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Un peu d'histoire
Classification des roches

Les principaux procédés d'abattage des roches :

Un peu d'histoire

Au préalable, des travaux de recherches permettent de dire si le corps recherché, houille ou minerai, existe dans le sol où ils ont été exécutés. Si le minerai a été trouvé et qu'il ait des qualités telles qu'il y ait lieu de l'exploiter, il faut aller trouver le gisement à l''aide de puits et galeries; La classification des roches permet de juger des difficultés que l'on peut rencontrer, et de comprendre les moyens employés pour en triompher et pour extraire les roches utilisées par les différentes industries.
Les roches qui servent aux différentes industries et que l'on extrait des carrières, des mines et des minières, sont détachées à l'aide de procédés différents, qui constituent l'abattage des roches. Par extension, on dit : " de beaux abattages ", en parlant des parties d'un gisement qui promettent un abattage facile et avantageux.

Dans les temps anciens, creuser la roche était très difficile, et par manque d'outillage perfectionné, les mineurs se contentaient bien souvent de ne retirer que ce qui leur était utile, c'est à dire le minerai : ils procédaient à un abattage sélectif. On peut ainsi observer dans de vieilles mines des galeries de 60 cm de hauteur qui suivent un filon ou une couche.

Mis à part celle de l'outillage manuel, qu'on verra plus loin, la plus vieille technique d'abattage de roches est celle de l' étonnement par le feu ; Elle a été utilisée depuis les Romains ( les gros chantiers de l'antiquité étaient des mines de cuivre ) jusqu'au Moyen-âge. La roche est chauffée avec un brasero rempli de charbon de bois puis de l'eau froide est projetée sur le front de taille ( paroi du chantier à abattre) pour créer un choc thermique qui fait éclater la roche en esquilles. L'eau peut être projetée à la main ou bien par l'intermédiaire d'une gouttière. La mine prend alors des formes très arrondies qui sont typiques de ce mode---------------

d'extraction : Cette technique présente de grands dangers, notamment d'asphyxie par les fumées au fond des galeries.
 
Ce procédé a quelque peu évolué dans le temps. Quand on l'utilisait naguère, on portait la roche à une température élevée en lui présentant des caisses de tôle dans lesquelles on faisait brûler du bois. Au bout de 36 heures, on arrosait la roche avec de l'eau froide, qui en déterminait le fendillement par suite du refroidissement. Les fissures produites étaient alors attaquées à la pointerolle. Ce procédé, ne peut s'appliquer aux roches pouvant subir, comme les calcaires, une altération par le feu.
 
Précisons que l'abattage des roches a été aussi pratiqué dans l'art militaire : un exemple célèbre, rapporté par plusieurs chroniqueurs latins, est celui du passage des Alpes par l'armée d' Hannibal, pendant lequel l'abattage des roches avait été nécessaire pour permettre aux troupes de continuer leur route.
 
En 1556 paraît le premier traité d'exploitation des mines, le De re metallica d' Agricola, qui y a étudié, entre autres, la technique d'abattage. Pendant plus de deux cents ans, ce traité ne prendra pas beaucoup de rides.
 
Les premières opérations d'abattage par la poudre datent du XVIIe siècle, et même si beaucoup d'efforts étaient faits pour sécuriser et perfectionner les tirs, elles étaient très dangereuses.
 
Au XVIIIe, mais surtout à partir du XIXe siècle, on voit apparaître des outils de forage mécanisés : machines à bras, à eau, à gaz, à air comprimé, à électricité permettant d'actionner des perforatrices. On pratique le havage : à partir d'une saignée profonde pratiquée dans une zone plus tendre, on abat le front de taille souvent par gradins successifs du fait de la hauteur qui devient importante.
 
La nitroglycérine sera utilisée autour de 1860, mais ne se répandra qu'après sa stabilisation sous forme de dynamite, par Alfred Nobel, en 1867. En effet, les explosifs posaient beaucoup de problèmes : ils étaient parfois instables, sensibles à l'humidité et au froid. La dynamite, par exemple, est inerte en dessous de 10°.
Les explosifs sont utilisés aujourd'hui dans la plupart des cas, particulièrement ceux au nitrate ( les explosifs au nitrate-fuel seront brevetés en 1955).
 
