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1. Guesmi Mohamed / 2014
FACULTE DES SCIENCES DE TUNIS DEPARTEMENT DE GEOLOGIE
SECTION IGS5 Option: Géo-matériaux

2. 1) Définition d’une carrière
- « Est considéré carrière toute
exploitation de gîtes naturels de
substances minérales telles que les
sables, les argiles communes et les
roches compactes, qui ne sont pas
classées mines »
- Chaque gisement ne peuvent être
exploités que sous le couvert d’une
autorisation des autorités
administratives compétentes après
accord du propriétaire du sol.
Les substances minérales n’existent
qu’en quantités limitées dans le sous –
sol et ne se reproduisent pas. Leur
exploitation entraîne la disparition des
gisements. Leur importance dans
l’économie étant considérable, l’intérêt
général exige donc qu’elles soient
utilisées de la manière la plus
rationnelle.

3. 3
Toutes les
exploitations
par galeries
souterraines
La consommation
annuelle en
explosif = ou > à
5000 kg
les exploitations à
ciel ouvert dont la
capacité de
production annuelle
est supérieure à
5000 t pour les
argiles
les exploitations à ciel
ouvert dont la capacité
de production annuelle
est supérieure à 70000 t
pour les autres produits
(granulats – sables)
Les exploitations
utilisant des
techniques
spécifiques
d’abattage ou
d’extraction tels que
le sciage, le dragage
Les carrières classées
comme telles par les
commissions
consultatives des
carrières en raison de
leur impact sur
l’environnement
CARRIERES
INDUSTRIELLES
Sont considérées carrières artisanales, toutes exploitations à ciel ouvert qui ne sont pas
classées industrielles.

4. 4) L’exploitation à ciel ouvert

5. II). Choix de l’implantation d’une carrière :
L'implantation d'une carrière obéit à plusieurs critères :
1) Facteurs géologiques :
Les caractéristiques géologiques d’un gisement et des terrains encaissants sont prépondérantes
dans le choix des méthodes et des matériels d’exploitation. En effet, on procède à une
identification du gisement en déterminant les aspects suivants:
 la structure du massif;
 la profondeur, la puissance et le pendage du gisement ;
 l'importance et la qualité des réserves ;
 le volume des réserves en place;
 le volume des réserves exploitables.
Les données géologiques de base sont essentiellement basées sur:
 les logs.
Les sondages de reconnaissances.
des forages géotechniques.
des forages d’aboutages (récupération des cuttings)
Une étude géotechnique définira :
•la pente maximale admissible des flancs de la fosse entre deux passes de route, en fonction
des terrains traversés.
•La configuration des flans de la fosse ultime (niveaux, et largeur des banquettes de sécurité : la
hauteur des gradins, quand à elle, est principalement déterminée en liaison avec le degré de
sélectivité souhaité et la taille des engins d’extractions.
En outre, une étude hydrogéologique peut être nécessaire si l’exploitation doit pénétrer sous le
niveau hydrostatique. Cette étude préserver les emplacements des forages destinés à rabattre la
nappe.

6. 2) Facteurs techniques :
Il est indispensable d’expliquer et/ou indiquer sur un schéma
d'exploitation :
 le choix du personnel d´exploitation ;
 le choix du matériel d´exploitation ;
 le mode d'attaque du gisement ;
 les stades successifs de l'exploitation;
 l’aménagement des pistes de la carrière;
 l'emplacement des installations prévues:
•unité de concassage;
•dépôt d'explosifs;
• atelier;
• administration;
l'emplacement de l'aire de
stockage des matériaux et des
terres de découverture ;
 élaboration de la chaîne
cinématique

7. 3) Facteurs économiques :
Telles quelles seront les considérations économiques, elles doivent s’appuyer
sur les conditions naturelles données et sur les moyens techniques choisis.
Parmi les aspects qui doivent être analysés sont :
a) Limite naturelle :
C’est la profondeur maximale d’une exploitation en carrière, à laquelle ses
parois dans le minerai ou dans les stériles restent encore stables. La raison
pour laquelle on partage le gisement et les roches de recouvrement en gradins
caractérisées par une hauteur, une largeur et un angle de talus est pour
assurer une plus grande stabilité aux parois de la carrière à une profondeur
plus grande possible. L’ensemble des gradins d’une carrière assure pour celle-ci
une pente moyenne qui dépend du rapport possible entre la hauteur et la
largeur des gradins.
On déduire le volume total de la découverte par le rapport:
n = T (stériles)/ M (minerai)
Il y a intérêt à ce que la pente moyenne soit aussi forte que possible. Mais, au
contraire, l’emploie d’engins puissants conduit à des banquettes plus larges.
D’autre part, la foration et les tirs ne permettent pas d’augmenter la hauteur
des gradins dans les mêmes proportions que les largeurs des banquettes.

