LES MÉTHODES D’EXPLOITATION SOUTERRAINE

Hans Hamrin

Il existe des mines souterraines partout dans le monde, qui témoignent de la multitude de méthodes et de matériels d’exploitation existants. On compte environ 650 mines souterraines dont la production annuelle unitaire dépasse 150 000 tonnes, ce qui représente au total 90% de la production de minerai en Occident. De plus, il y aurait quelque 6 000 mines souterraines produisant moins de 150 000 tonnes de minerai par an. Chaque mine constitue un cas particulier, les installations et les méthodes d’exploitation étant dictées par la nature et les caractéristiques du gisement, la situation géographique, les conditions géologiques ainsi que par des considérations d’ordre économique telles que les marchés existants et les possibilités de financement. Certaines mines sont exploitées de façon continue depuis plus d’un siècle, alors que d’autres viennent tout juste d’être ouvertes.
Les mines sont des lieux de travail dangereux, et la tâche des mineurs est pénible. Ils sont exposés à toutes sortes de risques: éboulements, inondations, explosions, feux et incendies, exposition aux poussières, au bruit, à la chaleur et à d’autres facteurs ambiants néfastes, sans compter les risques d’accidents mécaniques ou électriques. La sécurité et la protection de la santé des mineurs font partie intégrante d’une saine pratique minière et constituent une obligation légale dans la plupart des pays.

Les mines souterraines

Une mine souterraine est en quelque sorte une usine aménagée au sein de la terre en vue d’extraire de la roche en place les minéraux utiles qu’elle renferme. L’accès au gisement et l’abattage du minerai, c’est-à-dire de la roche qui renferme un mélange de minéraux dont au moins un peut être traité pour obtenir un produit commercialisable, s’effectuent par foration et tir à l’explosif. Le minerai est remonté à la surface, où il est traité pour obtenir un concentré riche en valeur marchande.
L’exploitation d’un gisement dans les profondeurs de la terre nécessite des infrastructures spéciales: un réseau de puits et de galeries communiquant avec la surface et permettant la circulation du personnel, le transport du matériel et du minerai. On accède au fond par un puits d’extraction, duquel partent des galeries menant aux chantiers. Les différents niveaux d’exploitation sont reliés par des galeries appelées plans inclinés. Toutes les excavations souterraines doivent être desservies par des systèmes d’aérage (amenée d’air frais et évacuation d’air vicié), d’alimentation en électricité, en eau et en air comprimé, d’exhaure, de roulage et de communications.

Les appareils et les systèmes de levage

La présence d’une mine est matérialisée à la surface par le chevalement édifié à l’aplomb du puits d’extraction. Celui-ci est l’artère principale de circulation empruntée par les mineurs et par laquelle le matériel et les fournitures sont acheminés au fond et le minerai et les stériles ramenés à la surface. Les caractéristiques du puits et de la machinerie d’extraction varient en fonction de la capacité requise, de la profondeur de la mine, etc. Une mine doit toujours avoir au moins deux puits, de façon qu’il y ait une sortie de secours en cas d’urgence.
La circulation dans les puits et l’extraction des matériaux sont assujetties à des règles très strictes. La machinerie d’extraction (molettes, treuil, câbles, freins, etc.) est conçue avec une ample marge de sécurité et fait l’objet de vérifications périodiques. Les parois du puits sont inspectées régulièrement par une personne placée sur la cage d’extraction même. Des boutons d’arrêt placés à chacune des recettes permettent d’actionner le frein d’urgence.
Des barrières ferment l’accès au puits lorsque la cage n’est pas à la recette. Lorsque la cage arrive et qu’elle s’immobilise, un signal commande le déverrouillage de la barrière. Une fois que le personnel est monté dans la cage et que la barrière est refermée, un deuxième signal commande le déverrouillage de la cage pour permettre sa descente ou sa remontée dans le puits. Selon le cas, la manœuvre peut être commandée par un préposé de cage ou par les mineurs eux-mêmes, qui suivent alors les instructions affichées à chaque recette. Les mineurs sont généralement très conscients du danger lié à la circulation dans les puits et les accidents sont rares.

Les sondages de reconnaissance

La reconnaissance du gisement doit nécessairement précéder son exploitation. Il faut localiser exactement sa position et en déterminer la configuration tridimensionnelle (longueur, largeur et épaisseur).
L’exploration du massif rocheux se fait par foration au diamant, à partir de la surface ou d’une galerie souterraine. L’outil de foration, une couronne dont le bord d’attaque est garni de diamants, découpe une carotte cylindrique qui est remontée à l’intérieur du train de tiges portant l’outil. Une fois extraite, la carotte est examinée afin de déterminer la puissance et la composition des couches traversées. Des échantillons sont prélevés, puis les parties minéralisées sont découpées et analysées en vue de déterminer leur teneur métallique. La localisation exacte du gisement implique une vaste campagne de forage (voir figure 74.9).

Figure 74.9 Schéma de foration dans une mine de plomb et de zinc à Garpenberg,
dans le centre de la Suède

 

Les travaux préparatoires

Les travaux préparatoires comprennent toutes les excavations nécessaires à la mise en place des infrastructures de production et pour assurer la continuité des opérations au cours de la phase d’exploitation. Les principaux ouvrages, réalisés par foration, tir à l’explosif et déblocage, sont les puits, les galeries, les plans inclinés et les cheminées verticales ou inclinées.

Le fonçage des puits

Le fonçage d’un puits consiste à creuser une cheminée verticale dans le massif rocheux à partir de la surface. Il exige un matériel spécial (chevalement de fonçage, treuil et cuffat d’extraction, benne preneuse, etc.) et une main-d’œuvre expérimentée. Ce travail est généralement confié à un entrepreneur plutôt qu’au personnel de la mine.
L’équipe de fonçage est exposée à plusieurs dangers. Elle travaille au fond d’un puits vertical profond. Le personnel, le matériel et les déblais sont tous transportés dans le même cuffat. Les travailleurs se trouvant au fond ne sont pas protégés contre les chutes de blocs ou autres objets. De toute évidence, il s’agit d’un travail réservé à des personnes expérimentées.

Le percement des galeries et des plans inclinés

Une galerie est une voie de communication horizontale servant au transport du minerai et des stériles; son percement fait partie des travaux préparatoires courants. Dans les exploitations mécanisées, l’abattage de la roche se fait à l’aide de jumbos de foration à deux bras orientables portant des perforatrices électro-hydrauliques. La section des galeries est généralement de 16 m², et les trous de mine sont forés à 4 m de profondeur. Les trous de mine sont chargés d’une quantité appropriée d’explosif en vrac — en général du nitrate d’ammonium et fuel-oil (ANFO) —, au moyen d’un chargeur pneumatique spécial. L’amorçage est assuré par des détonateurs non électriques à court retard (Nonel).
Le marinage se fait au moyen de chargeuses à godet d’une capacité d’environ 3 m³ (voir figure 74.10). Les déblais sont évacués et chargés dans des camions. Les plans inclinés sont des galeries reliant deux ou plusieurs niveaux différents. Ils ont une pente comprise entre 1:7 et 1:10 (pente très raide par comparaison à celles des routes ordinaires) et offrent une bonne adhérence aux engins lourds motorisés. Les plans inclinés sont souvent creusés en spirale, en montant ou en descendant, à la manière d’un escalier en colimaçon. Le creusement des plans inclinés fait aussi partie des travaux préparatoires courants; on utilise à cette fin le même matériel que pour le percement des galeries.

Figure 74.10 Chargeuse

 

Le creusement des cheminées

Une cheminée, ou montage, est une voie verticale ou très inclinée servant à la circulation du personnel, du matériel, du minerai ou de l’air entre différents niveaux de la mine. Le creusement des cheminées est une tâche difficile et dangereuse, mais indispensable. Les méthodes utilisées vont du creusement manuel, par foration de trous au marteau-perforateur et tir à l’explosif, jusqu’à la foreuse de montage (voir figure 74.11).

Figure 74.11 Méthodes de creusement des montages

 

Le creusement manuel

Le creusement manuel d’une cheminée est un travail difficile et dangereux qui demande beaucoup d’agilité, de force physique et d’endurance. Il ne peut être confié qu’à des mineurs expérimentés et en parfaite forme physique. En règle générale, la cheminée est divisée en deux compartiments par une cloison de bois. L’un sert de train d’échelle pour accéder au front d’attaque, de passage pour les canalisations d’air, etc. L’autre recueille la roche abattue, qui est utilisée comme plancher de travail pour la foration et le chargement de la volée suivante. La cloison de bois est déplacée au fur et à mesure de l’avancement du front. Il faut, après chaque tir, remonter l’échelle jusqu’au front d’attaque, mettre en place la cloison, forer les trous de mine et les charger. Toutes ces opérations sont exécutées dans un espace exigu et mal aéré, par un mineur seul, puisqu’il n’y a pas de place pour deux. L’industrie cherche des solutions de remplacement moins laborieuses et moins dangereuses au creusement manuel des cheminées.

La plate-forme de montage

La plate-forme de montage remplace l’échelle et élimine en grande partie les difficultés du creusement manuel. Il s’agit d’une sorte d’ascenseur qui grimpe dans la cheminée le long d’une crémaillère ancrée dans la roche et qui sert de plancher de travail pour la foration et le chargement des trous de mine. Ce véhicule permet de creuser de très hautes cheminées beaucoup plus sûrement qu’avec la méthode manuelle. Le creusement de cheminées n’en reste pas moins un travail très dangereux.

