Le foudroyage par blocs, une solution de rechange viable?

David Sprott

Principal, Senior Mining Engineer

Lorsqu’ils envisagent la construction d’une nouvelle mine ou la prolongation de la durée de vie d’une mine à ciel ouvert existante, les planificateurs disposent d’une solution de rechange pour l’exploitation : le foudroyage par blocs. Certains gisements sont trop profonds pour être exploités à ciel ouvert de façon rentable, ou encore la valeur du minerai est insuffisante pour justifier le recours à d’autres méthodes plus coûteuses ou aux méthodes d’exploitation souterraine habituelles. Dans les bonnes conditions, les avantages du foudroyage par blocs en font une solution de rechange qui est de plus en plus souvent envisagée.

Le foudroyage par blocs est une méthode d’extraction souterraine à grande échelle qui permet l’extraction en vrac de gisements de minerai de grande taille, de qualité relativement faible et d’une dimension verticale importante. Pour procéder au foudroyage par blocs, on coupe d’abord sous une grande section de minerai par forage et par dynamitage, ce qui crée un vaste toit non supporté et instable qui finira par s’effondrer sous son propre poids. Le minerai se brisera alors et tombera dans une série de cheminées, qu’on appelle « entonnoirs de soutirage », et de tunnels d’accès aménagés sous la masse rocheuse foudroyée pour former des points de soutirage du minerai.

De nombreuses mines de surface qui épuisent les réserves viables par les méthodes habituelles d’exploitation à ciel ouvert cherchent à prolonger leurs activités en continuant à extraire le minerai sous terre. Le faible coût de l’exploitation souterraine au moyen du foudroyage par blocs se compare à celui de l’exploitation à ciel ouvert et peut être une solution de rechange viable pour exploiter une nouvelle mine ou pour prolonger la durée de vie d’une mine existante. Le coût du foudroyage par blocs est généralement de l’ordre du dixième du coût des autres méthodes d’exploitation souterraine, en grande partie grâce à des économies d’échelle, le taux de production pouvant atteindre de 30 000 à 100 000 tonnes par jour. De plus, les coûts de forage et de dynamitage sont beaucoup moins élevés et il n’y a pas de coût de remblayage.

Un autre avantage clé d’une méthode d’extraction souterraine comme le foudroyage par blocs, comparativement à l’exploitation à ciel ouvert, est la réduction importante des besoins d’élimination des stériles à la surface. Le ratio de stériles par rapport au minerai augmente souvent au fur et à mesure qu’on creuse une mine à ciel ouvert, et les stériles doivent être placés dans des aires de stockage en surface de plus en plus grandes. La quantité de stériles générée par les méthodes d’exploitation souterraine comme le foudroyage par blocs n’est qu’une fraction de celle d’une mine à ciel ouvert, ce qui réduit les impacts sur le terrain en surface et constitue un avantage clé sur le plan de l’obtention de permis.

Facteurs favorables au choix du foudroyage par blocs

  • Une géométrie de gisement qui convient à la méthode. En général, cela signifie un gisement massif dont la hauteur et l’empreinte sont suffisantes pour amorcer et propager le foudroyage naturel dans la masse rocheuse.
  • Un gisement aux caractéristiques géomécaniques convenables, comme des fractures déjà présentes dans la roche, pour encourager la fragmentation pendant le processus de foudroyage, une résistance de la masse rocheuse suffisante pour supporter des points de soutirage et les tunnels d’excavation pendant longtemps, et des contraintes de sol gérables.
  • Une valeur du minerai permettant de couvrir non seulement les coûts d’exploitation mais aussi les coûts d’immobilisation initiaux assez importants et les longues périodes de préproduction, comparativement à la plupart des autres méthodes. La valeur du minerai devrait être au moins de deux à trois fois supérieure aux coûts d’exploitation du site (extraction, transformation ainsi que coûts généraux et liés à l’administration).
  • L’acceptation de la perturbation en surface, au-dessus des blocs foudroyés. Cette zone de perturbation et les autres facteurs environnementaux doivent être pris en compte, qu’il s’agisse d’infrastructures déjà existantes ou dont la construction est prévue.

Évaluation préliminaire du recours au foudroyage des blocs pour l’exploitation d’un gisement

Les étapes suivantes devraient être suivies au moment de l’évaluation d’un gisement minéral aux fins du foudroyage par blocs :

  1. Appliquer les coûts typiques et les valeurs économiques limites au modèle des blocs de ressource et évaluer la géométrie et la valeur des blocs en résultant dans l’optique du foudroyage des blocs : taille, forme et surface de l’empreinte accessible, ainsi que rentabilité économique potentielle.
  2. Évaluer les données géotechniques disponibles, ce qui peut inclure les données sur la désignation de la qualité de la roche (RQD) recueillies au moyen des forages d’exploration ainsi que la densité et l’orientation des joints et des fractures, des photos de carottes de forage et des données sur la résistance de la roche.
  3. Utiliser un outil logiciel adéquat pour évaluer la taille et l’élévation potentielles de l’empreinte ainsi que la valeur globale des blocs à foudroyer.
  4. Exécuter de multiples analyses de sensibilité relativement aux intrants économiques clés et établir une gamme d’empreintes, de tailles et de valeurs moyennes par tonne.
  5. Dans le cadre de la détermination de la portée, établir la configuration de la mine, y incluant l’accès à l’empreinte et l’aménagement de celle-ci, l’infrastructure de manutention du matériel et la ventilation.
  6. Suite à la détermination de la portée, appliquer les estimations de coûts obtenues pour l’ensemble du développement et des infrastructures de la mine, et établir les liquidités du projet afin de déterminer la valeur actualisée nette et le taux de rendement interne.

Le processus d’évaluation ci-dessus aidera à orienter les futurs plans d’exploration et à comprendre quels sont les principaux facteurs favorables à l’extraction d’un gisement particulier au moyen du foudroyage par blocs. Si le projet passe cette évaluation initiale, d’autres études plus détaillées peuvent être réalisées au niveau de la préfaisabilité et de la faisabilité. Ces études comprendraient une conception plus détaillée de la mine, la modélisation des blocs et la planification des points de soutirage, la modélisation numérique des contraintes et des évaluations de la fragmentation.

Lorsque les grandes mines à ciel ouvert arrivent à la fin de leur vie utile, de nombreuses entreprises examinent la faisabilité d’une transition vers une exploitation souterraine à faible coût et à grande échelle. Le foudroyage par blocs est la seule méthode d’extraction souterraine pouvant offrir des taux de production et des coûts d’exploitation comparables à l’exploitation à ciel ouvert. Dans le cas de nouvelles mines, le foudroyage par blocs offre l’avantage supplémentaire d’une empreinte plus petite en surface et de besoins beaucoup moins grands en matière d’élimination des stériles.

Le foudroyage par blocs a suscité un intérêt accru ces dernières années, d’autant plus que le nombre de nouveaux gisements près de la surface qui peuvent être exploités à ciel ouvert continue de diminuer. Cela a contribué à stimuler l’intérêt partout dans le monde pour les méthodes d’extraction souterraine rentables, comme le foudroyage par blocs, qui peut être une solution de rechange viable à prendre en compte dans le cadre de l’évaluation des projets miniers.

David Sprott

Principal, Senior Mining Engineer

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