Mine

Une mine est un gisement exploité de matériaux. Elle peut être à ciel ouvert ou souterraine ; Dans les années 1980, à peu près 20 milliards de tonnes de matériaux étaient extraits chaque année des seules mines à ciel ouvert dans le monde dont...


Catégories :

Mine - Patrimoine industriel

Définitions :

  • Zone où on exploite des substances utiles (autres que des matériaux rocheux), soit à ciel ouvert, soit par puits et galeries. (source : matamec)

Une mine est un gisement exploité de matériaux (par exemple d'or, de charbon, de cuivre, de diamants, de fer, de sel, d'uranium, etc. ). Elle peut être à ciel ouvert ou souterraine ; Dans les années 1980, à peu près 20 milliards de tonnes de matériaux étaient extraits chaque année des seules mines à ciel ouvert dans le monde dont plus de la moitié des minerais[1] tandis que plus de six milliards de tonnes de charbon, 1, 6 milliards de tonnes de minerai de fer, 190 millions de tonnes de minerai d'aluminium sont présumés extraits du sous-sol par des galeries et puits au début du XXIe siècle.

La distinction entre mine et carrière tient à la nature du matériau extrait (stratégique ou précieux pour la mine, de moindre valeur pour la carrière)  ; en France, c'est le code minier qui définit cela.

Des mines existent depuis la préhistoire (puits creusés dans la craie pour l'extraction du silex, puits ou galeries d'extraction de différents minerais (fer et cuivre surtout).

À partir du XIXe siècle en particulier, les progrès technologiques et de la géologie ont permis d'exploiter plus rapidement des gisements de plus profonds, jusque sous la mer à partir d'une plate-forme de forage, non sans impacts environnementaux et sociaux et sanitaires directs ou indirects. L'extraction minière est responsable de la plupart de morts, dans les galeries, ou suite à la silicose, l'asbestose ou à des cancers dus à la radioactivité. Les déchets, poussières des «stériles minières» sont quelquefois à l'origine de pollutions graves différées dans l'espace ou le temps (à partir des métaux lourds surtout). Certaines mines ont génèré un phénomène d'acidification du milieu, auto-entretenu (ce phénomène est dit «Drainage minier acide»). Des mines abandonnées sont aussi à l'origine d'effondrement du sol superficiel. Des séismes induits peuvent être produits par les grandes mines.

En France, il y eut de très nombreuses mines dans presque l'ensemble des régions. Les gisements de charbon se trouvent dans le Nord-Pas-de-Calais (plus grand réseau de galeries souterraines au monde), en Lorraine, dans le Massif central, en Provence, dans le Sud-Ouest (exemple : Carmaux) mais également autour de Saint-Étienne. La Russie possède aussi de nombreux gisements de charbon (exemples : Donbass et Sibérie). Le Royaume-Uni possède quant à lui d'importants gisements de charbon au nord (Lowlands en Écosse), au Pays de Galles, autour de Manchester, dans le centre (Midlands) et dans le Yorkshire.

Ancienne mine d'or de Skidoo, dans la Vallée de la Mort en Californie

Histoire

L'homme creuse le sol depuis la Préhistoire (puits pour la recherche de silex)
Modèle d'une exploitation minière
La mine, c'était aussi l'exploitation des enfants ; ici en 1853 "les esclaves blancs d'Angleterre"


L'exploitation du sous-sol date certainement de la Préhistoire où on creusait dans la craie des puits quelquefois de plusieurs mètres pour la recherche des meilleurs silex. Ce sont ensuite les métaux qui ont été exploités, puis le charbon et le pétrole.

Antiquité

Les premières constructions en pierre ont été une origine probable aux premières (carrières, et l'agriculture aux marnières). Il fallait creuser le sol pour extraire de la pierre ayant une qualité suffisante pour bâtir et certaines pierres se taillent plus aisément aussitôt extraites, avant qu'elles ne durcissent.

