Mine souterraine de Kamoto
Chapitre 2. CADRE GEOLOGIQUE
L'étude bibliographique sur les formations
géologiques du Katanga montre que celles-ci sont reparties en :
· formations plissées et métamorphiques du
Précambrien à la base ;
· formations phanérozoïques tabulaires au
sommet.
2.1. LES FORMATIONS PRECAMBRIENNES
Les formations qui appartiennent au Précambrien,
comprennent de haut en bas :
· Le Katanguien ;
· Le Kibarien : ensemble de métasédiments
très épais (10 000 m), plus ou moins métamorphiques,
recoupés par des granites accompagnés de pegmatites
minéralisées en cassitérite, columbo-tantalite et
wolframite
· Le Complexe de base : socle granito-gneissique
métamorphique plissé et affecté par une activité de
type magmatique.
Les deux dernières formations ne feront pas l'objet d'un
développement.
2.1.1. Le katanguien
Le Katanguien consiste en une succession de sédiments
déposés durant la période ou une partie de la
période qui a séparé l'orogenèse kibarienne de
l'orogenèse lufilienne. Ces sédiments katanguiens se sont
déposés entre 880 et 500Ma. Ce sont des sédiments à
très grande extension car ils couvrent une grande partie de la Zambie et
du Katanga. Le Katanguien affleure au sud de la chaîne kibarienne, plus
précisément au sud, au centre et au Nord du Katanga.
On y distingue :
· Au Nord, le Katanguien tabulaire comprenant les plateaux
de Biano au Nord-Ouest et de Kundelungu au Nord-Est ;
· Au Sud, le Katanguien plissé communément
appelé « arc lufilien « qui part de la Zambie jusqu'à
Kolwezi et en Angola.
La subdivision du Katanguien se présente de haut en bas
comme suit :
· Le Groupe de Kundelungu ;
· Le Groupe de Nguba ;
Mine souterraine de Kamoto
· Le Groupe de Roan.
Le point ci-dessous est une brève description du Groupe de
Roan beaucoup plus concerné par cette étude.
Le Groupe de Roan
Le groupe de Roan est caractérisé par
l'existence en son sein de deux formations incompétentes qui enveloppent
un complexe compétent composé d'une succession de
dépôts des dolomies parfois construites par des algues et des
psammites dolomitiques souvent charbonneux, indiquant que les sédiments
qui les composent se sont déposés dans une mer peu profonde et
à circulation restreinte sous un climat chaud et humide. Ce groupe est
subdivisé en quatre sous-groupes se succédant de haut en bas
comme suit :
1. Le sous-groupe de Mwasha ou R4
Ce sous-groupe est composé de shales à nodules
gréseux, de shales rubanés, de quartzites feldspathiques dont
l'ensemble appelé R.4.2, fait 300m d'épaisseur ; de dolomies
siliceuses à oolithes et hématite, de cherts avec des roches
pyroclastiques et de shales. L'épaisseur de R4.1 varie entre 200 et
300m.
2. Le sous-groupe de Dipéta ou R3
Ce sous-groupe contenant des formations incompétentes
comporte les formations suivantes :
o R3.3. regroupant des dolomies talqueuses à nodules
siliceux, des shales talqueux et des grès ;
o R3.2. contenant des shales à nodules gréseux
(200m d'épaisseur) ;
o R3.1. comprenant des dolomies gréseuses et talqueuses
roses claires à oolithes et stromatolithes ainsi que des argiles gris
violets (épaisseur 150m).
3. Le sous-groupe des mines ou R2
C'est le Sous-groupe le mieux connu, il recèle les
principaux gisements cuprocobaltifères et uranifères de l'arc
lufilien au Katanga et, à ce titre, a été traversé
par plusieurs milliers de sondages. Il se nomme communément «
Série des Mines ». Sa litho-stratigraphie a fait
l'objet de plusieurs études dont la plus importante est celle de
François à laquelle tout le monde se réfère. Le
tableau 2 présente la subdivision de ce sous-groupe.
4. Le sous-groupe des RAT ou R.1
Ce sous-groupe, constitué des roches argilo-talqueuses
(RAT) est mal connu, pour les raisons suivantes :
o Formé de roches tendres, il affleure malaisément
et ne peut donc être reconstruit par un levé de surface
o Il se trouve normalement sous les corps
minéralisés, au-delà desquels on évite
généralement de poursuivre les sondages
o Il est toujours fortement tectonisé. De nombreuses
failles y interrompent la continuité des couches
Mine souterraine de Kamoto
Mine souterraine de Kamoto
Mine souterraine de Kamoto
o Sa base est inconnue, les anticlinaux du Katanga étant
trop pincés pour que le socle puisse parvenir à la surface du
sol.
Tableau 2. Lithostratigraphie du Katanguien d'apr~s
François 1973, Modifié par CAILTEUX et A
2005 (BOKWALA,
2009)
2.2. LES FORMATIONS PHANEROZOÏQUES
TABULAIRES
Les sédiments de formations phanérozoïques
se sont déposés au cours de la période
calme
orogénique qui a suivi le plissement Katanguien. De bas en
haut, ces sédiments forment le
système de Lukuga d'cge
paléo protérozoïque, le système du Kalahari d'lge
cénozoïque et les
alluvions récentes d'ge quaternaire.
