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Échantillonnage (chap. 4)
Septembre 2003
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2
Plan� Objectifs de l’échantillonnage� Notion de biais, précision, justesse� Types d’échantillonnage en mine et causes possibles de biais
� Écailles (« chip »)� Cannelures ou rainures (« channel »)� Forages destructifs
� Mine souterraine � Mine à ciel ouvert
� Forages au diamant� Échantillons systématiques de la production� Échantillons du convoyeur� Échantillons en vrac (« bulk »)
� Rôle de l’ingénieur géologue� Teneurs anormalement élevées
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3
Objectifs de l’échantillonnage
� Connaître la teneur en quelques « points » en vue d’extrapoler ces teneurs à l’ensemble du gisement (estimation) pour quantifier les ressources et réserves et diriger l’exploitation (« grade control »)
� Effectuer un contrôle de qualité de la production teneurs de production vs estimations préalables (« réconciliation ») Identifier les sources potentielles de problèmes
- estimation (revoir méthode d’estimation, modèle géologique, données suffisantes?,…)
- production (ex. trop grande dilution du minerai due à un mauvais contrôle des forages)
� Contrôle de qualité du produit livré : teneurs prévues au contrat(ex. sel à >94% NaCl; minerai de fer avec moins de 1% de phosphore)
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4
Échantillon
� En mine, un échantillon est une petite quantité de matière sensée représenter un ensemble (un « lot ») plus grand de matière
Exemples :- Échantillonner la face d’une galerie- Échantillonner les « cuttings » d’un forage de production
- Échantillonner le minerai d’un wagonnet
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5
Échantillonnage et estimation: deux problèmes différents
Une fois les échantillons obtenus, on peut vouloir extrapoler les teneurs obtenues pour les échantillons à un volume beaucoup plus grand de roche. Ceci constitue un problème d’estimation.
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6
Biais, précision, justesse La vraie valeur du lot est au centre de la cible
Chaque point représente le résultat d’un échantillon
Précis mais biaisé
Précis et sans biais : juste
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Imprécis mais sans biais
Imprécis et biaisé
Biais:
-surtout associé à la façon de prélever l’échantillon initial
-parfois lors de la préparation pour l’analyse
Précision:
-toutes les étapes y contribuent, échantillon initial et préparation à l’analyse (cf. théorie de P. Gy)
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Méthodes d’échantillonnage:échantillonnage par écaillage
Causes de biais : écailles de taille et de profondeur variables dû àdes variations de dureté de la roche
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Échantillonnage par cannelure
Causes de biais :
-cannelures de largeur et de profondeur variables dû à des variations de dureté de la roche
-position ou longueur mal ajustées à la zone que l’on veut représenter
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Exemple :
La quantité de matériau formant l’échantillon doit être ajustée pour tenir compte de la courbure de la galerie.
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Échantillons de forages destructifs (mines à ciel ouvert)
� Déblais recueillis à la tête de la foreuse- Au sol (à éviter)- En dirigeant les déblais vers un récupérateur
� Un échantillon est prélevé dans la masse de déblais. L’échantillon est sensé représenter l’ensemble du forage pour l’épaisseur du banc traversé
� Nombreuses causes de biais possibles
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Banc
Causes liées au forage lui-même
Causes liées à la sélection des déblais en surface
Fraction grossière
Fraction fine
Fraction très fine dispersée au loin
Problème de biais si la teneur varie selon la granulométrie (très fréquent)
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Avec un récupérateur
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Échantillons de forages destructifs (mines souterraines)� Forages à air ou à eau � Recueillir les boues est compliqué; peut perdre beaucoup de
particules fines� Causes de biais semblables à celles en surface :
- Déviations- Minéralisation friable, cavitation
- Remontée différentielle des particules
- Perte de fines
� Trous de mine forment un bouchon en V, certaines portions de la face sont donc sur-représentées
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Carottes de forage au diamant
� Taux de récupération :
� Si taux = 100% => échantillon idéal ! (mais + coûteux)
� Analyse : demi-carotte
100% xforée longueur
récupérée carotte de longueur
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Échantillonnage de la production
� Wagonnet : 1 à tous les « n »
� En vrac (ex.point de soutirage : dangereux !)
� Convoyeur : à toutes les « n » secondes
� Analyseurs en continu (ex. sondes gamma)
Principal problème rencontré : ségrégation des particules => corrélation entre la granulométrie et la teneur !
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Échantillonner une pile, un amas
Pile de minerai
L’échantillonnage direct d’une pile est impossible àréaliser sans biais !
