Étude du comportement hydromécanique des chantiers miniers remblayés à l’aide des modélisations physiques et numériques

Rguii, Maryam (2026). Étude du comportement hydromécanique des chantiers miniers remblayés à l’aide des modélisations physiques et numériques. (Mémoire de maîtrise). Polytechnique Montréal. Depositum. https://depositum.uqat.ca/id/eprint/1858

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Résumé

RÉSUMÉ

Le remblayage constitue une technique fondamentale dans les opérations minières souterraines, servant de moyen efficace pour assurer le soutènement secondaire du terrain et atténuer les risques pour le personnel. Le remblayage avec du remblai en pâte cimenté (RPC) est retenu à l'intérieur de la chambre d'abattage par des barrières en béton ou en stériles placées au point de soutirage, près de l'entrée de la chambre. La défaillance de ces barrières peut avoir de graves conséquences, allant de dommages importants au matériel à des accidents potentiellement mortels. Par conséquent, une compréhension approfondie des pressions exercées sur ces structures de retenue est cruciale pour garantir leur stabilité et prévenir les défaillances. L'évaluation de ces pressions, en particulier pendant les phases critiques de remblayage survenant entre 3 et 16 heures après la mise en place, représente un défi majeur pour l'industrie minière. Cependant, les essais directs in situ sont entravés par les conditions souterraines extrêmes et les contraintes opérationnelles. Pour pallier ces limites, une approche combinée de modélisation physique et numérique a été adoptée. Un modèle physique à petite échelle d'un chantier longitudinal a été conçu et équipé de cellules de pression totale et de piézomètres afin de surveiller l'évolution de la pression totale des morts-terrains (géostatique) et de la pression interstitielle au sein du RPC. Cette expérience en laboratoire simule les conditions souterraines dans un environnement contrôlé, permettant une analyse détaillée du comportement hydromécanique du remblayage et des charges appliquées sur la barricade. Parallèlement, des simulations numériques ont été réalisées à l'aide du logiciel SIGMA/W de la suite GeoStudio développée par GeoSlope International (Seequent) afin de valider les résultats de laboratoire, établissant ainsi un modèle prédictif capable d'extrapoler les résultats expérimentaux aux conditions réelles de l'exploitation minière souterraine. L'intégration de ces deux approches méthodologiques a fourni des informations précieuses sur les interactions entre le RPC et la barricade, contribuant ainsi à l'amélioration de la conception des structures de soutènement et à la formulation de recommandations visant à optimiser la sécurité des opérations minières souterraines.

ABSTRACT

Backfilling constitutes a fundamental technique in underground mining operations, serving as an effective means of providing secondary ground support and mitigating risks to personnel. Cemented paste backfill (CPB) is retained within the mine stop by concrete or waste rock barricades positioned at the draw point near the stope entrance. The failure of these barricades can have severe consequences, ranging from substantial equipment damage to potentially fatal accidents. Therefore, a thorough understanding of the pressures exerted on these retaining structures is crucial to ensuring their stability and preventing failures. Assessing these pressures, particularly during the critical backfilling phases occurring between 3 and 15 hours after placement, presents a significant challenge for the mining industry. However, direct in situ testing is hindered by the extreme underground environments and operational constraints. To address these limitations, a combined physical and numerical modeling approach has been adopted. A small-scale physical model of a longitudinal mine stope was designed and equipped with total earth pressure cells and piezometers to monitor the evolution of total overburden (geostatic) pressure and pore water pressure within the CPB. This laboratory experiment simulates underground conditions in a controlled setting, enabling a detailed analysis of the hydromechanical behaviour of the backfill and the loads applied to the barricade. In parallel, numerical simulations were conducted using the SIGMA/W software from the GeoStudio suite developed by GeoSlope International (Seequent) to calibrate the laboratory results, thereby establishing a predictive model capable of extrapolating experimental findings to real-world underground mining conditions. The integration of these two methodological approaches has provided valuable insights into the interactions between the CPB and the barricade, contributing to the refinement of retaining structure designs and the formulation of recommendations aimed at optimizing the safety of underground mining operations.

Type de document:	Thèse ou mémoires (Mémoire de maîtrise)
Directeur ou directrice de recherche:	Belem, Tikou
Codirecteurs de mémoire/thèse:	Mbonimpa, Mamert
Informations complémentaires:	Institution en extension : Université du Québec en Abitibi-Témiscamingue.
Mots-clés libres:	remblai à pâte cimentée, CPB, barricades, surveillance de la pression, modélisation physique à petite échelle, simulation numérique, cemented paste backfill, pressure monitoring, small-scale physical modeling
Divisions:	Mines et eaux souterraines > Maîtrise en génie minéral
Date de dépôt:	07 juill. 2026 17:07
Dernière modification:	07 juill. 2026 17:07
URI:	https://depositum.uqat.ca/id/eprint/1858

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