202 - Défis, préoccupations et tendance du développement de l'industrie minière

Avant-midi

Avant-midi

• Communication orale 09 h 00
  Les besoins de formation du secteur minier dans les pays en développement et la nécessité d’établir des collaborations durables
  Richard Simon (Polytechnique Montréal)

  L’économie canadienne profite largement de l’exploitation minière tant au Canada qu’à l’étranger. La production canadienne à l’extérieur du pays était près de 60 milliards de dollars en 2020 et représentait 46% de la production totale des entreprises minières canadiennes. Une partie importante de cette production extérieure est effectuée dans des pays en développement. Plusieurs de ces pays ont une expertise très limitée dans le secteur minier, tant au niveau des institutions gouvernementales et universitaires que de la société civile. Pour qu’un pays puisse bien gérer l’exploitation de ses ressources minérales, il est essentiel de développer son expertise nationale et indépendante dans ce domaine. Plusieurs organismes financent des projets de renforcement des capacités dans les pays en développement où le secteur minier est en croissance, mais ces projets de courte durée mènent rarement à des collaborations durables lorsque les budgets sont épuisés. Il est indéniable que les universités canadiennes doivent collaborer davantage avec les universités des pays en développement pour les aider à développer leur expertise nationale dans le secteur minier. Cette présentation fera état des collaborations que Polytechnique Montréal a établies avec des universités dans des pays en développement et des pistes de solutions pour rendre ces collaborations plus durables.

• Communication orale 09 h 30
  Analyse des déformations à la surface des parcs à résidus miniers filtrés en région de pergélisol continu : cas de la mine Raglan
  Vincent Boulanger-Martel (UQAT - Université du Québec en Abitibi-Témiscamingue), Bruno Bussière (Université du Québec en Abitibi-Témiscamingue (UQAT)), Mutaz Nujaim (Université du Québec en Abitibi-Témiscamingue (UQAT))

  La restauration des parcs à résidus miniers implique souvent la conception de recouvrements d’ingénierie qui visent à contrôler la génération et propagation des contaminants dans l'environnement. La tendance actuelle est à la conception de recouvrements nécessitant un minimum de surveillance géotechnique et d’entretien à long terme. De nos jours, les résidus filtrés gagnent en popularité auprès de l'industrie minière, en particulier pour les sites miniers situés dans des régions éloignées. Cependant, ces aires de stockage peuvent présenter des déformations dans le temps qui pourraient dépasser les seuils acceptables de conception des recouvrements. Par conséquent, une analyse des conditions in situ et des déformations possibles des parcs à résidus miniers est nécessaire pour concevoir des systèmes de recouvrement adéquatement. Dans ce contexte, cette étude vise à cartographier les déformations à la surface du parc à résidus de la mine Raglan en utilisant des mesures de terrain et la télédétection. Ces outils impliquent le suivi temporel (2012-2022) de monuments arpentés installés à la surface du parc à résidus. Deux relevés LiDAR effectués en 2008 et 2018 ont aussi été utilisés pour illustrer l’ampleur et la distribution des déformations à la surface du parc à résidus. Finalement, des analyses d’interférométrie radar par satellite (InSAR) couvrant une période de 2016 à 2021 ont aussi été réalisées basées sur les images de la constellation de satellites européens Sentinel-1.

• Communication orale 10 h 30
  Effets des changements climatiques sur le comportement hydrogéologique d’un parc à résidus filtrés
  Madison Chai-Onn (Polytechnique Montréal)

  Les résidus miniers sont conventionnellement entreposés sous forme de pulpe dans des parcs à résidus miniers (PAR) ceinturés de digues. Les PAR sont susceptibles aux instabilités géotechniques et aux ruptures de digues causés par l’érosion régressive, la liquéfaction et le débordement en crête. La densification des résidus miniers est une approche de gestion des résidus alternative qui vise à réduire la teneur en eau des résidus pour augmenter leur résistance au cisaillement et permettre leur entreposage sans la nécessité́ de digues de retenue. Or, les PAR filtrés sont exposés aux conditions climatiques lors des opérations de la mine et l’interaction de l’atmosphère avec les résidus filtrés peut mener à une modification à long terme du comportement hydrogéologique du PAR. Les précipitations et la fonte des neiges peuvent progressivement augmenter le niveau de la nappe d’eau dans le PAR filtrés et ainsi augmenter les risques d’instabilités en pente. L’objectif était donc de déterminer l’effet des conditions climatiques sur le comportement hydrogéologique d’un PAR filtré. Des essais en colonnes expérimentales et des données de terrain ont permis de calibrer un modèle numérique du PAR. Des projections climatiques ont été simulées sur ce modèle afin d’évaluer l’influence des changements climatiques sur la stabilité du PAR. Les principaux résultats de laboratoire et de terrain ainsi que des recommandations pour la déposition de résidus filtrés en climat humide seront présentés.

