~1~

INTRODUCTION GENERALE

L’exploitation des gisements affleurant, et ceux ayant une faible épaisseur des
morts terrains ou stériles de recouvrement passe par l’emploi de mode à ciel ouvert, ceci
pour une bonne récupération des produits miniers stockés dans les gisements dressants et
semi dressants, tout en utilisant la méthode par fosses emboitées.

L’une des difficultés majeures est celle de désagréger les terrains durs et trèsdurs. C’est
pourquoi, on recourt à la fragmentation qui est un moyen d’abattage de la roche par tir à
l’explosif. L’exploitant GECAMINES de la mine à ciel ouvert de kamfundwadésiresavoir
l’intérêt technique de la fragmentation dans l’exploitation de la phase E, où les terrains
sont de la catégorie T3D.

C’est pour cette raison, que lors de notre stage effectué dans la mine de
kamfundwa, le service de planification de ce site, en collaboration avec le bureau de
recherche de l’institut supérieur technique des arts et métiers, ISTAM en sigle, nous ont
soumis à une étude de fin de cycle en Géomine, dont le sujet est intitulé «IMPACT
TECHNIQUE DE LA

FRAGMENTATION DANS L’EXPLOITATION DE LA MINE DE KAMFUNDWA»

(cas de la phase E)

L’objectif poursuivi dans notre travail est celui de relever l’intérêt techniquede
l’abattage par tir à l’explosif dans l’exploitation de la phase E de kamfundwa, caractérisée
par les matériaux très durs ou roches très dures, soit catégorie T3D.
Pour atteindre cet objectif, nous analyserons :

 Les opérations technologiques de base dans l’exploitation de la mine de kamfundwa,

 Les étapes préparant le coup de tir dans la mine de kamfundwa,
 Les paramètres de la fragmentation qui seront calculés par la méthode d’AECI,
 Puis nous allons relever les avantages de la fragmentation, et son apport dans
l’exploitation de la phase E de la mine de kamfundwa.
 ~2~

Nous utiliserons la méthode expérimentale dans l’élaboration de notre travail,

en nous basant sur les informations et /ou données récoltées pendant notre période de stage
passée à la mine à ciel ouvert de kamfundwa.

Notre travail sera limité dans la mine de kamfundwa, précisément dans la

phase E ; et comprendra une période d’étude allant du mois d’Avril 2021 jusqu’au mois
d’Août 2021.

Hormis l’introduction générale et la conclusion générale, notre travail sera

subdivisé en trois chapitres à savoir :

 Le premier chapitre sera consacré aux généralités sur la mine de kamfundwa,

 Le deuxième chapitre sera axé sur les notions de la fragmentation dans
l’exploitation d’une mine à ciel ouvert

 Enfin, le troisième chapitre sera basé sur l’impact technique de la fragmentation

dans la mine de kamfundwa précisément dans la phase E
 ~3~

CHAPITRE I : GENERALITES SUR LA MINE A CIEL OUVERT DE

KAMFUNDWA
I.1 PRESENTATION DE LA MINE
1. Préambule

Ce chapitre sera consacré aux généralités sur la mine à ciel ouvert de

Kamfunda, dont l’exploitant est la Gécamines.

Il comprend principalement deux grands points à savoir :

 La présentation de la mine de Kamfunda ;

 L’étude géologique dont la géologie régionale et celle locale, basé sur le
gisement de Kamfunda.

2. Localisation du site

La mine à ciel ouvert de KAMFUNDWA est située environ à 25km au Nord-

Ouest de la ville de Likasi dans la province du haut Katanga en république Démocratique du
Congo, plus précisément dans la cité minière de KAMBOVE.

La cité minière de KAMBOVE est à 145km de la ville de Lubumbashi, et à

155km de la ville de Kolwezi, et a pour coordonnées géographiques :

 Latitude : 10°49’30’’ Sud ;

 Longitude 26°36’30’’ Est
 Altitude 1365m.
La mine à ciel ouvert de KAMFUNDWA est située à environ 8km au Nord-
Ouest des installations du siège de KAMBOVE et à environ 4km au Sud de la mine de
SHINKOLOWE, appartenant à la Gécamines/groupe centre, entre 26°34’48’’et 26°36’30’’ de
longitude Est, et entre 10°48’00’’et 10°49’30’’ de latitude Sud. Elle s’étend sur une superficie
de 1,5Km x 0,9 Km.
 ~4~

Figure I.1. Localisation géographique de kamfundwa

La mine à ciel ouvert de Kamfundwa a déjà atteint le niveau hydrostatique dans
ses deux phases d’exploitation A et B. Ces eaux proviennent du réseau de la rivière
Mulungwishi, dont le lit est à 1255 m d’altitude.

Figure I.2. Phase A de la mine à ciel ouvert de Kamfundwa

 ~5~

Figure I.3 . Phase B de la mine à ciel ouvert de kamfundwa

3. Historique
L’historique de l’ensemble des mines et carrières du groupe centre, parmi
lesquelles se trouve la mine à ciel ouvert de KAMFUNDWA, peut se résumer en phases ci-
après
:
 De 1962 à 1988 : la mine souterraine de kambove, celle de Shinkolowe, puis celle à
ciel ouvert de KABOLELA et KAZIBIZI, qui donnaient des minerais sulfurés sont en
pleine activité ;

 De 1984 à 1987 : l’exploitation de la première phase du gisement de KAMFUNDWA

par la Gécamines, du niveau 145O au niveau 1410 ;

 De 1989 à 1992 : l’exploitation de la mine à ciel ouvert de KAMOYA dans le but

d’extraire plus de cobalt ;

 A partir de 1992 : reprise des activités à la mine à ciel ouvert de KAMFUNDWA.

Depuis Avril 2008, la GECAMINES a signé successivement de contrats de

partenariat avec l’entreprise Mining Company of Katanga (MCK), RULCO, KOVAS, TRUST
MINING, suite aux multiples problèmes qu’avait connu la Gécamines.

Actuellement la Gécamines travaille de nouveau en partenariat avec l’entreprise

RULCO, qui s’occupe de la mécanisation des opérations minières.
 ~6~

4. Climat et végétation

Le site de Kamfundwa bénéficie d’un climat tropical caractérisé par

l’alternance d’une saison des pluies qui s’étend de mi-Octobre à mi-Avril et d’une saison
sèche couvrant le reste de l’année.

L’alternance des saisons est beaucoup plus liée aux variations des
précipitations qu’à celles des températures. La température moyenne annuelle est de 20°C
avec une variation annuelle de 6 à 8°C ; la température mensuelle est d’environ 18 à 22°C,
avec une température maximum variant entre 29 et 30°C aux mois de septembre et d’octobre.

Sous ce type de climat, pousse une végétation tout à fait particulière, dominée
par une savane boisée, plus herbacée qu’arborescente dans laquelle, abondent des «
brachystegia ». On y observe fréquemment aussi une végétation basse du type steppe sur les
hauts plateaux et le long des cours d’eau, on rencontre des galeries forestières [François,
1973 ].

I.2.CADRE GEOLOGIQUE
A. GEOLOGIE REGIONALE
1. La région géologique du Katanga
Les formations géologiques du Katanga se répartissent en deux grands
ensembles selon Oosterbosch (1962), Demesmaeker (1963), cailteux et al (1995).

Il s’agit de la base au sommet :

 Des formations du soubassement d’âge Archéen et protérozoïque, généralement

plissées et métamorphisées.

 Des formations de couverture phanérozoïques subtabulaires.

