Systèmes miniers profonds

Un gisement que personne n’a vu

Avant qu’un chantier soit exploité, le corps minéralisé n’a été échantillonné que le long des forages. Entre les forages, sa teneur et les autres propriétés qui comptent doivent être estimées. La simulation géostatistique produit de nombreuses versions du corps minéralisé, appelées réalisations. Toutes les réalisations concordent avec les forages. Elles diffèrent entre les forages, et cette différence est l’incertitude géologique.

Les modèles géométallurgiques relient ensuite ces propriétés au comportement du minerai dans l’usine. Ils prévoient à quelle vitesse il peut être traité, quelle part du métal peut être récupérée et quels résidus il laissera. L’incertitude ne reste donc pas dans le sol. Elle voyage avec le minerai.

Là où l’incertitude est absorbée

Que cette incertitude atteigne ou non la production dépend du chemin suivi par le minerai. Un grand stock mélange du minerai venu de nombreux endroits et lisse les variations. Une petite trémie, une extraction par puits déjà chargée ou une usine qui tourne à pleine capacité les transmettent telles quelles.

La boucle du remblai

À mesure que les gisements peu profonds s’épuisent, les mines descendent plus bas, là où la roche subit des contraintes plus fortes et se tient moins bien. Dans l’abattage par chambres ouvertes, un chantier vidé est rempli de remblai cimenté, qui joue ensuite le rôle d’un pilier artificiel. Le chantier voisin ne peut être exploité qu’une fois le remblai assez résistant.

Le remblai est fait des propres résidus de l’usine, épaissis puis mélangés à de l’eau et à un liant. La boucle se referme ainsi. La géologie d’un chantier modifie les résidus, les résidus modifient la vitesse à laquelle le remblai gagne en résistance, et le remblai décide du moment où le chantier suivant peut être exploité. Le remblai est aussi un poste de coût important dans certaines mines, et un retard de livraison retarde la production.

Trois questions

Ce travail cherche à comprendre comment l’incertitude géologique et géométallurgique traverse une mine profonde dont les parties dépendent les unes des autres, et quelle part de la mine un modèle doit représenter pour que ses décisions d’exploitation soient fiables. Il comporte trois volets.

1. Quelles incertitudes atteignent la production ?

Des réalisations du corps minéralisé passent dans un modèle de toute la mine au fil du temps. Certaines variations sont absorbées en chemin. D’autres changent le déficit de production, la quantité de métal récupéré ou le calendrier d’extraction. En faisant varier la capacité du stockage, du transport et de l’usine, on voit quand chaque cas se produit.

2. Quel niveau de détail une décision fiable demande-t-elle ?

Chaque partie de la mine qui s’avère importante est modélisée deux fois, une fois en détail et une fois simplement. Pour le remblai, le modèle détaillé fait dépendre la résistance de la recette et des résidus, et le modèle simple utilise un temps de cure fixe. Les politiques d’exploitation sont optimisées avec chaque modèle, puis testées telles quelles sur des réalisations et des modèles qui n’ont pas servi à les choisir. Une simplification est acceptable quand elle change la prévision sans changer la décision.

3. Que vaut la coordination ?

La séquence d’extraction, le transport souterrain, le mode de fonctionnement de l’usine, la répartition des résidus et la recette du remblai peuvent être décidés ensemble ou un par un. Les deux approches sont testées sur de nouvelles réalisations, pour savoir quand les décider ensemble améliore la production et le rendement d’exploitation, et si ce gain tient dans des conditions pour lesquelles il n’a pas été conçu.

De la simulation à la mine

Une première version du modèle existe déjà. Elle relie dans une même simulation les réalisations géologiques, les flux de matière, le remblai et l’extraction qui suit. Un article sur la simulation de systèmes couplés de mine, de traitement, de résidus et de remblai a été accepté à APCOM 2027, le symposium international sur les ordinateurs et la recherche opérationnelle dans l’industrie minérale, qui se tiendra à Montréal en mai 2027.

Les données et les conditions d’exploitation proviennent de projets Mitacs sur le remblai et sur la gestion du parc de véhicules souterrains, ainsi que de collaborations avec des exploitants de mines profondes. Le programme s’étend sur quatre ans. Les deux premières années portent sur la propagation de l’incertitude et sur le niveau de détail nécessaire. La troisième année, les résultats sont réunis en politiques d’exploitation coordonnées, testées d’abord sur des données historiques puis en parallèle des décisions que prennent réellement les exploitants. Pendant la troisième et la quatrième année, là où c’est possible, des calendriers et des politiques choisis sont mis en œuvre avec des partenaires industriels et comparés aux pratiques actuelles.