Cours de mecanique miniere

Département des services miniers licence III
52eme promotion/MINES
Présenté par BIENY DORE
1
Table de matières
Table de matières…………………………………………………………………………….1
Résumé……………………………………………………………………………………………2
Introduction…..……………………………………………………………………………….. 3
Chapitre I : les principaux processus d’exploitation d’un gisement… ……..4
Chapitre II : pompe d'exhaure …………… ……………………………………...……..11
Chapitre III : calcul de la venue d’eau dans le site……………………………….10
Chapitre IV : construction du fossé et calcul hydraulique……………………15
Chapitre V : utilisation de l’installation de pompage……………………………19
Chapitre VI : Elaboration du schéma de l’installation de pompage………21
Conclusion :………………………………………………………………………………………34
ANNEXE…………………………………………………………………………………………..39
Ministère de l’enseignement supérieur
et de recherche scientifique
REPUBLIQUE DE GUINEE
TRAVAIL-JUSTICE-SOLIDARITE
INSTITUT SUPERIEUR
DES MINES ET GEOLOGIE DE BOKE
DEPARTEMENT DES SERVICES MINIERS
COURS DE MECANICANIQUE MINIERE
Présenté par : DORE BIENY
Matricule : 160 100 961 372
Niveau : Licence III
ANNEESCOLAIRE2015-2016

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RESUME
La présenced’eau dansles carrières tout commedans les minesconstitue
généralementun grand problèmepour la mise en valeur desgisements des
minérauxutiles.
Le pompagede l’eau dans les minestout comme dansles carrières est important
pour les garder en service.
Lorsqu’unecarrièreest ouverteou approfondiedansuneformation minérale
aquifère, il est fréquentd’y rencontrer l’eau soit parcequ’uneexsurgence
survient, soit parce quela nappephréatiquea été atteinte lors des forages : cela
nécessite le pompagedel’eau advenantdansle frontde taille du mineraiou
minéralexploité.
De plusen plus, le souci de préserver laressource en eau souterraineconduità
optimiser l’usage deces eauxd’exhaure : constitution de réservoir pour
acheminer versle réseau public deconsommation, ou au contraireles restituer
au milieu naturel.

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INTRODUCTION
De l’antiquité jusqu’à nos jours, l’homme cherche toujours à transformer les
ressources du sol et du sous-sol pour satisfaire ses besoins. Ainsi l’exploitation
des gisements des minéraux utiles occupe une place importante dans le
développement économique d’une nation. Mais cela demande le regroupement
de différents efforts, d’où la création d’une entreprise minière. Ces entreprises
créent toutes les conditions de sécurité des travaux en vue d’accroitre leur
production.
Cependant, certains facteurs naturels tels que les eaux (souterraines et
atmosphériques) constituent un obstacle à l’évolution des travaux.
Pour protéger les mines/carrières contre ces eaux, on fait recours à l’exhaure
qui propose différents modes de protection des installations minières.
C’est dans cette expectative que nous étudions dans ce présent rapport
«l’installationtechnique des pompes d’exhaures» pour l’évacuation des eaux
dans les terrains d’exploitation.

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Chapitre I : LES PRINCIPAUX PROCESSUS D’EXPLOITATION D’UN
GISEMENT
L’exploitation d’ungisement consisteà extraire le minéral utile dans le sous-solet
son évacuation directement vers les consommateurs ou dans les atelier de traitement.
Les travaux exécutés lors de l’extraction de ce minéral utile s’appelle travaux
miniers.
Ces travaux miniers se commencent par :
1-TRAVAUX DE DECAPAGE :
Tous les terrains vierges de construction sont recouverts de terre végétale (ou terre
arable) qui contient une grande proportionde matières organiques.
Le décapage consiste à arracher les troncs d’arbres et les gros blocs isolés, à
défricher les arbrisseaux et herbes, et à excaver la couche superficielle des terrains de
stérile sur le gite.
Le bulldozer sur chenille et sur pneu effectue cette opération
Le travail de décapage consiste aussi à retirer cette terre de la surface du terrain à
aménager.
La terre végétale est stockéesur site pour réutilisation dans les espaces verts à
aménager ou évacuée dans des zones appropriées.
. NB : le décapage est seulement utilisé en carrière et non en mines.
2- TRAVAUX D’ABATTAGE :
L’abattage consisteà détacher la roche à extraire du massif et à la réduire en
élément plus petit pour la manutention et la transporter.
On distingue trois modes :
-L’abattage mécanique : détruit la roche par fragmentation lorsque le
coefficient de dureté C≤3
-L’abattage à l’explosif : arrache la roche a l’aide d’énergie d’explosion lorsque C≥3
-L’abattage hydraulique : détruit la roche par jets d’eau sous forte pression crée par
le monitor

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CHARGEMENT ET TRANSPORT
Les engins de chargement participent notamment aux activités de terrassement, ainsi
qu’à de nombreuses autres tâches. Ils représentent un parc matériel dans les travaux
publics.
Exemples
1-Chargeurs sur pneu
Définition : Les chargeurs sur pneus ont comme principale application l’extraction et
le chargement de matériaux faciles ou déjà foisonnés par le minage, le chargement de
matériaux traités, et le chargement et le transport sur de courtes distances pour
alimenter un concasseurmobile.
Principales applications :
 Chargement de matériaux abattus par minage ou foisonnés par ripage ;
 Chargement et transport pour alimenter trémie ou concasseurmobile sur des
distances ne dépassant pas 150 à 1800 ;
 Chargement de trains ou camions de matériaux traités (granulats) ;
 Matériel de secours parfait en carrières ou mines car très mobile ;
 Transportde blocs de roches ornementales.

