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L'exploitation minière à ciel ouvert , également connue sous le nom d'exploitation minière à ciel ouvert ou à ciel ouvert et, dans des contextes plus larges, de méga-exploitation minière , est une technique d'exploitation minière de surface qui extrait des roches ou des minéraux de la terre.
Les mines à ciel ouvert sont utilisées lorsque des gisements de minerais ou de roches commercialement exploitables se trouvent près de la surface, là où la couche de recouvrement est relativement mince. En revanche, les gisements minéraux plus profonds peuvent être atteints grâce à l'exploitation minière souterraine.
Ce type d'exploitation minière comporte plusieurs risques pour la santé et la sécurité des mineurs et peut avoir un impact négatif important sur l'environnement.
Les mineurs effectuent généralement une série de forages d'essai pour localiser un gisement souterrain. À partir des échantillons extraits, ils peuvent déterminer l'étendue du gisement. Cela les aide à déterminer l'emplacement probable des filons ou des gradins et leur valeur commerciale. Les mines à ciel ouvert qui produisent des matériaux de construction et de la pierre de taille sont communément appelées carrières .
Les mines à ciel ouvert sont creusées sur des gradins , qui définissent les niveaux verticaux de la fosse. L'espacement entre les gradins dépend du gisement exploité, du minerai extrait et de la taille des engins utilisés. Généralement, les gradins des grandes mines ont une épaisseur de 12 à 15 mètres. En revanche, de nombreuses carrières n'utilisent pas de gradins, car elles sont généralement peu profondes. L'exploitation peut se faire simultanément sur plusieurs gradins, et l'accès aux différents gradins se fait grâce à un système de rampes. La largeur de chaque gradin est déterminée par la taille des engins utilisés, généralement de 20 à 40 mètres. Des rampes descendantes permettent de commencer l'exploitation à un nouveau niveau. Ce nouveau niveau s'élargit progressivement pour former le nouveau fond de la fosse.
La plupart des parois de la mine sont généralement exploitées selon un angle inférieur à la verticale. Les stériles sont évacués à mesure que la mine s'approfondit ; cet angle constitue donc une mesure de sécurité pour prévenir et minimiser les dommages et les risques de chutes de pierres. Cependant, cela dépend du degré d'altération et d'érosion des roches, ainsi que de leur nature. Cela dépend également de l'importance des faiblesses structurales présentes dans les roches, telles que les failles , les cisaillements , les diaclases ou la foliation .
Les murs sont en gradins. La partie inclinée du mur est appelée talus, et la partie plate du gradin, banquette ou berme. Ces gradins contribuent à empêcher les éboulements de se propager sur toute la longueur du mur. Dans certains cas, un renforcement supplémentaire du terrain est nécessaire ; on utilise alors des boulons d’ancrage , des câbles d’ancrage et du béton projeté . Des forages de drainage peuvent être réalisés pour réduire la pression de l’eau en forant horizontalement dans le mur, ce qui suffit souvent à provoquer des effondrements.
Une route de transport est généralement située sur le côté de la fosse, formant une rampe sur laquelle les camions peuvent circuler, transportant du minerai et des stériles.
Après la fermeture
Les mines à ciel ouvert sont généralement exploitées jusqu'à épuisement des ressources minérales ou jusqu'à ce que le rapport entre les stériles et le minerai devienne trop important, rendant ainsi l'exploitation non rentable. Après leur fermeture, les mines à ciel ouvert sont parfois transformées en décharges pour l'élimination des déchets solides. Un système de gestion des eaux est généralement nécessaire pour éviter que la mine ne se transforme en lac. Plusieurs anciennes mines à ciel ouvert ont été délibérément converties en lacs artificiels, donnant naissance à des régions telles que la région des lacs de Lusace , la région des lacs d'Allemagne centrale ou la région des lacs du Haut-Palatinat. Le drainage minier acide constitue un problème majeur dans la formation de ces lacs .
Impacts
L’exploitation minière à ciel ouvert est considérée comme l’un des secteurs les plus dangereux du monde industriel et peut nuire gravement à la santé des mineurs. Elle peut également avoir un impact environnemental négatif important, selon le type de minerai extrait et le procédé d’extraction utilisé. le forage , le dynamitage, le chargement et le transport .
Les stériles sont transportés vers un dépôt de déchets. Ces dépôts peuvent être constitués en surface de la fosse en activité ou dans des fosses précédemment exploitées.
