07 déc., 2021

Les défis opérationnels des mines à ciel ouvert aménagées sur d’anciens chantiers souterrains

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  • mines à ciel ouvert
  • exploitation de galeries souterraines
  • Sensibilisation aux dangers

Les compagnies minières cherchent de plus en plus à développer de grandes mines à ciel ouvert sur d’anciens chantiers souterrains abandonnés pour extraire le minerai restant dans les zones des piliers de soutien et des secteurs interstitiels plus en profondeur. Toutefois, les enjeux reliés à la stabilité des parois de la fosse durant l’exploitation d’un vaste réseau de galeries souterraines peuvent représenter un défi technique de taille et présentent des risques qui peuvent avoir des répercussions importantes sur la rentabilité et la viabilité de la mine.

  1. Les interactions entre les anciens ouvrages souterrains de la mine et les parois de la fosse peuvent présenter des défis opérationnels qui demandent une reconception des parois de la fosse et des méthodes de soutènement ainsi qu’une replanification des activités. Les interactions anticipées entre la géométrie finale de la fosse et les anciens ouvrages souterrains doivent également être évaluées de façon rigoureuse afin de maintenir un environnement de travail sécuritaire.

    Interaction entre les fosses à ciel ouvert et les chantiers miniers souterrains

    L’interaction entre la fosse et les ouvrages souterrains précédemment exploités représente un défi pour les calculs de la stabilité des parois et du plancher de la fosse. La figure 1 présente un exemple d’ouverture au niveau de la paroi de la fosse.

  2. L’accès aux anciens ouvrages souterrains de la mine doit être évalué au cas par cas et une attention particulière est accordée à ceux qui peuvent avoir un impact sur la rampe de la fosse ou sur les différents paliers d’exploitation en raison de leur emplacement, de leurs dimensions ou de la présence de masses rocheuses dont la stabilité est compromise. De plus, il est possible que l’emplacement exact de certains ouvrages souterrains soit inconnu parce que les registres miniers sont incomplets ou imprécis.

    Définition des vides

    Les vides sont ciblés et définis à partir de diverses sources d’information, notamment les plans et les coupes de l’ancienne mine, le registre des ouvrages souterrains ainsi que les sondages et forages réalisés antérieurement. Lorsque les conditions le permettent, les vides de taille plus importante sont analysés à l’aide d’un CMS (cavity monitoring system) ou C-ALS (Cavity Auto-scanning laser system)..

    Les vides sont répartis en trois catégories :

    1. les ouvertures souterraines ou les développements miniers latéraux ou verticaux qui seront exposés ou qui seront adjacents à la paroi supérieure de la fosse à ciel ouvert en cours de conception. La stabilité de ces ouvertures souterraines in-situ est évaluée à l’aide d’un ensemble de techniques, notamment des analyses cinématiques, des analyses sur la demande potentielle de soutènement et de la modélisation numérique visant à évaluer la stabilité globale du massif rocheux vis-à-vis ces secteurs problématiques;
    2. les ouvertures souterrainnes qui seront entrecoupées par l’approfondissement du plancher de la fosse en développement. Selon la proximité des vides, le plancher de la fosse peut être subdivisé en zones sans restriction, avec précaution et avec restriction afin d’assurer la sécurité du personnel;
    3. les ouvertures souterraines et les galeries qui se trouvent bien au-delà (30 m+) de la conception finale de la fosse.

    Tactiques de conception pour la stabilité

    Les techniques de soutènement ou la reconception de la géométrie de la fosse sont utilisées pour établir les conditions de stabilité des parois à proximité, ou à l’intercepte, d’anciens ouvrages souterrains.

    Contrôle de terrain et soutènement

    Les méthodes de soutènement comprennent :

    • le renforcement de la masse rocheuse utilisant des méthodes d’ancrage diverses (câbles et/ou boulons);
    • l’installation d’un treillis ou d’un filet métallique longeant la paroi rocheuse pour atténuer le risque de chute de pierres aux endroits où la géométrie des bancs d’exploitation a été compromise;
    • la stabilisation du remblai exposé en remplaçant le remblai non consolidé existant (généralement de la poussière de roche ou du sable) par une couverture de stériles, ce qui permet d’obtenir un angle de repos plus important.
    • Le remblai des cavités et des vides avant l’exploitation de la fosse. Selon la proximité de la géométrie finale de la fosse, un remblai non consolidé ou consolidé sera utilisé;
    • le maintien d’une dimension minimale des piliers de roc au-dessus des vides et dynamitage des piliers sous-dimensionnés et fragilisés. Dans le cas de galeries de dimensions importantes, une technique de monterie inversée peut être appliquée pour remplir le vide sous-jacent avec du matériel rocheux avant de procéder au dynamitage au niveau du plancher de la fosse.

    Révision de la géométrie des parois de la fosse

    La géométrie des parois de la fosse est réévaluée pour réduire au minimum l’incidence des vides sur la stabilité de ces dernières. La figure 2 montre un exemple de fosse réaménagée autour d’une galerie. Les mesures de conception comprennent :

    • la création de paliers dans la paroi finale de la fosse autour des ouvrages miniers;
    • l’augmentation ou la diminution des angles de la face du palier et de la largeur de la berme;
    • la modification de la largeur ou de la pente de la rampe;
    • le déplacement de la rampe (dans les cas extrêmes).
  3. Sensibilisation aux dangers

    Outre les risques liés à la stabilité des parois de la fosse, l’affaissement est également une préoccupation importante lorsque l’on travaille à proximité d’anciens ouvrages miniers. Il peut être déclenché, entre autres, par le dégel du sol, de fortes pluies et les vibrations causées par le dynamitage à proximité.

    Les zones où un affaissement est possible sont généralement identifiées par des barrières physiques (comme des bermes temporaires) et des cônes et des piquets délinéateurs. Les procédures de sécurité de la mine sont utilisées pour déterminer les zones accessibles et les précautions à prendre.

    Pour conclure

    La conception et la stabilité des fosses à ciel ouvert aménagées sur d’anciens ouvragess miniers souterrains sont influencées par des facteurs « typiques » comme la masse rocheuse et les caractéristiques structurelles, ainsi que par des facteurs « atypiques » comme la géométrie et l’emplacement des ouvertures souterraines.

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