier de haut fourneau. Le sulfure d'hydrogène a une odeur désagréable caractéristique et les effets à court terme d'expositions à des niveaux relativement faibles comprennent la sécheresse et l'irritation des voies nasales et des voies respiratoires supérieures, la toux, l'essoufflement et la pneumonie. Des expositions prolongées à de faibles niveaux peuvent provoquer une irritation des yeux, tandis que des lésions oculaires permanentes peuvent être produites par des niveaux d'exposition plus élevés. À des niveaux plus élevés, il peut également y avoir une perte temporaire d'odeur qui peut faire croire aux travailleurs qu'ils ne sont plus exposés.

Brouillards d'huile

Les brouillards d'huile générés lors du laminage à froid de l'acier peuvent provoquer une irritation de la peau, des muqueuses et des voies respiratoires supérieures, des nausées, des vomissements et des maux de tête. Une étude a rapporté des cas de pneumonie lipoïde chez des travailleurs de laminoirs qui avaient été exposés plus longtemps (Cullen et al. 1981).

Hydrocarbures aromatiques polycycliques

Les HAP sont produits dans la plupart des procédés de combustion ; dans les aciéries, la fabrication de coke est la principale source. Lorsque le charbon est partiellement brûlé pour produire du coke, un grand nombre de composés volatils sont distillés sous forme de composés volatils de brai de houille, y compris les HAP. Ceux-ci peuvent être présents sous forme de vapeurs, d'aérosols ou d'adsorbats sur des particules fines. Des expositions à court terme peuvent provoquer une irritation de la peau et des muqueuses, des étourdissements, des maux de tête et des nausées, tandis qu'une exposition à long terme a été associée à la carcinogenèse. Des études ont montré que les travailleurs des fours à coke ont un taux de mortalité par cancer du poumon deux fois supérieur à celui de la population générale. Les personnes les plus exposées aux composés volatils du brai de houille sont les plus à risque. Il s'agissait notamment des travailleurs sur le dessus du four et des travailleurs ayant la plus longue période d'exposition (IARC 1984; Constantino, Redmond et Bearden 1995). Les contrôles techniques ont réduit le nombre de travailleurs à risque dans certains pays.

Autres produits chimiques

Plus de 1,000 XNUMX produits chimiques sont utilisés ou rencontrés dans la fabrication de l'acier : comme matières premières ou comme contaminants dans la ferraille et/ou dans les carburants ; comme additifs dans des procédés spéciaux; comme réfractaires; et comme fluides hydrauliques et solvants utilisés dans l'exploitation et la maintenance des usines. La cokéfaction produit des sous-produits tels que le goudron, le benzène et l'ammoniac ; d'autres sont générés dans les différents processus de fabrication de l'acier. Tous peuvent être potentiellement toxiques, selon la nature des produits chimiques, le type, le niveau et la durée des expositions, leur réactivité avec d'autres produits chimiques et la sensibilité du travailleur exposé. De fortes expositions accidentelles à des fumées contenant du dioxyde de soufre et des oxydes d'azote ont provoqué des cas de pneumonite chimique. L'ajout de vanadium et d'autres alliages peut provoquer une pneumonite chimique. Le monoxyde de carbone, qui est libéré dans tous les processus de combustion, peut être dangereux lorsque l'entretien de l'équipement et de ses commandes est inférieur aux normes. Le benzène, avec le toluène et le xylène, est présent dans le gaz de four à coke et provoque des symptômes respiratoires et du système nerveux central lors d'une exposition aiguë; des expositions à long terme peuvent entraîner des lésions de la moelle osseuse, une anémie aplasique et une leucémie.

Stress

On trouve des niveaux élevés de stress au travail dans l'industrie sidérurgique. Les expositions à la chaleur rayonnante et au bruit sont aggravées par la nécessité d'une vigilance constante pour éviter les accidents et les expositions potentiellement dangereuses. Étant donné que de nombreux processus fonctionnent en continu, le travail posté est une nécessité ; son impact sur le bien-être et sur le soutien social essentiel des travailleurs sont détaillés ailleurs dans ce Encyclopédie. Enfin, il y a le puissant facteur de stress de la perte potentielle d'emplois résultant de l'automatisation et des changements de processus, de la relocalisation des usines et de la réduction des effectifs.

Programmes préventifs

La protection des travailleurs de l'acier contre une toxicité potentielle nécessite l'allocation de ressources adéquates pour un programme continu, complet et coordonné qui devrait inclure les éléments suivants :

• évaluation de toutes les matières premières et carburants et, si possible, substitution de produits plus sûrs à ceux connus pour être dangereux
• des contrôles efficaces pour le stockage et la manipulation en toute sécurité des matières premières, produits, sous-produits et déchets
• surveillance continue de l'environnement professionnel personnel des travailleurs et de la qualité de l'air ambiant, avec surveillance biologique si nécessaire, et surveillance médicale périodique des travailleurs pour détecter des effets plus subtils sur la santé et vérifier l'aptitude à leur travail
• systèmes d'ingénierie pour contrôler les expositions potentielles (par exemple, enceintes d'équipement et systèmes d'évacuation et de ventilation adéquats) complétés par des équipements de protection individuelle (par exemple, écrans, gants, lunettes et lunettes de sécurité, protecteurs auditifs, respirateurs, protection des pieds et du corps, etc.) lors de l'ingénierie les contrôles ne suffisent pas
• application de principes ergonomiques à la conception d'équipements, de commandes de machines et d'outils et analyse de la structure et du contenu des tâches en tant que guide des interventions susceptibles de prévenir les blessures et d'améliorer le bien-être des travailleurs
• maintien d'informations facilement accessibles et à jour sur les dangers potentiels, qui doivent être diffusées parmi les travailleurs et les superviseurs dans le cadre d'un programme continu d'éducation et de formation des travailleurs
• l'installation et l'entretien de systèmes pour le stockage et la récupération des volumineuses données sur la santé et la sécurité, ainsi que pour l'analyse et le rapport des dossiers des résultats d'inspection, des accidents et des blessures et maladies des travailleurs.

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