8. b ) Limite économique :
C’est la profondeur maximale à laquelle le prix de revient total du m3 (ou de la
tonne) de minerai dans l’exploitation à ciel ouvert, b , (y comprise la
découverture) est égal au prix de revient du m3 (de la tonne) de minerai dans
l’exploitation souterraine, a , du même gisement. La valeur du minerai est le
critère économique des travaux à ciel ouvert. La quantité de stériles nécessaire
à déplacer, en m3 , pour extraire 1 tonne de minerai est appelée coefficient ou
rapport de découverture. Soit :
c: prix de revient du m3 de stérile déplacé (prix de revient de la
découverture)
T: volume total de stériles à exploiter ;
M: tonnage total de minerai à exploiter.

9. Soit encore : Rapport de découverture : n= T/M
La limite économique de l’exploitation à ciel ouvert résulte de l’égalité :
a = b + c . T/M ou a=b+c . n
D’où : n= (a-b)/c
Cette relation exprime une condition nécessaire mais pas suffisante et
un choix définitif doit se baser sur l’examen du mode d’exploitation, des
moyens mis en œuvre, des conditions naturelles et de l’organisation des
travaux, facteurs qui décident sur les prix de revient.
Tous les facteurs susmentionnés et d’autres (environnementaux,
sociaux,) entrent en ligne de compte dans le choix de l’implantation, de
la méthode et du matériel d’exploitation d’une mine à ciel ouvert.

10. 3) Eléments fondamentaux de l’exploitation à
ciel ouvert (ECO)
I) Généralités
Les gisements sont exploités à ciel ouvert
lorsqu’ils ont une profondeur relativement
faible, et quant le prix de revient du minerai
aussi extrait est inférieur à celui qu’on
obtiendrai en employant l’exploitation
souterraine.
Dans l’ensemble des travaux exécutés pour
l’ouverture et l’exploitation d’une carrière, on
peut distinguer:
 préparation de la surface (ou carreau de
la mine)
 drainage et détournement des cours
d’eau se trouvant dans les champs
d’exploitation.
 ouverture du champs de la carrière et la
découverture du gisement.
 abattage des minerais.
 fin d’exploitation et travaux de
réhabilitation du site.
Pr
H
Ho
Pro
Pr: Prix de revient en fonction de la profondeur
Pro: prix de revient optimal
Ho: Profondeur optimale
: exploitation à ciel ouvert
: exploitation souterraine

11. Éléments fondamentaux de l’exploitation à ciel ouvert (suite):
Pour exploiter un gisement à ciel ouvert, on le partage en tranches
horizontales suivant l’homogénéité des roches stériles et des minerais. Ces
tranches horizontales prennent la forme de gradins que l’on enlève de manière
autonome et qui sont desservies par des moyens propres de transport.
La conception de la fosse est en fonction des facteurs géologiques,
géotechniques et économiques. Le plan de fosse indique:
angle de flanc de
carrière 45° - 65°
angle de
talus 35° - 80°
le tracé de chaque gradin;
 la piste d’accès final;
 l’angle de talus qui est
généralement entre 35° et 80°;
 l’angle de flanc de carrière qui
est généralement entre 45° et 65°.

12. 2
1
3
4
5
6 7
Direction de déplacement
du front de gradin
Direction de déplacement
du front des travaux

13. Données de bases de La fosse ultime
Les données de bases à partir des quelles la fosse
ultime est définie sont :
•La topographie
•Les données géologiques
•Les données géotechniques
1/ topographie
La topographie est généralement traduite en un plan
à l’échelle 1/1000 ou au 1/2000 pour les gisements
de grande extension.
Il est bon de déposer d’une couverture
topographique débordant largement l’emprise de la
fosse ultime, de façon à pourquoi élaborer un plan
de masse sur lequel figurent :
•La fosse ultime (route d’accès, banquettes de
sécurité,….)
•Les verses à stérile
•L’installation de
•Les bâtiments et les ateliers.
•Les pistes de communications.
2/ données géologiques
Les données géologiques peuvent être traduites par :
 des plans géologiques prévisionnels (PGP/établis
pour chaque niveau d’exploitation.
 des coupes verticales transversales et
longitudinales.
 des plans d’abattage (PA)
Modèle d’une fosse ultime
3/ Les données géotechniques
Une étude géotechnique définira :
•la pente maximale admissible des flancs de la fosse
entre deux passes de route, en fonction des terrains
traversés.
•La configuration des flans de la fosse ultime
(niveaux, et largeur des banquettes de sécurité : la
hauteur des gradins, quand à elle, est principalement
déterminée en liaison avec le degré de sélectivité
souhaité et la taille des engins d’extractions.
En autre, une étude hydrogéologique peut être
nécessaire si l’exploitation doit pénétrer sous le
niveau hydrostatique.
Cette étude préserver les emplacements des forages
destinés à rabattre la nappe.