2.3. TECTONIQUE DU KATANGA 2.3.1.
Généralités
La zone du Katanga méridional a été
affectée par trois cycles d'orogenèses successives. Un premier
cycle affectant le système antékibarien, un second cycle, le
système kibarien, qui s'est manifesté immédiatement en
bordure du système antékibarien et un troisième cycle
kundelunguien (ou lufilien).
L'orogenèse lufilienne est la plus jeune des trois. Les
terrains du Katanga ont subi les effets intenses de cette orogenèse qui
s'est déroulée en plusieurs épisodes
échelonnés entre 600 et 500Ma que François1
appelle phase kolwezienne, phase kundelunguienne et phase monwezienne.
Il est à noter que le Katanga a subi dans sa
moitié sud un plissement très fort, les dépôts ont
été faillés, divers volumes ont été
poussés et ont chevauché les autres. Ces structures ont la forme
d'un arc plissé de concavité tournée vers le sud
d'où est venue la poussée orogénique. Suite à cette
orogenèse, le Katanguien se trouve divisé en deux régions
bien distinctes :
· Le Nord Katanga qui a été plissé en
anticlinal,
· Le Sud Katanga qui a été le siège
d'une tectonique intense.
2.3.2. Structures tectoniques
régionales
Au Sud du Katanga, le Katanguien s'est plissé sous
forme d'un grand arc dont la concavité est tournée vers le Sud.
Le Roan est remonté de la profondeur et a été
extrudé sur le Kundelungu. Il a été plissé,
chevauché, voire charrié, puis disloqué en plusieurs
méga fragments de dimensions variables (écailles).
On distingue dans cette région trois secteurs aux effets
tectoniques inégaux :
· Le secteur Sud-Est : la tectonique y est simple et
caractérisée par des anticlinaux complets (anticlinaux de
Mokambo, de Ruashi, de Lupoto, de Kipushi, ).
1 Auteur de l'étude litho-stratigraphique du
R2 considérée comme étude référence.
· Le secteur centre : la tectonique y est chevauchante,
les anticlinaux sont faillés et les plis déversés vers le
sud. Il s'agit des régions de Likasi, de Shinkolobwe, de Kambove et de
Fungurume ;
· Le secteur Ouest : la tectonique y est chevauchante et
se termine par un charriage si bien que le Roan surmonte tectoniquement le
Kundelungu. C'est le secteur de Kolwezi qui présente une structure
complexe et faillée.
IMAGE 2. Allure des failles de l'arc lufilien autour de la
région de Kolwezi et le secteur de
Kolwezi, (b) orientation Nord-Sud
des mouvements tectoniques au niveau de Kolwezi
(KAMPUNZU et Al,
1999).
2.3.3. Structures tectoniques locales
A l'échelle de KAMOTO-Principal, l'architecture du
gisement permet de distinguer plusieurs phénomènes et
déformations simultanées :
· Le gisement est incurvé sous la forme d'une
vaste cuvette synclinale déversée vers le Nord et dont le flanc
Sud est conservé. La déformation arquée est
amplifiée au flanc Sud-Est, il en résulte mécaniquement,
des réseaux de fractures qui découpent le gisement en plusieurs
portions ;
· Les zones situées au coeur du synclinal sont
sollicitées par une tectonique cassante. Elle provoque des
décrochements métriques avec des ouvertures latérales.
Avec l'approfondissement ce gisement connaît des
variations successives de pendage, il plonge en direction Nord sous
forme d'un dressant et s'étend d'Est à l'Ouest en une plateure
d'environ 1300X1500 m. L'épaisseur moyenne du gisement est d'environ 43
m pour une profondeur estimée à plus ou moins 600 m (voir le
croquis du gisement en annexe).
Mine souterraine de Kamoto
IMAGE 3. Formation du lambeau de Kolwezi : extrusion du
Roan sur le Kundelungu plus jeune sous
forme d'une méga br4che.
Encadré en tirets l'emplacement des gisements de KAMOTO-Principal
et
Etang (François, 1973).
2.4. MINERALISATION
Au Katanga, il existe des gîtes aurifères,
stannifères, cobaltifères, uranifères et cuprifères
qui sont étroitement liés aux divers cycles
orogéniques.
La minéralisation aurifère se situe dans la
partie supérieure du système antékibarien, alors que la
minéralisation stannifère est liée à
l'orogenèse kibarienne affectant les couches inférieures du
système des Kibara. Elle se trouve surtout là oil les couches
kibariennes ont une grande épaisseur.
Pour les minéralisations cuprifères, il y a lieu
d'en distinguer deux sortes :
· les minéralisations cupro-zincifères
d'origine filonienne (post-lufilienne : type Kipushi)
· les minéralisations cupro-cobaltifères
stratiformes et diagénétiques, liées au système de
Roan (type Série des Mines).
La carte ci-après montre la ceinture cuprifère de
l'Afrique centrale.
IMAGE 4. Arc lufilien ou Roan-Group situé entre le
Sud-Quest de la RDC et le Nord-Est de la
ZAMBIE. À
l'extrémité Nord-Quest de l'arc, (1) encadré en blanc on
retrouve les grands gisements de
Kolwezi, (2) l'arc lufilien et ses
gisements, (3) les gisements de Kolwezi
Mine souterraine de Kamoto
Chapitre 3. DESCRIPTION DU GISEMENT DE KAMOTO 3.1.
