Séminaire de formation - Du gisement à la production

Séminaire de formation Industrie Minière Genèse d’une exploitation minière : de l’initiation de la prospection à la première production

28-‐29 Septembre 2015

→  La prospec5on et la mise en évidence d’un gisement

→  L’évalua5on des réserves

→  Les études de faisabilité et les choix techniques

Genèse d’une exploitation minière

→  Une démarche par étape

–  Prospec5on stratégique

–  Prospec5on tac5que

–  Délimita5on du gisement

Prospection et découverte du gisement

→  Prospec5on stratégique –  Iden5fica5on d’un environnement géologique favorable pour un type de gisement donné


→  Prospec5on stratégique –  Iden5fica5on d’un environnement géologique favorable pour un type de gisement donné

–  Reconnaissance à grande échelle •  Photos aériennes •  Techniques géophysiques aéroportées

–  Gravimétrie, magné5sme, électro-‐magné5smes, …


→  Prospec5on stratégique


→  Prospec5on tac5que –  Confirma5on de zones d’intérêt à une échelle plus reserrée

•  Cartographie géologique •  Géochimie (rivières, sols, thermites!) •  Géophysique au sol


→  Prospec5on tac5que –  Confirma5on de zones d’intérêt à une échelle plus reserrée

•  Cartographie géologique •  Géochimie (rivières, sols, thermites!) •  Géophysique au sol


→  Délimita5on du gisement –  Se faire une première idée du volume du

gisement et de sa qualité •  Cartographie géologique à plus faible

échelle •  Géochimie à maille serrée et tranchées si

gisement effleurant


→  Délimita5on du gisement –  Se faire une première idée du volume du

gisement et de sa qualité •  Cartographie géologique à plus faible

échelle •  Géochimie à maille serrée et tranchées si

gisement effleurant •  Géophysique à maille serrée et sondages si

gisement en profondeur •  Analyse d’échan5llons


→  Un travail de longue haleine –  Constante de temps élevée

→  Un travail qui engage des coûts croissants –  Barrière financière à l’entrée

→  Une probabilité de réussite qui augmente au fil du processus, mais qui reste toujours très faible

(quelques pourcents) –  Une ac5vité risquée


→  « On ne connaît vraiment un gisement qu’une fois qu’on a fini de l’exploiter »

→  « La meilleure façon de se ruiner, c’est de chercher à démontrer qu’il n’y a pas de gisement » •  Risque géologique






→  Elabora5on d’un modèle géologique

→  Délimita5on fine et cubage du gisement

→  Evalua5on des ressources et des réserves

Evaluation des réserves

→  Elabora5on d’un modèle géologique et cubage

–  Un gisement est le fruit d’un processus géologique long et complexe •  Chaque gisement est donc unique •  L’exploitant doit progressivement comprendre le gisement pour pouvoir l’évaluer et l’exploiter

–  La difficulté de ce processus est très variable suivant a complexité du gisement •  Couche de charbon, sel ou phosphate •  Vs Or primaire dans un filon de quartz










→  Elabora5on d’un modèle géologique et cubage –  Cece étape s’appuie essen5ellement sur une ou plusieurs campagnes de sondages

•  Sondages carocés •  Sondages destruc5fs en circula5on inverse



–  Cece étape s’appuie essen5ellement sur une ou plusieurs campagnes de sondages •  Sondages carocés •  Sondages destruc5fs en circula5on inverse

–  Cece étape comprend souvent la réalisa5on d’une mine test, pour tester la per5nence du modèle géologique

•  Une fosse pilote à ciel ouvert •  Un puits et une galerie en souterrain


→  Elabora5on d’un modèle géologique et cubage –  Exemples de fosses pilotes

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→  Es5ma5on des teneurs et de la qualité dans l’enveloppe minéralisée

–  La campagne de prospec5on fournit : •  Un modèle 3D de gisement •  Des informa5ons locales de teneur, par analyse d’échan5llons pris dans les sondages ou les

exploita5ons pilotes –  L’extrapola5on aux teneurs de l’ensemble du gisement reste une difficulté majeure

