Brevet FR2573475A1 — publié le 19860523

La présente invention a pour objet un nouveau procédé d'extraction de minerai. Le procédé selon l'invention est particulierement bien adapté à l'exploitation de gisements de minerai d'uranium, notamment de ceux présentant une teneur importante en uranium, qui en raison de la présence de radon, ont un caractère assez fortement radioactif. L'invention a pour objet un procédé d'exploitation d'un gisement de minerai du type selon lequel on réalise une galerie marchante à partir de laquelle le minerai est extrait pour être envoyé au jour par un ou plusieurs puits, caractérisé par le fait que l'on réalise 12 galerie marchante à un niveau légèrement supérieur au niveau du gisement de minerai de maniere à pouvoir surplomber successivement chaque point du gisement que l'on désire exploiter et qu'à l'aide d'un dispositif d'excavation travaillant sous boue ou sous coulis, on extrait le minerai en réalisant des forages d'excavation contigus successifs, au droit de la galerie marchante et sur l'épaisseur voulue du gisement, en substituant au minerai qui est ainsi extrait un mélange durcissant, par exemple, à base de ciment. On sait qu'une galerie marchante est constituée par un toit composé d'une série d'éléments horizontaux supportant le terrain au-dessus de la galerie, ces éléments étant eus-mêmes supportés par des étançons ou poteaux qui prennent appui sur le sol de la galerie. Cette galerie est appelée "marchante" car à l'aide d'engins appropriés, on creuse le sol sur un coté de la galerie en mettant immédiatement en place les étançons et les éléments horizontaux qui sont nécessaires pour soutenir le terrain qui est ainsi découvert, tandis que de l'autre-côté de la galerie, on enleve les étançons et les éléments correspondants en laissant s'effondrer le terrain situé au-dessus ce qui aura pour effet de combler le vide laissé par la galerie. C'est ainsi qu'une telle galerie marchante se déplace progressivement en permettant de balayer latéralement une zone de terrain située à une profondeur quelconque. Cette galerie est de préférence située dans un plan horizontal ou sensiblement horizontal. La technique d'excavation sous boue ou sous coulis, est actuellement couramment utilisée dans le domaine des travaux publics, notamment pour construire des parois verticales dans le sol. Selon cette technique, on enlève progressivement le terrain à la place duquel on désire constituer la paroi, à l'aide d'un engin d'excavation, en même temps que l'on remplit le trou ainsi obtenu par une boue thixotropique, généralement à base de bentonite, qui par sa densité sensiblement égale à celle des terrains MN/JD/DCP - 72762 environnants, assure l'équilibre des terres et évite le comblement du trou qui peut avoir plusieurs dizaines de mètres de profondeur. Selon une technique connue, il est possible de procéder ensuite à la substitution de la boue par un mélange durcissant à base de ciment. Selon une autre technique également connue, il est possible de procéder à l'excavation directement sous protection d'un liquide de forage composé d'un coulis de ciment, qui avant de durcir reste liquide et sert à maintenir le terrain autour du trou résultant de l'excavation, après quoi, le coulis durcit pour constituer une substitution rigide au terrain qui a été enlevé. Les engins d'excavation qui peuvent être, par exemple, utilisés conformément à l'invention, sont des bennes excavatrices avantageusement parallèlépipédiques qui suspendues à des câbles, descendent en position ouverte, pour se refermer au fond du trou et permettre de remonter la partie du sol qui a été ainsi emprisonnée entre les mâchoires de la benne. Conformément à l'invention, il est également possible et même particulièrement avantageux, d'utiliser les dispositifs de fraise qui sont constitués par des roues cylindriques munies de dents qui attaquent le sol pour le réduire en morceaux, lesdites roues étant entratnées en rotation par des moteurs généralement hydrauliques. Le matériau qui est ainsi réduit en fragments, est extrait du sol par une circulation du liquide de forage pour être ensuite traité dans un dispositif approprié qui permet de séparer le matériaudu liquide de forage. En d'autres termes, le minerai qui est directement broyé en milieu liquide, se trouve mis sous forme de particules et est entratné par le courant de boue ou de coulis pour être ensuite remonté au niveau du dispositif de séparation où il a été conduit par des canalisations appropriées. Contrairement à ce qui est le cas dans les techniques minieres antérieurement connues, la galerie marchante utilisée conformément à l'invention, se situe non point au niveau du minerai que l'on désire extraire mais au-dessus de ce dernier. Ainsi, le minerai qui est attaqué par l'excavation, est entièrement immergé dans une boue ou un coulis liquide, ce qui évite le dégagement de gaz contenus dans le minerai tels que le radon, et la contamination consécutive