L'estimation et la postérieure évaluation de la performance technique des chantiers d’abattage sont des étapes cruciales de la planification minière. En effet, lorsqu'effectuées correctement, elles permettent de réconcilier l’extraction de la quantité de minéral estimée dans les réserves au fur et à mesure que l’exploitation avance, de faire le suivi de la séquence de minage ainsi que de prévenir d’éventuelles instabilités géomécaniques. De plus, l'évaluation de la performance technique établit les bases statistiques sur lesquelles les ingénieurs prennent les décisions concernant son estimation et, de ce fait, le design des chantiers d’abattage dans les futures études de faisabilité. D’autre part, des lacunes de connaissances dans la littérature, notamment la non-standardisation des définitions qui décrivent ce qui se produit à l’intérieur des chantiers d’abattage et la non-inclusion de certaines situations dans les méthodes de calcul utilisées, font en sorte que l’évaluation de la performance technique des chantiers d’abattage peut se voir limitée, voire mal interprétée. Les lacunes susmentionnées, pouvant provoquer des écarts importants entre les études de faisabilité par rapport à l’opération minière — performance technique planifiée versus réalisée —, se trouvent à l’origine de la présente thèse de doctorat. Suite à une revue critique de la littérature, notamment en ce qui concerne les méthodes de calcul présentement en usage ainsi que de la manière de procéder couramment dans la pratique minière — à savoir, basées uniquement dans les notions de dilution et de pertes opérationnelles —, cet ouvrage propose des améliorations substantielles au niveau de la méthodologie d'évaluation de ladite performance technique. La méthodologie d’évaluation proposée s’appuie sur deux piliers novateurs : i) l’intégration des estimations faites durant la planification minière — et, de ce fait, des écarts qui en résultent — et, ii) l’inclusion du concept de minéralisation opérationnelle hors-profil, permettant de différencier les concepts d’effondrement et dilution. De surcroît, cette méthodologie fait le lien entre la performance technique des chantiers d’abattage et quelques paramètres économiques d’importance, dont le coût unitaire d’opération. À travers le développement d’équations de correction, l’utilisation de la méthodologie dont il est question permet d’effectuer des ajustements et/ou des prévisions au fur et à mesure que l’exploitation avance. L’étude de cas d’une mine en opération démontre les avantages d’application de cette méthodologie améliorée pour obtenir une représentation plus précise de la réalité des chantiers d’abattage, s’adaptant non seulement aux nouvelles technologies et logiciels d’arpentage et design minier, mais prévoyant également une utilisation qui serait adéquate pour tous les niveaux miniers, à savoir : planification, opération, réconciliation et faisabilité.

Th. doct.-ing.--Géologie--Paris--École nationale des mines. / En appendice, choix de documents. Bibliogr. p. 149-154.