•  Des modèles de complexité variable •  L’apport fondamental de la géosta5s5que








→  Approche géosta5s5que : –  Principe

•  Les teneurs entre deux échan5llons proches l’un de l’autre sont corrélées •  Cece corréla5on diminue quand la distance augmente •  Il existe une distance au-‐delà de laquelle la corréla5on est nulle modèle 3D de gisement


→  Approche géosta5s5que : –  Variogramme

•  1/2 variance des écarts de teneur entre deux points distants de h •  Une ordonnée non nulle à l’origine (effet de pépite) •  Une phase croissante puis un pallier, qui commence lorsque l’on a aceint la portée


→  Approche géosta5s5que : –  Variogramme


→  Approche géosta5s5que : –  Krigeage linéaire pour l’es5ma5on des teneurs locales –  Autres techniques plus complexes (krigeage non linéaire, simula5on de gisement,…)


→  Ressources et réserves :

–  Deux normes interna5onales aujourd’hui •  JORC Code en Australie

–  Australasian Code for Repor5ng of Explora5on Results, Mineral Resources and Ore Reserves •  NI 43-‐101 au Canada

–  Standards of Disclosure for Mineral Projects –  Pour éviter des tricheries et scandales financiers tels que celui de BreX






→  Exploita5on et contrôle de teneurs : –  La caractérisa5on du gisement se poursuit pendant l’exploita5on

•  Sondages de pré-‐exploita5on


→  Exploita5on et contrôle de teneurs : –  La caractérisa5on du gisement se poursuit pendant l’exploita5on

•  Sondages de pré-‐exploita5on •  Analyse des cupngs des trous de 5r à l’explosif

–  Un souci permanent de réconcilia5on des données






→  Des études par étapes

→  Le choix de la méthode d’exploita5on

→  Le choix de la méthode de traitement

Etudes de faisabilité et choix techniques

→  Des études par étapes, jusqu’à l’étude de faisabilité bancaire –  Avis d’expert : pré-‐évalua5on très grossière sur la base d’une exper5se technique de niveau

interna5onal •  Journée

–  Evalua5on par analogie : approxima5on par les données d’une autre projet très comparable •  Semaine

–  Etude d’orienta5on : modèle très amont pour préciser les meilleurs condi5ons d’exploita5on du gisement

•  Mois


→  Des études par étapes, jusqu’à l’étude de faisabilité bancaire –  Etude de pré-‐faisabilité : 1ère étude technico-‐économique plus complète, mais qui reste allégée

•  Quelques hommes.mois –  Etude de faisabilité : étude technico-‐économique complète pour décision d’inves5ssement

•  Quelques hommes.an


Années Opéra+ons Dépenses

0 à 5 Délimita5on du gisement 1%

5 à 8 Etudes technico-‐économiques 8%

8 à 10 Décision d’inves5ssement et mise en place du financement

10%

10 -‐ … Construc5on de la mine puis exploita5on 100%


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Etape d’étude I II III IV Site Dimension Contexte Plans Fondations Procédé Type méthode Tests Bilans Flow sheet

détaillé

Aménagements et équipements

Conceptuel Performances Equipements choisis

Spécifications détaillées

Investissements Schémas, puissance kW

Estimation expert coût des équipements

Appels d’offres. Plans

Appels d’offres précis, coûts indirects

Précision 20 à 30% 15 à 25 % 10 à 20% 10% Coûts opératoires

Coûts Main d’Œuvre et Energie

Coûts pièces, réactifs

Contrats Contrats

Analyse économique

Expert Bilan économique

Détaillée Pour finance

Usage Comparaison / Rejet

Préliminaire Budget Banque, actionnaires


→  Projets miniers et flux financiers

MINING PROJECT'S LIFE

-140

-120

-100

-80

-60

-40

-20

0

20

40

60

-15 -10 -5 0 5 10 15 20 25 30

time

cash

REVENUES EXPENSE CASH FLOW

Operating costs

Sales

Exploration expense

Construction cost

Feasibility Report


→  Choix de la méthode d’exploita5on –  Objec5f

•  Récupéra5on la plus forte possible du minerai •  En touchant le moins possible à ses encaissants

–  Ciel ouvert / Souterrain ? •  Inves5ssement et coûts opératoires plus faibles à ciel ouvert •  Mais limita5on par le ra5o stérile/minerai

