Au Canada une méthode de minage fréquemment employée en milieu souterrain est l’extraction par chambre ouverte. Cela est attribuable aux hauts rendements et faibles coûts qu’elle engendre. La capacité de concevoir une chambre ouverte qui est stable est critique pour la rentabilité de l’opération. Pour ce faire, des outils empiriques, tels que les abaques de stabilité, ont été développés et améliorés afin de prédire la stabilité des chantiers et les volumes de bris hors-profil. Malheureusement, ces abaques ne s’appliquent pas à tous les contextes miniers, notamment les mines profondes. Par exemple, les excavations sujettes à la sismicité ne sont pas prises en compte par l’analyse empirique standard des chantiers. Les mines profondes et sismiquement actives se retrouvent sans outils empiriques de conception des chantiers adéquats et les variables influençant la performance de chantiers ne sont pas bien définies. L’objectif général de ce mémoire est de développer une meilleure compréhension de la performance des chantiers en grande profondeur et sujets à la sismicité en identifiant les variables contrôlant la stabilité des chantiers, afin de pouvoir maximiser la sécurité et la rentabilité pour cette méthode d’exploitation. Une base de données de chantiers fut créée intégrant les données provenant du cas d’étude, soit la mine LaRonde. Elle comprend des variables géométriques, géomécaniques, opérationnelles et sismiques. Pour évaluer les performances d’un chantier (c’est-à-dire, les volumes de bris hors-profil), une réconciliation entre les géométries du chantier conçu et miné a été effectuée pour le chantier dans son ensemble et pour chaque surface le constituant. Des méthodes statistiques univariées, bivariées et multivariées ont servi à identifier les variables critiques. Les résultats de l’analyse univariée ont montré que le sur-bris (OB) pour l’éponte supérieure de chantiers primaires de type A (miné contre l’éponte supérieure du corps minéralisé) et le sous-bris (UB) pour les murs Est et Ouest de chantiers primaires de type B (miné contre l’éponte inférieure du corps minéralisé) sont les paramètres critiques de sous-performance pour le cas d’étude. Une analyse bivariée a montré les tendances reliant l’OB aux événements sismiques mesurés sur l’échelle Richter, à la désignation de la qualité de la roche (RQD), à la durée de vie du chantier et à la distribution spatiale de ces chantiers. Des tendances ont également été trouvées liant l’UB au volume planifié et à la distance entre les trous de forage et le mur du chantier. Les résultats des analyses multivariées ont montré des résultats semblables aux analyses bivariées. De plus, ces analyses ont permis de montrer les tendances liant l’OB à la performance des chantiers adjacents et l’UB au nombre de tirs à l’explosif réalisé. Des modèles prédictifs, construits à partir des analyses multivariées, permettent d’obtenir un bon taux de réussite pour quantifier la performance (bris hors profil, OB) des chantiers.

Ce projet de doctorat s’intéresse à la corrosion du soutènement minier utilisé dans les mines souterraines. Le soutènement minier assure la stabilité et la sécurité des excavations souterraines. Avec le temps, les différents éléments se corrodent et se détériorent. Il peut en résulter des effondrements, des retards de production en plus des coûts associés aux travaux de réhabilitation car, après une certaine période, on doit remplacer le soutènement désuet. Dans les pires situations, il y a des bris d’équipements et, ce que l’on veut éviter à tout prix, des accidents pouvant causer des blessures ou même des décès. Des observations en microscopie démontrent que la corrosion semi-uniforme est généralement présente ainsi que des piqûres et des crevasses. Ces dernières ont une influence sur la capacité en tension des éléments de soutènement. Une caractérisation des environnements aqueux et atmosphériques a été réalisée dans diverses mines à l’aide de coupons de corrosion. Les taux de corrosion sont variables d’une mine à l’autre ainsi qu’à l’intérieur d’une même mine. La corrosion aqueuse est plus agressive que la corrosion atmosphérique. Cependant, des taux de corrosion élevés ont été mesurés dans des exhaures de ventilation. Les coupons en acier galvanisé ont mieux performé, après 1 an, que ceux en acier noir. À partir des résultats des coupons de corrosion et des divers essais réalisés, il a été possible de déterminer des pertes de capacité en fonction des épaisseurs et/ou des taux de corrosion de l’acier. Des paramètres permettant de caractériser les environnements atmosphériques et aqueux sont proposés. Un guide de description de la corrosion, afin d’estimer les taux de corrosion et la capacité du soutènement, a été élaboré. Des organigrammes de planification du soutènement ainsi que de suivi sont présentés. Les résultats de ce projet de recherche seront utiles pour les gens œuvrant en contrôle des terrains dans des ouvrages souterrains en milieu rocheux.