La foreuse de cheminée

La foreuse de cheminée ou foreuse de montage est une machine puissante qui disloque et fragmente le massif (voir figure 74.12). Elle travaille à partir du niveau de tête, en forant d’abord un trou pilote d’environ 300 mm de diamètre aboutissant au niveau de base. L’outil de foration est remplacé par un trépan de diamètre égal à celui que doit avoir la cheminée, et la machine est remise en marche inverse, rappelant le trépan qui agrandit en remontant le trou initial pour donner à la cheminée sa dimension finale.

Figure 74.12 Machine à forer les montages

 

Les soutènements

Les soutènements — qu’il s’agisse du toit ou des parements — sont des ouvrages de protection essentiels pour la sécurité du personnel travaillant au fond. Ils sont particulièrement importants dans les mines mécanisées employant des engins montés sur pneumatiques, car la section des galeries est beaucoup plus grande dans ce cas que celle des galeries où circulent des engins sur rails (25 m² contre 10 m², en général). A 50 m de hauteur, le toit d’une galerie est bien trop éloigné pour qu’un mineur puisse estimer les risques d’effondrement à l’aide d’une barre de décrottage.
Différentes techniques sont mises en œuvre pour assurer la stabilité du toit et des parements des excavations. Ainsi, dans le creusement à l’explosif, on rapproche les trous de mine des parements et on les charge avec des explosifs de faible brisance, ce qui permet d’obtenir un contour régulier sans ébranler le massif.
Le massif rocheux renferme cependant souvent des fissures qui ne sont pas apparentes à la surface et le risque de chutes de blocs est toujours présent. Le boulonnage du toit permet de réduire ce risque. Il consiste à insérer et à ancrer des tiges d’acier dans des trous préalablement forés. Le boulonnage serre les unes contre les autres les différentes strates du toit, empêche les fissures de se propager, aide à stabiliser le massif rocheux et assure ainsi une plus grande sécurité des ouvrages souterrains.

Les méthodes d’exploitation souterraine

Le choix de la méthode d’exploitation dépend des dimensions et de la configuration du gisement, de la valeur des minéraux qu’il renferme, de la composition, de la stabilité et de la résistance du massif rocheux et des impératifs de production et de sécurité (parfois conflictuels). Les méthodes d’exploitation minière ont connu une évolution ininterrompue depuis l’Antiquité. Il sera surtout question ici des méthodes mises en œuvre dans les mines partiellement ou entièrement mécanisées dans la dernière partie du XX^e siècle. Chaque mine est un cas particulier, mais toutes ont en commun la recherche de la rentabilité et de la sécurité.

L’exploitation par chambres et piliers dans le cas de gisements horizontaux ou quasi horizontaux

Cette méthode s’applique aux formations dont le pendage, nul à modéré, ne dépasse pas 20° (voir figure 74.13). Ces formations sont souvent d’origine sédimentaire. Le toit des galeries peut être boulonné si sa stabilité pose problème. L’exploitation par chambres et piliers est l’une des principales méthodes utilisées dans les mines de charbon souterraines.

Figure 74.13 Exploitation par chambres et piliers d'un gisement horizontal

 

L’abattage du minerai se fait par tir de mines horizontales, en avançant sur plusieurs fronts et en formant des vides (chambres) séparés par des piliers de minerai laissés en place pour empêcher le toit de s’effondrer. On obtient ainsi d’ordinaire un quadrillage régulier de chambres et de piliers dont les dimensions relatives représentent un compromis entre deux impératifs: assurer la stabilité du massif rocheux et récupérer la plus grande part possible du minerai. Cela implique une étude approfondie de la résistance des piliers, de la portée de la couche supérieure et d’autres facteurs encore. On utilise couramment des boulons d’ancrage pour augmenter la résistance des piliers. Les chambres servent de voies de roulage pour le transport par camions du minerai vers le silo de stockage.
Le front de taille est attaqué par foration et tir de mines, de la même manière que le front d’attaque lors du percement des galeries. La largeur et la hauteur du front correspondent aux dimensions de la galerie, qui peuvent être assez importantes. Dans les mines de hauteur normale, on utilise des jumbos de foration. Si la couche a moins de 3 m d’épaisseur, on utilise des appareils de foration de plus faible encombrement. Les gisements puissants sont exploités en partant du haut, pour que les travaux de stabilisation du toit puissent être exécutés à une hauteur commode pour les mineurs. Le reste est abattu par tranches horizontales, au moyen de tir de mines horizontales parallèles à la surface libre. Les matériaux abattus sont chargés dans des camions sur le chantier. Habituellement, on utilise pour cette opération des chargeuses et des camions à benne basculante ordinaires. Pour les galeries de faible hauteur, il existe des chargeuses et des camions spéciaux.
L’exploitation par chambres et piliers est une méthode très productive. La sécurité est fonction de la hauteur des chambres et des dispositifs de soutènement mis en place. Le principal danger vient des chutes de blocs et de la circulation du matériel.

L’exploitation par chambres et piliers dans le cas de gisements pentus

L’exploitation par chambres et piliers en gisement pentu concerne les gisements tabulaires à pendage compris entre 15° et 30°, soit une pente trop forte pour les véhicules sur pneus et trop faible pour la chute libre du minerai par gravité.
La méthode traditionnelle d’exploitation des gisements pentus repose sur le travail manuel. Les mineurs forent les trous de mine avec des perforatrices à main, et les matériaux abattus sont déblayés par des racleurs.
Le travail sur ce type de chantier est difficile. Les mineurs doivent escalader les tas de matériaux abattus en portant une perforatrice, les câbles et les poulies du racleur. En plus des risques d’accidents et de chutes de blocs, ils sont exposés au bruit, aux poussières, à un aérage parfois déficient et à la chaleur.
Si le gisement se prête à une exploitation mécanisée, on procède par chambres en gradins de manière à obtenir une surface dont la pente convient aux véhicules sur pneus.
L’exploitation commence par le traçage de chambres horizontales, à partir d’une galerie servant à la fois d’accès et de roulage. Le premier étage horizontal suit le toit. L’étage suivant est tracé un peu plus bas dans la même direction, et ainsi de suite en descendant, de façon à obtenir un découpage en gradins.
Des piliers de minerai sont laissés en place pour supporter le toit. Après avoir tracé complètement deux ou trois chambres contiguës, on passe à l’étage inférieur, en laissant un long pilier de minerai. Des parties de ce pilier peuvent être récupérées ultérieurement, en pratiquant des recoupes et des refentes depuis le chantier situé au-dessous.
Les engins modernes montés sur pneumatiques sont bien adaptés à l’exploitation par gradins. L’abattage peut se faire de façon entièrement mécanique au moyen des matériels mobiles courants. Les matériaux abattus sont évacués par des chargeuses et placés dans des camions pour leur évacuation. Si la chambre n’est pas assez haute pour permettre le chargement des camions, celui-ci peut se faire sur des aires spéciales aménagées dans la voie de roulage.

L’exploitation par chambres-magasins

L’exploitation par chambres-magasins est une méthode d’exploitation classique, sans doute la plus répandue durant la majeure partie du siècle dernier. Elle a été généralement remplacée depuis par des méthodes mécaniques, mais elle se pratique encore dans de nombreuses exploitations de petite taille dans le monde. La méthode s’applique aux gisements de forme régulière et fortement pentus, inclus dans un massif rocheux. Elle ne peut être utilisée que si le minerai n’est pas de nature à s’altérer lorsqu’il est laissé en place après abattage (les minerais sulfurés, par exemple, ont tendance à s’oxyder et à se décomposer lorsqu’ils sont exposés à l’air). L’exploitation par chambres-magasins est caractérisée par le déblocage par gravité, les matériaux abattus tombant directement dans des berlines sur rails via des trémies, ce qui évite le chargement manuel qui est traditionnellement la tâche la plus répandue et la plus fastidieuse du travail de mineur. En effet, jusqu’à l’apparition de la chargeuse à godet sur pneumatiques, dans les années cinquante, il n’existait aucune machine de chargement de fond.
Dans l’exploitation par chambres-magasins, le minerai est enlevé par tranches horizontales en partant du bas. La plus grande partie des matériaux abattus est provisoirement laissée en place et utilisée comme plancher de travail pour la préparation de la volée suivante ou comme soutènement provisoire des parements. Comme la fragmentation augmente le volume de la roche d’environ 60%, quelque 40% des matériaux abattus sont soutirés au fur et à mesure par la voie de base afin de laisser un espace de travail suffisant entre le minerai abattu et le front de taille. Le reste est soutiré après l’abattage de la dernière tranche.
L’exploitation par chambres-magasins n’est pas mécanisable, car il faut travailler sur le minerai abattu et accéder au chantier par des échelles à travers des montages. Les seuls matériels qui conviennent sont ceux qui sont assez légers pour être maniés par un mineur seul. Le marteau-perforateur avec béquille(s) et vérin pneumatique, pesant 45 kg, est l’outil de foration le plus répandu. Debout sur le dessus du tas, le mineur place la mèche, ancre la ou les béquilles au sol, appuie le marteau-perforateur contre la roche et procède à la foration; il s’agit d’un travail pénible.