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 La gamme de chargeurs de productionva de : 2 à 40m3 de capacité de godet. Les
chargeurs utilisés en reprise de matériaux abattus ont un godet d’au moins 4,5m3
 Les principaux producteurs sont : Caterpillar - Komatsu - Liebherr - Volvo - Case.
2-Pelle hydraulique sur chenille
Définition : Matériels sur chenilles ou sur pneumatiques qui sont, de plus en plus les
matériels de base des entreprises par leur capacité à extraire, charger, manutentionner
tous types de matériaux. De plus les pelles hydrauliques sont maintenant de vrais
« portes outils » qui peuvent recevoir de nombreux équipements capables de
s’adapterà toutes les demandes des « Travaux publics ».
Pelles sur pneumatiques : Leur principe de fonctionnement est identique aux pelles
sur chaînes en rétro. Seule la partie inférieure est différente. Ces pelles, sur
pneumatiques sont destinées aux travaux d’extraction, de creusage, de manutention
sur les petits chantiers ou les travaux urbains où il est nécessaire de se déplacer
facilement.
Principales applications des pelles hydrauliques en « rétro » :
Grâce à leurs bonnes forces de pénétration de cavage :
 Défonçage ou cassedes matériaux durs soit avec une dent ou marteau
 Extraction de matériaux en direct avec godet sous eau ou hors d’eau.
CHAPITRE II: POMPE D'EXHAURE
Pompe industrielle utilisée pour évacuer l’eau chargée d’exploitation. On trouve des
pompes centrifuges horizontales et verticales, volumétriques, à vortex, à piston, à

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membranes…
Pour les entreprises d'exploitation souterraine, le pompage de l'eau est une opération
nécessaire afin de garder le site opérationnel et exploitable.
Généralités sur les pompes d'exhaures
Pour les entreprises d'exploitation souterraine située sur une zone
aquifère, l'utilisation d'une pomped'exhaures est indispensable pour évacuer l'eau qui
provient soit de la nappe phréatique présente sous le site concerné, soit de
l’apparition d'une exsurgence. Ces eaux dites d'exhaure pourront être ensuite
réutilisées dans de divers domaines pour éviter le gaspillage. Elles peuvent être
traitées pourdes fins de consommation domestique ou être restituées au milieu
naturel. Il existe de nombreux types de pompes de carrière: centrifuges horizontales
et verticales, volumétriques, à vortex, à piston, pompe à godets, pompeà palette, etc.
Le choix dépend de l'usage auquel elles sontdestinées.
Fonctionnementdes pompes d'exhaures
Les pompes TP (turbopompes) servent en général pour les travaux d'assèchementsur
les sentiers. Elles permettent de déplacer le liquide qui y est présent vers un autre
endroit. La plupart des pompes modernes fonctionnent soit avec de l'énergie
électrique, soit avec de l'énergie thermique qu'elle convertit ensuite en énergie
mécanique pourfaire fonctionner les différents organes qui le constituent. Cette
énergie mécanique, à sontour, va être transformée en énergie fluide qui se traduit
sous forme d'énergie cinétique et d'énergie potentielle une fois qu'elle est transmise
au liquide. Un échange d'énergie s'opèrealors dans les circuits de l'installation
permettant ainsi de faire déplacer le liquide.
Il existe plusieurs pompes d’exhaure :
Pompes industrielle, pomped’exhaure, pompe d’exhaure centrifuge, pompe
d’exhaure volumétriques, pomped’exhaure à vortex, pompe d’exhaure à piston,
pomped’exhaure à membrane…....
Exhaure dans les mines
Le pompage de l'eau dans les exploitations souterraines est important pour garder la
mine en service.
L'exhaure peut également être réalisée par simple gravité, car la sortie des eaux
d'exhaure maintenue active même après l'arrêt des mines pour préserver le débit de la
rivière
Exhaure dans les carrières

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Lorsqu'une carrière est ouverte ou approfondie dans une formation minérale aquifère,
il est fréquent d'y rencontrer l'eau, soit parce qu'une exsurgence survient, soit parce
que la nappe phréatique a été atteinte lors des forages : cela nécessite le pompage de
l'eau advenant dans le front de taille du minerai ou minéral exploité.
De plus en plus, le soucide préserver la ressourceen eau souterraine conduit à
optimiser l'usage de ces eaux d'exhaure : constitution de réservoirs-tampon pour les
acheminer vers le réseau public de consommation, ou au contraire les restituer au
milieu naturel.
La réalisation d'un tunnel implique une maîtrise parfaite du débit d'eau d'infiltration :
c'estla condition essentielle de la réussite du projet. Mais celle-ci passepar un certain
nombre de précautions à prendre au préalable :
 Le choix de la couche géologique la plus étanche possible ; craie bleue ;
 Des tunneliers et des voussoirs conçus pourêtre adaptés au terrain ;
 Une mise en place de sas avant l'exécution des sondages.
Toutes ces précautions sont mises en œuvre pendant le creusement du tunnel,
considérant trois origines distinctes de venues d'eau :
 Les débits de fuite du revêtement ;
 Les venues d'eau normales et accidentelles pendant les travaux d'excavation (en
tunnelier et travaux annexes) ;
 Le recueil des eaux industrielles utilisées en tunnel.
Le débit de fuite des voussoirs en tunnel correspond au niveau d'étanchéité pour
lequel le revêtement a été conçu. Il est donc égal au débit d'infiltration définitif du
revêtement, soit 5 litres par seconde.
L'installation d'exhaure se composede3 parties distinctes :
 l'exhaure à front installée sur le tunnelier qui pompe l'eau depuis le front sur
environ 2 km jusqu'à la dernière station relais installée en tunnel ;
 l'exhaure en tunnel installée au fur et à mesure de l'avancement qui ramène l'eau
jusqu'au bassin tampon en fond de puits ;
 l'exhaure en puits, qui pompeles eaux provenant des tunnels côté mer et côté terre
depuis le fond du puits, pour les rejeter en mer par un émissaire.

