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

Résumé

La mine Troilus est une mine à ciel ouvert qui est la propriété de la corporation minière Inmet. Elle se situe à 175 km au nord de Chibougamau dans la portion orientale de la ceinture volcano-sédimentaire archéenne de Frotet-Evans. La stabilité des pentes rocheuses de la mine Troilus est importante pour différentes raisons : le massif est fortement folié, recoupé de failles et de réseaux de joints systématiques. Il y a différents modes de rupture possible, soit : la rupture progressive par zones de fracturation, la rupture circulaire, le glissement sur un plan ou d'un dièdre et le développement de zone d'instabilité en kink pour former des zones de rupture en flambage ou à la limite une rupture par fauchage {toppling). Tous ces types d'instabilité peuvent se produire concurremment dans le cadre de la même fosse à ciel ouvert dépendamment de l'attitude spatiale des différentes structures géologiques, de la nature de la roche et de la compétence de la roche. La conception géomécanique de la fosse, dans ces milieux rocheux, doit donc tenir compte de ces divers modes de rupture et d'instabilité des pentes rocheuses jointées et foliées.

Ce projet a comme objectif d'analyser les conditions susceptibles de provoquer le développement des divers modes de rupture dans un massif rocheux fracturé dans le but de développer des critères de conception (design) et des modes de soutènement plus adéquats pour assurer la stabilité des pentes de la fosse.

La démarche du projet comporte les étapes suivantes : premièrement, réaliser une compilation et une analyse structurale du gisement; deuxièmement, caractériser les propriétés mécaniques des roches et des discontinuités des murs de la fosse à l'aide des travaux antérieurs; et finalement, simuler par ordinateur les divers modes de rupture susceptibles de se développer. Ces travaux permettront de procéder à un zonage structural de la fosse, c'est-à-dire identifier les zones structurales qui contrôlent la stabilité des gradins et des murs finaux de la fosse. Dans le cadre de ce zonage, les propriétés mécaniques seront établies pour les zones homogènes. Par la suite, l'analyse de la stabilité des murs principaux de la fosse sera évaluée en fonction des modes de rupture mentionnés plus haut à l'aide de méthodes de simulation analytique adaptée aux divers modes de rupture susceptibles de se développer.

Cette étude a permis de cerner quatre domaines structuraux distincts, soit : A(2A), A(2B), A(2B,2C) et B. À l'intérieur de chacun de ces domaines trois familles de discontinuités ont été identifiées. La famille verticale, la famille horizontale et la foliation se retrouvent dans chacun de ces domaines. La différence entre les domaines A(2A), A(2B,2C) et A(2B) est le pendage de la famille horizontale. Les qualificatifs entre parenthèses représentent le pendage de la fracture horizontale. Le qualificatif 2A indique un pendage entre 0 et 15°, tandis que 2B indique un pendage de 16 à 25°. Finalement, le terme 2C indique un pendage de 26 à 40°. Pour ce qui est du domaine structural B, il est caractérisé par une fracture ayant une patine d'altération verdâtre et un pendage vers la fosse. Cette famille de discontinuité a été appelée zone problématique. C'est le domaine responsable d'un nouveau design au mur ouest.

A l'intérieur de chaque domaine structural les possibilités de rupture ont été identifiées à l'aide d'une étude de stéréogrammes et d'équilibre limite. Ceci a permis de cerner les différentes possibilités de rupture planaire, en coin et fauchage. Dans le cadre de cette analyse de stabilité, un facteur de sécurité de 1,3 a été utilisé comme limite entre la stabilité et l'instabilité. Cette analyse a permis de faire ressortir neuf cas de rupture en coin pour les murs secs et à l'échelle du banc individuel. Six de ces neuf cas correspondent à la zone problématique combinée à un joint vertical. Pour ce qui est de l'échelle inter-rampe, c'est le passage de la zone problématique à l'intérieur du domaine B qui crée les sept cas. La présence d'eau a un effet très important sur la stabilité des pentes. En effet, le nombre de cas de rupture en coin passe de neuf à seize avec l'application d'une pression interstitielle dans les logiciels de modélisation.

Des cas de rupture planaire ont aussi été identifiés. À l'échelle du banc individuel et avec des murs secs, il est possible de retrouver onze cas de rupture planaire. Les deux familles de discontinuités les plus importantes qui présentent des ruptures de type planaire sont la foliation et la zone problématique. À l'échelle inter rampe, seulement six cas sont présents. Ils sont caractérisés par le passage de la zone problématique. La présence d'eau joue aussi un rôle important pour les cas de rupture planaire. En effet, la présence d'eau diminue grandement le facteur de sécurité de chacune des possibilités de rupture.

Les abaques de Zanbak permettent de dire que les possibilités de fauchage sont limitées au couloir de déformation présent au mur ouest de la fosse 87. Ce couloir de déformation est caractérisé par le passage de grands joints de foliation majeurs et continus. Il se situe à l'intérieur des domaines A(2B) et A(2A). Les abaques de Zanbak ne tiennent pas compte de plusieurs facteurs et ceci laisse présager que les cas de fauchage pourraient être plus étendus.