• Communication orale 11 h 00
  Simulation numérique de l’épaisseur du pergélisol : L’initialisation et la stabilisation du modèle thermique
  Khawla Abbadi (Polytechnique Montréal)

  Le pergélisol est un type de sol qui couvre 25% de l'hémisphère nord. Il se caractérise par un état thermique pour lequel la température demeure sous le point de congélation (0 °C) pour au moins deux années consécutives. Cependant, des observations indiquent que les répercussions des changements climatiques sur le pergélisol sont plus graves et doublets en comparaison avec le reste du monde. La modélisation numérique du régime thermique est souvent considérée pour la projection à long-terme des conséquences du changement climatique sur la terre. Toutefois, la modélisation numérique du régime thermique pour le pergélisol prend beaucoup de temps et demande de faire une analyse Spin-up afin d’obtenir un régime thermique stable. Par ailleurs, le critère sur lequel est basé la stabilité thermique pour l’analyse Spin-up n’est pas clairement définit et validé. En effet, l’analyse Spin-up consiste à faire tourner le modèle numérique pendant plusieurs cycles jusqu'à atteindre l'équilibre thermique; dont le but d’éliminer l’effet de la condition initiale sur la fiabilité des résultats numériques en régime transitoire.

  Une étude numérique en utilisant TEMP/W sera présentée en mettant l’accent sur la stabilité et la fiabilité des résultats numériques ainsi que l’effet de la condition d’initialisation adaptée pour la le modèle thermique pour le cas d’un pergélisol.

Temps de dîner et de discussion

Après-midi

Après-midi

• Communication orale 13 h 30
  Une solution analytique, simple à utiliser, pour estimer le tassement et le volume final des résidus miniers en surface dans un parc ou en souterrain dans un chantier
  Li Li (Polytechnique Montréal)

  Les mines produisent beaucoup de résidus miniers qui peuvent être déposés en surface dans un parc à résidus miniers ou en partie envoyés sous terre comme remblai pour remplir des vides créés par des opérations minières. Lors de leur déposition en place et sous l’effet de leur propre poids, deux phénomènes se produisent aux résidus miniers en boue : sédimentation et consolidation. Le premier est caractérisé par le manque des contraintes effectives alors que le deuxième est caractérisé par la génération des contraintes effectives non nulles. Malgré ces phénomènes bien connus, il n’était pas clair comment faire la distinction entre les phases de sédimentation et de consolidation, d’un point de vue de la pratique. En plus, il semble qu’il n’y avait pas de solution analytique disponible pour estimer le tassement et le volume final des résidus miniers après leur déposition. Dans cette présentation, les essais de retrait sont présentés en lien avec les processus de sédimentation et de consolidation. La séparation des deux processus est identifiée comme le point de déviation de la linéarité de courbe de retrait qui correspond à l’indice de vide ou à la teneur en eau à la valeur d’entrée d’air (Air Entry Value – AEV). Une solution analytique a été proposée pour évaluer le tassement et le volume de retrait des résidus miniers, associés à la sédimentation et à la consolidation. La solution analytique a été validée par des résultats expérimentaux obtenus pas des essais en laboratoire.

• Communication orale 14 h 00
  Remblayage minier chez AEM – Une innovation verte et durable
  Louis-Philippe Gélinas (Mines Agnico Eagle - Services Techniques)

  La réutilisation des résidus miniers dans la préparation de remblai en pâte cimenté est une approche qui permet annuellement à Agnico Eagle (AEM) de retourner près de 50% de ses résidus sous-terre. Cette approche qui est largement répandue dans les mines souterraines d’AEM permet de d’entreposer de manière durable des résidus du cycle de minage et de faire œuvre utile puisque le remblai en pâte cimenté permet de stabiliser les ouvrages souterrains. Même si cette technique de remblayage est très répandue, AEM par de multiples initiatives, continu d’innover dans ce domaine. Les projets dont il est question ici sont : l’utilisation de matériaux cimentaires recyclés, l’utilisation des mégadonnées pour optimiser l’utilisation de ciment, l’instrumentation innovante de chantiers souterrains et le développement de projets de laboratoire novateurs pour mieux représenter le milieu souterrain. Un survol des différentes initiatives d’AEM permettra d’avoir une vue d’ensemble sur l’état des connaissances actuelles en industrie et des défis opérationnelles à venir où l’avancement des sciences en génie minier demeure essentiel.

