Séminaire de formation - Du gisement à la production

Séminaire de formation
Industrie Minière
Genèse d’une exploitation minière : de l’initiation de la
prospection à la première production
28-‐29
Septembre
2015

→  La
prospec5on
et
la
mise
en
évidence
d’un
gisement

→  L’évalua5on
des
réserves

→  Les
études
de
faisabilité
et
les
choix
techniques

Genèse d’une exploitation minière

→  Une
démarche
par
étape

–  Prospec5on
stratégique

–  Prospec5on
tac5que

–  Délimita5on
du
gisement

Prospection et découverte du gisement

→  Prospec5on
stratégique

–  Iden5ﬁca5on
d’un
environnement
géologique
favorable
pour
un
type
de
gisement
donné


→  Prospec5on
stratégique

–  Iden5ﬁca5on
d’un
environnement
géologique
favorable
pour
un
type
de
gisement
donné

–  Reconnaissance
à
grande
échelle

•  Photos
aériennes

•  Techniques
géophysiques
aéroportées

–  Gravimétrie,
magné5sme,
électro-‐magné5smes,
…


→  Prospec5on
stratégique


→  Prospec5on
tac5que

–  Conﬁrma5on
de
zones
d’intérêt
à
une
échelle
plus
reserrée

•  Cartographie
géologique

•  Géochimie
(rivières,
sols,
thermites!)

•  Géophysique
au
sol


→  Délimita5on
du
gisement

–  Se
faire
une
première
idée
du
volume
du

gisement
et
de
sa
qualité

•  Cartographie
géologique
à
plus
faible

échelle

•  Géochimie
à
maille
serrée
et
tranchées
si

gisement
eﬄeurant


→  Délimita5on
du
gisement

–  Se
faire
une
première
idée
du
volume
du

gisement
et
de
sa
qualité

•  Cartographie
géologique
à
plus
faible

échelle

•  Géochimie
à
maille
serrée
et
tranchées
si

gisement
eﬄeurant

•  Géophysique
à
maille
serrée
et
sondages
si

gisement
en
profondeur

•  Analyse
d’échan5llons


→  Un
travail
de
longue
haleine

–  Constante
de
temps
élevée

→  Un
travail
qui
engage
des
coûts
croissants

–  Barrière
ﬁnancière
à
l’entrée

→  Une
probabilité
de
réussite
qui
augmente
au
ﬁl
du
processus,
mais
qui
reste
toujours
très
faible

(quelques
pourcents)

–  Une
ac5vité
risquée


→  «
On
ne
connaît
vraiment
un
gisement
qu’une
fois
qu’on
a
ﬁni
de
l’exploiter
»

→  «
La
meilleure
façon
de
se
ruiner,
c’est
de
chercher
à
démontrer
qu’il
n’y
a
pas
de
gisement
»

•  Risque
géologique


→  Elabora5on
d’un
modèle
géologique

→  Délimita5on
ﬁne
et
cubage
du
gisement

→  Evalua5on
des
ressources
et
des
réserves

Evaluation des réserves

→  Elabora5on
d’un
modèle
géologique
et
cubage

–  Un
gisement
est
le
fruit
d’un
processus
géologique
long
et
complexe

•  Chaque
gisement
est
donc
unique

•  L’exploitant
doit
progressivement
comprendre
le
gisement
pour
pouvoir
l’évaluer
et
l’exploiter

–  La
diﬃculté
de
ce
processus
est
très
variable
suivant
a
complexité
du
gisement

