Guide de conception pour des sautages confinés à grande échelle de relaxation des contraintes dans des piliers de mines


Certains des plus grands défis associés au minage à grande profondeur ou sous de hauts ratios d’extraction sont reliés aux forts niveaux de contrainte de terrain qui résultent de ces situations, ces contraintes pouvant éventuellement conduire à la rupture et à l’effondrement du massif rocheux autour des excavations.  Ces effondrements, lorsque soudains et violents, peuvent avoir de graves conséquences et représentent probablement le plus haut degré de risque géomécanique, en termes d’exposition du personnel sous terre, de production erratique et imprévisible, de besoins en reconditionnement, de pertes possibles de réserves et de coûts globaux de minage.
Il existe un certain nombre de mesures proactives et réactives qui peuvent être envisagées pour atténuer et mitiger les problèmes de terrain associés aux conditions de hautes contraintes en général et de ruptures violentes en particulier.  Certaines mesures sont essentiellement proactives et destinées à contrôler les conditions pouvant mener à une rupture violente du massif rocheux.  Parmi ces approches proactives, un changement de méthode de minage peut être envisagé (par exemple, vers une approche sans pilier, permettant d’éliminer les zones dans lesquelles les contraintes de terrain pourraient se concentrer).  Une autre alternative serait une méthode d’extraction où le minage est entièrement mené depuis l’extérieur des zones minéralisées, de manière à ne pas exposer le personnel à des conditions potentiellement dangereuses.  L’élaboration de séquences d’extraction destinées à gérer les contraintes de terrain pour empêcher qu’elles ne se concentrent dans des régions à risque se classe également dans la catégorie des mesures proactives.  Cette approche consiste essentiellement à modifier l’évolution des contraintes à un endroit donné afin de réduire autant que possible la contrainte principale majeure, tout en permettant à la contrainte principale mineure de se dissiper progressivement.  L’abattage d’un bloc de terrain dans le seul but d’altérer la distribution locale des contraintes et de mettre en relaxation une autre région, celle-ci dans le plan de minage mais initialement soumise à de hautes contraintes de terrain, constitue également une autre approche proactive envisageable.
D’autres mesures sont principalement réactives, parmi lesquelles on compte les tirs à grande échelle de relaxation des contraintes dans des piliers de mines (ces piliers étant généralement déjà sous de hautes contraintes ou devant l’être).  D’une manière générale, un tir de relâchement des contraintes peut être défini comme tout sautage impliquant la détonation d’explosifs fortement confinés (sans face libre) dans le but d’altérer les contraintes de terrain dans une région donnée et dans lequel le matériel dynamité est laissé en place.  D’une manière plus précise, un tir à grande échelle de relaxation des contraintes dans un pilier de mine a pour objectif d’infliger de lourds dommages au pilier visé et causer l’éjection d’un volume significatif de matériel rocheux — cette éjection résulte en une convergence des murs du pilier qui, à son tour, cause un relâchement des contraintes locales.  De fortes quantités d’explosifs sont typiquement utilisées dans cette situation afin de causer les dommages voulus.
Cet article se concentre sur la conception de ces sautages à grande échelle de relaxation des contraintes dans des piliers de mines souterraines.  Plus précisément, cet article décrit une nouvelle méthodologie qui quantifie les chances de succès d’un tel sautage, pour un massif rocheux et un régime de contraintes donnés.  La méthode est basée sur un nouveau paramètre nommé « Indice de relâchement », qui considère huit paramètres géomécaniques et de forage-sautage qui contrôlent ultimement le procédé.  Ces huit paramètres sont la rigidité, la fragilité et le degré de fracturation du massif rocheux, sa proximité à la rupture, l’orientation et la largeur du sautage, l’énergie explosive unitaire qu’il contient et le degré de confinement des charges.  La rétroanalyse d’études de cas bien documentées a démontré que l’approche peut indiquer de manière fiable si une situation donnée de hautes contraintes de terrain est susceptible d’être améliorée par un tir de relâchement confiné à grande échelle et si le design proposé est adéquat pour atteindre ce but.
* Cet article est disponible en français seulement.
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Summary: Photogrammetry surveys were used to document a footwall slab failure that occurred at a surface coal mine located on the eastern slope of the Rocky Mountains. Photographs taken before and after the failure provided the pre- and post-failure geometry of the slope and the failed slab. Using photo-grammetry-derived digital terrain models, the measured surface area of the slabs involved in the failure was approximately 11,140 m2. The average thickness of the slab that failed was 5.4 m, giving a...
Publication: CIM Bulletin
Author(s): N. Bahrani, D. Tannant
Issue: 4
Volume: 4
Year: 2009
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