Soutenance mémoire
L’exploitation minière concerne principalement deux domaines de risque : sécurité et économie. Les risques sont au cœur de toutes les activités minières et pour de nombreuses mines en exploitation les risques de défaillance des parois des fosses sont des événements quotidiens. La conception des pentes des mines à ciel ouvert est formulée conformément à de nombreuses méthodologies, des approches philosophiques et des principes d’ingénierie différents. La conception optimale doit inclure les concepts de sécurité, de récupération du minerai et de rentabilité. Les résultats sont souvent présentés en termes de facteurs de sécurité ou de probabilités de défaillance.
La direction de Randgold Resources Limited établit des objectifs de sécurité clairs. Elle exige la responsabilité en matière de performance de sécurité et fournit les ressources nécessaires. Les instabilités doivent être ainsi gérables pendant toute la durée de vie de la mine. Une production sûre est toujours un objectif pour l’entreprise: « Nous pensons que la prévention de tous les incidents est un objectif réaliste et pas simplement un objectif théorique ». Les causes et les facteurs contributifs aux problèmes de sécurité liés à la stabilité des pentes sont analysés en relation avec les connaissances géotechniques, la conception et la gestion des pentes des fosses. Le programme d’études géotechniques du site de Sofia Main a été réalisé en novembre / décembre 2016 et une déclaration de conception provisoire a été publiée en janvier 2017 à la suite d’une évaluation économique préliminaire. L’objectif de la conception des pentes des fosses à ciel ouvert des projets de Randgold dans la région (Afrique de l’Ouest) est de développer un degré approprié de standardisation. C’est dans cette perspective d’amélioration de la bibliothèque d’expériences géotechniques (expérience opérationnelle et base de données sur la mécanique des sols et des roches) dans les mines à ciel ouvert de la région que la société Randgold Resources Limited en collaboration avec l’Institut des Sciences de la Terre nous a proposé de travailler sur le sujet intitulé: «Contribution à l’investigation géomécanique de Sofia Main pour la conception des pentes de la fosse à ciel ouvert».
CONTEXTE GEOLOGIQUE REGIONAL DE SOFIA
Le concept ancien d’un vaste bouclier pérenne pendant toute l’histoire des temps précambriens a été remplacé par celui de cratons, multiples, séparés par des ceintures orogéniques, plissées, appelées ceintures mobiles. Le schéma proposé par Rocci, (1965), Bessoles (1977) implique : le craton Ouest Africain, le craton de Congo, le craton de Kalahari (le craton de Kaapvaal et celui de Zimbabwe), le craton de l’Est du Sahara (métacraton du Sahara) et le craton de Tanzanie. Ces cratons se sont formés aux environs de 3,6 et de 2 Ga et sont tectoniquement stables depuis.
le Craton Ouest Africain (C.O.A)
Le Craton Ouest Africain s’étend sur une superficie de 45 000000 km2 . Il est limité au Sud et à l’Ouest par la marge Atlantique et par les bassins sédimentaires associés, au Nord par la chaîne de l’Atlas et à l’Est par la suture Panafricaine (Ennih et Liégeois, 2008). Ce craton se présente comme une zone à faible relief, quel que soit l’endroit, mais peut atteindre localement des altitudes d’environ 1000 m dans sa partie sud (Leprêtre, 2015). Sur une grande partie de sa superficie, il est masqué par des formations de couverture d’âge protérozoïque supérieur à paléozoïque (Figure 1). Il s’agit en particulier des bassins de Tindouf au Nord et de Taoudéni au Sud.
Le socle granitisé et métamorphisé, stabilisé définitivement vers 1700 Ma (Rocci, 1965), peut être divisé en trois domaines (Bessoles, 1977) :
❖ au Nord, la Dorsale Réguibat qui traverse le Craton Ouest Africain d’Est en Ouest. Il s’étend donc depuis le domaine de la marge passive atlantique à l’Ouest, jusqu’au cœur du craton, à la frontière avec la suture panafricaine. Cette Dorsale septentrionale est constituée d’un domaine archéen appelé domaine de l’Amsaga à l’Ouest et d’un domaine paléoprotérozoïque appelé domaine de Yéti Eglab à l’Est ;
❖ au Sud, la Dorsale de Man (également appelée Kénéma-Man) formée d’un domaine à noyau archéen appelé domaine Kénéma Man à l’Ouest et d’un domaine protérozoïque à reliques d’Archéen, appelé domaine Baoulé-Mossi à l’Est;
❖ les boutonnières de Kédougou-Kéniéba et de Kayes sont constituées uniquement de formations d’âge paléoprotérozoïque.