–  En souterrain, méthode d’exploita5on = ensemble des processus qui permecent de récupérer le minerai et de le ramener à la surface


→  Choix de la méthode d’exploita5on


→  Choix de la méthode d’exploita5on –  Objec5f

•  Récupéra5on la plus forte possible du minerai •  En touchant le moins possible à ses encaissants

–  Ciel ouvert / Souterrain ? •  Inves5ssement et coûts opératoires plus faibles à ciel ouvert •  Mais limita5on par le ra5o stérile/minerai

–  En souterrain, méthode d’exploita5on = ensemble des processus qui permecent de récupérer le minerai et de le ramener à la surface


→  Choix de la méthode d’exploita5on –  Critère de qualité d’une méthode souterraine

•  Sécurité •  Produc5vité et rendements élevés •  Dilu5on et salissage limité, sélec5vité de l’exploita5on •  Récupéra5on élevée du gisement


→  Classifica5on de gisements en souterrain –  Gisements en plateure

•  Gisements à deux dimensions •  Pendage des couches inférieur à 20°

–  Limita5on par le matériel roulant (pente maximale admissible dans les galeries) –  Gisements en « dressants »

•  Gisements à deux dimensions •  Pendage de la structure supérieure à 55°

–  Limita5on par écoulement gravitaire dans les cheminées de jet –  Gisements de type amas

•  Découpage suivant la ver5cale ou suivant l’horizontale •  Méthodes de type plateures ou dressant suivant le découpage



→  Classifica5on de gisements en souterrain

→  Méthodes souterraines pour gisements en plateure –  Chambres et piliers abandonnés –  Chambres et piliers foudroyés –  Tailles foudroyées

–  Méthode des îlots


→  Méthodes des chambres et piliers abandonnés


→  Méthodes des chambres et piliers foudroyés


→  Méthodes des tailles foudroyées





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→  Méthodes souterraines pour gisements en dressant –  Chambres vides –  Chambres magasins –  Sous-‐niveaux abacus –  Tranches montantes remblayées –  Tranches descendantes sous remblai cimentés –  Sous-‐niveaux foudroyés


→  Méthodes des sous-‐niveaux abacus

Trous d’abattage

Sous-niveaux

Recoupe de soutirage

Minerai abattu Cheminée à minerai

Rampe d’accès pour le personnel et l’équipement


→  Méthodes des tranches montantes remblayées


→  Méthodes souterraines pour gisements en amas –  Récupéra5on par5elle

•  Niveaux superposés de chambres et piliers, éventuellement de grandes dimensions

–  Récupéra5on totale •  Mise en oeuvre de remblais cimentés •  Méthodes descendantes à foudroyage (sous-‐niveaux foudroyés, blocs

foudroyés)


→  Méthodes des chambres alternées avec remblai cimenté


→  Méthodes des blocs foudroyés (El Teniente)


→  Méthodes des blocs foudroyés (El Teniente)


→  Méthodes des blocs foudroyés (Grasberg)

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Mill Plant

Subsidence Area

Old Open Pit

Crusher & Shop

Grasberg Open Pit

Heat Road

GBT Area I & II

IOZ

DOZ


→  Méthodes des blocs foudroyés (Cullinan)


→  Méthodes des blocs foudroyés (Cullinan)

1000 m

500 m


→  Méthodes d’exploita5on, critères de choix –  Géométrie du gisement –  Comportement mécanique des roches (minerai, encaissants) –  Autres caractéris5ques physico-‐chimiques (minerai) –  Valeur du minerai


→  Méthodes d’exploita5on, un choix contraint aux conséquences fortes –  Choix limité

•  Ingénierie « limitée » à l’adapta5on d’une méthode à un contexte précis •  Mais ingénierie délicate du fait de la par5cularité de chaque gisement et de l’incer5tude

–  Mais aux conséquences très fortes •  Degré de mécanisa5on et besoins en infrastructures = Inves5ssements fond •  Produc5vité, besoins en soutènement et remblayage, … = Coût opératoire fond •  Taux de récupéra5on du gisement (taux de défruitement) et qualité de récupéra5on du minerai

