Etude comparative de l'exploitation de la zone 1 dans les niveaux supérieur à 475 par cut and fill et par sublevel caving. Mine souterraine de Kamoto.

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Etude comparative de l'exploitation de la zone 1 dans les niveaux supérieurs a 475 par le CAF et par le SLC

Mine souterraine de Kamoto

epigraphe

Le plus grand fait de l'histoire de l'humanité n'est pas que l'homme ait
marché sur la lune, mais _que Dieu ait marché sur la terre en la personne de

Jésus-Christ.

James IRWIN

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Dédicaces

A mes parents Thomas KALALA et Charlotte NGOMBA
A mon frère Luc KALALA

Et aussi à toi qui me lis

Je dédie ce travail.

Marc KALALA

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Remerciements

Je remercie Dieu, pour toutes ces personnes qu'il a placé à coté de moi, qui ont cheminé avec moi durant tout mon parcours universitaire, et qui m'ont chacun à sa façon, aidé à surmonté les obstacles de mon chemin.

mes besoins

Je remercie également mon frère Valery KALALA, mes soeurs Jenny Bijou Nathalie et

Gloria mes cousins Popaul KANYINDA et Papy MUTSHAIL, Maman Régine ainsi que mes beaux frères Joël Franck et Samson qui m'ont bien accueilli à Lubumbashi

Je pense aussi à mes oncles Melchior et Mans Mamie mes cousins Katy et Christel ainsi qu mon noyaux affectif quotidien.

Mon mot de remerciement et surtout d'encouragement s'adresse aussi à mes collègues de promotion : Messie NKASHAMA, Dieudonné KABOMBO, Jean-Pierre KABAMBA, Joseph MUTOMBO et Enoch TSHIMANGA avec qui nous avons souffert le parcours
universitaire.

Je remercie aussi tous ceux qui, de loin ou de près, m'ont soutenu dans le travail. Je pense ici

à la famille KABEYA la famille KALEMBA à Maman Mireille MPOYO et à Pasteur Béatrice M. NGANDU pour ses prières

Enfin, un mot pour dire ma joie d'avoir ces amis qui ont toujours été proches de moi pour partager joies et peines quotidiennes Je pense ici à Junior MILAMBO, Papy KALONJI, Didier BUKASA, Christian KABEYA et Queren BASHIYA.

A tous je dis, la fin d'une chose vaut mieux que son commencement, mais le chemin parcouru
pour atteindre cette fin est tout ce qui lui donne un sens. Ce chemin, vous m'avez aidé à le

ieu pour

cette page d'histoire que nous avons écrit ensemble.

Marc KALALA

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AVANT-PROPOS

Ce mémoire a été préparé dans le cadre d'études préliminaires visant à comparer l'alternative de l'exploitation de la zone 1 en cut and fill à celle de son exploitation en sublevel caving. Cette étude parrainée par le service de planning de Kamoto fait partie de nombreuses études qui constituent le Projet d'exploitation en mines souterraines.

Le sujet nous a été proposé lors de notre stage de fin d'études, Janvier-Février 2011, à KCC. Il fait partie de nombreux sujets visant déterminer l'influence des méthodes d'exploitation sur les rendements techniques et économiques de l'exploitation minière.

Les résultats trouvés sont pertinents autant sur le plan de la modélisation numérique 3D que sur les plans d'évaluations techniques et économiques. Ces résultats ne résolvent pas complètement la question très complexe de détermination de la méthode optimale pour exploiter la zone 1 de Kamoto mais constituent un des éléments essentiels qui décideront de la faisabilité du projet d'exploitation de cette zone en SLC ou en CAF

.

L'aboutissement de ce travail combien tortueux, nous le devons à plusieurs encadreurs dont les apports respectifs ont été d'une importance décisive. Nous mentionnons donc notre gratitude en remerciant tous ceux qui nous ont aidé durant l'élaboration de ce travail. Citons ici tout le personnel du service Planning de Kamoto, l'ingénieur Narcisse MUKEKWA, promoteur du sujet et encadreur de stage, ainsi que les professeurs Freddy BOKWALA et Bilez NGOY qui nous ont encadré à Lubumbashi.