GEOLOGIE LOCALE
Il existe à Kamoto deux ensembles de couches mineralisees
constituant les deux corps mineralises ou orebodies qui separent les deux
ecailles.
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1 -2
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KTO
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Principal
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KTO
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Nord
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Niv
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207
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N
|
v
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3714.25
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Plateure
RA
3
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369
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RA
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A
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BOUVEAU
AA
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RA
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|
iv
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465
|
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|
!iv
|
535
|
|
|
OBS
OBI
|
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IMAGE 5. Coupe du gisement de Kamoto-Principal au niveau
du bouveau Nord. On reconnait sur la
figure, la présence des couches
minéralisées (OBS en rouge) et OBI (en noir). Les points P1 et
P2
représentent les puits dlextraction placés dans le mur du
gisement.
Les orebodies, bien distincts, un inferieur et un superieur,
sont separeWIT puissant massif algaire ou banc de stériles de 12
à 25m d'épaBMK D4RQLEppelle roche siliceuse cellulaire (RSC). Ce
massif algaire est parfaitement de bonne tenue. Chaque orebody
a une epaisseur moyenne de 12 à 15m. -2
v Le gisement Kamoto est de nature sedimentaire, sa
formation tient son origine dans des
07bassins de
sedimentation sous forme de boues deposees en couches plus ou
moins
horizontales ou sous forme de recifs algaires. Ces couches sont
grossièrement parallèles entres
Platre
elles, elles varient dans le sens vertical suivant les
conditions de depot et suivant la
O R
profondeur du bassin. Les variations de depôt ont
constitue des lits de roches de natures differentes avec entre eux des joints
de stratification ou de discontinuite. Les boues ont eteenfouies
dans le bassin de sédimentation et soumises à des pressions
d'où elles ont été solidifiees.
309900
En profondeur, ces terrains sont generalement dolomitiques, il
existe cependant des zones alterees le long des cassures et des failles.
Les elements constituant les roches dolomitiques sont
principalement le quartz, les phyllithes
(micas, chlorite etc.) qui sont
insolubles et la dolomite qui elle, reste soluble. Dans les zones
Mine souterraine de Kamoto
altérées, souvent proches de la surface, la
dolomite est dissoute, et les roches deviennent siliceuses et argileuse. La
dolomite, le quartz et les phyllithes forment la gangue du gisement. Certaines
couches en plus des éléments de la gangue peuvent contenir du
cuivre et du cobalt à des pourcentages sporadiquement spécifiques
et constants. En faciès dolomitiques, les minéraux qui se
présentent généralement sous forme de sulfures de Cu et
Co, peuvent se transformer en partie en oxydes de cuivre et de cobalt.
EPcmt" +gise-
|
Log stratigraphique
|
Forma tions
|
Composition
|
Cu
Cu
%
|
Co
%
|
Epaisseur
|
Toit
|
|
SD 2b
|
Schistes dolomitiques a collénias
|
|
|
1,5 m
|
|
SD 2a
|
Schistes graphiteux finement stratifies
et
diaclasés
|
|
|
4 m
|
|
|
|
SD lb
|
Dolomies massives diaclasées en
gros blocs
|
|
|
2,5 m
|
|
|
|
BOMZ
|
Dolomies stratiformes en bancs
diaclasés
|
|
|
3-4 m
|
|
|
|
|
|
SD la
|
Dolomies et schistes dolomitiques en
bancs
|
2,3
|
0,67
|
4 m
|
|
|
|
SD 1
|
Schistes argilo- dolomitiques et
schistes argilo
diaclasés
|
7,3
|
0,51
|
10 m
|
|
|
|
|
|
|
Comtion
Stériles dolomitiques siliceuses massives , Brechiformes
et
|
|
|
15 m
|
|
|
|
|
|
|
|
OBI
|
|
strat
|
n bancs
stratifiées
|
4
|
0,1
|
5 m
|
|
|
D.stat.
|
siliceuses en bancs
diaclasées omitiquesDolomies en
|
3,8
|
0,15
|
3 m
|
|
|
RAT lilbs
|
Gres dolomitiq2e3 diacla,6s
|
|
|
1,5 m
|
|
Tableau 3. Unités lithologiques, colonne
stratigraphique des formations du Roan à Kamoto, épaisseur
m
dia
des couches, teneur moyenne en cuivre et cobalt (Placet et
Johnson, 1984, modifié).
3.2. LES MINERAUX DE KAMOTO
La minéralisation cupro-cobaltifère de la mine
de Kamoto est strictement localisée dans les deux orebodies sous forme
sulfurée. Le cuivre et le cobalt sont finement disséminés
dans la roche, principalement sous forme de chalcosine et de carrolite.
La minéralisation s'appauvrit dans les horizons
dolomitiques où la teneur en dolomite est
Dom is b
élevée. C'est le cas pour les D.Strat, RSF
dolomitiques et les bomz~tres. Par contre les roches
D.stat. 3,8 0,15 3 m
diacasées
Mine souterraine de Kamoto
bien stratifiées oil existent de nombreuses alternances
de strates possèdent une bonne minéralisation, cette constatation
est bien nette dans les RSF siliceuses et les shales de base argilo
dolomitiques (voir en annexe la coupe transversale des orebodies).
