Grande Encyclopédie Larousse 1971-1976Éd. 1971-1976
E

exploitation à ciel ouvert et souterraine (suite)

Dans des terrains tendres, ne nécessitant pas l’abattage systématique à l’explosif, une drague à godets peut convenir. Les godets, munis d’un bord d’attaque, sont répartis sur une chaîne sans fin qui circule autour d’une élinde maintenue par des câbles à l’inclinaison du gradin. Ce type de drague peut être conçu pour excaver en butte ou en fouille ; en fouille, la machine peut travailler même s’il y a de l’eau au fond.

Dans le cas d’une exploitation de graviers dans une fouille pleine d’eau, on utilise souvent une drague flottante sur radeau, soit à chaîne à godets, soit à benne à grappin. Des dragues suceuses sont employées dans des exploitations de phosphate en Floride. Des dragues flottantes, équipées d’installations de concentration, sont utilisées pour l’extraction d’alluvions aurifères dans des lacs et des cours d’eau.

Pour l’exploitation des épaisses couches de lignite, on généralise l’emploi d’excavateurs à roue-pelle, dont les godets sont fixés rigidement sur une roue à axe horizontal qui tourne à l’extrémité d’un bras orientable portant un convoyeur. Dans la rotation de la roue, les godets attaquent le gradin en montant, se remplissent, puis se déversent sur le convoyeur. Progressivement levé pour battre toute la hauteur du gradin, le bras pivote ensuite pour attaquer une nouvelle passe. Le convoyeur du bras se déverse sur un second convoyeur, qui amène les produits au-dessus du wagon en chargement ou d’un convoyeur d’évacuation posé sur le sol. L’ensemble de la machine est mobile sur chenilles. Des machines géantes, capables d’excaver 200 000 m3 par jour, soit trois fois la production journalière de toutes les mines de charbon françaises, ont une roue-pelle de 20 m de diamètre qui peut attaquer un gradin de 40 m avec seulement quatre hommes par poste. Toutefois, la roue-pelle ne peut pas attaquer des terrains durs, dont les gros blocs risquent de se coincer dans les godets. Mais, dans des terrains analogues au lignite et au stérile qui le recouvre, elle donne une plus forte production à moindre prix de revient qu’une pelle ou un dragline, car elle travaille de façon continue. Pour la reprise de stocks ne comportant pas de gros blocs, elle est l’appareil idéal.


Le transport en carrière

Le moyen de transport classique en carrière est le gros camion de chantier, à benne basculante, de capacité adaptée à l’engin de chargement. Pour ne pas perdre de temps, un camion est chargé en quatre ou cinq coups de pelle. Pour une pelle à godet de 15 à 20 m3, il faut un camion ayant une benne de 75 à 100 m3, ce qui représente une charge utile de l’ordre de 150 t. Les plus gros camions existants ont une charge utile de 300 t, avec un moteur Diesel allant jusqu’à 3 000 ch. Ils sont à deux essieux, avec essieu arrière moteur. Ils peuvent monter en charge des longues rampes de 6 à 8 p. 100 et plus, ainsi que des courtes rampes de 25 à 40 p. 100. Après avoir été chargés au bas d’un gradin, ils remontent et sortent de l’excavation par une piste de chantier arrosée en permanence, afin d’éviter la poussière. Pour les camions de 100 t et plus, on utilise la transmission diesel-électrique, avec moteur électrique et engrenages planétaires incorporés dans deux ou quatre roues.

Pour le charbon, moins dense que le minerai, des ensembles tracteurs-semi-remorques de grand volume sont souvent utilisés.

Dans certaines exploitations importantes, on utilise la voie ferrée à écartement de 1,44 m en rails extra-lourds pour wagons de 100 t de charge utile, arrivant au gradin en exploitation par rame de cinq ou six wagons. Il n’y a qu’un conducteur pour 500 t à transporter, ce qu’on n’obtiendra jamais avec les plus gros camions, et l’on supprime l’usure des pneus, qui est un élément important du prix de revient. La rame de wagons, avec sa locomotive Diesel ou électrique, coûte moins cher que la flotte de camions équivalente ; il faut, toutefois, tenir compte du prix de l’installation de culbutage de ces lourds wagons. Au chantier, la voie ferrée est déplacée au fur et à mesure de l’avancement du gradin, par ripage de l’ensemble rails et traverses avec un bulldozer, ou avec la pelle, ou avec un portique qui soulève la voie et la déplace latéralement en jouant sur la flexibilité des rails. L’inconvénient de la voie ferrée est qu’elle ne peut accepter de fortes pentes : 30 à 35 mm/m est un maximum. Parfois l’équipement est mixte : on utilise des camions jusqu’à une station de culbutage, où le minerai est chargé en wagons pour l’amener à l’atelier de traitement. Pour réduire les frais de personnel, on réalise des trains lourds télécommandés. Dans le Grand Nord canadien, la mine de fer Carol utilise quatre trains de 1 400 t de minerai (15 wagons) roulant à 48 km/h sans conducteur sur les 10 km séparant la trémie de culbutage de l’usine de concentration. La mine de charbon Muskingum (Ohio) opère de même sur 25 km.

Le stérile est déversé sur un emplacement sans minerai ou dont le minerai a déjà été enlevé. Cet emplacement est situé le plus près possible de l’exploitation pour réduire les frais de transport.


Reconstitution du sol

De façon générale, une exploitation à ciel ouvert laisse une excavation béante, ce qui est sans importance dans un paysage subdésertique. Mais, dans les régions habitées, il faut reconstituer un paysage agréable. Dans le cas d’une couche horizontale exploitée à faible profondeur, les cordons de stérile déversés de l’autre côté de la tranchée d’exploitation par le dragline ou la pelle de stripping sont aplanis au bulldozer, puis recouverts avec la terre végétale retirée avant l’exploitation, afin de reconstituer le sol.


Stabilité des excavations

Lorsqu’on crée une excavation, on modifie le régime des contraintes préexistantes dans le terrain, lequel n’a plus d’appui du côté du vide. Il faut donc se préoccuper de la stabilité des parois de la carrière et déterminer le profil de l’excavation pour éviter un éboulement massif de terrain le long d’une surface courbe en forme de cuiller (cercles de Terzaghi).