L'objectif général de cette thèse est de mieux comprendre l'influence d'anciens sites miniers sur la contamination en métaux (Cd, Hg, Tl, Pb, Zn) et métalloïdes (As, Sb) de l'hydrosystème aval. Une attention particulière a été portée à l'antimoine (Sb), dont le comportement dans les cours d'eau contaminés par les drainages miniers reste mal connu et dont la signature isotopique pourrait permettre de tracer différentes sources et processus. Le site d'étude est le bassin des Gardons dans le Gard ; ce cours d'eau Cévenol draine de nombreux sites miniers abandonnés (Pb, Zn, Sb, charbon). L'enrichissement en métaux et métalloïdes a été étudié dans les sédiments actuels et anciens du bassin des Gardons. Un historique de la contamination métallique a été reconstitué à l'aide d'une archive sédimentaire. Les sources prépondérantes de métaux et métalloïdes dans les sédiments ont été déterminées ainsi que la mobilité potentielle de ces éléments vers la phase aqueuse. En complément, les variations de concentrations en métaux et métalloïdes dans les phases dissoute et particulaire ont été étudiées lors d'un épisode de crue grâce à un échantillonnage à haute résolution temporelle. Dans leur ensemble, les résultats montrent que les anciennes mines du bassin des Gardons contribuent à l'enrichissement en métaux et métalloïdes du cours d'eau aval, particulièrement en période de crue. Plus spécifiquement, le comportement de l'antimoine a été étudié dans un affluent du Gardon impacté par du drainage minier acide en aval de l'ancienne mine de Carnoulès et la composition isotopique de l'antimoine a été déterminée dans des eaux prélevées sur le bassin des Gardons et de l'Orb amont, après mise au point d'un protocole de purification/pré-concentration de Sb. Les résultats mettent en évidence le potentiel des isotopes de l'antimoine pour tracer l'origine de cet élément et les processus qu'il subit au cours de son transfert dans les cours d'eau impactés par du drainage de mine. / The overall objective of this thesis was to improve understanding of the influence of former mining sites on metal (Cd, Hg, Tl, Pb, Zn) and metalloid (As, Sb) contamination of the downstream hydrosystem. A special care was given to antimony (Sb), its behavior in mining-impacted streams remains poorly known and its isotopic signature could be usefull to track sources and processes. The study site is the Gardon River watershed in the south-east of France which drains many abandoned mining sites (Pb, Zn, Sb, coal). Metal and metalloid enrichment was studied in current and historical sediments of the Gardon River watershed. A sedimentary archive was used to investigate past metal contamination history. The prevailing metal and metalloid sources in sediments were determined together with the potential mobility of these elements toward the aqueous phase. In addition, dissolved and particulate metal and metalloid concentration variations were studied during a flood event using a high temporal resolution sampling. Altogether, the results suggest that former mining sites of the Gardon River watershed contribute to metal and metalloid enrichment of the downstream hydrosystem, especially during floods. More specifically, antimony behavior was investigated in a tributary of the Gardon River which is impacted by acid mine drainage originating from the disused Carnoulès mine and antimony isotopic composition was determined in waters collected in the Gardon River watershed and in the Upper Orb River after developing a protocol for preconcentrating and purifying Sb. The results highlight the potential of antimony isotopes to track the origin of this element and the processes that it undergoes during its transfer in streams impacted by mine drainage.

L'industrie minière produit d'énormes quantités de déchet (millions de tonnes par an), souvent sous forme de boue à cause de la forte teneur en eau et en argile. Ces boues liquides sont problématiques car elles se consolident très lentement : elles limitent la réhabilitation des parcs à résidus où elles sont stockées et augmentent le risque de rupture des barrages entourant les parcs à résidus (coulée de boue). Améliorer l'assèchement des boues minières est nécessaire afin d'augmenter la stabilité des parcs à résidus et de recycler l'eau contenue dans la boue. La solution proposée dans cette thèse consiste à insérer des géocomposites de drainage (GCP) dans les parcs à résidus afin de permettre à l'eau contenue dans la boue de s'évacuer. Pour mobiliser l'eau dans ces boues à faible conductivité hydraulique, deux phénomènes ont été investigués : la consolidation des boues sous contrainte mécanique et la migration de l'eau par électro-osmose (EO). Afin d'attester de la faisabilité d'appliquer ces 2 phénomènes avec des GCP, chacune des fonctions des GCP a été évaluée : les fonctions de base (filtration et drainage) pour provoquer l'asséchement mécanique et une nouvelle fonction de conduction électrique pour appliquer l'EO.La filtration de boue par géotextile (GTX) a été investiguée car contrairement à la filtration de sol, elle demeurait peu décrite dans la littérature et semblait délicate à cause de l'argilosité de la boue. Des tests de filtration sous pression ont permis de tester 8 GTX avec une même boue argileuse, puis 8 boues de granularités différentes avec un même GTX. Les résultats indiquent que les GTX n'ont un impact qu'au début de la filtration : ils retiennent les particules les plus grossières ce qui induit la formation d'un gâteau de filtration qui devient rapidement l'élément filtrant, le GTX n'est alors plus qu'un support. Une même boue filtrée par 8 GTX différents conduit à un même assèchement alors que les 8 boues différentes filtrées avec un même GTX conduisent à 8 assèchements différents : l'assèchement final est contrôlé par la