Comment le profit définit ce que nous extrayons et pourquoi c’est important

L’exploitation minière ne consiste pas seulement à creuser un trou. C’est le processus d’extraction de minéraux utiles de la surface de la Terre, y compris des mers. Mais voici le piège. Un minéral est une substance inorganique ayant une composition chimique définie et des propriétés physiques distinctives. L’exception est le charbon, une substance organique souvent regroupée. Ensuite, il y a le minerai. Le minerai est un minéral métallifère, ou un agrégat de tels minéraux et de la gangue (roche sans valeur économique), qui peut être extrait avec profit.

Dépôt minéral désigne une occurrence naturelle d’un minéral utile. Dépôt de minerai désigne un gisement minéral d’une étendue et d’une concentration suffisantes pour inviter à l’exploitation. Vous voyez la différence ? C’est une question d’argent.

Pourquoi les étiquettes de prix déterminent la réalité géologique

Lors de l’évaluation des gisements minéraux, il est extrêmement important de garder à l’esprit le profit. La quantité totale de minéraux dans un gisement donné est appelée inventaire minéral. Seule la quantité qui peut être extraite avec profit est appelée réserve de minerai. À mesure que le prix de vente du minéral augmente ou que les coûts d’extraction diminuent, la proportion des stocks minéraux classés comme minerai augmente.

Évidemment, le contraire est également vrai. Une mine peut cesser sa production parce que le minerai est épuisé. Ou parce que les prix ont baissé ou les coûts ont tellement augmenté que ce qui était autrefois du minerai n’est plus que du minerai. C’est une définition changeante. Le terrain ne change pas. Les mathématiques le font.

Les racines profondes de l’extraction

Les découvertes archéologiques indiquent que l’exploitation minière a été réalisée à l’époque préhistorique. Le premier minéral utilisé était le silex. Son motif de fracturation conchoïdal lui permettait d’être brisé en morceaux aux arêtes vives. Utile comme grattoirs, couteaux et pointes de flèches. Au cours de la période néolithique (environ 8 000 à 2 000 avant notre ère), des puits atteignant 100 mètres (330 pieds) de profondeur ont été creusés dans des dépôts de craie molle en France et en Grande-Bretagne. Ils voulaient les cailloux de silex. L’ocre rouge et la malachite, un minéral cuivré, servaient de pigments.

La plus ancienne mine souterraine connue au monde a été coulée il y a plus de 40 000 ans. Situé sur la crête de Bomvu dans les montagnes Ngwenya, au Swaziland. Ils extrayaient l’ocre pour les cérémonies funéraires et la coloration du corps. L’or fut l’un des premiers métaux utilisés. Extrait de lits de sable et de gravier où il se présentait sous forme de métal pur en raison de sa stabilité chimique. Le cuivre, chimiquement moins stable, se présente sous forme native et fut probablement le deuxième métal découvert. L’argent a également été trouvé à l’état pur. À une certaine époque, il était plus valorisé que l’or.

Fonte ancienne et pierre monumentale

Les historiens affirment que les Égyptiens exploitaient le cuivre dans la péninsule du Sinaï dès 3 000 avant notre ère. Certains bronzes (cuivre allié à l’étain) sont datés de 3 700 avant notre ère. Le fer est daté de 2800 avant notre ère. Les archives égyptiennes sur la fusion du minerai de fer datent de 1300 avant notre ère. Le plomb, trouvé dans les ruines antiques de Troie, a été produit dès 2 500 avant notre ère.

L’une des premières preuves de construction en pierre de taille a été la construction (2600 avant notre ère) des grandes pyramides d’Égypte. Khéops, le plus grand, mesure 236 mètres (775 pieds) le long des côtés de la base. Il contient environ 2,3 millions de blocs de deux types de calcaire et de granit rouge. On pense que le calcaire a été extrait de l’autre côté du Nil. Des blocs pesant jusqu’à 15 000 kg (33 000 livres) étaient transportés sur de longues distances. Élevé en place. Ils montrent une coupe précise qui a permis d’obtenir une maçonnerie bien ajustée.

De l’allumage du feu à la puissance pneumatique

L’un des premiers traitements les plus complets des méthodes minières en Europe est celui du savant allemand Georgius Agricola dans son De re metallica (1556). Il décrit les méthodes détaillées de conduite de puits et de tunnels. Le minerai tendre et la roche étaient laborieusement extraits à la pioche. Le minerai plus dur nécessitait une pioche et un marteau, des cales ou de la chaleur.

L’allumage du feu impliquait d’empiler un tas de bûches sur la paroi rocheuse et de les brûler. La chaleur a affaibli ou fracturé la roche à cause de la dilatation thermique. Des systèmes de ventilation et de pompage rudimentaires ont été utilisés lorsque cela était nécessaire. Le levage des puits et des pentes se faisait à l’aide d’un guindeau. Le transport se faisait par « camions » et par brouettes. Des systèmes de support en bois ont été utilisés dans les tunnels.

De grands progrès dans l’exploitation minière ont été réalisés lorsque le secret de la poudre noire a atteint l’Occident. Probablement originaire de Chine à la fin du Moyen Âge. Celui-ci a été remplacé comme explosif au milieu du XIXe siècle par de la dynamite. Depuis 1956, les agents de sablage au nitrate d’ammonium et les boues (mélanges d’eau, de combustibles et d’oxydants) sont largement utilisés. Une perceuse en acier avec une pointe en coin et un marteau ont d’abord été utilisés pour percer des trous pour le placement d’explosifs. L’expérience a montré que le placement correct des trous et l’ordre de tir sont importants pour obtenir un maximum de bris de roche dans les mines.

L’invention des foreuses mécaniques alimentées par de l’air comprimé (marteaux pneumatiques) a considérablement accru la capacité d’exploiter la roche dure. Cela a permis de réduire considérablement le coût et le temps d’excavation. L’Anglais Richard Trevithick aurait inventé une perceuse rotative à vapeur en 1813. Les perceuses mécaniques à piston utilisant des forets fixés sur des tiges de forage et se déplaçant de haut en bas comme un piston dans un cylindre datent de 1843. En Allemagne, en 1853, une perceuse qui ressemblait aux perceuses pneumatiques modernes a été inventée. Les perceuses à piston ont été remplacées par des perceuses à percussion fonctionnant à l’air comprimé. Leurs performances se sont améliorées grâce à une meilleure conception et à la disponibilité d’un acier de qualité.

Les développements dans le domaine du forage se sont accompagnés d’améliorations dans les méthodes de chargement. Du chargement manuel avec des pelles à divers types de chargeurs mécaniques. Le transport a également évolué à partir du portage humain et animal. Pour extraire des wagons tirés par des locomotives électriques et des convoyeurs. Et aux véhicules sur pneus de grande capacité. Des développements similaires ont eu lieu dans le domaine de l’exploitation minière à ciel ouvert. Augmenter le volume de production et réduire considérablement le coût des produits métalliques et non métalliques. Les grandes machines de décapage équipées de roues d’excavation utilisées dans les mines de charbon à ciel ouvert sont utilisées dans d’autres types de mines à ciel ouvert.

Comment les mineurs ont résolu la crise de l’eau et de l’éclairage

L’eau était autrefois le pire ennemi des mineurs. Cela a inondé les puits, détruit l’équipement et rendu les fouilles en profondeur presque impossibles. Puis James Watt est apparu avec la machine à vapeur au XVIIIe siècle. Soudain, des pompes à vapeur pouvaient extraire l’eau des mines profondes. Le problème n’avait pas disparu, mais il était gérable.

L’éclairage a suivi un chemin similaire. Les premiers mineurs utilisaient des bougies ou des lampes à mèche d’huile pour brûler de l’huile de baleine, de l’huile de charbon ou du kérosène. Il faisait sombre. C’était dangereux. Dans les années 1890, les choses sont devenues plus brillantes mais plus instables. Le gaz acétylène, généré en faisant couler de l’eau sur du carbure de calcium, brûlait dans un réflecteur métallique. Un cierge en silex alluma la flamme. C’était assez brillant pour travailler dessus, mais un gaz inflammable dans une mine ? C’est une recette pour le désastre.

Le véritable changement s’est produit dans les années 1930 avec les lampes à culot alimentées par batterie. Pas de flamme nue. Pas de réservoirs d’acétylène. Juste de la lumière. Depuis lors, les ingénieurs ont peaufiné la durée de vie, le poids et l’intensité de la batterie. Les mineurs peuvent désormais voir clairement sans avoir à porter une potentielle explosion sur la tête.

Il est facile de idéaliser l’exploitation minière. Pensez au prospecteur solitaire avec une pioche. Cette image est morte. L’exploitation minière moderne repose sur des machines fournissant la force brute et des professionnels qualifiés fournissant la stratégie. Nous extrayons de l’or à des profondeurs de 4 000 mètres. C’est à plus de 13 000 pieds de profondeur. Les mines à ciel ouvert creusent à plus de 700 mètres de profondeur. L’échelle est industrielle et non artisanale.

Comment trouver des minéraux à l’aide de techniques de prospection modernes

La découverte d’un gisement minéral s’appelle la prospection. Une fois que vous avez trouvé un endroit potentiel, appelé prospect, vous l’explorez. Vous devez connaître la taille, la forme, l’orientation et la qualité minérale. Vous devez savoir où se trouvent les bonnes choses par rapport à la surface.

Les prospecteurs traditionnels parcouraient les terres. Ils ont examiné les affleurements, le sol et les sédiments. L’observation directe fonctionne toujours. Mais les prospecteurs modernes utilisent des outils pour réduire le rayon de recherche. Ils recherchent des anomalies. Une anomalie est une différence entre ce que vous voyez et ce que vous attendez.

L’imagerie aérienne et satellite permet d’analyser rapidement de vastes zones. Les changements dans la structure géologique, le type de roche, le sol ou la végétation peuvent laisser présager une minéralisation en dessous. La prospection géophysique va plus loin. Il utilise des méthodes gravitationnelles, magnétiques, électriques, sismiques et radiométriques. Ces outils mesurent les propriétés des roches telles que la densité, la susceptibilité magnétique, la conductivité électrique et la désintégration radioactive.

La prospection géochimique recherche des indices chimiques. Les scientifiques collectent des échantillons de sol, de sédiments lacustres, d’eau, de dépôts glaciaires, de roches, de végétation, de tissus animaux, de micro-organismes, de gaz et d’air. Ils testent les oligo-éléments. Des concentrations inhabituelles indiquent un dépôt.

Méthodes d’exploration : tranchées, galeries et carottage

Une fois les prospects identifiés, l’exploration sur le terrain commence. La méthode dépend du type de dépôt et de la profondeur. Si le gisement affleure en surface, des tranchées peu profondes sont creusées au bulldozer ou à la pelle rétro. Le creusement de tranchées fournit des données précises à proximité de la surface et de grands volumes d’échantillons. Mais cela est limité par la profondeur de coupe de l’équipement.

Parfois, des dérives spéciales sont creusées. C’est cher et lent. Les galeries sont principalement utilisées pour créer des sites de forage. À partir de là, un grand volume peut être exploré pour construire un modèle tridimensionnel du gisement. Les vieux puits et galeries sont également utiles. Ils offrent un accès facile pour échantillonner les réserves existantes ou explorer des extensions.