• Communication orale 14 h 30
  Perspectives techniques et technologiques pour faire face aux enjeux de santé, sécurité et développement durable reliés à la fragmentation du roc dans l’exploitation minérale
  Jonathan Aubertin (ÉTS - École de technologie supérieure)

  Faisant face à l’épuisement progressif de gisements à forte teneur, l’industrie minière accentue l’exploitation à très grand volume de gisements à moindre teneur pour subvenir à la demande. L’accroissement du volume de minerais extrait augmente significativement l’intensité globale des procédés de fracturation de la roche tel que le dynamitage, concassage et broyage. Cette augmentation accentue les enjeux de santé, sécurité, et environnementaux associés à l’ensemble de ces procédés de fragmentations du roc dans l’industrie minière. La présentation suivante arbore ces enjeux et souligne l’importance et les opportunités du développement technique et technologique dans le domaine de la fracturation et fragmentation du roc.

  Ressources naturelles canada estime à 3 % la consommation d’électricité globale associée aux procédés de comminution (c.-à-d. broyage et concassage). L’amélioration de la fragmentation en amont par sautage intensif et optimisé représente une voie de recherche et développement préconisée pour faire face aux enjeux d’efficacité énergétique. L’utilisation accentuée des énergies explosives fait cependant face à des enjeux d’hygiène atmosphérique et environnementaux associés aux rejets des agents explosifs. L’optimisation de l’extraction minière de façon holistique prenant compte des procédés de comminution et de la conception des sautages est mise de l’avant dans une revue sommaire d’avenues de développements techniques et technologiques.

• Communication orale 15 h 30
  Géomécanique multi-échelle des haldes à roches stériles minières
  Carlos Ovalle (Polytechnique Montréal)

  Dans cette présentation, on parlera de caractérisation mécanique de matériaux granulaires grossiers et des applications dans des projets de stabilité physique des haldes à stériles et des remblayages de fosses minières avec des stériles.

  Les roches stériles sont des matériaux sans intérêt économique qu’il faut dynamiter et extraire dans une mine afin d’accéder au minerai. Les volumes de production sont de l’ordre de 2 à 3 fois le minerai, donc il faut construire des haldes qui font plusieurs dizaines, voire centaines de mètre de hauteur, et assurer leur stabilité physique, chimique et hydrogéologique. Le matériau est composé de particules de roche de tailles très diverses, allant des grains de sable et silt jusqu’à des roches d’environ 1 m de diamètre. Cette taille surdimensionnée ne permet pas de tester le matériau à l’échelle réelle au laboratoire, donc il faut travailler avec des échantillons à l’échelle réduite. Pourtant, les méthodes de mise à l’échelle ont plusieurs limitations, dont certaines n’ont pas encore été bien comprises.

  Afin d’analyser la stabilité physique des haldes, on présentera des approches physiques et numériques multi-échelle pour mieux comprendre le comportement mécanique singulier des matériaux granulaires grossiers, et ainsi caractériser les roches stériles.

• Communication orale 16 h 00
  Méthodes d’optimisation et intelligence artificiel pour la conception (semi)-automatique des mines
  Nelson Morales (Polytechnique Montréal)

  Bien que les ingénieur.e.s disposent de méthodes basées sur l'optimisation mathématique pour soutenir le processus de séquençage de la production, la conception des opérations continue d'être un défi pour lequel les méthodes existantes sont soit heuristiques soit inexactes et donc, le résultat dépend fortement de l'expertise personnel.

  Dans cette présentation, nous montrerons quelques méthodes d'optimisation et d'intelligence artificielle qui peuvent être utilisées pour la génération automatisée ou assistée d'opérations minières.

  Dans le cas de l'exploitation minière à ciel ouvert, des méthodes d'optimisation sont présentées pour générer des conceptions de fosse qui tiennent compte des espaces opérationnels et la conception de rampes qui maximisent la valeur totale de la fosse.

  Dans le cas de l'exploitation souterraine par blocs et panneaux foudroyés, des méthodes assurant une enveloppe optimale mais avec une géométrie opératoire seront présentées.

  Enfin, pour les opérations souterraines d'abattage de sous-niveaux et d'autres méthodes d'exploitation minière, nous présentons des modèles d'optimisation qui, combinés avec des techniques d'intelligence artificielle, peuvent déterminer l'ensemble des chantiers qui maximisent la valeur économique, y compris certains des développements miniers.