Le soubassement Katangais peut être subdivisé en trois ensembles

respectivement d’âge Néo, Méso et Paléo protérozoïque, à savoir le Katanguien, le Kibarien et
l’Ubedien. Cette subdivision est essentiellement basée sur les évènements orogéniques
majeurs qui l’affectent.
 ~7~

2. Le système Katanguien

a. Définition

On appelle Katanguien, toutes les formations plissées entre 950 Ma et 600 Ma

non affectées par les plissements antérieurs à 950 Ma. Elles ont donc été plissées vers 950 Ma
par l’orogenèse Lomamienne, vers 850 Ma par l’orogenèse Lusakienne, et vers 600 Ma par
l’orogenèse Lufilienne.

La dernière orogenèse est la plus importante, car elle a imprimé aux roches du
protérozoïque supérieur de la province cuprifère, la configuration en arc que nous observons
actuellement (Ngoyi et Dejonghe, cailteux et al. 2007).

En outre, le Katanguien consiste en une succession de sédiment déposé durant

la période ou une partie de la période qui a séparé l’orogenèse kibarienne de l’orogenèse
lufienne. Les sédiments katanguiens se sont déposés entre 880 et 500Ma. Ce sont des
sédiments à très grande extension car ils couvrent une grande partie de la Zambie et la région
du Katanga, à savoir : le Haut-Katanga et Lualaba.

Figure I.4. La carte de l’architecture structurale de d’arc Lufilien

 ~8~

b. La stratigraphie du katanguien
Les formations Katanguiennes sont subdivisées en trois groupes, qui sont :

 Le Roan
 Le Nguba
 Le Kundelungu

1) LE GROUPE DE ROAN

Il s’agit d’un ensemble des dolomies plus ou moins siliceuses, et de pélites ou

arénites à ciment dolomitique, déposés probablement dans un milieu lagunaire. Son épaisseur
totale pourrait dépasser1500m. Il est mal connu, car des brèches micro gréseuses interrompent
la succession des sédiments le long de quelques horizons bien déterminés, parallèlement à la
stratification (François, 2006)

Ceux-ci permettent de diviser l’ensemble en quatre unités, qui sont :

a. Le sous-groupe de Roche argileuse et talqueuse (R1) :

Ce sont des roches argilo-talqueuses appelées communément RAT.
Cetensemble est une formation tendre, toujours tectonisée et parcourue par de nombreuses
failles qui y interrompent la continuité des couches.

b. Le sous-groupe de la série des Mines (R2) :

C’est le mieux connu du Katanga. Il recèle les principaux gisements cuprifères.
Il est connu sous le nom de groupe des mines.

c. Le sous-groupe de Dipeta (R3) :

Il est mieux représenté au Nord du polygone de Tenke-fungurume, et comprend
quatre formations (cailteux et al, 2007) : un microgrès ou shale gréseux massif, roche siliceuse
gréseuse (R.G.S) (R3.1), un microgrès ou argilo-dolomitique avec les intercalations des grès
feldspathiques ou des dolomies blanches (R3.2), la formation de mofya constituée d’une
alternance de dolomies, de dolomies gréseuses et de microgrès dolomitiques (R3.3) et la
formation de Kansuki (R3.4) qui comprend des dolomies avec des lits d’intercalation
volcanoclastiques .
 ~9~

d. Le sous-groupe de Mwashya (R4) :

Il est souvent rencontré à son état altéré, présentant des teintes gris vert ou lilas
a brun rougeâtre, on y reconnait trois formations (cailteux et al, 2007), la formation de
Kamoya (R4.1) constituée de shales dolomitiques, microgrès, grés avec nodules de cherts et
des roches pyroclastiques ; la formation de Kafubu (R4.2) constituée de shales carbonatates, et
la formation den Kangandi qui comprend une alternance des microgrès et shales (R4.3).

2) LE GROUPE DE NGUBA

Le Nguba (anciennement Kundelungu inferieur) est constitué à la base d’une

épaisse mixtite, appelée le Grand Conglomérat surmontée par des sédiments détritiques à
ciment plus ou moins dolomitique, le tout étant déposé dans un milieu marin. Deux cycles
sédimentaires permettent de le diviser en deux sous-groupes, à savoir : le sous-groupe de
Muombe (Ng1) et le sous-groupe de bunkeya (Ng2) (François, 2006, cailteux et al.2007).

3) LE GROUPE DE KUNDELUNGU

Il débute vers le bas par une mixité épaisse d’environ 40m ; nommé le Petit
Conglomérat. Elle est surmontée par des sédiments presque exclusivement détritiques à
ciment plus ou moins dolomitique.

Le tout s’est déposé dans un milieu marin. Deux cycles sédentaires permettent
de le diviser en trois sous-groupes de haut en bas (François, 2006, batumike et al. 2007) le
sous-groupe Gombela ou ku1 (ancien Ks1), le sous-groupe Nguba ou Ku2 (ancien Ks2) et le
sous-groupe Biano ou Ku3 (ancien Ku3).
 ~ 10 ~

Tableau I.1. Présentation de la subdivision du système katanguien

Super- Groupe Sous- Formation Lithologie

groupe groupe
± 500 Ma Biano Conglomérats rouges, arkoses, grès
(Ku3) et shales
Kiubo Ku2.2 Grès, microgrès dolomitiques et
(Ku2) shales, rares horizons de calcaire
Kundelung Ku2.1 Grès fins et shales avec quelques
u fins lits de grès feldspathiques roses
Kalule Ku1.3 Silts dolomitiques et shales
(Ku1) Calcaire dolomitique rose à gris
Ku1.2 Shales et grès micacés fins
dolomie rose à grise
(Ku) Ku1.1 Mixtite (petit conglomérat) : 565Ma
Monwezi Dolomie grise, pourpre et beige
(Ng2) alternant
Nguba avec des shales verts et gris (série
(Ng) récurrente) shales, grès fins rose
Muombe Ng1.3 Silts dolomitiques et shales
(Ng1) Ng1.2 Dolomie stromatolithique et shales
Katanguien (Kaponda), dolomie laminaire à
massive (Kakontwe)
Ng1.1 Mixtite (grand conglomérat) :
760Ma
Mwashya R4.2 Shales, shales carbonés, grès
(R4) arkosiques
R4.1 Dolomies avec jaspes et oolithes
ferrugineux, bancs d’hématite et
niveaux des pyroclastites
Dipeta R3.2 Dolomie interstratifiée avec grès et
(R3) grès feldspathiques
R3.1 Shales avec grès feldspathiques
grossiers ou fins
Mines Kambove Dolomie laminaire,
(R2) R2.3, CMN stromatolithique et talqueuse
et microgrès dolomitiques
Roan Shales Shales dolomitiques, shales carbonés
dolomitique et occasionnellement dolomie, grès
s (SD, R2.2) et arkose
Shales dolomitiques, dolomie
siliceuse au sommet
Kamoto Dolomie stromatolithique avec
(R2.1) shales intercallés (RSC)
Dolomie siliceuse litée et laminée
(RSF)
Microgrès ou silts dolomitiques
(RAT grises)
± 850 Ma RAT (R1) R1.3 Microgrès ou silts massifs
 ~ 11 ~

dolomiticochloriteux hématitiques
R1.2 Microgrès ou silts chlorito-
hématitiques roses à gris-pourpre,
grès à la base et dolomie
stromatilithique au sommet
R1.1 Microgrès ou silts hématitiques
légeèrement dolomitiques rouges
lilas

c. Minéralisation

Quatre principaux types de minéralisations sont connus dans le Katanga à

savoir :
 Les minéralisations Cu-CO,
 Les minéralisations Zn-Pb-Cu,
 Les minéralisations U-Ni-Co, Les minéralisations Fe.