L’exploitation par tranches montantes remblayées

La méthode par tranches montantes remblayées convient à l’exploitation de gisements fortement pentus inclus dans un massif rocheux dont la stabilité est bonne à moyenne. Le minerai est abattu et déblayé par tranches horizontales prises en montant, le remblai étant mis en place au fur et à mesure. Cette méthode permet de modifier les limites du chantier en cours de progression, afin d’extraire les minéralisations les plus intéressantes, laissant en place celles qui le sont moins.
Une fois l’abattage et le déblocage terminés, les vides sont remblayés de manière à former un plancher de travail pour la foration de la volée suivante et à assurer le soutènement des parements de la chambre.
Les travaux préparatoires à l’exploitation par tranches montantes remblayées dans une mine exploitée sans rails comprennent le creusement au niveau principal d’une galerie de roulage en direction, la pratique d’une saignée à la base du gisement et la mise en place de drains en vue du remblayage hydraulique, le creusement d’un plan en spirale avec accès aux chantiers ainsi que le creusement d’une cheminée à remblai et d’aérage entre le niveau en exploitation et le niveau supérieur.
L’abattage peut se faire par gradins renversés , les vides étant remblayés avec des matériaux secs ou humides. Le minerai est abattu par tranches de 3 à 4 m d’épaisseur, par tir de mines verticales forées en montant, de sorte que la totalité du front peut être forée, puis mise à feu en une seule volée. Les trous montants sont forés au moyen de perforatrices montées sur chariot.
Le tir de mines montantes laisse un toit irrégulier, dont la hauteur après déblocage est d’environ 7 m. Avant que les travailleurs ne soient autorisés à revenir sur le chantier, il faut procéder à un postdécoupage au moyen de tirs de faible intensité pour éliminer les saillies dangereuses, puis détacher les blocs susceptibles de tomber. Cette opération s’effectue au moyen de marteaux-perforateurs à main, les mineurs se tenant sur les tas de matériaux abattus.
L’abattage de front se fait en exploitation sans rails. Les vides sont remblayés avec du sable amené dans la mine par des canalisations en plastique. Les vides sont presque complètement remplis, le sable formant une surface suffisamment dure pour les engins sur pneus. L’exploitation est entièrement mécanisée, avec forage par jumbos et déblocage par chargeuses. Le front de taille est une paroi verticale de 5 m de hauteur, à la base de laquelle on pratique une saignée de 0,5 m pour le dégagement du minerai. Les trous de mine sont forés horizontalement jusqu’à une profondeur de 5 m.
Le volume abattu par volée dépend de la surface du front de taille, mais ne saurait se comparer à celui obtenu avec la méthode des gradins renversés. Cependant, le rendement de l’exploitation mécanisée est largement supérieur à celui de l’exploitation manuelle, et la stabilité du toit est assurée en même temps que l’abattage par le jumbo de foration qui fore simultanément les trous de découpage et les trous d’abattage. La chargeuse, véhicule équipé d’une benne de grande capacité et monté sur pneus larges, est un engin bien adapté au déblocage et au transport sur remblai. Dans une exploitation à double front de taille, le jumbo de foration attaque l’un des fronts tandis que la chargeuse évacue les matériaux abattus à l’autre front, ce qui permet d’optimiser l’utilisation du matériel et d’augmenter la production.
La méthode par sous-niveaux abattus se pratique en chantiers ouverts. Le remblayage consolidé des vides permet la récupération ultérieure des piliers laissés en place, de sorte que l’on obtient un taux très élevé de récupération du minerai.
Les travaux préparatoires en vue de l’abattage par sous-niveaux sont importants et complexes. Le gisement est découpé en panneaux d’environ 100 m de hauteur, dans lesquels sont tracés des sous-niveaux reliés par un plan incliné. Les panneaux sont ensuite subdivisés en chambres et piliers alternants, et une voie de desserte est tracée à la base du gisement que l’on équipe de points de soutirage.
L’abattage par sous-niveaux laisse un vide rectangulaire dans toute l’épaisseur exploitée. La partie inférieure de la chambre est aménagée en forme d’entonnoir, de manière que les matériaux abattus glissent vers les points de soutirage. Des galeries sont creusées dans les niveaux supérieurs pour le passage de l’engin de foration des longs trous verticaux (voir figure 74.14).

Figure 74.14 Exploitation par sous-niveaux, avec foration en éventail et chargement
aux points de soutirage

 

La roche fragmentée occupant un espace supérieur à son volume en place, il faut avant de forer les trous de mine pratiquer une rouillure de quelques mètres de largeur pour permettre le foisonnement du minerai. On obtient cette rouillure en agrandissant une cheminée sur toute la hauteur de la chambre.
Commence alors la foration des trous de mine (voir figure 74.15) dans les sous-niveaux, en suivant exactement le schéma établi par les spécialistes, qui précise le nombre, la position, la direction et la profondeur des trous. Tous les trous du premier niveau sont forés avant de passer au niveau supérieur. Pendant la foration au niveau supérieur, les premières mines sont chargées et tirées selon un plan de tir conçu pour abattre en une volée un important volume de roche. Le minerai abattu tombe au fond de la chambre, puis est évacué par les chargeuses aux points de soutirage. En règle générale, la foration des trous de mine se fait préalablement au chargement et au tir, de sorte que le cycle de production puisse se dérouler sans interruption.

Figure 74.15 Machine de foration de longs trous de mine

 

L’abattage par sous-niveaux est une méthode d’exploitation productive, en grande partie parce que la foration des longs trous de mine peut être entièrement mécanisée et que l’appareil de foration peut travailler sans interruption. La méthode est aussi relativement sûre, du fait que la foration se fait en galeries, et l’évacuation des matériaux à partir de points de soutirage. Les travailleurs ne sont donc pas exposés aux chutes de blocs.

La méthode par tranches montantes abattues à l’aide de charges concentrées

De même que l’abattage par sous-niveaux et par chambres-magasins, l’exploitation à l’aide de charges concentrées s’applique à des gisements fortement pentus. La technique de tir à l’explosif est cependant différente. Le minerai est abattu avec des charges concentrées d’explosif placées dans des mines verticales de grand diamètre (environ 165 mm) à près de 3 m de la face libre de la roche. L’explosion crée une excavation en forme de cône. Les matériaux abattus demeurent dans la chambre pour la durée de l’exploitation, servant de soutènement aux parois. La stabilité du massif n’est pas une condition aussi incontournable que dans la méthode des sous-niveaux abattus.
Les travaux préparatoires sont pratiquement les mêmes que pour l’abattage par sous-niveaux, mais ils comprennent en outre le creusement d’une galerie au toit et d’une galerie au mur, la première pour permettre la foration, le chargement et le tir de mines en début d’exploitation, et la deuxième pour servir de surface de dégagement du minerai lors du tir et, éventuellement, d’accès à une chargeuse (commandée à distance de l’extérieur de la chambre) pour prendre le minerai abattu aux points de soutirage.
En exploitation rabattante par charges concentrées, les trous de mine, verticaux ou quasi-verticaux, sont généralement disposés suivant un quadrillage de 4 m × 4 m, et les charges sont placées à une distance calculée pour provoquer la formation d’une fracture continue en dessous. Le tir détache une tranche horizontale de minerai d’environ 3 m d’épaisseur. Le minerai abattu tombe dans la chambre inférieure. Une partie seulement du minerai est soutirée, le reste demeurant dans la chambre pour soutenir les parements durant l’exploitation. Après l’abattage de la dernière tranche, qui emporte la galerie supérieure, la chambre est vidée complètement et préparée en vue du remblayage.
Le gisement est souvent exploité par chambres primaires et secondaires. Les chambres primaires sont exploitées les premières, puis remblayées avec un matériau consolidé. Après un temps d’attente approprié, on peut récupérer le minerai des piliers séparant les chambres primaires, en formant les chambres secondaires. Cette méthode, associée au remblayage consolidé, autorise une récupération presque totale des réserves exploitables.

