Constellation, le dépôt institutionnel de l'Université du Québec à Chicoutimi

Résumé

La mine Niobec située à Saint-Honoré exploite un gisement souterrain de Niobium. L'exploitation actuelle se situe entre les niveaux 300 et 1450 pieds (100 et 400 mètres). La méthode d'exploitation consiste à dynamiter des grands chantiers ouverts de 25 par 45 mètres et d'une hauteur de 90 mètres. Mine Niobec prévoit l'exploitation de trois autres blocs miniers, mais cette fois-ci avec une méthode de chantiers primaire-primaire sans pilier et avec remblai.

Les principaux objectifs de ce projet sont de caractériser les aspects structuraux et géotechniques du pilier qui sera laissé en place sous le niveau 1450. Cette caractérisation rend possible une analyse de stabilité du pilier et des chantiers au-dessus et au-dessous en vue de faire des recommandations sur l'épaisseur du pilier et la dimension des chantiers. Enfin, des suggestions de support sont évaluées pour la stabilisation aux pourtours des ouvrages à court et à long termes.

Les méthodes et les procédures utilisées pour accomplir ce projet comprennent, tout d'abord, la caractérisation structurale par des campagnes de cartographie incluant des levés de joints, lesquels sont modélisés sur projection stéréographique puis interprétés. Pour ce qui est de la caractérisation des propriétés géotechniques, des échantillons de carottes de forage ont été sélectionnés pour réaliser des tests en laboratoire. Il s'agit de tests en compression et en tension de façon à déterminer les courbes de critère de rupture, le module d'Young et le coefficient de Poisson du massif de carbonatite de la mine. Les pressions de terrain sont un autre point important pour l'analyse de stabilité du pilier. Une compilation des mesures existantes a été réalisée et des calculs théoriques de pressions ont été effectués pour les nouvelles profondeurs. Enfin, l'évolution des pressions de terrain dans la mine a été analysée à l'aide du logiciel de simulation numérique Map3D.

Les limites de la minéralisation des futurs blocs d'exploitation, déterminées par une campagne de forage, permettent de localiser l'emplacement des futurs chantiers sous le niveau 1450. Cela rend possible l'évaluation de l'influence de la fracturation et des contraintes en fonction de l'emplacement, de la dimension, de l'orientation des nouveaux chantiers et de ceux des anciens blocs d'exploitation. Un examen des divers modes d'instabilité a été réalisé. De plus, des rétro-analyses des anciennes ouvertures permet l'étude de la stabilité des nouveaux chantiers. Cette méthode vise à prédire la stabilité des nouveaux ouvrages, pour un certain niveau de contraintes, en se basant sur les chantiers passés et en considérant l'ensemble des ouvertures de la mine. Enfin, des modes de support sont évalués pour assurer leur stabilité.

L'analyse structurale indique que les murs ouest et nord des ouvertures présentent le potentiel le plus élevé d'effondrements reliés aux structures. De plus, les résultats démontrent qu'il est très avantageux de diminuer les dimensions des ouvertures afin de réduire la taille des blocs instables.

L'analyse du niveau de contrainte permet de constater qu'il est primordial d'assurer la stabilité du toit des ouvertures avec un soutènement adéquat, puisqu'après le dynamitage des premiers chantiers le massif rocheux devrait être en post-rupture.

L'épaisseur du pilier entre le troisième et le quatrième bloc d'exploitation devrait être d'un minimum de 150 pieds (46 mètres). Toutefois, il demeure très important de remblayer jusqu'au toit les ouvertures du bloc 4, car bien que d'une bonne épaisseur le pilier sera sans doute endommagé sur toute son épaisseur aux endroits critiques. Enfin, il est très important de suivre la séquence déterminée de façon à répartir les concentrations de contraintes aux endroits souhaités.