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Chaque tunnel est équipé depuis le tunnelier jusqu'au puits de 2 installations
indépendantes :
 une pour l'exhaure permanente en marche continue ;
 une pour l'exhaure de secours. Cette ligne est utilisée en cas de venue d'eau
accidentelle importante ou en remplacement de l'exhaure permanente lorsque celle-ci
est en panne ou en maintenance.
L'exhaure à front est installée à l'intérieur de la jupe des tunneliers, et doit évacuer
jusqu'à la première station de relayage fixe les venues d'eau permanentes et
exceptionnelles à front. Des flexibles sur enrouleurs assurent la liaison entre le train
suiveur et les tuyauteries en tunnels. Les deux tuyauteries rejettent l'eau dans le
premier batardeau de collecte en tunnel où est installée la station de tête de l'exhaure
en tunnel. En pente descendante, des barrages sont installés en radier tous les
kilomètres environ, au droit des stations de relayage de façon à créer des bassins. Des
pompes submersibles sont installées dans les bassins artificiels, ainsi qu'au point bas
des tunnels.
La sécurité de fonctionnement est assurée par l'existence de plusieurs lignes de
pompage indépendantes :
 en tunnel, dans le cas de panne de l'exhaure permanente, l'évacuation est assurée par
l'exhaure de secours, parreprise dans le batardeau en point bas, après « surverse » des
batardeaux précédents ;
 la présence d'une tuyauterie mettant en communication les exhaures des tunnels
ferroviaires assure une redondancede l'exhaure de secours.
Grâce au doublement des pompes sur chaque ligne de pompage, l'arrêt d'une pompe
n'interrompt jamais le fonctionnement d'une ligne. L'ensemble des installations
d'exhaure est contrôlée depuis le PCC où un synoptique permet de vérifier le bon
fonctionnement de chaque composant.
Eau
Par comparaison, on parle de station d'exhaure pour toutes les stations de pompage
puisant de l'eau brute.
Ce terme est utilisé pour différentier les différentes lignes de pompage dans les usines
de traitement d'eau :
 Exhaure pour l'arrivée d'eau brute.
 Refoulement pour le départ de l'eau traitée

10
CHAPITRE III : CALCULS DE LA VENUE D’EAU DANS LES CERRIERES/MINES
Ces calculs sont effectués en tenant compte des dimensions du site, de sa forme
et aussi de la quantité des eaux statiques et dynamiques du terrain.
III-1) Détermination des dimensions du site :
D’aprèsla carte, la figuregéométrique observée est celle rectangulaire avec les
dimensions : L =710m etl=476m.
-périmètre du site : il se calcule par la formule suivante :
P=2(L+l)=2(710+476)=2372m
-surface du site: elle se détermine par la relation :
S1=L×l=710×476=337960m²
Mais d’après les données, la surface du site que le groupe II utilisera est :
S=
𝑆1
2
=
𝟑𝟑𝟕𝟗𝟔𝟎
2
=168980 m²
S=168980 m²
III-2) DETERMINATION DESQ AFFLUX DE LA CARRIERE :
A) DEBIT DE PRECIPITATION ATMOSPHERIQUE
Qat= E + I + R ± d où :
E=évaporation (30% de précipitation) ;
I =infiltration (30% de précipitation) ;
R=ruissellement (40% de précipitation) ;
P=2372m
S1=337960m²

11
d=variation annuelle des précipitations ;
a)Débit de précipitationmaximal : il est déterminépar la relation suivante
Qat max=
𝑠 𝑟×ℎmax⁡×α
30×24
(m3/j)
où : Sinf=surface d’influe de la carrière ;
hmax= hauteur maximale du niveau d’eau ;
𝛼= coefficient de ruissellement, en Afrique 𝛼=0,7.
• détermination de Sinf : elle se calcule par la formule ci-dessous
Sinf =S+
𝑅𝑃
3
avec :
S- surface de la carrière : S=168980m2 ;
R- distance d’influence : R= (30÷40) m, considérons R=30m ;
P-périmètre de la carrière : P=2372m
Donc Sinf=168980+
30×2372
3
=192700m2
Sinf=192700m2
• détermination de hmax : pour cela, on tient compte de la pluviométrie. En
Guinée, il existe six mois pluvieux allant de mai à novembre. Elle est déterminée
d’après la relation : hmax=hmoy×kc avec :
hmoy =hauteur moyenne de précipitation ;
Kc=coefficient correcteur : kc= (1,15÷1,35), prenons kc=1,15
Cherchons la hauteur de précipitation moyenne d’après le tableau N02 :
hmoy=
104,1+227,87+275,06+359,4+216,5+92,5
6
= 212,572mm
hmoy= 212,572mm
Ainsi hmax=212,572mm×1,15=244,458mm

12
hmax=244,458mm =0,244458m
en comparant cette valeur à la hauteur maximale de 6 mois pluvieux (Août),
nous considérons la hauteur maximale de précipitation comme étant hmax.
hmax=359,4mm=0,3594m
D’où Qat max =
192700×𝟎,𝟑𝟓𝟗𝟒×0,7
30×24
= 67,333m3 /h
a)Débit de précipitation moyen : il se calcule par la formule suivante :
Qat moy=
𝑠𝑖𝑛𝑓×ℎ 𝑚𝑜𝑦×𝛼
30×24
(m3/h) où :
Sinf est la surface d’influence ; Sinf=192700m2
hmoy est la hauteur moyenne de précipitation ; hmoy=0,212572m
α est le coefficient de ruissellement, α=0,7.
A.N : Qat moy=
192700×0,212572×0,7
30×24
=39,825m3/h
III – 3 Détermination de l’afflux total de la carrière
Cet afflux représente la quantité totale d’eau arrivant dans la carrière et se
détermine par la relation suivante :
Qt=Qat+Qs ; m 3/h
Où : Qat= débit total des précipitations atmosphériques ;
Qs= débit total des eaux souterraines. Il est déterminé d’après la relation
QS=Qea+Qep
Qat max=67,333m3 /h
Qat moy=39,825m3/h

13
ro=231,981𝑚
Calcule de laquantité d’eaux actives Qea :
Qea=1,37
(𝐾𝐻)2
24log
𝑅′
𝑟0
m3/h
Ou K= (0,5÷1): Coefficientde perméabilité, nous prenonsk=0,5m/j
H= (5O÷60) : hauteur dela couche aquifèrelibre, nousprenonsH=50m
R’: Distance d’influencedéterminé par la relation R’=R+ro
Avec R=(30÷40) :rayon d’influence, nousprenonsR=30m
Et ro le rayon conventionneldéterminépar :
Avec et ro=√
𝑠
𝜋
=√
168980
3,14
=231,981𝑚
R=30+231,981=261,981m R=261,981m
AN : Qea=1,37
(0,5×50)2
24 log
261,981
231,981
=675,480m3/h
Qea=675,480m3/h
Calcule dela quantité d’’eauxpassives Qep :
Qep=
𝑠𝑖𝑛𝑓×ℎ 𝑚
24𝑇
µ (m 3/h)
Où µ=(35÷49) : Capacitélibre d’écoulement, nousprenonsµ=35%=0,35
Hm=(40÷45) : Hauteur moyennedelacouche sèche, nousprenonsHm=40m
T : Temps d’exploitation déterminépar :
T=
𝑄 𝑒𝑥
𝑃𝑎𝑡
(ans)
Reserve d’exploitation : 𝑄𝑒𝑥=Rg×kex
kex=(0,7÷0,9) : Coefficient d’exploitation, nous prenons kex=0,9
Rg=2062900t : réservegéologique
𝑄𝑒𝑥=2062900×0,9=1856610t 𝑄𝑒𝑥=1856610t

