Les techniques d’exploitation minière de surface sont utilisées lorsqu’une veine de charbon ou d’une autre substance se trouve si près de la surface qu’elle peut être exploitée avec des bulldozers, des pelles mécaniques et des camions au lieu d’utiliser des mines à puits profonds, des dispositifs explosifs ou des techniques de gazéification du charbon. L’extraction à ciel ouvert est particulièrement utile lorsque la roche contient si peu de minerai que les techniques conventionnelles, telles que le creusement de tunnels le long des veines, ne peuvent être utilisées. L’extraction à ciel ouvert permet d’enlever la terre et la roche qui se trouvent au-dessus de la veine de charbon ou de minerai et de placer les morts-terrains sur le côté en tant que déblais. Le minerai exposé est retiré et un traitement préliminaire est effectué sur place ou le minerai est transporté par camion vers des usines de traitement. Une fois les opérations minières terminées, la surface peut être recontaminée, restaurée et remise en état.
L’exploitation minière à ciel ouvert représente déjà plus de 60 % de la production minérale totale du monde, et ce pourcentage augmente considérablement. De nombreux facteurs contribuent à la popularité de l’exploitation minière à ciel ouvert. Le délai de développement d’une mine de surface est en moyenne de quatre ans, contre huit ans pour les mines souterraines. La productivité des travailleurs des mines à ciel ouvert est trois fois supérieure à celle des travailleurs des mines souterraines. Le coût d’investissement pour le développement d’une mine à ciel ouvert se situe entre 20 et 40 dollars par tonne annuelle de charbon commercialisable, et les dépenses de démarrage pour les opérations minières souterraines sont au moins deux fois plus élevées, avec une moyenne d’environ 80 dollars par tonne annuelle.
Les étapes préliminaires du développement minier consistent à recueillir des informations détaillées sur le site minier potentiel. L’excavation de tranchées et le carottage fournissent des informations sur la veine de charbon ainsi que sur les morts-terrains et la composition géologique générale du site. L’analyse de la carotte de forage provenant des morts-terrains est une étape importante dans la prévention des risques environnementaux. Par exemple, lorsque le schiste situé entre les filons de charbon et les strates sous-jacentes est perturbé par l’exploitation minière, il peut produire de l’acide . Si cette instabilité des strates est détectée par l’analyse des carottes de forage, le ruissellement acide peut être évité par une conception appropriée de la mine. Les données obtenues à partir du forage préliminaire sont reportées sur des cartes topographiques afin que la relation entre les filons de minerai et le terrain sus-jacent soit clairement visible.
Après avoir obtenu les résultats des tests et toutes les autres données pertinentes, l’information est saisie dans un système informatique pour être analysée. Diverses conceptions et séquences minières sont testées par les modèles informatiques et évaluées selon des critères techniques et économiques afin de déterminer la conception optimale de la mine. Des images satellites et des photographies aériennes sont généralement prises pendant les phases d’exploration. Ces photographies constituent un excellent enregistrement visuel des conditions environnementales réelles avant l’exploitation minière et sont fréquemment utilisées au cours du processus de remise en état.
Il existe plusieurs types d’exploitation minière à ciel ouvert, notamment l’exploitation minière par zone, l’exploitation minière par contour, l’exploitation minière par tarière et l’exploitation minière à ciel ouvert. L’exploitation par zone est utilisée principalement dans le Midwest et les états montagneux de l’Ouest, où les filons de charbon se trouvent horizontalement sous la surface. Les opérations commencent près de l’affleurement de charbon – le point où le minerai est le plus proche de la surface. De grandes pelles à décaper ou des draglines creusent de longues tranchées parallèles, ce qui permet d’enlever les morts-terrains et d’exposer le minerai. Les morts-terrains excavés de la tranchée sont jetés dans la tranchée précédente, dont le charbon a déjà été extrait. Le processus est similaire à celui d’un agriculteur qui laboure un champ en sillons. En raison des pentes abruptes et du terrain accidenté que l’on rencontre fréquemment dans les exploitations minières de zone, le minerai est généralement récupéré par de petits équipements tels que des chargeurs à godets frontaux, des bulldozers et des camions.
L’exploitation minière de zone est également pratiquée dans les Appalaches, où de nombreux filons de charbon se trouvent sous des montagnes ou des piémonts. Ce type d’exploitation minière de zone est communément appelé » mountaintop removal « . Les montagnes exploitées selon cette technique présentent généralement de longues crêtes avec des dépôts sous-jacents. Une coupe est effectuée parallèlement à la crête, et les coupes suivantes sont effectuées parallèlement à la première, ce qui a pour effet de niveler et d’aplatir tout le sommet de la montagne. Lorsque ces zones sont remises en état, les utilisations désignées les plus fréquentes sont des pâturages ou des sites de développement.