•  Couche
de
charbon,
sel
ou
phosphate

•  Vs
Or
primaire
dans
un
ﬁlon
de
quartz


→  Elabora5on
d’un
modèle
géologique
et
cubage


→  Elabora5on
d’un
modèle
géologique
et
cubage

–  Cece
étape
s’appuie
essen5ellement
sur
une
ou
plusieurs
campagnes
de
sondages

•  Sondages
carocés

•  Sondages
destruc5fs
en
circula5on
inverse


→  Elabora5on
d’un
modèle
géologique
et
cubage

–  Cece
étape
s’appuie
essen5ellement
sur
une
ou
plusieurs
campagnes
de
sondages

•  Sondages
carocés

•  Sondages
destruc5fs
en
circula5on
inverse

–  Cece
étape
comprend
souvent
la
réalisa5on
d’une
mine
test,
pour
tester
la
per5nence
du
modèle

géologique

•  Une
fosse
pilote
à
ciel
ouvert

•  Un
puits
et
une
galerie
en
souterrain


→  Elabora5on
d’un
modèle
géologique
et
cubage

–  Exemples
de
fosses
pilotes

22


→  Es5ma5on
des
teneurs
et
de
la
qualité
dans
l’enveloppe
minéralisée

–  La
campagne
de
prospec5on
fournit
:

•  Un
modèle
3D
de
gisement

•  Des
informa5ons
locales
de
teneur,
par
analyse
d’échan5llons
pris
dans
les
sondages
ou
les

exploita5ons
pilotes

–  L’extrapola5on
aux
teneurs
de
l’ensemble
du
gisement
reste
une
diﬃculté
majeure

•  Des
modèles
de
complexité
variable

•  L’apport
fondamental
de
la
géosta5s5que


→  Es5ma5on
des
teneurs
et
de
la
qualité
dans
l’enveloppe
minéralisée


→  Approche
géosta5s5que
:

–  Principe

•  Les
teneurs
entre
deux
échan5llons
proches
l’un
de
l’autre
sont
corrélées

•  Cece
corréla5on
diminue
quand
la
distance
augmente

•  Il
existe
une
distance
au-‐delà
de
laquelle
la
corréla5on
est
nulle
modèle
3D
de
gisement


→  Approche
géosta5s5que
:

–  Variogramme

•  1/2
variance
des
écarts
de
teneur
entre
deux
points

distants
de
h

•  Une
ordonnée
non
nulle
à
l’origine
(eﬀet
de
pépite)

•  Une
phase
croissante
puis
un
pallier,
qui
commence
lorsque
l’on
a
aceint
la
portée


→  Approche
géosta5s5que
:

–  Variogramme


→  Approche
géosta5s5que
:

–  Krigeage
linéaire
pour
l’es5ma5on
des
teneurs
locales

–  Autres
techniques
plus
complexes
(krigeage
non
linéaire,
simula5on
de
gisement,…)


→  Ressources
et
réserves
:

–  Deux
normes
interna5onales
aujourd’hui

•  JORC
Code
en
Australie

–  Australasian
Code
for
Repor5ng
of
Explora5on
Results,
Mineral
Resources
and
Ore
Reserves

•  NI
43-‐101
au
Canada

–  Standards
of
Disclosure
for
Mineral
Projects

–  Pour
éviter
des
tricheries
et
scandales
ﬁnanciers
tels
que
celui
de
BreX


→  Ressources
et
réserves
:


→  Exploita5on
et
contrôle
de
teneurs
:

–  La
caractérisa5on
du
gisement
se
poursuit
pendant
l’exploita5on

•  Sondages
de
pré-‐exploita5on


→  Exploita5on
et
contrôle
de
teneurs
:

–  La
caractérisa5on
du
gisement
se
poursuit
pendant
l’exploita5on

•  Sondages
de
pré-‐exploita5on

•  Analyse
des
cupngs
des
trous
de
5r
à
l’explosif

–  Un
souci
permanent
de
réconcilia5on
des
données


→  Des
études
par
étapes

→  Le
choix
de
la
méthode
d’exploita5on

→  Le
choix
de
la
méthode
de
traitement

Etudes de faisabilité et choix techniques

→  Des
études
par
étapes,
jusqu’à
l’étude
de
faisabilité
bancaire

–  Avis
d’expert
:
pré-‐évalua5on
très
grossière
sur
la
base
d’une
exper5se
technique
de
niveau

interna5onal

•  Journée

–  Evalua5on
par
analogie
:
approxima5on
par
les
données
d’une
autre
projet
très
comparable

