LA RENTABILISATION DES OPERATIONS DE FORAGE ET DE DYNAMITAGE DANS LA MINE

INTRODUCTION 

L’industrie minière est parmi les secteurs prioritaires du Plan Sénégal Emergent. Aujourd’hui, elle connaît un développement exponentiel qui est principalement dominé par l’exploitation de l’or au Sud Est du Sénégal. La compagnie TERANGA GOLO CORPORATION, plus connue sous le nom de sa filiale SABODALA GOLD OPERATION, exploite l’une des mines d’or du Sénégal et contribue à hauteur de 598 millions FCFA dans l’investissement communautaire. Usant de la méthode d’exploitation la plus répandue, l’exploitation des gisements de Sabodala se fait à ciel ouvert. Actuellement, elle s’active autour de trois (3) fosses, à savoir: GoloumaWest, Kérékounda et Gora. Ces gisements se trouvent dans le domaine Birimien du Sénégal et sont traversés par une série essentiellement volcanique et mafique. La minéralisation est localisée dans des zones de cisaillement et est associée à des sulfures.

L’ exploitation minière repose sur une chaîne de processus comprenant le forage, le dynamitage, le chargement, le transport, le concassage, le broyage, le traitement et le rejet. L’objectif principal du forage et du dynamitage, premiers éléments de la chaine d’extraction du minerai, est de fracturer la masse rocheuse in situ tout en respectant les normes de sécurité et environnementales. Ce processus doit produire des tailles de fragments adaptés pour minimiser principalement les coûts de chargement et de concassage. L’utilisation de l’explosif Fortis-Advantage dans les fosses de la mine de Sabodala générait un nombre excessif de gros blocs et des irrégularités au niveau des surfaces de roulement, rendant ainsi la productivité du chargement en deçà des attentes. Dans ce sens, 1′ idée d’utiliser un explosif plus puissant a été introduite. Ainsi, le Management a décidé de passer à une période d’essai de six (6) mois avant de prendre une décision définitive, bien que ce produit donne des résultats assez convaincants sur d’autres sites. Aussi, la période d’essai devrait permettre d’ évaluer les performances du produit, parallèlement ajuster les paramètres de forage et dynamitage pour réduire les couts de ces activités et balancer les couts additionnels du Fortis-Extra.

C’est dans ce contexte qu’ est née l’idée de la création d’un modèle de calcul pour l’optimisation des paramètres de base en vue de la rentabilisation des opérations de forage et de dynamitage dans la mine de SGO. Ce qui fait l’objet de notre mémoire, à travers une collaboration entre SGO et l’Institut des Sciences de la Terre (IST) de l’Université Cheikh Anta Diop de Dakar. 1 Le but de cette étude est : 1. d’évaluer la validité des paramètres utilisés sur site avec les deux types d’ explosifs, pour mieux comprendre le choix du changement d’explosif ; 2. d’ identifier les paramètres optimaux de forage et de dynamitage pour le FortisExtra, qui équilibrent les couts de dynamitage et un gain en productivité dans le chargement-transport. Dans l’optique d’y parvenir, une présentation générale de la localité et du site a été faite d’ en un premier temps. Suivi d’un rappel sur les généralités de forage et de dynamitage dans les mines à ciel ouvert, puis une analyse et évaluation des techniques de forage et de dynamitage à partir des paramètres utilisés sur site. Enfin, nous avons essayé d’ identifier les paramètres optimaux de forage et de dynamitage pour l’explosif Fortis Extra et une évaluation économique de ce dernier par rapport au Fortis Advantage. 

Revues bibliographiques 

La question d’optimisation en exploitation minière avait longtemps été un sujet de réflexion et continue de susciter un intérêt particulier pour d’importants chercheurs. D’abord Mackenzie (1967) a effectué certaines des premières recherches dans le domaine de l’optimisation des explosions dans les opérations minières de surface. La recherche a établi une méthode d’évaluation du dynamitage optimal et présentée des données d’exploitation pour illustrer son utilisation et son efficacité. Des courbes conceptuelles illustrant l’interdépendance des étapes de la chaîne de production minière ont été utilisées. L’auteur a reconnu la difficulté d’optimiser toute la séquence d’exploitation à ciel ouvert en raison du grand nombre de variables et de paramètres à prendre en compte.

