Exploitation et extraction

Gisements primaires

L’extraction du minerai diamantifère se fait sur l’emplacement du gisement kimberlitique par mine à ciel ouvert, par mine souterraine ou par une technique mixte combinant l’une et l’autre.

Mine à ciel ouvert

Ce type d’exploitation fut, et reste encore, particulièrement répandu en Afrique du Sud où la plus célèbre mine à ciel ouvert est certainement celle de Kimberley, dénommée le Big Hole. À l’origine, peu après 1880, la surface de la pipe était si vaste qu’on avait pu la partager en un grand nombre de petites concessions ou « claims » car on croyait que le gisement était d’origine alluvionnaire. Au fur et à mesure que l’exploitation s’y poursuivait en profondeur, à une vitesse variable selon chaque mineur, les chemins d’accès qui séparaient les concessions s’effondraient et les parois de la mine s’éboulaient. Cette situation anarchique, dangereuse même pour les prospecteurs, prit fin lorsque la mine passa sous le contrôle de la De Beers Consolidated Mines Ltd. Le Big Hole fut fermé en 1914 après avoir été exploité jusqu’à près de 1 200 mètres de profondeur. Un record pour une excavation creusée par l’homme !

De nos jours, l’exploitation d’une mine à ciel ouvert se fait en extrayant le soussol de la pipe au moyen de puissants engins de terrassement. Quand la roche est trop dure, on la fait sauter par pans entiers à l’aide d’explosifs et on la fragmente ensuite au marteau pneumatique. En s’enfonçant progressivement au-dessous du niveau du sol, les parois de la mine se découpent en terrasses horizontales, formant comme des marches d’escalier, reliées entre elles par une route en colimaçon sur laquelle circulent les camions chargés d’évacuer les matériaux stériles ou de transporter le minerai diamantifère vers l’usine de traitement. Au-delà d’un certain seuil, une telle exploitation n’est plus rentable car la mise en place d’une nouvelle terrasse oblige à reculer les terrasses supérieures, sinon les gradins deviendraient trop abrupts et risqueraient de provoquer des éboulements. 

Cela entraîne l’évacuation de quantités de plus en plus importantes de terrains stériles par rapport à la quantité de minerai diamantifère extrait. À ce stade, l’exploitation à ciel ouvert n’étant plus rentable, se poursuit sous terre.

Mine souterraine

L’extraction souterraine permet de récupérer, à des profondeurs pouvant dépasser 1000 mètres au-dessous de la surface du sol, le minerai diamantifère contenu dans les pipes dont les dimensions, comme la teneur en diamants, vont en diminuant avec la profondeur.

Une telle exploitation nécessite une parfaite connaissance de la nature du sous-sol: résistance de la roche encaissante et de la kimberlite, présence d’infiltrations, etc. Ces indications sont fournies par un premier puits creusé à titre expérimental. Ultérieurement, il servira généralement de puits d’aération.

Une mine souterraine comprend essentiellement le grand puits principal répondant à toutes les activités de la mine (descente et remontée du personnel, évacuation du minerai extrait, passage des conduites d’eau et d’électricité, etc.), installations d’exhaure1 , galeries d’extraction et de roulage, concasseurs… L’ancienne technique d’extraction souterraine par « chambres et piliers » a été supplantée par deux techniques plus efficaces et moins dangereuses: :

A. L’extraction par éboulement ou block caving

Elle est très répandue en Afrique du Sud: Jagersfontein, Kimberley… À une profondeur comprise entre 120 et 180 mètres sous le niveau supérieur de la couche de kimberlite, sont creusées des galeries parallèles, traversant tout le pipe, amplement bétonnées de manière à être très résistantes et pouvoir supporter les pressions qui s’exerceront sur elles. De part et d’autre, alternativement, aboutissent à ces galeries des conduits de dérivation en communication avec des sortes d’entonnoirs situés au-dessus. Toute l’étendue de la « Terre bleue » ou blue ground au-dessus des entonnoirs est minée à une hauteur d’environ deux mètres de manière à former une gigantesque cave. Sous la pression de la charge qui s’exerce sur le toit de la cave, ce dernier craque et, en se foudroyant, la roche emplit les entonnoirs et se déverse dans les couloirs de dérivation aboutissant aux galeries. De là, la  roche est ratissée par un incessant va-et-vient de racloirs qui entraînent les morceaux de roche vers les wagonnets circulant dans un tunnel de halage creusé dans la roche encaissante hors de la pipe. Des concasseurs situés au fond de la mine concassent les morceaux de roche avant qu’ils soient refoulés vers la surface et conduits à l’usine de traitement.

Lorsque 70 % environ de la couche de roche kimberlitique située au-dessus des entonnoirs ont été extraits, le niveau général de l’exploitation est descendu plus bas afin d’extraire une nouvelle couche de blue ground.