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Production annuelle totale : 𝑃𝑎t=ϒ×𝑃𝑎
𝑃𝑎t=2,5×361066,144=902665,36t 𝑃𝑎t=902665,36t
𝑇 =
1856610
902665,36t
=2,057𝑎𝑛𝑠⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡
𝑇 = 2,057𝑎𝑛𝑠=750,805jours
AN : Qep=
192700×40
24×750,805
× 0,35 =149,717m3/h
Qep=149,717m3/h
AorsQs deviant: Qs=675,480+149,717=825,197m3/h
Qs=825,197m3/h
Afflux maximal : il se calcule selon la formule
Qt max=Qat max+Qs
AN : Qt max= 67,333+825,197 =892,53
Qt max= 892,53m 3 /h
Afflux moyen : il se calcule selon la formule
Qt moy= Qat moy+Qs
AN : Qt moy= 39,825+825,197 =865,022
Qt moy=865,022m3/h
III-4) Distribution de l’afflux
Connaissant l’afflux total arrivant dans la carrière, il est nécessaire d’utiliser
deux méthodes techniques pour assurer la sécurité dans le chantier à savoir :
 Les drains (fossés d’écoulement) ;
 L’installation d’exhaure (pompe).
Habituellement, on dirige 80% du courant d’eau vers les fossés d’écoulement et
20% vers la pompe.

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a)Pour les drains :
Q’t max=80%Qat max=0,8×892,53=714,024m³/h
Q’t moy=80%Qat moy=0,8×865,022=692,018m³/h
b) Pour lapompe :
Q’’tmax=20%Qat max=0,2×892,53=178,506m³/h
Q’’tmoy=20%Qat moy=0,2×865,022=173,004m³/h
𝑸′ 𝒕⁡𝒎𝒂𝒙 = 714,024⁡m³/h 𝑸′ 𝒕⁡𝒎𝒐𝒚 = 692,018⁡m³/h
𝑸′′ 𝒕𝒎𝒂𝒙 =178,506 m³/h 𝑸′′ 𝒕𝒎𝒐𝒚⁡ = 173,004⁡m³/h

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CHAPITRE IV : CONSTRUCTION DU FOSSE ET CALCUL HYDRAULIQUE
Les fossés sont destinés au drainage des eaux se trouvant dans le contour
de la surface de travail. Ils peuvent être utilisés seuls ou accompagnés d’autres
ouvrages : tel est notre cas. Leur efficacité dépend de certains paramètres dont
entre autres : l’hétérogénéité et la nature des terrains, la géométrie des couches
aquifères, la perméabilité…
Ainsi, nous choisissons la forme trapézoïdale pour notre fossé dont le
schéma est le suivant :
Figure No1: section transversale du fossé
B
r
H h ω
γ α
x b x
b- largeur au fond du fossé
h- hauteur de la section mouillée
Ύ-l’angle de stabilité des bords en état de liquidation
H-hauteur du fossé
B-largeur en surface de la section mouillée
ω-section mouillée du fossé
α-angle de glissement naturel du terrain
IV-1) Calcul hydraulique du terrain

17
1-) Largeur en bas du fossé : Elle est déterminée en fonction de la largeur du
godet de l’excavateur.
A cet effet, nous choisissons la pelle-hydraulique à godet de curage de
fossés(mini-pelle), dont les caractéristiques sont résumées dans le tableau ci-
dessous :
Tableau No 3: Caractéristiques techniques de l’excavateur
Caractéristiques Valeurs Unités
Largeur du godet 1600 Mm
Capacité à ras 0,145 m3
Capacité à refus 0,229 m3
Poids du godet 134,0 Kg
Dece tableau, b= 1600mm=1,6m
2-) hauteur de la section mouillée:
Elle est fonction de la quantité à évacuer. Prenons h=0,125m
3-) angle de stabilité des bords du fossé:
γ= (60 ÷ 70) o ; prenons γ=60o
4-) hauteur du fossé : elle se détermine par la relation suivante :
H=h+r où r est la revanche de l’ingénieur, r=(20÷ 4𝑂)% h
On prend r=20%h=0,2× 0,125 = 0,025m
Donc H=0,125+0,025=0,15 ;
H=0,15 m
5-) largeur en surface de la section mouillée: elle est déterminée selon la
relation : B=b+2X or cot γ=
𝑿
𝒉
=≫ X=h×cotγ
Ainsi : B=b+2h×cotγ
Donc B=1,6+2×0,125×cot 60O=1,744m ;
B=1,744 m

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6-) Détermination de la section mouillée: Le fossé étant de forme
trapézoïdale, on a :
ω =
(𝐵+𝑏)
2
×h, m2
A.N : ω=
1,744+1,6
2
× 0,125 =0,209;
ω=0,209 m2
IV-2) Détermination des caractéristiques du débit
a)Débit réel: Il est le résultat final des paramètres du fossé en admettant leurs
dimensions. Elle se détermine par la formule suivante :
Kr=
𝑄′ 𝑡𝑚𝑎𝑥
√ 𝑖 𝑖
; m³/ℎ
Avec ii-gradient hydraulique;
Cherchons ii :
i=
𝑸′ 𝒕𝒎𝒂𝒙
(𝒄𝝎)²𝑹𝒉
; Rh-rayon hydraulique conventionnel ; Rh=
𝛚
𝐏
; avec
p- périmètre de la section mouillée.
D’après la coupe transversale du fossé, on a :
P=b+2Y et sinγ=
ℎ
𝑌
=≫Y=
ℎ
𝑠𝑖𝑛𝛾
; D’où p=2×
ℎ
𝑠𝑖𝑛𝛾
+b ;
P=2×
0,125
𝑠𝑖𝑛60°
+1,6=1,889.
P=1,889m
Alors Rh=
0,209
1,889
= 0,111.
Rh=0, 111m
C- Coefficient empirique de CHEZY; C=
𝟏
𝒏
× √ 𝑹 𝒉
𝟔
; m
Où : n- indice du terrain ; pour les terrains argileux n=0,025=≫
1
𝑛
=40