•  Semaine

–  Etude
d’orienta5on
:
modèle
très
amont
pour
préciser
les
meilleurs
condi5ons
d’exploita5on
du

gisement

•  Mois


→  Des
études
par
étapes,
jusqu’à
l’étude
de
faisabilité
bancaire

–  Etude
de
pré-‐faisabilité
:
1ère
étude
technico-‐économique
plus
complète,
mais
qui
reste
allégée

•  Quelques
hommes.mois

–  Etude
de
faisabilité
:
étude
technico-‐économique
complète
pour
décision
d’inves5ssement

•  Quelques
hommes.an


Années
Opéra+ons
Dépenses

0
à
5
Délimita5on
du
gisement
1%

5
à
8
Etudes
technico-‐économiques
8%

8
à
10
Décision
d’inves5ssement
et
mise
en
place
du

ﬁnancement

10%

10
-‐
…
Construc5on
de
la
mine
puis
exploita5on
100%


41

Etape d’étude I II III IV
Site Dimension Contexte Plans Fondations
Procédé Type méthode Tests Bilans Flow sheet
détaillé
Aménagements
et équipements
Conceptuel Performances Equipements
choisis
Spécifications
détaillées
Investissements Schémas,
puissance kW
Estimation
expert coût des
équipements
Appels
d’offres. Plans
Appels d’offres
précis, coûts
indirects
Précision 20 à 30% 15 à 25 % 10 à 20% 10%
Coûts
opératoires
Coûts Main
d’Œuvre et
Energie
Coûts pièces,
réactifs
Contrats Contrats
Analyse
économique
Expert Bilan
économique
Détaillée Pour finance
Usage Comparaison /
Rejet
Préliminaire Budget Banque,
actionnaires

→  Projets
miniers
et
ﬂux
ﬁnanciers

MINING PROJECT'S LIFE
-140
-120
-100
-80
-60
-40
-20
0
20
40
60
-15 -10 -5 0 5 10 15 20 25 30
time
cash
REVENUES EXPENSE CASH FLOW
Operating costs
Sales
Exploration expense
Construction cost
Feasibility Report

→  Choix
de
la
méthode
d’exploita5on

–  Objec5f

•  Récupéra5on
la
plus
forte
possible
du
minerai

•  En
touchant
le
moins
possible
à
ses
encaissants

–  Ciel
ouvert
/
Souterrain
?

•  Inves5ssement
et
coûts
opératoires
plus
faibles
à
ciel
ouvert

•  Mais
limita5on
par
le
ra5o
stérile/minerai

–  En
souterrain,
méthode
d’exploita5on
=
ensemble
des
processus
qui
permecent
de
récupérer
le
minerai

et
de
le
ramener
à
la
surface


→  Choix
de
la
méthode
d’exploita5on


→  Choix
de
la
méthode
d’exploita5on

–  Critère
de
qualité
d’une
méthode
souterraine

•  Sécurité

•  Produc5vité
et
rendements
élevés

•  Dilu5on
et
salissage
limité,
sélec5vité
de
l’exploita5on

•  Récupéra5on
élevée
du
gisement


→  Classiﬁca5on
de
gisements
en
souterrain

–  Gisements
en
plateure

•  Gisements
à
deux
dimensions

•  Pendage
des
couches
inférieur
à
20°

–  Limita5on
par
le
matériel
roulant
(pente
maximale
admissible
dans
les
galeries)

–  Gisements
en
«
dressants
»

