Exploitation minière – Partie 2 : Technologies et techniques d’extraction au XXIe siècle
Actuellement, l’exploitation minière de surface est la méthode prédominante utilisée pour extraire les matériaux sur notre planète. L’exploitation souterraine ne représente qu’un faible pourcentage de l’activité minière totale. Et aujourd’hui, nous envisageons même l’extraction minière des fonds océaniques. Examinons de plus près chacune de ces technologies d’exploitation.
Exploitation minière de surface
L’exploitation minière de surface extrait chaque année 67,3 milliards de tonnes de matières premières, incluant les métaux, les non-métaux et le charbon. Sur ce total, 30 milliards de tonnes représentent les déchets retirés pour atteindre les matériaux réellement précieux situés en dessous. Nous exploitons la roche, le sable et le gravier à hauteur de 23,5 milliards de tonnes pour la construction, dont 2,3 milliards de tonnes servent chaque année à la fabrication du ciment. Découvrir un filon et extraire le minerai en retirant les couches supérieures est, et reste, notre technique minière la plus courante à ce jour. Aux États-Unis, 98 % de tous les minerais métalliques sont extraits par des mines de surface. Une mine de surface typique est une mine à ciel ouvert, une carrière ou une zone décapée.
Le gisement de Marmora n’était pas très grand : 850 mètres sur 220 mètres (environ 2 800 sur 720 pieds), et à son point le plus profond, il atteignait 460 mètres (1 500 pieds) sous la surface. La concentration en fer n’était pas très élevée et le minerai était donc concassé et transformé sur place en boulettes concentrées. Sur la photo, on aperçoit certains bâtiments de traitement à côté de la fosse. Lors de ma première visite, d’énormes pelles mécaniques et bulldozers travaillaient au fond de la mine pour extraire le minerai. Après 26 ans d’exploitation, la mine n’était plus économiquement rentable et les activités cessèrent. Aujourd’hui, la mine abandonnée repose comme une plaie ouverte dans le paysage, se remplissant lentement d’eau. À côté de la fosse s’étendent des montagnes de résidus. On trouve de nombreuses “Marmora” dans le monde : des fosses abandonnées entourées de haldes, sans réel effort de réhabilitation environnementale de la part des entreprises qui ont exploité ces sites ni des gouvernements qui ont accordé les licences.
Aux États-Unis, une forme encore plus extrême d’exploitation minière de surface consiste à retirer le sommet des montagnes (mountaintop removal). En 1998, le Département de l’Énergie des États-Unis a estimé que les réserves de charbon des Appalaches représentaient 28,5 milliards de tonnes, principalement concentrées au Kentucky, en Virginie-Occidentale, en Virginie et au Tennessee. Pour accéder à ces réserves, les entreprises ont demandé des permis permettant de faire exploser les sommets des montagnes et de déposer les déblais miniers dans les vallées voisines. Une fois le charbon extrait, les entreprises prévoient des programmes de réhabilitation et de restauration. De nombreuses licences ont été accordées au cours des deux dernières décennies, mais les préoccupations environnementales ont récemment ralenti ce type d’exploitation. En janvier 2011, l’Agence de protection de l’environnement des États-Unis a annulé un permis de “mountaintop removal” demandé par une entreprise en Virginie-Occidentale, invoquant des préoccupations liées à la qualité de l’eau, à la vie aquatique et aux impacts environnementaux durant et après l’exploitation. Des études menées sur d’autres sites similaires ont montré que les méthodes de production et de réhabilitation contribuaient à une dégradation environnementale nécessitant une réévaluation. Ce n’est qu’un exemple de ce que réserve l’avenir de l’exploitation de surface dans de nombreux pays développés.
Dans les pays en développement, cependant, le besoin de construire des infrastructures stimule l’exploration et la progression de l’exploitation minière de surface, avec tous les risques environnementaux que cela implique. L’ONU estime qu’en 2038, l’humanité extraira 138 milliards de tonnes de matériaux de la Terre grâce à des techniques d’exploitation de surface, la majorité de cette croissance provenant des pays en développement.
Exploitation minière souterraine
Les exploitations souterraines creusent des puits et des galeries dans la Terre pour atteindre les gisements de minerai enfouis. Les mines peuvent être composées de puits verticaux, de tunnels horizontaux, de galeries inclinées vers le haut ou vers le bas, ou d’une combinaison de ces structures selon la forme du gisement. Contrairement aux mines de surface qui utilisent de grands engins de terrassement, l’exploitation souterraine implique le forage, le broyage, la création de chambres souterraines soutenues par des piliers, le retrait du minerai, la mise en sécurité et la progression le long du front de taille. Les matériaux plus durs peuvent nécessiter des explosions contrôlées pour accéder au minerai.
À mesure que les gisements de haute teneur deviennent plus difficiles d’accès, les mines souterraines s’enfoncent de plus en plus profondément dans la Terre. Cela implique des infrastructures plus complexes pour la ventilation, la gestion des températures et la sécurité environnementale ; de meilleurs et plus rapides systèmes de transport humain ; la construction de zones sécurisées dans la mine ; et des systèmes de transport du minerai permettant une évacuation rapide des matériaux extraits et des déchets.
Les mines d’or souterraines les plus profondes au monde, situées en Afrique du Sud, atteignent aujourd’hui plus de 4 000 mètres de profondeur (plus de 13 000 pieds, soit près de 2,5 miles). Quel est l’environnement dans ces mines profondes ? Les roches y dépassent 60 °C (140 °F). De la glace en boue est pompée sous terre pour refroidir l’air des galeries à environ 29,5 °C (85 °F). Un mélange de béton, d’eau et de roche est injecté dans les parois des zones excavées pour rendre la mine habitable.
Accéder à une mine à ces profondeurs peut prendre plus d’une heure. En cas d’urgence, les mines sont équipées de chambres de sécurité (voir l’illustration ci-dessous) servant de refuge.
