L’exploitation minière à ciel ouvert, ou l’exploitation minière à ciel ouvert, est une technique d’extraction à ciel ouvert consistant à extraire des roches ou des minéraux de la terre en les retirant d’une mine à ciel ouvert ou en les empruntant.

Cette forme d’exploitation minière diffère des méthodes d’extraction qui nécessitent un tunnel dans la terre, telles que l’exploitation de longs murs. Les mines à ciel ouvert sont utilisées lorsque des gisements de minéraux ou de roches commercialement utiles se trouvent près de la surface; c’est-à-dire lorsque les morts-terrains (matériau de surface recouvrant le dépôt de valeur) sont relativement minces ou que le matériau d’intérêt est structurellement inadapté au percement de tunnels (comme ce serait le cas pour le sable, le parpaing et le gravier). Pour les minéraux qui se trouvent profondément sous la surface — là où les morts—terrains sont épais ou où le minéral se produit sous forme de veines dans la roche dure – les méthodes d’extraction souterraines extraient le matériau précieux.

Les mines à ciel ouvert qui produisent des matériaux de construction et de la pierre de dimension sont communément appelées « carrières.”

Les mines à ciel ouvert sont généralement agrandies jusqu’à ce que la ressource minérale soit épuisée ou qu’un rapport croissant des morts-terrains au minerai rende l’exploitation minière non rentable. Lorsque cela se produit, les mines épuisées sont parfois converties en décharges pour l’élimination des déchets solides. Cependant, une certaine forme de contrôle de l’eau est généralement nécessaire pour empêcher la mine de devenir un lac, si la mine est située dans un climat de précipitation considérable ou si des couches de la fosse formant les aquifères productifs de la mine bordent les aquifères productifs.

Extraction

Figure 1. Notez les côtés inclinés et étagés de la mine d’or Sunrise Dam, en Australie.

Des mines à ciel ouvert sont creusées sur des bancs, qui décrivent les niveaux verticaux du trou. Ces bancs sont généralement espacés de quatre à soixante mètres, selon la taille de la machine utilisée. De nombreuses carrières n’utilisent pas de bancs, car elles sont généralement peu profondes.

La plupart des parois de la fosse sont généralement creusées sur un angle inférieur à la verticale, afin de prévenir et de minimiser les dommages et les dangers causés par les chutes de pierres. Cela dépend de la façon dont les roches sont altérées et du type de roche, ainsi que du nombre de faiblesses structurelles se produisant dans les roches, telles que des failles, des cisailles, des joints ou des foliations.

Les murs sont étagés. La section inclinée du mur est connue sous le nom de pâte et la partie plate de la marche est connue sous le nom de banc ou berme. Les marches dans les murs aident à empêcher les chutes de pierres de continuer sur toute la face du mur. Dans certains cas, un support au sol supplémentaire est nécessaire et des boulons de roche, des boulons de câble et du béton projeté sont utilisés. Les alésages d’assèchement peuvent être utilisés pour soulager la pression de l’eau en forant horizontalement dans le mur, ce qui est souvent suffisant pour provoquer des défaillances dans le mur par lui-même.

Une route de transport est généralement située sur le côté de la fosse, formant une rampe que les camions peuvent conduire, transportant du minerai et des stériles.

Les stériles sont empilés à la surface, près du bord de la fosse à ciel ouvert. C’est ce qu’on appelle la décharge de déchets. La décharge de déchets est également étagée et étagée, afin de minimiser la dégradation.

Le minerai qui a été traité est connu sous le nom de résidus, et est généralement une suspension. Celui-ci est pompé vers un barrage à résidus ou un bassin de décantation, où l’eau s’évapore. Les barrages de résidus peuvent souvent être toxiques en raison de la présence de minéraux sulfurés non extraits, de certaines formes de minéraux toxiques dans la gangue et souvent de cyanure qui est utilisé pour traiter le minerai d’or via le processus de lixiviation au cyanure. Cette toxicité peut nuire à l’environnement environnant.

Réhabilitation

Figure 2. Station de chargement de la mine de charbon Opencut et terres récupérées à la mine de charbon North Antelope Rochelle dans le Wyoming, aux États-Unis.

Une fois l’exploitation terminée, la zone de la mine doit faire l’objet d’une réhabilitation. Les décharges sont profilées pour les aplatir et les stabiliser davantage. Si le minerai contient des sulfures, il est généralement recouvert d’une couche d’argile pour empêcher l’accès à la pluie et à l’oxygène de l’air, ce qui peut oxyder les sulfures pour produire de l’acide sulfurique, un phénomène connu sous le nom de drainage minier acide. Celle-ci est ensuite généralement recouverte de terre et de la végétation est plantée pour aider à consolider le matériau. À terme, cette couche s’érodera, mais on espère généralement que le taux de lixiviation ou d’acide sera ralenti par la couverture de sorte que l’environnement puisse supporter la charge d’acide et de métaux lourds associés. Il n’y a pas d’études à long terme sur le succès de ces couvertures en raison du temps relativement court pendant lequel l’exploitation à ciel ouvert à grande échelle a existé. Il peut prendre des centaines à des milliers d’années pour que certaines décharges deviennent « neutres en acide” et cessent de se répandre dans l’environnement. Les dépotoirs sont généralement clôturés pour empêcher le bétail de les dénuder de la végétation. La fosse à ciel ouvert est ensuite entourée d’un fossé, pour en empêcher l’accès, et elle finit généralement par se remplir d’eau souterraine. Dans les zones arides, il peut ne pas se remplir en raison des niveaux profonds des eaux souterraines.

Figure 3. Une mine de soufre à ciel ouvert à Tarnobrzeg, en Pologne, en cours de réhabilitation des terres

Nuances typiques de coupe à ciel ouvert

L’or est généralement extrait dans des mines à ciel ouvert à 1 à 2 ppm (parties par million), mais dans certains cas, 0,75 ppm d’or est économique. Cela a été réalisé par lixiviation en tas en vrac à la mine de Peak Hill dans l’ouest de la Nouvelle-Galles du Sud, près de Dubbo, en Australie.

Le nickel, généralement sous forme de latérite, est extrait à ciel ouvert jusqu’à 0,2%. Le cuivre est extrait à des teneurs aussi faibles que 0,15% à 0.2%, généralement dans les mines massives à ciel ouvert au Chili, où la taille des ressources et la métallurgie favorable permettent des économies d’échelle.

Les matériaux généralement extraits des mines à ciel ouvert comprennent:

• Bitume
• Argile
• Charbon
• Cuivre
• Coquina
• Diamants
• Gravier et pierre (la pierre se réfère au substrat rocheux, tandis que le gravier est un matériau non consolidé)
• Granit
• Pierre graveleuse
• Gypse
• Calcaire
• Marbre
• Minerais métalliques, tels que le Cuivre, le Fer, l’Or, l’Argent et le Molybdène
• Uranium
• Phosphate

Questions de réflexion

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