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Wagonnet
- Prendre tout le contenu du wagonnet
- Homogénéiser et former une pile
- Prendre 1 pelletée à toutes les « n » pelletées
Échantillon
Rejet
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21
Ou mieux :
Choisir un amas au hasard
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Cette stratégie est-elle correcte ?
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Convoyeur à courroie
Vue de dessus
a)
b)
c)
Lequel parmi ces 3 échantillons n’est pas acceptable ?Pourquoi?
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Attention aux détails !
Dévier le flot de minerai avec une plaque
Traitement
Échantillon (ex. 2 secondes/minute)
Cette méthode est-elle sans biais ?
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25
Boîte de prélèvement de l’échantillon que l’on passe sous le flot tombant
Boîte à côté droits, mouvement latéral
Boîte à côté droits, mouvement rotatifsous le flot
Boîte à section radiale, mouvement rotatifsous le flot
Section verticale
a)
b)
c)
Quelle méthode n’est pas acceptable ?
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Règle (empirique) de 3
Quel que soit l’outil utilisé pour recueillir ou séparer l’échantillon
Ouverture > 3 fois la taille des plus gros fragments!
pelle
séparateur
tube
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� Habituellement l’échantillon primaire est trop volumineux et on doit sous-échantillonner (parfois en plusieurs étapes)
- Manuellement- 1 parmi « n »
- Séparateur Jones
- Taille des ouvertures au moins 3 x taille des plus gros fragments
- Déposer le matériau à séparer très lentement, en le déversant au centre du séparateur
- P. Gy => expérience ou l’échantillon obtenu d’un côté était systématiquement plus riche que l’autre : écarts jusqu’à 25%!
Sous-échantillonnage
Attention ! Une procédure bâclée de sous-échantillonnage peut complètement ruiner le meilleur des échantillons => théorie de P. Gy
Expérience de Gy
GD4 passes de séparation:
ÉchantillonBiais relatif sur teneur (%) Moyenne
4G -2.32 -2.323G1D -0.52 -2.56 -4 -3.28 -2.592G2D 3.33 2.19 1.13 -2.92 -1.11 2.37 0.831G3D 2.13 1.77 1.23 1.41 1.644D 2.67 2.67
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Analyseurs en continus
� Les sondes géophysiques (e.g. gamma-gamma, électromagnétiques) réagissent davantage aux particules situées les plus près de la sonde.
=> Sont donc sensibles au phénomène de ségrégation des particules=> Re-calibration fréquentes des réponses est nécessaire
=> Selon P. Gy, peu vraisemblable d’obtenir un échantillon sans biais avec ces appareils
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Causes de biais (résumé)
� Biais de l’échantillonneur
� Biais lié aux appareils utilisés ou à leur mode d’utilisation
� Biais lié aux propriétés mécaniques de la roche
� Biais causé par la ségrégation des particules
� Autres: solubilité de certains minéraux (ex. gypse); érosion
différentielle, ….
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Rôle de l’ingénieur géologue
� Établir la procédure d’échantillonnage (et les appareils requis)
� objectifs de l’échantillonnage
� le type de minéralisation
� l’état de la roche
� le mode d’opération de la mine et les contraintes (sécurité !)
� les coûts
� Directives claires aux techniciens
� Validation de la procédure d’échantillonnage
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Teneurs anormalement élevées
� La plupart des mines abaissent les valeurs exceptionnelles rencontrées => éviter d’extrapoler ces teneurs à d’importants volumes de roches
- écarter l’échantillon
- réévaluer la teneur à celle d’échantillons voisins
- « couper » à une teneur maximale (plus courant)
- corriger selon une distribution idéale - reprendre l’échantillon à un emplacement voisin ou refaire l’analyse
=>Toutes ces procédures introduisent un biais à la baisse (conservateur)
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Ex. Ramener les teneurs sur la fonction de répartition
10-1 100 101
1
5
10
20
3040506070
80
90
95
99
Fonction de répartition
teneur
Pro
babi
lité
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Contrôle de qualité
Ex. Osisko (source: mise à jour des ressources, mars 2010)
En tout: 273 677 échantillons originaux
CQ:
- 1 échantillon « blanc » ou « standard » à tous les 20
- 1 duplicata à tous les 20
- analyses externes d’un 2e laboratoire (« umpire assays »)
30 838 analyses
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Analyses de blancs
En tout: 3838 analyses de blancs
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En tout:
14 témoins => 14396 analyses
Analyse d’échantillons témoins (standards)
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Duplicatas
En tout: 12604 duplicatas
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Analyses d’un 2e laboratoire
En tout: 9140 analyses