La méthode la plus courante consiste à percer des trous de sonde. Un foret à pointe de diamant coupe une saignée étroite dans la roche. Il extrait un noyau cylindrique du centre. Il s’agit d’un carottage. Les trous peuvent mesurer des centaines ou des milliers de mètres de long. Le diamètre standard est d’environ 50 millimètres.

Les noyaux sont placés dans des boîtes spéciales dans l’ordre dans lequel ils ont été retirés. Les géologues enregistrent chaque carotte. Ils décrivent les types de roches, les minéraux et les caractéristiques structurelles telles que les joints, les failles et les plans de stratification. Ils évaluent la résistance des roches. Le noyau est souvent fendu dans le sens de la longueur. La moitié est envoyée à un laboratoire pour déterminer la qualité minérale.

Délimitation du gisement avec des cartes et des modèles

Les carottages sont percés selon un schéma régulier. Leurs emplacements sont reportés sur des cartes-plans. Pour visualiser le gisement en profondeur, des trous sont également tracés sur des plans verticaux appelés coupes. Le géologue étudie chaque section. En utilisant les données des cartes, les carottages et la connaissance des structures géologiques, ils comblent les écarts entre les trous et les plans.

Cette méthode construit un modèle de corps minéralisé. Cela fonctionne bien pour les gisements moyens à petits avec des limites nettes entre le minerai et les déchets. Ceux-ci sont souvent exploités sous terre. Mais pour les grands gisements exploités à ciel ouvert, cette approche est moins courante. Il a été largement remplacé par des modèles en blocs. Ceux-ci sont détaillés dans la section sur l’exploitation minière à ciel ouvert.

Le but n’est pas seulement de trouver de la roche. Il s’agit de comprendre sa structure, sa qualité et son volume avant qu’une seule pelle ne bouge.

L’industrie est passée de la conjecture à la précision. Les anomalies ne sont plus seulement des curiosités visuelles. Ce sont des points de données. Et les points de données permettent de prendre des décisions qui coûtent des milliards de dollars.

Cartographie du corps minéralisé

Les gisements minéraux ne se trouvent pas là au hasard. Ils ont des formes. La plupart d’entre eux sont tabulaires, coincés entre des couches rocheuses parallèles comme une tranche de pain dans une miche. Pour s’y retrouver, les mineurs s’appuient sur deux mesures. Dip vous indique l’angle par rapport à l’horizon. Strike vous donne la direction de la boussole.

Vous devez également savoir ce qui est en haut et ce qui est en bas. Le rocher situé au sommet du gisement est le mur suspendu. Le truc en dessous est le mur de pied. Termes simples. Critique pour la sécurité.

La note n’est pas statique

Tous les minerais ne sont pas créés égaux. La concentration du précieux minéral est appelée sa grade. Ce nombre fluctue énormément au sein d’un même gisement.

Voici la dure vérité. Ce n’est pas parce qu’un minéral est présent qu’il vaut la peine d’être déterré. Il existe une qualité limite de mine. En dessous de ce seuil, l’exploitation du matériau perd de l’argent. Une fois que la roche est sortie de terre, il y a un autre obstacle. La catégorie de coupure de l’usine. C’est le point en dessous duquel le traitement de la roche n’est plus rentable.

Ensuite, il y a le seuil de rentabilité. C’est le point de bascule. Les coûts sont égaux aux revenus. Tout ce qui précède est du minerai. Tout ce qui se trouve en dessous est du gaspillage.

Alors, comment décider ce qu’est une réserve exploitable ? Vous regardez les chiffres. Les coûts d’extraction varient énormément. Ils dépendent du système minier, des machines et de la durée de vie de la mine. C’est un calcul complexe.

Prenez les mines à ciel ouvert. Ils commencent à la surface. Bon marché. Facile. Mais à mesure que vous creusez plus profondément, la physique change. À terme, vous devrez peut-être passer à l’exploitation minière souterraine. Le coût par tonne grimpe. Pour justifier ce bond, le minerai souterrain a besoin d’une teneur plus élevée. Si ce n’est pas le cas, vous le laissez.

L’exploitation minière à ciel ouvert domine

Plus des deux tiers de la production minérale annuelle mondiale proviennent de l’exploitation minière à ciel ouvert. C’est le gros frappeur.

Il existe trois types principaux.
– Exploitation à ciel ouvert
– Exploitation minière à ciel ouvert
– Carrières

Ils diffèrent par leur forme, leur technique et ce qu’ils extraient de la terre.

L’exploitation minière à ciel ouvert crée un énorme trou. Parfois, il rase le sommet d’une colline. L’exploitation minière à ciel ouvert est différente. C’est linéaire. Une dragline ou une pelle géante décolle de longues et étroites bandes de terre. Vous extrayez le minéral, passez à la bande suivante et jetez les déchets de la nouvelle bande dans le trou que vous venez de faire. Il est efficace pour les gisements de charbon minces et plats. C’est pourquoi il est souvent classé séparément.

L’exploitation des carrières se divise en deux camps. L’un concerne la pierre ornementale. Couleurs, tailles, formes spécifiques. Travail coûteux. L’autre est destiné au sable, au gravier et à la pierre concassée. Utilisé pour les routes, le ciment, le béton. Les techniques ici reflètent l’exploitation minière à ciel ouvert. On se concentre donc sur le côté ornemental. Les trucs haut de gamme.

La géométrie de la fosse

Les mines à ciel ouvert sont construites en couches appelées bancs.

Quelle est leur épaisseur ? Généralement 12 à 15 mètres. Environ 40 à 50 pieds. Cela dépend du rocher et de l’équipement. Les mineurs travaillent sur plusieurs bancs à la fois. Ils se déplacent en utilisant des rampes. Ces rampes sont larges. 20 à 40 mètres de large. Vous prolongez une rampe vers le bas pour commencer un nouveau niveau. Vous coupez profondément, puis vous l’élargissez. Cela forme le nouveau fond de la fosse.

Les murs comptent. Beaucoup.

La pente est déterminée par la résistance de la roche. La stabilité n’est pas négociable. D’autant plus que le gouffre s’approfondit.

Voici la tension. En accentuant la pente de quelques degrés seulement, on peut économiser des millions en frais de décapage. Cela peut augmenter la récupération du minerai. Mais cela invite aussi à l’effondrement. Les ruptures de pente peuvent impliquer des millions de tonnes de matériaux. C’est un risque. Les mines exécutent des programmes de stabilité constants. Ils analysent les données structurelles, les nappes phréatiques et les modèles de dynamitage. Une grande fosse peut utiliser cinq angles de pente différents ou plus.

À mesure que vous creusez plus profondément, vous extrayez davantage de stériles. Finalement, les calculs échouent. La valeur du minerai exposé ne couvre plus les coûts de son extraction. L’exploitation minière s’arrête.

Ce solde est le taux de démembrement. stériles divisés par le minerai extrait. Le rapport de rentabilité dépend de la valeur et des coûts du minerai. Lorsque vous l’atteignez, vous avez terminé.

Comment calculer les réserves de minerai pour les mines à ciel ouvert

L’estimation des réserves n’est pas qu’une simple conjecture. Cela commence par percer des trous de sonde. Tracez ces emplacements sur une carte. Coupez des sections verticales à travers eux. Vous obtenez l’étendue verticale du corps minéralisé. Les emplacements des bancs suivent à partir de là.

Mais vous exploitez en couches horizontales. Vous calculez donc également les réserves en tranches horizontales. Chaque tranche correspond à une hauteur de banc. Vous coupez ces tranches en blocs le long des lignes de coordonnées. Longueur et largeur du bloc ? Généralement une à trois fois la hauteur du banc.

Déterminez la note de chaque bloc. Empilez-les. Vous avez un modèle de bloc. Elle doit être supérieure à la réserve réelle de minerai. Pourquoi? Parce qu’il faut creuser la fosse pour l’exposer.

Maintenant, jetez de l’argent dans le mélange. Les coûts varient. Les revenus attendus varient. La note compte. L’emplacement compte. Cela crée un modèle de bloc économique. Certains blocs finissent à l’intérieur de la fosse. D’autres restent dehors. Comment décidez-vous lesquels partir ?

La technique du cône flottant est la norme. Imaginez d’abord deux dimensions. Pour supprimer un bloc de minerai, vous devez supprimer tout ce qui se trouve au-dessus. Dessinez un triangle inversé. Les côtés correspondent à l’angle de la pente. La base repose sur la surface. Apex atteint le bloc de minerai. En 3D ? C’est un cône.

Comparez la valeur du minerai au sommet avec le coût de retrait de l’ensemble du cône. Valeur nette positive ? Mienne-le. Exécutez cette vérification pour chaque bloc du modèle. Le résultat est votre contour final de la fosse.

Opérations de forage et de dynamitage dans les mines à ciel ouvert

Les grandes mines déplacent quotidiennement près d’un million de tonnes de matériaux. Des petits ? Quelques milliers. Le processus se résume à quatre étapes : forage, dynamitage, chargement, transport.

Les grandes mines utilisent des foreuses rotatives. Les trous varient de 150 à 450 mm de diamètre. Le foret comporte trois cônes avec des dents en acier ou en carbure de tungstène. Il tourne sous forte charge. Brise la roche par compression et cisaillement. Les compresseurs d’air projettent des déblais au centre du train de tiges.

Les fosses plus petites utilisent des machines à percussion pneumatiques ou hydrauliques. Monté sur camion ou sur chenilles. Les trous sont plus petits, de 75 à 120 mm.

Le modèle compte. Vous avez besoin d’une fragmentation spécifique pour un chargement et un broyage ultérieurs. Deux termes définissent le modèle : charge et espacement. Le fardeau est la distance la plus courte entre le trou et la face du banc. L’espacement est l’espace entre les trous. La charge est généralement de 25 à 35 fois supérieure au diamètre du trou. L’espacement est généralement égal au fardeau.

La plupart des explosifs sont des ANFO. Bouillie de nitrate d’ammonium mélangée à du fioul. Pompé à partir de camions-citernes. Un seul trou de 400 mm et 7,5 mètres de profondeur peut générer environ un milliard de chevaux. C’est beaucoup d’énergie. Le but est une fragmentation utile. Pas seulement du bruit. Les blasters tirent des trous dans une séquence contrôlée pour gérer la force.

Chargement et transport de matériaux lourds

Le but du dynamitage est simple. Cassez le rocher. Déplacez-le en tas. Facilitez le chargement.

Des pelles électriques ou diesel-électriques effectuent le levage dans les grandes fosses. Les hydrauliques aussi. La taille est définie par la louche ou le seau. Les capacités courantes vont de 15 à 50 mètres cubes. Une bouchée peut soulever de 30 à 100 tonnes.

Les camions doivent correspondre à la pelle. Règle générale ? Remplissez le camion en quatre à six coups de pelle. Une pelle de 15 mètres cubes s’associe à un camion de 120 à 180 tonnes. Les plus gros camions transportent plus de 350 tonnes. Ils disposent de moteurs produisant plus de 3 500 chevaux. Les diamètres des pneus dépassent 3 mètres.

Les chargeuses sur pneus jouent également un rôle. Leur grande mobilité y contribue.

Transporter le minerai depuis des fosses profondes

Les fosses deviennent de plus en plus profondes. Les plus profondes dépassent les 800 mètres. Transporter aussi loin avec des camions coûte cher. Des alternatives émergent.

