Extraction de surface - Surface mining

Le complexe de carbonatite de Siilinjärvi , une mine à ciel ouvert appartenant à Yara International , à Siilinjärvi , Finlande
Mine de charbon à ciel ouvert dans le Wyoming

L' exploitation minière de surface , y compris les mines à ciel ouvert , l' exploitation minière à ciel ouvert et l' extraction de l' enlèvement de montagne , est une vaste catégorie de l' exploitation minière , dans lequel le sol et la roche recouvrant le gisement (le des morts - terrains ) sont éliminés, contrairement à l' exploitation souterraine , dans lequel la roche sus - jacente est laissé en place, et le minéral est retiré par des puits ou des tunnels.

L'exploitation minière à ciel ouvert a commencé au milieu du XVIe siècle et est pratiquée dans le monde entier dans l'extraction de nombreux minéraux différents, bien que la majorité de l'extraction de charbon à ciel ouvert se produise en Amérique du Nord. En Amérique du Nord, l'exploitation minière à ciel ouvert a gagné en popularité tout au long du 20e siècle, et les mines à ciel ouvert produisent maintenant la majeure partie du charbon extrait aux États-Unis.

Dans la plupart des formes d'exploitation minière à ciel ouvert, les équipements lourds , tels que les engins de terrassement, enlèvent d'abord les morts-terrains. Ensuite, de grosses machines, telles que des pelles à benne traînante ou des pelles à godets , extraient le minerai.

Les avantages de l'exploitation minière à ciel ouvert sont qu'elle a un coût financier inférieur et est beaucoup plus sûre que l'exploitation minière souterraine, car toutes les opérations minières ont lieu au-dessus de la surface. Les inconvénients sont les dangers qu'il présente pour la santé humaine et l'environnement. Les humains sont confrontés à une variété de risques pour la santé causés par l'exploitation minière, tels que différentes maladies cardiovasculaires, la contamination des aliments et de l'eau. La destruction de l'habitat , ainsi que la pollution de l'air, du bruit et de l'eau, sont tous des impacts environnementaux négatifs importants causés par les effets secondaires de l'exploitation minière à ciel ouvert.

Les types

Il existe cinq principaux types d'exploitation minière à ciel ouvert, comme détaillé ci-dessous.

Exploitation minière à ciel ouvert

La Bagger 288 est une excavatrice à roue-pelle utilisée dans l'exploitation à ciel ouvert.

L'extraction à ciel ouvert consiste à extraire un filon de minerai, en enlevant d'abord une longue bande de sol et de roche sus-jacents (le mort - terrain ); cette activité est également appelée enlèvement des morts-terrains . Il est le plus souvent utilisé pour extraire le charbon et le lignite (charbon brun) . L'exploitation à ciel ouvert n'est pratique que lorsque le corps minéralisé à excaver est relativement près de la surface et/ou est principalement horizontal. Ce type d'exploitation minière utilise certaines des plus grosses machines au monde, notamment des excavatrices à godets qui peuvent déplacer jusqu'à 12 000 mètres cubes de terre par heure.

Il existe deux formes d'exploitation minière à ciel ouvert. La méthode la plus courante est le stripping , qui est utilisé sur un terrain assez plat, pour extraire des dépôts sur une grande surface. Au fur et à mesure que chaque longue bande est excavée, le mort-terrain est placé dans l'excavation produite par la bande précédente.

L'exploitation minière de contour consiste à enlever le mort-terrain au-dessus de la couche minérale près d'un affleurement dans un terrain vallonné, où l'affleurement minéral suit généralement le contour du terrain. Le décapage des contours est souvent suivi d'une extraction à la tarière dans le flanc de la colline, pour éliminer une plus grande partie du minéral. Cette méthode laisse généralement derrière elle des terrasses à flanc de montagne.

Exploitation à ciel ouvert à la mine à ciel ouvert de Garzweiler en Allemagne. Le lignite extrait est à gauche, le mort-terrain enlevé étant placé à droite. A noter qu'il s'agit d'une mine largement plate pour un minéral horizontal.

L'exploitation minière à ciel ouvert

La mine El Chino située près de Silver City, au Nouveau-Mexique, est une mine de cuivre à ciel ouvert.

