Simulation du comportement d'une galerie de mine et de son soutènement lors d'un phénomène de rupture brutale

Simulation of the behaviour of a mine gallery and its support elements during a rockburst

¹ Coyne et Bellier 9, allée des Barbanniers 92632 Gennevilliers cedex, France
² Coyne et Bellier c/o Europact Ltda. Orrego Luco 87, 6°Piso, Or. 5 Santiago, Chili

Résumé

Les ruptures brutales, ou « coups de toit », ou rockbursts sont des phénomènes redoutés dans les mines profondes, à cause de leur violence et de leur soudaineté. Les dommages qu'ils causent aux galeries posent, en effet, de graves problèmes de sécurité. La fréquence de ces événements s'étant récemment accrue dans les niveaux les plus profonds de la mine d'El Teniente (Chili), l'objet de cette étude a été d'examiner, à l'échelle d'une galerie de mine, l'influence de ces phénomènes et le rôle des éléments de soutènement des galeries.

Un modèle numérique bidimensionnel permettant la simulation de l'excavation et de la mise en place du soutènement d'une galerie, puis de la progression de l'exploitation minière a donc été conçu. Le rockburst a ensuite été simulé par l'application d’un train d'ondes sismiques sur le modèle, en prenant soin de se replacer autant que possible dans les conditions d'un rockburst réellement observé.

Le calcul a été mené avec le code de calcul aux éléments finis GEFDYN.

Le modèle a montré la très forte influence du mode d'exploitation par foudroyage sur la galerie et son soutènement. La simulation du rockburst lui-même a pu être menée de manière satisfaisante, mais a mis en évidence le caractère encore incomplet des données concernant ce type de phénomène.

Des recommandations de soutènement pour l'amélioration de la tenue des galeries ont néanmoins pu être formulées à l’issue de cette étude.

Abstract

Rockbursts phenomena occuring in deep mines are feared because of their violence and suddenness. The damages they cause to mine adits pose big security problems. As the frequency of rockburst events recently increased in the deepest level of the El Teniente copper mine (Chile), it was decided to analyse the influence of a rockburst on a mine gallery and its support elements. A bidimensional computer modelling allowing for simulation of the excavation, placement of the support and progressive mining exploitation was achieved. Then the rockburst was simulated by submitting the model to seismic stress waves, taking care to reproduce as well as possible the conditions of one of the rockburst events that really occured.

The computer modelling was achieved using the FEM code GEFDYN.

The results evidenced the very strong influence of the caving exploitation on the mine gallery and its support elements. Although the rockburst simulation itself could be successefully achieved, it evidenced a remaining lack of data towards such phenomena.

Recommandations regarding to the improvement of the support efficiency towards rockbursts could be formulated, too.