Les convoyeurs à bande sont courants. Mais ils nécessitent un concassage en fosse. Les matériaux restants doivent être décomposés avant le transport. Les angles raides posent problème. La plupart des ceintures atteignent un maximum de 18 degrés. Transporter directement sur les parois des fosses ? Les ingénieurs développent encore des techniques pour cela.

Que se passe-t-il une fois que le minerai est sorti du sol

Le camion repart. Les stériles se dirigent vers une décharge. La bonne matière, le minerai, est acheminée vers une usine de transformation. Parfois, l’usine est complètement ignorée si la qualité est suffisamment élevée pour être expédiée directement. Mais c’est rare. La plupart des opérations trient le sous-minerai en tas séparés. Ils pourraient le déterrer plus tard. Ils pourraient le traiter avec des produits chimiques directement dans la décharge. C’est de la lixiviation en tas. Il extrait les métaux sans déplacer la roche dans un broyeur.

Pourquoi nous extrayons de la pierre qui n’est pas du métal

Nous ne construisons pas de gratte-ciel en granit. Pas habituellement. Mais nous le voulons. Ça a l’air bien. Cela dure. C’est facile à nettoyer. Granit, calcaire, grès, marbre, ardoise, gneiss, serpentine. Ce sont les gros frappeurs. Si elle est utilisée pour la structure, les murs, les sols ou simplement la décoration, c’est de la pierre de construction. S’il est coupé à des tailles spécifiques pour la construction ou les monuments, il devient une pierre dimensionnelle.

La pierre de bonne dimension doit être cohérente. Même couleur. Même texture. Aucune fissure. Il faut le polir. Il doit survivre à la pluie. Cette section ne concerne pas l’extraction de terre. Il s’agit de couper de la roche.

Comment la fosse prend forme

Les carrières ne sont pas toujours des trous dans le sol. Parfois, ce sont des flancs de collines. La première étape est le décapage. Les arbres disparaissent. Les sous-bois s’en vont. Puis la terre végétale. Il est stocké pour une récupération ultérieure. Vous ne pouvez pas simplement le jeter.

Le rocher sort en bancs. Tranches. Généralement de 4,5 à 6 mètres d’épaisseur. Mais la nature ne suit pas de règles. S’il existe une veine naturelle, la carrière la suit.

Les blocs qu’ils retirent sont énormes. Parfois appelé pains. Six mètres de haut. Six mètres de profondeur. Jusqu’à 18 mètres de long. Cela représente 1 200 à 2 000 tonnes. Vous ne déplacez pas ça avec un chariot élévateur. Traditionnellement, ce sont des derricks fixes qui effectuaient le travail. La portée du derrick a déterminé la forme de la carrière. Désormais, les chargeurs frontaux mobiles prennent le relais. Ils soulèvent des blocs de broyeur de 30 tonnes. La disposition change parce que les machines changent.

Ici, le gaspillage est l’ennemi. Seulement 15 à 20 pour cent de la pierre que vous creusez est utilisable. Le reste n’est que décombres. Planifier où va ce tas de déchets constitue une partie importante du travail.

Couper la pierre sans la casser

Comment séparer un bloc de la montagne ?

Pendant des années, la scie à fil était reine. C’est un fil d’acier, hélicoïdal, d’environ 6 mm d’épaisseur. Il transporte une suspension d’eau et d’abrasif : sable, oxyde d’aluminium, carbure de silicium. Le fil ne coupe pas la pierre. L’abrasif le fait. Le fil le livre simplement.

Le fil s’use. La coupe devient plus étroite. Si le fil se casse, vous êtes coincé. Recommencer est un cauchemar. Le fil doit donc être suffisamment long pour terminer le travail. Dans le granit, vous utilisez environ 27 mètres de fil pour chaque mètre carré de coupe. Une seule coupe de 6×9 mètres nécessite 1 450 mètres. Une installation complète peut utiliser 3 à 5 kilomètres de fil. Entraînement par des moteurs électriques ou diesel. Guidé par des roues à réa. Un fil peut effectuer plusieurs coupes si vous inclinez les roues correctement.

L’avantage ? Une coupe douce. Aucun dommage à la roche environnante. Moins de travail plus tard. Mais c’est lent. Et il est remplacé.

Brûler et forer votre chemin à travers la roche

Pour les roches dures comme le granit, la chaleur fonctionne. Les brûleurs à jet utilisent du fioul et de l’oxygène ou de l’air. Il brûle comme un moteur de fusée miniature. Haute température. Haute vitesse. Il creuse un canal de 75 à 150 mm de large et jusqu’à 6 mètres de profondeur. Portable ou automatisé. Il fond à travers.

Ou vous pouvez percer. Les perceuses à percussion pneumatiques ou hydrauliques réalisent de longs trous parallèles. Le forage en ligne utilise des trous pilotes rapprochés. Ensuite, un morceau plus gros sort au milieu. Dans une roche plus tendre, il suffit de découper la toile entre les trous.

La méthode que vous utilisez dépend de la roche. Le granit dur pourrait brûler. La pierre tendre est percée. Le but est toujours le même. Sortez le bloc. Ne le cassez pas. Ne le gaspillez pas.

Fendre la roche sans le boom

Les explosifs ne sont pas le seul moyen de briser la pierre. Parfois, vous voulez une fissure nette, pas un cratère.

Si les trous sont forés à un espacement de 125 à 250 mm, vous pouvez fracturer la roche entre eux. C’est une question de précision. Une méthode utilise des explosifs spéciaux. Ils ne font pas exploser la roche. Ils pressent du gaz à haute pression contre les parois du trou. La pression monte. Puis crack. Une fissure se forme le long de la ligne de tir. Un chaos maîtrisé.

Les ouvriers de la vieille école utilisent des plumes et des cales. C’est mécanique. Brutal. Efficace.

Les plumes sont deux pièces d’acier demi-rondes. Vous les coincez dans chaque trou le long du côté du bloc. Ensuite, vous glissez une cale entre chaque paire. Frappez les coins avec une masse. La force est transférée aux plumes. Le rocher ne veut pas bouger. La pression ne peut passer que par la pierre. Une ligne de fissure apparaît.

Cette technique définit le bas d’un bloc. Il coupe également les gros morceaux en plus petits. Pour cette dernière étape, vous n’avez besoin que de trous peu profonds. Quelques centimètres de profondeur. Petit diamètre.

Il existe également d’autres astuces. Coulis de ciment spéciaux qui se dilatent en durcissant. Pressurisation hydraulique. Tous font la même chose : pousser jusqu’à ce que la pierre cède.

L’avantage de la scie à fil diamanté

Les technologies les plus récentes sont plus silencieuses. Nettoyeur. Plus précis.

Entrez dans la scie à fil diamanté. Cela ressemble à un câble épais. C’est de l’acier de 6 mm au cœur. Enveloppé de perles imprégnées de diamants. Des entretoises en plastique sont placées entre les perles. Ces entretoises comptent. Ils empêchent la roche de broyer le câble d’acier en poussière. Ils maintiennent les diamants en place.

L’eau fait le gros du travail ici. L’eau propre rince la coupure. Cela refroidit le fil. Il empêche les diamants de surchauffer et de s’émousser.

Pour commencer une coupe, vous avez besoin de deux forages. L’un d’eux est percé verticalement à partir du coin supérieur. L’un est percé horizontalement à partir du bas. Ils se croisent. Vous faites passer le fil. Un mécanisme d’entraînement le tire. La tension est la clé.

La coupe est étroite. Très étroit. Cela signifie moins de gaspillage. Moins de pierre transformée en poussière. La pierre ne se fissure pas à cause des vibrations. Une fois le fil bouclé et en mouvement, vous n’avez même pas besoin d’un opérateur debout. Il fonctionne simplement.

Tronçonneuses pour pierre

Oui, les tronçonneuses peuvent couper la roche. Pas du bois. Rocher.

Ce ne sont pas vos outils de jardin. Ils sont énormes. Elles ressemblent à des scies à bois mais comportent des fraises en carbure de tungstène ou à pointe de diamant. Ils manipulent des pierres tendres. Marbres. Calcaires. Travertins. Les schistes ressemblent à l’ardoise. Quelques grès.

La chaîne a des maillons amovibles. Ils détiennent les outils. La chaîne roule dans un canal. Les parois et le fond de ce canal sont remplaçables. Ils s’usent. Vous les échangez. La machine se déplace toute seule. Un mécanisme à crémaillère et pignon l’entraîne le long de rails modulaires.

C’est de la machinerie lourde. C’est bruyant. Mais cela fonctionne sur des matériaux qui ruineraient une lame standard.

Canalisation du jet d’eau

Si vous voulez le silence, utilisez de l’eau.

Des jets d’eau à haute pression creusent des canaux dans la pierre. L’eau pure peut le faire. Ou de l’eau mélangée à une substance abrasive. L’eau jaillit par une petite buse. La vitesse est extrême.

Cela crée de nouvelles fissures. Il pénètre ceux qui existent déjà. De fines couches de roche se détachent. Couche par couche.

Le résultat ? Canaux étroits et droits. Presque aucun bruit. Aucun dommage à la surface du mur environnant. C’est doux malgré la force.

Exploitation minière souterraine

Pourquoi l’exploitation minière en profondeur coûte plus cher par tonne

L’exploitation minière à ciel ouvert se heurte à un mur. Pas une question physique, mais une question mathématique. Lorsque le minerai se trouve profondément sous terre, les stériles que vous devez transporter pour y accéder deviennent trop lourds à soulever. Vous passez aux techniques souterraines. C’est cher. Chaque tonne extraite sous terre coûte plus cher que sa contrepartie en surface. Pourquoi? L’équipement est plus petit. Les conditions du sol et la géométrie du minerai exercent une pression sur les machines. L’accès est étroit. Réservoirs de productivité. Vous pourriez obtenir cinq à cinquante fois moins de production par travailleur et par quart de travail que dans les mines à ciel ouvert.

Il y a un compromis. Les mineurs souterrains extraient uniquement du minerai. Les mines à ciel ouvert enlèvent des tonnes de déchets pour chaque tonne de roche précieuse. Cette sélectivité a de la valeur.

Choisir la bonne méthode d’exploitation minière souterraine

Une fois que vous vous engagez à aller sous terre, la méthode dépend de la roche. La taille compte. La forme compte. L’orientation compte. La note compte. Si le minerai est de haute qualité ou d’un prix élevé, vous pouvez vous permettre des méthodes coûteuses. Vous souhaitez séparer le minerai et les déchets. C’est ce que permet une extraction hautement sélective. Mais si vous pouvez les trier plus tard, peut-être avec des aimants pour la magnétite, vous pouvez utiliser l’exploitation minière en masse. C’est moins cher. Moins sélectif. Plus rapide.

Le pendage du gisement change tout. Un plongeon de plus de 50 degrés vous permet d’utiliser la gravité. Le minerai tombe. Facile. Un plongeon inférieur à 25 degrés nécessite un équipement sur pneus pour transporter le minerai. Les angles raides sont délicats. Des conceptions spéciales sont nécessaires pour le juste milieu.

Les ouvertures que vous creusez sont appelées chambres ou chambres. L’arrêt se fait en deux étapes. Le premier est le développement. Vous préparez les blocs de minerai. Cela coûte cher. La deuxième étape est la production. Vous extrayez le minerai. C’est moins cher. Vous essayez de maximiser la production pour chaque étape du développement. Pour les gisements à forte pente, il faut espacer les niveaux de production. Des ouvertures plus grandes signifient un équipement plus grand. Moins de machines. Moins de travail.