La méthode par sous-niveaux foudroyés

L’exploitation par sous-niveaux foudroyés s’applique aux gisements moyennement à fortement pentus de grande profondeur. Le minerai doit être de nature à pouvoir être fragmenté à l’explosif en blocs maniables. La méthode entraîne l’éboulement du toit et l’affaissement des terrains de couverture (des barrières doivent être mises en place pour interdire l’accès de la mine).
Dans cette méthode, la foration est immédiatement suivie de la fragmentation du massif rocheux aux explosifs. Le minerai et les stériles tombent par gravité au fond de la chambre et sont évacués par des galeries situées sous le niveau exploité. Cette méthode est considérée comme sûre, puisque les mineurs travaillent toujours dans des espaces ayant la dimension d’une galerie.
Les travaux préparatoires sont importants. Des galeries d’accès doivent être tracées dans le gisement à intervalles verticaux assez rapprochés (de 10 à 20 m) et suivant une disposition déterminée. Celle-ci est la même à tous les sous-niveaux, sauf qu’elle est légèrement décalée d’un sous-niveau à l’autre, de sorte que les galeries d’un sous-niveau donné se trouvent entre celles du sous-niveau supérieur. Une coupe verticale montrerait une disposition en losanges, avec un espacement régulier dans le sens horizontal et dans le sens vertical. Bien que les travaux de creusement soient ici importants, il s’agit d’une opération simple qui se prête bien à la mécanisation. Le creusement simultané de plusieurs galeries à différents sous-niveaux implique une utilisation optimale du matériel.
Lorsque la préparation d’un sous-niveau est terminée, de longs trous de mine verticaux sont forés en éventail au plafond des galeries. La foration une fois terminée à ce sous-niveau, l’engin de foration est amené au sous-niveau inférieur.
Le tir de mines fragmente la roche, qui se disloque du toit et tombe verticalement sur le mur du sous-niveau inférieur, en laissant un front droit. Une coupe verticale montrerait des chantiers en escalier, où les travaux à chaque sous-niveau sont en avance d’une opération sur ceux du sous-niveau inférieur.
Les matériaux foudroyés renferment un mélange de minerai et de stériles. Les premiers matériaux évacués par la chargeuse sont constitués exclusivement de minerai. Au fur et à mesure que le déblocage progresse, la proportion de stériles augmente. Lorsque l’opérateur juge qu’elle est trop élevée, il passe au chantier suivant. Pendant ce temps, les boutefeux prépareront la prochaine volée.
Les chargeuses, disponibles en diverses capacités, sont parfaitement adaptées aux travaux de déblocage des sous-niveaux; leur benne une fois remplie, elles transportent les matériaux à quelque 200 m, les déversent dans la cheminée d’évacuation et retournent au chantier pour un nouveau chargement.
Le foudroyage par sous-niveaux est caractérisé par un schéma régulier et des opérations répétitives (creusement de galeries, foration, chargement et bourrage de trous, tir de mines, chargement et transport du minerai) réalisées de façon indépendante. L’exploitation se déroule en continu d’un sous-niveau à l’autre, de sorte que les équipes et le matériel travaillent avec le maximum d’efficacité. En fait, la mine est semblable à une usine organisée en secteurs. La méthode est toutefois moins sélective que les autres et le taux d’extraction du minerai n’est pas des plus élevés. Les matériaux foudroyés contiennent quelque 20 à 40% de stériles, et la perte de minerai peut varier entre 15 et 25%.

L’exploitation par foudroyage de blocs

Le foudroyage de blocs est une méthode d’exploitation à grande échelle, qui convient aux massifs de grandes dimensions dans chaque direction, d’un volume de l’ordre de 100 millions de tonnes et aptes à la désagrégation (il faut que les tensions internes favorisent la désagrégation de la masse après dépilage d’une tranche de minerai à la base du bloc). On peut extraire, d’une mine exploitée par cette méthode, de 10 à 30 millions de tonnes de minerai par année. Les conditions d’application de la méthode en limitent l’utilisation à quelques gisements dans le monde; elle est utilisée notamment dans quelques mines de cuivre, de fer, de molybdène et de diamant.
Le terme blocs se rapporte au découpage des unités d’exploitation. Le gisement, en effet, est découpé en unités de grandes dimensions, les blocs, qui renferment chacun un volume de minerai représentant plusieurs années de production. Le foudroyage est provoqué en pratiquant une saignée horizontale à la base du bloc. Des forces tectoniques naturelles considérables, semblables à celles qui causent le déplacement des continents, créent dans le massif des tensions qui provoquent la dislocation des blocs en fragments de taille permettant leur passage vers les points de soutirage. Souvent, cependant, les mineurs doivent intervenir pour morceler les fragments trop gros.
L’exploitation par foudroyage de blocs nécessite une planification à long terme et des travaux préparatoires importants, comprenant le traçage d’un réseau complexe de voies sous le bloc à extraire. Les travaux varient d’une mine à une autre, mais comprennent généralement le sous-cavage du bloc, le découpage de la base en entonnoirs, le creusement de cheminées pour la descente du minerai aux points de soutirage, l’installation de cribles pour retenir les fragments trop gros et le chargement dans les berlines.
La base du bloc sous la saignée est découpée en entonnoirs pour conduire le minerai foudroyé vers les cheminées dans lesquelles il descend par gravité au niveau de soutirage; il est repris par des chargeuses et transporté aux cheminées d’évacuation. Les fragments trop gros pour la benne des chargeuses sont morcelés à l’explosif aux points de soutirage; d’autres, moins gros, sont débités sur les cribles. Ceux-ci, constitués d’un grillage de grosses barres parallèles, servent à retenir les fragments de dimension excessive et sont d’un emploi courant dans les mines exploitées par blocs foudroyés; le morcellement se fait de plus en plus souvent par voie hydraulique.
Les excavations pratiquées dans une mine exploitée par blocs foudroyés sont soumises à de fortes pressions du terrain. Aussi les puits et les galeries doivent-ils avoir la plus petite section praticable, ce qui n’élimine pas pour autant la nécessité d’un boulonnage ou d’un gunitage pour assurer l’intégrité du chantier.
Exécuté correctement, le foudroyage de blocs est une méthode peu coûteuse et productive. La difficulté réside dans la prédiction du comportement du massif. De plus, l’envergure des travaux préparatoires crée des délais importants avant le début de la production, délais qui peuvent avoir un effet négatif sur les projections financières des investisseurs.

L’exploitation par longues tailles

Les longues tailles conviennent aux gisements en couches de forme régulière, d’épaisseur réduite et de grande extension horizontale (par exemple une veine de charbon, une couche de potasse ou les «reefs», ces bancs de conglomérats aurifères exploités en Afrique du Sud). C’est l’une des principales méthodes utilisées pour l’extraction du charbon. Le minerai est abattu par tranches sur un front se déplaçant parallèlement à lui-même dans la veine. Une allée est maintenue ouverte au front de taille, et on laisse le toit s’ébouler à l’arrière-taille à une distance sûre des mineurs et de leur matériel.
Les travaux préparatoires comprennent le traçage des galeries d’accès aux chantiers et de transport du minerai au puits d’extraction. La couche à exploiter étant d’épaisseur réduite et de grande extension horizontale, il est généralement possible de l’exploiter par un réseau assez simple de galeries. Les galeries de roulage sont tracées dans la couche même. La distance entre deux galeries de roulage voisines détermine la longueur du front de taille.

Le remblayage

Le remblayage des chambres vides empêche la roche encaissante de s’effondrer. Il conserve au massif rocheux sa stabilité intrinsèque, ce qui, d’une part, garantit la sécurité des mineurs et, d’autre part, autorise une meilleure exploitation du gisement. Le remblayage est surtout associé à l’exploitation par tranches montantes, mais il se pratique aussi lorsque sont utilisés les sous-niveaux abattus ou l’abattage par charges concentrées.
La méthode traditionnelle consiste à déverser les déblais de traçage dans les chambres vides plutôt que de les remonter à la surface. En exploitation par tranches montantes remblayées, par exemple, la roche stérile est étendue dans la chambre vide au moyen de racleurs ou de bulldozers.
En remblayage hydraulique , on utilise comme remblai les résidus de l’atelier de concentration du minerai, qui sont amenés au fond par des trous forés garnis de plastique. Les résidus sont d’abord déschlammés pour ne retenir que la fraction grossière, soit le sable, qui est véhiculé en suspension dans l’eau, à une concentration d’environ 65% de sable. Un liant hydraulique ajouté à la dernière coulée consolide la surface du remblai, qui forme alors une aire de roulement assez lisse pour permettre la circulation des engins sur pneus.
En abattage par sous-niveaux et en exploitation rabattante par charges concentrées, les chambres vides sont remblayées avec du sable et de la roche. La roche, extraite d’une carrière à proximité de la mine, est concassée et criblée, puis amenée au fond par des cheminées spécialement prévues à cette fin (les cheminées à remblai) et transportée aux chantiers par camions. Pour les chambres primaires, un coulis de ciment et de cendres volantes est projeté sur le remblai avant sa mise en place. Ce liant consolide le remblai, de sorte qu’il forme un pilier artificiel permettant l’exploitation de chambres secondaires. Le remblai de ces chambres n’est généralement pas consolidé, sauf les dernières couches qui servent de surface de roulement pour l’évacuation du minerai.

Le matériel des exploitations souterraines

La mécanisation des mines souterraines progresse partout où les conditions le permettent. Les engins sur pneus à moteur diesel, à quatre roues motrices articulées, sont d’un emploi courant dans les chantiers du fond (voir figure 74.16).

Figure 74.16 Engin de foration de faible encombrement

 

Le jumbo pour les forages de développement

Cet engin est indispensable dans une mine; il est utilisé pour tous les travaux de creusement en massif rocheux. Il comporte des perforatrices hydrauliques montées sur un ou deux bras orientables. Grâce à cet engin, un opérateur travaillant seul peut forer 60 trous de mine de 4 m de profondeur en quelques heures.

L’appareil de foration au front

Cet engin (voir figure 74.15) fore des trous disposés en éventail dans les galeries d’exploitation, couvrant une grande surface et permettant d’abattre un volume important de minerai. Il est utilisé en abattage par sous-niveaux, en foudroyage de sous-niveaux, en foudroyage de blocs et en exploitation rabattante par charges concentrées. Il est équipé d’une puissante perforatrice hydraulique et d’un carrousel de rallonges, que l’opérateur commande à distance et en sécurité.

Le chargeur de trous de mine

Le chargeur de trous de mine est un complément indispensable du jumbo de foration. Il comporte une plate-forme de service à commande hydraulique, un réservoir d’explosif ANFO (nitrate d’ammonium et fioul) sous pression et un flexible de chargement, ce qui permet à l’opérateur de charger une volée en très peu de temps. Des détonateurs Nonel de mise à feu non électrique peuvent être mis en place en même temps, pour régler la chronologie de la mise à feu.

