février 2010

Parlons-en

Le remblai en pâte à la mine Niobec

Par D. Villeneuve

Depuis l’ouverture de la mine Niobec en 1976, l’exploitation par chantiers ouverts a été la seule mé­thode utilisée laissant de très grandes ouvertures de 300 pieds de haut réparties sur trois blocs miniers. Les zones minéralisées étant devenues plus larges en profondeur et les conditions géomécaniques plus restrictives, il fallait donc planifier une méthode d’exploitation adaptée et l’utilisation du remblai en pâte. Cette nouvelle méthode d’exploitation permet de doubler le taux d’extraction de la ressource Niobium en maintenant sécuritaire la stabilité des ouvertures souterraines.

Introduction

La mine Niobec, propriété de IAMGOLD, exploite un gisement souterrain de Niobium localisé 25 kilomètres de la ville de Saguenay, dans les limites de la municipalité de St-Honoré-de-Chicoutimi. Niobec est le seul producteur de ferroniobium en Amérique du nord et il expédie son produit à plus d’une cinquantaine de clients à travers le monde. Le niobium est utilisé principalement dans l’acier afin d’en améliorer les propriétés mécaniques, ce qui a contribué à l’accroissement de la demande.

Géologie

Le gisement borde le côté sud d’un complexe alcalin de quatre kilomètres de diamètre composé essentiellement de roches carbonatées d’origine ignée. A ces unités s’ajoutent souvent des bandes de syénite plus ou moins altérées formant une structure bréchique métrique à décamétrique. Les minéraux niobifères, surtout le pyrochlore ferrien et la columbite, sont disséminés dans la carbonatite. Ces minéraux dont la dimension varie entre 0,2 et 0,8 mm sont associés à des unités dont les principaux minéraux accessoires sont la magnétite, biotite et apatite. La minéralisation est définie systématiquement par forages au diamant et les analyses sont exprimées en terme de pourcentage de Nb2O5. Les enveloppes minéralisées économiques sont de forme lenticulaire qui varient généralement de 150 à 600 pieds de long atteignant même par endroit 2 500 pieds. Ces lentilles ont été identifiées jusqu’à une profondeur de 2 400 pieds et demeurent ouvertes en profondeur. Les réserves minières, estimées à 23,5 millions de tonnes, ont été définies entre les niveaux 300 et 1 850 pieds. A ces réserves, viennent s’ajouter 28,7 millions de tonnes en ressources identifiées entre les niveaux 1 850 et 2 400 pieds.

L’exploitation souterraine : les chantiers

Depuis son ouverture, la mine a été exploitée par la méthode de chantiers ouverts. La grandeur moyenne de ces chantiers est de 80 pieds de large par 200 pieds de long et 300 pieds de haut correspondant à la hauteur des blocs miniers. Un pilier transversal de 80 pieds est laissé en place; il est récupéré ultérieurement après l’exploitation de toute la longueur d’une lentille. Un pilier de surface de calcaire d’une épaisseur de 250 pieds et des piliers horizontaux à la base des blocs 1 et 2 complètent la configuration du minage des trois premiers blocs miniers du niveau 300 au niveau 1 450 pieds.

Cette méthode, il va s’en dire, est des plus économiques et a pu être appliquée avec succès en raison d’excellentes conditions de terrain, d’une forme favorable de la minéralisation et de la faible profondeur de l’exploitation. Cependant, à quelques endroits, des signes de dégradations se sont fait sentir avec des évènements sismiques plus fréquents. Il fallait donc prévoir une approche différente pour l’avenir.

L’élaboration d’un plan de minage pour les blocs plus en profondeur entre les niveaux 1 600 et 2 400 a fait l’objet d’analyses internes basées sur une rétroanalyse et des modélisations d’excavations guidées par la firme de consultant Golder Associés. Ces analyses concluaient sur la nécessité de laisser en place la presque totalité des piliers transversaux et un important pilier horizontal de 250 pieds pour l’exploitation de 2 blocs miniers dans ce secteur de la mine. Ce plan de minage permettait d’exploiter seulement 40 % des ressources des blocs inférieurs. Dès lors, la méthode de minage par remblai en pâte devenait une avenue intéressante, mais la résistance de ce matériel, pour un chantier de plus petite dimension toujours sur une colonne de 300 pieds de haut, devait atteindre 1Mpa, considérant un facteur de sécurité de 1,3.

