C’est une question qui embête les mineurs depuis que les premiers humains ont creusé le sol à la recherche de minerai métallique : à quel point les parois d’une fosse peuvent-elles être escarpées, pour assurer le meilleur équilibre entre efficacité et sécurité?
Lorsque les parois d’une mine sont escarpées, il y a moins de stériles à déplacer pour atteindre le corps minéralisé, l’empreinte géographique est plus petite et les coûts sont habituellement moins élevés. Par contre, plus les parois sont abruptes, plus elles sont susceptibles de s’effondrer, ce qui met les travailleurs en danger et peut ralentir la production.
C’était le problème auquel devaient faire face les propriétaires d’une mine de fer à ciel ouvert européenne où il y avait déjà eu un important effondrement de paroi. Dans le cadre de son étude de faisabilité visant la relance de la mine, la société minière a donc demandé à Golder de l’aider à répondre à deux questions :
- Y a-t-il d’autres endroits dans la mine où un effondrement important est probable?
- Quelle serait la pente optimale des parois de la mine?
Même si la roche dans laquelle la mine avait été aménagée était assez solide pour permettre des pentes abruptes, l’une des préoccupations tenait au fait qu’il y avait de nombreuses fractures affaiblissant la masse rocheuse dans son ensemble. Certaines des plus grandes fractures, allant jusqu’à des centaines de mètres de longueur, formaient des surfaces de rupture, et c’est là que s’était produit l’effondrement.
La force de friction dans les fractures est un facteur clé pour leur stabilité. L’étude d’échantillons de roche permet d’intégrer de l’information sur cette propriété, ainsi que d’autres propriétés importantes de la roche, dans l’analyse de stabilité des pentes.
Compréhension de la masse rocheuse grâce aux réseaux de fractures discrètes
Afin de trouver une réponse aux questions de la société minière, Golder s’est servie de son logiciel exclusif FracManMD, qui applique une méthode de réseau de fractures discrètes pour créer une image du réseau de fractures d’un massif rocheux dans un environnement 3D.
La première étape consistait à recueillir des données, de sorte que le modèle FracMan puisse reproduire le plus fidèlement possible la masse rocheuse réelle. À cette fin, il s’agissait de faire descendre de l’équipement d’analyse dans certains des trous de sondage, de faire voler un drone autour de la mine pour recueillir des données LiDAR (semblable à un radar, mais utilisant la lumière pour mesurer la distance) et de procéder à la cartographie photogrammétrique des parois de la mine.
Grâce à ces données de terrain, l’équipe de Golder a pu générer un modèle FracMan du réseau de fractures discrètes dans la roche simulant l’orientation, l’intensité et la taille des fractures susceptibles d’être présentes dans la masse rocheuse ciblée.
Modèle informatique utilisé pour appuyer les décisions opérationnelles clés
Un élément important du travail de Golder a été l’analyse des biseaux, consistant à déterminer à quels endroits les fractures se croisent dans l’espace tridimensionnel, c’est-à-dire les zones où les pressions exercées sur la roche pourraient faire ressortir une grande partie de la paroi.
Nous avons fait des essais avec de nombreuses pentes différentes pour chaque banquette (ces « escaliers » géants formant les parois de la mine) et pour la mine en général. L’une des forces de l’environnement FracMan est qu’il permet le balayage automatisé des paramètres — pour lesquels diverses valeurs peuvent être insérées — ce qui permet d’essayer plusieurs scénarios hypothétiques différents de façon automatique afin de trouver la solution optimale.
L’animation montre les réactions possibles de la roche en fonction de divers degrés de pente. Les fractures sont indiquées sous forme de lignes : les biseaux en vert sont considérés comme étant stables, tandis que ceux en rouge pourraient être instables.
L’animation montre les réactions possibles de la roche en fonction de divers degrés de pente. Les fractures sont indiquées sous forme de lignes : les biseaux en vert sont considérés comme étant stables, tandis que ceux en rouge pourraient être instables.
L’un des résultats de cette analyse a été que la société minière a modifié son plan pour la mine, afin que les plus grands de ces « biseaux rouges » problématiques soient complètement enlevés dans le cadre des activités d’exploitation, réduisant ainsi un risque potentiel.
Dans le but également de faciliter la planification de la mine, Golder a calculé, pour un éventail de pentes possibles entre les banquettes, la superficie totale de celles-ci qui pourrait être perdue, ce qui vient réduire la surface disponible pour « capter » le matériel tombant de la paroi. Ce calcul a aidé la société minière à comprendre le coût de l’efficacité de la pente, qui doit prendre en compte la nécessité que celle-ci soit stable.
La vérification du modèle de Golder pour les grandes fractures a été effectuée en recréant virtuellement l’effondrement de paroi qui s’était produit. Le but était de vérifier si le modèle aurait indiqué que cette zone posait un problème. L’analyse de stabilité de FracMan a bien fonctionné dans cette mise à l’essai.
À la fin du projet, Golder a pu aider la société minière à obtenir des réponses à ses deux grandes questions et à réaliser l’étude de faisabilité. Nous avons localisé les zones comportant de grandes fractures susceptibles de causer une rupture de talus, afin que la société minière puisse faire preuve de prudence et prendre des mesures d’atténuation. En outre, les petites fractures dans la masse rocheuse déterminent à quel point les parois de la mine peuvent être escarpées, pour atteindre cet équilibre délicat entre efficacité et stabilité de la pente.