Les principaux minéraux sulfurés rencontrés
dans les orebodies de la mine de Kamoto sont :
· La chalcosine : sulfure de cuivre
Cu2S (Cu 79.85%, S 20.15%, couleur gris
plomb, la pointe d'un couteau lui laisse une trace brillante)
· La bornite : double sulfure de cuivre et de fer
Cu5FeS4 (Cu 63.31%, Fe 11.13%, S 25.56%,
couleur rouge foncé en cassure fraîche, bleuté
lorsqu'elle est couverte d'un enduit). La bornite se rencontre
sporadiquement associée à la chalcosine.
· La carrolite : double sulfure de cobalt et cuivre
CuCo2S4 (Cu 0.52%, Co 38.06%, S 41.42%,
couleur blanc argenté)
· La chalcopyrite : double sulfure de cuivre et fer
CuFeS2 (Cu 34.60%, Fe 30.40%, S 35.00%,
couleur laiton). La chalcopyrite apparait sporadiquement dans les orebodies,
elle est surtout localisée dans le BOMZ et les shales graphiteux du
toit.
3.3. HYDROGEOLOGIE
Les études hydrogéologiques antérieures,
réalisées dans le cadre de l'exploitation du gisement montrent
que, celui-ci est entouré d'un écran imperméable
composé de couches CMN à grains fins, situé entre les
niveaux 100 et 150 m qui isole le gisement des nappes et des eaux
d'infiltration2. Mais, les structures tectoniques cassantes et les
réseaux de failles ouvertes favorisent la circulation des eaux en
profondeur. Sur le site de Kamoto, les forages géologiques
réalisés par la Gécamines3 ont mis en
évidence la présence des cinq nappes ; la nappe de KOV, la nappe
de Kamoto Sud-Est, la nappe de Kamoto-Etang à l'Ouest, la nappe de
KABULUNGU, l'aquifère au toit CMN.
Les études hydrogéologiques
réalisées par le service géologique de Kamoto en 1984 ont
montré que parmi ces cinq nappes, celle de KOV est la plus grande
pourvoyeuse en eau à l'exhaure de la mine, son débit
représente à peu près 45% de l'ensemble des venues d'eau
de la mine estimées à plus ou moins 2 000 00 m3 /an.
Les venues d'eau proviennent essentiellement du toit du gisement. Elles ont
doublé depuis 1990, ce qui porte à croire que l'écran
dolomitique a été percé par les effondrements de la
plateure.
2 Bartholomé et al. 1972.
3
Kamoto-Géo-exhaure, 1995
Mine souterraine de Kamoto
3.4. RESERVES GEOLOGIQUES DE KAMOTO
Classification
|
Zone
|
Mt
|
%T Cu
|
%T Co
|
Mesurées
|
1
|
7,0
|
4,63
|
0,61
|
|
0,9
|
4,32
|
0,31
|
|
3,0
|
4,91
|
0,46
|
|
0,5
|
5,02
|
0,24
|
|
3,3
|
5,14
|
0,39
|
|
1,8
|
5,74
|
0,36
|
|
0,1
|
5,65
|
0,16
|
|
1,1
|
5,44
|
0,44
|
|
1,1
|
5,85
|
0,31
|
|
0,1
|
4,84
|
0,66
|
|
2,6
|
2,85
|
0,61
|
|
11,5
|
4,05
|
0,76
|
|
33,0
|
4,50
|
0,58
|
Indiquées
|
1
|
3,9
|
5,35
|
0,82
|
|
1,9
|
4,79
|
0,59
|
|
2,4
|
5,62
|
0,5
|
|
1,6
|
5,27
|
0,35
|
|
1,8
|
6,03
|
0,45
|
|
2,1
|
6,02
|
0,27
|
|
7,2
|
5,65
|
0,31
|
|
0,5
|
4,16
|
0,39
|
|
0,5
|
5,64
|
0,3
|
|
0,8
|
5,14
|
0,69
|
|
4,4
|
3,21
|
0,7
|
|
8,7
|
3,28
|
0,89
|
|
35,7
|
4,69
|
0,60
|
Total mesurées et indiquées
|
1
|
10,9
|
4,89
|
0,69
|
|
2,8
|
4,64
|
0,5
|
|
5,4
|
5,22
|
0,48
|
|
2,1
|
5,21
|
0,32
|
|
5,1
|
5,45
|
0,41
|
|
4,0
|
5,89
|
0,31
|
|
7,2
|
5,65
|
0,31
|
|
1,6
|
5,05
|
0,42
|
|
1,6
|
5,78
|
0,31
|
|
0,9
|
5,11
|
0,69
|
|
7,0
|
3,08
|
0,67
|
|
20,2
|
3,72
|
0,82
|
|
68,7
|
4,60
|
0,59
|
Inférées
|
1
|
1,8
|
4,52
|
0,83
|
|
1,0
|
4,44
|
0,69
|
|
0,1
|
5,76
|
0,52
|
|
1,3
|
4,74
|
0,41
|
|
0,0
|
5,71
|
0,7
|
|
6,5
|
5,45
|
0,55
|
|
10,6
|
5,22
|
0,53
|
|
Tableau 4. Ressources minérales de KTO par zone
(SRK technical report 2006)
La subdivision de KTO Principal en zones
est IBXASI MM 0 $ * ( II, au point 3.5 du travail.