Les minéralisations Cu-Co de loin les plus importantes, sont encaissées au

Katanga dans le sous-groupe des mines où elles forment deux corps minéralisés de plus ou
moins 1,5m d’épaisseur (ore body inferieur : R.A.T grise, D.Strat et RSF et ore body
supérieur SDB) séparés par un horizon généralement connu dans le Mwashya (gisement de
Shituru et Tilwezembe).

 R.A.T : Roche argilo talqueuse ;

 D.strat : Dolomie stratifié ;
 RSF : Roche siliceuse feuilleté ;
 SDB : schistes dolomitiques de base.

Les minéralisations Zn-Pb-Cu sont situées au sein d’une même formation

calcaro-dolomitique du Groupe de Nguba connue sous le nom de Calcaire de Kakontwe.
Néanmoins, on signale dans les dolomies de Mwashya et de Mulungwishi une minéralisation
exclusivement plombifère (Mukeya 1998).

La minéralisation U est liée à celle du Co et du Ni, mais il est à noter que

l’Uranium se rencontre d’avantage dans l’ore body inferieur. En ce qui concerne les
minéralisations ferrifères, d’importants amas de fer oxydé composés de magnétite et
d’hématite existent. La plupart d’entre eux sont localisés dans le Mwashya, le Nguba et le
Roan.
 ~ 12 ~

Figure I.5 la carte présentant les différentes formations du Katanga et leurs minéralisations
associées

B. GEOLOGIE LOCALE (GISEMENT DE KAMFUNDWA)

1) Présentation du gisement de Kamfundwa

Le gisement de kamfundwa est situé dans la faille d’extrusion de M’sesa

orientée au NW-SE dans la région de Kambove. (François à 2006). Le gisement de
Kamfundwa comprend sept écailles majeures du Groupe de Mines (R2). Le gisement se
compose d’écailles de dolomies stromatolitiques talqueuses laminées, en contact avec les
roches du Kundelungu par une faille occupée par une brèche monogénique faite du sous-
groupe R1 (RAT lilas).
 ~ 13 ~

Deux types de CMN brèchifiés sont identifiés. Le premier est composé de

fragments de roches angulaires, elliptiques et non cimentées. Ces fragments sont géneralement
disposés avec grand axe vertical. Ces brèches sont enrichies en cristaux de malachite massive,
de chrysocole et d’oxydes noirs.

Contrairement au premier type de brèche, le second est divisé en plusieurs partis

qui conservent leur stratification originale, et celles qui sont hautement fracturées avec
pratiquement aucune stratification et donc pas des dépôts minéraux. Les deux brèches
minéralisées et non minéralisées se trouvent dans des zones de failles transversales. La zone
de faille hautement fracturée est liée au cœur du fragment plis et est riche en malachite,
chrysocole et en oxydes noirs.

Les directions du plan cde stratification mesurées dans la brèche stratifiée varient
de NNE-SSW à ENE-WSW. Les roches du Kundelungu moins inclinés entourant le gisement
sont affectées par des failles sub-verticales.

Figure I.6. localisation de Kamfundwa sur l’arc lufilien

2) Morphologie du gisement
 ~ 14 ~

Du point de vue morphologique, le gisement de Kamfundwa est semi-

dressant d’origine sédimentaire. Ce gisement étant stratiforme, il est géométriquement
subdivisé en deux parties. L’examen de la morphologie du gisement permet de faire le choix
du mode et de la méthode d’exploitation du gisement étudié.

Le gisement de KAMFUNDWA se subdivise en deux principales parties, dont

l’une au Nord, qui constitue la phase B, et l’autre au Sud, du côté où passe la rivière
Mulungwishi, qui constitue la phase A. il faut signaler que le gisement de KAMFUNDWA
est constitué d’un ensemble de couches schisteuses ou écailles, qui sont toutes d’origine

sédimentaire.

Figure I.7 La morphologie du gisement de KAMFUNDWA

3) stratigraphie du gisement
La lithologie du gisement de Kamfundwa se présente du sommet à la base,
sachant qu’il s’agit d’une méga-brèche du Roan, de la manière ci-après :
 Brèches
 CMN : Calcaires à Minéraux Noirs ;
 SD : Shales Dolomitiques ;
 RSC : Roches Siliceuses Cellulaires ;
 RSF : Roches Siliceuse Feuilletées ;
 SDB : Shales Dolomitiques de base ;
 D.strat : Dolomies stratifiées ;
 ~ 15 ~

 RAT : Roches Algilo-Talqueuses ;

 SDS : Shales Dolomitiques Supérieurs ;
 CalcSch : Calcaires Schisteux ;
 RGS : Roches Gréseuses Supérieures ;
 DolDip : Dolomies de la Dipeta ;
 RAT grise : Roches Argilo-Talqueuses grise ;
 Kundelungu : KU anciennement dit Ks, formations du Kundelungu supérieur, les
effets de la tectonique s’observent sur le terrain par la discontinuité avec des
contacts qui sont parfois logique, mais avec deux formations appartenant à deux
lambeaux distincts.

Figure I.8 section géologique du gisement de Kamfundwa

4) Tectonique du gisement
Le gisement de KAMFUNDWA appartient à une région fortement accidentée
àrelief jeune. Ce gisement fait partie d’une série de nappes de ROAN que nous citons :

M’SESA, KAZIBIZI, KAMFUNDWA, SHINKOLOWE. Ces nappes

 ~ 16 ~

jalonnent un accident tectonique de charriage généralement observé dans cette région, que
forme le flanc nord du synclinal de KAMBOVE. Ces amas des roches anciennes (ROAN) ont
formé des extrusions en remontant entre les failles que l’on peut suivre depuis la cité
KIKULA à Likasi jusqu’au Nord-Ouest de SHANGOLOWE. DEMESMAEKER (1962)
ainsi que

François (1973 et 1987) distingue trois secteurs aux effets tectoniques inégaux :

 Le secteur Sud-Est : la tectonique est simple et caractérisée par des anticlinaux

complets
 Le secteur centre : la tectonique est extrusive et les plis déversés vers le sud. Il s’agit
des régions des LIKASI, SHINKOLOBWE, KAMBOVE et FUNGURUME

 Le secteur Ouest : la tectonique est extrusive, chevauchante et se termine par un

charriage. C’est le secteur de Kolwezi qui présente une structure très complexe et
faillée.

Dans la région de KAMBOVE d’où est localisée la mine de KAMFUNDWA

la tectonique est extrusive, chevauchante, les anticlinaux sont faillée et des plis déversés vers
le Sud.

5) Réserves du gisement
Les réserves géologiques ou probables sont celles qui sont évaluées lors de la
prospection semi-détaillée ou semi-systématique grâce aux travaux miniers (puits et
tranchées) et sondages.

La réévaluation des réserves géologiques du gisement de KAMFUNDWA

par
découpage pré sélectif faite par le service géologique de Kambove, a ressorti les réserves
suivantes dans la limite de ladite mine, qui se résument dans le tableau I.2 ci-dessous :
 ~ 17 ~

Tableau I.2 présentation des réserves géologiques de Kamfundwa

6) Hydrogéologie

L’hydrogéologie est une science de la géologie qui s’occupe de la recherche, de

 ~ 18 ~

la circulation et du captage des eaux dans le sous-sol. C’est donc une branche de la géologie
qui s’occupe des eaux souterraines.

Le secteur du gisement de KAMFUNDWA se trouve en bordure septentrionale

du plateau séparant les eaux du Congo et du Zambèze, contrairement à la plupart des
gisements cuprifères, rencontrés plus au Nord dans la zone de relief intermédiaire entre ce
plateau et les plaines alluviales des sources du Congo.