En creusant en profondeur, on atteignait une couche de roche non dégradée par la microfaune et flore du sol, ou les racines d'arbres (une «veine»), puis on creusait horizontalement pour extraire la roche de cette couche (la couche suivant les plis géologiques). Ces puits et couloirs pouvaient ensuite servir à se protéger des agressions.

On trouve la trace dès la très haute antiquité de l'exploitation des mines d'argent du Laurion, à une cinquantaine de kilomètres au sud d'Athènes. À l'époque classique, les Athéniens déployèrent une énergie et une inventivité spectaculaires pour en tirer le maximum de minerai. Au XXIe siècle, de nombreux vestiges de ces mines (puits, galeries, ateliers de surface) marquent le paysage de la région.

A l'époque romaine de nombreuses et importantes exploitations minières se développent dans certaines régions comme l'Hispanie mais aussi dans les Balkans en Dalmatie et en Mésie et plus tard en Dacie. L'exploitation minière romaine est connue par les textes des auteurs anciens comme Strabon ou Pline l'Ancien, mais aussi par des inscriptions, comme les tables de bronze de Vipasca, réglement d'un district minier localisé près de l'actuelle ville d'Aljustrel au Portugal ou encore comme les inscriptions figurant sur les lingots de métal. Les fouilles archéologiques ont aussi révélé différentes techniques d'extraction et le matériel utilisés par les mineurs. Ceux-ci appartenaient à des catégories de population variées : si sous la république la main d'œuvre servile semble avoir dominée, sous l'empire l'importance des travailleurs salariés locaux semble s'être énormément accrue. Bien des sites miniers romains sont cependant toujours mal connus[2].

Époque médiévale

Le Moyen Âge a vu l'exploitation de mines dans presque l'ensemble des pays d'Europe, que ce soit des mines de fer ou de non-ferreux. Particulièrement abondant à la surface de la planète, le minerai de fer est disponible dans de petits gisements à la surface du sol ou à faible profondeur. Les hommes du Moyen Âge ont en particulier exploité les gîtes de ce type qui n'exigeaient pas d'équipements particulièrement élaborés. La diffusion du procédé indirect de réduction du minerai, apparu au XVe siècle, a énormément transformé les conditions d'extraction. La demande de plus en plus importante, la possibilité de traiter des minerais moins fusibles, ont conduit à rechercher des gisements plus abondants même si leur qualité était moindre.

Dans la majorité des cas, les métaux non-ferreux provenaient de mines ouvertes pour produire de l'argent presque à partir de minerais complexes tels que des sulfures de cuivre et de plomb. Pendant longtemps, le plomb argentifère, plus facile à traiter, a fait l'objet de l'extraction la plus intensive. À l'époque carolingienne, les mines de Melle, en Poitou, fournissent la part principale de l'argent produit dans l'Empire. Au XIe siècle, d'autres centres d'extraction apparaissent dans le Harz, en Forêt-Noire et dans les Vosges.

Le XIIe siècle, temps de croissance des échanges et d'instauration de pouvoirs nouveaux, connaît une intense activité minière en Italie, en Europe centrale et en France.

Au cours du XIIIe siècle, l'Italie continue d'être un producteur important. Cependant, l'Europe centrale, surtout la Bohême, prend la première place.

La crise européenne du milieu du XIVe siècle au milieu du XVe siècle conduit à un bouleversement de l'activité minière qui recule en France et en Italie, mais qui reste forte en Europe centrale.

La seconde moitié du XVe siècle voit un nouvel essor de la production dans laquelle s'impliquent les plus grandes fortunes. C'est le cas de Jacques Cœur ou encore de Jacob Fugger. Dans le même temps se met en place un nouveau dispositif d'exploitation fondé sur le transport par roulage et par l'usage de plus en plus important de l'énergie hydraulique.