Mine souterraine de Kamoto
3.5. ELEMENTS GEOTECHNIQUES DE KAMOTO
Caractéristiques géotechniques et critères
de reconnaissance macroscopiques des roches.
Couche
|
formation
|
Puissance
m
|
Caractéristiques
|
Teneur %
|
Résistances
Kg/cm2
|
Densité
T/m3
|
RQD
|
|
Co
|
Compr4
|
Trac5
|
|
Brèche RAT
grise
|
0.5
|
Couleur gris vert
Ecrasé, rubannage
grossier
|
2.06
|
0.24
|
_
|
_
|
_
|
31 ~
47
|
|
1.5 à 2
|
Microgrès, massive
Couleur gris vert
|
4.43
|
0.63
|
_
|
_
|
_
|
|
4 à 4.5
|
Gris
noir
Stratifiée
grossièrement
Présence de
niveau
cherteux et nodules
|
3.82
|
0.45
|
2073
|
106
|
2.83
|
|
5
|
Mieux litées,
structure feuilletée
et
ondulée
Couleur gris clair
|
4.30
|
0.11
|
1307
|
127
|
2.66
|
|
1
|
Massive, sans
litage, présence de
tâches
noires
|
6.58
|
0.14
|
_
|
_
|
_
|
|
SD1a
argilo-dolo
|
5 à 6
|
Présence de petits
nodules aplatis,
couleur lit
gris
bleuté
|
7.36
|
0.51
|
1360
|
114
|
2.87
|
39 ~
56
|
|
1 à 2
|
Teinte gris clair,
stratifié en grand
banc
|
2.36
|
0.57
|
_
|
_
|
_
|
|
3 à 4
|
Couleur gris clair,
stratifié en petit
banc
|
2.36
|
0.73
|
1828
|
102
|
|
|
RAT lilas
|
|
Couleur rose ou
violacée, massive
et
fracturée, présence
de l'oligiste
|
_
|
_
|
398
|
48
|
2.73
|
30 ~
70
|
|
2 à 2.5
|
Massif, gris noir,
présence de
chalcopyrite
|
0.76
|
0.3
|
1815
|
77
|
2.87
|
39 ~
56
|
|
4
|
Couleur noire
finement litée,
présence
de
chalcopyrite,
tachent les doigts,
se débitent en dalles
|
0.5
|
_
|
13.31
|
89
|
2.85
|
|
6.5
|
Teinte gris clair,
présence de colenia
|
_
|
_
|
1452
|
84
|
8.84
|
|
15 à 17
|
Massive, sans litage
|
_
|
_
|
863
|
54
|
2.54
|
41 ~
78
|
|
Tableau 5. Caractéristiques
géomécaniques des roches de KTO (Kamoto et son Gisement)
4 Compression
5 Traction
Mine souterraine de Kamoto
3.6. APERÇU DE LA ZONE 1 DE KAMOTO
La Zone 1 de Kamoto fait partie de KAMOTO principale dont
elle est l'une des principales zones en exploitation. KAMOTO principal est un
synclinal au pendage tourné vers le Nord et limité :
· A l'Est par KTO Est
· A l'Ouest par KTO Etang
· Au Nord par KTO Nord
· Au Sud par KTO Sud et KABULUNGU
KAMOTO Principal est subdivisé en 9 zones qui sont
définies selon leur pendage et leurs situations géographiques.
Ces 9 zones sont essentiellement de 3 catégories ;
· Les plateures : presque horizontaux (0° à
12°)
· Les semi-dressants : entre 13° et 45° par
rapport à l'horizontale
· Les dressants : presque verticaux (pendage
supérieur à 45°)
0
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Z2
|
.
|
Z4 -- T
|
|
|
|
|
|
|
Z3
|
|
|
|
|
|
Na
|
Z5
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1
I
|
1
|
i.0.000s
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
El
|
s.
|
|
|
|
Zone
effondree ..0000s
|
|
|
Z8 ,0
0,000.r
|
|
|
.§
1
'A
1
|
i
|
'A i
1
|
|
|
Z7
795000 T
|
|
|
|
Z9
|
'...°T
|
|
ti
r .!
|
|
|
Eepuile
|
|
|
D5
321.000 T
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Ecailles dZ Ka53 000 T Principal et
Etang
Definition des zones et reserves geologiques au
01/01/2005.
Ech : 1/ 10000
|
|
|
|
|
IMAGE 6. Subdivision du gisement de KAMOTO-Principal en
zones d'exploitation (Zone 1 encerclé
en traits discontinus)
Mine souterraine de Kamoto
Les 9 zones de KTO principal telles que
catégorisées ci-haut sont :
· Zone 1 : à l'extr~me Ouest, elle est actuellement
en exploitation, semi-dressant. C'est la zone concernée par notre
travail.
· Zone 2 : au Nord de la zone 1, cette dernière est
encore vierge ; semi-dressant.
· Zone 3 : au Nord, pas exploitée, c'est une
plateure.
· Zone 4 : au Nord de la zone 3, zone vierge,
semi-dressant.
· Zone 5 : à coté de la zone
effondrée, actuellement en exploitation, c'est une plateure.
· Zone 6 : au sud-ouest, actuellement en exploitation,
semi-dressant
· Zone 7 : à l'Est de la zone 6 et sud de la zone
effondrée, zone non exploitée, semidressant.
