2. 1.2. L’EXPLOITATION SOUTERRAINE
(TRAVAUX MINIERS SOUTERRAINS : TMS)
Introduction
L’exploitation d’une mine souterraine consiste à exploiter le minerai depuis une
excavation créée sous la surface du sol, en souterrain, sans enlever des matériaux
stériles qui le surmontent.
Le choix entre les différentes techniques d’exploitation souterraine est conditionné
principalement par la géologie au sens large et notamment par :
- Géométrie du corps minéralisé (couche, amas, filon, subhorizontal, subvertical,
épais, mince, profondeur) ;
- Compétence du minerai (friable, résistant) ;
- Nature de l’encaissant et sa délimitation avec le minerai (épontes franches avec
coupe argileuse, éponte diffuses) ;
- Fracturation.
3. 1 - Généralités
L’exploitation d’une mine souterraine consiste à exploiter le minerai depuis une excavation
créée sous la surface du sol, en souterrain, sans enlever des matériaux stériles qui le
surmontent.
Le choix entre les différentes techniques d’exploitation souterraine est conditionné
principalement par la géologie au sens large et notamment par :
- Géométrie du corps minéralisé (couche, amas, filon, subhorizontal, subvertical, épais,
mince, profondeur) ;
- Compétence du minerai (friable, résistant) ;
- Nature de l’encaissant et sa délimitation avec le minerai (épontes franches avec coupe
argileuse, éponte diffuses) ;
- Fracturation.
4. Schéma d’une mine
La mine s’articule généralement autour de deux
puits :
•Le puits principal relie la mine « au jour ».
• Une cage d’ascenseur descend et remonte les
mineurs (jusqu’à 1 000 mètres en quelques
minutes) ainsi que le minerai ;
•le puits d’aération assure la circulation de l’air
dans les galeries évitant ainsi les risques
d’asphyxie et d’explosion.
A la surface, le carreau est le site industriel qui
récupère et trie le charbon. Le gîte, le puits et le
carreau sont à la base des termes employés dans
le cadre de l'exploitation de mines souterraines.
Cette figure représente schéma d’une mine
5. Etapes d’une méthode d’exploitation
Les mêmes étapes qu’en ciel ouvert se rencontrent en souterrain et sont complétées par des
phases additionnelles :
• Abattage : il peut être à l’explosif ou mécanique (scies, machines à attaque ponctuelle ou
mineur continu) ;
• Aération : pour assurer l’évacuation de toutes les fumées liées aux tirs ;
• Purge : il s’agit de sécuriser le site après les tirs afin de faciliter les étapes suivantes
• Chargement (simple ou avec transport combiné),
• Transport ;
• Confortement : il s’agit de sécuriser localement, les ouvrages souterrains les plus
sensibles ou les plus utilisés. Il existe plusieurs techniques dont celle du boulonnage
(pose de boulons pour fixer les éléments rocheux du toit ou des parements) et celle du
gunitage (béton projeté).
6. 2- Types de méthodes d’exploitation souterraine
Il existe diverses méthodes pour l’exploitation des gisements souterrains.
Elles ont toutes en commun le creusement de puits et de galeries d’accès au gisement
et l’emploi de machines ou d’explosifs pour l’extraction du minerais
Selon le type de traitement de zones excavées après exploitation on distingue:
• Méthodes d’exploitation souterraine laissant des vides résiduels ;
• Méthodes visant à supprimer les vides résiduels après exploitation, soit par
remblayage, soit par foudroyage (éboulement de roches, épontes et recouvrement
au sein de la cavité).
8. 1 - Méthodes laissant des vides résiduels après exploitation:
On distingue plusieurs méthodes :
• par chambres et piliers abandonnés ;
• par chambres-magasins (vides) ;
• par sous-niveaux abattus.
9. a- L’exploitation par chambres et piliers « room
and pillar » :
Cette méthode s’applique aux formations dont le pendage ne dépasse pas 20°.
Elle consiste à créer des vides (ou chambres) séparés par des piliers de minerai
laissés en place pour empêcher le toit de s’effondrer
Ces piliers peuvent être abandonnés définitivement ou bien récupérés plus tard.
La dimension des chambres et des piliers dépend de la stabilité du toit, de l’épaisseur
du gisement et des pressions de terrain.
Les chambres créées vont servir de voies de roulage pour le transport par camions du
minerai vers le silo de stockage.
Le toit des galeries peut être boulonné si sa stabilité pose problème.
12. Cette figure montre un type de foration horizontale dans la mine de sel de
Varangéville exploitée en chambres et piliers, en France
13. b - L’exploitation par chambres-magasins:
• s’applique aux gisements de forme régulière et présentant un
pendage fort.
• Elle ne peut être utilisée que pour les minerais non altérables
lorsqu’ils sont laissés en place après abattage.