L'exploitation minière à ciel ouvert fait référence à une méthode d'extraction de roches ou de minéraux de la terre par leur retrait d'une mine à ciel ouvert ou d'un emprunt . Il est le mieux adapté pour accéder à des gisements de minéraux principalement verticaux. Bien que l'exploitation à ciel ouvert soit parfois appelée à tort « exploitation à ciel ouvert », les deux méthodes sont différentes (voir ci-dessus).

Enlèvement du sommet de la montagne

L'extraction minière au sommet des montagnes (MTR) est une forme d'extraction de charbon qui extrait des veines de charbon sous les sommets des montagnes en enlevant d'abord le sommet de la montagne recouvrant la veine de charbon. Des explosifs sont utilisés pour briser le mort-terrain (couches rocheuses au-dessus du filon), qui est ensuite retiré. Le mort-terrain est ensuite déversé par des camions de transport dans des remblais dans des creux ou des vallées avoisinants. MTR implique la restructuration de masse de la terre afin d'atteindre des filons de charbon aussi profonds que 400 pieds (120 m) sous la surface. L'enlèvement du sommet des montagnes remplace le paysage escarpé d'origine par une topographie beaucoup plus plate. Les tentatives de développement économique sur les sites miniers récupérés comprennent des prisons telles que le pénitencier fédéral de Big Sandy dans le comté de Martin, dans le Kentucky , des aéroports de petites villes, des terrains de golf tels que Twisted Gun dans le comté de Mingo, en Virginie-Occidentale et le parcours de golf de Stonecrest dans le comté de Floyd, dans le Kentucky , ainsi que que les sites d'élimination des boues d'épuration industrielle, les décharges de déchets solides, les parcs à roulottes, les fabricants d'explosifs et les casiers de location de stockage.

Cette méthode a été de plus en plus utilisée ces dernières années dans les gisements de charbon des Appalaches en Virginie-Occidentale , au Kentucky , en Virginie et au Tennessee aux États-Unis. Les profonds changements dans la topographie et la perturbation des écosystèmes préexistants ont rendu l'élimination du sommet des montagnes très controversée.

Les partisans de l'élimination du sommet des montagnes soulignent qu'une fois les zones récupérées conformément à la loi, la technique fournit des terres plates de qualité supérieure adaptées à de nombreuses utilisations dans une région où les terres plates sont rares. Ils soutiennent également que la nouvelle croissance sur les zones minées au sommet des montagnes est mieux à même de soutenir les populations de gibier.

Les critiques soutiennent que l'enlèvement du sommet des montagnes est une pratique désastreuse qui profite à un petit nombre d'entreprises au détriment des communautés locales et de l' environnement . Une déclaration d'impact environnemental de l' Environmental Protection Agency (EPA) des États-Unis révèle que les cours d'eau près des remblais de vallée peuvent parfois contenir des niveaux plus élevés de minéraux dans l'eau et une diminution de la biodiversité aquatique . La déclaration estime également que 724 milles (1 165 km) de ruisseaux des Appalaches ont été ensevelis par des remplissages de vallée de 1985 à 2001.

Le dynamitage dans une mine d'enlèvement au sommet d'une montagne expulse de la poussière et des roches volantes dans l'air, qui peuvent alors perturber ou se déposer sur une propriété privée à proximité. Cette poussière peut contenir des composés soufrés, qui, selon certains, corrodent les structures et les pierres tombales et constituent un danger pour la santé.

Bien que les sites MTR doivent être remis en état une fois l'exploitation minière terminée, la remise en état s'est traditionnellement concentrée sur la stabilisation de la roche et le contrôle de l'érosion, mais pas toujours sur le reboisement de la zone. Les graminées non indigènes à croissance rapide , plantées pour fournir rapidement de la végétation sur un site, rivalisent avec les semis d'arbres, et les arbres ont de la difficulté à établir des systèmes racinaires dans le remblai compacté. Par conséquent, la biodiversité souffre dans une région des États-Unis avec de nombreuses espèces endémiques . L'érosion augmente également, ce qui peut intensifier les inondations . Dans l'est des États-Unis, l'Appalachian Regional Reforestation Initiative s'efforce de promouvoir l'utilisation des arbres dans la restauration minière.