Deux phases orogéniques principales caractérisent l’évolution du Précambrien inférieur du craton ouest-africain :
❖ l’orogénèse libérienne, datée entre 2,9 et 2,6 Ga et qui a affecté les formations archéennes dans la Dorsale de Réguibat et de Léo (Kénéma-Man);
❖ l’orogénèse éburnéenne datée entre 2,2 à 1,6 Ga. Elle affecte les formations birimiennes qui affleurent dans le vaste domaine Baoulé-Mossi. Cet événement s’est aussi étendu aux boutonnières de Kayes et de Kédougou-Kéniéba et à la partie orientale de la Dorsale Réguibat (domaine Yetti Eglab).
La boutonnière de Kédougou-Kéniéba
Les formations paléoprotérozoïques de la boutonnière de Kédougou-Kéniéba couvrent une superficie de 15000km2 (Diatta et al., 2017) qui se répartit entre le Sénégal oriental et l’Ouest du Mali. Elle est bordée à l’Ouest par une ceinture panafricaine et à l’Est par les sédiments phanérozoïques du bassin de Taoudéni. Les roches volcaniques, volcano-sédimentaires et sédimentaires Birimiennes (paléoprotérozoïque) de la boutonnière de Kédougou Kéniéba sont organisées en deux supergroupes d’orientation générale NNE – SSW (Bassot, 1987), séparés par un important accident tectonique, la MTZ (Zone Transcurrente Majeure): le Supergroupe de Mako à l’Ouest et celui de Dialé-Daléma à l’Est (Figure 2). Les formations géologiques de ces deux Supergroupes sont recoupées par plusieurs générations de massifs de granitoïdes répartis dans deux batholites : Badon Kakadian et Saraya, intrusifs respectivement dans les Supergroupes de Mako et de Dialé-Daléma.
Le Supergroupe de Mako
Il est constitué par une bande de roches vertes, d’une vingtaine de kilomètres de large, allongée NNE-SSW à NS et disparaît vers l’Ouest (Bassot et Caen-Vachette, 1984) sous la série Falémé au Nord. Le Supergroupe de Mako est constitué de trois unités lithostructurales (Diallo, 2001). II s’agit de la base vers le sommet, d’un complexe à dominante basaltique, d’une unité volcanodétritique et d’un complexe à dominante sédimentaire.
Les formations du Supergroupe de Mako constituent l’encaissant de nombreuses intrusions plutoniques et sont généralement métamorphisées dans le faciès épizonal, ou mésozonal au contact des intrusions. Les faciès méso-catazonaux apparaissent dans le complexe amphiboles-gneissique de Sandikounda. L’ensemble de ces intrusions plutoniques de compositions variées constitue le batholite de Badon Kakadian daté de 2,140 Ga à 2,213 Ga (Bassot, 1966; Dia, 1988; Dia et al., 1997; Gueye et al., 2008). Ce batholite, allongé NNESSW sur plus de 100 km est principalement composés de roches felsiques (Dabo et al., 2018).
Le Supergroupe de Dialé-Daléma
Le Supergroupe de Dialé-Daléma constitue la partie orientale de la boutonnière de Kédougou Kéniéba. Il est formé d’un ensemble sédimentaire et volcanosédimentaire (quartzites, cipolins, grès, conglomérats, tufs épiclastiques), plissé isoclinalement et schistosé au cours d’une phase de déformation majeure accompagnée d’un métamorphisme régional schiste vert. Les formations de ce supergroupe sont intrudées par le batholite syntectonique de Saraya qui les devise en deux séries : la série de Dialé à l’Est et la série de la Daléma à l’Ouest. Ce batholite de Saraya est daté de 2079 Ma (U-Pb sur des zircon, Hirdes et Davis, 2002) et 2075 Ma (U-Pb sur des zircon, Delor et al., 2010).