• La majorité des matériaux abattus est provisoirement laissée en place
ils vont servir de soutènement provisoire des parements
14. 2 - Méthodes supprimant les vides résiduels
après exploitation souterraine;
Plusieurs méthodes peuvent être rattachées à cette famille, notamment celles :
• par tranches montantes remblayées ;
• par sous-niveaux foudroyés ;
• par chambres remblayées et piliers abandonnés ;
• par chambres et piliers foudroyés ;
• par chambres-magasins remblayées ;
• par blocs foudroyés ;
• par tailles.
15. 21-Exploitation par Tranches Montantes Remblayées
(TMR)
C’est une méthode de dépilage dans laquelle le minerai est abattu et déblayé par
tranches prises en montant, le remblai est mise en place laissant entre remblai et minerai
en place, un espace permettant le travail
Dans cette méthode le minerai est exploité en tranches horizontales. La chambre est
ouverte à la base de bloc exploité et l’exploitation progresse par tranches montantes.
Le minerai abattu est complètement chargé est évacué. Après l’enlèvement d’une tranche,
le volume correspondant est remblayé.
Le remblayé serre à la fois du support aux épontes et de plancher pour l’excavation de la
tranche suivante.
16. Exemple Mine d’argent d’Imiter;
Elle consiste au un découpage du gisement en certains étages dont la hauteur est de
l’ordre de 20m, chaque étage sera ensuite découper en tranches de 4m d’épaisseur ce qui
équivalent en moyenne 5 tranches par étage.
A partir des galeries d’attaques. On accède aux chambres primaires par des galeries de
pente – 15° à +15°.
La galerie d’attaque communique avec une rompe longeant, le gisement depuis le niveau
supérieur jusqu’à la base du gisement.
Après l’exploitation de la chambre on procède à son remblayage avec du remlais
cimenté sur une hauteur d’environ 4m et sur toute la langueur de la chambre Figure II
19. 22- L’exploitation par sous-niveaux foudroyés
L’exploitation par sous-niveaux foudroyés s’applique aux gisements moyennement à fortement pentus de
grande profondeur.
Dans cette méthode
• On trace des galeries d’accès ( des sous-niveaux ) dans le gisement à intervalles verticaux assez rapprochés
(de 10 à 20 m) et suivant une disposition déterminée.
• Fortion de longs trous de mine verticaux au plafond des galeries.
• Le tir de mines fragmente la roche, qui se disloque du toit et tombe verticalement sur le mur du sous-niveau
inférieur.
Une coupe verticale montrerait des chantiers en escalier, où les travaux à chaque sous-niveau sont en avance
d’une opération sur ceux du sous-niveau inférieur.
Le foudroyage par sous-niveaux est caractérisé par un schéma régulier et des opérations répétitives (creusement
de galeries, foration, chargement et bourrage de trous, tir de mines, chargement et transport du minerai)
réalisées de façon indépendante.
L’exploitation se déroule en continu d’un sous-niveau à l’autre.
21. 23-L’exploitation par longues tailles
Les longues tailles conviennent aux gisements en couches de forme
régulière, d’épaisseur réduite et de grande extension horizontale.
Le minerai est abattu par tranches, une allée étant maintenue ouverte
au front de taille, et on laisse le toit s’ébouler à l’arrière taille.
Les travaux préparatoires comprennent le traçage des galeries d’accès
aux chantiers et de transport du minerai au puits d’extraction.
Le remblayage des chambres vides empêche la roche encaissante de
s’effondrer.
Cela permet au massif de conserver sa stabilité et ainsi de permettre
une plus grande sécurité et une meilleure exploitation du gisement.
Cette méthode consiste à déverser les déblais de traçage dans les
chambres vides plutôt que de les remonter à la surface.
22. métalliques présenteront plutôt un appauvrissement
en oxygène avec la production éventuelle de
certains gaz nocifs (CO2, H2S, etc.). Ces gaz se
libèrent continuellement en cours de l’exploitation,
par un mécanisme de détente, et migrent vers
l’atmosphère des travaux souterrains ; • une origine
exogène : ce sont des gaz produits par des réactions
chimiques spécifiques, pendant l’activité minière. Il
s’agit le plus souvent de : o monoxyde de carbone,
de dioxyde de carbone et de sulfure d’hydrogène
libérés suite à la perturbation de l’équilibre
géochimique initial provoquée par l’exploitation
(ventilation, fracturation du massif rocheux,
modifications hydrologiques, etc.). Ainsi du
monoxyde de carbone est produit par l’oxydation
de certains minerais et du sulfure d’hydrogène est
produit par décomposition de matières contenant
du soufre comme les bois de soutènement ; o gaz
divers liés à l’utilisation des explosifs et des engins à
moteurs à combustion. Par le passé, dans les mines
peu profondes et peu étendues, un aérage naturel
pouvait suffire. Aujourd’hui, cet aérage est
systématiquement mécanisé. Sans entrer dans les
détails, le principe général est d’amener de l’air frais
en quantité suffisante vers toutes les parties de la