•  Gisements
à
deux
dimensions

•  Pendage
de
la
structure
supérieure
à
55°

–  Limita5on
par
écoulement
gravitaire
dans
les
cheminées
de
jet

–  Gisements
de
type
amas

•  Découpage
suivant
la
ver5cale
ou
suivant
l’horizontale

•  Méthodes
de
type
plateures
ou
dressant
suivant
le
découpage


→  Classiﬁca5on
de
gisements
en
souterrain

→  Méthodes
souterraines
pour
gisements
en
plateure

–  Chambres
et
piliers
abandonnés

–  Chambres
et
piliers
foudroyés

–  Tailles
foudroyées

–  Méthode
des
îlots


→  Méthodes
des
chambres
et
piliers
abandonnés


→  Méthodes
des
chambres
et
piliers
foudroyés


→  Méthodes
des
tailles
foudroyées


→  Méthodes
des
tailles
foudroyées

54


→  Méthodes
souterraines
pour
gisements
en
dressant

–  Chambres
vides

–  Chambres
magasins

–  Sous-‐niveaux
abacus

–  Tranches
montantes
remblayées

–  Tranches
descendantes
sous
remblai
cimentés

–  Sous-‐niveaux
foudroyés


→  Méthodes
des
sous-‐niveaux
abacus

Trous d’abattage
Sous-niveaux
Recoupe de soutirage
Minerai abattu
Cheminée
à minerai
Rampe d’accès pour le personnel et l’équipement

→  Méthodes
des
tranches
montantes
remblayées


→  Méthodes
souterraines
pour
gisements
en
amas

–  Récupéra5on
par5elle

•  Niveaux
superposés
de
chambres
et
piliers,
éventuellement
de
grandes

dimensions

– 
Récupéra5on
totale

•  Mise
en
oeuvre
de
remblais
cimentés

•  Méthodes
descendantes
à
foudroyage
(sous-‐niveaux
foudroyés,
blocs

foudroyés)


→  Méthodes
des
chambres
alternées
avec
remblai
cimenté


→  Méthodes
des
blocs
foudroyés
(El
Teniente)


→  Méthodes
des
blocs
foudroyés
(Grasberg)

62

Mill Plant
Subsidence Area
Old Open Pit
Crusher & Shop
Grasberg Open Pit
Heat Road
GBT Area I & II
IOZ
DOZ

→  Méthodes
des
blocs
foudroyés
(Cullinan)


→  Méthodes
des
blocs
foudroyés
(Cullinan)

1000 m
500 m

→  Méthodes
d’exploita5on,
critères
de
choix

–  Géométrie
du
gisement

–  Comportement
mécanique
des
roches
(minerai,
encaissants)

–  Autres
caractéris5ques
physico-‐chimiques
(minerai)

–  Valeur
du
minerai


→  Méthodes
d’exploita5on,
un
choix
contraint
aux
conséquences
fortes

–  Choix
limité

•  Ingénierie
«
limitée
»
à
l’adapta5on
d’une
méthode
à
un
contexte
précis

•  Mais
ingénierie
délicate
du
fait
de
la
par5cularité
de
chaque
gisement
et
de
l’incer5tude

–  Mais
aux
conséquences
très
fortes

•  Degré
de
mécanisa5on
et
besoins
en
infrastructures

=
Inves5ssements
fond

•  Produc5vité,
besoins
en
soutènement
et
remblayage,
…

=
Coût
opératoire
fond

•  Taux
de
récupéra5on
du
gisement
(taux
de
défruitement)
et
qualité
de
récupéra5on
du
minerai

(salissage,
sélec5vité)

=
Receces
globales
et
dépenses
globales
de
traitement


→  Choix
de
la
méthode
de
traitement

–  Objec5f

•  Récupérer
le
(ou
les)
produit(s)
à
valoriser

Minerai
Gangue
Minéral
Eléments associés
Elément à valoriser
Mine
Fonderie

Sépara5on

mécanique

Hydrométallurgie


→  Choix
de
la
méthode
de
traitement
:
techniques
de
concentra5on

–  Méthodes
physiques

•  Propriété
«
visible
»
des
grains

–  Scheidage,
tri
op5que,
tri
radiométrique

•  Taille
des
grains

–  Tri
granulométrique
(cribles,
grilles
courbes,
cyclones,
…)

•  Densité
des
minéraux

–  Méthodes
densimétriques
(liqueurs
denses)

–  Méthodes
gravimétriques
(jigs,
spirales,
tables
à
secousses,
centrifugeuses)