composition de la boue et est totalement indépendant du GTX utilisé. Ces essais de filtration ont permis d'évaluer l'assèchement mécanique des boues : la pression appliquée (50kPa) conduit à l'expulsion de l'eau libre, alors que l'eau liée reste dans la boue. Cela est dû aux différents niveaux de liaison de l'eau dans la boue : l'eau liée ne peut être extraite mécaniquement. Ainsi les fonctions de base des GCP provoquent un asséchement mécanique du à l'augmentation de la contrainte lors du remplissage des parcs à résidus. En revanche, l'asséchement mécanique est limité à l'extraction de l'eau libre ; il est apparu essentiel de proposer un nouveau moteur pour extraire l'eau liée.La principale innovation de ce travail est l'ajout d'une nouvelle fonction au GCP : l'ajout d'éléments conducteurs dans les GCP permet d'appliquer l'EO dans les boues. Ce phénomène permet de mobiliser une partie de l'eau liée en imposant un courant électrique. Des prototypes de GCP électrocinétique (eGCP) ont été développés et testés dans un dispositif expérimental dédié. Les résultats montrent que la filtration et la conduction électrique sont assurées efficacement par les eGCP disposés de part et d'autre de la boue. La boue testée est issue des sables bitumineux (FFT) et est très problématique car sa consolidation est extrêmement lente. Les résultats obtenus sont très encourageants : la phase mécanique porte la siccité de la boue de 45% à 61%, puis l'EO permet d'atteindre une siccité de 77% et une résistance au cisaillement de 77 kPa, alors que la réglementation exige d'atteindre 10 kPa.Pour conclure, les différentes expérimentations montrent que les boues minières peuvent être asséchées par des GCP en cumulant les effets de la compression mécanique, grâce aux fonctions classiques des GCP et de l'EO grâce à l'ajout d'une nouvelle fonction de conduction électrique. Cette solution a fait l'objet d'un brevet / A host of mining practices produces huge quantity of fine-grained mineral sludges whose disposal in ponds is often challenging. The key problem caused by these sludges is their very poor geotechnical properties, which are caused by their high water and clay content. These sludges are hard to dewater because of their low hydraulic conductivity. Dewatering sludges to increase its shear strength and reduce the volume of material to be contained thus represents a preferred path to reduce the risk of pond's failure, reduce the pond's footprint, and maximize water recycling. To dewater mining sludges, the solution foreseen in this PhD is to intercalate some geocomposites (GCPs) layers within the sludge-disposal area to create draining horizons to permit mechanical dewatering and to apply electro-osmosis (EO) across sludges layers to induce water migration. To evaluate the efficiency of GCPs at enhancing sludges dewatering by both of these phenomena, the different functions of GCPs (filtration, drainage, and electric conduction) were experimentally investigated during this PhD.To study sludge filtration by geotextile (GTX), pressure filtration tests were used to filter 8 different high-clay-content sludges with 8 different nonwoven GTXs. Only a few studies have considered the filtration of sludge by GTXs. The sludges were formulated by mixing kaolinite and silt to obtain 8 different grain-size distributions. The results indicate that sludges can be filtered with nonwoven GTXs selected on the basis of their pore-opening size. In addition, only during the early stage of filtration GTXs really influence filtering because it is at this stage that, by retaining coarser particles, they allow progressive formation of filter cake. Upon forming, the filter cake becomes the major contributor to particle retention. The sludge composition is found to be the most significant factor affecting the final state of dewatering. In other words, the GTX does not control the final dewatering; the sludge itself controls the final solid content. These filtration tests showed that mechanical dewatering is effective for removing free water, but bounded water remains in the sludge because of the high bonding forces between water and solid matter. Facing this limitation of mechanical dewatering, a new way to extract bounded water had to be proposed.The main innovation brought by this PhD concerns the addition of a new function to GCP, by adding conductive elements into the GCP to apply EO in the sludge. Electro-osmosis (EO) forces water to migrate from anode to cathode and is sufficient to remove a significant portion of bounded water that cannot be removed by mechanical dewatering. Some prototypes of electro-kinetics GCP (eGCP) were developed, and tested in a new laboratory setup. This experimental device was developed to evaluate simultaneously the different functions of eGCPs, namely, drainage or filtration and electrical conductivity. It has the particularity that it uses eGCPs as both a draining medium and electrode. The results show that fluid fine tailings (FFTs), a particularly hard to dewater sludge from oil-sand exploitation, are significantly dewatered by the combination of normal stress compression, and then EO treatment: the FFT solids content increased from 45% to 61% during the compression phase and to 77% during the EO phase. The applied treatment led to a significant consolidation of the FFT: shear strength increased from zero to about 77 kPa which is significantly greater than the 10 kPa required by government regulations.To conclude, eGCPs can drain water expulsed during sludge consolidation in response to the filling of the disposal area, thanks to the classical function of GCP, as well as impose a voltage across FFT to displace water by electro-osmosis from anode to cathode, thanks to conductive elements embedded in eGCP. This solution was patented at the end of the PhD.