Cependant, il a été précisé que l’optimisation peut être mise en œuvre avec succès si seules les variables dominantes sont considérées. En se concentrant sur l’efficacité et le coût minimum comme objectifs principaux, Mackenzie (1967) a mené une étude en utilisant des données provenant d’une mine de fer au Canada. Les résultats de cette étude indiquent une meilleure fragmentation qui améliore la productivité des étapes en aval, c’est-à-dire le chargement, le transport et le broyage. Ensuite, Ash ( 1969) a observé les caractéristiques variables de l’ espacement par un test de modèle réalisé à partir de bloc de mortier de ciment et dolomite. A partir du résultat de ces tests, il a été conclu qu’un espacement plus grand pourrait être utilisé en raison de 1′ amélioration de 1′ énergie des ondes de contrainte dans le trou. Par contre, Hagan (1973, 1978) recommande d’utiliser un espacement plus serré quand les discontinuités sont plus dominantes à travers la face libre. De plus, Singh & Sarma (1983) et Singh & Sastry (1987) observent que l’orientation des joints avait une influence sur le résultat du dynamitage. Aussi, Bhandari (1975) recommande une petite banquette avec un plus grand espacement des trous de préférence de 3 à 4. Après ce rapport une rupture de trou séparé s’est produite. Il explique que la réduction de la banquette permet une meilleure utilisation d’énergie explosive. Finalement, Knoya et Davis (1978) ont recommandé que les fragments de roches angulaires broyées et dimensionnées fonctionnent mieux comme matériel de bourrage. En dernier lieu, Kumar et al. (2004) ont étudié la performance de l’explosif dans les mines et ont observé qu’avec l’augmentation de la résistance à la traction de la roche, il y a une diminution du facteur de poudre. La vitesse et la fragmentation diminue avec le facteur de poudre. Ils étaient d’avis que la consommation explosive doit être prise en compte pour obtenir la taille de la fragmentation appropriée. Ils ont pointé que plus d’efforts devraient être mis sur l’évaluation de la VOD de l’explosif car il augmente l’énergie de choc.

Objectifs

L’optimisation cherche les valeurs idéales pour une série de variables contenues dans une fonction objective soumise à un ensemble de contraintes sur les valeurs des variables de contrôle (Crawford, 2003). L’optimisation du tir dépend de plusieurs facteurs complexes liés au type de roches, à l’explosif, à l’initiation, au forage et leur disposition (figure 1 ). TYPE EXPLOSIF ContrOiable Incontrôlable..

CONFINEMENT DU TIR DISTRIBUTION D’ÉNERGIE

 La rapidité de chargement des camions, le transport et le concassage augmentent avec la fragmentation de la roche. L’augmentation de la productivité est due à des facteurs de remplissage plus favorable ainsi qu’ une réduction du temps de manœuvre des pelles. La consommation d’énergie diminue dans l’opération de concassage, et élimine les forages et dynamitages secondaires. Optimiser les coûts de forage et de dynamitage revient à réussir les éléments recherchés à partir des activités ciblées de façon à minimiser le plus possible les éléments non désirés. Eléments recherchés • Forage rapide, précis et économique ; • Fragmentation appropriée, uniforme ; • Faciliter d’excavation de la pelle ; • Minimum de dilution et de perte de minerai ; • Respect du design de la fosse; • Augmentation de la production en toute Sécurité; Activités ciblées – Contrôle de la performance des machines de forage ; – Energie suffisante au bon endroit au bon moment ; – Meilleur choix des paramètres de tir; – Sécuritaire/ contrôlée 5 Eléments non désirés – Diminuer les forages secondaires ; – Pas de blocs surdimensionnés ; – Pas de mur endommagé ; – Pas de sur ou sous excavation ; – Pas de bosse au planché ; – Pas de dégagement de gaz toxiques; – Diminuer les bruits, projections et vibrations ; Notre objectif principal est d’ identifier les paramètres optimaux de forage et de dynamitage pour l’explosifFortis Extra à partir de la banquette optimale. 3. Méthodologie Pour y parvenir l’ accent est mis sur la fragmentation en adaptant le plus possible les facteurs géologiques des fosses à l’ explosif pour avoir une bonne distribution de l’ énergie. Donc un bon maillage, c’est-à-dire une banquette et un espacement optimal par rapport aux différents facteurs, puisque tous les autres paramètres se calculent à partir d’eux. Du forage au dynamitage et à la production finale, la taille des matériaux fragmentés dicte les coûts d’ exploitation en aval (Palangio et al, 2005).

Pour se faire ; – Une évaluation de la fragmentation à partir des maillages utilisés sur site avec les explosifs Fortis Advantage et Extra est faite à partir du modèle de Kuz-Ram (Annexe 1). Ces dernières années, des méthodes empiriques pour prédire la fragmentation d’ une géologie structurale donnée, d’ une roche type, d’un explosif type et d’un patron de tir sont devenus meilleures et plus utiles. La force de base du modèle réside dans sa simplicité de recueillir des données d’entrée, et son lien direct entre les paramètres de conception du patron et celui de la roche à dynamiter (Cunningham, 2005). En utilisant cette approche, un facteur de roche qui décrit la nature et la géologie de la roche est déterminé, une distribution de la taille des matériaux est calculée à partir de la maille maximale de notre grizzly qui est de 0.5m et un indice d’uniformité est également obtenu qui caractérise le chargement d’ explosif, les paramètres et le modèle du patron de tir. L’ inconvénient est qu’ il considère ce facteur de roche valable dans tout le patron, ce qui n’ est pas toujours le cas.

