Techniques d'exploitation minière

Contact : hedi.sellami(-at-)mines-paristech.fr

C’est un domaine dans lequel le centre de Géosciences bénéficie d’une longue expérience, qui lui a permis d’accumuler une grande expertise. L’équipe Géologie de l’Ingénieur et Géomécanique déploie régulièrement des efforts sur des questions relatives à l’optimisation des techniques d’exploitation et à l’amélioration de leur sécurité. Les questions traitées fréquemment portent sur les techniques de fragmentation des roches, qu’elles soient à l’explosif, mécaniques ou hydrauliques, la stabilité des ouvrages souterrains ou des talus dans les exploitations à ciel ouvert.

  • Stabilité des ouvrages

L’étude de la stabilité des ouvrages souterrains et des techniques de leur renforcement a été l'une des questions centrales de l'activité du centre dès sa création. Il s'agit de développer les moyens d'essais en laboratoire ainsi que les outils numériques permettant l'étude et la construction d'ouvrages souterrains ou à ciel ouvert, dans des conditions sécuritaires et économiques.

L'activité en laboratoire consiste à mettre en œuvre les essais appropriés à l'étude du comportement du terrain sous diverses sollicitations (mécaniques, hydrauliques, thermiques, chimiques), de formuler les lois traduisant les comportements à différentes échelles spatio-temporelles des roches, et à établir les critères décrivant leur rupture ainsi que le processus de leur  vieillissement.

La modélisation du comportement des ouvrages et la mise au point d'outils numériques dans le cadre d’approches continues (éléments finis) et discontinue (mécanique des blocs), avec couplage de différents modes de sollicitation constituent le deuxième volet important de l’activité du centre dans ce domaine.

  • Abattage mécanique des roches

L’étude du processus de l’abattage mécanique des roches a pour objectif de comprendre les aspects généraux liés à la coupe des roches notamment très dures et/ou très abrasives pour identifier les impératifs à respecter lors de l’optimisation et/ou la conception des dispositifs d’abattage.

Le domaine technique et scientifique couvert par l’abattage mécanique est assez large : la mécanique des roches, la théorie de la rupture et la science des matériaux pour l’étude de l’interaction entre un outil de coupe et la roche, la mécanique lorsqu’il s’agit de l’étude des efforts sur la tête d’abattage ou de l’équilibre statique et dynamique du système d’abattage.

L’objectif du projet de l’équipe est d’étendre le domaine d’emploi des systèmes d’abattage mécanique à des roches toujours de plus en plus dures et abrasives. Cette thématique de recherche est conduite en étroite collaboration avec des laboratoires spécialisés en sciences des matériaux et en particulier avec le centre des matériaux de MINES-ParisTech.

  • Abattage à l’explosif

Le centre conduit depuis une quarantaine d’années des recherches destinées à optimiser le processus du tir à l’explosif, et ceci notamment dans le cadre de travaux souterrains (mines et tunnels) ou l’exploitation de carrières. L’objectif étant d’améliorer le rendement du tir,  optimiser la granulométrie des produits résultants du tir, tout en assurant la sécurité de cette opération. L’équipe Géologie de l’Ingénieur et Géomécanique possède une grande expertise dans l’optimisation des schémas de tir. Son projet actuel de recherche est destiné à mieux comprendre et simuler le processus d’interaction entre l’explosif et la roche. Un des points fondamentaux ici est l’élaboration de lois de comportement des roches sous sollicitations rapides comme celles appliquées par l’explosif. Ces travaux peuvent être étendus à l’étude de l’impact d’une déflagration d’origine quelconque sur la stabilité d’ouvrages souterrains.