Au cours des dernières années, le Burkina Faso a connu une croissance spectaculaire de ces activités minières. Depuis le milieu des années 1990, l’État burkinabè a entamé la libéralisation de ce secteur et accorde désormais des permis de recherche et des autorisations à des opérateurs économiques privés. De nombreuses sociétés minières internationales explorent aujourd’hui leurs concessions tandis que, au même moment et parfois en des lieux identiques, des milliers de chercheurs d'or ouest-africains implantent des camps miniers à travers tout le pays. La présente thèse de doctorat porte sur la région Sud-Ouest du Burkina Faso, historiquement réputée pour abriter de riches gisements aurifères. Tout d'abord, cette étude se concentre sur les aspects historiques et culturels de l'exploitation et du commerce de l’or. Puis, le mode de vie et l'économie morale des orpailleurs sont décrits et analysés. Enfin, les investigations soulignent les interactions entre les communautés minières et une large gamme d'acteurs exogènes : les habitants des villages riverains, les autorités locales et centrales, les compagnies minières nationales et internationales. Ces relations révèlent l'autonomie sociopolitique relative des communautés minières vis-à-vis du « monde extérieur ». Ces liens s'étendent du niveau local aux sphères nationale et internationale, démontrant la complexité de la compréhension d'un tel champ stratégique. / Over the last few years, Burkina Faso has witnessed a dramatic growth of mining activities. From the 90’s on, the state of Burkina Faso has initiated the liberalization of his mining sector. Henceforth, the state grants research permits and authorizations to private operators. Many international mining companies explore their concessions while - at the same time and sometimes the same place - thousands of West African gold seekers set up mining camps all over the country. The present doctoral thesis focusses on the southwest region of Burkina Faso, historically renowned for housing rich gold deposits. First, this study concentrates on the historical and cultural aspects of gold exploitation and trade. Then, it describes and analyzes the moral economy and way of life of the non-industrial gold miners. Finally, the investigations point out the interactions between the gold mining communities and a large range of exogenous actors: local inhabitants, local and central authorities, international and national mining companies. These relationships uncover the relative sociopolitical autonomy of the gold mining communities in relation to the “outside world”. These links extend from the local to the national and international spheres, demonstrating the complexity of understanding such a strategic field.

Basé sur une recherche menée dans le secteur minier brésilien, ce texte défend la nécessité d'une meilleure intégration des propositions faites dans les systèmes de travail afin de contribuer à la prévention de la santé, de la sécurité et du bien-être des employés.Pour faire face à des effets désastreux sur la santé dans de nombreuses situations, un moyen d'action est de réduire ces effets par des prescriptions normatives. Cependant, une telle approche s’avère inefficace en raison de ses difficultés à prendre en compte les activités du travail et les problèmes de production. La prévention peut alors échouer, en raison de son désaccord avec les stratégies industrielles.La recherche examine la mise en oeuvre d’une norme, puis de solutions techniques autour du principe d’humidification, dont le but a été d'empêcher l'émergence et la multiplication des pneumoconioses dans le secteur de l'exploitation minière au Brésil. La plupart des entreprises ont abandonné l’humidification. Cependant, la recherche a montré que certaines entreprises adoptent avec succès les techniques d'humidification.Dans ces entreprises, un processus d’« appropriation systémique » apparaît comme étant au coeur de la réussite. L'idée centrale est que l'introduction d'une nouveauté génère un processus au cours duquel un individu produit des ressources pour l'effectuation de sa propre activité (« appropriation individuelle »), mais il peut y avoir également un processus de propagation au sein d'un réseau d'acteurs interdépendants : les autres acteurs du réseau doivent prendre en compte ce changement au niveau de leurs propres activités. Sur base de cette analyse, le texte fera des propositions pour accompagner et soutenir un tel processus de propagation dans les milieux de travail. Car ce dernier est efficient pour tenir ensemble objectifs de santé, de sécurité, et logiques industrielles. / Based on a research carried out in the Brazilian mining sector, the text argues for the necessity of a better integration in work systems of the proposals made in order to contribute to prevent health, safety and welfare for employees.Facing with deleterious effects on health in numerous situations, one tempting way of action is to reduce these effects through normative prescriptions. However, such an approach can be ineffective due to its difficulties to take into account the work activities and the issues of production. Prevention then can fail, due to its disconnection with the industrial strategies.The article examines the introduction of a technical solution ("humidification"), whose the purpose was to prevent the emergence and multiplication