Les résidus issus du traitement du minerai sont appelés résidus miniers et se présentent généralement sous forme de boue . Ils sont pompés vers un bassin de décantation ou un barrage de résidus, où l'eau est réutilisée ou évaporée. Les barrages de résidus peuvent être toxiques en raison de la présence de minéraux sulfurés non extraits , de certains minéraux toxiques dans la gangue et souvent de cyanure, utilisé pour traiter le minerai d'or par lixiviation au cyanure . En l'absence de mesures de protection environnementale adéquates, cette toxicité peut nuire à l'environnement.
polluants
L'exploitation minière à ciel ouvert implique le creusement du sol, ce qui engendre la production de polluants atmosphériques. La principale source de pollution provient du transport des minéraux, mais d'autres facteurs contribuent également à cette pollution, notamment le forage, le dynamitage et les opérations de chargement et de déchargement des déblais. Outre la dégradation de la qualité de l'air, ces polluants causent des dommages importants à la santé et à la sécurité publiques. Leur inhalation peut provoquer des affections pulmonaires et, à terme, accroître la mortalité. De plus, ces polluants affectent la faune et la flore des zones avoisinantes.
L’exploitation aurifère à ciel ouvert représente l’une des menaces les plus importantes pour l’environnement dans le secteur minier, car elle affecte la chimie de l’air et de l’eau. Les poussières exposées peuvent être toxiques ou radioactives, ce qui constitue un risque pour la santé des travailleurs et des communautés environnantes.
Déboisement
L’exploitation minière à ciel ouvert du nickel a entraîné une dégradation de l’environnement et une pollution dans des pays en développement comme les Philippines et l’Indonésie . En 2024, l’extraction et le traitement du nickel étaient l’une des principales causes de déforestation en Indonésie . L’exploitation minière à ciel ouvert du cobalt a entraîné la déforestation et la destruction des habitats en République démocratique du Congo .
Sécurité
L'exploitation minière à ciel ouvert est considérée comme l'un des secteurs les plus dangereux du monde industriel et peut avoir des conséquences importantes sur la santé des mineurs.l'exploitation par chambres et piliers . Le décapage consiste à retirer les morts-terrains situés au-dessus de cette roche, à ouvrir la mine par le haut, puis à extraire les minéraux auparavant « emprisonnés ».
Le décapage était une caractéristique des exploitations d'ardoise galloises dans les années 1930 et 2000, où Martyn Williams-Ellis, directeur de Llechwedd, a constaté que les anciennes exploitations victoriennes pouvaient être maintenues rentables grâce aux nouvelles techniques mécanisées d'excavation en masse pour extraire leurs piliers, et plus récemment dans un certain nombre de mines épuisées.
Réhabilitation
Après la fermeture d'un site minier, des travaux de réhabilitation des sols peuvent être entrepris . Les terrils sont nivelés afin de les aplanir et de les stabiliser. Si le minerai contient des sulfures, il est généralement recouvert d'une couche d' argile pour empêcher la pénétration de la pluie et de l'oxygène de l'air, qui peuvent oxyder les sulfures et produire de l'acide sulfurique , un phénomène connu sous le nom de drainage minier acide . Cette couche est ensuite généralement recouverte de terre , et de la végétation est plantée pour consolider le matériau. À terme, cette couche s'érode, mais on espère généralement que la couverture ralentira le lessivage ou la libération d'acide, permettant ainsi à l'environnement de supporter la charge d'acide et de métaux lourds associés . Il n'existe pas d'études à long terme sur l'efficacité de ces couvertures, compte tenu de la relative nouveauté de l'exploitation minière à ciel ouvert à grande échelle. Il peut falloir des centaines, voire des milliers d'années, pour que certains terrils atteignent un pH neutre et cessent de contaminer l'environnement. Les terrils sont généralement clôturés pour empêcher le bétail de les dénuder de végétation. La mine à ciel ouvert est ensuite entourée d'une clôture pour en interdire l'accès et se remplit généralement d' eau souterraine . Dans les zones arides, ce remplissage peut ne pas se produire en raison de la profondeur de la nappe phréatique. En Allemagne, premier producteur mondial de lignite (aujourd'hui presque entièrement extraite à ciel ouvert), les anciennes mines sont généralement transformées en lacs artificiels . Pour atténuer le problème du drainage minier acide mentionné précédemment, on recourt souvent à l'eau des rivières avoisinantes plutôt qu'à la seule eau souterraine. Dans certains cas, il est nécessaire d'ajouter de l'oxyde de calcium ou d'autres produits chimiques basiques à l'eau pour neutraliser son pH .
Niveaux typiques des excavations à ciel ouvert
L’or est généralement extrait dans des mines à ciel ouvert à des concentrations de 1 à 5 ppm (parties par million), mais dans certains cas, une concentration de 0,75 ppm est rentable. Ce résultat a été obtenu par lixiviation en tas 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 des teneurs de 0,2 %. Le cuivre peut être extrait à des teneurs aussi faibles que 0,11 % à 0,2 %.