Dragage

Le dragage est une méthode d'exploitation minière sous la nappe phréatique. Il est principalement associé à l'extraction de l'or. Les petites dragues utilisent souvent l'aspiration pour faire remonter le matériau extrait du fond d'un plan d'eau. Les opérations de dragage historiques à grande échelle utilisaient souvent une drague flottante; un navire semblable à une barge qui ramasse les matériaux à travers une bande transporteuse sur la proue, filtre le composant souhaité à bord et renvoie les matières indésirables à l'eau via une autre bande transporteuse à l'arrière. Dans les vallées fluviales remplies de gravier avec des nappes phréatiques peu profondes, une drague flottante peut se frayer un chemin à travers les sédiments meubles dans un étang de sa propre fabrication.

Exploitation minière à haute paroi

Exploitation minière à haute paroi

L'exploitation minière à haute paroi est une autre forme d'exploitation minière parfois menée pour récupérer du charbon supplémentaire à proximité d'une zone exploitée à ciel ouvert. La méthode a évolué à partir de l'extraction à la tarière mais ne répond pas à la définition de l'exploitation à ciel ouvert puisqu'elle n'implique pas l'enlèvement des morts-terrains pour exposer la veine de charbon. Le rapport final du CERB n° 2014-004 « Highwall Mining: Design Methodology, Safety, and Suitability » de Yi Luo le caractérise comme une « méthode d'extraction de charbon semi-surface et semi-souterraine relativement nouvelle qui a évolué à partir de l'extraction à la tarière ». Dans l'exploitation minière à haute paroi, la veine de charbon est pénétrée par un mineur continu propulsé par un mécanisme de transfert hydraulique à faisceau de poussée (PTM). Un cycle typique comprend le soutirage (lancement-poussée vers l'avant) et le cisaillement (élévation et abaissement de la flèche de la tête de coupe pour couper toute la hauteur de la veine de charbon). Au fur et à mesure que le cycle de récupération du charbon se poursuit, la tête de coupe est progressivement lancée dans la veine de charbon sur 19,72 pieds (6,01 m). Ensuite, le PTM insère automatiquement une poutre de poussée rectangulaire de 19,72 pieds (6,01 m) de long (segment de convoyeur à vis) dans la section centrale de la machine entre la tête motrice et la tête de coupe. Le système de poutre de poussée peut pénétrer à près de 1 200 pieds (370 m) (prouvé en 2015 jusqu'à aujourd'hui) dans la veine de charbon. Un système d'extraction à haute paroi breveté utilise des tarières enfermées à l'intérieur de la poutre de poussée qui empêchent le charbon extrait d'être contaminé par des débris de roche pendant le processus de transport. À l'aide d'une imagerie vidéo et/ou d'un capteur à rayons gamma et/ou d'autres systèmes géoradar comme un capteur de détection d'interface charbon-roche (CID), l'opérateur peut voir à l'avance la projection de l'interface filon-roche et guider la progression continue du mineur . L'exploitation minière à haute paroi peut produire des milliers de tonnes de charbon dans des opérations de bande de contour avec des bancs étroits, des zones précédemment minées, des applications de mine en tranchée et des veines à fort pendage en utilisant un système de pompe à eau contrôlée et/ou un système de ventilation de gaz (inerte) .

La récupération avec la forme de tunnel des entraînements utilisés par les mineurs à haute paroi est bien meilleure que les trous de tarière ronds, mais la cartographie des zones qui ont été développées par un mineur à haute paroi n'est pas cartographiée aussi rigoureusement que les zones minées en profondeur. Très peu de sol est déplacé contrairement à l'enlèvement du sommet des montagnes; Cependant, il est comparativement plus coûteux de posséder et d'exploiter un mineur à haute paroi.