La résistance des roches limite vos ouvertures. La roche est plus résistante que le béton des autoroutes. Mais il a des défauts. Des fissures. Défauts. Si ces défauts sont rapprochés ou remplis de matériaux concassés, vous devez garder les ouvertures petites.

La profondeur apporte de la pression. À mesure que l’on s’enfonce, le poids de la roche sus-jacente augmente. La pression latérale augmente également. Elle peut représenter un tiers de la pression verticale ou trois fois plus élevée. Dans les mines les plus profondes, à plus de 4 kilomètres de profondeur, la pression est intense. Le rocher explose. Ce sont des éclats de pierre. Ils arrêtent l’exploitation minière. L’ingénierie en mécanique des roches s’en occupe. Il étudie la manière dont la masse rocheuse interagit avec les ouvertures minières.

Construire l’infrastructure de la mine

Vous ne pouvez pas exploiter sans développement. L’investissement en capital vient en premier. Les mines à ciel ouvert construisent des routes et éliminent les déchets. Les mines souterraines sont plus complexes.

Accès verticaux et puits

L’entrée principale est un puits. Un trou vertical creusé depuis la surface. Il descend en dessous du niveau d’exploitation minière prévu le plus profond. Des dérives horizontales se ramifient à intervalles réguliers. C’est ce qu’on appelle les niveaux. Les ascenseurs, ou cages, font descendre les travailleurs et les machines. Le minerai arrive par bennes. Moyens de transport spéciaux.

Les arbres ont des compartiments. Ils contiennent des conduites d’air comprimé. Câbles d’alimentation électrique. Conduites d’eau. Ils ventilent également la mine. L’air frais entre par un puits. L’air vicié sort par un autre. Ou vice versa.

Les rampes offrent une autre voie de descente. Tunnels creusés vers le bas depuis la surface. Des rampes internes relient les niveaux. En montagne, vous pouvez conduire des tunnels horizontaux par le côté. Ce sont des galeries. Commun dans les mines de métaux.

Pourquoi la gravité fait le gros du travail dans le transport du minerai

Le minerai extrait ne reste pas là. Il est déversé dans des passes à minerai, des puits verticaux ou presque verticaux qui laissent la gravité faire le travail. La roche tombe directement jusqu’au niveau le plus bas de la mine. De là, il est broyé, mis dans une poubelle et chargé dans des bennes. Ces bennes montent jusqu’au chevalement de surface, déversent leur charge et redescendent. Répéter.

Certaines mines utilisent plutôt des tapis roulants ou des camions. Des stériles ? Souvent laissé sous terre pour gagner de la place. Lorsqu’il doit se déplacer, il utilise des ouvertures verticales similaires.

Les mécaniques de relance et de winzes

Créer ces connexions verticales ne consiste pas seulement à creuser. C’est ce qu’on appelle élever. Les travailleurs partent du bas et montent. Les machines de forage forent des trous de 2 à 5 mètres de large, s’étendant sur des centaines de mètres de long. Ces ouvertures servent à plusieurs fins : passes à minerai, chutes à déchets ou puits de ventilation.

Descendre depuis un niveau supérieur ? C’est un winze. Considérez-le comme un arbre interne.

Drifts : l’épine dorsale horizontale

Tous les tunnels horizontaux sont des dérives. Aussi simple que ça. Leur taille et leur forme dépendent du travail à effectuer. Traction? Ventilation? Exploration? Chacun a besoin d’une empreinte spécifique.

• Dérive du mur : s’étend parallèlement au corps minéralisé, assis dans la roche en dessous.
• Crosscut : passe du mur inférieur à travers le corps minéralisé.
• Rampe : Une galerie en pente, toujours classée sous ce terme générique.

Comment prolonger une dérive, un tour à la fois

Construire une dérive est une boucle en cinq étapes. Vous faites cela pour chaque « tour » de roche que vous souhaitez supprimer.

1. Forage
2. Dynamitage
3. Chargement et transport
4. Mise à l’échelle
5. Renforcement

Les méthodes de forage varient. Le type de roche, la taille de l’ouverture et le niveau de mécanisation dictent l’approche. La plupart des mines s’appuient sur des transporteurs diesel sur pneus et transportant plusieurs foreuses. Ce sont des perceuses géantes. Les perceuses elles-mêmes fonctionnent à l’air comprimé ou au fluide hydraulique.

Le forage à percussion est brutal. Un piston martèle d’avant en arrière. Lors du coup vers l’avant, il heurte une barre d’acier. Un outil spécial, ou un foret, fixé à l’avant, est enfoncé dans la roche. Le piston se rétracte, le foret tourne et le cycle se répète. Haute énergie, haute fréquence : 2 000 à 3 000 coups par minute. Le hard rock n’a aucune chance.

L’art du motif de souffle

La paroi rocheuse est percée de trous parallèles. Les diamètres vont de 38 à 64 mm. Mais voici l’astuce : un ou plusieurs trous plus grands restent non chargés. Ils agissent comme une surface libre. Ils donnent le rocher quelque part pour le pénétrer. Salle d’agrandissement.

De la dynamite à l’ANFO

Les explosifs entrent dans ces trous. Bâtonnets, cartouches ou lisier pompé. La chimie génère une pression de gaz massive. Cette pression crée de nouvelles fractures et élargit celles qui existent déjà. Le rocher se brise. Ça bouge.

La dynamite était autrefois la norme. Pas plus. ANFO domine désormais. C’est un mélange de nitrate d’ammonium et de fioul. Seul, ni l’un ni l’autre n’est explosif. Mélangez-les – 94,5 % AN, 5,5 % FO – et enflammez-le. La réaction est violente. Efficace. Bon marché.

Chronométrer l’explosion et déplacer la roche

Les conséquences d’une explosion sont compliquées. Vous obtenez du dioxyde de carbone, de la vapeur d’eau et de l’azote. Ce sont des composants pneumatiques standards. Mais si vous vous trompez sur le rapport carburant-mazout, vous obtenez du poison. Trop d’huile crée du monoxyde de carbone. Trop peu crée des oxydes d’azote. Les deux tuent. C’est pourquoi les systèmes de ventilation aspirent ces gaz. Le dynamitage a généralement lieu entre les quarts de travail ou après le départ du dernier mineur. Les mines vides sont des mines plus sûres.

L’ordre compte. Vous n’éclairez pas tous les trous en même temps. Vous commencez près de l’espace vide, la « face libre ». Ensuite, vous travaillez vers l’extérieur. Cela crée un espace dans lequel la roche brisée peut s’installer. C’est une chorégraphie de destruction. Le timing est primordial.

Les systèmes électriques de la vieille école utilisaient un élément résistif dans le capuchon. Le courant le réchauffe. Cela enflamme une tête de fusible. Cela brûle un composé chimique à une vitesse définie. Ce délai déclenche l’amorce, généralement de l’azoture de plomb ou du PETN. L’amorce explose, allumant la charge principale de l’ANFO. L’écart entre les retards ? Généralement 25 millisecondes.

Les capuchons les plus récents utilisent des microcircuits. Retards électriques. Ils sont plus serrés. Moins de variations. Plus d’options pour les séquences de chronométrage. La précision coûte de l’argent, mais elle permet d’économiser du temps et de l’argent.

Une fois le rocher brisé, il faut le déplacer. Les unités LHD (Load, Haul, Dump) sont les bêtes de somme. Ils vont des minuscules machines transportant moins d’une tonne aux bêtes transportant 25 tonnes. Dans les veines étroites, vous pourriez voir des chargeurs dépassés. Ils poussent un godet dans la pile, le soulèvent et le font pivoter vers l’arrière pour vider la charge. Souvent alimenté par de l’air comprimé.

D’autres chargeurs utilisent des bras de ramassage. Ils balayent les débris dans un alimentateur, puis sur un tapis roulant dans des camions. Certains d’entre eux sont télécommandés. Pas de chauffeur dans la cabine. Juste un gars qui regarde un écran de télévision à des kilomètres de là.

Nettoyer et maintenir le plafond

Avant de recommencer, vous nettoyez. C’est ce qu’on appelle la mise à l’échelle. Les roches lâches sur le toit ou les murs sont un piège mortel. Dans les petits tunnels, les mineurs utilisent de longues barres d’acier ou d’aluminium pour l’abattre manuellement. Dans les grandes mines mécanisées, les machines équipées de marteaux à percussion ou de griffes de détartrage effectuent le travail à distance de sécurité.

La sécurité ne consiste pas seulement à enlever les pierres détachées. Il s’agit d’empêcher le reste de tomber. Idéalement, le rocher se soutient. Vous percez des trous et insérez des boulons d’ancrage. Un boulon en acier avec une ancre à expansion entre. Vous le tournez. L’ancre se dilate contre la paroi du trou. Une plaque frontale se comprime contre la surface de la roche. Il verrouille les blocs ensemble.

Cela crée une arche. Une structure autoportante au sein de la masse rocheuse. Si la roche est fragmentée, vous ajoutez un filet en acier, comme une clôture à mailles losangées, entre les boulons. Certaines mines coulis des barres d’armature ou des câbles en acier dans les trous. D’autres pulvérisent du béton projeté (béton appliqué en couches) sur les surfaces. C’est désordonné, bruyant et efficace.

Garder l’air en mouvement et frais

La ventilation n’est pas négociable. Les mineurs ont besoin de respirer. Mais c’est bien plus que ça. Les moteurs diesel ont besoin d’oxygène pour brûler du carburant. Ils produisent également des gaz d’échappement qui doivent être dilués. Les explosifs créent des gaz qui doivent être évacués.

Les ventilateurs poussent l’air frais à l’intérieur. Ils extraient l’air contaminé. Dans les climats froids, l’air entrant est gelé. Les radiateurs le réchauffent. Dans les mines profondes, la roche est chaude. L’air revient étouffant. Les systèmes de réfrigération le refroidissent. Cela brûle d’énormes quantités d’énergie.

Les coûts énergétiques élevés entraînent des changements. Les mines ferment les sections inutilisées pour réduire le volume d’air à déplacer. Ils passent des machines diesel aux machines électriques. Les équipements électriques produisent moins de chaleur et aucun gaz d’échappement. Cela simplifie le puzzle de la ventilation.

Pourquoi est-ce important ? Parce que les milieux souterrains sont hostiles. L’air, c’est la vie. Le rocher est un danger. La technologie comble le fossé entre rester en vie et accomplir le travail.

La mise à l’échelle est une étape extrêmement importante pour rendre le lieu de travail sûr.

Ce n’est pas seulement une procédure. C’est un rituel. Vous explosez. Vous chargez. Vous évoluez. Vous renforcez. Vous vous défoulez. Répéter. Le cycle est implacable.

Comment les mines souterraines maintiennent la lumière allumée

Un bon éclairage n’est pas seulement un plaisir. C’est la différence entre voir un danger et y entrer directement.

Chaque mineur là-bas a une lampe attachée à son casque. La batterie pend lourdement à leur ceinture. Dans certaines opérations plus anciennes ou plus petites, ce faisceau unique est tout ce dont vous disposez. Vous travaillez à la lueur de votre propre lampe frontale. Dans les configurations modernes, cependant, les machines lourdes font le gros du travail et l’éclairage lourd. Ces plates-formes sont équipées de lumières puissantes qui inondent l’espace de travail, repoussant l’obscurité afin que les humains puissent réellement voir ce qu’ils font.

