juin/juillet 2013

De l'importance de pouvoir planifier

Un nouvel outil d'évaluation des coûts d'exploitation de mines souterraines aide Rio Tinto à l'étape de la préfaisabilité

Par Correy Baldwin

Le projet Resolution d'exploitation par panneaux foudroyés de Rio Tinto est en voie de devenir l'une des mines de cuivre souterraines les plus importantes au monde | Offert par Rio Tinto

Rio Tinto prévoit que 25 % de la production mondiale de cuivre proviendra d'ici 2020 de mines souterraines. « L'industrie délaisse l'exploitation traditionnelle à ciel ouvert pour passer à la mine souterraine, » déclare Allan Moss, directeur général du Centre de technologie souterraine de Rio Tinto. « Nous nous attendons à une production de plus de 100 000 tonnes par jour, ce qui nous force à choisir l'économie d'échelle que seule la méthode de foudroyage saura nous procurer. »

M. Moss affirme que la planification de l'exploitation souterraine exige un traitement de données sans précédent. « Non seulement nous faut-il de l'information sur le gisement, mais également sur la roche environnante, » explique-t-il. « À titre d'exemple, le gisement de l'une de nos mines est enfoui à 2 000 mètres sous la surface et il nous faut donc caractériser huit kilomètres cubes de roche pour ensuite pouvoir en évaluer précisément le comportement et, ultimement, les coûts. »

Pareils projets d'envergure comptent un nombre quasi infini de séquences d'extraction, si bien que la décision d'exploiter ou non un gisement devient incroyablement complexe. Afin d'accélérer l'évaluation, Rio Tinto a demandé en 2006 à Hylke Glass, professeur de Rio Tinto à la Camborne School of Mines, de mettre au point une stratégie de mise en séquence. L'étude qui en est découlée a donné lieu à la création d'un logiciel baptisé CavePlanner.

« Le but de ce logiciel est d'obtenir une idée de l'empreinte qu'aurait la mine souterraine et du genre de séquence que nous pourrions adopter, » explique Alan Moss, « ainsi que la profondeur à laquelle situer la mine. »

La puissance logicielle

« En présence d'un nouveau gisement, nous devons pouvoir déterminer si nous allons l'exploiter ou pas, » dit Gert van Hout, qui a supervisé le récent développement du logiciel. « Nous obtenons la réponse en aussi peu qu'une heure. »

« Je ne connais aucun autre logiciel qui puisse donner des résultats aussi rapidement, »poursuit-il, « ce qui est particulièrement important à l'étape de l'étude de l'ordre de grandeur ou de la faisabilité préliminaire. Si vous vous servez d'un logiciel de séquencement traditionnel, vous devez alors présumer de l'espacement du point de soutirage et de l'agencement de la mine, et il vous reste ensuite à tracer le périmètre de l'empreinte de celle-ci, ce qui peut vous prendre toute la journée. » L'information obtenue de CavePlanner sert à mettre en place des simulations plus rigoureuses en vue de déterminer entre autres choses le point de départ de la mine ainsi que les séquences de sous-cavage et de directions.

CavePlanner repose exclusivement sur la modélisation par blocs que génèrent les données de forage. « Le logiciel examine différentes séquences, de façon plutôt large, ce qui nous permet de déterminer une séquence optimale, » explique Alan Moss. « Il est possible que nous ne retenions pas cette dernière en raison de certains critères. Une géométrie un peut trop exigeante, par exemple, nous ferait abandonner la séquence. »

« Il s'agit d'un outil de comparaison, » ajoute Gert van Hout, « à l'aide duquel obtenir une idée générale de notre point de départ. Il simule les tonnes de métaux par colonne propres à chaque teneur et nous donne une idée des valeurs à soutirer de la mine quant aux blocs qui sont économiques et à ceux qui ne le sont pas. »

Création du logiciel

« Les logiciels existants n'évaluaient pas toutes les possibilités de mise en séquence de l'extraction du minerai, » affirme Hylke Glass « et le nombre de modèles qu'il fallait produire était quasi infini. J'ai donc examiné l'idée d'une méthode au moyen de laquelle calculer le nombre de permutations à évaluer. »

M. Glass a présenté son prototype en mai 2008, puis est retourné sur la planche à dessin afin de pouvoir répondre aux besoins des planificateurs de mines. Il s'agissait de peaufiner le prototype, de l'assouplir et d'y ajouter des propriétés temporelles. « La première version était une macro écrite en Visual Basic for Applications d'Excel, alors que la version actuelle est un logiciel autonome qui effectue des calculs rapides au moyen d'un traitement parallèle et d'une fonctionnalité améliorée. »

Le logiciel actuel fut complété en octobre 2009 et les efforts déployés ont porté leurs fruits. Un essai pilote a convaincu Rio Tinto de modifier la séquence d'extraction de l'une de ses mines, ce qui lui a valu d'économiser des centaines de millions de dollars. Rio Tinto s'est jusqu'à maintenant servi du logiciel pour quatre de ses projets les plus importants.

« CavePlanner nous permet de prendre des décisions plus éclairées plus tôt au cours de l'étude », précise Alan Moss. « Il nous donne un premier coup d'œil fondé sur un ordre de grandeur. Ce n'est donc pas un outil de planification détaillée, mais bien plutôt de planification conceptuelle. »

Variables de contrôle

Un certain nombre de contraintes géotechniques et minières peuvent être appliquées à CavePlanner avant de l'exécuter, notamment la géométrie du sous-cavage, la hauteur des colonnes et les règles de maturité des points de soutirage. Les contraintes peuvent comprendre également des facteurs de nature financière tels que le rendement net d'une fonderie, les taux d'escompte, et les coûts d'opération et de traitement.

Le logiciel peut aussi prendre en charge des variables qui sont appelée à changer avec les temps. « Les règles de maturité sont d'une grande importance, » affirme le professeur Glass, « là où le débit de soutirage d'un point donné augmente graduellement avec le temps, jusqu'à un maximum prédéfini qui s'applique au reste de la durée de production de ce point. »

« Après avoir calculé l'élévation et entré ces données dans le logiciel » explique Gert van Hout., « celui-ci est en mesure de simuler différentes séquences de sous-cavage. Il reste alors à établir un ordre de priorité en fonction de la valeur actualisée nette, et l'ingénieur minier n'a plus qu'à choisir les séquences les plus appropriées. »

La valeur actualisée nette constitue sans doute l'une des informations les plus utiles de la planification initiale. « CavePlanner entre en jeu au moment de l'optimisation des coûts et de l'établissement de la séquence la plus rentable qui soit, » affirme le professeur Glass.

« Un grand nombre de permutations entrent en ligne de compte. Leur nombre précis dépend largement de l'ampleur du projet. Plus celui-ci est important, plus CavePlanner produit de sous-ensembles de modèles. »

« Le nombre de permutations dépend en fait du modèle de bloc et de la séquence de sous-cavage recherchés, » précise M. van Hout. « Si les contraintes sont très sévères, il y aura des centaines de permutations; sans contrainte aucune, il y en aura des milliers. »

CavePlanner règle un problème auquel Rio Tinto est confronté de plus en plus fréquemment. « Le tonnage augmente, et les niveaux d'investissements sont énormes, » explique M. Moss. « Une exploitation par panneaux de grande envergure représente un investissement de 10 milliards de dollars, et nous développons donc des outils pour nous aider à en faire une meilleure analyse. »

« Les outils de conception ont toujours été indispensables à l'exploitation souterraine, » poursuit-il. « Ce que nous cherchons à faire est de rendre ces outils un peu plus rigoureux. »

Traduit par SDL

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