Notre gratitude s'adresse aussi et surtout à notre directeur, le prof Maurice TSHISHIMBI, qui a dirigé ce travail avec maestria, et à notre codirecteur, l'ingénieur Corneille MBIKAYI, mentor dont l'apport à notre formation dépasse le cadre du seul travail de fin d'étude qu'il a accepté de codiriger.

Terminons ici, avant d'entamer notre travail, en saluant la mémoire de l'ingénieur Gustave LUABEYA qui est celui qui nous a donné gout aux mines souterraines et qui, fort malheureusement, n'est plus, pour voir le fruit de ce qu'il a semé.

Marc KALALA

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RÉPERTOIRE DES ABREVIATIONS

RDC : République Démocratique du Congo

3D : 3 Dimensions ou tridimentionnelle. BOMZ: Black Ore Mineralized Zone CAF: Cut And Fill

CTI: Chassage au toit inférieur

CTS: Chassage au toit supérieur

CMN : Calcaire à Minéraux Noirs Co : Cobalt

Cu: Cuivre

DCP: DRC Copper and cobalt Project D. Strat: Dolomite Stratifiée

FOB: Free On Board

GMC ou Gécamines : Générale des carrières et des mines

GSI: Geological Strength Index

IE: Indice d'Enrichissement

KCC: Kamoto Copper Company (SPRL) KOL: Kamoto Operating Limeted

KOV: Kamoto Oliveira Virgule (mine à ciel ouvert du groupe de l'Ouest)

KTC: Concentrateur de Kolwezi

KTO: Kamoto

Ma: Millions d'années

MMS UBC: Mine Method Selection UBC OBI: Ore Body Inférieur

OBS: Ore Body Supérieur

RAP: Room And Pillar

RAT: Roche Argilo Talqueuse RGS : Roches Gréseuses Siliceuses RMR: Rock Mass Rating

ROCE: Return On Capital Employed RQD: Rock Quality Desingation RSC : Roches Siliceuses Cellulaires RSF : Roches Siliceuses Feuilletées SD : Schistes Dolomitiques

SDB : Schistes Dolomitiques de Base SLC : Sublevel Caving

TA : Tonnage Annuel

TRI : Taux de Rentabilité Interne TS : Tonnes Sèches

VAN : Valeur Actuelle Nette

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INTRODUCTION

A. INTERET ET PROBLEMATIQUE DU SUJET

La Zone 1 de KAMOTO principal est actuellement exploitée par la méthode Cut And Fill transversal à partir du niveau 535 jusqu'au niveau 475. Une deuxième option est actuellement envisagée pour les niveaux supérieurs, c'est celle d'appliquer le Sublevel Caving. Une telle option ne saurait se concrétiser sans des études technico économiques préalables. L'objectif de cette étape d'élaboration du projet d'exploitation est alors de définir une méthode d'exploitation optimale et de dimensionner le volume à exploiter et l'infrastructure minière correspondante.

Pour ce faire, il est nécessaire de se défaire d'un certain nombre de questions inhérentes à une telle démarche. Ces questions sont principalement les suivantes :

· Quelles sont les méthodes d'exploitation techniquement applicables à notre gisement ?

· Pourquoi comparer les alternatives Cut And Fill et Sublevel Caving ?

· Quelles sont les performances du projet d'exploitation en Cut And Fill et ceux du projet en Sublevel Caving?

· Cut And Fill et Sublevel Caving comparés, quelle est la méthode qui se révèle être la plus avantageuse ?

B. OBJECTIFS DU TRAVAIL

Le choix du volume à exploiter et infrastructure correspondante revient tout simplement à sélectionner la méthode d'exploitation adéquate. Ce choix dépend fortement des contraintes technico économiques car il vise globalement la maximisation de la rentabilité (Taux de Rentabilité Interne, Valeur Actuelle Nette).