· Zone 8 : à l'Est, zone non exploitée et
souvent noyée, plateure.
· Zone 9 : à l'Est, zone souvent noyée,
dressant.
IMAGE 7. Aperçu de la zone 1, niveau 460, avec les
zones environnantes en exploitation.
Mine souterraine de Kamoto
Dsuxb'lms paoRb's s EK1711OIMUIDR DU
@ISEllEEIU DE lEallEDVCD
Chapitre 4. THEORIE SUR LE CHOIX DES METHODES
D'EXPLOITATION
4.1. PROPRIETES INFLUENÇANT LA METHODE D'EXTRACTION
37
4.2. PRINCIPE DE SELECTION D'UNE METHODE D'EXPLOITATION
RATIONNELLE 4.3. SELECTION DE METHODES TECHNIQUEMENT APPLICABLES
4.3.1. Sélection par la méthode MMS UBC ®
4.3.2. Thèses préconisant le CAF et le SLC
|
[1] [5] [11]
|
Chapitre 5. LES METHODES
|
[3][6]
|
[10][12]
|
[13]
|
D'EXPLOITATION DE KAMOTO
|
[21]
|
[22][23]
|
[26]
|
|
5.1. L'EXPLOITATION PAR CHAMBRES ET PILIERS
5.2. L'EXPLOITATION PAR FOUDROYAGE DE BLOCS (LE BLOC
CAVING)
5.3. L'EXPLOITATION PAR SOUS
NIVEAUX FOUDROYES (SLC)
5.4. L'EXPLOITATION PAR TRANCHES MONTANTES REMBLAYEES
(CAF)
5.4.1. CAF transversal
5.4.2. CAF longitudinal
Mine souterraine de Kamoto
Chapitre 4. THEORIE SUR LE CHOIX DES METHODES
D'EXPLOITATION
4.1. PROPRIETES INFLUENÇANT LA METHODE
D'EXTRACTION
Une méthode d'extraction consiste en une
séquence d'opérations de l'unité de production
exécutées répétitivement dans et autour d'un bloc
de production au sein duquel le gisement est subdivisé. Les
opérations d'ébranlement, d'extraction et de transport du minerai
sont communes à toutes les méthodes d'extraction, alors que
d'autres opérations peuvent être spécifiques à une
méthode particulière.
Les différentes techniques d'exploitation
utilisées dans les diverses méthodes sont le résultat des
différences géométriques, géomécaniques et
géologiques des gisements. D'autres facteurs tels que la technologie et
les questions sociales peuvent également être impliqués.
Dans le présent travail, seulement les propriétés
géométriques et physicomécaniques aisément
définissables sont considérées.
4.1.1. La configuration géométrique du
gisement
Cette propriété définit les dimensions
et la forme relatives d'un gisement. On la lie à l'origine
géologique du dépôt. Les gisements décrits comme des
filons, placers ou dépôts stratiformes sont d'origine
sédimentaire et toujours étendu dans deux dimensions. Les veines,
les lentilles et les lobes sont également généralement
étendus dans deux dimensions, et habituellement formés par mise
en place hydrothermale ou processus métamorphiques. Dans les
dépôts massifs, la forme du gisement est plus
régulière. Les gisements de cuivre porphyriques sont typiquement
de cette catégorie.
La configuration du gisement et son origine géologique
influencent la réponse de la masse rocheuse au minage, le plus
évidemment par des effets géométriques directs. D'autres
effets, tels qu'une altération locale de la lithologie peuvent imposer
des modes particuliers du comportement du massif rocheux.
4.1.2. La disposition et orientation du
gisement
Il s'agit ici de propriétés purement
géométriques d'un gisement, telles que la surface qu'elle occupe
en profondeur, son inclinaison et l'agencement de ses fragments. La
conformation décrit la forme et la continuité de la
minéralisation, déterminées par l'histoire de la mise en
place du dépôt, telle que des épisodes de glissement et
plissement. Par exemple, les méthodes destinées à un
environnement fortement faillé exigeront une méthode flexible et
sélective dans l'abattage, de manière à s'adapter à
des changements brusques de la distribution spatiale du minerai.
Mine souterraine de Kamoto
4.1.3. Taille
Les dimensions d'un gisement de minerai sont importantes en
déterminant une méthode d'extraction appropriée. Pour un
large dépôt géométriquement régulier on peut
utiliser une méthode mécanisée d'extraction, telle que le
bloc caving. Un petit dépôt du même type de minerai peut
exiger une exploitation sélective pour que l'opération soit
profitable.
Il y a également une interdépendance entre la
taille du gisement et les autres propriétés
géométriques de la configuration et de la disposition, dans leur
effet sur la méthode d'extraction.
4.1.4. Structure géomécanique
La réponse d'un massif rocheux à une
méthode d'extraction dépend de la constitution
géomécanique et structurale des roches des orebodies et celle des
roches encaissantes. Les propriétés physiques des roches incluent
la dureté, les caractéristiques de déformation (telles que
l'élasticité, la plasticité, les propriétés
de fluage) et les caractéristiques d'altération. Le comportement
du massif rocheux est déterminé par les propriétés
géométriques et mécaniques de l'ensemble des joints,
défauts, zones de cisaillement et autres discontinuités
pénétratives. L'état de contrainte avant abattage est
également un paramètre important.