La cartographie de l'affleurement, ainsi que les données de carottage et les échantillons prélevés lors du processus de fabrication du banc, sont pris en compte pour projeter au mieux les panneaux que le mineur à haute paroi coupera. Les obstacles qui pourraient être potentiellement endommagés par l'affaissement et le contour naturel de la mine à haute paroi sont pris en compte, et un géomètre pointe le mineur à haute paroi sur une ligne (ligne de tracé de levé théorique) principalement perpendiculaire à la haute paroi. les lignes parallèles représentent l'entraînement creusé dans la montagne (jusqu'à 1 200 pieds (370 m) de profondeur (records 2015), sans cap ni action corrective de direction sur un azimut de navigation pendant l'exploitation minière entraîne la perte d'une partie de la veine de charbon et constitue un danger potentiel de coupe dans les piliers des entraînements minés précédents en raison de la dérive horizontale (rouleau) de la chaîne de modules de coupe-poussière.Récemment, les mineurs à haute paroi ont pénétré à plus de 1 200 pieds (370 m) (records en cours en 2015 dans la veine de charbon, et les modèles d'aujourd'hui sont capables de aller plus loin, avec le support de la navigation gyroscopique et non plus limité par la quantité de câble stocké sur la machine.La profondeur maximale serait déterminée par la contrainte de pénétration ultérieure et la puissance spécifique associée (torsion et tension dans la chaîne des transporteurs à vis) , mais les transporteurs à vis optimisés d'aujourd'hui transportent des modes de réalisation (appelés pushbeams) avec développement visuel de produits et modélisation par éléments discrets (DEM) à l'aide d'un logiciel de comportement de simulation de flux s comment les pénétrations étendues smart-drive sont possibles, même sous des angles inclinés raides de l'horizontale à plus de 30 degrés en fond de trou. En cas d'exploitation minière abrupte importante, la nouvelle expression de la méthode d'exploitation minière devrait être « exploitation minière directionnelle » (les technologies couramment utilisées comme le forage directionnel à synergie précieuse et l'exploitation minière directionnelle sont classées dans les techniques « de la surface à l'intérieur » (SIS)), à sec ou humide, l'assèchement est développé ou la coupe et le dragage à l'aide de transporteurs à vis sont proactifs dans l'élaboration d'une feuille de route de la principale société mondiale d'ingénierie minière à haute paroi.

Transport

Historiquement, le déplacement des matériaux hors des mines à ciel ouvert se faisait par du travail manuel, des véhicules hippomobiles et/ou des chemins de fer miniers.

Les pratiques actuelles tendent à utiliser des camions de transport sur des routes de transport conçues en fonction des caractéristiques de la mine.

Problèmes d'environnement et de santé

Mine à ciel ouvert récupérée dans le comté de Center , Pennsylvanie .

Pour nettoyer et restaurer correctement une mine à ciel ouvert autrefois opérationnelle, il faut une grosse somme d'argent et de vastes plans d'assainissement. Certaines sociétés minières n'ont pas les fonds pour nettoyer correctement, donc l'environnement est négativement affecté. Les gouvernements fédéraux ont mis en place de nombreuses lois et réglementations que les sociétés minières doivent respecter scrupuleusement. Aux États-Unis, la Surface Mining Control and Reclamation Act de 1977 rend obligatoire la remise en état des mines de charbon à ciel ouvert. La remise en état des mines autres que le charbon est régie par les lois nationales et locales, qui peuvent varier considérablement. La National Environmental Policy Act (NEPA), la Resource Conservation and Recovery Act (RCRA), la Comprehensive Environmental Response, Compensation, and Liability Act (CERCLA) et de nombreuses autres lois traitent du sujet de l’exploitation minière à ciel ouvert. Dans certains cas, même avec une législation appropriée en place pour l'exploitation minière à ciel ouvert, certains impacts négatifs sur la santé humaine et l'environnement subsistent.

Santé humaine

Des études sur la santé ont été menées sur des humains qui travaillent ou vivent à proximité de mines à ciel ouvert et ont révélé de nombreux effets négatifs sur la santé. Un effet particulier sur la santé humaine est que les particules, telles que les particules de poussière, de métaux, d'acide et de sol en suspension dans l'air, peuvent être inhalées et avoir de graves répercussions. Une fois inhalés, ils peuvent diminuer la fonction pulmonaire, la capacité pulmonaire, des désirs cardiovasculaires peuvent survenir et, pire, le cancer. Les grandes surfaces exposées comme les mines à ciel ouvert, les mines à ciel ouvert, l'enlèvement du sommet des montagnes et les mines à haute paroi contribuent à une importante pollution de l'air et des matières particulaires en suspension. Les mineurs qui travaillent dans les mines à ciel ouvert courent un risque direct élevé de complications de santé, tandis que les communautés locales subissent des effets différents. Les personnes qui vivent à proximité d'une mine à ciel ouvert peuvent subir des effets sur la santé tels que des problèmes cardiovasculaires, une contamination de l'eau où les métaux ou l'acide s'infiltrent dans les eaux souterraines et contaminent l'agriculture. La Virginie-Occidentale a d'importantes productions minières à ciel ouvert telles que l'élimination du sommet des montagnes, ce qui peut entraîner la contamination de l'eau utilisée par les communautés situées à la base des montagnes des Appalaches.