Les buts à atteindre dans ce travail seront donc :

· Appliquer et évaluer l'exploitation par Cut And Fill des niveaux supérieurs à 475 de la zone 1.

· Appliquer et évaluer le Sublevel Caving dans les niveaux supérieurs à 475 de la même zone.

· Faire une étude comparative des deux méthodes d'exploitation.

C. LIMITATION DU SUJET

L'étude des méthodes d'exploitation ne sera abordée que sous son aspect planning des travaux
d'extraction et ne concernera pas les techniques d'exploitation (abattage, chargement et

transport ), les travaux préparatoires tels que le fonwage de puits ou encore les travaux auxiliaires tels que l'aérage et l'exhaure.

Il ne s'agit pas également d'étudier une quelconque optimisation qui passerait par quelque sélection de blocs à intégrer ou non dans l'étude de rentabilité des méthodes que nous appliquons. En l'absence d'un bloc model, il est impossible de choisir indépendamment les blocs à intégrer. D'où nous considérons directement que le panneau est dans son ensemble valorisable et nous confrontons ensuite les alternatives de son exploitation par Sublevel Caving et Cut And Fill.

En pratique, on fera intervenir des critères de choix plus complexes tenant compte de différences entre les coEts d'exploitation de certains panneaux du gisement. Par exemple, on pourra pendre en compte la variation des coûts de transport en fonction de la profondeur ainsi que les différences de coEts d'extraction en fonction de la compétence des roches. Nous ne tiendrons pas compte de telles variabilités dans nos calculs économiques, nous considérerons les coûts globaux basés sur les statistiques des exploitations antérieures.

On se limitera donc, dans le présent travail, à déduire la méthode d'exploitation la plus avantageuse en fonction des performances techniques et économiques que révéleront notre analyse.

D. CANEVAS DU TRAVAIL

Notre étude s'articule principalement autour des points suivants :

Première Partie : Généralités sur le gisement de Kamoto

· Géographie

· Géologie régionale

· Description du gisement de Kamoto

· Présentation de la Zone 1 de Kamoto

Deuxième Partie : Exploitation du gisement de Kamoto.

· La sélection des méthodes d'exploitation

· Les méthodes d'exploitation de Kamoto

Troisième partie : Application des méthodes CAF et SLC

Modélisation du gisement et estimation des ressources

· Configuration du panneau et évaluation de ses réserves

· Evaluation du tonnage annuel

Performances techniques

· Evaluation technique de la méthode CAF

· Evaluation technique de la méthode SLC

Performances économiques

Evaluation du coût de production en CAF

· Evaluation du coût de production en SLC · Prévision des prix pour le cuivre et pour le cobalt

Quatrième Partie : Analyse comparative CAF SLC · Comparaison technique · Comparaison économique Conclusion

Notre travail n'est pas subdivisé en partie théorique et partie pratique comme le veut la tradition. Pour des raisons d'enchainement logique, certaines théories précédent immédiatement la partie pratique correspondante. Il est donc important de relever ici que notre apport personnel à consisté à :

o Prouver que le SLC et le CAF sont les alternatives les plus envisageables comme méthode d'exploitation, par la sélection de méthodes à l'aide de MMS UBC.

o La modélisation du gisement et l'estimation de ses ressources à l'aide de Surpac

o La conception des designs en CAF et en SLC ainsi que la planification des travaux d'extraction par les deux méthodes à l'aide de Surpac.

o L'analyse des performances en CAF et en SLC

o La comparaison technico économique du CAF et du SLC.