CHAPITRE II : NOTIONS SUR LA FRAGMENTATION

II.1. INTRODUCTION
La connaissance du type de terrain est très nécessaire pour la fragmentation
dans une mine à ciel ouvert, d’autant plus que toutes les opérations en sont fonction. Dans ce
second chapitre, il sera question de développer les notions sur l’abattage par tir à l’explosif.

II.2. OBJECTIFS DE LA FRAGMENTATION

La fragmentation est une opération qui consiste à désagréger la roche au moyen
des tirs à l’explosif. La fragmentation étant l’abattage de la roche par tir à l’explosif, double
sens qui synthétisent, son objectif dans l’exploitation d’une mine, à savoir :

 Désagréger les terrains présentant une certaine dureté afin de faciliter

le travail des engins de chargement (Pelle) ;

 Réduire ensuite les dimensions de blocs trop grands pour être chargés
en suite dans les unités transporteuses, ainsi que les blocs dépassant les
possibilités des mailles des concasseurs à l’usine de traitement.

II.3. OPERATION DE FRAGMENTATION

Dans le domaine d’abattage par tir à l’explosif, nous avons deux grandes
opérations ci-dessous :

1. Le forage ou battage (des trous de mines) ;

2. Le minage (tir à l’explosif)

A. LE FORAGE
a. Définition
 ~ 19 ~

C’est une opération qui consiste à créer des cavités sous formes cylindriques
dans la roche à l’aide d’une machine foreuse dans le but d’y loger des explosifs en vue de faire
détoner. Ce donc la création (ou l’ouverture) d’un trou et/ou dans massif rocheux.

b. Moyens
La foration peut se faire par :
 Percussion : suivant le principe primitif, pour casser la roche, et qui
consiste à taper sur une barre en contact avec la roche et à la tourner,
actuellement la percussion se résume au mouvement d’un piston dans
un cylindre.
 Rotation : on entame la roche grâce à la rotation de l’outil de coupe.
 Roto-percussion : on utilise ici la rotation et la percussion, et 80% de
l’énergie est utilisée pour la rotation et 20% pour la percussion.

C. Paramètres de forage
i. Profondeur des trous des mines
Sachant qu’il y a plusieurs catégories de terrain, on doit tenir compte d’un sur-
forage afin d’éliminer les pieds le butte éventuels après le minage primaire. L’expérience
montre que pour chaque type de terrain ; on attribue un sur-forage (SF) approprié qui est lié à
l’écartement des rangées des trous de mini par le paramètre V qui est la ligne de moindre
résistant. Ainsi la profondeur de trous de mines peut être définie par :


Avec :
 P : la profondeur du trou de mine en
m S : hauteur du gradin en m

Cette hauteur doit vérifier l’inégalité suivante :

𝑯𝒈 ≤ 𝑯𝒄𝒎 𝒂𝒗𝒆𝒄 𝑯𝒄𝒎 : Hauteur de maximum de creusement en mètre

 : l’angle d’inclinaison des trous

 𝐚 : le coefficient dont le résultat de l’expérience atteste pour les différentes
catégories de terrains des valeurs figurant dans le tableau ci-dessous.
 ~ 20 ~

Tableau II.1 : valeur de a dans les différents types de terrain.

Valeurs de (α) en fo nction du type de terrain
Terrains T2 T2D T3 T3D
a ∞ V 3 2,5

Faisons remarque que le sur-forage permet une bonne sortie du pied de gradin
en vertu de la progression en forme de cône d’un explosif dans un trou lors du tir. Par
ailleurs ; le sur-forage est fonction de la dureté du terrain. Plus le terrain est dur plus le sur-
forage est grand afin d’éviter la formation des pieds de butte qui seront difficiles à évacuer
avec un excavateur.

ii. Diamètre de trous des mines

Le diamètre des trous des mines est un des paramètres de base à tout calcul de
fragmentation. Il dépend essentiellement de l’équipement de forage dont on dispose. Les
dimensions de la maille de forage augmentent avec le diamètre de trous des mines.

iii. La surface de Maille de forage

La surface de maille de forage est définie par l’expression suivante :

; Avec

• Sm : surface de la maille de forage en m²

• V : l’écartement entre différentes rangées de trous de mine parallèles
au front d’abattage ; ce dernier est déterminé en fonction de dureté de
terrain du point de vue de minage, il est exprimé en m.

• E : la distance entre deux trous de mines voisins d’une même rangée.

Elle est exprimée en m.

Dans une exploitation des mines à ciel ouvert nous avons généralement trois
sortes des mailles de forage des trous des mines, qui sont :

1) La maille carrée
C’est une suite de quatre trous de mine qui forme géométriquement un carré et
sa diagonale est parallèle à la direction des couches.
 ~ 21 ~

V
E

Figure II.1 : maille carrée

2) Maille rectangulaire
Ici la distance entre deux trous d’une rangée et celle de l’écartement entre deux
rangées ne sont égales (E≠V).

Figure II.2 : maille rectangulaire

3) La maille en quinconce
Elle permet d’éviter la dilution des minerais lorsqu’on sait que les diagonales au
sommet de chaque carré forment les rangées des trous, tandis que les petites diagonales
constituent les plus petites distances entre deux rangées des trous.
 ~ 22 ~

Figure II.3 : maille en quinconce

Les trous de mine étant en quinconce leur disposition doit satisfaire aux
conditions suivantes :
 Pour éviter la dilution des minerais, V doit être perpendiculaire à la
direction des couches.

 Pour abattre les produits selon la ligne de moindre résistance, V doit

répondre à l’inégalité suivant : V ≤ E

Tableau II.2 : les mailles de forage selon les différents types de terrains
Caractéristique du point de
Type de terrain Maille de forage (en mètre)
vue abattage
Terrain tendre (T2) Pas de minage Pas de forage
Cohésion plus ou moins
forte dont l’excavation 8X9, 6X8
Terrain relativement tendre nécessite un tir 7X9, 6X7
(T2D) d’ébranlement de faible 8X8
charge d’explosif
Nécessite des tirs d’abattage
6X7
Terrain du (T3) avec charge d’explosif plus
6X6
conséquente
Fragmentation avec une
Terrain relativement dur
charge d’explosif plus 6X6
(T3D) brisant

Pour réaliser un bon résultat de minage, une étude de reconnaissance géologique

du terrain devra être effectuée car c’est en fonction de la nature et de la qualité du terrain que
seront choisis certains paramètres de forage et de minage. Un terrain qui compte plusieurs
discontinuités compromettrait la puissance de l’explosif. Si le positionnement des trous sur le
lot à miner ne tient pas compte de celle-ci ; compte tenu du fait que les gaz s’échapperaient
par celle. Ceci conduirait à des gros blocs non fragmentés après le minage primaire qui
nécessite encore une quantité d’explosif pour le minage secondaire.
 ~ 23 ~

d. Implantation du lot de forage

Un lot de forage est un plan représentant les endroits prévus et précis où l’on doit
forer. Son implantation exige la connaissance du terrain (la direction des couches et leurs
successions). La succession intervient par ce que toutes les couches ne sont pas minéralisées
et que l’on doit d’arranger pour ne pas mélanger les minéraux aux stériles lors du minage
primaire. Dans un carré, la ligne de moindre résistance est la diagonale.

La réalité est qu’on trouve le quadrillage de façon à placer l’une des diagonales
perpendiculairement à la direction des couches.
En effet ; lors du minage primaire, les produits abattus auront tendance de fuir
(se déplacer) suivant la diagonale. Avec l’objectif de ne pas mélanger les produits, il suffit
seulement de placer la diagonale perpendiculairement à la direction des couches afin de
répondre à ce besoin. Ce critère fait que sur terrain, les trous de mines paraissent être en
quinconce. Alors connaissant ainsi la nature de terrain à forcer et la maille de forage, on peut
faire un plan représentatif du lot de forage sur papier à une échelle bien déterminée. Ce plan
sera fait de façon que le critère de perpendicularité d’une des diagonales du carré à la direction
des couches soit respecté.

