Recherche d'une prédiction de fragmentation charge par charge pour les tirs à ciel ouvert

by Florent Delille

Doctoral thesis in Techniques et économie de l'exploitation du sous-sol

Under the supervision of Damien Goetz.

Thesis committee President: Jack-Pierre Piguet.

Thesis committee members: Damien Goetz, Hamid Massoud, Peter Moser, Amel Rejeb, Michel Tijani, Philippe Weber.

Examiners: José Sanchidrian.

  • Alternative Title

    Search for a hole-by-hole fragmentation prediction method in application to open pit blasts


  • Abstract

    To contribute in the understanding of rock breakage and fragmentation processes in open pit blasting, the herein presented research aims at refining existing empirical fragmentation prediction techniques. A comprehensive full-scale experimental program has been conducted in an open pit mine and analyzed. The experiments yield data as well as enlightenments with respect to existing literature on blasting experiments. In particular, single-hole and multiple-hole blasting results are compared. In the test site's rock/explosives context, results demonstrate that industrial benefits from a hole-by-hole prediction are limited. A numerical approach has been developed in parallel to experimental work; it takes advantage of adamage behaviour law specifically designed for fragmentation by explosives (Rouabhi, 2004). 2D calculations with scale reduction are made; the use of such a behaviour law is shown to be essential, and it is outlined that coupling shock wave & explosive gases effects should be sought in future modelling work. Moreover, results observed in a laboratory scale experimental study (Miklautsch, 2002) are explained in an original way. At the end of the thesis, several hole-by-hole prediction methods – which can easily be reproduced –are tested and fitted with results from the full-scale blasting experiments. In the end, it is shown that the most accurate method obtained, when used with mean blast pattern parameters instead of hole-by-hole information, actually provides an even more accurate prediction.


  • Résumé

    Pour contribuer à la compréhension des processus d'arrachement et de fragmentation de la roche par l'explosif en ciel ouvert, le travail de recherche présenté dans ce mémoire vise à affiner les techniques empiriques de prédiction de fragmentation existantes. Un programme expérimental conséquent réalisé en échelle réelle sur site minier apporte des données ainsi que de nouveaux éléments par rapport à l'existant dans la littérature. En particulier, une comparaison entre résultats de tirs de charge unique et résultats de tirs à plusieurs charges est faite. Dans le contexte roche/explosif du site test, les résultats démontrent que le bénéfice industriel d'une prédiction charge par charge est limité. Une approche numérique a été mise en œuvre en parallèle du travail expérimental ; elle met à contribution un modèle rhéologique d'endommagement développé spécifiquement pour l'étude de laf ragmentation par l'explosif (Rouabhi, 2004). Des calculs 2D avec réduction d'échelle ont été réalisés ; l'utilisation d'un tel modèle d'endommagement s'avère indispensable, et la nécessité de coupler dans le futur les effets des ondes de choc et des gaz d'explosion dans la modélisation est soulignée. On explique par ailleurs de manière originale les résultats d'une étude expérimentale en laboratoire (Miklautsch et al., 2002). En fin de mémoire, plusieurs méthodologies de prédiction charge par charge aisément reproductibles sont testées et ajustées aux résultats du programme expérimental. On finit par montrer que la meilleure méthode offre même davantage de précision lorsqu'elle est appliquée avec les paramètres moyens des tirs et non charge par charge.


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