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Première partie : GENERALITES SUR

KAMOTO ET SON GISEMENT

Sommaire

Références

[14] [15] [23]

[9] [23]

[14] [15] [23] [24]

Chapitre 1. GEOGRAPHIE

1.1. LOCALISATION DU SITE

1.2. HISTORIQUE DE LA MINE

Chapitre 2. CADRE GEOLOGIQUE 2.1. LES FORMATIONS PRECAMBRIENNES

2.1.1. Le katanguien

Le Groupe de Roan

2.2. LES FORMATIONS PHANEROZOÏQUES TABULAIRES

2.3. TECTONIQUE DU KATANGA

2.3.1. Généralités

2.3.2. Structures tectoniques régionales 2.3.3. Structures tectoniques locales

2.4. MINERALISATION

Chapitre 3. DESCRIPTION DU GISEMENT DE KAMOTO

3.1. GEOLOGIE LOCALE

3.2. LES MINERAUX DE KAMOTO

3.3. HYDROGEOLOGIE

3.4. RESERVES GEOLOGIQUES DE KAMOTO

3.5. ELEMENTS GEOTECHNIQUES DE KAMOTO

3.6. APERÇU DE LA ZONE 1 DE KAMOTO

Chapitre 1. GEOGRAPHIE 1.1. LOCALISATION DU SITE

La mine souterraine de KAMOTO est localisée au Sud-Est de la République Démocratique du Congo (RDC), dans la province minière du KATANGA, plus précisément dans le district urbano-rural de Kolwezi, à une distance d'environ 300km de la ville de Lubumbashi. Par rapport à Kolwezi la mine est située à l'ouest du centre ville de Kolwezi et elle s'y trouve à une distance de plus ou moins 8 kilomètres, ses coordonnées géographiques sont :

· Latitude : 10°43' sud

· Longitude : 25°24' Est

· Altitude moyenne : 1450m au dessus de la mer

Toutefois, il existe un système de coordonnées locales considérant le puits II comme le point zéro.

					16°E 21°E 26°E 31°E 36°E
			9^°S 9^°S 11°S 11°S Légende
0 500 Km
Province du Katanga District de Lualaba MU/39113C 36°E				16°E 21°E 26°E 31°E

IMAGE 1. Carte administrative de la province du Katanga en RDC, encadré en blanc la ville de
Kolwezi et ses environs (BOKWALA, 2009, modifié)

1.2. HISTORIQUE DE LA MINE

La mine de Kamoto exploite une partie du gisement cupro-coblatifère située à des
profondeurs supérieures à 175 mI eQUIAoX\ de l'ancieW TnMère de KAMOTO ^Principal(carrière de MUSONOÏ).

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L'exploitation de ce gisement avait commencé en 1954 par les travaux de carrière. En 1959,

après avoir atteint la profondeur limite d'exploitabilité en carrière, 165m, on entreprit le fonçage des puits. Mais ce n'est qu'en 1972 que l'infrastructure de la mine s'était achevée et qu'avait débuté l'extraction du minerai avec la mise en service du puits V.

L'exploitation de la mine est actuellement fortement mécanisée, ce qui a conduit au creusement des galeries de 6m de largeur et de 5m de hauteur, réalisées au regard du gabarit

Le tableau suivant reprend les grandes dates de l'histoire de KAMOTO

1942		Début découverture de KAMOTO Principal	1948
Début de l'exploitation à ciel ouvert		1959
		1969
Début de l'exploitation minière en souterrain par le SLC IFI (153000 Tonnes de minerai extraites)		1972
Mise en service de la chaine d'extraction		1974
La production se situe au dessus de 2500000 TS		1989
Production annuelle maximale de la mine 3290000 TS		1990
Production mensuelle maximale de la mine 341 540 TS		1990
Effondrement de la mine		1993
Troubles sociopolitiques : réduction des effectifs de moitie (2166 à 1063)		2003
Réduction des effectifs par l'opération de départ volontaire		2003
Rdu du du II de lt upture câble contrepoids puits au mois juile
		2005
Remise en service puits II (mois d'aout)		2006
Partenariat KOL (1^er Juillet)		2010
Partenariat KCC (KOL + DCP)

Tableau 1. Historique de KAMOTO