En plus des variables géomécaniques
conventionnelles, un certain nombre d'autres propriétés peuvent
influencer l'extraction des roches. Les propriétés chimiques
défavorables d'un minerai peuvent exclure les méthodes d'abatage
en bloc, qui exigent généralement l'inertie chimique. Par
exemple, une tendance à recimenter, par une certaine action chimique,
peut réduire la mobilité de minerai et défavoriser les
méthodes moins sélectives.
De même, puisque l'air imprègne le milieu
d'extraction, un minerai de sulfure sujet à l'oxydation rapide peut
créer des conditions difficiles de ventilation sur le lieu de travail,
en plus d'être soumis lui-même à une dégradation des
propriétés mécaniques.
D'autres propriétés plus subtiles de minerai
à noter sont les propriétés abrasives et comminutives du
matériel. Celles-ci déterminent le comportement de la roche
durant le forage pour l'abattage, son aptitude à se dégrader et
fragmenter en dimension particulaire pendant l'extraction, due aux processus de
meulage autogène. Un potentiel élevé de morcellement, avec
génération excessive de particules fines, peut influencer la
conception de l'infrastructure minière dans une opération
d'extraction ainsi que la disposition et la gestion des moyens de transport
dans une opération d'abattage.
Mine souterraine de Kamoto
4.1.5. Valeur de la minéralisation et distribution
spatiale de teneurs
La valeur monétaire d'un gisement de minerai et la
variation de teneurs à travers ce gisement déterminent la
stratégie d'extraction et son mode opératoire. Les
paramètres critiques sont la teneur moyenne, les diverses teneurs de
coupure, et distribution spatiale de teneurs.
Le premier paramètre définit la taille et la
valeur monétaire du dépôt pendant que les cours fluctuent.
Il indique également le degré de flexibilité exigé
dans la méthode choisie pour exploiter le gisement, puisqu'il est
nécessaire de couvrir le coût de production avec une marge de
sécurité, en réponse aux états changeants du
marché. L'importance de la dilution due aux injections, à cause
par exemple des failles locales dans le mur du gisement, qui s'incorporent dans
le minerai extrait, est lié à la valeur par poids
spécifique de minerai. En particulier, quelques méthodes
d'extraction sont enclines à la dilution, et le minerai marginal peut
devenir non rentable si extrait par ces méthodes.
La distribution de teneur dans un gisement peut être
uniforme, changeant uniformément, ou irrégulière. Le souci
ici avec l'applicabilité des méthodes d'extraction, telles que le
caving ou le sublevel stoping, est le besoin de récupération
complète et fortement sélective des domaines à haute
teneur dans une zone minéralisée. Là oil la teneur varie
d'une certaine manière régulière dans un gisement de
minerai, la condition évidente est de concevoir une stratégie
d'extraction qui assure la récupération des domaines de haute
teneur, mais permet l'exploitation flexible des domaines de basse teneur.
4.1.6. Impact de la technologie minière sur son
environnement
L'interaction des mines avec l'environnement externe implique
des effets sur l'écoulement local d'eaux souterraines, les changements
dans la composition chimique des eaux souterraines, et les changements
possibles de la topographie extérieure par affaissement. Les
différentes méthodes d'extraction agissent différemment
sur l'environnement externe. En général, les méthodes
à foudroyage ont un impact plus prononcé sur l'environnement
externe des mines, par des effets d'affaissement, que des méthodes
à soutènement. Dans le dernier cas, il est fréquemment
possible de ne causer aucune perturbation ou rupture évidente en surface
et d'atténuer le problème extérieur de disposition de
rebut par mise en place de remblais dans les vides crées par
l'exploitation.
4.2. PRINCIPE DE SELECTION D'UNE METHODE D'EXPLOITATION
RATIONNELLE
Chaque mine constitue un cas particulier. Les installations et
les méthodes d'exploitation sont
dictées par la nature et les
caractéristiques du gisement, la situation géographique, les
Mine souterraine de Kamoto
conditions géologiques ainsi que par des
considérations d'ordre économique telles que les marchés
existants et les possibilités de financement.
Les principales conditions qui dictent le choix d'une
méthode d'exploitation en mines souterraines sont
généralement :
· La forme du gîte : filon, couche, lentille, amas
· Dimensions du gîte : puissance, étendue,
profondeur
· L'angle de pendage ou l'inclinaison
· Les propriétés physico mécanique et
chimiques du minerai et de
(dureté, tenue, structure du massif,
composition minéralogique)
· Répartition des teneurs à travers le volume
du gisement.
L'efficacité d'une exploitation souterraine est fonction
de la méthode de dépilage que l'on utilise dans la partie
principale de la zone minéralisée. De son choix dépend la
sécurité des
travaux ainsi que le prix de revient d'une tonne
de minerai et ses pertes. De ce fait, une méthode d'exploitation
rationnelle doit satisfaire aux exigences suivantes :
· Sécurité des travaux
· Extraction maximum de minerai
· Volume minimum des travaux préparatoires
· Prix de revient minimal ou maximal des produits
· Pertes minimales de minerai en qualité et
quantité
Dans le cas où plusieurs méthodes semblent
techniquement possibles d'après les conditions naturelles, c'est
principalement l'étude comparative de ces méthodes qui
amènera à un choix valable.
