Étude de la consolidation gravitaire en colonnes des remblais miniers cimentés en pâte

La problématique du remblayage des chantiers souterrains dans les mines abitibiennes demeure une grande préoccupation de nombreux chercheurs ces dernières décennies. Par exemple, il a été observé dans les vides remblayés que le remblai se tassait quelques jours après sa mise en place (0,9 à 1,5 m à la mine Louvicourt). En outre, la résistance mécanique du remblai cimenté en pâte (RCP) augmentait sensiblement, presque de trois fois, entre le haut et le bas du vide remblayé due à la consolidation. Des études ont montré également que la résistance mécanique du remblai prélevé in situ par carottage était supérieure de 2 à 4 fois à celle des éprouvettes du même remblai coulé dans des moules en plastique. Parmi les nombreuses causes possibles pouvant expliquer ces observations, on peut mentionner la consolidation des remblais sous leur poids propre (ou gravitaire). L'objectif principal de ce projet de recherche est donc de comprendre les phénomènes physiques qui gouvernent l'acquisition de résistance mécanique des remblais en pâte après leur mise en place. Pour ce faire, trois colonnes en PVC, de 3 m de haut chacune, ont été fabriquées et installées à l'usine de remblai de la mine Louvicourt (LVT) puis à l'usine de remblai de la mine LaRonde (LRD) pour y être remplies. Les colonnes étudiées à la mine Louvicourt permettaient de simuler différentes configurations de drainage latéral d'un vide remblayé à savoir, un drainage total le long de la hauteur de la colonne, un drainage partiel, et aucun drainage; tandis que les colonnes à la mine LaRonde permettaient de comparer les résultats de trois recettes de remblai en pâte dans le cas du drainage latéral et vertical. Avant le remplissage des colonnes, l'effet du temps de malaxage sur la valeur de l'affaissement (slump) du RCP a été évalué. Chaque colonne a ensuite été remplie avec du RCP ayant un slump similaire à celui du remblai utilisé dans les chantiers souterrains et en deux séquences de remblayage d'environ 1,45 à 1,5 m sur une durée de 24 heures.

Abstract

The challenge of underground mines backfilling in Abitibi region remains a major topic of investigation by many researchers in recent decades. For example, it has been observed in the backfilled stopes that the top of the fill settles systematically few days after its placement (by an average value varying between 0.9 and 1.5 m observed at Louvicourt mine). In addition, the strength of the cemented paste backfill (CPB) increases substantially, almost three times between the top and bottom of the backfilled stope. Some studies have also shown that the strength (unconfined compressive strength or UCS) of in situ CPB core specimens was 2 to 4 times of that of specimens of the equivalent lab-prepared CPB poured into plastic moulds. Among the many possible causes which could explain these observations, one can mention the self-weight consolidation of CPB. The main objective of this research is to understand the physical phenomena that govern the mechanical strength development within paste backfill after placement. To this end, three PVC columns, each of 3 m high, were manufactured and installed at the Louvicourt (LVT) mine and LaRonde (LRD) mine backfill plants to be in-filled. The column tests performed at the Louvicourt mine backfill plant allowed simulating different drainage configurations of a backfilled stope, namely, full drainage, partial drainage and no drainage while column tests performed at the LaRonde mine allowed comparing the response of three different paste backfill mix recipes for unique drainage condition: combined lateral and vertical drainage. Before the columns in-filling, the effect of mixing time on the slump height value of CPB was evaluated. Each column was then in-filled with CPB having a slump height similar to that of the fill used underground and in two sequences of in-filling of about 1.45 to 1.5 m over a time period of 24 hours.