On tentera même d'utiliser des engrais ammoniaqués , mais ce fut un désastre : ils manquèrent de raser les villes d' Oppau en Allemagne et Texas City aux Etats-Unis, successivement en 1923 et 1947.
 
Dès la fin de la deuxième guerre mondiale, la mécanisation s'accentue. Les haveuses abattront désormais beaucoup plus rapidement des fronts de taille de plus en plus grands.
Citons aussi quelques procédés utilisés en proportion limitée : par l'action de l'eau à haute pression (cartouche hydraulique) ou sous forme de courant rapide (roches sableuses), la dissolution (mines de sel), etc. Précisons que l'explosif nucléaire, pour de grands volumes de roches a déjà été utilisé de manière rarissime.
 
Aujourd'hui, des projets de robotique minière cherchent à commander les abattages à distance : Dans une mine de potasse en Catalogne, en 1993, et depuis un système en surface relié au système embarqué, un opérateur a pu commander un abattage qui s'est correctement réalisé.*
 
* Projet de Robotique minière ( Robotization of Roadheaders for Automatic Selective Cutting - Part II.) Ces travaux , menés depuis 1991 avec la société AITEMIN (Espagne), ont été financés par la CE (DGXII), dans le cadre du programme ``Primary Raw Materials''. Les travaux ont porté sur les aspects calibrage `` capteur-effecteur '' à partir de mesures tridimensionnelles acquises par théodolites optiques, traitement d'images couleur et génération de trajectoires de l'outil d'abattage.
 

Classification des roches

Les différents procédés d'abattage varient avec l'usage auquel ils servent et avec la qualité de la roche qu'ils doivent entamer. Nous distinguerons avec Burat un certain nombre de groupes de roches : la classification qu'il a établie repose sur la résistance qu'elles opposent à l'action des outils.

1° Les roches ébouleuses : ce groupe comprend les terres décomposées ou terres végétales, les terres sablonneuses ou limoneuses, les sables et les cailloux roulés. Elles se détachent à la pioche ou à l'explosif.

2° Les roches tendres : ce sont des roches non scintillantes, c'est-à-dire ne faisant pas feu sous les coups d'outils en acier. Nous citerons la houille, le sel gemme, l'ardoise, le sulfate de calcium ou pierre à plâtre a pierre calcaire employée dans les constructions, l'ardoise et les argiles. Elles étaient auparavant abattues avec des pics de formes diverses, dont le poids y compris le manche, ne dépasse pas en général 2,75 kg. Certains pics sont à deux pointes : tels sont le pic des mines de Blanzy et la rivelaine des houillères du Nord. Aujourd'hui des machines sont utilisées pour abattre aussi ces roches délicates ( voir chapitre abattage mécanique ).

3° Les roches traitables. Cette classe comprend des roches non scintillantes, mais ayant de la compacité et de la résistance; tels sont les marbres et certains minerais de fer ; des roches scintillantes, mais à texture assez lâche pour qu'on puisse les entamer: tels sont les grès de Fontainebleau et le grès houiller. Les roches traitables sont abattues par l'action des explosifs surtout, parfois de pics à rochers, qui sont plus forts que les précédents ; l'ouvrier fait avec ces pics des entailles dans les parties les plus tendres, puis il place dans ces entailles des coins de diverses armes, qu'il enfonce à coups de lourdes masses en fer; enfin, à l'aide de leviers, il abat la partie dégagée.


4° Les roches tenaces, qui sont toutes scintillantes. Tels sont les minerais de fer désignés sous le nom d'hématites compactes, les granites, les roches quartzeuses, etc. On ne peut, pour les exploiter, que se servir des explosifs, poudre ou dynamite.


5° Les roches récalcitrantes, qui ne sont exploitées que lorsque les minerais qu'elles constituent sont suffisamment riches pour couvrir les frais d'une exploitation coûteuse. Tels sont les minerais de zinc et d'étain. On se sert pour leur exploitation d'explosifs et de petits pics appelés pointerolles.

C'est la forme géométrique des chantiers d'abattage qui est l'élément principal de définition des méthodes d'exploitation : Par tranches, Par gradins droits ou renversés, par sous-niveaux, par longs trous, etc...