19
Alors C=40× √0,1116
=27,730
C=27,730m
D’où i=
(714,024)²
(27,730×0,209)²×0,111
=136744,645
i=136744,645
Ainsi: Kr=
714,024
√136744,645
=1,931
b) Débit conventionnel: Elle détermine la condition nécessaire des paramètres
géométriques et techniques des fossés pour l’écoulement normal des eaux. Elle
s’exprime par la relation suivante :
KC=c×ω× √ 𝑹𝒉 (m3/h)
A.N : KC=27,730× 0,209 × √0,111=1,931
On voit que Kr=KC, donc les paramètres choisis pour le fossé assurent
l’écoulement normal des eaux.
Vérification de la vitesse de l’eau dans le fossé : Elle se calcule comme suit :
V=
𝑸′𝒕𝒎𝒂𝒙
𝝎
; Convertissons le débit en m3/s
Q’tmax=
714,024
3600
= 0,198m³/s
D’où V=
0,198
0,209
=0,947
Comme V=0,947m/s ϵ (0,3÷2,5), alors la vitesse d’écoulement de l’eau ne
provoquera ni érosion, ni évasement du fossé.
Kr=1,931m3
/h
KC= 1,931m3
/h
V=0,947 m/s

20
CHAPITRE V: UTILISATION DE L’INSTALLATION DE POMPAGE
V-I) La pompe :
D’après les règles de sécurité dans les carrières, le débit nécessaire minimum
d’une pompe en service est calculé suivant les conditions d’évacuation du flux
moyen au cours des 20h de travail autorisées.
Pour une installation de pompage, il est nécessaire de mettre trois pompes en
jeux. Ces pompespouvantêtreidentiquesou non, mais il est préférable d’utiliser
des pompes du même type. Ces pompes sont :
- Pompe en service ;
- Pompe en réserve ;
- Pompe en réparation.
- V-2) Détermination du débit nécessaire de la pompe en service
Qps=
24
20
×Q’’tmoy (m3 /h)
Où
24 :Le nombred’heurepar jour
20 :Le nombred’heurede travail dela pompedanslacarrière/mines
Q’’tmoy=173,404m3 /h:Ledébit total moyen nécessairede la pompe
AN : Qps=
24
20
×173,004=207,605
Qps=207,605m3/h
CommeQps=207,605m3 /hn’estpas une valeur standard, alorsd’aprèsl’abac
nouschoisissons le type depompe6SH8 dontle débit est :
Qps=250m3 /h
Caractéristiques réelles dela pompesetrouventdansle tableau ci-dessous :

21
QN (m3 /h) HN(m) nN(%) N (kw)
250 54 90-100 64
V-3) Détermination de la durée de travail de la pompe en service
Elle est déterminée par la relation suivante :
tmax=
𝟐𝟒
𝑸 𝒑𝒔
× 𝑸′′𝒕𝒎𝒂𝒙 où :
- Q’’tmax est la quantité d’eau nécessaire à pomper hors de la carrière,
Q’’tmax=178,506 m3/h ;
-Qps est le débite la pompe en service, Qps=250m3/h.
A.N: tmax=
24
250
× 178,506⁡ = 17,137ℎ
Puisque la condition (tmax≤ 24h) est vérifiée, alors dans ce cas le couplage en
parallèle n’est pas possible
tmax=17,137=17h8mn11s

22

23
CHAPITRE VI: ELABORATION DU SCHEMA DE L’INSTALLATION DE
POMPAGE
A ce niveau, il est question de matérialiser les deux réseaux : réseau intérieur
(pompe), réseau extérieur (conduites) ainsi que les accessoires de régulation
(vanne ouverte, clapets, coudes d’angle…).
V-1) Caractéristiques du réseau intérieur :
Le nombre de roues est déterminé par la formule suivante :
nr=
𝑯 𝒑
𝑯 𝟏𝒓
où :
Hp est la pression préalable de la pompe ; elle se calcule selon la formule :
Hp=µc×Hg ; avec
µc- coefficient qui tient compte des pertes de pression dans les conduits:
µc=(1,05÷1,1), prenons µc=1,1.
Hg – hauteur géodésique ; Hg=Ha+Hr :
Ha – hauteur d’aspiration de la pompe, Ha=(1÷3)m. prenons Ha=3m
Hr- hauteur de refoulement, Hr=Hc−l0 avec
Hc→ profondeur de la carrière: Hc=ng×Hgr
ng=9 : (nombre de gradin) et Hgr=10m :(hauteur du gradin)
Hc=9×10=90m Hc=90m
lo→ élévation de la pompe, prenons lo=1m
Alors Hr=90−1=89 Hr=89m
D’où Hg=89+3=92 Hg=92m
On obtient Hp=1,1×92=101,2
Hp=101,2m.
Pour un débit Qps=250m3/h d’après l’ABAC, on a H1r=54m

24
D’où nr=
101,2
54
= 1,874 ≈ 2 roues
V-2) Détermination de la caractéristique du réseau extérieur
Le réseau extérieur est utilisé pour assurer le déplacement de la substance à
transporter. Il est composé de la conduite d’aspiration et celle de refoulement.
Il se traduit par la relation suivante : H=Hg+RQ2. Cette équation est appelée
caractéristique du réseau extérieur d’une machine hydraulique ; elle exprime la
charge totale nécessaire pour déplacer le débit à travers le réseau donné sur la
hauteur géodésique mais Hg=92m.
L’équation devient H=92+RQ2.
Détermination la résistance hydraulique(R) : R=Ra+Rr où :
Ra est la résistance hydraulique coté aspiration
Rr est la résistance hydraulique coté refoulement.
1-Déterminons les diamètres :
 Coté aspiration : dexa =0,0188× √
Q
Va
La pompe étant du type 6SH8 fonctionnant avec un débit Q=250m3/h
et Va = (1,2÷1,7) m/s ; prenons Va=1,7m/s.
dexa = 0,0188√
250
1,7
⁡= 0,228m = 228mm.
Commedexa = 228mmn’estpas un diamètre standardisé, alors nousprenonsla
valeur dexa =245mm. e=7,0 dinta=231mm
e= 8,0 dinta= 229mm
dexa=245mm e= 9,0 dinta= 227mm
e= 10, 0 dinta= 225mm
nr=2 roues