De plus, la présence d’eau n’est pas prise en compte alors qu’ il influe sur la fragmentation . Équation 1 : de Kuznetsov (1973) modifiée par Cunningham (1987) 1 ( )0.633 X rn = AK-O.BQ16 115/ RWSAnfo Xm = taille des fragments (cm) ; A =facteur de roche ; K = charge spécifique (Kg/m3 ) ; Q = masse d ‘explosive par trou (Kg) ; RWS = relative weight strength ; A dépend de la description de la qualité rocheuse RQD, du facteur de joint JF, de 1 ‘indice de densité de la masse rocheuse RD! et facteur de dureté HF; A varie entre 8 et 12. A = 0.06* (RQD+JF+RDI+HF). K = Q! Vo ; Vo = volume d ‘un trou (m3 ) . Équation 2 : de Rosin-Rammler (1933) 6 Y= % de matériaux de taille moins que Xm (%) ; Xm = taille des fragments (cm) ; Xc = taille de la maille du grizzly (cm) ; n = Rosin-Rammler coefficient ou coefficient d’uniformité. Équation 3 : de Cunningham (1983) n = indice d’uniformité (n varie environ entre 0.8 et 1.5) ; B = banquette (m) ; D = diamètre (mm) ; S = espacement (m) ; W = les déviations standard du forage (m) ; L = longueur de la masse explosive par trou (m) ; H= hauteur du – Un calcul de la maille optimale pour le Fortis-Extra par la formule empirique de LopezJimeno (1980), nous permettra d’estimer la banquette maximale, et la formule de Konya et Walter pour estimer la banquette minimale. – Une évaluation comparative des paramètres optimaux entre le Fortis-Extra le FortisAdvantage, aussi bien des couts de forage et de dynamitage. 

 Contexte général 

 Cadre géographique

 La mine d’or de Sabodala est située dans la commune de Sabodala, dans le département de Saraya, région de Kédougou. Elle est à environ 800 km de route de la capitale Dakar et à 100 km au Nord de la ville la plus proche qui est Kédougou (Figure 2). C’est la première mine d’ or de classe internationale du pays. THE ltlunflc Ouan 0 50 1 00 150 200 Kilometres Teranga Gold Corporation Sabodala Gold Project Senegol, Africo Location Map N Figure 2 : Carte de posiotionnement du permis de recherche de la mine de Sabodala (Sabodala project, 2013) 8 Le climat de notre secteur d’étude est du type Soudano-guinéen. On y distingue deux grandes périodes de régime thermique. La période de basse température (21 o à l5°C), allant de Juillet à Février avec plus de fraîcheur aux mois de Décembre et de Janvier et la période de hautes températures (34° à 42°C) situant entre Mars et Juin. L’ harmattan annuel est un vent chaud qui vient du Nord-Est, habituellement entre Décembre et Février, entraînant beaucoup de poussières. Elle est l’une des zones les plus pluvieuses du pays avec au moins 1300 mm/an.

L’ insolation moyenne annuelle dépasse 3000 heures, soit 8 à 9 heures d’ensoleillement par jour. L’humidité relative est très relevée en hivernage. Elle dépasse 97% entre Aout et Octobre. De Janvier à Mars, elle baisse pour atteindre une valeur minimale voisine de 10 %. (ANSD (Agence Nationale de la Statistique et de la Démographie) IKEDOUGOU, 2013) La géomorphologie de la région est entrecoupée par des plateaux, des vallées, des cuirasses et des enclaves de zones montagneuses, d’ élévation approximative de 150 à 350 m. Les sols ferrugineux tropicaux (non lessivés, lessivés sans concrétions et lessivés avec concrétions) et les sols peu évolués d’ érosion prédominent dans la région. 

Cadre hydrologique et hydrogéologique 

Le secteur de Sabodala est situé dans un contexte de réseau hydrographique très dense et dépend très fortement de la pluviométrie. Il est associé par la Falémé et le bassin versant du fleuve Gambie et ses affluents dans sa partie Ouest (ANSD, 2013). L’activité minière est très consommatrice d’eau, de ce fait, l’entreprise a procédé à la construction de deux barrages de retenue d’ eau en plus d’ un pipeline de 42 km de long à partir de la Falémé, pour réduire son impact sur les ressources en eau de la zone. La compagnie dispose aussi d’une centrale électrique pour son approvisionnement en électricité de 36 MW. L’hydrogéologie du secteur qui constitue le socle est dominée par des aquifères de fissures discontinues et non généralisées (Dia, 20 18), où 1′ eau circule à travers les fractures.

De façon générale, dans le socle, les horizons abritant les ressources en eaux souterraines se succèdent comme suit à partir de la surface (Aqua Terra, 2007, dans Golder Associates, 2012, Dia, 2018): Les sols divers : latérites, matériaux alluvionnaires, colluvionnaires etc., avec des aquifères peu profonds et intermittents et rechargés par l’infiltration des eaux de pluies ; La zone saprolitique et celle de transition où se développent des aquifères permanents, en particulier dans la zone de transition ; La roche fraîche fracturée ou les aquifères sont très hétérogènes et où l’eau circule à travers des fractures interconnectées. La figure 3 montre la configuration schématique de l’aquifère en zone de socle.