Méthode heuristique d'optimisation stochastique de la planification minière et positionnement des résidus miniers dans la fosse

La planification minière à long terme est essentielle afin d'estimer la viabilité d'un projet, d'obtenir les investissements nécessaires et d'optimiser les ressources disponibles. La recherche opérationnelle est en mesure de répondre efficacement à ce problème, plusieurs modèles mathématiques de programmation linéaire mixte ont été développés. La principale source d'incertitude, encore très peu considérée conventionnellement, est géologique. Pour la prendre en compte, des simulations conditionnelles, représentations équiprobables du gisement, peuvent être utilisées comme données d'entrée à un modèle stochastique en nombres entiers. Ainsi, l'objectif est de maximiser la valeur présente nette moyenne tout en proposant un ordonnancement de la production robuste à l'incertitude. En ajoutant un nombre conséquent de blocs, plusieurs périodes et destinations ainsi que de nombreuses contraintes opérationnelles, les modèles deviennent trop complexes à résoudre de manière exacte avec un solveur. Des méthodes heuristiques doivent alors être envisagées pour obtenir la meilleure solution possible en un temps réduit. Le travail exposé dans ce mémoire est composé de deux parties correspondant à deux différents articles. La première partie présente la résolution d'un modèle stochastique d'optimisation d'une mine à ciel ouvert à l'aide d'une nouvelle méthode heuristique. Sont tout d'abord proposées deux méthodes d'accélération : une relaxation partielle de la binarité des variables d'extraction en utilisant la structure particulière du modèle et les fortes relations entre variables et une convergence du modèle relaxé vers une solution quasi-binaire. Ensuite, un algorithme de tri topologique stochastique est proposé afin d'obtenir rapidement une solution complètement binaire à partir des résultats issus des stratégies d'accélération précédentes. Les résultats obtenus, testés sur un cas réel, sont concluants par leur rapidité et gap par rapport à la solution optimale. La deuxième partie modélise le stockage des résidus miniers et stériles au sein de la fosse au fur et à mesure de l'exploitation. Cette idée, souhaitée par le partenaire industriel lors de l'étude de faisabilité, permet de s'affranchir d'un espace de stockage limité autour de la fosse, de réduire l'impact environnemental de l'exploitation et de diminuer les coûts de remaniement lors de la réhabilitation finale du site. Cette fois, une méthode heuristique de fenêtre de temps sur un horizon fuyant a été utilisée pour résoudre le modèle. Les résultats sont prometteurs puisque l'impact de la disposition de matériel dans la fosse lors de l'exploitation ne dégrade la solution initiale que de 1.77%.