Caractérisation et conception géomécaniques pour l'exploitation minière sous hautes contraintes et en milieu nordique


Les gisements miniers en surface ou de faibles profondeurs sont de plus en plus rares dans les régions septentrionales du Québec. La conception géomécanique des ouvrages miniers (puits, galeries, chantiers, piliers de surface, etc.) doit être adaptée à ces nouvelles réalités afin d'assurer la sécurité de la main d'œuvre, la rentabilité économique des projets miniers, la compétitivité de l'industrie québécoise à l'échelle internationale, la minimisation des impacts environnementaux et le développement responsable de ces ouvrages. Dans ce contexte, la conception minière doit impérativement s'appuyer sur une approche globale et intégratrice de caractérisation géomécanique des massifs rocheux fracturés et sur des méthodes et outils de conception reposant sur cette caractérisation. Le site du projet minier aurifère Éléonore en Jamésie offrait une occasion unique de développer des approches novatrices pour une conception géomécanique intégrée qui tient compte du contexte minier québécois. En effet, le site est situé en milieu nordique, le projet offre un potentiel minier en profondeur sous hautes contraintes, la mine est située sous le réservoir Opinaca (présence importante d'eau).

Les travaux de recherche ont permis d'améliorer la caractérisation de la fracturation des massifs rocheux à l'aide d'une approche d'échantillonnage des discontinuités basée sur la photogrammétrie. La modélisation par réseaux de discontinuités (DFN) fut utilisée pour mieux représenter les conditions structurales in situ. L'ensemble de ces travaux a permis de mieux comprendre la probabilité d'occurrence de blocs rocheux aux toits des galeries minières.

Des travaux de caractérisation et de modélisation furent réalisés pour mieux comprendre le comportement hydrogéologique du massif rocheux. Ces travaux ont également permis de mieux comprendre l'efficacité des approches d'injection de ciment dans les structures géologiques afin de réduire les venues dans les ouvertures minières souterraines.

Une méthodologie novatrice fut développée afin de quantifier le niveau de connaissance des propriétés du roc intact (qui varie en fonction de l'avancement d'un projet minier) à l'aide de tests statistiques. Cette approche permet d'optimiser le nombre et le type d'essais et d'identifier les futures cibles de caractérisation. Elle participe à la création d'un modèle géotechnique global.

Le modèle géotechnique fut complété par une base de données exhaustive de paramètres opérationnels, géométriques, géotechniques et géologiques au pourtour des chantiers miniers. Des critères de design reposant sur des analyses statistiques multivariées ont été développés pour la conception des chantiers. Ces outils se présentent sous la forme de graphique facile à utiliser par l'opératrice ou l'opérateur minier. La méthodologie développée est applicable à d'autres sites miniers. Les approches statistiques développées ont permis d'améliorer considérablement la prédiction des instabilités des chantiers par rapport aux approches existantes.

Finalement, une meilleure approche permettant de quantifier les interactions entre différents paramètres opérationnels et géomécaniques avec la sismicité fut proposée aux opérateurs et aux opératrices miniers pour optimiser la planification des travaux afin de protéger les travailleurs et les travailleuses et d'éviter des délais de production. Une approche fut également développée afin d'évaluer si la fracturation locale est liée à la sismicité induite.

Chercheur responsable

Martin Grenon, Université Laval

Équipe de recherche

  • Martin Grenon, Université Laval
  • John Hadjigeorgiou, Université de Toronto
  • Jean-Michel Lemieux, Université Laval
  • René Therrien, Université Laval

Durée

3 ans

Montant

300 000 $

Partenaire financier

  • Ministère de l'Énergie et des Ressources naturelles

Appel de propositions

Développement durable du secteur minier