Ensuite, il y a l’infrastructure fixe. Voies de déplacement, stations de puits, points de déchargement : ils sont tous dotés d’aménagements permanents. On ne peut pas naviguer dans une mine dans le noir total.

Gestion de la nappe phréatique

L’eau est la variable que vous ne pouvez pas ignorer.

Certaines mines font face à des infiltrations mineures. Ils recyclent l’eau utilisée pour le forage, la maintiennent propre et la réutilisent. Simple. D’autres mines font face à un déluge. L’eau s’engouffre depuis la roche environnante, menaçant d’engloutir toute l’opération. Dans ces cas extrêmes, les ingénieurs construisent des portes d’eau spéciales et des chambres souterraines renforcées. Ils sont conçus pour retenir les afflux soudains et massifs avant que la mine ne soit inondée.

Où va l’eau ? Il s’écoule ou est pompé vers un endroit central appelé puisard. De là, des tuyaux remontent le puits jusqu’à la surface. Une fois en surface, il est traité et éliminé correctement. Vous ne vous contentez pas de déverser l’eau brute de la mine dans le ruisseau local.

Pourquoi les dépôts plats sont importants

La plupart des gisements de minerai que nous exploitons aujourd’hui ont commencé leur vie dans l’eau. Un ancien fond océanique. Un marais préhistorique. Pendant des millions d’années, la pression a compacté ces sédiments. Ils ont peut-être été légèrement déplacés ou déformés, mais ils ont conservé leur couche horizontale de base.

Cette structure change la façon dont vous creusez.

Si le filon est plat, vous avez deux options principales : l’exploitation minière en longue taille ou l’exploitation minière par chambres et piliers. Celui que vous choisissez dépend de quelques facteurs. Quelle est l’épaisseur de la couture ? Le rocher au-dessus est-il assez solide pour tenir le coup ? Pouvez-vous vous permettre de laisser la surface couler ?

C’est un calcul du risque par rapport à la récompense.

La méthode des pièces et des piliers

Cette technique est exactement ce à quoi elle ressemble. Vous exploitez des salles de minerai. Vous laissez derrière vous des piliers de matériaux non exploités.

Pourquoi le minage par chambres et piliers est la norme

La pièce et le pilier ne sont pas seulement une méthode. C’est la valeur par défaut. Considérez-le comme la glace à la vanille d’extraction souterraine. Vous conduisez des tunnels parallèles, appelés galeries. Ensuite, vous les connectez. Intervalles réguliers. Si l’espacement correspond dans les deux sens, vous obtenez une grille. Un damier de pièces minées et de piliers debout.

Ces piliers ne sont pas une décoration. Ils soutiennent le toit. Sans eux, la mine s’effondre. Physique simple. Dans certaines opérations, une fois arrivés au bord du gisement, les mineurs retournent récolter ces piliers. C’est risqué. Cela signifie un effondrement contrôlé. Mais on récupère davantage de minerai.

Comment fonctionne l’exploitation minière en longue taille pour les minéraux mous

L’exploitation minière en longue taille est différente. C’est industriel. Mécanique. Précis.

Le corps minéralisé est découpé en panneaux rectangulaires. Deux galeries parallèles longent les bords longs. Ils s’occupent de la ventilation et du transport. Une coupe transversale les relie à la fin. Ce coupe transversale est le cheval de bataille. C’est ce qu’on appelle la face longue taille.

Voici l’astuce. Les supports hydrauliques mobiles coulissent vers l’avant. Ils créent un auvent sûr. Sous ce toit, une machine de découpe fait la navette. Il tranche le minéral. Un convoyeur blindé emporte la charge. Les supports avancent. Le toit derrière eux s’effondre. Intentionnellement. C’est pour les trucs mous. Trona. Sel. Potasse. Charbon. Schistes minéralisés. Des choses qu’une machine peut réellement couper.

Le hard rock change la donne. Des récifs aurifères en Afrique du Sud ? Platine? Vous ne pouvez pas simplement le trancher. Vous percez et faites exploser. Le minerai est gratté jusqu’à un point de collecte. Le soutien provient d’étais hydrauliques, de packs de bois ou du remplissage du vide avec de la roche et du sable. Même modèle. Différents outils.

Pourquoi les dépôts abrupts nécessitent une approche différente

Toutes les veines ne sont pas plates. Beaucoup sont verticaux. Ou presque vertical. La géologie est compliquée. Des distorsions se produisent. Les angles de placement varient. Les limites nettes entre le minerai et les stériles rendent cela gérable. Si le pendage est abrupt (supérieur à 55 degrés) et que le rocher est solide, vous changez de tactique.

Arrêts de mine pour les gisements verticaux

C’est là qu’intervient l’abattage des trous de mine. Il s’agit de dépôts épais et escarpés avec des limites régulières.

Commencez par le bas. Conduisez une galerie le long du minerai. Agrandissez-le en auge. À la fin de ce creux, effectuez une relance jusqu’au niveau supérieur. Souffle qui monte dans une fente verticale. Il s’étend sur toute la largeur du gisement.

À partir du niveau de forage situé au-dessus, percez de longs trous de mine parallèles. Environ 4 à 6 pouces de diamètre. Le dynamitage commence à la fente. Les mineurs reculent dans la galerie. Ils soufflent des tranches successives. Une grande pièce s’ouvre.

Comment extraire le minerai de cette auge ? Plusieurs techniques. Des grizzlis. Convoyeurs. Pelles. La méthode dépend de la mise en page. L’objectif reste le même. Extrayez le minerai. Laissez les déchets. Empêchez le toit de vous écraser.

Variations d’arrêt de sous-niveau et de retrait vertical

Le bouchage classique des trous de mine n’est pas la seule façon de creuser. Vous pouvez modifier la géométrie pour l’adapter à la roche. Prenez l’arrêt du sous-niveau. Au lieu d’une fente verticale massive, vous forez des trous de mine plus courts à partir de sous-niveaux empilés à des intervalles verticaux plus serrés. Il s’agit d’une montée étape par étape, descendant d’en haut par morceaux gérables.

L’exploitation minière par retraite verticale renverse complètement le scénario. Le chantier ne ressemble pas à une part de gâteau verticale. C’est un creux. Considérez-le comme une fente horizontale. Vous chargez uniquement le fond des trous de mine avec des explosifs. Claquer. Une fine tranche horizontale de minerai tombe dans l’auge. Vous montez. Chargez la prochaine section courte du trou. Répéter. Vous continuez à projeter des tranches vers le haut jusqu’à ce que vous atteigniez le plafond. C’est méthodique. Couche par couche.

Comment fonctionne le stop-retrait dans les veines étroites

Ensuite, le rétrécissement s’arrête. Cette méthode choisit ses batailles. Il ne fonctionne que sur des corps minéralisés relativement étroits et à fort pendage. Les limites doivent également être régulières. Pas de bords irréguliers et imprévisibles.

Le rock lui-même doit jouer gentiment. Le mur suspendu et le mur inférieur doivent être solides. Le minerai doit également tenir le coup. Il ne peut pas se dégrader simplement parce qu’il reste dans le chantier pendant que vous exploitez les environs. Les barrages rétractables dépendent du minerai lui-même pour soutenir l’espace ouvert pendant que vous travaillez. Si la roche est fragile ou si le minerai s’effrite pendant le stockage, cette méthode s’effondre.

Comment fonctionne le stop-retrait dans la pratique

C’est une danse verticale. Les mineurs grimpent à travers les décombres et forent le plafond solide du chantier. Ils remplissent ces trous d’explosifs. Ensuite, ils extraient 30 à 40 pour cent du minerai brisé du fond.

Pourquoi ne pas tout prendre ?

Parce qu’ils ont besoin d’espace. Le minerai restant sert de plancher et de support temporaires. Ils font exploser la tranche ci-dessus, la laissant s’écraser pour combler le vide qu’ils viennent de créer. Les mineurs retournent dans le chaos, marchant sur les nouveaux débris pour répéter le processus.

Ça marche. Mais c’est lent. Et c’est difficile à automatiser.

Le délai entre le début des fouilles et le retrait final de la dernière roche peut s’allonger considérablement. C’est une méthode qui repose sur le timing et la présence physique des humains, et pas seulement sur des machines lourdes.

Pourquoi l’exploitation minière par coupe-remblai s’adapte mieux

Si les barrages rétractables sont rigides, le déblai et le remblai sont flexibles. Il gère des formes étranges de corps de minerai et des sols instables là où d’autres méthodes échouent. Avec l’exploitation minière par chambres et piliers, il s’agit de la technique souterraine la plus adaptable disponible.

La logique est simple. Vous extrayez une tranche horizontale de minerai. Ensuite, vous remplissez l’espace vide.

Habituellement, le remblai provient de stériles ou de résidus générés par l’usine de traitement. Cela transforme les déchets en outils. Une fois ce vide comblé, vous exploitez la tranche suivante. Ou vers le bas.

Le remblai devient la plateforme pour la prochaine coupe.

Il existe deux manières principales de procéder.

Les travaux de déblai et de remblai commencent par le bas et progressent vers le haut. C’est l’approche standard. La gravité aide. Le remblai se trouve en dessous de vous, supportant votre poids lorsque vous creusez la couche au-dessus.

Le déblai et le remblai souterrains inversent le flux. Vous commencez par le haut et vous creusez. C’est plus délicat. Lorsque vous retirez le minerai situé au-dessus, vous vous retrouvez avec un plafond d’air. Vous ne pouvez pas simplement y jeter des stériles. Cela ne tiendra pas.

Vous devez mélanger du ciment dans le remblai. Cela crée un toit solide, semblable à du béton. Ce n’est qu’à ce moment-là que les travailleurs pourront entrer en toute sécurité dans l’espace situé en dessous pour continuer le cycle. Cela coûte plus cher en matériaux. Mais il vous permet d’exploiter des gisements qui seraient autrement trop dangereux ou instables pour être touchés.

Chargement avec des rampes ou des hybrides miniers de rigoles

Regardez à nouveau ce diagramme. La rampe alimente directement le chantier. C’est le point d’accès. À mesure que les mineurs montent plus haut, ils construisent des hausses à l’intérieur même du remblai. Ce ne sont pas seulement décoratifs. Ils servent de passages d’homme pour le déplacement de l’équipage ou de passes à minerai pour l’écoulement des roches par gravité. Vous pouvez bien sûr ignorer complètement les augmentations internes. Chargez la roche dynamitée dans un LHD – un véhicule Load Haul Dump – et conduisez-la jusqu’à une passe à minerai dans le mur inférieur. C’est un choix entre une infrastructure verticale et un transport horizontal.

Les conditions du sol le permettent, il existe une autre option. Extraction de rigoles.

C’est une bête hybride. En partie coupe-remblai, en partie chantier de sous-niveau. Des dérives traversent le corps minéralisé, mais elles ne sont pas serrées. Ils sont séparés par une tranche de minerai de deux ou trois tranches normales de hauteur. Le forage est en long trou. Le sablage enlève les tranches verticales. Mais voici le problème : à mesure que chaque tranche passe, la garniture entre immédiatement. Vous gardez le terrain découvert petit. Moins de roches exposées signifie moins de risques d’effondrement. C’est la stabilité grâce à un remplacement constant.