Des gouvernements tels que le gouvernement canadien ont une législation spécifique pour assurer la sécurité des mineurs, des communautés et de l'environnement. Au Canada, le Code de pratiques environnementales pour les mines de métaux (ECPMM), le Règlement sur les effluents des mines de métaux (REMM), la Loi canadienne sur l'évaluation environnementale et de nombreuses autres lois et règlements ont été mis en œuvre pour aider à protéger la santé de la population.

Impact environnemental

Lixiviation acide causée par l' extraction de minerai sulfuré .

L'exploitation minière à ciel ouvert peut avoir un certain nombre d'effets sur l'environnement local, allant du négatif au positif. Les effets négatifs impliquent la pollution du sol, de l'eau, de l'air et du bruit ainsi que l'altération du paysage et divers autres aspects négatifs. Le revers de la médaille est la ramification positive ; avec les nouvelles technologies et une gestion appropriée, il est devenu plus facile de traiter correctement l'approvisionnement en eau local et de restaurer l'écologie locale qui aide à reconstruire l'environnement.

Chaque type d'exploitation minière à ciel ouvert a son propre impact environnemental, comme indiqué ci-dessous.

Extraction à ciel ouvert - Une fois les opérations terminées, les résidus sont replacés dans le trou et recouverts pour que le site ressemble au paysage d'avant l'exploitation minière. De la terre végétale peut être placée sur les résidus en même temps que la plantation d'arbres et d'autres végétaux. Une autre méthode de récupération consiste à remplir le trou avec de l'eau pour créer un lac artificiel. Les grands tas de résidus laissés sur place peuvent contenir des métaux lourds qui peuvent lessiver des acides tels que le plomb et le cuivre et pénétrer dans les systèmes d'approvisionnement en eau.

Exploitation minière à ciel ouvert - L'un des plus grands types de mines au monde et la taille de ces opérations laissent derrière eux des cicatrices massives sur le paysage, la destruction des habitats environnementaux et des coûts de nettoyage substantiels. Une mine à ciel ouvert peut produire une énorme quantité de stériles, des gouffres peuvent se former le long de la route, des inondations et des impacts négatifs similaires à ceux de l'exploitation à ciel ouvert.

Extraction minière de l'enlèvement du sommet des montagnes - Implique l'enlèvement de sommets entiers, dont les stériles sont utilisés pour aplanir les terres environnantes en remplissant les rivières et les vallées. Ceci est très destructeur car il altère physiquement de façon permanente le paysage et l'écosystème associé. Dans les Appalaches dans des États tels que le Kentucky et la Virginie, l'enlèvement du sommet des montagnes est une méthode d'exploitation minière courante où des forêts entières sont défrichées et la zone devient vulnérable à d'éventuels glissements de terrain, la restauration étant parfois trop difficile/coûteuse.

Dragage - Une forme d'exploitation minière à ciel ouvert où les impacts environnementaux se trouvent principalement sous l'eau. La méthode d'extraction des matériaux du fond marin ou de tout plan d'eau entraîne un risque nocif pour la vie marine. Dans l'ensemble, l'effet est bien moindre par rapport aux autres méthodes d'extraction. L'afflux de sédiments peut ensevelir la flore et la faune, modifier les niveaux d'eau et altérer la teneur en oxygène. La pollution de l'eau et du bruit est une préoccupation qui doit être surveillée car la vie marine est très sensible et vulnérable aux changements drastiques et nocifs au sein de leur écosystème.

Exploitation minière à haute paroi - A un impact environnemental plus faible que l'enlèvement du sommet des montagnes en raison de la plus petite surface externe présente, mais il y a toujours des effets secondaires négatifs. La pollution de l'air et le bruit provenant du dynamitage sont des effets environnementaux courants, ainsi que les grands tas de résidus, qui peuvent s'infiltrer dans les cours d'eau et de nombreux écosystèmes.

Voir également

Les références

Liens externes