Titre de l'écran-titre (visionné le 26 février 2024) / Les activités minières étant appelées à se développer à de plus en plus grande profondeur, l'intensité des réponses sismiques aux sautages de segments de galerie de développement devrait augmenter et conséquemment présenter un aléa plus important. Cette sismicité induite représente divers risques sismiques qui pourraient affecter la sécurité du personnel minier, les opérations et la rentabilité de la mine. Les réponses sismiques sont d'intensité variable et leurs facteurs d'influence ne sont pas bien compris. Habituellement, la gestion de l'aléa sismique aux réponses sismiques aux sautages de développement est liée à des règles conservatrices de type règles générales. Ces règles sont parfois ajustées selon l'expérience du personnel de la mine, non quantifiable et difficile à transmettre, ou l'historique sismique. Ces règles n'intègrent pas ou peu les connaissances de terrain. Cette thèse présente une méthodologie pour intégrer quantitativement l'influence de propriétés géologiques, structurales et mécaniques du massif rocheux dans la compréhension et l'anticipation des risques sismiques associés aux sautages de développement de galerie. La méthodologie développée est adaptable à différents contextes et peut être mise à jour par la considération de variables supplémentaires, selon les données disponibles et les conditions du site minier. Cela est possible par la quantification systématique de caractéristiques structurales, géologiques et liées au massif rocheux à chaque segment de galerie de développement. Pour démontrer l'applicabilité de la méthodologie développée, des sautages de développement de la mine LaRonde ont été étudiés. Ces sautages couvrent trois niveaux à 3 km de profondeur et pour une période s'étendant sur 17 mois. La réponse sismique au sautage de 379 segments de galerie de développement a été délimitée et quantifiée. L'acceptabilité des données collectées géologiques, structurales et liées au massif rocheux a été établie pour interpréter 32 variables pour chaque segment de galerie. Puis, des analyses statistiques bivariées et multivariées ont permis de quantifier l'influence des variables géologiques et structurales définies sur les réponses sismiques. Une approche par analyses factorielles de données mixtes (AFDM) a permis une évaluation quantitative de l'impact des variables géologiques et structurales sur les réponses sismiques, ce qui était auparavant difficile à obtenir. Cela permet de mieux évaluer le risque et planifier en conséquence. Cela peut être inestimable pour les opérations minières lors du développement minier dans une zone sismiquement active, qui demande une planification importance à court et à long terme. Les résultats d'AFDM ont montré, pour le secteur à l'étude, que quatorze variables géologiques et structurales, interprétées à chaque segment de galerie influencent significativement l'intensité des réponses sismiques au sautage de développement. Des modèles prédictifs ont été développés afin d'améliorer la compréhension et l'anticipation de la variation de l'intensité des réponses sismiques au sautage de développement. Des modèles d'analyses statistiques multivariées prédictifs d'arbre de régression d'inférence conditionnelle et de forêts aléatoires ont été développés avec 75 % des 379 segments de galeries. Les 100 segments restants ont été utilisés pour valider la performance des modèles. La stratégie d'utilisation des modèles prédictifs de forêts aléatoires proposée fournit des données quantitatives sur la variabilité des aléas sismiques associés au sautage de développement sur lesquelles les gestionnaires peuvent se baser. Les modèles prédictifs développés peuvent être utilisés pour comprendre, gérer et communiquer l'aléa sismique lié au sautage des segments de galerie de développement. Ils fournissent une évaluation quantitative de l'aléa sismique permettant aux décideurs de sélectionner des seuils de critères de performance jugés acceptables, selon leur tolérance au risque. La combinaison de l'approche proposée avec les protocoles sismiques actuels utilisés sur différents sites miniers permet d'améliorer la gestion du risque sismique associé au sautage de développement. En effet, l'utilisation du modèle prédictif pour le secteur et la période étudiés a permis d'augmenter l'exactitude, la sensibilité et la précision pour anticiper une réponse sismique d'intensité élevée à un sautage de développement. / As mining activities are expected to develop at greater depth, the intensity of seismic responses to blasting of development drift should increase and consequently present a greater hazard. This induced seismicity represents various seismic hazards that could affect the safety of mining personnel, operations, and mines' profitability. Seismic responses intensity varies and the influencing factors causing that variability are not well understood. Usually, the management of seismic hazard to seismic responses to development blasting is linked to conservative blanket rules. These rules are sometimes adjusted according to the experience of mine personnel, which is unquantifiable and difficult to communicate, or the seismic