Quelles sont les principales méthodes d'extraction minière des métaux ?

Les méthodes d'extraction minière des métaux consistent à étudier les méthodes d'extraction du minerai des gisements. Cela comprend trois tâches principales : la préparation, la découpe et l'extraction. La somme de ces activités de préparation, de découpe et d'extraction menées dans le gisement pour faciliter une meilleure récupération du minerai est appelée méthode d'extraction. Actuellement, les principales méthodes d'extraction utilisées sont : l'exploitation minière à ciel ouvert, l'exploitation minière avec remblaiement et l'exploitation minière par foudroyage.

N°1 Exploitation minière à ciel ouvert

Dans l'exploitation minière à ciel ouvert, le gisement est divisé en chantiers et en piliers pendant le processus d'extraction. Les chantiers sont d'abord exploités, suivis des piliers. Les conditions de base pour appliquer l'exploitation minière à ciel ouvert sont que le minerai et la roche environnante soient stables, et que la zone exploitée puisse avoir une grande surface exposée pendant une certaine période. Les méthodes d'extraction largement utilisées dans cette catégorie comprennent : l'exploitation minière en pleine taille, l'exploitation minière par chambres et piliers, l'exploitation par rétrécissement et l'exploitation minière par chambres et piliers étagés.

01 Exploitation minière en pleine taille
L'exploitation minière en pleine taille est utilisée dans les gisements minces et moyennement épais, à faible pendage (angle de pendage généralement inférieur à 30°), où le minerai et la roche environnante sont stables. Ses caractéristiques sont les suivantes : le front de taille progresse de manière globale le long de la direction ou du pendage du gisement, et pendant le processus d'extraction, les roches stériles interstratifiées ou le minerai de faible qualité dans le gisement sont laissés en place comme piliers irréguliers pour soutenir la zone exploitée. Ces piliers sont généralement considérés comme une perte permanente et ne sont pas récupérés.
02 Exploitation minière par chambres et piliers
Utilisée pour l'extraction de gisements horizontaux ou inclinés, dans lesquels des chantiers et des piliers sont disposés en alternance dans le gisement ou la zone exploitée. Lors de l'extraction des chantiers, des piliers réguliers continus ou discontinus sont laissés pour soutenir le toit rocheux. Elle a un champ d'application plus large que l'exploitation minière en pleine taille et peut être utilisée pour exploiter non seulement des gisements minces, mais aussi des gisements épais et très épais. Le minerai stable et la roche environnante dans les gisements horizontaux et à faible pendage sont les conditions de base pour l'application de cette méthode d'extraction.
03 Exploitation par rétrécissement
Les travailleurs travaillent directement sur le tas de minerai concassé sous le front exposé du chantier, extrayant le minerai par couches de bas en haut. À chaque fois, environ 1/3 du minerai extrait est libéré par gravité, et le reste est temporairement laissé dans le chantier comme plate-forme de travail pour la poursuite de l'extraction vers le haut. Une fois tous les chantiers exploités, le minerai restant temporairement dans les chantiers est ensuite libéré en grandes quantités, ce qui est appelé extraction massive du minerai. Cette méthode d'extraction convient aux gisements à forte inclinaison où le minerai et la roche environnante sont stables, le minerai n'est pas sujet à la combustion spontanée et le minerai concassé se recimente facilement.
04 Méthode des chantiers étagés
Le bloc de minerai est divisé en plusieurs sections dans la direction verticale. Des chantiers et des piliers sont disposés horizontalement dans chaque section, et le minerai extrait de la section intermédiaire est transporté par les galeries d'extraction de chaque section. Une fois l'exploitation minière du chantier dans une section terminée, les piliers de cette section peuvent être immédiatement exploités, et la zone exploitée peut être traitée simultanément.
05 Méthode des chantiers étagés
Il s'agit d'une méthode d'exploitation minière à ciel ouvert utilisant l'extraction par trous profonds. En fonction de la méthode d'extraction du minerai, elle peut être divisée en méthode des chantiers étagés à trous profonds horizontaux et en méthode des chantiers étagés à trous profonds verticaux. La première nécessite une sous-coupe au fond du chantier, tandis que la seconde, en plus de la sous-coupe, nécessite également l'ouverture d'une fente de coupe verticale sur toute la hauteur du chantier.