14. •Séquence d’exploitation
Après le choix de la fosse ultime étant dessinée et les matériaux
contenus inventoriés, il reste à définir la méthode d’exploitation, la
séquence des configurations successives des gradins et finalement les
tonnages annuels de mimerai tout-venant et de stérile à excaver, ainsi
que les caractéristiques des mimerais produits et leur évolution dans le
temps.
•Courbe d’exploitation
Il est commode d’utiliser comme outil de travail les courbes
d’exploitation qui représentent graphiquement le progrès de
l’exploitation dans le plan. (fig. 1)
•Tonnage de mimerai cumulé
•Tonnage de stérile cumulé
Les paramètres suivants sont mis en évidence dans cette
représentation.
•R : réserves totales
•Taux de découverture pondéral réalisé au stade M (Tgα)
•Taux de découverture instantané au stade M(Tg β)
•Taux de découverture pondéral restant à réaliser au stade M (Tg γ)
•Taux de découverture pondéral moyen sur toute la vie du projet (Tg δ)
Tonnage
cumulé de
découverte
extraite
Tonnage cumulé de minerai extrait
Après le chois de la fosse ultime il reste à l’habiller pour la rendre réalisable pour cela quatre
opération doivent être effectuées.
•R : réserves totales
•Tgα: Taux de découverture moyen réalisé au
stade M
•Tgβ: Taux de découverture instantané en M.
•Tgγ: Taux de découverture moyen à réaliser à
partir du M.
•Tgδ: Taux de découverture moyen. fig. 1
Les deux avantages principaux de cette représentation sont les suivants :
1)Pour construire cette courbe il n’est pas nécessaire de se baser sur des configurations de gradins
correspondant à des dates bien précises. Il suffit de définir les configurations des gradins à des époques
successives arbitraires (mais raisonnablement espacées dans le temps)
2)D’autre part, cette courbe étant indépendante du temps, elle permet de passer aisément d’un programme
d’exploitation à un autre par différenciation/intégration.
α
β
δ
γ
R
M

15. Tonnage cumulé de minerai extrait
Tonnage
cumulé
de
découverte
extraite
A
0
R
Les méthodes d’exploitation à ciel ouvert
des gisements profonds s’apparentent en
gros à l’un des deux schémas extrêmes
suivants :
 Exploitation par tranches horizontales

16. Exploitation par fosses emboitées
La courbe d’exploitation par tranches horizontales
présente une concavité marquée vers le bas. Dans
le cas de la fosse emboitée la concavité est vers le
haut.
Dans la pratique les inconvénients évidents de ces
deux schémas les rendent souvent impraticables.
•Dans l’exploitation par tranches horizontales, le
taux de découverture initial peut être très élevé.
•Dans le deuxième cas, le terrassement total
annuel croit constamment ce qui conduit à se
suréquiper en fin d’exploitation.
Gisement semi-dressant
Tonnage cumulé de minerai extrait
Tonnage
cumulé
de
découverte
extraite
P
0
R
Début de
travaux de
découverte

17. un exemple d’autre méthode d’exploitation
par enlevures successives, chaque nouvelle
tranche de stérile doit avoir une largeur
d’au moins 50m
méthode d’exploitation par enlevures successives
Tonnage cumulé de minerai extrait
Tonnage
cumulé
de
découverte
extraite
0
R

18. Aussi ; a-t-on souvent recours à des
méthodes intermédiaire entre ces schémas.
Ce sont des compromis ou l’on s’efforce -
sans jamais y arriver tout à fait - de rendre
le taux de découverture instantané aussi
peut variable que possible. Sur la figure les
gradins d’exploitation s’échelonnent suivant
une pente de travail, il est souhaitable de
maintenir cette dernière au dessous de
20%.
Méthode d’exploitation mixte
Tonnage cumulé de minerai extrait
Tonnage
cumulé
de
découverte
extraite
0
R
pente de travail

19. Types d’accès au gisement

20. Tranchée intérieure

24. Fig. 1
Fig. 1
Bord inexploitable

26. On distingue pour ce cas deux types d’accès
1)
2)