L’exploitation minière par contour est utilisée principalement à l’endroit où le filon se trouve le plus près de la surface, sur des pentes raides comme dans les Appalaches. Dans ces régions, le charbon repose généralement sur des lits plats et continus, et l’excavation se poursuit le long du flanc de la montagne. Cela produit une tranchée longue et étroite, avec des parois élevées qui s’étendent le long de la tranchée – la ligne de contour des filons de charbon horizontaux. Des réglementations fédérales récentes ont rendu illégales de nombreuses pratiques d’exploitation minière en courbe de niveau, comme le fait de laisser les highwall et les déblais exposés sur le flanc de la montagne.
Le procédé à la tarière est utilisé principalement dans les opérations de récupération. Lorsqu’il n’est plus économiquement rentable d’enlever les morts-terrains dans le highwall, les techniques de tarière sont utilisées pour récupérer un tonnage supplémentaire. La tarière extrait le charbon en creusant sous la paroi finale. Actuellement, l’exploitation à la tarière ne représente que 4 % de la production de charbon à ciel ouvert aux États-Unis.
L’exploitation à ciel ouvert est utilisée principalement dans les États de l’Ouest, où les filons de charbon ont une épaisseur d’au moins 100 pieds (30 m). Les minces morts-terrains sont enlevés et emportés du site par camion, laissant la veine de charbon exposée. Ce type d’exploitation minière est très similaire aux exploitations de carrières de roches.
L’équipement utilisé dans l’exploitation minière à ciel ouvert va des bulldozers, des chargeurs à godets frontaux, des racleurs et des camions aux gigantesques pelles mécaniques, aux excavateurs à roue-pelle et aux draglines. Au cours des dix dernières années, le développement technologique s’est concentré sur la mécanisation et le développement d’équipements lourds. En raison de facteurs économiques, les fabricants d’équipements se sont concentrés sur l’amélioration des performances des équipements existants au lieu de développer de nouvelles technologies. Depuis la récession des années 1980, la capacité des godets et la taille des machines conventionnelles ont augmenté. La concentration de la technologie de production a créé des systèmes miniers qui incorporent des équipements miniers avec des systèmes de transport continu et des ordinateurs intégrés dans tous les aspects de l’industrie.
L’exploitation minière de surface peut avoir de graves effets sur l’environnement. Le processus élimine toute végétation, détruisant la microflore et les micro-organismes . Le sol, le sous-sol et les strates sont brisés et enlevés. La faune est déplacée, la qualité de l’air souffre, et des changements de surface se produisent en raison de l’oxydation et des changements topographiques.
L’hydrologie associée à l’exploitation minière de surface a un effet majeur sur l’environnement . L’enlèvement des morts-terrains peut modifier les eaux souterraines de nombreuses façons, notamment en drainant l’eau de la zone, en modifiant la direction de l’écoulement aquifère et en abaissant les nappes phréatiques. Il crée également des canaux qui permettent à l’eau contaminée de se mêler à l’eau d’autres aquifères. Le ruissellement des eaux acides provenant des opérations minières peut contaminer la zone et d’autres sources d’eau. En plus d’être très acides, les eaux de ruissellement des opérations minières contiennent également de nombreux autres éléments à l’état de traces qui ont des effets néfastes sur l’environnement.
La réglementation fédérale exige que la terre végétale soit redistribuée une fois l’exploitation minière terminée, mais de nombreuses personnes ne considèrent pas cette exigence comme suffisante. Lorsque la terre est enlevée, la structure du sol se décompose et se compacte, empêchant la matière organique normale de pénétrer dans le sol. Les micro-organismes sont détruits par les modifications du sol et le manque de composants organiques. Le taux d’érosion dans les zones minières est également fortement augmenté en raison de l’absence de végétation indigène.
L’enlèvement de la végétation et des morts-terrains sur le site minier déplace toute la faune et une grande partie de celle-ci peut être complètement détruite. Certaines formes de faune, comme les oiseaux et le gibier, peuvent sortir de la zone en toute sécurité, mais celles qui hibernent ou s’enterrent meurent généralement à cause de l’exploitation minière. Les étangs, les ruisseaux et les marécages sont régulièrement drainés avant le début des opérations minières et toute la vie aquatique de la région est détruite.
En plus des effets environnementaux à court terme, l’exploitation minière à ciel ouvert a également un impact à long terme sur la flore et la faune dans la région de la mine. Les sels, les métaux lourds, les acides et d’autres minéraux exposés pendant l’enlèvement des morts-terrains suppriment le taux de croissance et la productivité. En raison des changements dans la composition du sol, de nombreuses espèces de plantes indigènes sont incapables de s’adapter. La perte de végétation signifie une perte des zones d’alimentation, ce qui perturbe les schémas de migration. Les espèces déplacées empiètent sur les écosystèmes voisins, ce qui peut entraîner une surpopulation et une perturbation des habitats adjacents.
Voir aussi Surface Mining Control and Reclamation Act
RESOURCES
PERIODICALS
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