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Table des matières
INTRODUCTION GENERALE
PREMIERE PARTIE : SYNTHESE BIBLIOGRAPHIQUE
CHAPITRE 1 : CONTEXTE GEOLOGIQUE REGIONAL DE SOFIA
INTRODUCTION
I. le Craton Ouest Africain (C.O.A)
II. La boutonnière de Kédougou-Kéniéba
II.1. Le Supergroupe de Mako
II.2. Le Supergroupe de Dialé-Daléma
II.3. Contexte structural
CONCLUSION
CHAPITRE 2 : CADRE GENERAL DU PERMIS DE KANOUMBA ET PRESENTATION DU GISEMENT DE SOFIA
INTRODUCTION
I. Cadre géographique
I.1. Localisation
I.2. Climat – Relief – Hydrographie
I.3. Flore et Faune
I.4. Population et activités
II. Contexte géologique et structural du permis de Kanoumba
III. Présentation du gisement de Sofia
CONCLUSION
CHAPITRE 3 : ANALYSE DES MODES D’INSTABILITE
INTRODUCTION
I. Modes d’instabilité fondamentaux
I.1. Les ruptures planaires
I.2. Ruptures en dièdre (défauts coin)
I.3. Les basculements
I.4. Les ruptures circulaires
II. Facteurs déclenchant des instabilités de pente
III. Analyse de stabilité
III.1. Approches empiriques
III.2. Approches analytiques
III.2.1. Les analyses à l’équilibre limite
III.2.2. Les approches cinématiques à partir d’analyses stéréographiques
III.3. Approches numériques
CONCLUSION
DEUXIEME PARTIE : METHODOLOGIE D’INVESTIGATIONS ET COLLECTE DES DONNEES
CHAPITRE 4 : SONDAGES GEOTECHNIQUES
INTRODUCTION
I. Planification et sondage des trous
II. Description des carottes
II.1. Lithologie et altération
II.2. Etudes structurale et géomécanique
II.2.1. Géomécanique (les discontinuités)
II.2.2. Géologie structurale
II.3. Caractérisation des masses rocheuses
II.3.1. Le Rock Mass Rating (RMR) de Laubscher
II.3.2. Le Q-system
II.3.3. Procédure de relevé des logs RMR / Q-system
III. Installation des piézomètres
CONCLUSION
CHAPITRE 5: PROGRAMME D’ESSAIS GEOTECHNIQUES
INTRODUCTION
I. Echantillonnage
II. Essais de compression uniaxiale
III. Essais de cisaillement triaxial (CU) consolidé non drainé
IV. Granulométrie et limites d’Atterberg
V. Résultats des essais géotechniques
V.1. Caractéristiques du régolite
V.1.1. Résultats des essais granulométriques et de limites d’Atterberg
V.1.2. Résultats des essais triaxiaux : (C’, Φ’)
V.2. Résultats des essais de résistance à la compression uniaxiale
CONCLUSION
TROISIEME PARTIE : CARACTERISATION DU MASSIF ET ANALYSE CINEMATIQUE
CHAPITRE 6 : DESCRIPTION DU MASSIF ROCHEUX
INTRODUCTION
I. Lithologie
II. Profil d’altération et densité apparente
II.1. Profil d’altération (oxydation)
II.2. Densité apparente
III. Hydrogéologie du massif rocheux
IV. Propriétés du massif rocheux (RMR et Q-system)
V. Géomécanique et structurale du massif rocheux
V.1 Secteur du toit de la minéralisation ( secteur NO)
V.2 Secteur du mur de la minéralisation (secteur SE)
CONCLUSION
CHAPITRE 7 : ANALYSE CINEMATIQUE DU MASSIF ROCHEUX
INTRODUCTION
I. Mode de rupture du matériau homogène
II. Modes de rupture de la roche
II.1. Talus nord-ouest (toit)
II.2. Talus sud-est (mur)
CONCLUSION
CONCLUSION GENERALE
RECOMMANDATIONS
REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES
ANNEXES