Titre de l'écran-titre (visionné le 20 novembre 2023) / Dans des conditions de faible contrainte, l'absence de confinement peut causer des chutes de blocs, un type d'instabilité critique des excavations souterraines. Il est essentiel de considérer à la fois le réseau de fractures du massif rocheux et la géométrie de l'ouverture dans les analyses de stabilité. Toutefois, les outils actuels d'analyse de stabilité des instabilités structurales se limitent à des représentations simplifiées de la géométrie des excavations et ne prennent pas en compte les caractéristiques géométriques détaillées ni la distribution spatiale des discontinuités. De ce fait, ces outils ne sont donc pas intégrés aux processus de conception des excavations minières. Ce mémoire développe une approche numérique améliorée pour l'évaluation des aléas de chutes de blocs tétraédriques formés à la surface des ouvertures minières souterraines. Elle considère la complexité du régime structural en implémentant la modélisation de fractures, mieux connu sous le nom de Discrete Fracture Network (DFN). L'approche développée utilise comme intrant une surface triangulée détaillée de l'excavation souterraine avec des dimensions et inclinaisons variables. Elle permet d'intégrer les résultats de l'analyse aux outils de conception assisté par ordinateur (CAO) minière utilisés dans l'industrie. Une analyse détaillée a montré que la simplification excessive de la géométrie de l'excavation peut entraîner une évaluation inadéquate de la formation des blocs rocheux. Une analyse plus approfondie a également permis d'identifier des blocs allongés non critiques pour la stabilité et des blocs potentiellement instables partiellement formés due à un pont rocheux intact à l'apex. La méthodologie développée a été appliquée avec succès à un cas d'étude de chute de bloc au toit d'une excavation minière souterraine de géométrie complexe en contexte minier en opération. / Geological discontinuities have a large impact on the rock mass behavior in underground excavations. Under low-stress conditions, structurally controlled wedge failure is one of the most critical types of rock instability. The stability analysis must integrate both the rock mass fracture network and the geometry of the opening. However, current wedge stability analysis tools do not typically examine the detailed geometrical characteristics of the rock discontinuities and are limited to simplified representations of excavation geometry, not allowing analysis of excavation surfaces with complex geometries. Consequently, these analysis tools are not integrated into the excavation design processes in the mining industry. This thesis reports on the development of a comprehensive and more rational numerical approach to assess wedge formation around underground mine openings. The approach considers the structural rock mass complexity using Discrete Fracture Network (DFN) modelling and the detailed 3D underground excavation profile obtained from surveying. The approach allows for integrating the analysis results into the Computer-Aided Design (CAD) mine design tools used in the industry. A detailed investigation of the 3D profile and shape of the excavation indicated that an oversimplification of the excavation geometry in the stability analysis can result in an inadequate assessment of wedge formation. Further analyses have allowed us to identify elongated wedges that may not be critical from a stability perspective and wedges that were not entirely formed in the DFN model but may still be critical for the stability of the excavation. The developed methodology was successfully applied to estimate wedges' formation around an underground mine excavation.

L’exploitation minière artisanale est une activité qui intervient dans un contexte de précarité et suscité plus interrogations sur le respect des règles de l’art minier, la protection de l’environnement ainsi que la préservation de la santé, de la sécurité et du bien-être au travail des personnes impliquées. Dans le cas particulier de la Province du Katanga, en République Démocratique du Congo, elle a connu un essor particulier suite à l’effondrement de la GECAMINES, société d'État qui exploite le cuivre et le cobalt et était le principal pourvoyeur des emplois directs et indirects dans cette partie du pays. Cet essor s’est également trouvé conforté par l’envolée des prix des produits miniers et a accentué l’ampleur des problèmes posés par l’artisanat minier.<p>Alors que la plus grande attention est tournée vers la gestion des problèmes environnementaux, nous avons voulu évaluer l’impact des conditions de travail dans ce secteur d’activité sur la santé et la sécurité des exploitants artisanaux. En matérialisant cet impact, notre ambition est d’identifier les facteurs-clé sur lesquels construire une politique de promotion, d’éducation et d’amélioration de la santé au travail dans ce milieu.<p><p>Matériel et méthodes<p>Notre étude repose sur deux enquêtes réalisées en vue de circonscrire les éléments caractéristiques de la situation de travail dans l’exploitation minière artisanale. Ces enquêtes se sont déroulées dans les mines artisanales de la Ruashi et de Lupoto. Elles nous ont permis également de procéder à une observation de cette activité, telle qu’elle se pratique sur le terrain et la première enquête a été couplée à une analyse d’exposition et d’imprégnation des mineurs artisanaux aux contaminants contenus dans la gangue minéralisée.<p>L’exploitation des résultats de ces enquêtes a donné lieu à plusieurs études descriptives à visée étiologiques dans lesquelles nous avons présenté, en plus des statistiques usuelles, les Odds Ratio et les tests d’association calculés grâce au logiciel SPSS version 17. Nous avons également procédé à des revues de la littérature, principalement pour circonscrire les pathologies liées aux risques toxicologiques spécifiques à cette activité ainsi que pour identifier les facteurs-clé de succès des expériences de réforme de la mine artisanale.<p><p>Résultats<p>Les résultats obtenus ont fait l’objet des publications compilées dans la présente thèse. Pour l’essentiel, ils consistent aux constatations suivantes :<p>\ / Doctorat en Sciences de la santé publique / info:eu-repo/semantics/nonPublished