Stabilité des excavations minières souterraines en milieu arctique par la modélisation des réseaux de fractures (DFN): caractérisation, modélisation et conception

1. Résumé du projet

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.

Dans le contexte géomécanique des travaux d’ingénierie dans le roc, les fractures sont le facteur leplus important contrôlant, la déformabilité, la résistance et la perméabilité du massif rocheux. De plus, une structure particulièrement longue et persistante peut affecter la stabilité d’une excavation de surface ou souterraine. Pour cette raison, il est important de développer une compréhension approfondie des propriétés géométriques, mécaniques et hydrogéologiques des réseaux de fractures et de comprendre comment celles-ci affecteront la mécanique des roches et conséquemment l’ingénierie du roc.

Objectif

L’objectif général du projet de recherche est unique et permettra d’intégrer de manière holistique le régime structural dans un contexte arctique, le facteur le plus critique pour comprendre le comportement du massif rocheux, lors des analyses de la stabilité des ouvrages miniers en développant nos connaissances théoriques et pratiques dans le domaine tout en collaborant étroitement avec l’industrie minière et finalement en assurant la formation de personnel hautement qualifié nécessaire pour l’industrie.

Résultats attendus et retombées escomptées

Les fractures sont le facteur le plus important contrôlant le comportement des massifs rocheux. Les méthodes de caractérisation et de modélisation actuelles du régime structural ne sont pas suffisantes afin de considérer toute sa complexité lors des analyses de stabilité dans des conditions de minage difficiles. La conception des ouvrages miniers doit être améliorée afin de maximiser la sécurité des travailleurs et la rentabilité des opérations minières québécoises exploitant dans des conditions extrêmes.

Les résultats de ce projet de recherche permettront d’avoir des méthodes de terrain plus efficaces et fonctionnelles afin de caractériser la fracturation, d’avoir des outils-logiciels adaptés aux conditions minières souterraines, de mieux comprendre le comportement du massif rocheux dans le contexte de mines souterraines et particulièrement dans le contexte de mines en milieu arctique. Dans un cadre plus large, ce projet permettra d’accroitre la sécurité des travailleurs et la rentabilité économique des projets miniers. Les outils développés seront également facilement applicables pour caractériser le régime structural dans d’autres contextes miniers.

La mine Raglan présente un très bon cadre afin de développer ces outils et méthodes. Le régime structural est le principal facteur contrôlant la stabilité des excavations. De plus, la mine Raglan opère en zone pergélisolée. Dans ce contexte unique, les fractures sont remplies de glace impactant sur la stabilité des excavations. Les excavations futures sont largement prévues sous le niveau du pergélisol
(plus de 600m). Une zone de transition, puis une zone non pergélisolée seront rencontrées. Ces zones présentent des propriétés mécaniques variables affectant le comportement des discontinuités et donc la stabilité des excavations. Ce type de milieu est peu rencontré à l’échelle mondiale et offre une occasion unique de développer l’expertise québécoise de pointe.

2. Équipe de recherche

Équipe de recherche

3. Appel de propositions

Le projet est d’une durée de 3 ans et le montant total octroyé est de 300 000 $.