La chargeuse

La chargeuse (voir figure 74.10) est un véhicule à usages multiples, utilisé notamment pour l’évacuation du minerai et la manutention des matériaux. Elle existe en diverses dimensions, de sorte que les mineurs peuvent choisir le modèle le plus approprié à la situation ou à la tâche à exécuter. Contrairement aux autres engins à moteur diesel utilisés dans la mine, la chargeuse fonctionne le plus souvent à plein régime durant de longues périodes, et cela sans interruption. C’est ainsi qu’elle produit des quantités importantes de fumées et de gaz d’échappement. Le système d’aérage doit être capable de diluer et d’extraire ces polluants, de manière à satisfaire aux normes de qualité de l’air dans les aires de chargement.

Le roulage souterrain

Le minerai est transporté des chantiers d’abattage à une station de culbutage située à proximité du puits d’extraction. Pour le transport sur de plus longues distances, des galeries de roulage spéciales sont aménagées, souvent avec voies ferrées pour le transport par trains de berlines. Le roulage sur rails avec locomotives électriques est plus efficace et moins polluant que les camions diesel; il permet de transporter de plus gros volumes de minerai sur de plus longues distances.

La manutention du minerai

Des chantiers au puits d’extraction, le minerai passe par plusieurs postes où il subit des manutentions diverses.
Le racleur est un engin de déblayage constitué d’un godet traîné sur le sol qui prend les matériaux abattus et les transporte à la cheminée d’évacuation. Le godet est mû par un système de tambours, de câbles et de poulies. Le racleur ne nécessite aucune préparation du plancher; il peut prendre le minerai sur le tas tel qu’il est.
La chargeuse est un véhicule sur pneus à moteur diesel qui transporte une charge correspondant à la capacité de sa benne, du tas à la cheminée d’évacuation.
La cheminée d’évacuation est une voie verticale ou fortement inclinée dans laquelle le minerai descend par gravité. Plusieurs cheminées peuvent être aménagées côte à côte et reliées à la base par une bande transporteuse collectrice, ce qui permet d’acheminer le minerai des niveaux supérieurs vers un unique point de soutirage au niveau de roulage.
La cheminée d’évacuation est fermée à sa base par une trappe. En règle générale, elle débouche juste au-dessus de la galerie de roulage, de sorte qu’à l’ouverture de la trappe le minerai tombe directement dans les berlines.
A proximité du puits d’extraction se trouve une station de culbutage , où les berlines déversent leur charge dans un silo de stockage . La station de culbutage est munie d’une grille qui retient les blocs de dimension excessive. Ceux-ci sont débités aux explosifs ou par pression hydraulique. Un concasseur primaire peut être installé en aval de la grille, pour réduire le calibre des matériaux. A la base du silo à minerai se trouve une trémie doseuse qui assure automatiquement que le volume et le poids de la charge qui sera déversée dans le skip ne dépassent pas la capacité de celui-ci, ni celle du treuil d’extraction. Lorsque le skip , une benne élévatrice, arrive à la recette, le fond de la trémie doseuse s’ouvre pour le remplir. Le skip chargé est remonté à la surface par le treuil d’extraction, où il se vide par ouverture du fond dans une trémie de stockage. La manœuvre du skip peut être commandée automatiquement, l’opération étant surveillée par télévision en circuit fermé.

LA RECHERCHE MINIÈRE

William S. Mitchell et Courtney S. Mitchell

La recherche minière englobe l’ensemble des opérations ayant pour objet la mise en évidence et l’étude des gisements en vue de leur exploitation. C’est une étape préalable nécessaire, mais coûteuse et sans certitude de succès. En 1992, les dépenses en re-cherche minière s’élevaient à 1,2 milliard de dollars E.-U. pour l’ensemble du globe et, en 1995, elles atteignaient presque 2,7 milliards de dollars. De nombreux pays encouragent les investissements dans cette activité et les régions jugées prometteuses font l’objet d’une concurrence intense. De nos jours, la recherche de gisements est pratiquement toujours confiée à des équipes multidisciplinaires de prospecteurs, réunissant des géologues, des géophysiciens et des géochimistes qui explorent tous les types de terrains.
La recherche minière s’organise en trois phases commençant par l’exploration, ou prospection, qui consiste à rechercher des indices de gisements, suivie d’un contrôle sur les principaux indices en vue de dégager des cibles éventuelles pour une reconnaissance approfondie. Au fur et à mesure du progrès de la recherche, la nature des travaux se modifie; il en va de même des considérations de sécurité et de santé.
Les travaux d’exploration sur le terrain se font souvent par de petites équipes de spécialistes des sciences de la terre opérant en régions peu familières avec un appui limité. Ces travaux peuvent nécessiter la recherche d’indices, l’établissement de cartes géologiques, le prélèvement d’échantillons en vue d’analyses géologiques et géochimiques et des mesures géophysiques préliminaires. Le contrôle des indices les plus prometteurs ne s’effectue qu’après l’obtention d’un permis d’exploitation, une concession minière ou la signature d’un bail minier. Les travaux de cette première phase, qui comprennent l’établissement de cartes géologiques plus détaillées, le prélèvement d’échantillons et des relevés géophysiques et géochimiques, se font suivant un quadrillage. Ils permettent souvent de dégager des cibles qui justifient une exploration plus poussée, par excavation ou par forage, opérations nécessitant des matériels lourds tels que pelles rétrocaveuses, pelles mécaniques, bouteurs, engins de forage et parfois explosifs. Les engins de forage rotatifs, au diamant ou par percussion peuvent être montés sur camion ou remorqués à pied d’œuvre. Ils sont parfois héliportés d’un site à un autre.
Lorsque les résultats de l’exploration sont encourageants, on procède à une reconnaissance approfondie avec prélèvement d’échantillons plus volumineux en vue d’évaluer l’intérêt économique du gisement. Cette étape peut se faire par sondages, mais dans bien des cas, le creusement de tranchées ou le prélèvement d’échantillons en profondeur s’avèrent nécessaires. On peut creuser des puits d’exploration ou des galeries en pente ou à flanc de coteau pour avoir accès au gisement. Bien que les travaux soient exécutés par des mineurs, la responsabilité du programme de sondages souterrains est généralement confiée à des géologues.

La sécurité et la santé

Dans le passé, les employeurs se souciaient rarement d’adopter et de faire respecter les règles de sécurité dans les travaux d’exploration. Les prospecteurs adoptent encore souvent une attitude cavalière face à la sécurité. Heureusement, bon nombre de sociétés d’exploration minière s’efforcent de changer cette mentalité en exigeant de la part de leurs personnels et des contractants qu’ils respectent les règles de sécurité établies.
L’exploration est souvent une activité saisonnière soumise à des contraintes de temps qui incitent parfois à négliger la sécurité des travailleurs. Par ailleurs, les risques auxquels ceux-ci sont exposés s’intensifient à mesure que progresse l’exploration. Les premiers travaux de reconnaissance sur le terrain se font par de petites équipes et ne nécessitent donc que l’établissement d’un camp de taille modeste. Les problèmes de sécurité revêtent une importance particulière pour les spécialistes des sciences de la terre qui en sont peut-être à leur première expérience de reconnaissance sur le terrain.
La prospection se faisant souvent en régions éloignées, le transport jusqu’à un centre médical en cas d’urgence peut s’avérer difficile et dépendre des conditions météorologiques. Il importe d’établir et de tester un plan d’évacuation et de communication en cas d’urgence, et ce avant le début des travaux.
On peut penser que la sécurité sur le terrain est une question de bon sens, mais le bon sens n’est pas forcément le même dans toutes les cultures. Les sociétés minières devraient mettre à la disposition de leurs personnels de prospection un manuel de sécurité traitant des problèmes propres à la région où ils sont affectés. Un tel manuel pourrait servir d’ouvrage de base lors des réunions d’orientation, des séances de formation à la sécurité et des réunions périodiques sur les questions de sécurité durant toute la campagne de prospection.

La protection de la santé

Les travaux de prospection impliquent des efforts physiques intenses, le personnel devant souvent évoluer en terrain accidenté, soulever de lourdes charges et utiliser des équipements potentiellement dangereux. Il peut être exposé à la chaleur, au froid, aux intempéries et travailler parfois à des altitudes élevées (voir figure 74.3). Il est donc impératif qu’il soit en bonne santé et en forme physique satisfaisante lorsqu’il part en reconnaissance sur le terrain. Il devrait avoir été vacciné et ne pas être atteint de maladies contagieuses (par exemple, hépatite ou tuberculose) qui risqueraient de se propager rapidement. Idéalement, l’ensemble du personnel d’exploration devrait être formé en secourisme élémentaire et en secourisme en milieu sauvage. Dans les camps ou chantiers importants, une personne au moins devrait détenir un brevet de secourisme avancé ou de secourisme en milieu de travail.

