Contribution à la conception des galeries minières dans le contexte des mines profondes, sous hautes contraintes et soumises à la sismicité

Les gisements miniers en surface ou à faibles profondeurs sont de plus en plus rares dans les régions septentrionales du Québec. L’exploitation minière au Québec est conséquemment réalisée dans des conditions géomécaniques de plus en plus difficiles, augmentant ainsi les risques liés à la sécurité et à la rentabilité de ces activités. Un des principaux défis auxquels font face les ingénieurs miniers est l’exploitation en grande profondeur sous hautes contraintes. Ces conditions sont à la limite des pratiques actuelles de la conception géomécanique.

L’objectif général du projet de recherche était de contribuer à élargir nos connaissances et d’améliorer nos pratiques en géomécanique minière dans le contexte de mines profondes actives sismiquement pour maximiser la rentabilité de ces opérations, diminuer le risque de fermetures prématurées et augmenter la sécurité des travailleurs miniers.

Un modèle géomécanique intégré et géoréférencé a été développé. Le modèle intègre, sous une même plateforme, des bases de données concernant la géologie, la géomécanique, les opérations minières et les modélisations structurales en trois dimensions. Les données incluses dans le modèle se séparent en diverses catégories : données de forages, cartographie réalisée dans les excavations de développement, surfaces interprétées des grandes structures géologiques, résultats d’essais géomécaniques de laboratoire et sismicité. Les données liées à l’exploitation sont également incorporées et utilisées dans le modèle. Celles-ci comprennent les informations concernant la localisation et la date des tirs à l’explosif de développement et de production ainsi que les excavations en trois dimensions et leur ligne de centre. Des outils d’analyses spatiales, temporelles et statistiques ont été développés.

Une méthodologie a été développée afin d’intégrer dans une base de données spatio-temporelle tous les éléments de renforcement installés sur plus de 17km de galeries minières. À cette base de données, le résultat de l’inspection mensuelle de l’état de dégradation des éléments de renforcement a été ajouté. Ces bases de données ont été combinées aux bases de données opérationnelles, sismiques et géomécaniques développées. Une méthodologie et des outils ont été développés afin de quantifier l’impact de différents paramètres sur la dégradation du renforcement.

Une méthodologie et des outils ont été développées afin d’obtenir une meilleure compréhension de la performance des chantiers de type chambre ouverte conçue en grande profondeur et sujets à la sismicité en identifiant les facteurs contrôlant la stabilité des chantiers pour pouvoir maximiser la sécurité et la rentabilité de l’exploitation de ce type de gisement. Cet objectif fut atteint en créant une base de données qui intègre des variables géométriques, géomécaniques, opérationnelles et sismiques, pour ensuite évaluer la performance des chantiers par rétroanalyses et, enfin, déterminer les variables d’optimisation critiques pour le site minier.

Le développement d’une méthodologie et d’outils ont permis de réaliser une analyse préliminaire quantitative sur l’occurrence de coups de déformation. L’analyse est basée sur les observations de terrain de l’environnement minier complexe de la mine LaRonde. La base de données est composée de 33 cas de coups de déformation étalés sur une période de cinq ans. L’investigation a mis de l’avant les paramètres clés affectant ou non l’occurrence et la sévérité des coups de déformation. Le projet a permis de former 5 spécialistes en mécaniques des roches. Ces spécialistes sont en très grande demande dans l’industrie québécoise et mondiale.