Étude des propriétés rhéologiques et du transport du remblai cimenté en pâte en conditions nordiques

Le projet minier Meliadine (propriété des Mines Agnico Eagle, Ltée) au Nunavut étudie la possibilité de recourir au remblai cimenté en pâte (RCP) pour remblayer les chantiers souterrains vides. Compte tenu de températures très basses en hiver, il faut que le RCP puisse être transporté et distribué aux chantiers souterrains sans être gelé durant le transport en pipelines à un faible coût de pompage. Du fait que les chantiers miniers sont ouverts dans le pergélisol, le RCP doit aussi atteindre la résistance mécanique visée dans des conditions de cure à basse température. L'évolution de cette résistance mécanique devrait dépendre de l'évolution de la température de cure du RCP, incluant la température de déposition du RCP dans le chantier souterrain. La salinité naturelle de l'eau du pergélisol ainsi que celle apportée par l'utilisation de sels de déglaçage du minerai représentent un nouvel facteur d'influence non considéré dans les études existantes sur le RCP. Il s'avère pertinent de pouvoir prédire non seulement le comportement rhéologique du RCP en fonction des conditions thermiques au cours de son transport en pipeline, mais aussi l'évolution de la température du RCP le long du pipeline. Ce projet de recherche avait pour objectif principal de développer des outils d'aide à la conception du système de distribution de RCP dans les mines souterraines situées dans les zones de pergélisol. De façon plus spécifique, les objectifs du projet de recherche consistaient à : 1) étudier l'effet de la température et de la salinité sur les propriétés rhéologiques et thermiques des mélanges de RCP; 2) réaliser des mini-essais d'écoulement en boucle (mini flow loop tests) afin de déterminer des pertes de charge et la distribution de la température du fluide le long des pipelines; 3) calibrer un modèle numérique avec les données de tests d'écoulement en boucle et simuler l'écoulement du RCP dans un réseau de distribution à une échelle réelle en tenant compte des échanges thermiques internes et externes, et du comportement rhéologique du RCP." et "

Abstract

The Meliadine mining project (property of Agnico Eagle Mines, Ltd.) in Nunavut is studying the possibility of using cemented paste backfill (CPB) for backfilling the voids in the underground workings. Given very low outside temperatures in winter, it is necessary that the CPB be transported and distributed to the underground workings without being frozen during transportation in pipelines at a low pumping cost. Because the mine workings are open in permafrost, the CPB should also achieve the desired mechanical strength during the time of curing under low temperature conditions. The evolution of this strength should depend on the evolution of the curing temperature of CPB, including the deposition temperature of the CPB in the underground site. The natural salinity of permafrost as well as that provided by the use of salts to deglaze the ore is a new influence factor should also be considered. It is relevant to predict both the rheological behaviour of the CPB based on thermal conditions and the evolution of the temperature of the CPB along the pipeline during its transportation in pipeline (for determining the deposition temperature). The main objective of this research project was to develop tools to support the design of the CPB distribution system in underground mines located in permafrost zones. More specifically, the objectives of the research were: 1) to study the effect of temperature and salinity on the rheological and thermal properties of CPB; 2) to perform mini flow loop tests to determine the pressure drops and the distribution of the paste temperature along the pipeline; 3) to calibrate a numerical model with the mini flow loop test data and simulate the flow of CPB in a full-scale distribution network taking into account the internal and external heat exchanges and the thermo-rheological behaviour of the CPB."