•  Suscep5bilité
magné5que

–  Méthode
physico-‐chimique

•  Propriétés
tensio-‐ac5ves

–  Floca5on
(dimensions
inférieures
à
500
microns)


→  Choix
de
la
méthode
de
traitement
:
critères
de
qualité

–  Qualité
du
produit
ﬁni

•  Teneur
en
métal
principal
du
concentré

•  Teneurs
en
sous-‐produits
valorisés

•  Teneurs
en
sous-‐produits
pénalisants

•  Autres
pénalités

métal
du
traitement

–  Valorisa5on
des
sous-‐produits


→  Choix
de
la
méthode
de
traitement
:
critères
de
choix

–  Minéralogie

•  Quels
contrastes
de
comportement
entre
les
diﬀérentes
phases
minérales
?

–  Maille
de
libéra5on


→  Méthodes
de
traitement,
un
choix
contraint
aux
conséquences
fortes

–  Choix
limité

•  Ingénierie
«
limitée
»
à
l’adapta5on
d’une
méthode
à
un
contexte
précis

•  Mais
ingénierie
complexe
(la
plupart
des
usines
combinent
diverses
techniques,
nombreux

recyclages
internes
dans
les
usines,
…)

–  Mais
aux
conséquences
très
fortes

•  Impact
immédiat
sur
l’inves5ssement
et
les
coûts
opératoires
de
traitement

•  Importance
du
poste
de
broyage
(maille
de
libéra5on
+
work
index)

–  Principal
poste
d’inves5ssement
et
de
consomma5on
d’énergie

•  Impact
direct
sur
les
receces

métal

–  Valorisa5on
du
concentré


Méthodes pour gisements en plateure
Chambres et piliers abandonnés

A.  Drilling

B.  Loading
explosives

C.  Blas5ng

D.  Ven5la5on

E.  Mucking
&
hauling

F.  Barring
down

G.  Ground
suppor5ng

H.  Surveying

A B
C
D
EF
G
H
Challenges in heading development activities are:
• Sharing access with other groups such pre-production,
construction and production operations
• Blasting over break
Tamrock Jumbo Drill
Méthodes minières
Opération de creusement de galeries

Méthodes minières
Machines à attaque ponctuelle

Méthodes minières
Mineur continu

Méthodes minières
Jumbos de foration

Méthodes minières
Foration manuelle

Méthodes minières
Jumbo de purge

Méthodes minières
Engins de déblayage (LHD, scoop)

Méthodes minières
Engins de transport : camions

Méthodes minières
Engins de transport : locotracteur

Méthodes minières
Engins de transport : convoyeurs

Méthodes minières
Boulons et jumbos de boulonnage

Chambres et piliers abandonnés
→  Grande
simplicité
:
uniquement
traçage
de
galeries

→  Design
global
suivant
fractura5on
et
pendage

→  Dimensionnement
par
taux
de
défruitement
(aire
tributaire)

→  Mais

–  Grande
longueur
de
galeries
à
maintenir

limitée,
tenta5on
de
non
respect
du
taux
de
défruitement

–  Comportement
de
la
couverture

–  Comportement
du
mur
immédiat
de
la
couche

Chambres et piliers foudroyés
→  Forte
améliora5on
du
taux
de
récupéra5on
par
rapport
aux
chambres
et
piliers

abandonnés

→  Avec
le
même
équipement

→  Méthode
simple
dès
lors
que
les
règles
sont
respectées

→  Mais

–  Règles
strictes
à
respecter
dans
le
5ming
du
foudroyage

–  Applica5on
d’une
sur-‐contrainte
en
bordure
de
foudroyage

Tailles foudroyées

Haveuses pour tailles foudroyées

Méthodes pour gisements en dressant
Sous-niveaux abattus

Méthodes minières
Jumbos de foration de longs trous

Méthodes pour gisements en amas
Blocs foudroyés

El Teniente : contraintes galeries de soutirage

El Teniente : débourrages

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