Époque contemporaine

L'ONU (UNCTAD[3]) distingue[4] trois types d'exploitation :

Sur la planète au début du XXIe siècle, 15 millions d'artisans-mineurs à peu près se livreraient à cette activité. Ce nombre a doublé en dix ans. En Afrique, 4, 5 à 6 millions de personnes creusent des mines durant toute ou une partie de l'année, dont 30 % à 40 % sont des femmes. De cette population dépendent à peu près 40 millions de personnes, soit 1 Africain sur 20[5]. Certains auteurs estiment que ce mouvement va toujours s'augmenter dans les zones riches en ressources et que par exemple au Zimbabwe, le nombre d'artisans-mineurs pourrait tripler de 2000 à 2010[6].

Techniques d'exploitation

L'exploitation des mines pose de nombreux problèmes, et fait par conséquent intervenir de nombreux domaines des sciences. C'est pourquoi dans la majorité des pays se sont créées des écoles spécifiques d'ingénieurs, les écoles des mines.

Les mines de charbon sont organisées par étages à partir desquels on exploite les couches. Chaque mineur creuse une couche pour en extraire le charbon qu'on charge ensuite dans des berlines. Ce travail est particulièrement complexe car il faut creuser de manière à ne pas faire effondrer la galerie, en plus de cela, il y règne une chaleur étouffante, car il n'y a presque pas d'air qui circule. L'unique moyen trouvé pour créer une ventilation a été de construire au minimum deux puits. Le premier permet de la montée et la descente des mineurs et la montée du charbon. L'autre sert uniquement à la ventilation.

En remontant une tonne de charbon, on extrait sept tonnes de sous-produits (peut-être susceptible de contenir des toxiques ou de poser problèmes via la poussière ou la turbidité des eaux de ruissellement) qu'on évacue sur les terrils ou des bassins (ex : bacs à schlams des exploitation de charbon).

Prospection

Elle s'appuie sur les données géologiques et historiques, la découvertes de gîtes minéraux bénéficiant aussi des progrès de la Géochimie, des techniques de sondages (sismiques surtout) et de la modélisation. Des SIGs miniers sont ainsi apparus qui aident les prospecteurs en leur donnant un accès combiné au MNT (Modèle numérique de terrain), à l'imagerie satellitale, aux cartes géologiques (métadonnées), aux données concernant le risque sismique, le volcanisme, aux ressources géothermales connues, aux gisements connus, aux données géochronologiques, flux de chaleur, gravimétrie, tomographie 3D, risques naturels, cadastres, données environnementales (trame verte, pollutions, pédologie... ) etc.

Terrassement

Il s'appuie sur la Géophysique et la Résistance des matériaux et sur les ressources locales disponibles, en prenant de plus en plus en compte, en amont les besoins de renaturation et restauration écopaysagère du site en fin de vie, ou alors durant les différentes phases de l'exploitation. Les grands projets font l'objet d'une étude d'impact approfondie, et de mesures compensatoires ou conservatoires.

Puits et galeries

Les enfants étaient souvent employés pour descendre dans les mines de charbon. Photographie de 1908.

Il existe différents cas de figure pour atteindre le gisement à exploiter et permettre l'évacuation des produits. Si le gisement est assez horizontal (en plateure) et si la couche de morts-terrains n'est pas trop épaisse, on pourra exploiter à ciel ouvert (voir ci-dessous).

Si le gisement affleure dans une zone accidentée, par exemple des collines surplombant une vallée, on pourra atteindre et exploiter le gisement par des galeries horizontales (les fendues du bassin de la Loire) débouchant à flanc de coteau. C'est , par exemple le cas dans le bassin ferrifère de Lorraine pour les mines d'Hussigny -Godbrange, Charles Ferdinand ou Kræmer.

Par contre, si le gisement n'affleure absolument pas ou n'affleure pas dans de bonnes conditions il faudra creuser (on dit foncer) des puits pour l'atteindre. C'est la solution la plus coûteuse pour l'exploitation et la moins rentable, c'est aussi la majorité des cas. Les deux solutions peuvent aussi se combiner (cas des mines de La Mure ou de la mine de fer de Soumont).