25
Vr=2,062m/s
e= 11,0 dinta= 223mm
-Vérification de la vitesse réelle :
Va=
0,01882
dinta
2 × Q
AN : Va=
0,01882
𝑂,2312
×250= 1,656 m/s
Va= 1,656 m /s
CommeVa= 1,656 m/s ϵ (1,2÷1,7)m/s,alors le choix est bon.
 Coté refoulement :
dexr= 0,0188√
Q
Vr
dexr : diamètre de refoulement.
Vr : vitesse de refoulement Vr= (2,0÷2,5) , nous prenons Vr= 2,Om/s.
AN: dexr = 0, 0188√
250
2,0
= 0,210m = 210mm
Commedexr = 210mm n’estpasun diamètre standardisé, alorsl’ABAC, nous
prenons dexr =219mm.
e = 6,0 din = 2O7mm
e = 7, 0 din = 2O5mm
dexr =219mm e = 8,0  din = 203mm
e =9,0 din =201mm
e =10,0 din =199mm
-Vérification de la vitesse réelle de refoulement:
Vr=
0,01882
dintr
2 ×Q
AN: Vr=
0,01882
0,2072
×250= 2,062m/s

26
Lr=180m
Comme Vr=2,062m/s ϵ (2,0÷2,5)m/s, alors le choix est bon.
 Vérification de la troisième condition :
Les diamètres d’aspiration et celle de refoulementdoiventrespecter la condition
suivante :
dinta≃ dintr+(20÷50)mm
dinta― dintr≃(20÷50)mm
dinta― dintr =231―207=24mm
Commedinta―dintr =24mm⁡𝜖 (20÷50)mm, alorslechoix est bon. Cela signifie
que l’aspiration et le refoulementdel’eau hors de la carrière sera possible.
2-Détermination des longueurs des parties droites des conduites:
D’après le schéma de l’installation de pompage :
 Longueur d’aspiration : elle se détermine comme suit ;
La = Ha+len+l1
Avec : Ha= 3m ; len= 1m ; L1= 30m.
AN ; La= 3+1+30=34m.
La= 34m
 Longueur refoulement : elle se déterminecomme suit :
Lr= L2+L3+L4
Avec : L2= 60m ; L3=50m ; L4= 70m ;
AN : Lr= 60+50+70=180m ;

27
3-Les pertes dans les conduites et accessoires
Elles se déterminent comme suit :
R=Rr+Ra
Avec ;⁡et R =
1+⁡𝖟
2𝑔×𝑆2
⁡ӡ =∑ӡri+∑ ӡli
Où : ӡ=coefficient total des pertes dans les conduites
∑ӡri=Coefficient des pertes réparties
∑ӡli =coefficient de pertes locales
S=section de la conduite
g=accélération de la pesanteur
Ra=résistance hydraulique coté aspiration
Rr= résistance hydraulique coté refoulement
a) Coté aspiration :
𝑅 𝑎=
1+ӡ 𝑎
2×𝑔×𝑆 𝑎
2×36002
(h2/m5)
ӡa=∑ӡri+∑ ӡli
 Pertes réparties :
∑ӡri=⁡λa
𝐿 𝑎
𝑑 𝑎
La : longueur d’aspiration La=34m
da : Diamètre d’aspiration da= 231mm.

28
λa = coefficient de Darcy déterminé par la relation :
⁡⁡λa=
0,0195
√𝑑𝑎
3 <=> ⁡λa=
0,0195
√0,2313 =0,032 λa=0,032
∑ӡri =0,032×
34
0,231
= 4,710
⁡∑ӡri =4,710
 Pertes locales : Les pertes réparties observées au niveau de ces accessoires
sont résumées dans le tableau ci-dessous :
Accessoires Nombre ӡ𝐥𝐢
Crépine 1 1×4,704
Coude d’angle de 90° 1 1×0,177
Vanne ouverte 1 1×0,08
Total 3 4,961
 Clapet de pied de crépine,
Comme 200<231<250 cela veut dire que 5,2> ӡli1 >4,4
Utilisons la méthode d’interpolation :
(5,2)C
D
x
B E A(4,4)
2OO 231 250
D’après la propriété de THALES on a :
𝐴𝐸
𝐴𝐵
=
𝐷𝐸
𝐵𝐶
=> 𝐷𝐸 =
𝐵𝐶×𝐴𝐸
𝐴𝐵
A.N : x=
0′8×19
50
= 0,304.
D’après le schéma 𝖟𝒍𝒊𝟏=4,4+DE=4,4+0,304=4,704
𝖟𝒍𝒊𝟏=4,704

29
 Pour le coude d’angle 90° :
Comme 200 < 231<250 cela veut dire que 0,168< ӡli2 <0,182
En utilisant l’interpolation on a :
C(0,182)
D
(0,168) A E B
0,191
200 231 250
D’après la conséquence de la propriété de Thales dans le triangle ABC, on a :
𝐴𝐸
𝐴𝐵
=
𝐷𝐸
𝐵𝐶
=> 𝐷𝐸 =
𝐴𝐸∗𝐵𝐶
𝐴𝐵
AN: 𝐷𝐸 =
31×0,014
50
= 0,00868
DE=0,00868
D’après le schéma ӡli2 = 0,168 + DE⁡=0,168 + 0,00868 =0,177
ӡ 𝐥𝐢𝟐= 0,177
 Pour la vanne ouverte :
Comme 200 < 231<250 cela veut dire que 0,08= ӡli3 =0,08
0,08 0,08