Une fois le plan élaboré et approuvé ; le service de topographie sur demande du

service de fragmentation, réalise l’implantation par la matérialisation des coordonnées
géodésiques et a détermination du lot à forcer à l’aide des plaques établissant la maille de
forage, cette opération s’appelle piquetage.

L’opération est réalisée de la manière suivante :

 L’opérateur évalue la position qu’il veut donner à la première rangée au moyen d’un
point de référence qui est estimé par la banquette en pied comme précédemment, et
place sa première rangée en fonction d’elle.

 L’opérateur place ensuite le premier trou, puis reporte l’espacement entre les trous au
moyen de son décamètre. Il place ainsi les trous suivants.

 A partir de la première rangée, il place la seconde, puis éventuellement la troisième

rangée, théoriquement parallèlement à la rangée précédente. Il place ensuite les trous
sur ces rangées. C’est l’opération d’implantation de la première rangée. Il existe
cependant des méthodes avec des outils de mesure des paramètres importants pour le
 ~ 24 ~

positionnement de la première rangée, et ainsi est améliorée notamment la précision de

l’implantation.

Les engins de forage dans une exploitation minière :

 Foreuse
 Sondeuse

B. LE MINAGE
a. Généralités
Nous avons dit plus haut que le forage consistait à créer des cavités dans une
roche afin de loger des explosifs pour ébranler le massif rocheux, cette action de mettre les
explosifs dans les trous préalablement forés en vue de les faire exploser, c’est ce que nous
appelons le minage ; ce dernier intervient lorsque la roche résiste au passage du godet d’une
pelle ou d’une chargeuse ; c’est-à-dire dès lors qu’on a à faire à une roche relativement dure,
dure ou très dure, imposant ainsi un choix de la méthode d’abattage particulier à cet effet ;
pour ne citer que l’abattage à l’explosif. L’ensemble des travaux d’abattage à l’explosif doit
satisfaire à plusieurs impératifs que lui imposent les particularités de l’exploitation à ciel
ouvert notamment :

 La sécurité du personnel et de l’équipement,

 La garantie des réserves suffisantes du minerai abattu pour la
production, planifiée en assurant des activités ininterrompue de la mine
à ciel ouvert. De ce fait ; il convient de maintenir un avancement
constant des travaux d’abattage par rapport au front de chargement.

 La granulométrie des produits abattus pouvant être considérée

acceptable devant les impératifs des opérations technologique
ultérieures.

b. Objectifs du minage
Le but poursuivi par le minage à un double sens :
 Désagréger la roche présentant une certaine dureté afin de facilité le
travail des engins de chargement,
 ~ 25 ~

 Réduire ensuite les dimensions des blocs trop grands pour être chargés
ensuite dans les unités de transport, ainsi que les blocs dépassant la
capacité des mailles de trémie des concasseurs à l’usine de traitement.

C. sortes de minage
Par ailleurs ; signalons qu’il existe deux sortes de minage dans une mine :
 Le minage primaire et
 Le minage secondaire

i. Minage primaire
C’est le tir qui se fait dans massif rocheux non ébranlé au pare avant, celui-ci ne
s’effectue pas au hasard, mais selon de plan (schémas) et des situations qui doivent répondre à
certains objectifs. Selon ces objectifs ou situations, le minage s’effectue de 3 manières
différentes.

 Minage en butte dégagée

C’est un minage qui s’effectue lorsque devant la surface de dégagement, il
n’existe aucun matériaux préalablement abattu ; ici départ et d’autre du volume ou du bloc à
miner il y a des surfaces dégagées.

 Minage avec matelas

C’est un minage qui s’effectue lorsque les produits du minage précédent ne sont
pas encore totalement enlevés. Les matelas est donc défini comme un ensemble des déblais
provenant d’un minage précédent et en attente d’excavation sur lequel on rabat le minage en
cours.

Lm
Figure II.4 : minage avec matelas
 ~ 26 ~

Il est nécessaire de repérer avec précision la limite de la zone minée

précédemment

 Minage en ferme
C’est un minage qui s’effectue sous une aire de dégagement hormis la surface
de la plateforme elle-même. Ce bouchon est V ou généralement un seul trou part en premier
pour créer un espace de dégagement pour les autres trous. Dans ce genre de minage, nous
signalons un cas particulier ; il s’agit de creusement d’un puits. Dans ce type de minage on
réalise un bouchon de la manière du souterrain mais verticalement.

Quel que soit le type du minage à effectuer une défaillance de ce dernier peut
se faire remarquer par rapport aux résultats obtenus nous nous retrouvons dans cette situation
de disfonctionnement ; un minage secondaire sévère indispensable afin de corriger les mauvais
résultats obtenus au minage primaire. Concernant les gros blocs, le minage secondaire s’avère
important lorsque les gros ne respectent pas les conditions ci-après :

Selon la capacité du godet de l’excavateur ou de la chargeuse :

avec

• a : dimension maximum des blocs

• cg : capacité du godet et
l’excavateur selon la largeur de la bande
transporteuse :

avec
• b : la largeur de la bande
transporteuse Suivant la longueur de la
transporteuse :

𝒂 ≤ 𝟎, 𝟖𝟓. [𝒎] avec

• A : dimension de la maille
d’entrée du concasseur
Si a brise cette condition on passe au minage secondaire

ii. Minage secondaire

 ~ 27 ~

Comme nous l’avons dit précédemment, le minage secondaire s’impose pour

traiter les ratés obtenus après le tir du minage primaire, sont traites ici ; les gros blocs, le pied
de butte et les bosses. L’intervention du minage secondaire est liée au type d’excavateurs
utilisés (capacités du godet), aux unités de transport, aux ouvertures d’entrée des concasseurs
ainsi qu’aux dimensions des mailles d’entée à la trémie de réception à l’usine de traitement.

d. Paramètres de minage : les principaux paramètres de minages sont :

i. La charge spécifique
C’est la quantité d’explosif nécessaire pour abattre correctement 1𝑚3 de terrain
donné. Elle est exprimée en g/𝑚3 et est évaluée en équivalent d’explosif de référence (par
exemple Anfo). Le minage au cordeau détonant nécessaire une grande charge explosive pour
compenser la perte d’énergie due à l’amorçage latéral de la charge de colonne par le cordeau.

C’est ainsi que le siège KOLWEZI Mines (SKM) de la Gécamines a retenu les
charges d’explosifs données dans le tableau ci-dessous pour le minage au cordeau détonant.
Par ailleurs, suite aux réalités d’usage des tubes NONEL, SKM a suggéré les charges
suivantes :

Tableau II.3 : charge spécifique les types de terrain

Catégories des terrains Charges explosifs [𝒈/𝒎𝟑]
Tir au cordeau détonnant Tir au Nonel
2D 250-300 150-200
3 450-650 250-350
3D 720-920 450-550

La charge spécifique se traduit par cette formule mathématique :

𝑸𝒕
𝑸𝒔𝒑é =
𝑽

Avec :
• 𝑸𝒔𝒑é: charge spécifique

• 𝑸𝒕 : quantité totale d’explosif/trou

• 𝑽 : volume des matériaux (bloc) à abattre
 ~ 28 ~

ii. La hauteur du bourrage

La hauteur minimale du bourrage se détermine en fonction de la durée du terrain
et de l’expérience du mineur. On peut également utiliser les formules empiriques (voir le
cours de projets miniers à ciel ouvert). Une hauteur insuffisante provoque des projections de
boue ou de terre. Ce qui entraîne une perte sensible d’énergie d’explosifs. L’expérience
montre que s’il n’y a pas de bourrage, le minage peut être sans effet. Mais d’une manière
générale, le trou est poché et l’effet d’explosion n’atteint pas la surface.