Le choix d'une méthode d'exploitation se fait
généralement en deux étapes
Première étape : Elle consiste
à établir pratiquement un groupe de méthodes
d'exploitations applicables aux conditions dont on dispose. On prend d'abord en
considération quatre facteurs déterminants à savoir la
tenue du terrain, l'angle de pendage, la puissance du gîte et la
dureté de la roche
a. Le caractère de la tenue du
terrain
Il détermine le procédé du
soutènement artificiel et du traitement définitif des vides
crées par l'exploitation, il détermine aussi la
sécurité des travaux.
b. angle de pendage
Cet angle détermine son mode d'évacuation des
minerais abattu à l'intérieur d'un panneau (par gravité ou
par des moyens mécanique).
c.
Mine souterraine de Kamoto
La puissance du gisement
Elle exerce une influence considérable sur l'ordre de
prise de minerai ; en un seul lot ou par plusieurs passes d'abattages, par
l'exploitation globale ou sélective.
d. La dureté des roches
Elle détermine l'efficacité des travaux d'abattage
(usure des taillants, nombre des trous de mine, quantité
d'explosifs~).
Le choix des méthodes d'exploitation d'après la
nature du gisement étant fait, on procède à l'étude
et à la comparaison des méthodes dans leurs variantes en vue de
trouver la plus rationnelle compte tenu des impératifs cotés ci
#177; haut.
Pratiquement le choix se fait par mode d'exclusion
(élimination). Ce mode consiste d'abord à envisager la
possibilité d'emploi de toutes les méthodes d'exploitation
connues avant d'éliminer progressivement les méthodes ou le
groupe des méthodes ne respectant pas les impératifs des quatre
facteurs déterminants. Il ne reste habituellement qu'une méthode
ou bien plus rarement deux ou trois méthodes, pour les études
bien détaillées.
Deuxième étape : Elle consiste
à choisir entre les méthodes d'exploitation techniquement
possibles, une méthode plus rationnelle. Ce choix se fonde sur les
indices principaux d'exploitation obtenus après analyse des
différentes alternatives. Ces indices peuvent être :
· Le rendement du chantier.
· Le prix de revient de la tonne de minerai.
· Le volume d'ouvrages préparatoires par rapport aux
tonnes de minerai recouvrables.
· Les frais d'exploitation supplémentaires dus au
transport et traitement de minerai.
4.3. SELECTION DE METHODES TECHNIQUEMENT APPLICABLES
4.3.1. Sélection par la méthode MMS UBC
Le logiciel Mine Method Selection UBC6 permet de
trouver les méthodes potentiellement utilisables pour exploiter un
gisement donné sur base des descriptions géomécanique et
géométrique de l'encaissant ainsi que du gisement.
L'approche UBC Mine method selection est une version
modifiée de l'algorithme de Nicholas. Son objectif est de permettre
l'évaluation préliminaire des méthodes potentielles
basées sur un nombre fini de paramètres physiques qui peuvent
être raisonnablement bien définis. L'algorithme affecte alors une
cote à chaque paramètre selon qu'il est
préféré ou non pour chaque méthode d'exploitation.
Les méthodes les mieux cotées sont celles que l'algorithme
proposera comme méthodes potentiellement adaptées.
6 University of British Columbia
Mine souterraine de Kamoto
Avec des données moyennes prises dans les plages
proposées par le logiciel mais de manière à respecter la
caractérisation de la Zone 1 donnée dans la documentation
disponible, la sélection de méthodes par MMS pour la zone 1 de
Kamoto nous donne le résultat suivant :
IMAGE 8. Interface montrant les données introduites
et le résultat de la sélection des méthodes par
MMS
UBC
4.3.2. Thèses préconisant le CAF et le
SLC
Le sublevel stoping bien que mieux coté que le sublevel
caving, est estimé moins potentiellement applicable pour les raisons
suivantes :
o La lourdeur des investissements requis dans l'industrie
minière et son caractère risqué IP SCEINXt INil est d'une
extrême importance de prendre le moins de risques possibles dans les
études de préfaisabilité. On procède au
départ par analogie avec les exploitations existantes de même
nature dans les mêmes conditions. Ce qui se révèle
être un avantage pour le SLC car déjà appliqué non
seulement dans la même mine, mais aussi dans plusieurs autres mines
célèbres et presque dans les mêmes conditions (. iruXI 0
iXE IGIT . $ W H11P SEXy, 16111E1110 iXI KK1 &2 H11P SIXy, DR).
o Outre cela, le sublevel stoping requiert un
développement assez cher, lent et compliqué avec un coût
élevé associé au développement, il exige un
alignement soigneux de forages (déviation inferieure à 2% !) et
peut engendrer des vibrations excessives pouvant conduire à des dommages
structuraux ou environnementaux.
Mine souterraine de Kamoto
Il est toutefois à noter que pour appliquer le SLC dans
la zone 1, il faudra étudier minutieusement le fait que la zone 1 de
Kamoto n'a pas de contact avec la surface ou une quelconque carrière. Ce
qui enlève au SLC son avantage d'être remblayé avec le
stérile des carrières. La solution dans ce cas serait d'ouvrir
par foudroyage au dessus de la zone si la hauteur et la tenue des roches
surplombantes le permettent, ou soit apporter le stérile de remblayage,
ce qui augmenterait considérablement le coût de transport
stérile.
Mine souterraine de Kamoto
| 