de l'air de la galerie. Par ailleurs, l'invention permet de réaliser une exploitation totale du minerai étant donné que les trous réalisés par les excavatrices sont adjacents l'un à l'autre en ne laissant aucune zone entre eux non excavée. Cet avantage est particulièrement marqué lorsque l'on utilise des dispositifs d'excavation à section rectangulaire tels que des bennes ou des fraises. Le procédé selon l'invention permet de réaliser une exploitation simple, complète, économique et sans danger. Dans le but de mieux faire comprendre l'invention, on va en décrire à titre d'illustration et sans aucun caractère limitatif un mode de mise en oeuvre pris comme exemple et représenté sur le dessin annexe. - La figure 1 représente une vue schématique en coupe de ltexploitation d'un gisement de minerai conforme à l'invention. - La figure 2 représente une vue schématique de dessus correspondant à la figure 1. - La figure 3 représente une vue en coupe à plus grande échelle de la galerie marchante et de son environnement. - La figure 4 représente une vue en coupe de la galerie marchante proprement dite. - La figure 5 est une vue schématique en élévation de la grue supportant la fraise d'excavation. - ta figure 6 est une vue schématique en élévation de la fraise. - La figure 7 est une vue latérale correspondant à la figure 6. - et la figure 8 est une vue schématique en coupe du gisement en cours d'exploitation. On a représenté schématiquement sur les figures 1 et 2 le minerai 1 qui dans le cas présent, se trouve sous la forme de loupe située à une certaine profondeur de la surface du sol 2. A titre d'exemple, la loupe de minerai peut être constituée par une loupe de minerai d'uranium à forte concentration, d'une épaisseur de 10 à 30 mètres et présentant quelques centaines de mètres selon ses dimensions horizontales. Cette loupe peut être, par exemple, située à plusieurs centaines de mètres au-dessous de la surface du sol. Conformément à l'invention, on réalise à partir d'au moins un puits tel que le puits 3 schématiquement représenté sur ledessin, une galerie marchante susceptible de se déplacer dans la direction des flèches F. Comme on le voit sur la figure 1, le sol de la galerie marchante est situé au-dessus du gisement de minerai que l'on désire exploiter. La galerie marchante 4 a une longueur qui correspond à la largeur du gisement, étant entendu que si la largeur du-gisementvarie au fur et à mesure de l'exploitation, la galerie marchante peut être allongée ou raccourcie. On voit sur la figure 3 comment se réalise 11 exploitation du gisement de minerai conformément à l'invention. A partir de la galerie marchante 4, l'on creuse des trous verticaux 5 à l'aide de l'appareil d'excavation 6, suspenduà des câbles 7 et qui travaille en étant immergé par exemple dans de la boue. Lorsque la partie inférieure du minerai 1, a été évacuée et remplacée par de la boue, on remonte l'appareil d'excavation 6, et la boue est remplacée par un mélange durcissant, par exemple un coulis de ciment ou un mortier ou béton de ciment, de sorte que ce mélange peut faire prise et durcir de manière à reconstituer le terrain sur la droite du gisement 1 du minerai, comme cela est représenté en 8 sur le dessin. On a représenté à plus grande échelle sur la figure 4, la section de la galerie marchante qui comporte des éléments supérieurs articulés supportant le toit de la galerie constitué par le terrain qui se trouve au-dessus. Ces éléments supérieurs 9 sont eux-mêmes supportés par des étançons 10 ou poteaux qui reposent sur des plaques supports ll disposées sur le fond de la galerie. Un dispositif d'excavation 12 permet d'élargir la galerie vers la gauche et un dispositif 13 d'évacuation des déblais vers l'extérieur évacue les matériaux qui sont ainsi détachés du sol. La galerie peut ainsi se déplacer vers la gauche par des déplacements successifs des étançons 10, selon une technique bien connue en exploitation minière. Une paroi articulée 14 évite que les matériaux d'éboulis provenant de l'abattage du toit à l'arrière de la galerie ne viennent combler cette dernière. On remarque que la galerie marchante 4 se trouve située au-dessus du minerai, et qu'elle abrite l'engin d'excavation 16 qui, dans le cas présent, est une fraise à tambours 17, qui est descendue verticalement à la limite entre le minerai 1 et le remblai qui a été constitué par le coulis durci 8 qui a été substitué au minerai lors de la taille précédente. On a- schématiquement représenté en 18 dans la partie voisine de la galerie marchante, les canalisations de circulation des liquides de forage et des fluides qui permettent de réaliser l'excavation selon la technique conventionnelle utilisée dans les travaux publics. Certaines de ces canalisations évacuent les liquides de forage chargés des déblais vers le dispositif de séparation non représenté, qui peut être installé au même niveau que celui de la galerie marchante. On a schématiquement représenté