N°2 Méthode d'extraction par foudroyage

L'extraction par foudroyage est une méthode d'extraction qui utilise le foudroyage de la roche environnante pour gérer la pression du sol. C'est-à-dire qu'au fur et à mesure que le minerai s'effondre, la roche environnante est forcée (ou naturellement) de s'effondrer pour remplir la zone exploitée, contrôlant et gérant ainsi la pression du sol. Elle comprend principalement la méthode de foudroyage à une seule couche, la méthode de foudroyage en couches, la méthode de foudroyage sectionnel et la méthode de foudroyage par étapes.
01 Méthode de foudroyage à une seule couche
Cette méthode est principalement utilisée pour exploiter des filons de minerai à faible pendage avec un toit rocheux instable et une épaisseur généralement inférieure à 3 m. Le filon de minerai entre les étapes est divisé en blocs de minerai, et les travaux d'extraction des blocs de minerai progressent le long de la direction du gisement. Une fois que le front de taille a avancé d'une certaine distance, à l'exception de l'espace nécessaire aux opérations d'extraction, les soutènements sont systématiquement récupérés et le toit de la zone exploitée est foudroyé. La roche du toit foudroyé remplit la zone exploitée pour contrôler la pression du toit. Selon la forme du front de taille, elle peut être divisée en méthode de foudroyage en long, en méthode de foudroyage en court et en méthode de foudroyage par entrée.
02 Méthode de foudroyage en couches
Les blocs de minerai sont exploités de haut en bas par couches. Une fois le minerai de chaque couche extrait, la roche foudroyée sus-jacente descend pour remplir la zone d'extraction. L'extraction en couches est effectuée sous une protection artificielle du toit, où le toit artificiel sépare le minerai de la roche foudroyée, assurant ainsi une perte et une dilution minimales du minerai.
03 Méthode de foudroyage par sous-niveaux avec piliers de fond
Cette méthode est également appelée méthode de foudroyage par sous-niveaux avec une structure de fond. Ses principales caractéristiques sont les suivantes : premièrement, l'extraction est effectuée section par section ; deuxièmement, une structure de fond dédiée à l'extraction du minerai est prévue au fond de chaque section, et l'extraction sectionnelle est effectuée séquentiellement de haut en bas. Elle peut être divisée en méthode de foudroyage par sous-niveaux à trous profonds horizontaux avec piliers de fond et en méthode de foudroyage par sous-niveaux à trous profonds verticaux avec piliers de fond. 04 Méthode de foudroyage par sous-niveaux sans piliers de fond
Le fond de la section n'a pas de structure de fond composée de galeries d'extraction de minerai dédiées. Toutes les opérations telles que le forage, le dynamitage et l'extraction du minerai sont effectuées dans la galerie d'extraction. 05 Méthode de foudroyage par étapes
La hauteur d'extraction est égale à la pleine hauteur de l'étape. Elle peut être divisée en méthode de foudroyage forcé par étapes et en méthode de foudroyage naturel par étapes. La méthode de foudroyage forcé par étapes peut être divisée en méthode de foudroyage forcé par étapes avec espace de compensation et en méthode de foudroyage forcé par étapes à extraction continue.