of pneumoconioses in the mining sector in Brazil. Most of the companies in the field gave up on humidification. However, the research showed that certain companies adopt successfully the humidification techniques.In these companies, a process named “systemic appropriation” appears as being at the core of the success. The central idea is that the introduction of a novelty generates a process during which an individual produces the resources for the effectuation of its own activity (“individual appropriation”), but there is the need of a propagation process within a network of interdependent actors: the other actors of the network must take this change into account at the level of their own activities. Based on this analysis, the text will make proposals to accompany and support such an efficient propagation process within work settings. / Baseado numa pesquisa feita no setor de mineração brasileiro, o texto argumenta sobre a necessidade de uma melhor integração no sistema de trabalho cuja proposta visa contribuir com a prevenção de saúde, segurança e bem-estar para os empregados.Em face de inúmeras situações com efeitos deletérios à saúde, um caminhos de ação tentador é reduzir esses efeitos através de prescrições normativas. Entretanto, tal abordagem pode ser ineficiente devido às dificuldades de se considerar as atividades de trabalho e as questões de produção. A prevenção pode, então, falhar, devido à sua desconexão com a estratégia industrial.O artigo avalia a introdução de uma solução técnica (umidificação), cuja proposta era prevenir a emergência e multiplicação de pneumoconioses no setor de mineração no Brasil. A maioria das empresas neste campo, desistiram da umidificação. No entanto, a pesquisa mostrou que algumas empresas adotaram com sucesso as técnicas de umidificação.Nestas empresas, o processo chamado de apropriação sistêmica apareceu como sendo o núcleo do sucesso. A ideia central é que a introdução de uma novidade gera um processo durante o qual um indivíduo produz recursos para a efetuação de sua própria atividade (apropriação individual), mas existe a necessidade de um processo de propagação dentro de uma rede de atores interdependentes: outros atores da rede de trabalho devem considerar essas modificações no nível de suas próprias atividades. Baseado nessas análises, o texto fará propostas para acompanhar e dar suporte a tais processos de propagação dentro da configuração de trabalho.

Phytoextraction du nickel dans les sols ultramafiques d’Albanie La phytoextraction minière est un procédé de récupération des métaux des sols minéralisés naturels ou pollués à l’aide de plantes hyperaccumulatrices. Elle est une alternative à l’agriculture vivrière des zones ultramafiques. L’objectif de la thèse est le développement d’une technologie de phytoextraction extensive du Ni avec Alyssum murale sur les Vertisols ultramafiques. Pour cela, il s’agissait : i) d’identifier les plantes hyperaccumulatrices les plus efficaces dans le prélèvement du Ni et comprendre les relations entre le prélèvement du métal et sa biodisponibilité, ii) de déterminer les types de sols adaptés à la phytoextraction du Ni et iii) de définir et optimiser un itinéraire agronomique adapté pour l’espèce retenue et pour les conditions édaphiques. Dans ce but, des prospections géobotaniques ont été conduites en Albanie et en Grèce. Puis une étude in situ des facteurs qui influencent la biodisponibilité du Ni et le comportement des plantes sur une toposéquence ultramafique a été mise en place. Enfin un essai agronomique de quatre années sur un site ultramafique d’Albanie (Pojske) a permis de tester la fertilisation, le contrôle des adventices par herbicide et la date de récolte pour optimiser le rendement d’extraction du Ni. Les résultats montrent que parmi l’ensemble des espèces présentes naturellement sur les serpentines des Balkans, A. markgrafii et A. murale ont le plus fort taux d’accumulation du Ni. Les Vertisols ultramafiques présentent une disponibilité élevée du Ni favorable à la phytoextraction minière. La biomasse d’A murale est augmentée de 0,2 t ha-1 à 6,0 t ha-1 à partir des traitements agronomiques et le rendement de phytoextraction de Ni par A. murale est de 23 à 69 kg ha-1. Alyssum murale peut être envisagée comme une culture pérenne et la fertilisation permet d’augmenter la compétitivité de la plante sans affecter les concentrations de Ni dans les parties récoltées / Phytomining is a process for recovering metals with hyperaccumulating plants from natural or polluted soils. It is an alternative to conventional farming in ultramafic areas. The aim of the thesis is the development of an extensive phytoextraction technology with Alyssum murale on ultramafic Vertisols. Therefore, work was conducted to i) identify the most effective Ni hyperaccumulators, and understand the relationship between metal uptake and bioavailability, ii) identify soil types suitable for phytoextraction, and iii) define and optimize agronomic practices adapted to the plant species and the edaphic conditions. Hence, geobotanical surveys were conducted in Albania and Greece. Then an in situ study was run on an ultramafic toposequence to assess the factors that influence Ni bioavailability and behavior of plants. Finally a four-year field trial was carried out on an ultramafic site in Albania (Pojske) where fertilization, weed control by herbicide, and harvest date were tested to optimize the efficiency of Ni extraction. The results showed that A. markgrafii and A. murale exhibit the highest rate of Ni accumulation among all species of Balkan serpentines. The ultramafic Vertisols have a high Ni availability phytoextraction and are favourable for phytomining. A. murale biomass increased from 0.2 t ha-1 to 6.0 t ha-1 due to optimization of agronomic treatments, and performance of phytoextraction from 23 to 69 kg ha-1. Alyssum murale can be seen as a perennial crop, and fertilization increases the competitiveness of the plant without affecting the Ni concentrations in the harvested parts