30
200 231 250
D’où : ⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡ӡ 𝐥𝐢𝟑 = ⁡0,08
Donc : ӡ𝐥𝐢𝐭=ӡ𝐥𝐢𝟏 + ӡ 𝐥𝐢𝟐 + ӡ 𝐥𝐢𝟑=4,704+0,177+0,08=4,961
ӡ𝐥𝐢𝐭=4,961
D’où :
ӡa = ∑ ӡri +⁡∑ӡli ⁡⇒⁡⁡⁡⁡⁡ӡa = 4,710 + 4,961 = 9,671
ӡ 𝐚 = 9,671
Cherchons la surface :
Sa= 𝜋 ×
𝑑 𝑎
2
4
= 3,14×
(0,231)2
4
=0,042
Sa = 0,042m2
AN : Ra =
1+9,671
2×9,8×(0,042)2×36002
=2,381×10-5
Ra = 2,381×10-5
h2
/m5
b) Coté refoulement :
Rr =
1+⁡ӡ 𝐫
2𝑔×𝑆𝑟
236002
avec ӡ 𝐫- pertes de pression coté refoulement :
ӡ 𝐫=ӡri + ӡli
 Calcul des pertes reparties :
ӡri= 𝜆 𝑟
𝑙 𝑟
𝑑 𝑟
; Déterminons 𝜆 𝑟=
0,0195
√ 𝑑 𝑟
3 =
0,0195
√0,2073 = 0,033
Alors ӡri = 0,033×
180
0,207
= 28,696
ӡ 𝐫𝐢 = 28,696
 Calcul des pertes locales :

31
 L’ensemble de ces pertes est résumé dans le tableau suivant:
Accessoires Nombre ӡ𝐥𝐢
Angle de 120° 2 2×0,11326
Vanne ouverte 1 1×0,08
Clapet de retenu 2 2×5,36
Total 5 11,02652
 Pour le coude d’angle de 120° :
Comme 200 < 207<250 cela veut dire que 0,112< ӡli1 <0,121
En appliquant la méthode d’interpolation, on a :
C (0,121)
D
A(0,112) E B
200 207 250
D’après la propriété de THALES on a :
𝐴𝐸
𝐴𝐵
=
𝐷𝐸
𝐵𝐶
=> 𝐷𝐸 =
𝐴𝐸×𝐵𝐶
𝐴𝐵
=
7×0,009
50
= 0,00126
ӡli1 = 0,112+ DE = 0,112 + 0,00126 = 0,11326
ӡ 𝐥𝐢𝟏 = 0,11326
 Pour la vanne ouvert :
Comme 200 < 207<250 cela veut dire que 0,08= ӡli12 =0,08
Par la méthode d’interpolation, on trouve :
A(O,08) B(O,08)
0,091

32
200 207 250
D’où : ӡ𝐥𝐢𝟑 =0,08
 Pour le clapet de retenue :
Comme 200 < 207<250 cela veut dire que 5,5> ӡli13 >4,5
Utilisons la méthode d’interpolation :
C(5,5)
D
B E A(4,5)
200 207 250
D’après THALES :
𝐴𝐸
𝐴𝐵
=
𝐷𝐸
𝐵𝐶
=> 𝐷𝐸 =
𝐴𝐸×𝐵𝐶
𝐴𝐵
=
43×1
50
= 0,86
Donc : ӡli3 = 4,5+ DE = 4,5 + 0,86=5,36
ӡ 𝐥𝐢𝟑 = 5,36
Donc : ӡ𝐥𝐢𝐭 = ӡ 𝐥𝐢𝟏 + ӡ 𝐥𝐢𝟐 + ӡ 𝐥𝐢𝟑=2×0,11326+0,08+2×5,36=11,02652
ӡ𝐥𝐢𝐭=11,02652
D’Où : ӡ 𝐫 = 28,696 + 11,02652 = 39,72252
ӡ 𝐫 = 39,72252
Cherchons la surface sr
Sr= 𝜋 ×
𝑑 𝑟
2
4
= 3,14 ×
0,2072
4
= 0,0336
Sr=0,0336m2

33
Enfin Rr=
1+39,72252
2×9,8×(0,0336)2×36002
= 14,200 × 10−5
La résistance hydraulique est alors égale à :
R=Ra+Rr =1,609×10-5
+14,200 × 10−5
=16,581× 10−5
R=16,581× 10−5
h2/m5
Ainsi l’équation du réseau extérieur est :
Représentonsla courbedu réseau extérieur dansle mêmegraphique que l’ABAC
de la pompe 6SH8
Qp(m 3/h) 0 20 40 60 80 100 120
H(m) 92 92,O66 92,265 92,597 93 ,061 93,658 94,388
Qp(m 3/h) 140 160 180 200 220 240 260
H(m) 95,250 96,245 97,372 98,632 100,02
5
101,55
1
103,209
Rr=14,200 × 10−5
h2/m5
H=92+16,581×10-5
Q2

34
Qp(m 3/h) 280 300 320 340 360 380 400
H(m) 105,000 106,92
3
108,979 111,16
8
113,48
9
115,94
3
118,530
(voir la représentation dans l’annexe).
4-Vérification de la stabilité du régime :
Il faut que : Hg≤90%H0 or Hg=92m et H0=60m
D’où : Hg≤0,9×60 ⟺ Hg≰54m car, 92m˃54m.
Comme la stabilité ne vérifie pas pour le type de pompe 6SH8, alors il est
nécessaire de faire le couplage en série avec ce même type de pompe.
Dansce cas : 2H0=2×60=120 2H0=120m
On a : Hg≤0,9×120 ⟺Hg≤108 d’où 92m<108m, par conséquentlacondition
de stabilité est vérifiée.
5-Contrôle de la normalité du régime : cette condition exige que :
nr ≥ 85% ×nmax avecnmax= (70÷80)%, nousprenonsnmax=70% etnr=64%
nr ≥ 0,85× 70 ⟺ nr ≥59,5 d’où 64%˃59,5%, alors leregime de
fonctionnementest normal.
6-Contrôle de la non cavitation
Hamax≥Ha avecHmax=3m etHa=3m,