Le cas de la mine de fer de Saint-Rémy-sur-Orne, en Normandie, est intéressant puisqu'une partie du gisement est au-dessus du carreau de la mine. La majorité des produits sont cependant descendus au-dessous du niveau du puits, roulée jusqu'au puits pour être remontée au niveau du carreau pour y être traitée, solution moins coûteuse qu'une sortie à flanc de coteau dans une zone pauvre en routes et moyens d'évacuation.

Le puits dessert les différents étages d'exploitation, chaque niveau se nomme une recette ou accrochage.

On peut distinguer les tailles des travers-bancs. Les tailles servent directement à l'exploitation du gisement. Généralement pour exploiter un gisement on creuse une galerie de tête la plus haute et une galerie de base la plus basse. Le gisement est découpé en panneaux entre ces deux galeries et délimités par des tailles transversales les joignant. Ces tailles permettent d'exploiter le massif mais également d'organiser l'aérage, c'est-à-dire la circulation de l'air dans les travaux. La galerie de base permet aussi l'évacuation des produits abattus (le déblocage) vers le roulage qui les emmènera ensuite vers le puits d'extraction. Les galeries peuvent être taillées dans le produit exploité (charbon, minerai) généralement ou au rocher de part et d'autre de la couche. La galerie de roulage détermine le niveau de la recette du puits. La totalité des travaux qui permettent la délimitation d'un panneau se nomment les travaux préparatoires (ou traçage). Ils sont évidemment fondamentaux.

Les travers-bancs sont presque toujours creusés au rocher ; ils permettent la liaison entre l'ou les puits et le gisement exploité (galerie de roulage). En effet généralement les puits sont foncés non dans le gisement mais hors dans le rocher. Un puits creusé dans le charbon par exemple, entraine une perte de l'exploitation dans la mesure où il faudra maintenir autour du puits une zone non exploitée dite stot de sécurite ou investison (de tels stots sont obligatoires sous les zones habitées, les routes, les chemins de fer... ).

Le même raisonnement vaut pour les mines exploitées à flanc de coteau. Dans ce cas les fendues débouchent directement au jour à flanc du coteau. Depuis la catastrophe de Courrières, il y obligation d'avoir au moins deux débouchés au jour (2 puits ou 1 puits et 1 débouché à flanc de coteau par exemple).

Pour relier les différents niveaux d'exploitation entre eux (on parle aussi d'étage) la liaison peut se faire soit par le puits, soit par un bure (ou faux-puits) soit toujours par plan incliné. On nomme bure un puits intérieur ne débouchant pas au jour reliant deux niveaux. Le plan incliné est une galerie ou travers-bancs plus fréquemment incliné et le plus souvent pourvu d'un treuil pour hisser les berlines ou d'un convoyeur à bande.

Le Soutènement

La technique du soutènement a pour objet la totalité des travaux utiles pour maintenir les excavations souterraines.

Le chargement

Le chargement est l'opération qui consiste, juste après l'abattage, à charger manuellement ou mécaniquement le minerai extrait en vue de son évacuation par berlines ou par convoyeurs (voir roulage) vers le puits.

Le chargement peut être manuel (pelletage) ou mécanisé (scraper, pelles à godets, chargeuses à pattes d'homard)

Le roulage

Mineur bolivien extrayant des débris avec une simple brouette

Le roulage est le transport des produits (charbon, minerai mais également le stérile) depuis le front de taille (ou plus précisément depuis le point de chargement du dispositif de déblocage des chantiers) jusqu'à la recette inférieure du puits d'extraction, puis peut-être, depuis la recette supérieure du puits aux ateliers de traitement. Le transport des produits, dans les mines industrialisées, s'effectue dans des bennes (ou berlines) de contenance variée selon les exploitations (de 500 litres à 25.000 litres) traînées à bras dans les exploitations non mécanisées, par un cheval (ou âne ou mulet) puis par locotracteurs, électrique, air comprimé, essence ou diesel ou tout simplement par gravité. Il s'agit généralement de voies étroites inférieures à 1 m de large. Le roulage est un facteur essentiel dans l'exploitation d'une mine, il conditionne en effet, avec le puits, la capacité d'extraction.