N°3 Méthode d'extraction par remblaiement

Il s'agit d'une méthode d'extraction qui remplit progressivement la zone exploitée avec du matériau de remblai au fur et à mesure que le front de taille avance. Parfois, des soutènements sont utilisés en conjonction avec le matériau de remblai pour maintenir la zone exploitée. Le but principal du remblaiement de la zone exploitée est d'utiliser le corps de remblai formé pour la gestion de la pression du sol afin de contrôler l'effondrement de la roche environnante et l'affaissement de la surface, et de créer des conditions sûres et pratiques pour l'extraction. Parfois, il est également utilisé pour prévenir les incendies internes dans les minerais auto-inflammables. Selon la structure du bloc de minerai et la direction de l'avancement du front de taille, elle peut être divisée en méthode d'extraction par remblaiement à une seule couche, en méthode d'extraction par remblaiement en couches ascendantes, en méthode d'extraction par remblaiement en couches descendantes et en méthode d'extraction par remblaiement sélective. Selon les différents matériaux de remblai et les méthodes de sortie utilisées, elle peut être divisée en méthode d'extraction par remblaiement à sec, en méthode d'extraction par remblaiement hydraulique et en méthode d'extraction par remblaiement cimenté.

01 Méthode d'extraction par remblaiement à une seule couche
Cette méthode convient aux gisements minces à faible pendage. Un front de taille de type paroi, s'étendant sur toute la longueur du bloc de minerai, est utilisé pour exploiter toute l'épaisseur du gisement en une seule passe dans le sens de la direction. Au fur et à mesure que le front de taille avance, la zone exploitée est systématiquement remblayée avec un remblai hydraulique ou cimenté pour contrôler le toit.
02 Méthode d'extraction par remblaiement en couches horizontales ascendantes
Cette méthode convient aux gisements minces à faible pendage. Un front de taille de type paroi, s'étendant sur toute la longueur du bloc de minerai, est utilisé pour exploiter toute l'épaisseur du gisement en une seule passe dans le sens de la direction. Au fur et à mesure que le front de taille avance, la zone exploitée est systématiquement remblayée avec un remblai hydraulique ou cimenté pour contrôler le toit.
03 Méthode d'extraction par remblaiement en couches inclinées ascendantes
La différence entre cette méthode et la méthode d'extraction par remblaiement en couches horizontales ascendantes est que des couches inclinées sont exploitées. Le transport du minerai et du matériau de remblai dans le chantier repose principalement sur la gravité. Cette méthode ne peut utiliser que le remblaiement à sec.
04 Méthode d'extraction par remblaiement en couches descendantes
Cette méthode est utilisée pour l'extraction de gisements très instables ou de ceux où le minerai et la roche environnante sont très instables, et la teneur du minerai est très élevée ou le gisement de métaux non ferreux ou de métaux rares est de très grande valeur. L'essence de cette méthode d'extraction est la suivante : extraction et remblaiement en couches de haut en bas, l'extraction de chaque couche étant effectuée sous la protection d'un faux toit artificiel de la couche précédente. Les couches d'extraction sont horizontales ou inclinées à un angle de 4° à 10° ou de 10° à 15° par rapport à l'horizontale. Les couches inclinées sont principalement destinées au remblaiement du toit immédiat, et facilitent également le transport du minerai, mais les opérations de forage et de soutènement sont moins pratiques que dans les couches horizontales.
05 Méthode d'extraction et de remblaiement sélectifs
Lorsque l'épaisseur du filon de minerai est inférieure à 0,3 à 0,4 m, les mineurs ne peuvent pas y travailler en extrayant uniquement le minerai. Il est nécessaire d'extraire sélectivement le minerai et la roche environnante séparément pour obtenir une épaisseur de travail minimale (0,8 à 0,9 m) dans la zone exploitée. Le minerai extrait est transporté hors du chantier, tandis que la roche environnante excavée est utilisée pour remblayer la zone exploitée, créant ainsi les conditions nécessaires à la poursuite de l'extraction vers le haut. Cette méthode d'extraction est appelée méthode d'extraction et de remblaiement sélectifs. 06 Méthode d'extraction par boisage en quadrillage
Dans le passé, les filons minces étaient principalement exploités en utilisant des méthodes de soutènement à entretoises croisées ou à ossature en bois. Dans des conditions où le gisement est épais, le minerai et la roche environnante sont extrêmement instables, la forme du gisement est très complexe et le minerai est précieux, cette méthode d'extraction reste efficace.