Par ailleurs, si la charge est insuffisante et que la hauteur de bourrage est trop
grande, l’effet de l’explosion n’atteint pas la surface il y aura un camouflet et le terrain sera
seul ébranlé. Le tableau ci-dessous donne la hauteur de bourrage adopté à la Gécamines pour
différentes catégories de terrain avec la profondeur des trous de mine variant de 11 à 12 m.

Tableau II.4 : hauteur du bourrage suivant le type de terrain

Catégories de terrains Hauteur du bourrage (m)
T2D 6à7
T3 5 à 5,5
T3D 4,5
T3D* 4

iii. Mode de raccordement

La connaissance approfondie de la géologie reste en vigueur pour un chef de tir
car non il en a besoin pour les opérations des calculs de charges mais ainsi pour le sens de
raccordement des trous du lot à miner aussi l’orientation d’un minage sont décidée en fonction
du site et des ouvrages à protéger. En effet ; certaines règles bien pratiques sont à savoir
respecter, notamment :
Le raccordement toujours en travers banc et jamais avec les bancs dans le terrain
minéralisé pour éviter la dilution des produits et faciliter le tirage par l’engin de
chargement.
 ~ 29 ~

 Raccordement au cordeau détonnant

On relie tous les brins des cordeaux au cordeau maitre ou cordeau principal
suivant un schéma de tir choisi de sorte que les cordeaux dérivés soient dirigés dans le sens
d’où vient l’onde de détonnant (OD).

 Raccordement au dispositif Nonel

Dans ce genre de raccordement chaque tube Nonel du trou est relié :
 Soit au cordeau détonant (principal) grâce à un multiple clip ou un cobra
 Pu alors à un bloc de raccord à retard extérieur (SL) qu’on appelle les « micros retard
» ou « relais de surface ». Puisque nous avons parlé de relais de surface ; ouvrons une
petite parenthèse pour expliquer l’utilité de leur emploie dans le raccordement des
trous de mine.

Iv. Mode d’initiation

Les schémas de tirs utilisés de nos jours tiennent compte des contraintes du lieu
où on se trouve et des résultats escomptés :
 Le pendage de couche ou du gisement pour souci de sélectivité
 La présence des matériels à sauvegarder (environnement)
 Le schéma de tir en bouchon trapèze Il existe quatre types de schémas :

1. Le schéma de tir rangé par rangée

2. Le schéma de tir en V ou au chevron
3. Le schéma de tir trou par trou
4. Le schéma de tir en bouchon trapèze

H
F
 ~ 30 ~

Figure II.6 Schéma de tir en V ou au chevron

Figure II.7 Schéma de tir trou par trou

Figure II .8 Schéma de tir en bouchon trapèze

 ~ 31 ~

 Mode d’initiation
On distingue deux modes d’initiation :
1. L’initiation électrique qui se fait à l’aide des allumeurs électriques et
des électro-détonateurs. Les capsules donatrices connectées directement
aux allumeurs sont appelées détonateurs électriques instantanés

2. L’initiation par feu qui se fait au moyen d’une mèche lente et d’un
détonateur ordinaire dont la partie vide est appelée à recevoir la mèche
lente pour sertissage la mèche lente a comme particularité de brûler
avec
une grande régularité et de produire en fin de combustion sur une
longueur donnée, un jet d’étincelle capable d’allumer la charge
d’allumage située dans le détonateur.

La vitesse de combustion est de 0,9 cm/s. le détonateur ordinaire ou

simple est utilisé pour la communication d’un choc violent à la charge
du cordeau détonant.

II.4. Conclusion partielle

La fragmentation dans une mine à ciel ouvert demande une connaissance
préalable sur le comportement des roches face aux sollicitations du taillant de la foreuse dans
un premier temps ; deuxièmement connaître le comportement des roches vis-à-vis de
l’explosif employé lors de travaux de tir sachant bien sûr que le terrain a un comportement
indépendamment de toute manipulation, ainsi nous venons de le démontrer que les mailles de
forage sont proportionnelles au type de terrain rencontré.

C’est pourquoi, les notions sur la fragmentation qui est un moyen d’abattage par
tir à l’explosif ont été développée, dans ce deuxième chapitre de notre travail afin de bien
analyser son impact technique, dans l’exploitation de la mine à ciel ouvert de Kamfundwa
dont l’exploitant est la Générale des carrières et des mines, Gécamines en sigle.
 ~ 32 ~

CHAPITRE III. IMPACT DE LA FRAGMENTATION DANS LA MINE DE

KAMFUNDWAA

III.1. INTRODUCTION
Dans ce chapitre, il sera question d’analysée les impacts techniques tout en
utilisant la méthode empirique qui ont été proposées par l’auteur dans l’art du minage. Les
formules empiriques qui sont établies sur base des essais ou des expériences
et l’application de ces formules empiriques quoi que donnant des résultats
proches de la réalité dans certains cas, ne peut être généralisée car limités
par les hypothèses de travail ;

La méthode analytique basée sur une formulation à partir des lois
physiques et un raisonnement analytique sur le phénomène.

III.2. DETERMINATION DE LA LIGNE DE MOINDRE RESISTANCE

Lorsque l’abattage des roches se fait par des travaux de tirs, le problème
principal de calculs technologiques consiste à déterminer « la ligne de moindre résistance » au
pied du gradin Wp, mais avant toute chose, il convient de justifier l’inclinaison de trous de
mine (trous de mine verticaux ou trous de mines inclinés). Il est établi que la ligne de moindre
résistance au pied du gradin en fonction du diamètre d se traduit par les expressions
empiriques suivantes :

 Pour les roches fracturées faciles à fragmenter : Wp max < 50d

 Dans les roches fracturées assez résistantes lors de la fragmentation par
le tir : Wp max < 40d
 ~ 33 ~

 Dans les roches massives, tenaces et difficiles à fragmentation par le

tir : Wp max < 30d

Wp max : la valeur maximum de la ligne de moindre résistance.

Dans les conditions répondant aux formules ci-dessous, il est supposé qu’il ne
restera de massifs résiduels à la base du gradin qui nécessiteraient un minage secondaire. En
plus la valeur minimale de Wp doit satisfaire à la condition de sécurité exprimée par
l’expression suivante :

Avec a : angle de talus naturels de la roche

β : angle de talus du gradin bc : base du
prisme d’éboulement
abc : qui représente le prisme d’éboulement.

La comparaison des valeurs Wpmax et Wpmin permet de choisir l’angle

d’inclinaison des trous. Il convient d’utiliser les trous de mine inclinés lorsque Wp min< Wpmax
car l’utilisation des forages verticaux entrainerait relâchement insuffisant du pied du gradin
avec comme conséquence un massif résiduel au pied du gradin ou de la butte.