history. These rules do not consider field knowledge or at a minimum. This thesis presents a methodology to quantitatively integrate the influence of the rock mass's geological, structural, and mechanical properties in understanding and anticipating seismic risks associated with development blasting. The developed methodology is adaptable to different contexts and can be updated to consider additional variables, depending on available data and mining site conditions. This is possible by the systematic quantification of structural, geological, and rock mass-related characteristics at each segment of development drift. To demonstrate the applicability of the developed methodology, development blasts from the LaRonde mine were studied. These blasts cover three levels at a depth of 3 km and for a 17 months-period. The seismic response to the blasting of 379 segments of development drift was delineated and quantified. The collected geological, structural, and rock mass data acceptability was established to interpret 32 variables for each drift segment. Then, bivariate, and multivariate statistical analyzes made it possible to quantify the influence of the defined geological and structural variables on the seismic responses. A factor analysis of mixed data (FAMD) approach allowed a quantitative assessment of the impact of geological and structural variables on seismic responses, which was previously difficult to obtain. This allows to better assess risk and plan accordingly. This is invaluable to mining operations when mining in a seismically active area, which requires significant short- and long-term planning. For the studied sector, the FAMD results showed that 14 geological and structural variables, interpreted at each drift segment, significantly influence the intensity of seismic responses to development blasting. Predictive models have been developed to improve the understanding and anticipation of variations in the intensity of seismic responses to development blasting. Predictive multivariate statistical analysis models of conditional inference regression trees and random forests were developed with 75% of the 379 drift segments. The remaining 100 segments were used to validate the performance of the models. The proposed strategy for using predictive random forest models provides quantitative data on the variability of seismic hazards associated with development blasting that managers can rely on. The developed predictive models can be used to understand, manage, and communicate the seismic hazards associated with development blasting. They provide a quantitative seismic hazard assessment, allowing decision-makers to select acceptable performance criteria thresholds, according to their risk tolerance. Combining the proposed approach with current seismic protocols used on different mining sites makes it possible to improve seismic risk management associated with development blasting. Indeed, the use of the predictive model for the sector and period studied made it possible to increase the accuracy, sensitivity, and precision to anticipate a high-intensity seismic response to a development blast.

Un cas de glissement de terrain est survenu dans des matériaux d’argiles sensibles au village de La Romaine suite à des activités de sautage dans le roc. L’étude de ce cas de glissement a entraîné plusieurs questionnements, surtout à savoir si les vibrations de sautage peuvent être un élément déclencheur de glissement de terrain dans les argiles sensibles. Ce projet de doctorat a donc débuté ainsi, et avait pour but de répondre à la question, qu’est-ce qui a causé la rupture au site de La Romaine? Pour ce faire, le site a d’abord été investigué par des essais in situ ainsi que des essais de laboratoire. Une première campagne d’investigation a été réalisée en 2009. Les matériaux et la surface de rupture ont été bien caractérisés lors de cette campagne. Des analyses à l’équilibre limite ont été réalisées avec le logiciel Slope/W, et les coefficients de sécurité (C.S.) obtenus étaient supérieurs à l’unité avant les événements de sautage, ce qui signifie que la pente était stable avant le sautage. Une seconde campagne d’investigation comprenant de l’échantillonnage grand diamètre et du piézocône sismique a été réalisée en 2012. Des essais de laboratoire ont été réalisés (essai triaxial, DSS monotone et cyclique, essais à la colonne de résonnance) afin de caractériser les propriétés dynamiques du dépôt, dans l’objectif de faire des analyses dynamiques avec un logiciel de différences finies. Une méthode de simulation de sautage a été développée afin de simuler le sautage multi-trous, et cette méthode a été validée par un second cas d’étude, Eastmain-1. Les résultats obtenus de cette simulation sont cohérents avec les données recueillies sur le terrain. L’analyse dynamique du cas de La Romaine ont montré que les vibrations estimées survenues lors du sautage sont importantes (environ 500 mm/s), ce qui a entraîné des déformations de cisaillement entre 1 et 2% dans le dépôt argileux et certainement sa rupture. La surface de rupture observée dans l’analyse dynamique est représentative de la surface de rupture réelle. Des