Les mines à ciel ouvert et souterraines sont des environnements dynamiques de production. Les propriétés géomécaniques des massifs rocheux contrôlent le comportement des excavations. La planification des travaux d'excavation est une phase importante de l'exploitation d'une mine afin de travailler de façon sécuritaire et rentable. Une modélisation précise de la géométrie des excavations minières permettrait notamment de quantifier le matériel excavé et de cartographier le régime structural des parois rocheuses. Généralement, les calculs de volumes sont réalisés à l'aide de récepteurs GNSS récepteurs GNSS (dans le cas de mines à ciel ouvert) et de systèmes lidar et les structures géologiques sont caractérisées manuellement à l'aide d'une boussole. Bien que cette méthode manuelle ait fait ses preuves, elle ne permet pas toujours de caractériser l'ensemble de la paroi rocheuse et nécessite beaucoup de temps sur le terrain. Le développement des technologies lidar est en constante croissance et il y a plusieurs instruments disponibles sur le marché, proposant une prise de mesure rapide et à distance. Toutefois, il y a peu d'information qui évalue la qualité de la donnée géospatiale et qui permet de valider les applications potentielles de ces technologies lidar en milieu minier. Comme mentionné par Devillers (2004), les utilisateurs de données géospatiales doivent être conscients de la qualité des données qu'ils manipulent afin de réduire les risques de mauvaises utilisations. Hudson et Harrison (1997) mentionnent que les discontinuités peuvent jouer un rôle critique dans la stabilité des ouvrages souterrains. Une mauvaise utilisation de la donnée géospatiale afin d'interpréter le comportement d'un massif rocheux pourrait avoir des conséquences importantes. L'objectif principal de ce mémoire est d'évaluer la qualité de la donnée géospatiale de systèmes lidar mobiles (SLM) dans le contexte d'une mine souterraine. L'acquisition des données s'est effectuée à la mine souterraine Eldorado à Val-d'Or. L'instrument de référence utilisé est le scanneur statique Faro Focus S70 et les lidars mobiles évalués sont les Zeb-Revo et le uGPS Rapid Mapper. L'objectif secondaire est d'évaluer le potentiel d'utilisation de ces scanneurs mobiles pour le calcul de volume et la cartographie du régime structural de parois rocheuses d'une mine à ciel ouvert et d'une mine souterraine. Une acquisition de données a aussi été réalisée sur une paroi rocheuse à ciel ouvert. Les mêmes instruments ont été utilisés à l'exception du uGPS Rapid Mapper, non disponible au moment de ces levés, qui a été remplacé par un iPad Pro 12. Ce projet de recherche a permis d'évaluer la qualité de la donnée géospatiale de SLM en milieu souterrain. L'erreur estimée du Zeb-Revo est de ± 0,03 m et de ± 0,15 m pour le uGPS. Les résultats montrent que le Zeb-Revo peut servir à calculer les volumes d'une excavation souterraine. Les écarts de volumes entre le Zeb-Revo et la valeur de référence produite par le scanneur Faro Focus S70 est d'au plus 2% et ces écarts sont de plus de 40% entre le uGPS et la même valeur de référence. Quoi qu'il en soit, il faut porter une attention particulière à la dérive du système de navigation des scanneurs mobiles. Ces analyses n'ont pas été réalisées avec l'iPad à la mine souterraine, mais l'erreur observée dans les levés à ciel ouvert est de l'ordre de de 0,04 m. Les recherches ont aussi démontré la possibilité de mesurer les orientations des structures géologiques d'un massif rocheux à l'aide de lidars mobiles. En milieu à ciel ouvert, la mesure de l'orientation des structures géologiques sur la base d'un relevé SLM a permis de quantifier de manière satisfaisante l'orientation des structures géologiques. Selon la méthode et le lidar utilisés, les écarts angulaires des orientations des familles varient de 5° à 27° pour Discontinuity Set Extractor (DSE) (Abellán, 2018), de 5° à 12° pour PointStudio (Maptek, 2021) et de 10° à 30° pour le plugin kd-tree (Dewez et al., 2016) par rapport au levé manuel de référence par boussole. En milieu souterrain, les méthodes automatiques de détection des structures géologiques ne permettent pas efficacement de distinguer celles-ci de la surface des parois de l'excavation. La méthode automatique DSE donne des résultats semblables pour les trois systèmes lidar, mais partiellement différents du stéréonet de référence. Les écarts angulaires des orientations des familles varient entre 8° à 73°. De plus, deux familles semblent correspondre à l'orientation de l'excavation de la galerie plutôt qu'à la structure géologique naturelle. Une méthode manuelle permet d'identifier visuellement les discontinuités une par une sur les nuages