35
Alors3m=3m lacondition de la non cavitation est vérifiée.
Déterminationdu débit de la pompe en reserve
Il est possible de déterminer le type de pompe pour le cas de la reparation :
Comme: Qpreserv=(0,2÷0,25)Qps
On a : Qpreserv=0,25×250=62,5m3/h
CommeQpreserv=62,5m3/hn’estpasunevaleur standard, alorsd’aprèsl’ABAC on
a Qpreserv=150m3/hdu type6SH8-2 .
Déterminationla puissance utile
Nu=
𝜌×𝑔×𝑄𝑝𝑟×𝐻𝑟
3600×1000
𝜌=1050kg/m3
masse volumiqueduliquide pompé
g=9,81m/s2
accélérationde pesanteur
𝑄𝑝𝑟=150m3
/h débit de la pompe réservée
Hr=89mhauteur de refoulement de la pompe
3600⁡𝑒𝑡⁡1000sont des valeurs de conversion
AN : Nu=
1050×9,81×150×89
3600×1000
=38,198KW
Nu=38,198KW
Déterminationdu rendement correspondant au régime de fonctionnement
nr=
𝑁𝑢
2×𝑁𝑚
or Nm=1500KVA=1500KWpuissancedu moteur
nr=
38,198
2×1500
=0,0127 ⟺nr=1,27%
Déterminationla puissance nécessaire de la pompe choisie
N=
𝑁𝑢
𝑛𝑟
=
38,198
0,0127
=3007,7KW N=3007,7KW

36
Déterminationde la durée moyenne de lapompe
tmoy=
24
𝑄𝑝𝑠
×Q’’moy=
24
250
×173,004=16,608
tmoy=16,608h=16h36mn30s
Déterminationde la consommationannuelle en énergie électrique
W=N×
𝐾1
𝑛𝑒×µ𝑚
×(KP×tmoy×nj×km×tmax×nm)
Où : K1-Coefficientqui tient compte dela consommation en énergie électrique
pour l’éclairage decette installation K1=(5-10)% dela consommation de
l’entreprise,nousprenonsK1=5
ne-Rendementdu réseau électrique : ne=0,97
µm- Rendementdu moteur électrique : µm= (0,87-0,95) ; nousprenons µm=0,9
Kp et Km respectivement le nombrede pompequitravaille pour le pompagedu
débit moyen et maximal ;
tmoy<24h Kp=1
tmax<24h Km=1
nj et nm- le nombre de jourpar an pour pomperle débitmoyenetmaximal.
En Guinée aveclessix mois pluvieux,lespompesfonctionnentavecunrégime de:
 20 jourspar moispour le débit moyen(nj=6×20=120 jours)
 7 jourspar moispour le débitmaximal (nm=6×7=42 jours)
AN : W=3007,7 ×
0,05
0,97×0,9
×(1×16,6O8×120×1×17,175×42)
D’où: W=2,476×108
KW/an

37
CONCLUSION :
Ce présent rapport, est le résultat de nos efforts après une large
compréhension du cour de la mécanique minière. C’est donc avec vitalité
individuelle et ardeur de tous les éléments du groupe II que nous arrivons au
terme de ce travail.
Pour donner unesuite favorable à ce travail, nous avons d’abord cherché à
connaître :
-La pluviométrie de la région d’étude ;
Une étude minutieuse de tous les éléments concourant à la protection du
site contre la venuedeseaux de fond et de surface nous a permis d’envisager les
solutions techniques suivantes :
1-la construction d’un bassin de récupération au fond de la carrière : destinée à
collecter les eaux au fond de la carrière ;
2- Installation d’une pompe du type 6SH8 à un niveau d’aspiration à 3m pour
assurer le refoulement sur la hauteur 89m ;
3-Le fonçage d’un drain à la surface avec une hauteur de 0,150m par la pelle du
type la pelle-hydraulique à godet de curage de fossés (mini pelle), qui sera
alimenté par la pompe.
La détermination des paramètres géométriques et techniques de la
pompeet du fossé à traversles donnéesdebase du terrain montre leur efficacité
pour la protection du site.

38
En effet, ce présent rapport que nous soumettons à votre approbation est
loin d’être une œuvre parfaite, cependant il reste ouvert à toutes critiques et
suggestions afin d’améliorer son contenu scientifique qui servira de référence
aux futures générations.
Nous adressons nos sincères remerciements à l’endroit de la direction
générale de l’institut supérieur des mines et géologie de Boké (ISMGB) à travers
elle le département des services miniers sans oublier notre aimable et
consultantprofesseur Monsieur sylla mamadouba pour sa disponibilité et son
endurance pour notre formation.
Données de base
Tableau N⁰1 : Données de base du site
Paramètres Unités Valeurs
Temps d’exploitation (T) Jours (J) Mois
Capacité du libre
d’écoulement (µ)
Pourcentage (%) 35
Coefficient de
perméabilité (k)
Mètre par Jours (m/J) 0,5
Profondeur de la
carrière (Hc)
Mètre (m) 89
Largeur du site Mètre (m) 476
Longueur du site Mètre (m) 710
Nombre de parties des
conduites
Néant
Nombre de vannes
ouvertes
Néant 02
Puissancemoyenne de la
couche aquifère à
assécher (Hm)
Mètre (m) 40
Puissance de la couche
aquifère libre
Mètre (m) 50
Nombre de clapets
retenus
Néant 02
Nombre de coudes Néant 03
Echelle de la forme du
site
Néant 1/2000
Nombre de gradin Néant 09

39
Hauteur du gradin Mètre (m) 10
Réservegéologique Tonne(t) 2062900
Production annuelle m3/an 361066,144
Densité de la roche t /m3 2,5
Coefficient d’exploitation Néant 0,9
Tableau N⁰2 : Récapitulatif des précipitations atmosphériques de2006 à2010
Mois
Années
Janvier
Février
Mars
Avril
Mai
Juin
Juillet
Aout
Septembre
Octobre
Novembre
Décembre
2006 0,0 0,0 0,0 23,3 106,6 243,5 280,
5
287,4 256,2 58 ,2 0,0 0,0
2007 0,0 0,0 0,0 78,0 115,5 208,8 260,
2
380,0 249,1 49,7 0,0 0,0
201O 0,0 0,0 2,7 17,8 90,2 231,3 284,
5
410,8 144,2 170,2 0,0 0,0
Moyenne 0,0 0,0 0,9 39,7 104,1 227,8 275,
0
359,4 216,5 92 ,7 0,0 00

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