Figure 74.3 Foration à la tarière Winkie dans les montagnes de la Colombie-Britannique,
au Canada

 

Le personnel travaillant à l’extérieur devrait porter des vêtements appropriés pour se protéger contre des conditions extrêmes de chaleur ou de froid et contre la pluie ou la neige. Dans les régions exposées à un niveau de rayonnement ultraviolet élevé, il est conseillé de porter un chapeau à large bord et d’utiliser des crèmes solaires à facteur de protection adéquat sur les parties exposées du corps. Les insectifuges les plus efficaces contre les moustiques sont ceux qui contiennent du N,N-diéthyl-méta-toluamide (DEET). Le traitement des vêtements à la perméthrine éloigne les tiques.
Formation . L’ensemble du personnel affecté aux travaux sur le terrain devrait être convenablement formé, particulièrement en ce qui concerne la prévention de la déshydratation et de l’exposition au rayonnement ultraviolet ainsi que la protection contre les piqûres d’insectes et les éventuelles maladies endémiques. Le personnel travaillant dans des pays en développement devrait être prévenu des problèmes qui peuvent menacer sa sécurité et sa santé, y compris les risques d’enlèvement, de vol et d’agression.

Les mesures de prévention sur site

Les risques pour la sécurité et la santé varient selon l’emplacement du site et la nature et l’ampleur des travaux qui y sont effectués. Tout camp devrait satisfaire aux exigences locales en matière de prévention des incendies, de salubrité, de sécurité et de santé. Le maintien de l’ordre et de la propreté diminue les risques d’accidents.
Emplacement . Le camp devrait être établi aussi près du chantier que le permet la sécurité, afin de réduire au minimum le temps de transport et l’exposition aux risques qui y sont liés. Il devrait être installé à distance sûre de tout danger naturel, en tenant compte de l’habitat et des habitudes de la faune présente (par exemple, insectes, ours ou reptiles). Dans la mesure du possible, on choisira un emplacement proche d’une source d’eau potable (voir figure 74.4). Si les travaux sont effectués à très haute altitude, le camp sera établi plus bas, afin d’éviter le mal des montagnes.

Figure 74.4 Camp d'été dans les Territoires du Nord-Ouest, au Canada

 

Prévention des incendies et lutte contre le feu . Les tentes et autres structures devraient être suffisamment éloignées les unes des autres afin d’empêcher ou de ralentir la propagation des flammes en cas d’incendie. Le matériel de lutte contre le feu devrait être stocké dans un abri central et des extincteurs appropriés se trouver à portée de main dans les locaux servant de cuisine et de bureaux. Le contrôle de l’usage du tabac contribuera à prévenir les incendies dans le camp et sur le site. Le personnel devrait participer à des exercices d’entraînement et prendre connaissance du plan d’évacuation en cas d’incendie. Les récipients de combustibles devraient être clairement étiquetés afin que le combustible approprié soit utilisé dans les appareils d’éclairage et de cuisson, les génératrices et les autres équipements. Les combustibles devraient être stockés en un lieu situé à 100 m au moins du camp et au-dessus du niveau des marées ou des crues.
Salubrité. Les camps doivent disposer d’eau potable. La qualité de l’eau devrait être testée, si nécessaire. Dans le cas où il y aurait lieu de faire une réserve d’eau potable, celle-ci devrait être conservée dans des récipients propres et bien étiquetés et entreposée séparément de l’eau non potable. Les denrées alimentaires seront contrôlées à leur arrivée au camp et rangées immédiatement dans un réfrigérateur ou dans des récipients à l’épreuve des insectes, des rongeurs et autres animaux. Des lavabos devraient être aménagés près des cantines et des latrines. Ces dernières devraient satisfaire aux normes d’hygiène publique et être situées à 100 m au moins de tout cours d’eau ou plan d’eau.
Machines et équipements utilisés dans le camp ou sur le site . L’ensemble du matériel (scies à chaînes, haches, marteaux-piqueurs, machettes, postes de radio, appareils de cuisson ou d’éclairage, équipement géophysique et géochimique, etc.) devrait être maintenu en bon état de fonctionnement. S’il est nécessaire d’avoir des armes à feu pour se protéger des animaux sauvages, leur usage devrait être strictement réglementé et contrôlé.
Communications . Il est important d’établir un programme de communication régulier. Les communications avec l’extérieur entretiennent le moral et le sentiment de sécurité chez les travailleurs et sont essentielles dans tout plan d’intervention d’urgence.
Formation . Le personnel devrait recevoir une formation sur la façon d’utiliser le matériel mis à sa disposition. Les géophysiciens, par exemple, devraient être entraînés à utiliser les appareils qui mettent en œuvre des tensions ou des intensités élevées. Une formation devrait aussi être prévue en matière de prévention des incendies, d’exercices d’évacuation en cas d’incendie, de manutention des combustibles et, s’il y a lieu, de manipulation des armes à feu.

La prévention sur le chantier

Les phases d’évaluation des cibles et de reconnaissance approfondie nécessitent des camps plus importants et l’emploi de matériels lourds. Seuls des travailleurs qualifiés ou des visiteurs autorisés devraient être admis sur le chantier lorsque des matériels lourds sont utilisés.
Engins lourds . Les engins lourds devraient être conduits par un personnel qualifié et agréé. Les autres travailleurs devraient demeurer vigilants et ne pas s’approcher des engins à moins d’être certains que l’opérateur est informé de leur présence, qu’il sait ce qu’ils sont en train de faire et dans quelle direction ils se dirigent.
Appareils de foration. Les équipes devraient être parfaitement formées pour ce travail. Les travailleurs devraient porter des équipements de protection individuelle appropriés (casques antichocs, chaussures de sécurité à embout d’acier, protecteurs d’oreilles, gants, lunettes, masques antipoussières, etc.) et éviter les vêtements lâches qui pourraient être happés par des machines. Les appareils de foration devraient satisfaire à toutes les exigences de sécurité (par exemple, parties en mouvement placées sous carter, tuyaux à air comprimé à haute pression fixés par des brides et des chaînes de sécurité) (voir figure 74.5). Les travailleurs devraient s’inquiéter de savoir si le sol est glissant, détrempé, gelé ou huileux; la zone de forage devrait être maintenue en aussi bon ordre que possible (voir figure 74.6).

Figure 74.5 Machine de foration montée sur camion, en Australie

 

Figure 74.6 Foration sur un lac gelé, au Canada

 

Excavations. Le creusement de puits, de fouilles et de tranchées devrait se faire conformément aux règles de sécurité et les parois être étayées ou talutées à 45° afin d’éviter les éboulements. Une personne ne devrait jamais travailler ou demeurer seule dans un puits ou une fouille, même pour une courte période. Les risques d’ensevelissement sont toujours présents.
Explosifs . Les explosifs devraient être manipulés exclusivement par un personnel qualifié et agréé. La réglementation relative à la manutention, à l’entreposage et au transport des explosifs et des détonateurs devrait être respectée scrupuleusement.

Les mesures préventives sur le site

Le personnel devrait être préparé à faire face aux conditions de terrain et de climat de la région. Il peut faire chaud ou froid, sec ou humide; les risques naturels peuvent inclure la foudre, les feux de brousse, les avalanches, les coulées de boue et les crues soudaines. Les insectes, les reptiles ou d’autres animaux peuvent présenter un danger mortel. Les prospecteurs devraient recevoir une formation de sécurité appropriée tenant compte du terrain et du climat de la région où ils opèrent. Ils devraient suivre des cours de survie pour identifier les symptômes de l’hypothermie, de l’hyperthermie et de la déshydratation et connaître les mesures à prendre le cas échéant. Ils devraient travailler en équipes de deux au moins et transporter avec eux (ou placer dans une cache facile d’accès) l’équipement et les réserves d’eau et de nourriture nécessaires pour leur permettre de passer une nuit ou deux à l’extérieur du camp en cas d’urgence. Les équipes en reconnaissance sur le terrain devraient être en communication régulière avec le camp de base. Les camps devraient avoir un plan d’intervention éprouvé pour venir en aide à ces équipes en cas de nécessité.

La prévention des accidents de transport

Une part importante des accidents et des incidents survenant lors des travaux d’exploration se produisent au cours des transports entre le camp et le chantier. L’excès de vitesse et la consommation d’alcool au volant d’un véhicule ou à la barre d’un bateau sont souvent en cause.
Véhicules automobiles . Les causes les plus fréquentes d’accidents de véhicules terrestres sont l’état des routes, les conditions météorologiques, une charge excessive ou mal répartie, des pratiques de remorquage déficientes, la conduite en état de fatigue, un manque d’expérience au volant et les tentatives d’évitement d’animaux ou de personnes se trouvant sur la route, surtout après la tombée de la nuit. Il faut donc adopter une conduite prudente. La charge transportée ou remorquée par une automobile ou un camion ne devrait pas être excessive; elle devrait être bien répartie et solidement arrimée. Le conducteur et les passagers devraient boucler leur ceinture de sécurité. Il conviendrait d’utiliser des véhicules adaptés au terrain et au climat de la région, par exemple des véhicules à quatre roues motrices, des motocyclettes, des véhicules tout terrain ou des motoneiges (voir figure 74.7). Ces engins devraient faire l’objet d’un entretien périodique et disposer d’un équipement approprié, dont un équipement de survie. Le port d’un casque et de vêtements de protection s’impose pour la conduite d’un véhicule tout terrain ou d’une motocyclette.

