Rocmec: Corporation minière

Fragmentation thermique

Jusqu'à tout récemment, l’usage d’explosifs est la seule façon efficace d’éclater la roche dure. Cependant, une approche innovatrice de fragmentation thermique est présentement en opération. Cette technologie se sert de la chaleur générée par un brûleur puissant, actionné par du carburant diesel et de l’air comprimé, afin de créer une pression thermique pour briser la roche. En fracturant la roche sous forme d’éclatement, la réaction thermique permet l’élargissement des trous de 125mm jusqu’à 600mm. Cette technologie est utilisée en Russie depuis plus de 40 ans, dans des gisements à ciel ouvert, pour le forage longs trous. L’utilisation de cette technologie en vue de l’extraction sélective du minerai représente un avantage clair pour plusieurs propriétés aurifères dont les méthodes d’exploitation conventionnelles ne sont pas rentables.

La nouvelle technologie de fragmentation thermique consiste à élargir un trou de 15 cm qui a été foré ultérieurement avec une foreuse ITH. Par la suite, un puissant brûleur, actionné par du carburant diesel et de l’air comprimé est inséré dans la cavité, puis descendu au fond du trou pour ensuite être allumé La chaleur alors générée à l’intérieur du trou peu atteindre 1800˚C. La pression thermique ainsi créée provoque l’éclatement de la roche. En d’autres mots, l’éclatement de la roche est considéré comme une forme de décrépitation causée par une expansion inégale de cristaux de roches qui résistent à la cohésion moléculaire. La dimension du matériel éclaté au cours de ce processus peut varier entre une fine mouture et 4cm. Pendant l’opération, une portion du matériel est éjectée hors du trou, alors que l’autre partie est soufflée à l’extérieur de la cavité par de l’air comprimé ou aspirée par un système de vacuum intégré.

La fragmentation thermique peut également servir à faire l’échantillonnage en vrac de surface. Plusieurs projets d’exploration, plus particulièrement les gisements à veines multiples, sont très difficiles à évaluer avec des trous de forage au diamant. En utilisant la fragmentation thermique, il est possible de récupérer les échantillons en vrac à des endroits très spécifiques. Originairement, les trous de forage pouvaient être utilisés pour tracer des emplacements à veines multiples et permettre ensuite l’échantillonnage en vrac par la fragmentation thermique. La valeur représentative de la teneur en place obtenue par l’échantillonnage en vrac peut alors être utilisée dans la conversion des ressources minérales en réserves minières. L’échantillonnage en vrac conventionnel nécessite une préparation de chantier importante et occasionne également des coûts considérables. Mais le processus minier de fragmentation thermique requiert un minimum d’espace pour installer l’équipement. De plus, cette approche permet de diminuer la surface de décapage de la roche ainsi que de réduire la dilution. L’impact environnemental qui en résulte est minime et les coûts de préparation sont maintenus à leur plus bas niveau.

Plusieurs gisements minéraux de veines étroites ne peuvent être exploités de façon économique en utilisant les méthodes d’exploitation déjà existantes. De plus, lorsque les veines étroites ont une certaine continuité dans leur forme et dans leur direction, la fragmentation thermique représente une approche sélective viable. Le succès de cette méthode est basé sur une interprétation géologique précise. Ainsi, lorsque le niveau de confiance est satisfaisant, des trous pilotes sont forés directement dans la veine, à des intervalles précis, qui sont déterminés par la largeur de cette veine, le brûleur est inséré et le processus de fragmentation thermique débute. Chacun des trous pilotes est alors élargi jusqu’à ce que la veine soit entièrement éclatée. Pendant la fragmentation d’un trou un peu de matériel éclaté est libéré pour être automatiquement aspiré par un système de vacuum intégré. Le matériel restant tombe dans le fond du trou et est récupéré par un boyau de 10 cm de diamètre branché à un puissant dispositif d’aspiration.

Pendant plusieurs années, les opérateurs miniers ont cherché différentes façons de mécaniser leurs exploitations. Ils ont obtenu du succès lorsque le volume de minerai était suffisant pour justifier les coûts élevés en capital reliés à l’achat d’équipement et à la mise en place des infrastructures nécessaires à leurs opérations. Les gisements de veines étroites, pour leur part, posent un plus grand défi en termes de mécanisation. Le développement d’une méthode qui permette d’éclater la roche sans l’usage d’explosifs chimiques représente pour plusieurs la réponse à l’optimisation de l’exploitation souterraine des mines. Les bénéfices anticipés sont nombreux; le plus important permettra l’élimination des cycles lors des séquences minières ainsi que la réduction des dommages faits aux murs lors du dynamitage. Dans un environnement souterrain, le procédé d’éclatement de la roche par fragmentation thermique est semblable à la méthode employée en surface. Ce procédé innovateur trace la voie vers l’implantation d’une méthode d’exploitation mécanisée, hautement sélective pour l’extraction de veines étroites.

Les estimations de coûts basées sur les données recueillies lors d’une série de tests démontrent que ce procédé innovateur de fragmentation thermique est économique s’il s’applique de façon permanente. Le coût calculé pour une tonne produite est plus élevé avec la fragmentation thermique qu’avec les autres méthodes d’exploitation conventionnelles. Par contre, le coût estimé pour une once produite nous indique que des bénéfices importants peuvent être anticipés avec l’utilisation de ce procédé. En effet, l’exploitation conventionnelle nécessite un milieu adéquat pour l’utilisation des équipements ainsi qu’un espace de travail confortable pour les travailleurs. C’est pourquoi cette méthode dissimule une portion de roche stérile à l’intérieur de ses réserves exploitables contrairement à la fragmentation thermique qui permet d’extraire du minerai dont la quantité en roche stérile est minime. Alors, des économies de coûts significatives reliées à la manutention et au traitement du minerai ainsi qu’au contrôle environnemental sont réalisées.