de points, à condition que la qualité de la donnée lidar soit adéquate. La méthode manuelle PointStudio et le lidar Faro ont permis d'identifier la plupart des familles avec un écart angulaire se situant entre 10° et 30° par rapport au levé de référence. La qualité des lidars mobiles testés en milieu souterrain n'est pas suffisante pour l'extraction manuelle des discontinuités. En résumé, les logiciels DSE et PointStudio font bien ce pour quoi ils ont été conçus, c'est-à-dire extraire des plans à partir d'un nuage de points. Toutefois, l'utilisateur doit être prudent avec la donnée qu'il manipule et avoir une bonne connaissance du terrain. / Open-pit and underground mines are dynamic production environments. The geomechanical properties of the rock mass control the behavior of excavations. Excavation planning is an important phase of mine operation in order to work safely and profitably. An adequate 3D modeling of the mine site geometry allows an estimation of the excavated material and a mapping of the structural regime of the rock walls. Typically, volume calculations are performed using GNSS receivers (in case of open-pit) and lidar systems and geological structures are characterized manually using a compass. Although so far successful, using a manual method does not always allow the characterization of the entire rock face and it also requires a lot of time on site. However, the development of lidar technologies is constantly growing and there are several instruments available on the market offering fast and remote measurements. On the other hand, there is little information that evaluates the quality of the geospatial data and validates the potential applications of these lidar technologies in mining environments. As outlined by Devillers (2004), users of geospatial data need to be aware of the quality of the data they are handling in order to reduce the risk of misuse. Hudson and Harrison (1997) mention that discontinuities can play a critical role in the stability of underground structures. Misuse of the point cloud data to interpret the behavior of a rock mass could have important consequences. The main objective of this master's thesis is to evaluate the quality of geospatial data acquires with mobile lidar systems (MLS) in an underground mine. The data acquisition was done at the Eldorado underground mine in Val d'Or. The reference instrument used is the Faro Focus S70 static scanner and the mobile lidar evaluated are the Zeb-Revo and the uGPS Rapid Mapper. The secondary objective is to evaluate the potential use of these mobile scanners for volume calculation and structural regime mapping of both open-pit and underground rock faces. Data acquisition was also done on an open-pit setting. The same instruments were used with the exception that the uGPS Rapid Mapper, unavailable at the time of the surveys, was replaced by an iPad Pro 12. This research project evaluated the quality of SLM geospatial data in the underground environment. The estimated error of the Zeb-Revo is ± 0,03 m and ± 0,15 m for the uGPS. The results show that the Zeb-Revocan be used to calculate the volumes of an underground excavation. The volume difference between the Zeb-Revo and the reference value produced by the Faro Focus S70 scanner is at most 2% and the volume difference between the uGPS and the Faro Focus S70 scanner is more than 40%. However, special attention should be given to the drift of the navigation system of the mobile scanners. These analyses were not done with the iPad in the underground mine, but the error estimated from the open-pit surveys is in the order of 0,04 m. The research also demonstrated the possibility of measuring the orientations of geological structures in a rock mass using mobile lidar. In the open-pit environment, measuring the orientation of geological structures based on an SLM survey has satisfactorily quantified the orientation of geological structures. Depending on the method and the lidar scanner, angular deviations of set orientations ranged from 5° to 27° for Discontinuity Set Extractor(DSE) (Abellán, 2018), 5° to 12° for PointStudio (Maptek, 2021), and 10° to 30° for the kd-tree plugin (Dewez et al., 2016) from the reference compass survey. In the underground environment, automatic methods clearly do not distinguish between a discontinuity and the orientation of the rock face excavation. The automatic DSE method gives similar results for the three lidar systems and are partially different from the reference stereonet. The angular deviations of the orientations of the sets range from 8° to 73°. In addition, two sets seem to correspond to the orientation of the drift excavation rather than the natural geologic structure. A manual method can visually identify the discontinuities one by one, provided the quality of the lidar data is adequate. The manual PointStudio method combined with the Faro lidar were able to identify most of the sets with an angular deviation between 10° and 30° from the reference survey. The quality of the mobile lidar tested in the underground environment is not sufficient for manual extraction of discontinuities. In summary, DSE and PointStudio software do well what they were designed for, i.e. extract planes from a point cloud. However, users must be careful with the data they are processing and must have a sufficient knowledge of the site.