Comment fonctionne réellement la spéléologie de sous-niveau

Le nom le révèle, si vous savez où chercher.

Sous-niveau fait référence à l’espace de travail. Les mineurs n’opèrent pas seulement aux niveaux principaux. Ils travaillent sur plusieurs étages intermédiaires empilés entre les tunnels principaux. C’est un sandwich vertical d’activités.

La spéléologie en est la conséquence. Vous ne maintenez pas le toit avec du bois ou du ciment dans cette configuration spécifique. Au fur et à mesure que le minerai est extrait, le mur suspendu au-dessus s’effondre. La surface au-dessus coule également. Le rocher tombe dans le vide. C’est un chaos contrôlé. La méthode repose sur la capacité du sol à s’effondrer de manière prévisible une fois le matériau de support disparu.

Comment la spéléologie transversale en sous-niveau gère les déchets et la dilution

Regardez la géométrie. Des coupe-bancs parallèles traversent le corps minéralisé. Ils courent depuis la galerie du mur inférieur jusqu’au mur supérieur. Chaque sous-niveau fait cela. Le sous-niveau suivant ? Il se situe juste entre ceux ci-dessus. Décalé.

Les trous de mine sont percés en éventail. Intervalles réguliers le long de ces croisements. Ensuite tu souffles. Commencez par le mur suspendu au sous-niveau le plus élevé.

Voici la partie délicate. Au fur et à mesure que vous extrayez le minerai brisé, le matériau venant du dessus suit. Les déchets du mur suspendu s’effondrent. Plus vous extrayez de minerai, plus il y a de déchets. La dilution augmente. Vous avez une limite. Une fois que les déchets atteignent un certain seuil, vous arrêtez le chargement. Faites exploser le prochain fan. Attendez que le mélange se stabilise. Répéter.

Est-ce toujours mauvais ? Non, cela dépend de ce que vous exploitez. La magnétite pardonne. Le minerai et les déchets se séparent facilement. À bon marché. La dilution importe moins ici. Pour d’autres minéraux, mélanger des déchets dans votre produit est un désastre. Vous payez pour traiter de la roche qui n’est pas du minerai.

Pour certains minéraux comme la magnétite, dont le minerai et les déchets peuvent être séparés facilement et à moindre coût, la dilution du minerai pose moins de problèmes que pour d’autres minéraux.

Quand utiliser la spéléologie en panneaux et en blocs pour des dépôts massifs

Les méthodes d’arrêt fonctionnent pour certains travaux. La spéléologie de sous-niveau s’occupe des autres. Mais les dépôts massifs nécessitent une approche différente. Spéléologie en panneaux. Bloquer la spéléologie. Il s’agit de la méthode spécialement conçue pour l’échelle.

Ce n’est pas universel. Il faut des conditions spécifiques. Quatre d’entre eux.

1. Grands corps minéralisés avec un pendage prononcé. La roche doit glisser.
2. Extension verticale massive. Vous avez besoin de profondeur. Beaucoup.
3. Rocher qui s’effondre naturellement. Il doit se briser en morceaux gérables. S’il reste dans d’énormes rochers, vous êtes coincé.
4. Surface qui permet l’affaissement. Le sol au-dessus va baisser. Vous avez besoin d’espace pour cela.

Si vous disposez de ces quatre éléments, la spéléologie sur panneaux est probablement votre meilleure option. Il retourne le poids du rocher contre lui-même. La gravité fait la rupture. Vous gérez simplement le flux.

Pourquoi le dégagement et le remblai permettent à la roche de se briser

Tu creuses un trou. Ensuite, vous en creusez un autre 15 mètres plus haut.

C’est la configuration.

Ces deux niveaux se situent entre 100 et 300 mètres sous le sommet du gisement. Vous ne commencez pas par le haut. Vous commencez en profondeur.

À ce niveau de contre-dépouille supérieur, vous conduisez des tunnels parallèles. Ensuite, vous faites exploser le rocher entre eux. Boom. Vous disposez d’une énorme fente horizontale. Cette fente fait le gros du travail. Il supprime le support retenant le minerai sus-jacent.

La gravité prend le dessus.

Les grottes de minerai. Il se brise en morceaux assez petits pour être manipulés. Cela tombe dans les cloches au niveau de production inférieur. Ce sont essentiellement des auges de fond qui attendent de récupérer les débris.

Les machines LHD – Load, Haul, Dump – entrent en balayage. Elles récupèrent le minerai brisé. Ils le transportent jusqu’aux passes à minerai.

Voici l’astuce.

Seule la roche utilisée pour créer ces creux et contre-dépouilles initiales nécessite un forage et un dynamitage. Le reste ? Il se brise. Il dégringole à mesure que la spéléologie progresse vers la surface.

Le vrai travail ne consiste pas à casser le roc. Cela maintient ces points de tirage ouverts pendant que la montagne s’effondre autour d’eux. Si les auges se bouchent, la mine s’arrête. Vous devez maintenir le flux pendant la période de tirage.

En quoi l’exploitation des placers diffère du creusement souterrain

L’exploitation des placers est une tout autre bête.

Vous ne forez pas dans la roche solide. Vous n’explosez pas. Vous n’attendez pas que la gravité fasse céder un puits.

Les dépôts de placers sont lâches. Ce sont du gravier, du sable ou de la terre. Les minéraux précieux – généralement de l’or, mais aussi de l’étain ou des pierres précieuses – ont été emportés par les eaux de leur source d’origine. Ils se sont installés dans le lit des rivières, sur les plages ou dans les plaines inondables.

Étant donné que le matériau n’est pas consolidé, vous n’avez pas besoin de l’infrastructure massive d’une opération de sous-dépouille et de remblai. Pas de cloches. Aucune machine LHD naviguant dans des tunnels étroits.

Il vous suffit de séparer les objets lourds des objets légers.

L’eau est votre principal outil. Il élimine le sable et la saleté. Les minéraux denses coulent.

Cette méthode est moins chère. Plus rapide. Moins dangereux. Mais cela ne fonctionne que si le minerai n’est pas enfermé dans une matrice de roche dure. Vous ne pouvez pas exploiter une veine de quartz. Vous ne pouvez exploiter que ce que la rivière a déjà fait pour vous.

Alors pourquoi allons-nous encore dans la clandestinité ?

Parce que les meilleures veines ne se trouvent pas dans le lit de la rivière. Ils sont profonds. Bien verrouillé. J’attends que vous les ouvriez.

Pourquoi les minéraux lourds coulent alors que le sable reste à la surface

Les placeurs sont en désordre. Ce sont des tas de matières détritiques non consolidées qui contiennent des minéraux précieux. La nature les construit par l’altération chimique, le débit des cours d’eau, l’action marine ou le vent. Le résultat est un concentré de choses qui comptent.

Or. Étain. Platine. Diamants. Vous trouverez également des sables de fer titanifères et ferreux, des pierres précieuses comme des rubis et des émeraudes, ainsi que des abrasifs comme le rutile et le zircon. Ce ne sont pas des choix aléatoires. Ils partagent deux traits. Densité spécifique élevée. Résistance physique. Ils survivent au voyage. Tout le reste s’efface.

Où trouver les gisements de placers les plus rentables

Tous les placers ne sont pas créés égaux. Les placers de ruisseaux (ou alluviaux) et les placers de plage dominent le paysage économique. L’eau courante forme les types de cours d’eau. Les vagues côtières agissent sur les dépôts fluviaux existants pour créer des placers de plage.

La géologie est désordonnée sur de longues échelles de temps. Le niveau de la mer monte. Déplacements de terres. Cela signifie que vous pouvez trouver des placers à n’importe quelle altitude. Bien au-dessus du niveau de la mer. Au fond en dessous. L’emplacement ne dicte pas autant la méthode que les conditions physiques.

Les mineurs regardent l’étendue. L’épaisseur. Le caractère du substrat rocheux. Ils vérifient l’orientation du dépôt. Quelle est l’épaisseur des morts-terrains ? Y a-t-il de l’eau disponible ? Quelle est la valeur par unité de volume ?

Si le gisement est trop mince ou enfoui trop profondément pour les travaux de surface, les mineurs vont sous terre. Ils creusent des puits. Ils conduisent des dérives. Le matériel n’est cependant pas consolidé. Il s’effondre. Un soutien important est obligatoire. C’est cher et difficile.

Cependant, la plupart des placers restent en surface. Les opérations se divisent en deux camps. Basé sur terre. Ou des plantes flottantes.

Comment le panoramique sépare la valeur des déchets

L’orpaillage est l’ancêtre de toutes les mines de placers modernes. C’est simple. C’est efficace. Cela repose entièrement sur les différences de densité.

Vous mettez les sédiments dans une casserole. Ajoutez de l’eau. Agite-le. Les minéraux lourds – or, diamants, platine – coulent au fond. Le sable et le gravier plus légers tourbillonnent sur le bord et disparaissent.

C’est lent. Cela demande beaucoup de travail. Mais cela prouve le concept. Si vous pouvez séparer les objets lourds des objets légers à la main, vous pouvez le faire avec des machines. Le principe reste le même. La gravité fait le travail. Vous fournissez simplement le support.

Pourquoi l’orpaillage reste la norme obstinée pour la chasse à l’or

Le panoramique est la méthode de la force brute. C’est manuel, en sueur et impitoyable. Vous remplissez une casserole de terre de placer, la plongez dans de l’eau plate et vous vous mettez au travail.

Sous l’eau, on pétrit la boue à deux mains. Vous brisez des mottes, dissolvez de l’argile, ramassez des cailloux. C’est tactile. Désordonné. Vient ensuite le tremblement. Tenez la poêle à plat. Agite-le. Les objets lourds coulent.

Inclinaisons rapides. Des augmentations rapides. Lavez la couche supérieure légère. Répétez jusqu’à ce que seuls les minéraux denses et précieux restent au fond.

C’est simple. C’est aussi épuisant.

Où trouve-t-on réellement de l’or avec cette méthode ?

Vous ne choisissez pas simplement un endroit au hasard. Vous cherchez les restes. Terrain non exploité à proximité d’anciens sites miniers. Crevasses dans le substrat rocheux des canaux fluviaux. Anciens bars fluviaux. Lits de ruisseaux secs où l’eau entraînait les objets lourds vers le bas.

Si l’eau s’y déplaçait auparavant, l’or pourrait y être encore. En attendant.

L’astuce ne consiste pas seulement à laver. Il s’agit de savoir où l’eau a cessé de porter son poids.

L’éclusage change la donne. Cela accélère le processus. Au lieu d’une casserole, vous utilisez une auge longue et étroite. L’eau y coule, charriant saletés et débris. Les rapides, ces petites crêtes au fond, capturent les particules lourdes tandis que le limon plus léger est emporté.

C’est plus rapide. Moins de flexion. Mais cela nécessite un débit d’eau. Un flux constant. Vous ne pouvez pas vous jeter dans une flaque d’eau.

Mécanique des écluses et conception des fusils

Vous pouvez également utiliser une vanne. Il s’agit d’une boîte rectangulaire robuste, généralement en bois, avec un dessus ouvert. Le fond est rendu rugueux par des rapides. La plupart sont des barres de bois montées transversalement. Parfois, ce sont des poteaux, de la pierre, du fer ou du caoutchouc. Vous introduisez de l’eau et des saletés à l’extrémité supérieure du caisson incliné. Lorsqu’il s’écoule vers le bas, les radiers de forme spéciale agitent le courant. Cela empêche les matériaux plus légers de se déposer. Il conserve le précieux minéral lourd.