Le remblai

Les premières investigations sur le remblai en pâte ont été confiées à l’Unité de recherche et de service en technologie minérale (URSTM) de l’Université en Abitibi Témiscamingue, sous la responsabilité de M. Mostafa Benzaazoua. Le traitement du minerai à Niobec génère un rejet de concentré de carbonate provenant de la première étape du circuit de flottation, un rejet du circuit de flottation du pyrochlore et des schlammes. Le pourcentage poids de chaque matériau est respectivement de 25 %, 60 % et 15 %. Il faut noter que les rejets de pyrochlore sont séparés au concentrateur parce qu’ils sont relativement grossiers et servent à construire les digues du parc à résidus en été.

L’objectif de la recherche était de trouver le meilleur rejet ou mélange de ceux-ci qui, combiné à une même proportion de liant, conviendrait le mieux pour l’obtention de bonnes caractéristiques géomécaniques. Les essais ont démontré qu’au moins les rejets de carbonate et schlammes combinés peuvent atteindre plus de 2,5 MPa avec un temps de cure de 28 jours.

Suite à ces résultats encourageants, un mandat de caractérisation plus étendu a été confié à la firme Golder Paste Technology Ltd. Il s’agissait de connaître les caractéristiques de tous les rejets combinés dans une proportion identique à leur taux de production de même que les propriétés rhéologiques pour déterminer la transportabilité. Il fallait connaître aussi le type et la quantité minimale de liant à utiliser tout en maintenant une résistance optimale. Cet aspect a un impact très significatif sur les coûts d’exploitation, la sécurité de l’exploitation et la dilution potentielle du minerai. Trois mélanges ont été testés, il s’est avéré que la plus haute résistance uniaxiale a été obtenu avec un liant contenant 90 % de cendre de haut fourneau et 10% de ciment Portland pour les temps de cure de sept et 28 jours (Golder, rapport 29 janvier 2008). Les essais complémentaires d’optimisation ont de plus démontré qu’une résistance d’au moins 1 MPa peut être atteinte en réduisant de 5 % à 3 % le liant dans le remblai en pâte.

Conclusion

La remise en question d’une mé­thode d’exploitation éprouvée et très économique en une nouvelle mé­thode qui présente une nouvelle façon de faire toutefois risquée, suscite bien des hésitations et interrogations. L’expertise du personnel du site de même que celle de firmes spécialisées dans le domaine minier conjointement avec celle d’institutions de recherche permettent cependant de poser une base solide à la faisabilité d’un tel projet.

Les symposiums comme celui que tient annuellement l’ICM sur les remblais miniers favorisent justement un réseautage et le partage d’information et d’expérience.

Finalement, c’est toute la communauté qui bénéficiera de ce changement de méthode de faire à Niobec qui permettra d’exploiter le double des ressources et de prolonger la vie de l’entreprise d’autant. Actuellement, l’équipe de construction de IAMGOLD de Longueuil est sur le site de la mine pour ériger le bâtiment de l’usine de remblai. L’équipe technique de Niobec termine les derniers détails de la planification minière afin de débuter le remblai de chantiers dès juin 2010.

Contact ghislain_pomerleau@iamgold.com


Denis Villeneuve a reçu un diplôme du Collège de Thetford Mines, un B.Sc en Science de la terre à l’ Université du Quebec à Chicoutimi. Il a débuté sa carrière dans une exploitation souterraine au Nouveau Brunswick. Il a joint la mine Niobec au début des opérations. Il a été impliqué dans différents projets notamment en mécanique des roches, en environnement, et en gestion de la qualité à titre de coordonnateur ISO 9002 et ISO14000. Il a conduit les premières études du remblai en pâte à Niobec. Denis a publié un article sur le rôle du géologue à l’implantation du sytème ISO. Il est membre de l’Ordre des géologues du Quebec.

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