L'extraction

Avant de passer à l'exploitation industrielle souterraine, les régions minières connaissaient une exploitation artisanale de veines affleurant le sol. Il s'agissait d'une exploitation à ciel ouvert connue sous le nom de cayat, cayauderie dans les régions incriminées. Il est à remarquer que quoique les anciennes régions minières ont toutes de nombreuses rues du cayat, le sens de l'expression s'est perdu.

Chevalements 19 et 11 à Loos-en-Gohelle
Terrils du 11-19 à Loos-en-Gohelle
Roue du chassis à molette
Câble tressé à plat pour manœuvrer les cages d'ascenseurs
«La cage». À l'intérieur, on met quatre-vingts hommes. Mains sur les épaules du gars d'en-face, il faut tenir l'équilibre lorsqu'elle plonge au fond, secouée comme une rame de métro. Mais ceci ne concerne pas la totalité des puits français. Les dernières technologies (puits Yvon Morandat de Gardanne, en Provence) étaient si évoluées qu'une descente à plus de 1000m de profondeur ne produisait aucun effet sur les hommes. La cage pouvait contenir 132 personnes et aucune vibration ne se faisait sentir.

L'exhaure

L'aérage

Mécanisme d'insufflation d'air frais dans une mine de charbon aux États-Unis).

L'aérage ou la ventilation est l'alimentation en air frais d'une mine.

Les mineurs emportaient jadis un canari en cage, qui quand il s'agitait, ou même mourait, ou encore donnait des signes de suffocation était le signe qu'il fallait remonter.

L'éclairage

Article détaillé : Lampe de mineur.
Collection de lampes de mineurs, Bois du Cazier

L'étude de l'éclairage ne présente qu'un intérêt secondaire dans les mines exemptes de grisou ou de poussières.

Collection de lampes de mineurs, Bois du Cazier

L'abattage

L'exploitation du charbon en 1926 aux États-Unis

L'opération d'abattage consiste à détacher la roche à extraire du massif ainsi qu'à la diminuer en éléments plus petits pour la manutentionner et la transporter. Cette opération peut être faite de plusieurs manières :

Historiquement l'abattage était fait avec des outils à main, la rivelaine (pic à deux pointes à manche long et plat), le pic léger (pic à veine, pic lourd et pic d'avaleresse) ou encore le pied de biche. Ces outils ont été remplacés par le marteau piqueur, instrument de frappe, à mouvement alternatif et dont l'outil est une aiguille.
Les premières haveuses ont été mises en service en Angleterre au XIX siècle, il s'agissait d'haveuses à disque. Elles ont été remplacées par des haveuses à barre, puis par des haveuses à chaîne dans les années 1930.
Des rabots ont été mis en service dans les années 1940 en Allemagne. Il s'agissait d'un soc raclant la veine de charbon en prenant appui sur le convoyeur blindé et tiré par un câble ou une chaîne.

Coups de feu

Accidents divers

Sauvetage

Appareil respiratoire type Dräger utilisé par les sauveteurs des centrales de Marcinelle, Frameries, ...

Les mines à ciel ouvert

Principes généraux

Une mine à ciel ouvert ou open pit[7] consiste à déplacer de grandes quantités de sol et de sous-sol pour ensuite extraire le minerai. On met en place une mine à ciel ouvert quand le minerai se trouve assez proche de la surface. On creuse la roche par dynamitage et le minerai est ensuite chargé sur d'énormes engins pour traitement.