Figure 74.7 Transport lors d'une campagne d'exploration d'hiver, au Canada

 

Avions . Souvent, les sites éloignés ne sont accessibles que par avion ou par hélicoptère (voir figure 74.8). Dans ce cas, il faut faire appel à des compagnies qui disposent d’appareils bien entretenus et ont de bons états de service en matière de sécurité. Les moteurs à turbine sont plus sûrs. Les pilotes ne devraient en aucun cas dépasser le nombre d’heures de vol autorisé, conduire en état de fatigue et accepter de décoller par mauvais temps. Ils veilleront à ce que leur appareil soit chargé correctement et que la limite de charge utile soit respectée. Pour éviter les accidents, le personnel d’exploration devrait être formé pour travailler en sécurité au voisinage des avions; il devrait respecter les règles de sécurité concernant le chargement des appareils et l’embarquement et se tenir éloigné des hélices ou des pales, car celles-ci présentent un danger particulier du fait qu’elles ne sont pas visibles lorsqu’elles tournent. Les aires d’atterrissage des hélicoptères devraient être dégagées de tous débris susceptibles d’être projetés par le souffle des rotors.

Figure 74.8 Déchargement des équipements et des provisions de camp transportés par
avion dans les Territoires du Nord-Ouest, au Canada

 

Elingage. Les provisions, les combustibles, le matériel de foration et l’équipement du camp sont souvent transportés par hélicoptère. Les principaux dangers liés à ce mode de transport sont le dépassement de la limite de charge, des pratiques fautives d’élingage, des élingues en mauvais état, la présence sur le chantier de débris ou d’objets susceptibles d’être projetés, ou encore celle de végétation ou d’autres obstacles pouvant accrocher la charge. De mauvaises communications entre les différents postes (en particulier entre le pilote et les opérateurs au sol) et des conditions météorologiques défavorables augmentent évidemment les risques. La charge transportée ne devrait pas dépasser la capacité d’emport de l’hélicoptère. Il importe qu’elle soit solidement arrimée. Dans les cas nécessitant l’emploi d’une très longue élingue (par exemple dans la jungle ou à proximité d’arbres très hauts), celle-ci devrait être lestée pour le trajet de retour afin d’éviter son balancement. Des accidents mortels ont été causés par un cordage non lesté venu se prendre dans le rotor principal ou le rotor anticouple d’un hélicoptère en vol.
Bateaux . Pour les travailleurs qui se déplacent en bateau le long d’un cours d’eau ou sur un plan d’eau, le vent, le brouillard, les rapides, les hauts-fonds et les objets submergés ou à fleur d’eau présentent un danger. Le pilote devrait connaître et respecter la capacité de son embarcation et de son moteur, de même que ses propres limites. On devrait utiliser la plus grosse et la plus sûre des embarcations disponibles. Les passagers devraient porter un vêtement de flottaison individuel de bonne qualité lorsqu’ils se déplacent à bord d’une petite embarcation. En plus des équipements exigés par les règlements, les bateaux devraient transporter les pièces de rechange, les outils et les équipements de survie et de premiers secours requis, de même que des tables de marées et des cartes à jour.

LES MINES ET LES CARRIÈRES: UN APERÇU — GÉNÉRALITÉS SUR LES INDUSTRIES EXTRACTIVES

Norman S. Jennings
Les minéraux et les produits qui en sont dérivés sont à la base de la plupart des industries. L’exploitation de gisements minéraux se pratique sous une forme ou une autre dans presque tous les pays du monde; les activités minières ont des répercussions importantes sur l’économie, l’environnement, l’emploi et la vie sociale, qui débordent les frontières des pays ou des régions où elles ont leur siège. Les mines comptent pour une part importante du produit intérieur brut (PIB) d’un grand nombre de pays en développement et constituent même souvent l’essentiel des exportations et des investissements étrangers dans ces pays.
Les activités minières peuvent avoir sur l’environnement des effets considérables et de longue durée. On pourrait citer de nombreux exemples de bonnes et de mauvaises pratiques d’exploitation et de réhabilitation de sites miniers. Les atteintes à l’environnement liées à l’extraction de minéraux ont un impact croissant sur l’industrie minière et la main-d’œuvre qu’elle emploie. Ainsi, le débat actuel autour du réchauffement climatique pourrait avoir une incidence sur la consommation de charbon dans certaines régions du globe. De plus, avec le recyclage qui diminue les besoins en matériaux neufs et l’utilisation croissante de matériaux de remplacement (notamment les plastiques), la place qu’occupent les métaux et les minéraux dans le PIB se voit considérablement réduite.
La concurrence, la diminution des gisements de qualité, l’augmentation des coûts de traitement, la privatisation et la restructuration sont autant de facteurs qui poussent les sociétés d’exploitation minière à réduire leurs coûts et à augmenter leur productivité. Du fait des lourds investissements caractérisant cette industrie, les sociétés qui doivent rentabiliser au maximum leur matériel réclament des horaires de travail plus flexibles et souvent plus intensifs. Dans bien des régions, la privatisation, les restructurations radicales et les gains de productivité entraînent une régression de l’emploi dans le secteur minier. Ces changements touchent non seulement les mineurs qui doivent se reconvertir, mais aussi ceux qui restent et auxquels on demande une plus grande polyvalence et une plus grande souplesse. Le secteur minier a la tâche ardue de trouver un juste équilibre entre des objectifs conflictuels: ceux des sociétés minières, d’une part, qui cherchent à réduire leurs coûts, et ceux des travailleurs, d’autre part, qui désirent conserver leur emploi. Elles doivent non seulement faire face à la réduction des effectifs, voire à la fermeture des mines, mais également s’adapter à de nouvelles techniques d’extraction.
Le secteur minier est souvent perçu comme une industrie à part, réunissant des collectivités très unies de travailleurs faisant un métier pénible, salissant et dangereux. C’est également un secteur où de nombreux exploitants et cadres supérieurs sont d’anciens mineurs ou ingénieurs possédant une vaste expérience pratique des problèmes touchant les mines et les mineurs. Les mineurs ont souvent été l’élite des travailleurs de l’industrie, prenant la tête de mouvements visant à imposer des changements politiques et sociaux dont les gouvernements en place n’avaient pas compris l’urgence.
Environ 23 milliards de tonnes de minéraux, charbon y compris, sont produites chaque année. Dans le cas des minéraux de valeur élevée, la quantité de déchets produite est bien supérieure à celle de la matière recherchée. Ainsi, pour obtenir une once d’or, il faut traiter quelque 12 tonnes de minerai, tandis qu’il faut environ 30 tonnes de minerai pour obtenir une tonne de cuivre. Dans le cas de matériaux de moindre valeur (sable, gravier ou argile) — qui constituent la majorité des matériaux extraits —, la quantité de déchets est minime. On peut toutefois dire que, globalement, la quantité de minerai extraite par les mines dans le monde (sans compter l’enlèvement de la découverte, qui est ensuite remise en place et qui est donc déplacée deux fois) représente au moins le double de la quantité finale de produit recherchée. Dans l’ensemble, c’est donc quelque 50 milliards de tonnes de minerai qui sont extraites chaque année; cela correspond à une couche de 1,5 m de profondeur sur une surface égale à la superficie de la Suisse.

L’emploi

Le secteur minier n’est pas un des plus gros employeurs. Il occupe environ 1% de la main-d’œuvre mondiale — soit quelque 30 millions de travailleurs — dont le tiers est employé dans les charbonnages. Mais, pour chaque emploi dans les mines, on compte au moins un emploi qui dépend directement du secteur minier. De plus, on pense qu’au moins 6 millions de personnes, non comptées dans le total ci-dessus, sont employées dans de petites exploitations minières. Si l’on tient compte des personnes à la charge de ces travailleurs, le nombre total de personnes vivant du travail dans les mines se situe probablement aux alentours de 300 millions.

La sécurité et la santé

Le cadre de travail des mineurs change constamment au cours d’une journée, voire au cours d’un poste de travail. Ceux dont la tâche consiste à creuser les voies souterraines et à assurer la stabilité des terrains encaissants ne voient pas la lumière du jour et travaillent dans une atmosphère dépourvue d’aérage naturel. En dépit des efforts déployés pour améliorer la sécurité des mineurs, le nombre de décès, de lésions et de maladies chez cette catégorie de travailleurs demeure relativement élevé, ce qui signifie que, dans la plupart des pays, le travail dans les mines est l’emploi le plus dangereux, si l’on considère les effectifs de la profession.
Bien qu’elle n’emploie que 1% de la main-d’œuvre mondiale, l’industrie minière est à l’origine d’environ 8% des accidents de travail mortels (environ 15 000 par année). Il n’existe pas de statistiques fiables sur le nombre des blessés, mais celui-ci est élevé, de même que le nombre des cas de maladies directement liées au travail dans les mines (pneumoconioses, pertes auditives, troubles induits par les vibrations) et qui mènent à une incapacité précoce, voire à la mort.