Titre de l'écran-titre (visionné le 26 février 2024) / Les excavations réalisées dans le roc sont des ouvrages qui présentent un potentiel d'instabilités et de chutes de blocs. Dans plusieurs cas, ces instabilités sont d'origine structurale. Ceci est particulièrement vrai lorsque le massif rocheux est caractérisé par des discontinuités persistantes et lorsque le régime de contraintes in-situ est faible. Ces instabilités représentent des risques importants pour les opérations minières notamment pour la santé et la sécurité des travailleurs. La caractérisation structurale des massifs rocheux est à la base des analyses de la stabilité. Les méthodes manuelles sont celles qui sont traditionnellement utilisées dans l'industrie. De nouvelles technologies commencent à émerger et à être appliquées dans le domaine de la caractérisation structurale. La technologie LiDAR offre une avenue intéressante et prometteuse à la caractérisation structurale mais encore très peu utilisé dans le domaine minier souterrain. En effet, peu de cas d'étude existent dans la littérature démontrant son applicabilité dans un milieu minier en production. Ce mémoire présente donc une méthodologie utilisant la technologie LiDAR afin de caractériser le massif rocheux dans un milieu minier souterrain en opération. Une comparaison entre les méthodes utilisées traditionnellement sur le terrain et des méthodes numériques a été effectuée. Différentes technologies LiDAR ont également été comparées entre elles. Il a été observé que les résultats obtenus de la caractérisation structurale numérique sont plus reproductibles que ceux obtenus manuellement. Le biais humain introduit dans la donnée est également moindre. Les approches numériques permettent de quantifier adéquatement l'orientation des discontinuités. La trace des discontinuités est également évaluée adéquatement avec les outils LiDAR lorsque les surfaces des excavations sont exemptes de grillage. Les mines Mine 2 et MP8H de la propriété Raglan ont servi de cas d'étude dans le cadre de ce mémoire, afin de démontrer la performance et l'applicabilité de la technologie LiDAR pour caractériser les discontinuités d'un massif rocheux

Le Pérou, extrêmement riche en minerais, connaît depuis les années 2000 une forte croissance économique. À la question de savoir si sa richesse minérale condamne le Pérou à la malédiction des ressources naturelles, nous répondons que ce n'est pas le cas à l'heure actuelle, mais nous mettons en évidence une forte dépendance vis-à-vis de l'activité minière. La question centrale est celle du développement durable de l'activité minière. La mesure de la dépréciation du capital minier (DCM) est l'indicateur fondamental pour évaluer la situation. Diverses méthodes d'estimation existent, mais notre analyse microéconomique basée sur la règle de Hotelling fournit une valeur d'environ 7 % du PIB sur la période 2000-2008, soit le double de l'approximation donnée par la Banque Mondiale. Nous proposons d'intégrer la DCM aux indicateurs macroéconomiques traditionnels, ce qui permet de mettre en évidence la surestimation de la croissance économique. Conformément à la règle de Hartwick, il apparaît clairement que le développement péruvien n'est pas durable ; les revenus miniers ne compensent pas la DCM et ne sont pas réinvestis en faveur du développement du pays. Il faudrait donc taxer les entreprises minières à hauteur de la DCM, et créer un fonds de ressources naturelles. Nos résultats montrent qu'épargner seulement 8 % de la DCM permettrait d'atteindre un revenu durable pour les générations futures. La création d'un tel fonds de ressources naturelles aurait également pour avantage de réduire l'instabilité macroéconomique et de promouvoir une meilleure gouvernabilité.

Les impacts environnementaux dues à l'extraction minière sont considérables. C'est l'action des microorganismes, en utilisant leur métabolisme du soufre sur les déchets miniers, qui engendre les plus grands défis. Jusqu'à présent, peu de recherches ont été effectués sur les microorganismes environnementaux pour la compréhension globale de l'action du métabolisme du soufre dans une optique de prévention et de rémédiation des impacts environnementaux de l'extraction minière. Dans cette étude, nous avons étudié une bactérie environnementale, Acidithiobacillus thiooxidans, dans le but de comprendre le métabolisme du soufre selon le milieu de culture et le niveau d'acidité du milieu. Nous avons utilisé la transcriptomique à haut débit, RNA-seq, en association avec des techniques de biogéochimie et de microscopie à électrons pour déterminer l'expression des gènes codants les enzymes du métabolisme du soufre. Nous avons trouvé que l'expression des gènes des enzymes du métabolisme du soufre chez ce microorganisme sont dépendantes du milieu, de la phase de croissance et du niveau d'acidité présent dans le milieu. De plus, les analyses biogéochimiques montrent la présence de composés de soufre réduits et d'acide sulfurique dans le milieu. Finalement, une analyse par microscopie électronique révèle que la bactérie emmagasine des réserves de soufre dans son cytoplasme. Ces résultats permettent une meilleure compréhension de son métabolisme et nous rapprochent de la possibilité de développer une technique de prédiction des réactions ayant le potentiel de causer des impacts environnementaux dus à l'extraction minière. / The environmental impact of mining extraction is important. The action of microorganisms using their sulfur metabolism to metabolise compounds in mining waste contributes to reactions that may impact water quality and the environment. Few studies have been conducted on environmental microorganisms to advance the global comprehension of their sulfur metabolism in an attempt to study their impact on the environment. In this study, we cultivate an environmental bacterium, Acidithiobacillus thiooxidans, in an attempt to understand its sulfur metabolism in different growth media and at different levels of acidity. We used high-throughput RNA sequencing in association with sulfur biogeochemistry and electron microscopy to determine the expression of the genes encoding sulfur metabolism enzymes. The expression of genes encoding sulfur metabolism enzymes was media and pH-dependent. Also, the biogeochemical analysis showed the presence of reduced sulfur intermediates and of sulfuric acid in the medium. Finally, an electron microscopic analysis revealed that the bacteria stock sulfur in the cytoplasm. These results resulted in a better comprehension of its sulfur metabolism and it opens the possibility to predict reactions in mining operations that have impact on the environment.