sur les figures 5, 6 et 7 l'engin d'excavation supporté par sa grue. Cette dernière représentée dans son ensemble par le chiffre de référence 19 est montée sur deux rails 20, de manière à pouvoir être déplacée le long de la galerie. Grâce à un axe vertical 21, elle peut pivoter pour amener le dispositif dsexcavaton 16 dans l'axe longitudinal de la galerie. En dehors du fait quelle ne possède pas de flèche, cette grue est de structure conventionnelle. Elle comporte notamment un moteur, un treuil et des systèmes de câbles qui permettent de descendre verticalement l'excavatrice 16 sur toute la profondeur qui est nécessaire pour atteindra la surface inférieure du gisement du minerai. La grue 19 est réalisée avec un encombrement réduit de manière à limiter au minimum la section de la galerie marchante. A titre d'exemple, cette galerie peut avoir une hauteur de l'ordre de 5 mètres. On a représenté sur les figures 6 et 7, un mode de réalisation d'une excavatrice à fraises, ou tambours 17 munis de dents, qui comporte sur chacune de ses faces) des guide-poussoirs latéraux constitués par des plaques 22, lesquelles grâce à un système mécanique ou hydraumécanique schématlquement représenté sur le dessin peuvent être déplacées vers l'ertérieur comme cela est représenté pour l'un de ces guide-poussoirs sur chacune des figures 6 et 7. On comprend que lorsque l'excavation est engagée à une profondeur quelconque du trou qu'elle creuse, il est possible en repoussant vers l'extérieur certains des guide-poussoirs 22, d'orienter dans une direction quelconque, l'action de la fraise de manière à réaliser l'excavation à l'endroit exact où on le veut. On peut de cette manière, procéder à des excavations successives de trous de forme rectangulaire qui sont positionnées de manière particulièrement précise et qui permettent une exploitation systématique du minerai. C'est ainsi que sur la figure 8, qui est une vue en coupe horizontale du front de taille, on voit la partie 8 qui est constituée par le remblai obtenu après prise du coulis, mortier ou béton, ainsi que les trous 23 qui ont été précédemment creusés et qui sont remplis de coulis complètement durcis ou en cours de durcissement. On voit également les emplacements 24 des nouveaux trous qui vont etre creusés par l'excavatrice. On a également représenté sur la partie gauche qui se situe dans le gisement de minerai, par des lignes en trait interrompu, les emplacements des trous qui seront ultérieurement creusés. On comprend que conformément à l'invention, en procédant à l'excavation de trous verticaux qui peuvent avoir une section par exemple de 1,50 mètre sur 2,50 mètres et une profondeur correspondant à la distance qui sépare le plancher de la galerie marchante de la surface inférieure du gisement, on peut réaliser une exploitation complète et systématique du minerai. Il est bien entendu que le mode de mise en oeuvre qui a été décrit ci-dessus ne présente aucun caractére limitatif et qutil pourra recevoir toute modification désirable sans sortir pour cela du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1 - Procédé d'exploitation d'un gisement de minerai du type selon lequel on réalise une galerie marchante à partir de laquelle le minerai est extrait pour être envoyé au jour par un ou plusieurs puits, caractérisé par le fait que l'on réalise la galerie marchante (4) à un niveau légèrement supérieur au niveau du gisement de minerai (1), de manière à pouvoir surplomber successivement chaque point du gisement que l'on désire exploiter, et qu'à l'aide d'un dispositif d'excavation (16) travaillant sous boue ou sous coulis, on extrait le minerai (1) en réalisant des forages d'excavation contigus, successifs, au droit de la galerie marchante sur toute l'épaisseur du gisement, en substituant au minerai qui est ainsi extrait un mélange durcissant, par exemple à base de ciment. 2 - Procédé selon la revendication 1 caractérisé par le fait qu'au fur et à mesure du déplacement de la galerie marchante(4), on augmente ou on diminue sa longueur pour l'adapter à la dimension du gisement. 3 - Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que lton réalise les forages d'excavation sous boue thixotropique, et qu'on remplace la boue par un mélange durcissable à base de ciment. 4 - Procédé selon la revendication 3 caractérisé par le fait que le liquide de forage est un coulis durcissable. 5 - Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 et 2 caractérisé par le fait que l'on réalise l'excavation sous boue thixotropique et qu'on injecte dans la boue du ciment pour provoquer son durcissement. 6 - Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé par le fait que l'on utilise comme engin d'excavation, un dispositif de fraises constitué par des roues cylindriques 17) munies de dents. 7 - Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé par le fait que l'on utilise comme engin d'excavation des bennes de préférence de section parallèlépipédique.