Comportement hydromécanique des remblais miniers en pâte cimentés et des chantiers miniers remblayés

Avec la forte demande en métaux dans les pays émergents à travers le monde, la production minière a atteint un régime soutenu. De ce fait, l'industrie minière contribue énormément au PIB de nombreux pays miniers. Mais dans le même temps, l'exploitation de plus en plus intense des gisements génère également des rejets solides (résidus et roches stériles) qui sont entreposés en surface dans des aires d'accumulation. Cependant, les aires d'accumulation des résidus, aussi appelés parcs à résidus, nécessitent un suivi et une gestion particulière pendant de très longues périodes afin d'éviter tout drainage minier acide (DMA), résultat de l'oxydation des sulfures de fer et les minéraux métalliques contenus dans les résidus. Dans le cas d'une exploitation souterraine, une partie des résidus est renvoyée sous terre sous forme de remblai en pâte cimenté (RPC). Le RPC est constitué de résidus, d'eau de mélange et d'un agent liant. Le RPC est ainsi destiné à augmenter la stabilité des épontes des excavations minières permettant d'optimiser l'exploitation des gisements sous terre (taux d'extraction élevé) et aussi d'améliorer la sécurité des travailleurs et de réduire l'empreinte écologique de la mine. Cependant, le coût de l'agent liant représente en moyenne entre 12% et 16% des coûts d'opération d'une mine utilisant le RPC. D'où une quête incessante d'optimiser les coûts des opérations de remblayage tout en atteignant les cibles de résistance visée. Un des aspects importants est le comportement du RPC une fois sous terre. La distribution des contraintes dans le chantier remblayé est un phénomène qui requiert encore une investigation dans le but d'éclaircir certains principes. D'autant plus, les pressions exercées par le remblai sur les barricades construites pour retenir ce dernier dans les chantiers, ont un comportement différent qui influence sa construction. L'analyse de l'impact de la cure sur les chantiers est un élément essentiel dans la séquence de minage. Il sera aussi question de déterminer les différences au niveau des différents paramètres entre un chantier remblayé et un modèle physique au laboratoire. C'est dans ce but que nous avons porté notre esprit critique. Il s'agira aussi de comparer les contraintes dans les chantiers remblayés avec différents types de liants, différentes séquences de remblayage. Pour ce faire, des essais de cisaillement ont été réalisés afin de déterminer les caractéristiques du remblai et ensuite une estimation des contraintes selon les différentes situations.

Abstract

The growth of the mining economy generates significant revenue for many companies. The exploitation also generates an increase amount of tailings that are stored at the surface. Tailings accumulation areas, also known as tailings ponds, require special monitoring and management for very long periods of time to avoid acid mine drainage (AMD), the result of the association between iron sulphides and metallic minerals. In order to reduce the amount of these tailings, they are returned underground in the form of cemented paste backfill (CPB). The cemented paste backfill, while reducing the amount of tailings, increases the stability of the structures and walls to optimize the operation of underground construction sites by increasing the reserves and also improving the safety of the workers. However, the CPB consisting of tailings, water and cement has a high financial cost of operation to the point of reaching ¼ of the overall financial costs of the mine. A regular quest of optimization, while meeting the targets for underground mining, has been the main focus of many researches with encouraging results at the end. One of the important points is the behavior of this CPB once underground. The distribution of stresses inside the stopes is a phenomenon that requires more investigation to clarify some of the principles already defined in the literature. Especially, the pressure the CPB exerts on the fences built to keep him in the stope have different behaviour toward it and it factors in the building of the fence. Even less the impact of the cure time is an important detail in the mining plan of the secondary stopes. The differences in the parameters of a real stope and one that has been filled in the laboratory with reduce size will be a main topic. These are where we will carry out critical spirit. It will also be a matter of comparing the stress in the backfilled stopes with different types of binders, different backfilling sequences in order to perform shear tests to determine the characteristics of the CPB and then an estimation of the stress according to different situations.