L’Organisation internationale du Travail et l’exploitation minière

L’Organisation internationale du Travail (OIT) s’intéresse aux problèmes sociaux et de travail des mineurs depuis sa création; elle a consacré beaucoup d’efforts à améliorer leurs conditions de travail et de vie, depuis l’adoption de la convention (n^o 31) sur la durée du travail (mines de charbon), 1931, jusqu’à l’adoption par la Conférence internationale du Travail de la convention (n^o 176) sur la sécurité et la santé dans les mines, 1995, et de la recommandation n^o 183 qui l’accompagne. Des réunions tripartites se tiennent depuis cinquante ans sur les problèmes propres au secteur minier et de nombreuses questions ont été étudiées, notamment l’emploi, les conditions de travail, la formation, la sécurité et la santé et les relations professionnelles. Elles ont débouché sur plus de 140 conclusions et résolutions, dont certaines ont été mises en œuvre dans les pays signataires. D’autres ont donné lieu à des initiatives de l’OIT, par exemple l’instauration de programmes de formation et d’aide dans les Etats Membres ou l’établissement de principes directeurs en matière de sécurité.
En 1996, l’OIT a adopté un nouveau système de réunions tripartites, moins longues et plus ciblées, lui permettant d’aborder des problèmes d’actualité en vue de trouver des solutions pratiques adaptées aux pays ou régions concernés et de les mettre en oeuvre en coopération avec les parties intéressées. La première de ces réunions, tenue en 1999, a porté sur les problèmes de travail et les problèmes sociaux liés aux exploitations minières de petites tailles.
Dans l’industrie minière, les problèmes sociaux et de travail ne peuvent être considérés indépendamment de certains autres facteurs, qu’ils soient d’ordre économique, politique, technologique ou environnemental. Il va sans dire que l’industrie minière doit se développer de manière à satisfaire toutes les parties intéressées, mais il n’existe pas de modèle universel pour garantir ce résultat. L’OIT fait ce qui est en son pouvoir pour améliorer les conditions sociales et de travail de la main-d’œuvre de ce secteur vital; toutefois, ses efforts restent vains si elle ne peut compter sur la coopération des parties intéressées. L’OIT travaille également en étroite collaboration avec d’autres organisations internationales, en soumettant à leur attention les problèmes sociaux et de travail des mineurs et en intervenant avec elles comme la situation le demande.
Le travail dans les mines est dangereux et l’OIT s’est toujours souciée de rehausser le niveau de la sécurité et de la santé dans ce secteur. La Classification internationale des radiographies de pneumoconioses, établie par l’Organisation, est un outil reconnu à l’échelle mondiale pour répertorier de façon systématique les affections pulmonaires dues à l’inhalation de poussières et révélées par la radiographie. Des recueils de directives pratiques en matière de sécurité et de santé ont été établis spécialement pour les mines de charbon et les mines à ciel ouvert, et d’autres pour l’industrie minière en général.
L’adoption de la convention n^o 176, mentionnée plus haut, qui établit les principes directeurs de l’amélioration des conditions de travail dans les mines, est importante à plusieurs titres:

• les mineurs sont exposés à des risques particuliers;
• l’industrie minière est en expansion dans bon nombre de pays;
• les normes antérieures de l’OIT sur la sécurité et la santé en milieu de travail, de même que la législation en vigueur dans plusieurs pays, ne sont pas adaptées pour résoudre les problèmes spécifiques rencontrés dans les mines.

Les premières ratifications de la convention n^o 176 ont eu lieu en 1997; la convention elle-même est entrée en vigueur en 1998.

La formation

Afin d’améliorer la sécurité et la santé des mineurs, l’OIT a mené à bien divers projets axés sur la formation dans les domaines de la santé, de la sécurité et du sauvetage et sur une inspection plus rigoureuse des exploitations minières. Grâce à ces initiatives, plusieurs pays se sont inspirés des normes et des directives de l’OIT, et le niveau de sécurité et de santé dans les mines s’est amélioré.

L’emploi et les relations professionnelles

Lorsqu’une entreprise doit faire face à une concurrence de plus en plus vive et sent que sa rentabilité ou même sa survie sont menacées, elle peut pencher vers une remise en question des principes fondamentaux de la liberté syndicale et de la négociation collective. Pourtant, des relations de travail harmonieuses fondées sur l’application constructive de ces principes peuvent contribuer de façon non négligeable à l’accroissement de la productivité.

Les exploitations minières de petite taille

Ces exploitations peuvent être classées en deux grandes catégories. La première comprend les mines et les carrières de matériaux industriels et de construction destinés principalement aux marchés locaux, que l’on trouve dans tous les pays (voir figure 74.1). Souvent, la réglementation régissant la surveillance et l’imposition des petites exploitations minières existe, mais dans ce cas comme dans celui des usines de taille modeste, un manque de rigueur dans son application fait que les entreprises informelles ou clandestines continuent d’exister.

Figure 74.1 Exploitation à petite échelle d'une carrière au Bengale-Occidental

 

 

La deuxième catégorie regroupe les mines de minéraux de valeur relativement élevée, tels que l’or et les pierres précieuses (voir figure 74.2). Leur production est généralement exportée, par des filières légales ou clandestines. La taille et la nature de ces exploitations rendent la législation inadéquate et impossible à appliquer.

Figure 74.2 Exploitation à petite échelle d'un gisement aurifère au Zimbabwe

 

 

Les petites exploitations minières sont une source importante d’emploi, surtout en région rurale. Souvent méconnues dans certains pays, elles occupent beaucoup plus de travailleurs que l’industrie minière reconnue. Il existe peu de données à ce sujet, mais l’on considère qu’elles emploient plus de 6 millions de travailleurs. Malheureusement, un grand nombre de ces emplois sont précaires et les conditions de travail sont loin d’être conformes aux normes internationales et nationales du travail. Le taux d’accidents est généralement six à sept fois plus élevé que dans les grandes exploitations, et ce, même dans les pays industriels. Les maladies, en grande partie attribuables à des conditions insalubres, sont fréquentes. Cela ne signifie cependant pas qu’il n’existe pas d’exploitations de petite taille où les règles de sécurité et de santé sont respectées, mais leur nombre est restreint.
Le travail des enfants est un problème qui mérite une attention particulière. Dans le cadre de son Programme international pour l’abolition du travail des enfants (International Programme for the Elimination of Child Labour (IPEC)), l’OIT a lancé dans plusieurs pays d’Afrique, d’Asie et d’Amérique latine des projets visant à ouvrir des possibilités de scolarisation et à créer de nouvelles sources de revenus, afin de retirer les enfants des mines de charbon, d’or et de pierres précieuses dans chacune de ces trois régions. Ces projets sont menés en consultation avec la Fédération internationale des syndicats des travailleurs de la chimie, de l’énergie, des mines et des industries diverses (International Federation of Chemical, Energy, Mine and General Workers’Unions (ICEM)), des organismes gouvernementaux et des organisations non gouvernementales (ONG) des pays concernés.
Les ONG ont aussi été actives et efficaces à l’échelle locale, réussissant par la mise en œuvre de technologies appropriées à rehausser l’efficacité de la petite industrie extractive et à améliorer les conditions sanitaires et l’environnement. Quelques organisations gouvernementales internationales (OGI) ont effectué des études et élaboré des principes directeurs et des programmes d’action sur le travail des enfants, le rôle des femmes et des peuples autochtones, la réforme de la fiscalité et de la propriété foncière et les atteintes à l’environnement. Il semble cependant que leurs travaux n’aient pas eu à ce jour d’effets appréciables. Il faut souligner toutefois que, sans l’appui et le concours des gouvernements, le succès de tels travaux demeure incertain.
En règle générale, les petits exploitants ne semblent guère enclins à utiliser les technologies accessibles et peu coûteuses pour atténuer les effets sur la santé et l’environnement de leurs opérations, comme par exemple la récupération du mercure. Souvent, ils n’ont aucune motivation à le faire, le coût du mercure n’étant pas un facteur limitatif. De plus, dans bien des cas, et surtout en ce qui concerne les mineurs faisant partie de la catégorie des travailleurs migrants, les petits exploitants ne voient aucun intérêt à préserver l’environnement, puisqu’ils n’envisagent aucune utilisation du site en fin d’exploitation. Il faut donc leur faire comprendre qu’ils peuvent, sans que cela ne leur impose trop de contraintes, modifier leurs méthodes d’exploitation de façon qu’elles soient à la fois plus rentables et moins dommageables pour la santé et l’environnement, tout en contribuant à la prospérité du pays. Les recommandations définies au Séminaire interrégional sur les principes directeurs pour le développement des industries extractives à petite et à moyenne échelle, organisé par les Nations Unies à Harare, en 1993, proposent aux autorités et aux organismes de développement une approche intégrée et cohérente des différents problèmes. Le fait que les associations d’employeurs et de travailleurs ne regroupent pas la plupart des exploitations de petite taille devrait inciter les gouvernements à les intégrer au secteur formel de l’industrie minière, ce qui ne manquerait pas d’améliorer le sort des mineurs travaillant dans ces exploitations et de rehausser sensiblement les retombées économiques et sociales de l’industrie extractive à petite échelle. Lors d’une table ronde internationale organisée en 1995 par la Banque mondiale, une stratégie a été élaborée pour minimiser les effets secondaires nuisibles des activités d’extraction artisanales — notamment les mauvaises conditions de sécurité et de santé — et en maximiser les bénéfices socio-économiques.
La convention (n^o 176) sur la sécurité et la santé dans les mines, 1995, ainsi que la recommandation n^o 183 qui l’accompagne, sont une référence internationalement reconnue qui sert de guide pour l’établissement de la législation et des pratiques minières dans les Etats Membres. Elles s’appliquent à toutes les catégories de mines, pour lesquelles elles définissent des normes minimales de sécurité. Les dispositions de la convention ont déjà été intégrées à la législation sur les mines et aux conventions collectives des mineurs dans plusieurs pays; d’autres ont adopté des normes de sécurité et de santé dans les mines qui vont au-delà des exigences minimales qui y sont définies.