Approche heuristique pour la planification à court terme dans les mines à ciel ouvert

Le présent projet de thèse vise à résoudre le problème de l'optimisation de la planification minière à court terme des mines à ciel avec une prise en compte de la réalité de l'exploitation minière. Cette planification est fortement contrainte car elle est l'avant dernière étape de la mise oeuvre de l'exploitation minière. À ce titre, elle regroupe à la fois des contraintes de production et des contraintes opérationnelles relatives aux équipements et aux techniques de l'exploitation minière. Malgré une production littéraire un peu soutenue sur l'optimisation de la planification à court terme des mines à ciel ouvert, très peu d'études se sont intéressées aux suivis des opérations de forage, dynamitage et d'extraction et aux équipements qui doivent les réaliser. La première étape de ce projet consiste à proposer un programme linéaire dont l'objectif est de minimiser le coût du déplacement des équipements de production et de favoriser l'accessibilité des blocs pour la réalisation des opérations minières. Cette modélisation permettra d'ordonnancer la production suivant les périodes de l'horizon de la planification (3 à 6 mois avec la semaine comme unité de période) sous la contrainte des cibles de production et des exigences de qualité. Le modèle prendra aussi en compte les contraintes opérationnelles qui sont l'accessibilité horizontale des blocs, la précédence verticale des bloc et la mise en oeuvre des opérations de forage, de dynamitage et d'extraction. La réalisation des opérations se fera par des équipements dont il faut suivre les déplacements tout en s'assurant de la disponibilité des ressources suffisantes (capacité, vitesse, disponibilité). La modélisation permettra aussi une amélioration de la précision et de l'exactitude de la précédence des tâches, ce qui facilitera la mise en oeuvre ultérieure du dispatching. Une méthode de décomposition du problème initial en 2 étapes est proposée pour la résolution du problème. La première étape de la démarche consiste à ordonnancer les blocs sous la contrainte des cibles de production et de qualité pour déterminer les blocs qui feront partie de contour d'exploitation et les périodes d'extraction de chaque bloc. L'ordonnancement se fait par la résolution de 2 nouveaux MIP développés à cet effet. La seconde étape se base sur les résultats de l'ordonnancement des bloc pour déterminer les tournées des équipements de production avec pour objectif de minimiser le coût des déplacements et de favoriser l'accessibilité horizontale des blocs. La détermination des tournées des équipements se fera en 2 phases avec des résolutions de nouveaux MIP adaptés à la problématique. La première phase consistera à déterminer les tournées des pelles par la résolution d'un MIP approprié qui intègre des estimations de la durée des opérations de forage et de dynamitage. La seconde phase s'occupera de la détermination des tournées des équipements de forage et de dynamitage sur la base des résultats de l'affectation de pelles. Une autre approche de résolution des problèmes des tournées des équipements par la méthode de la programmation par contraintes est testée et une comparaison est réalisée avec les résultats de la résolution des MIP d'affectation des équipements. Les résolutions des MIP ont été réalisées par la méthode itérative des fenêtre mobiles et les tests ont été réalisés avec des données artificielles. La démarche a permis de résoudre des instances de moins 400 blocs en 4h et de moins de 500 blocs en 10h. L'étape de l'ordonnancement des blocs a permis une réduction d'au moins 96% de la taille des graphes des déplacements possibles des équipements. La programmation par contraintes a donné de très bons résultats lors de tests de la détermination des tournées des pelles, les résultats sont par contre moins intéressants pour la détermination des tournées des foreuses et équipements de dynamitage.