B. L’extraction souterraine en gradins (mine Premier).

C’est une méthode mixte, pratiquée dans une mine primitivement exploitée à ciel ouvert. À cet effet, au niveau des parois de la mine et des gradins qui y sont ménagés, on creuse des tunnels de forage qu’on bourre d’explosifs afin de faire tomber des pans entiers de roche dans l’excavation de la mine. Le minerai dévale la pente et est recueilli dans des cônes collecteurs d’où il est récupéré et conduit vers les concasseurs installés sous terre.

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Exploitation souterraine favorable à l’environnement

Les ingénieurs de l’institut d’exploitation de Moscou ont développé une technique unique pour l’extraction des minerais d’une façon favorable à l’environnement et fortement rentable. La technologie a été à l’origine du développement d’un gisement ukrainien de minerai de fer où les valeurs des minerais extraits et les soucis environnementaux ont été malgré tout rentables et constructifs. Les ingénieurs ont prolongé la technique dans des conditions d’hiver.

Les kimberlites dans la région d’Arkhangel sont très friables et se prêtent facilement à cette technique.

Le principe général de cette technologie, utilisée dès 1955 au Canada, a été employé commercialement en Russie pendant un certain nombre d’années. En résumé, un puissant jet d’eau en rotation attaché à une tige de forage coupe un trou de 18 mètres de diamètre dans la kimberlite ramollie. La boue en résultant et les fragments de boue et de roche sont pompés à la surface. Environ 50 % du volume est enlevé à l’emplacement du forage, la boue résultante est injectée vers une installation de traitement pour le broyage, le tamisage et le recouvrement du diamant. La cavité laissée dans la pipe est remplie de mélange de ciment et de boue. Ce processus permet à la partie supérieure de la pipe d’être extraite sans coût de dépouillement et de préparation élevé. Les frais financiers de l’usine sont fortement diminués, ainsi qu’une réduction de la surface du site.

L’investissement pour une unité d’exploitation de ce type, prévue pour extraire 1000000 tonnes de kimberlite par an, a été estimé à 20 millions de dollars, en comparaison de 300 millions de dollars pour une mine à ciel ouvert traditionnelle. On a également prévu les frais d’exploitation à environ 7-10 $ par tonne. Ceci peut être comparé au coût d’environ 15 $ par tonne pour des mines de diamant à ciel ouvert en Afrique et les 35 $ prévus par tonne pour une future mine souterraine dans les territoires du nord-ouest du Canada.

Gisements secondaires éluvionnaires et alluvionnaires

Ils sont exploités aussi bien de manière artisanale qu’industrielle, isolément, comme par les garimpeiros du Brésil, ou par des entreprises modestes ou de taille industrielle. Pour les uns comme pour les autres, il s’agit d’extraire le diamant en dégageant les sédiments et conglomérats qui recouvrent les terrasses des cours d’eau où il gîte ou en le séparant du gravier récolté au fond des rivières. Parfois ce travail est fait par une petite équipe possédant un scaphandre, mais plus souvent à l’aide d’un radeau sur lequel est placé un puissant aspirateur capable d’aspirer des centaines de litres de boue et de pierrailles à la minute, comme cela se fait en Afrique centrale, au Venezuela et au Brésil. La saison des pluies constitue, évidemment, un facteur important de ralentissement de la récolte du diamant. Les entreprises industrielles utilisent des moyens mécaniques puissants, tout particulièrement de gros engins de terrassement pour dégager les terrasses diamantifères ; elles emploient également des explosifs pour briser les conglomérats trop durs.

Au Brésil, on utilise principalement de grandes dragues à godets pour remonter le gravier du fond des rivières. 

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Gisements littoraux et marins

L’exploitation des terrasses du littoral situées au-dessus du niveau des eaux se fait en brisant les couches stériles au moyen d’énormes engins de terrassement et à l’aide d’explosifs afin de dégager le gravier diamantifère qui sera ensuite transporté à l’usine de traitement.

Sur les plages, l’exploitation connue sous le nom de beach mining a pour but d’enlever les masses de sable considérables qui recouvrent les graviers diamantifères ou les terrasses marines dans la roche desquelles s’est logé le diamant. Les travaux s’effectuent souvent à vingt mètres en dessous du niveau de l’eau et peuvent s’avancer jusqu’à deux cents mètres en mer.

Pour cela, il est nécessaire d’élever des digues de protection, épaisses de près de vingt mètres, qu’il faut sans cesse consolider et reconstituer en raison du travail de sape de la mer et de ses infiltrations contre lesquelles on lutte par un pompage incessant. Par crainte des risques d’inondation et de destruction des installations, la récolte des diamants doit se faire de jour comme de nuit, à marée basse et à marée haute. Les opérations en mer sont pénibles et délicates du fait de la houle et de la difficulté qu’il y a à guider les tuyaux flexibles destinés à aspirer le gravier au fond de l’eau à des profondeurs variant de quinze à vingt mètres. Dans ce mode d’exploitation, les produits extraits sont directement traités à bord.