Résumé Cette thèse examine l’impact de l’octroi de titres miniers sur les dynamiques politiques ayant cours dans des territoires affectés par le conflit armé colombien. Du point de vue théorique, elle reprend les questions classiques que la philosophie politique formule au sujet du rapport entre normes et communauté politique, c.-à-d., autour du rapport dialectique entre politique et droit. Elle les reformule cependant au regard des transformations induites par la globalisation: la multiplication et la superposition de différents régimes normatifs, qui remettent en cause la cohérence de la sphère normative et, par le fait même, le rapport assumé entre droit, démocratie et souveraineté. M’appuyant sur les réflexions de chercheurs de l’École de Bruxelles de philosophie du droit, je propose le modèle « d’écosystème normatif » pour analyser les rapports qui s'établissent entre des régimes normatifs a priori incommensurables, allant du droit aux stratégies contre-insurrectionnelles, de la Responsabilité sociale des entreprises (RSE) à la morale; et des relations contractuelles à la violence politique. Sur la base d’études de cas menées dans deux régions de la province d’Antioquia, cette thèse démontre que l’octroi de titres miniers favorise des configurations particulières de l’écosystème normatif. En d'autres mots, l’octroi de titres miniers induit une certaine stabilisation des relations entre droit public, RSE, contractualité et gouvernementalité, que j'appelle « écosystème normatif minier ». Ma thèse conclut que l’écosystème normatif minier colombien est peu propice à l'articulation de communautés politiques et empêche la conduite délibérée et rationnelle des affaires publiques ainsi que l'organisation démocratique du territoire. L’écosystème normatif minier favorise au contraire des rapports sociaux utilitaires, la corruption, le clientélisme et la violence politique. Cette recherche démontre en outre que les « solutions » normatives mises de l’avant pour traiter les conflits suscités par l’activité minières remettent parfois en cause certaines catégories fondamentales de la pensée politique et juridique moderne. En Colombie, une politique d’institutionnalisation de la RSE, menée conjointement par l’État et les titulaires miniers, induit ainsi des changements profonds dans les rapports entre communautés, entreprises et gouvernements. Ma thèse clarifie ainsi certains des défis que la société colombienne doit surmonter, étant donné les nombreux titres miniers octroyés sur une grande proportion de son territoire, pour mener à bien le processus de paix initié en 2016.   Summary This thesis examines the impact of granting mining titles on political dynamics in the territories affected by the Colombian armed conflict. From a theoretical point of view, it takes up the classic political philosophy interrogations about the relationship between norms and political community, i.e., the dialectical relationship between politics and law. Those questions are updated by taking into account the transformations induced by globalization: indeed, the multiplication and superimposition of different normative regimes undermines the coherence of the normative sphere and, by the same token, the assumed relationship between law, democracy and sovereignty. Based on the reflections of researchers at the Brussels School of Philosophy of Law, I propose the notion of “normative ecosystem” to analyze the relationships that are established between presumably incommensurable normative regimes, from law to the counter-insurgency strategies, from Corporate Social Responsibility (CSR) to morality; and from contractual relations to political violence. Based on case studies conducted in two regions of the province of Antioquia, this thesis demonstrates that the granting of mining titles favors particular configurations of the normative ecosystem. In other words, the granting of mining titles induces a certain stabilization of the relations between law, CSR, contractuality and governmentality, which I call the “mining normative ecosystem”. My thesis concludes that the Colombian mining normative ecosystem is not conducive to the articulation of political communities and prevents the deliberate and rational conduct of public affairs as well as the democratic organization of the territory. On the contrary, the mining normative ecosystem favors utilitarian social relations, corruption, clientelism and political violence. This research also shows that the normative “solutions” put forward to deal with conflicts in the mining sector call into question certain fundamental categories of modern political and legal thought. In Colombia, a policy of institutionalization of CSR conducted jointly by the State and mining title holders induces profound changes in the relationships between communities, companies and governments. My thesis thus clarifies some of the challenges that Colombian society must overcome, given the numerous mining titles granted over a large part of its territory, to successfully carry out the peace process initiated in 2016.