(salissage, sélec5vité) = Receces globales et dépenses globales de traitement


→  Choix de la méthode de traitement –  Objec5f

•  Récupérer le (ou les) produit(s) à valoriser

Minerai

Gangue

Minéral

Eléments associés

Elément à valoriser

Mine Fonderie

Sépara5on mécanique

Hydrométallurgie


→  Choix de la méthode de traitement : techniques de concentra5on –  Méthodes physiques

•  Propriété « visible » des grains –  Scheidage, tri op5que, tri radiométrique

•  Taille des grains –  Tri granulométrique (cribles, grilles courbes, cyclones, …)

•  Densité des minéraux –  Méthodes densimétriques (liqueurs denses) –  Méthodes gravimétriques (jigs, spirales, tables à secousses, centrifugeuses)

•  Suscep5bilité magné5que –  Méthode physico-‐chimique

•  Propriétés tensio-‐ac5ves –  Floca5on (dimensions inférieures à 500 microns)


→  Choix de la méthode de traitement : critères de qualité –  Qualité du produit fini

•  Teneur en métal principal du concentré •  Teneurs en sous-‐produits valorisés •  Teneurs en sous-‐produits pénalisants •  Autres pénalités

–  Récupéra5on métal du traitement –  Valorisa5on des sous-‐produits


→  Choix de la méthode de traitement : critères de choix –  Minéralogie

•  Quels contrastes de comportement entre les différentes phases minérales ? –  Maille de libéra5on


→  Méthodes de traitement, un choix contraint aux conséquences fortes –  Choix limité

•  Ingénierie « limitée » à l’adapta5on d’une méthode à un contexte précis •  Mais ingénierie complexe (la plupart des usines combinent diverses techniques, nombreux

recyclages internes dans les usines, …) –  Mais aux conséquences très fortes

•  Impact immédiat sur l’inves5ssement et les coûts opératoires de traitement •  Importance du poste de broyage (maille de libéra5on + work index)

–  Principal poste d’inves5ssement et de consomma5on d’énergie •  Impact direct sur les receces

–  Récupéra5on métal –  Valorisa5on du concentré


Méthodes pour gisements en plateure Chambres et piliers abandonnés



A.  Drilling B.  Loading explosives C.  Blas5ng D.  Ven5la5on E.  Mucking & hauling F.  Barring down G.  Ground suppor5ng H.  Surveying

A B

C

D

E F

G

H

Challenges in heading development activities are: •  Sharing access with other groups such pre-production, construction and production operations •  Blasting over break

Tamrock Jumbo Drill

Méthodes minières Opération de creusement de galeries

Méthodes minières Machines à attaque ponctuelle

Méthodes minières Mineur continu

Méthodes minières Mineur continu

Méthodes minières Jumbos de foration

Méthodes minières Foration manuelle

Méthodes minières Jumbo de purge

Méthodes minières Engins de déblayage (LHD, scoop)

Méthodes minières Engins de transport : camions

Méthodes minières Engins de transport : locotracteur

Méthodes minières Engins de transport : convoyeurs

Méthodes minières Boulons et jumbos de boulonnage


→  Grande simplicité : uniquement traçage de galeries

→  Design global suivant fractura5on et pendage

→  Dimensionnement par taux de défruitement (aire tributaire)

→  Mais –  Grande longueur de galeries à maintenir –  Récupéra5on limitée, tenta5on de non respect du taux de défruitement –  Comportement de la couverture –  Comportement du mur immédiat de la couche

Méthodes pour gisements en plateure Chambres et piliers foudroyés

→  Forte améliora5on du taux de récupéra5on par rapport aux chambres et piliers

abandonnés

→  Avec le même équipement

→  Méthode simple dès lors que les règles sont respectées

→  Mais –  Règles strictes à respecter dans le 5ming du foudroyage –  Applica5on d’une sur-‐contrainte en bordure de foudroyage

Méthodes pour gisements en plateure Tailles foudroyées

Méthodes pour gisements en plateure Haveuses pour tailles foudroyées

Méthodes pour gisements en dressant Sous-niveaux abattus

Méthodes minières Jumbos de foration de longs trous

Méthodes pour gisements en amas Blocs foudroyés

Méthodes pour gisements en amas El Teniente : contraintes galeries de soutirage

Méthodes pour gisements en amas El Teniente : débourrages

Economy & Finance

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