Il est d’autre part toujours nécessaire de placer les sondeuses en dehors de la

zone d’éboulement (base du prisme d’éboulement).
Le choix sur l’inclinaison ou non des trous de mine étant fait, on détermine la
ligne de moindre résistance au pied du gradin compte tenu des conditions géologiques et
techniques ; à savoir :

 La quantité d’explosif par m de trou de mine (kg/m) ;

 La consommation spécifique d’explosif (kg/m3) ;
 La chaleur du gradin ;
 La longueur du trou de mines inclinées ;
 Le coefficient de rapprochement des trous.

a.Pour les trous de mines verticaux

Pour les trous de mine verticaux, la détermination de la ligne de moindre
résistance au pied du gradin peut être obtenue à partir de la formule empirique suivante :

Wp =
 ~ 34 ~

Avec :
P : la quantité d’explosif par mètre de trou de mine en fonction du diamètre de forage et de la
densité de charge. Elle dépend du type d’explosif et du mode de chargement. Il est exprimé en
Kg/m

q : la consommation spécifique d’explosifs exprimé en Kg/m3. Elle dépend de la nature des

roches et du type d’explosif ainsi que des conditions de tir

(Avec ou sans eau) ;

Kr : le coefficient de rapprochement des trous de forage qui varie entre 0,75 et 1 lors de
l’abattage à l’explosif au moyen d’une seule ou deux rangées des trous de mine verticaux
amorcées par cordeaux avec détonateurs ordinaires. On peut aller jusqu’à 1,85 et mine 2 pour
l’abattage par plusieurs rangées avec microretards.
Hg : la hauteur du gradin (m)

b.Pour les trous de mine inclinés

Pour les trous de mine inclinés, on applique la formule empirique suivante :
√𝑝 2 +4𝐾𝑟 .𝑞.𝑝.𝐻𝑔 2 .𝐿𝑡−𝑝
Wp = 2𝐾𝑟 .𝑞.𝐻𝑔

Avec Lt : la longueur du trou de mine incliné. Il se calcule par

Lt HgSin sf

Sf : surforage ou valeur de l’approfondissement des trous de mine en dessous du niveau

d’exploitation. On peut le calculer grossièrement par sf=10d d : diamètre des trous de mine

III.3. ETABLISSEMENT DES CERTAINS PARAMETRES DE LA

FRAGMENTATION PAR LES METHODES DES CERTAINS SPECIALISTES

Selon les différents spécialistes dans l’art et l’ingénierie du minage ont dû

établir
chacun dans son champ d’essai des formules qui ont fait leurs preuves avec des résultats
satisfaisants.
 ~ 35 ~

Les formules étant établies sur base des critères différents selon les auteurs et
les
lieux, ainsi il est indispensable de les soumettre à une étude de sensibilité lors du choix de la
formule qui offrira les meilleures opportunités d’emploi pour les terrains à miner.

III.4 METHODE D’AECI (AFRICAN EXPLOSIVE CHEMICALES INDUSTRIELS)

La méthode expérimentale d’AEL permet, en fonction d’une charge spécifique

bien déterminée par différents essais, fonctions de la nature de certains types de roches, de
déterminer par la charge spécifique réelle d’une roche étudiée.

Les résultats d’un tir ayant un effet direct sur la sureté, l’efficacité et les couts
des opérations de minage, des facteurs suivants doivent être pris-en considération :
 Le type d’explosif ;
 Le type de roche ;
 La longueur de trou de mine ; Le diamètre du trou de mine. 1)La
charge spécifique d’explosif q :

Elle est définie comme étant la masse d’explosif requise pour fragmenter un
mètre cube de roche in situ. Elle s’exprime en Kg/m3 elle dépend de :
• La durée de la roche ;
• Des conditions physico-mécaniques de la roche ;
• De la force ainsi que des caractéristiques de l’explosif.
Ainsi, la charge spécifique d’explosif peut se calculer par :

Avec :
 Lc : la longueur de la charge d’explosif dans un trou de mine
 P : la densité de la charge linéaire d’explosif (Kg/m)
 E : espacement entre deux trous de mine d’une même rangée
 B : écartement entre deux rangées consécutives
 H : la hauteur des gradins
Le tableau suivant illustre les charges spécifiques généralement utilisées pour
fragmenter différents types de roches ainsi que les valeurs du facteur en rapport avec la dureté.
 ~ 36 ~

Tableau III.3 Charge spécifique et facteur de roche en rapport avec la dureté

Catégorie de roche Roche Charge spécifique Facteur de roche en
d’explosif (Kg/m3) rapport avec la dureté
Dur Andésite 0,7 12,14
Dolente
Granite
Ronstone
Silorete
Moyennement dur Dolomite 0,4 1O,11
Hornfels
Quartzite
Serpentine
Schiste
Relativement tendre Sandstone 0,3 8,9
Calcaire
Shale
Tendre Charbon 0,15-0,25 6

Sur base de la formule de la charge spécifique d’explosif ci-dessous, on peut

calculer, la dimension de la banquette B ou l’écartement entre deux rangées consécutives des
trous de mine pour ce faire, on suppose que B=E ; soit B=√𝐿𝑐𝑝/𝑞𝐻 (𝑚)

2)La détermination de la longueur de bourrage

La longueur du bourrage est déterminée expérimentalement et est influencée
par :
 La structure de la roche ;
 La longueur de la charge d’explosif ;
 Le diamètre de trous de mine ;
 La quantité totale d’explosif dans le trou de mine ;
 Le contrôle de projections des roches ; La longueur du trou de mine.

On peut calculer la longueur de bourrage par la formule suivante :

Avec :
Z : le facteur de contrôle de projections
 Z=1 : pour les tirs normaux
 Z=1,5 ; pour les tirs contrôlés
A : le facteur de la roche en rapport avec la dureté
 ~ 37 ~

Q’t : la quantité de la charge d’explosif dans le trou de mine

E’ : le facteur d’énergie de l’explosif avec l’ANFO pris comme l’explosif de référence en %.

3)Détermination de la densité de charge linéaire d’explosif

Il existe deux groupes d’explosif, chacun ayant une méthode différente
d’approche de calcul de la densité de charge linéaire d’explosif : c’est-à-dire, les explosifs en
vrac et en cartouches.

a)En ce qui concerne les explosifs en vrac, ceux-ci remplissent entièrement

les trous de mine pour autant que ce dernier ne soit pas fissuré la
densité de charge linéaire d’explosifs se calcul par :

P=
Avec :

 𝛿
𝑒 : la densité de l’explosif (𝑘𝑔/𝑚)
 𝑑𝑡 : le diamètre du trou de mine (mm)
b)Explosifs en cartouches :
Avec ces types d’explosifs, une attention doit être mise sur le degré de
déchirure
lors de chargement dans le trou de mine.
Les facteurs qui peuvent influencer la déchirure des cartouches sont :
 La profondeur du trou de mine ;
 Le rapport entre le diamètre de la cartouche et celui du trou de mine ;
 La présence de l’eau dans le trou de mine ;
 La raideur de l’explosif ;
 Les fissures sur le carton, ou l’emballage utilisé ;
 La densité de charge linéaire d’explosifs se calcule par :

P=

Avec :
Cp : le coefficient représentant le rapport entre le volume d’explosifs et celui du trou de mine.
Il est défini par :

Cp = Lc.dc²/H.dt
Lc : la longueur de la charge d’explosifs dans un trou de mine
 ~ 38 ~

H : longueur du trou de mine (m)

De : le diamètre de la cartouche d’explosif (m) dt : le diamètre du trou de mine
(mm)

III.5. TRAITEMENT DES DONNEES

1.L’EXPLOITATION A KAMFUNDWA
i. Présentation
La mine de Kamfundwa est exploitée par le mode à ciel ouvert, en utilisant la
méthode par fosses emboitées.
Actuellement l’exploitation se passe dans la catégorie des terrains jugés très
durs
ou terrain T3D. Sur ce, l’abattage se fait par tir à l’explosif. Nous pouvons préciser que notre
étude a été menée dans la phase E dans la mine de Kamfundwa.

ii. Principales opérations technologiques de base dans l’exploitation de la mine

de Kamfundwa

Généralement l’exploitation de la mine à ciel ouvert de Kamfundwa, comprend

quatre grandes opérations technologiques de base à savoir :
 L’abattage de la roche ;
 Le changement des produits abattus ;
 Le transport de produits chargés ;
 La constitution des remblais savoir d’une part les remblais à minerais et
d’autre part les remblais stérile.

iii. Fragmentation à Kamfundwa

a. Définition
La fragmentation est une opération minière qui consiste à désagréger la roche
au
moyen des tirs à l’explosif. Elle est donc constituée des forages, des trous de mine et des
minages.
 ~ 39 ~

b. Paramètre de la fragmentation de Kamfundwa

La connaissance du type de terrain est très nécessaire dans la phase E de la
mine
de Kamfundwa. Cette connaissance nous a permis de déterminer les paramètres de forage et
des minages, qui serons développer la méthode D’AECI pour le calcul des opérations dans
cette phase afin d’explicité l’impact de la fragmentation dans cette mine précisément dans la
phase E.

