Experimental and numerical modelling studies for rockburst assessment

Le contrôle des coups de terrain dans les mines souterraines est un problème difficile, en particulier dans les mines de métaux profondes où le taux d'extraction du minerai est élevé. L'augmentation de la probabilité des coups de terrain de roches peut être une source d'inquiétude pour la sécurité des exploitants miniers. Les paramètres associés aux coups de terrain sont généralement liés aux caractéristiques géologiques telles que les dykes et les failles, aux propriétés mécaniques des roches, aux activités sismiques et aux taux de production. Les aspects de l'exploitation minière tels que la séquence des chantiers, la direction de l'exploitation, la géométrie des chantiers, les matériaux de remblayage et la méthode d'exploitation minière contribuent tous à la survenue de ces événements. Cette thèse étudie le potentiel de coups de terrain dans deux mines souterraines du nord de l'Ontario, à savoir la mine Macassa d'Agnico Eagle Mines Ltd et la mine Young Davidson (YD) d'Alamos Gold Inc. La thèse commence par une revue documentaire complète des méthodes d'évaluation des coups de terrain. La première étude de cas de la mine de Macassa porte sur un pilier situé à 5 600 pieds (1 700 m) sous la surface. Il mesure 360 pieds (110 m) de long et 50 pieds (15,5 m) de haut, avec une épaisseur variable de 3 m en moyenne. L’extraction est planifiée par abattage par long trou en retrait. Les activités minières passées ont utilisé des méthodes de déblai et remblai. Les niveaux au-dessus et au-dessous du pilier sont remplis de pâte. Pour évaluer les conditions de contrainte dans le pilier, un modèle numérique 3D à l'échelle de la mine a été créé avec le code de différences finies FLAC3D. Le modèle numérique utilise la base de données géomécaniques de Macassa et le régime de contraintes in situ. Les conditions d'éclatement du pilier sont évaluées à l'aide du rapport de contrainte déviatorique, également connu sous le nom de rapport de cisaillement fragile (BSR), pour estimer la rupture potentielle par cisaillement fragile, et l'indice de potentiel d'éclatement (BPI) basé sur des considérations énergétiques pour examiner le potentiel d'éclatement par déformation. L'étalonnage du modèle s'est appuyé sur les activités de surveillance microsismique du pilier au cours de l'année écoulée. Les méthodes d'atténuation et de contrôle des coups de terrain avec un support dynamique dans les piliers sont discutées. La deuxième étude de cas de la mine YD s'est concentrée sur la partie inférieure de la mine, à une profondeur comprise entre 900 et 1200 m sous la surface, où de fortes secousses sismiques ont été enregistrées. L'étude a d'abord nécessité des essais en laboratoire pour déterminer les propriétés mécaniques de la roche et sa capacité des coups de terrain. Des carottes de roche ont été prélevées ont été prélevés dans différentes lithologies: syénite, syénite porphyrique, basalte, diabase, sédiments cisaillés et sédiments. Le programme expérimental comprenait des essais de résistance à la compression uniaxiale (UCS), de résistance à la traction brésilienne (BTS) et des essais de charge et décharge uniaxiale (LUN) pour aider à déterminer l'éclatement de la roche en chargeant l'échantillon de roche à 70-85% de son UCS puis en le déchargeant. Un modèle numérique FLAC3D a ensuite été mis à jour avec les nouvelles données géomécaniques et utilisé pour l'analyse des contraintes. Le modèle numérique simule la distribution des contraintes induites par l'exploitation minière tout en suivant l'historique de l'extraction des chantiers. L'évaluation est réalisée à l'aide du BSR. L'étude a révélé que les fortes activités sismiques sont principalement attribuées à des contraintes différentielles élevées avant l'exploitation (s1−s3), s1 s'étendant dans la direction NE à un angle oblique par rapport au corps minéralisé

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