Opérations mécanisées de placers terrestres

Les opérations terrestres mécanisées utilisent des draglines, des pelles, des rétrocaveuses, des chargeuses frontales et des bulldozers pour extraire les matériaux de placers. Les matières sont livrées à des usines de concentration ou à des vannes pour la récupération des minéraux. Ces méthodes conviennent aux dépôts étroits, peu profonds ou rocheux. Ils travaillent également sur des topographies irrégulières et escarpées que d’autres techniques ne peuvent gérer.

L’éclusage du sol est particulier. Elle exploite des placers naturels et artificiels comme les tas de résidus. Un écoulement naturel d’eau se désintègre et transporte les matériaux à travers une écluse. Les précieux minéraux s’y concentrent. L’hydraulique est une autre méthode. Vous déplacez un jet d’eau à haute pression à travers une buse au-dessus du front de taille. La boue résultante se déplace vers un canal de dévalorisation. Puis dans un circuit confiné pour la concentration. L’exploitation hydraulique extrait parfois du charbon sous terre. Mais sa principale application est l’exploitation minière à ciel ouvert. Il est pratique pour les matériaux à grains fins et non consolidés provenant de placers, de résidus, d’alluvions et de dépôts latéritiques. Une application majeure consiste à décaper les morts-terrains des mines à ciel ouvert.

Exploitation d’installations flottantes avec draglines ou rétrocaveuses

Parfois, il est plus économique d’excaver les placers avec une dragline ou une rétrocaveuse montée sur le rivage. Vous l’associez à une usine de concentration flottante. L’équipement de creusement peut se trouver sur une barge distincte ou sur la même. Les matériaux sont extraits des côtés et du fond du bassin minier. Il tombe dans la trémie de la station de lavage. Les matériaux surdimensionnés sont rejetés par le contrôle. Cela va dans les tas de déchets. Les matériaux sous-dimensionnés sont distribués vers un système de séparation par gravité. Cela inclut les écluses à rayures, les gabarits ou les équipements similaires. Après traitement, un maximum de déchets retourne dans l’étang. La houle désigne certains dépôts de déchets en dehors de la zone de l’étang. L’étang se déplace avec le front minier.

La technique de la pelle rétro offre un creusement puissant et un bon contrôle.

Méthodes de dragage : mécanique ou hydraulique

Le dragage est l’excavation sous-marine d’un gisement de placers au moyen d’un équipement flottant. Les systèmes sont mécaniques ou hydrauliques. Cela dépend du mode de transport du matériau.

La drague à échelle à godets, ou à ligne de godets, est traditionnelle. C’est toujours la méthode la plus flexible pour différentes conditions. Une seule coque supporte les mécanismes d’excavation et de levage, les circuits d’enrichissement et les systèmes d’élimination des déchets. Une chaîne sans fin de seaux ouverts se déplace autour d’une ferme ou d’une échelle. L’extrémité inférieure repose sur le front de taille de la mine. C’est le fond de l’étang où se déroule l’excavation. L’extrémité supérieure se trouve près du centre de la drague, au niveau de la trémie d’alimentation. La chaîne passe autour d’un pignon d’entraînement appelé tambour supérieur. Il s’enroule vers le bas jusqu’à un pignon fou appelé culbuteur inférieur. Des seaux remplis, soutenus par des rouleaux, remontent l’échelle. Ils déversent leur chargement dans la trémie. Une fois que l’usine de traitement a éliminé les matières précieuses, les déchets sont déversés à l’arrière.

La drague à clapet est un autre système mécanique. Il utilise un grand godet unique au bout des câbles. Il fonctionne dans des eaux plus profondes que les autres systèmes. Il gère bien les grosses particules et les déchets. Mais il s’agit d’un système discontinu, de type batch. Cela prend environ une bouchée par minute.

Les systèmes de dragage hydrauliques purs utilisent une aspiration pure, une aspiration avec assistance par hydrojet ou entièrement par hydrojet. Ils conviennent pour creuser des matériaux meubles de petite taille. Pensez au sable et au gravier, aux dépôts de coquillages marins, aux résidus d’usine et aux morts-terrains non consolidés. Le dragage hydraulique exploite également des gisements de diamants, d’étain, de tungstène, de niobium-tantale, de titane, de monazite et de terres rares.

Les têtes de coupe sous-marines augmentent considérablement la puissance de creusement. La drague suceuse à désagrégateur est dotée d’une tête de coupe rotative. Il ameublit et mélange le sol au front de taille de la mine. Le matériau tombe à l’embouchure d’une pompe centrifuge. Celui-ci transporte le lisier contenant 20 à 25 pour cent de matières solides vers l’usine de traitement. Un pieu appelé patate maintient la drague en place pendant le creusement. Des treuils et des câbles métalliques font pivoter la drague en formant un arc autour du raccord. Il supprime toute la matière présente dans l’arc. Ensuite, la drague avance. Le processus se répète.

La drague suceuse à désagrégateur convient aux dépôts plus meubles. Le matériau a une densité relative ou une taille de particules fines relativement faible. Comme les sablières et gravières, les mines de phosphate et divers gisements de sel.

Dragues à roue à godets vs dragues suceuses à désagrégateur

La drague à roue à godets ressemble beaucoup à la drague suceuse à désagrégateur. Même idée de base. Mais échangez cette fraise rotative contre une pelle sur pneus et vous obtenez une bête complètement différente.

Ça creuse plus fort. Mieux en bas de la coupe. Et il attrape les objets lourds (or, étain) qui échappent généralement à un cutter standard.

Mais il y a un piège. C’est mécaniquement complexe. Et cher. Vous payez pour cette précision.

Pourquoi nous n’avons pas encore exploité l’océan

La mer est essentiellement un entrepôt de minéraux. Un énorme. Nous l’avons à peine touché.

Pourquoi?

Parce qu’il est plus facile d’extraire des minéraux sur terre. Moins cher. Aucune réelle pression pour aller sous l’eau pour le moment.

De plus, la technologie n’est pas encore là. Nous ne savons pas vraiment comment exploiter économiquement les fonds marins. Nous ne comprenons même pas pleinement les ressources là-bas.

Mais si nous le faisions ? L’océan se décompose en trois zones principales :

• L’eau de mer elle-même
• Plages et plateaux continentaux
• Les fonds marins profonds

Qu’y a-t-il réellement dans l’eau de mer

L’eau de mer contient environ 3,5 % de matières dissoutes en poids.

Les gros frappeurs ? Chlorure. Sodium. Sulfate. Magnésium. Calcium. Potassium. Brome. Bicarbonate.

Il ne s’agit pas seulement du large océan. Les mers salées intérieures comme la mer Morte ou le Grand Lac Salé attirent également des minéraux.

Le magnésium est un élément important de l’eau de mer. Mais les sels règnent en maître.

Le sel de table (chlorure de sodium, NaCl) est roi. Puis les chlorures de potassium. Chlorures de magnésium. Sulfates de potassium et de magnésium.

Comment font-ils pour les sortir ? Évaporation.

Bon marché. Simple. Utilisez le soleil.

La ferme de sel parfaite

Vous ne pouvez pas simplement installer un étang n’importe où et attendre le sel. Il faut des conditions spécifiques.

• Climat chaud et sec. Les vents secs aident.
• Atterrir près de la mer.
• Un sol qui n’absorbe pas l’eau. Imperméable.
• Terrain plat. Au niveau de la mer ou en dessous.
• Peu de pluie pendant les mois d’évaporation.
• Aucun cours d’eau douce ne dilue votre saumure.
• Transports bon marché ou marchés proches.

Si vous atteignez tous ces points, vous construisez un étang.

A quoi ça ressemble ?

• Sols de base imperméables et digues pour retenir la saumure.
• Canaux pour déplacer la saumure de la source vers l’étang.
• Pompes pour soulever la saumure au-dessus des digues et des pentes de terrain.
• Ouvrages pour gérer les flux entre les étangs.

C’est le temps d’une réunion d’ingénierie. Pas de magie. Juste de la physique.

Obtenir du sel à partir de l’eau de mer

Les bassins solaires modernes ne restent pas là à attendre la magie. Ils pompent activement la saumure brute dans les zones de préconcentration. L’évaporation fait le gros du travail, poussant les niveaux de chlorure de sodium à saturation. La saumure contient 19 à 21 pour cent de chlorure de sodium et 28 à 30 pour cent de matières dissoutes totales. Ensuite, il se déplace vers un bassin de cristallisation.

Le temps varie. Au Grand Lac Salé, on attend environ un an. Le chlorure de sodium tombe en premier. Les autres éléments dissous ne sont pas encore saturés. Si vous ne voulez que du sel de table, jetez la saumure tôt. Évitez les contaminations. Si vous voulez des sels de potassium, vous continuez à vous évaporer. Éliminez chaque ion sodium avant que votre produit cible ne sature.

Une fois que le sel cristallise au fond de l’étang, c’est le moment de la récolte. Les niveleuses, les chargeuses frontales et les camions de transport transportent les produits vers les usines de transformation. C’est une agriculture industrielle pour les minéraux.

Pourquoi les déchets de saumure valent de l’or

Les usines de distillation fabriquent de l’eau douce à partir de l’eau de mer. Les effluents restants constituent généralement un casse-tête en matière d’élimination. Maintenant, c’est une ressource. L’extraction des sels de ce flux de déchets permet d’économiser de l’argent et de l’énergie.

Trois raisons pour lesquelles. Premièrement, l’usine de conversion paie le pompage. Deuxièmement, la saumure est chaude. L’eau chaude s’évapore plus rapidement. Troisièmement, la concentration en sel est jusqu’à quatre fois supérieure à celle de l’eau de mer primaire. Vous démarrez avec une longueur d’avance. Il est économiquement logique d’exploiter les déchets.

Minéraux lourds sur la côte

Les plages ne sont pas que du sable et des coquillages. Micas, feldspaths, quartz, ils constituent l’essentiel. Mais des minéraux lourds s’y cachent aussi. Colombite, magnétite, ilménite, rutile, zircon. Ils résistent aux intempéries chimiques et à l’érosion mécanique. Ils restent en place pendant que les objets plus légers disparaissent.

Des trouvailles rares existent. Or, diamants, cassitérite, scheelite, wolframite, monazite, platine. Les concentrations exploitables sont moins courantes mais précieuses.

L’exploitation minière au-dessus du niveau de la mer utilise des techniques de surface conventionnelles. Les draglines fonctionnent dans la zone de surf. L’offshore nécessite un équipement différent. Les méthodes de câbles abaissent les godets sur les câbles en acier. Prenez des seaux, comme des coquilles ou des écorces d’orange, mordez dans les sédiments. Ils ferment, maintiennent la charge et la hissent. Ouvrez la coquille à la surface. Décharge. Répéter.

Les dragues offrent un processus continu. Les dragues à échelle à godets creusent en fonction de la taille et de la puissance du godet. Ils ont extrait de l’or, de l’étain, du platine et des diamants dans le monde entier. En offshore, ils ciblent principalement l’or et l’étain. Les dragues suceuses hydrauliques éliminent les morts-terrains. Ils déplacent des sédiments meubles de faible densité sur de longues distances. Vous avez besoin d’un approvisionnement constant en eau.