Mine à ciel ouvert : extraction de lignite à Garzweiler (Allemagne)

Les mines à déplacement du sommet

Les mines à déplacement du sommet, ou mountain-top removal (MTR) en anglais, sont un type spécifique de mine à ciel ouvert, utilisée presque exclusivement dans les montagnes des États-Unis[8]. La végétation est en premier lieu détruite, puis le sol arraché[8]. Les déblais sont simplement poussés dans les fonds de vallée, ce qui sert à niveler une région accidentée, mais provoque aussi une pollution importante[8].

Dans les Appalaches, le colmatage des fonds de vallée fait disparaître 500 montagnes et 200 km de cours d'eau par an, augmentant ainsi le risque d'inondations[8]. Le paysage subsistant est le plus souvent lunaire.

La fin de l'exploitation des mines de charbon

En France

L'État français s'est progressivement désengagé de l'exploitation charbonnière. La rentabilité de l'exploitation de la houille en effet subissait, depuis les années 1960, une baisse constante sous le double effet de la diversification des sources d'énergie et de la concurrence de pays bénéficiant de conditions d'exploitation particulièrement favorables et moins onéreuses. La signature du Pacte charbonnier, en 1994, a ainsi entraîné la fermeture des derniers sites de production français :

Suite à l'arrêt de l'exploitation, Charbonnages de France, sa mission étant devenue sans objet, voit sa liquidation prononcée le 31 décembre 2007.

Parallèlement, une demande de concession a été présentée aux pouvoirs publics, par des investisseurs privés, dans le cadre de l'ouverture d'un nouveau site dans la Nièvre, l'exploitation du charbon pouvant redevenir rentable vu le renchérisement du prix des hydrocarbures.

En Belgique

En Belgique, la décision de fermeture des mines de charbon fut prise en deux étapes, la première dans les années 1960, qui conduisit à l'arrêt des mines hennuyères tandis qu'en 1986, le ministre des Finances Mark Eyskens (CVP) déclarait que la fermeture des cinq derniers charbonnages du Limbourg (Kempense Steenkolenmijnen - KS) ferait économiser énormément d'argent.

Désaffection

Les mines dont l'exploitation est interrompue affectent l'environnement : elles modifient le paysage (carrières, terrils, friches industrielles... ) et la structure du sol (affaissements de terrain, ravinement... ). Elles posent aussi de nombreux problèmes de pollution résiduelle (contamination de l'eau) [9], [10]

Dans la littérature

Sources

  1. Louis Simonin, Jean-Claude Beaune ; La vie souterraine : les mines et les mineurs ; 1982 - Technology & Engineering - 306 pages
  2. Pour un aperçu des recherches sur les mines romaines : J. Andreau, «», Revue numismatique, 1989, 6, XXXI, p.  86-112 et J. Andreau, «», Revue numismatique, 1990, 6, XXXII, p.  85-108.
  3. L. R. Blinker (1997). "Environnemental management of small-scale and artisanal mining sites in developing countries – Latin América and the Caribéean region". – UNEP IE/UNIDO Consultancy report
  4. Source : BRGM
  5. E. Jaques, B. Zida (2004). La filière artisanale de l'or au Burkina Faso :bilan, perspectives d'évolution et recherche de cibles pour le développement de petites mines ; Séminaire de Ouagadougou (Burkina Faso), 6 et 7 novembre 2003, CIFEG, Publication occasionnelle, n° 2004/39 ; p.  41-59. –
  6. T. Hentschel, F. Hruschka, M. Priester (2002)  ; Global report on Artisanal and Small-scale Mining ; MMSD, n° 70 ; p.  67.
  7. Usage courant du mot en Anglais au Québec
  8. Gilles van Kote, «La montagne décapitée», Le Monde, 8 septembre 2009, p 18
  9. http ://pollutionmetallique. zeblog. com/
  10. http ://www. atl. ec. gc. ca/epb/progs/mining_f. html

Annexes

Liens externes

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"Mine à ciel ouvert, Australie"

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