Les principaux paramètres de la phase E de Kamfundwa sont les suivants :

 La maille de forage, qui est carrée
 La profondeur des trous qui est de 5,5 et le sur forage est de 0,5 m dans
le terrain T3D

 Les diamètres des trous de mine qui est de 4 degrés ou 127 m

 La charge spécifique d’explosif à déterminer par la méthode d’AECI
 La hauteur de bourrage à déterminer par la méthode d’AECI
 Le mode de raccordement
 Le mode d’initiation

c.Préparation de l’opération de la fragmentation à Kamfundwa

Nous rappelons que, la fragmentation du coup de mine est une opération qui
consiste au chargement des trous de mine foré jusqu’à la mise à feu.
Les principales étapes et/ou opération de la fragmentation sont :

 La foration des trous de mine par une foreuse hydraulique HK de

l’entreprise RULCO ;

 Le curage des trous de mine ;

 Amorçage et chargement d’explosif suivant la longueur définie ;
 Le bourrage des trous de mine en utilisant le cuttings de forage ;
 Le raccordement des trous de mine au mètre cordeau ou cordeau
principale suivant les schémas d’abattage défini ;

 Nettoyage des chantiers ;

 La sécurité de minages et des matériels personnels à 500 m du chantier
d’abattage et les engins à 300 m du chantier d’abattage ;
 ~ 40 ~

 La mise à feu en utilisant les allumeurs ou exploseurs dynamo

électrique.

d.Le phénomène dû au minage

A la mine à ciel ouvert de Kamfundwa lors de minage à la succession des
phénomènes est la suivante :
 La détonation
 L’onde longitudinale vers l’extérieur
 La formation d’un réseau des fissures radiales jusqu’à environs quatre
fois le diamètre de forage

 La réflexion d’onde traction contre la face libre

 L’ouverture de fissures radiales tangentes aux fronts d’onde.
 La pénétration préférentielle des gaz sous pressions
 L’écartement et la fragmentation.

2.DETERMINATION DES PARAMETRES DE LA FRAGMENTATION DANS

LA PHASE E PAR LA METHODE D’AECI
i. Soient les données ci-dessous
 La phase d’exploitation, E ou tranche 1280-60
 La profondeur de gisement est de 260 m soit 1420-1160
 L’extension du gisement 1,5 km et largeur du gisement 900 m
 La profondeur des trous 6 m
 La maille de forage 3,5x3,5 m
 Type de terrain ; très dur ou T3D
 Méthode de calcul des opérations minière AECI ii. Calcules ou détermination
des paramètres de la fragmentation Les principaux paramètres à déterminer sont :

III.6. APPLICATION DE LA METHODE D’AECI DANS LE TERRAIN T3D DANS

LA MINE A CIEL OUVERT DE KAMFUNDWA

1) La charge spécifique d’explosif q

 ~ 41 ~

q=

2) La longueur de bourrage Lb

Lb=

3) La densité de charge linéaire d’explosif : p

III.5 IMPACT OU INTERET TECHNIQUE DE LA FRAGMENTATION DANS LA

PHASE E DE KAMFUNDWA

1)Objectif de l’exploitation dans cette phase :

 Désagréger les terrains présentant une certaine dureté afin de faciliter
le travail des engins de chargement (Pelle) ;

 Réduire ensuite les dimensions de blocs trop grands pour être chargés
en suite dans les unités transporteuses, ainsi que les blocs dépassant les
possibilités des mailles des concasseurs à l’usine de traitement.

Soient les données de la phase E :

- L= 1,5km l’extension du gisement
- L= 900m largeur du gisement
- H=20m tranche d’exploitation
 ~ 42 ~

Le volume de matériaux dans cette phase est estimé à ; v=Lxlxh= 1500x900x20=27000000𝑚3

2)Impact :
 La désagrégation ou destruction de la Roche,
 La production des produits miniers dans la zone très dure,
 La poursuite de l’exploitation dans la mine de kamfundwa,
 L’obtention des minerais de cuivre et de cobalt a des granulométries
acceptables,

 La récupération miniers et l’approfondissement de la mine jusqu’à

l’épuisement complet du gisement,

 La sécurité de la mine, des matériels et du personnel.

III.7. Conclusion partielle

L’objectif poursuivi dans cette phase E était de déterminer les paramètres
adéquats par lesquelles la fragmentation serait exécutée de façon à permettre une meilleure
granulométrie des blocs.

Pour ce faire, nous avons appliqué la méthode d’AECI utilisé dans le domaine
de l’abattage à explosif, en occurrence de la méthode empirique.
Nous avons remarqué que la méthode d’AECI est la meilleure pour être appliqué
dans la phase E de terrain T3D puisque se rapprocha de la réalité des certaines données
proposer par la Gécamines.
 ~ 43 ~

CONCLUSION GENERALE

Au terme de notre travail de fin de cycle en science et technique appliquées,

options géomine a l’institut supérieur technique des Arts et métiers, ISTAM en sigle le sujet
est intitulée «IMPACT TECHNIQUE DE LA FRAGMENTATION DANS
L’EXPLOITATION DE LA MINE DE KAMFUNDWA» (cas de la phase E).

L’objectif principal de notre travail était celui de relever l’impact ou l’apport

de
l’abattage par tir à l’explosif dans l’exploitation de la phase E de la mine à ciel ouvert de
kamfundwa.

Pour atteindre cet objectif, nous avons employé la méthode d’AECI pour
calculer les opérations minières ou les paramètres de la fragmentation.

Notre étude s’est limitée dans la phase E du projet d’exploitation du gisement

de kamfundwa celle-ci comprend la tranche 1280-1260 de ce gisement, dont l’extension est
de
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1500m et 900m de largeur. La phase E est caractérisée par les terrains très durs ou T3D, c’est
pourquoi la fragmentation s’y importante.

Apres analyses et traitement des données, nous avons obtenu comme

paramètres de la fragmentation avec la méthode d’AECI ;

 La charge spécifique, q estimée à …

 La longueur de bourrage, lb estimée à …
 La densité de charge linéaire d’explosif estimée à …

Dans cette phase d’exploitation, la fragmentation a comme impact :

 La désagrégation ou destruction de la roche,

 La production des produits miniers dans la zone très dure,
 La poursuite de l’exploitation dans la mine de kamfundwa,
 L’obtention des minerais de cuivre et de cobalt a des granulométries acceptables,
 La récupération miniers et l’approfondissement de la mine jusqu’à l’épuisement
complet du gisement,

 La sécurité de la mine, des matériels et du personnel.

En considèrent 1500m comme longueur du gisement, 900m comme largeur
et 20m comme hauteur ou épaisseur de la tranche, grâce à la fragmentation, nous pouvons
produire 27000000m3 des matériaux stockés dans cette zone jugée très dure.