Les sédiments semi-consolidés nécessitent des dragues suceuses à roue à godets ou à couteaux. Les dragues à transport aérien sont étonnamment simples. Aucune pièce mobile immergée. L’air comprimé est injecté dans un tuyau à une profondeur de submersion de 60 pour cent. La colonne de fluide à l’intérieur perd de sa densité. Si le sommet du tuyau n’est pas trop haut au-dessus de l’eau, le mélange air-eau déborde. L’eau et les sédiments s’y précipitent pour le remplacer. La capacité de levage de solides est importante. La simplicité gagne.

Les fonds marins profonds

Les bassins océaniques ne sont pas plats. Les collines doucement vallonnées dominent. Les pentes dépassent rarement quelques degrés. Le relief varie de quelques centaines de mètres. Profondeur moyenne ? 3 800 mètres. Environ 12 500 pieds.

Deux sédiments principaux recouvrent le sol. Boues calcaires et argiles rouges.

Les suintements calcaires proviennent d’organismes planctoniques. Leurs coquilles et leurs squelettes se déposent. Environ 10^{16}$ de tonnes couvrent 130 millions de kilomètres carrés. Cela fait 50 millions de miles carrés. Proche de nombreuses côtes. Certains gisements sont constitués de carbonate de calcium presque pur. D’autres ressemblent au calcaire utilisé dans le ciment Portland. Matériau de construction potentiel en profondeur.

L’argile rouge couvre encore 104 millions de kilomètres carrés. Environ 10 $^{16}$ de tonnes. La composition n’est pas tape-à-l’œil. Mais cela pourrait avoir de la valeur. Matière première pour produits en argile. Ou une future source de métal. L’alumine moyenne est de 15 pour cent. Certains spots atteignent 25 pour cent. Le cuivre atteint 0,20 pour cent. Le nickel et le cobalt apparaissent en infimes fractions. Le manganèse se situe à environ 1 pour cent. Ces métaux se cachent dans les fractions micronodulaires de l’argile. Un dépistage ou des méthodes physiques pourraient les séparer.

Le fond de l’océan est un entrepôt. Nous apprenons juste à ouvrir les portes.

Le vrai argent est dans la boue et le sel

Regardez de plus près cette saumure chaude dans la mer Rouge. En dessous se trouve quelque chose de bien plus intéressant que des bouches d’aération thermiques. Bassins de sédiments riches en métaux. Ils sont assis là à attendre. L’Atlantis II Deep est le plus grand. Les estimations suggèrent qu’il contient d’importantes teneurs en cuivre, zinc, argent et or. Ces piscines se trouvent à environ 2 000 mètres de profondeur. Environ 6 600 pieds. Juste entre le Soudan et la péninsule arabique.

Voici le kicker. Le sédiment ressemble à un gel. Le pomper vers la surface pourrait en fait être facile. Cela se forme en ce moment. Dans les conditions géochimiques actuelles. Cela ressemble beaucoup à d’importants gisements de minerai terrestres. Juste plus profondément.

Mais les vrais gros frappeurs sont ailleurs. Nodules de manganèse. Le phosphorite existe également, mais c’est dans les nodules de manganèse que réside le poids économique. Ce sont des concrétions de dioxyde de manganèse. Généralement environ 3 centimètres de diamètre. De minuscules roches au potentiel énorme.

Pensez à l’échelle. Le fond de l’océan Pacifique à lui seul en contient environ 1 500 milliards de tonnes. Ils sont bien serrés. Jusqu’à 38 600 tonnes par kilomètre carré. La chimie est riche. Vous obtenez 2,5 pour cent de cuivre. 2 pour cent de nickel. 0,2 pour cent de cobalt. Et 35 pour cent de manganèse. Certains gisements atteignent 50 pour cent de manganèse. Sur terre, c’est du minerai à haute teneur. Ici, c’est juste éparpillé sur le sol.

Comment les faire lever ? Deux idées principales ont du mérite. La drague drague en haute mer et la drague hydraulique en haute mer.

La drague drague fonctionne comme un aspirateur géant tenu en laisse. Il recouvre une fine couche du fond marin. Remplit son seau. Puis ça monte. Une chenille à l’arrière du navire soulève le godet. La charge est déversée dans une trémie. Vous pouvez extraire 10 000 à 15 000 tonnes par jour. À partir de 6 000 mètres de profondeur. Mais c’est du stop and go. Abaissez le seau. Élevez-le. Jetez-le. Ce temps improductif tue l’économie. C’est trop intermittent.

Un système continu est préférable. Entrez dans la drague hydraulique. Cela utilise une pompe et un système de levage pneumatique. Un collecteur automoteur se déplace le long du fond. Il peut utiliser des seaux, des grattoirs ou des jets d’eau. L’astuce réside dans le rapport fluide-solide. Il faut gérer la vitesse dans le tuyau. Si la pompe est trop haute ou trop basse, le mélange échoue. C’est un équilibre délicat de la physique.

Nous ne l’avons pas encore fait commercialement pour le manganèse. C’est trop cher. Mais nous avons extrait des diamants des fonds marins. Les véhicules télécommandés (ROV) et les tunneliers verticaux se chargent de cette tâche. La technologie existe. L’économie n’a tout simplement pas rattrapé son retard.

Comment l’exploitation minière par solution transforme la roche en liquide

Oubliez l’océan une seconde. Regardez le sol. Les puits de saumure naturels nous fournissent la majeure partie du brome présent dans le monde. Lithium. Bore. Plus la potasse et le trona. Mais nous fabriquons aussi des saumures artificielles. Nous dissolvons les formations de minéraux solubles. Halite. C’est du sel gemme. Potasse. Trona. Bore.

Il s’agit d’une extraction par solution de saumure. Ou simplement l’exploration de solutions. C’est ainsi que nous obtenons du sel sans creuser de trou ni transporter de roches.

Cela commence par un forage. Percez jusqu’au sommet de la formation de sel. Enveloppez-le avec un tuyau en acier. Prolongez le trou vers le bas. Ensuite, vous choisissez une configuration. Il existe quatre façons principales de procéder.

La technique d’injection supérieure est simple. Vous suspendez les tubes au fond du puits. Injectez de l’eau dans l’anneau. C’est l’anneau entre la chambre à air et le boîtier. L’eau atteint le sommet de la formation de sel. Cela dissout le sel sur place. La saumure est plus lourde. Ça coule. Il est expulsé à travers le tube. Le résultat est une caverne en forme de gloire du matin. Large en haut. Étroit en bas.

L’injection par le bas inverse le script. Vous injectez de l’eau fraîche à travers le tube suspendu au fond. Vous extrayez la saumure par l’anneau situé au sommet. La caverne commence en forme de poire. Large en bas. En grandissant, il prend la forme d’un tonneau. Continuez et cela devient aussi une gloire du matin.

L’injection annulaire inférieure est différente. L’eau pénètre par l’anneau du tubage près du fond. La saumure sort par des tubes légèrement plus profonds. Cela forme une caverne en forme de tonneau. Cohérent. Prévisible.

Il existe une variante qui ajoute du contrôle. Deux tubes concentriques dans le puits. L’eau entre par l’anneau qui les sépare. La saumure sort par la chambre à air inférieure. Mais voici la partie intelligente. Injectez de l’huile ou de l’air à travers l’espace annulaire entre le boîtier et le premier tube. L’huile et l’air sont plus légers que l’eau. Ils flottent jusqu’au sommet de la caverne. Ils forment un coussin. Ce coussin empêche la caverne de grandir. Cela force la croissance latérale. Vous obtenez une large caverne sans risquer de problèmes structurels au-dessus. Lorsque vous avez fini de l’élargir. Vous tirez sur le coussin d’huile ou d’air. La caverne grandit. Vous contrôlez la forme. Vous contrôlez la ressource.

Les cavernes qui fusionnent créent de l’efficacité

La taille compte ici. Vous pouvez creuser des cavernes 100 mètres ou plus de diamètre en utilisant les techniques mentionnées précédemment. Cela fonctionne en lit de sel. Cela fonctionne en dôme de sel. Mais le vrai truc, ce n’est pas seulement de creuser un trou. Cela les connecte.

Lorsque les cavernes adjacentes fusionnent, la production augmente. Vous arrêtez de traiter les puits comme des unités isolées. Au lieu de cela, vous créez un système. Un puits pousse le fluide à l’intérieur. Un autre le retire. C’est une danse coordonnée. Habituellement, vous voyez un motif à cinq points. Une injection se trouve bien au point mort. Quatre puits de production l’entourent comme des satellites.

La saumure apparaît chaude et salée. Il se dirige vers une usine. Ou peut-être un bassin solaire. Là, l’évaporation fait le gros du travail. L’eau s’en va. Le sel reste. Physique simple. Chimie efficace.

Comment le procédé Frasch extrait le soufre

Le soufre ne se contente pas de vous attendre à la surface. C’est piégé. Plus précisément, dans la pierre angulaire des dômes de sel. Le soufre vit à l’intérieur du calcaire poreux ou fracturé. Ce calcaire est pris en sandwich entre des couches rocheuses stériles, imperméables et insolubles. La nature a construit un conteneur parfait. Le processus Frasch est la clé pour l’ouvrir.

Cette méthode traite à la fois les dépôts en lits et en dômes de sel. Mais la configuration du dôme est l’exemple classique. Voici à quoi ressemble l’ingénierie.

Vous commencez par un forage dans le caprock. Vous définissez un boîtier. Il fait environ 200 à 250 mm de large. Environ 8 à 10 pouces. De là, vous forez jusqu’au fond de la couche calcaire-soufre. Vous installez un tuyau. 150 mm de diamètre. Six pouces. Ce tuyau présente des perforations. Deux niveaux d’entre eux.

À l’intérieur de ce tuyau de 150 mm se trouve un autre. 75 mm de large. Trois pouces. Cela va presque jusqu’au fond. Enfin, un petit tuyau de 25 mm pend à la surface à l’intérieur de celui de 75 mm. Juste un pouce de large.

Trois tuyaux. Imbriquées comme des poupées russes. Pourquoi tant ? Parce que vous avez besoin de voies séparées pour différents travaux.

L’eau surchauffée entre dans le système. C’est chaud. Environ 170 °C. C’est 340 °F. Il s’écoule dans l’espace entre les tuyaux de 150 mm et 75 mm. Il jaillit des perforations supérieures. La chaleur frappe le calcaire. La température monte. Il franchit le point de fusion du soufre. 115 °C. 240 °F.

Le soufre solide se transforme en liquide.

Le soufre liquide est dense. Plus lourd que l’eau. Donc ça coule. Il s’accumule au bas de la formation. La gravité fait le travail. Le soufre fondu s’écoule dans les perforations inférieures du tuyau de 150 mm. Il entre dans le tuyau de 75 mm.

Maintenant, il faut qu’il se lève. C’est épais. C’est lourd. Il ne grimpera pas tout seul. Vous injectez de l’air comprimé à travers ce petit tube de 25 mm. L’air se mélange au soufre. Cela réduit la densité. Considérez cela comme un moyen de rendre la bouillie plus légère. Le mélange bouillonne. Le soufre fondu remonte à la surface.

C’est de la thermodynamique par force brute. Faites chauffer. Laissez-le couler. Allégez la charge. Tirez-le vers le haut. Pas de fouille. Pas d’exploitation minière. Juste des tuyaux et de la pression.