recommandations générales suite à l’étude de ce cas et aussi de 12 autres cas de rupture survenus suite à des travaux de sautage sont présentées dans la conclusion de cette thèse. / A landslide occurred in sensitive clay materials at the village of La Romaine following rock blasting activities. The study of this sliding case has led to several questions, especially whether blasting vibrations can be a trigger for landslides in sensitive clays. This doctoral project began like this, and was intended to answer the question, what caused the rupture at La Romaine site? The site was first investigated by in situ tests as well as laboratory tests. A first investigation campaign was carried out in 2009. The materials and the surface rupture were well characterized during this campaign. Limit equilibrium analyzes were performed with the Slope/W software, and the security coefficients (S.C.) obtained were greater than unity prior to the blasting events, which means that the slope was stable before blasting. A second investigation campaign involving large diameter sampling and seismic piezocone was carried out in 2012. Laboratory tests were carried out (triaxial test, monotonic and cyclic DSS, resonance column tests) to characterize dynamic properties of the deposit, with the aim of dynamic analysis with a finite difference software. A blasting simulation method has been developed to simulate multi-hole blasting, and this method has been validated by a second case study, Eastmain-1. The results obtained from this simulation are consistent with the data collected in the field. The dynamic analysis of La Romaine case showed that the estimated vibrations that occurred during the blasting are important (about 500 mm/s), which led to shear deformations between 1 and 2% in the clay deposit. The failure surface observed in the dynamic analysis is representative of the actual failure surface. General recommendations following the study of this case and also 12 other cases of rupture that occurred after blasting work are presented in the conclusion of this thesis

Dans le contexte de la conception minière dans un environnement en transition vers de hautes contraintes et actif sismiquement, comprendre les paramètres géomécaniques et opérationnels influençant la sismicité est essentiel. Les tirs à l’explosif de production, ainsi que lesstructures géologiques, sont des contributeurs importants à la sismicité. Une meilleure compréhension des interactions entre ces différents paramètres avec la sismicité permettrait aux opérateurs miniers d’optimiser la planification des travaux afin de protéger les travailleurs et d’éviter des délais de production. Une campagne géotechnique a été effectuée à la mine Éléonore en mars 2017 afin d’identifier les familles de discontinuités principales et caractériser la qualité du massif rocheux. L’hypothèse selon laquelle la sismicité après un tir à l’explosif de production à la mine Éléonore est contrôlée par les structures géologiques locales, a été testée à l’aide d’une nouvelle méthode quantitative. De cette étude, la sismicité après un tir à l’explosif de production semble fortement associée à la famille principale subhorizontale. Une analyse par une méthode des moindres carrés partiels a été utilisée afin d’identifier parmi 78 paramètres opérationnels et géomécaniques lesquels corrélaientavec la réponse sismique associée avec un tir à l’explosif de production. De cette analyse, les principaux facteurs corrélés à la sismicité après un tir à l’explosif de production à la mine Éléonore sont les structures géologiques majeures, la dimension des chantiers et le patron de forage. Par la mise en commun de ces deux études, les structures géologiques locales et régionales ressortent comme les principaux facteurs associés à une plus forte réponse sismique après un tir à l’explosif de productionà lamine Éléonore. Les paramètres opérationnels identifiés comme des facteurs contributeurs à la réponse sismique sont la taille des chantiers et le patron de forage. / Seismicity in the mining environment is controlled by factors including stope and development blasting, the presence of geological features, and stress conditions. The Goldcorp Eleonore mine is located in the James Bay region, Quebec, Canada. Its 800-metre depth makes Eleonore a relatively shallow mine when compared to other seismically active Canadian mines. Despite the mine’s depth, seismicity is a geotechnical hazard that may be arguably attributed to a particular stress regime and complex geology. An improved understanding of the seismic responses following blasting can decrease seismic risk and is beneficial to mine planning and productivity. Seismic responses to blasting were spatially delineated using a density-based clustering approach. The spatial characteristics of clusters were assessed using Principal Component Analysis (PCA). The best-fit planar representation of seismic event clusters was identified. The orientation of the best-fit planar representations was then compared to the mine’s local jointing to investigate the causative seismic source mechanism for these events. The results of this study show that seismicity is linked to local jointing.