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Mines

Mardi 23 novembre 2021 - avant-midi

30 ans de restauration des sites miniers : regard lucide sur le passé

Élodie Lieber

MERN

La restauration des sites miniers est une science jeune et en pleine évolution. Il fut un temps où l’on croyait que la restauration ne relevait que de l’environnement et qu’une simple mise en végétation des sites miniers règlerait le problème. Cependant, il apparaît maintenant qu’il s’agit en réalité d’une problématique environnementale qui implique plusieurs disciplines associées à l’ingénierie, aux sciences naturelles et à l’environnement. Les spécialistes de ces domaines doivent travailler en étroite coopération afin d’assurer la réussite du concept de restauration. En portant, 30 ans plus tard, un regard lucide sur l’évolution de la restauration des sites miniers et de ses pratiques, il nous sera possible d’orienter le futur et d’en faire un secteur proactif, efficient et intégré! Cette séance fait un retour sur différents exemples de restauration des sites miniers sous la responsabilité de l’État, de 1990 à nos jours, et propose des éléments de réussite afin d’orienter les compagnies minières, les consultants et les gouvernements. Un regard sur de nouvelles initiatives prometteuses conclura cette séance.

Mot de bienvenue et présentation de la séance

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Élodie Lieber

MERN

9 h 35

À venir

9 h 55

Restauration du site minier Lorraine : historique et performances

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Détails de la conférence

L’exploitation du gisement polymétallique de la mine Lorraine a généré environ 600 000 t de résidus miniers potentiellement générateurs d’acide accumulés dans un parc à résidus d’une superficie de 15,5 ha. Le parc a été laissé à l’abandon pendant environ 30 ans. Durant cette période, les réactions d’oxydation des sulfures contenus dans les rejets miniers se sont enclenchées, ce qui a conduit à la génération de drainage minier acide.

Afin de réduire les impacts sur l’environnement, des travaux de restauration ont été entrepris à l’été 1998. L’approche de restauration préconisée comprend la construction d’une couverture avec effets de barrière capillaire (CEBC) pour limiter la migration de l’oxygène jusqu’aux résidus réactifs. La CEBC est constituée de trois couches : 1) une couche de 30 cm de sable créant le bris capillaire, 2) une couche de rétention d’eau de 50 cm d’épaisseur de silt naturel, 3) une couche de surface composée de sable et gravier de 30 cm d’épaisseur qui protège la couche de silt contre l’évaporation. En plus de la CEBC, un système de traitement passif constitué de drains calcaires a été mis en place pour améliorer la qualité de l’eau d’exfiltration du site. Afin d’évaluer la performance des travaux de restauration, différentes approches ont été utilisées avec notamment l’installation de 20 stations d’instrumentation. Ces stations permettent de mesurer les teneurs en eau volumiques et les succions dans les différentes couches, ce qui permet de calculer les flux d’oxygène à travers la CEBC. Des essais de consommation d’oxygène modifiés ont également été réalisés pour évaluer directement les flux d’oxygène. Des piézomètres (9) ont également été installés pour faire le suivi des conditions hydrogéologiques du site. Les débits et la qualité de l’eau à la sortie des drains calcaires ont aussi été mesurés de façon régulière afin d’évaluer les performances du système de traitement passif.

Les résultats colligés au cours des dernières années montrent que la CEBC est efficace pour limiter la migration de l’oxygène. Quant aux drains calcaires, ils ont permis d’améliorer la qualité chimique de l’eau à l’effluent final, mais pas au point de respecter les critères environnementaux des législations québécoises et canadiennes. Des travaux de recherche récents ont aussi montré que, malgré la présence de végétation sur le site, les racines n’ont pas encore eu d’impacts majeurs sur la performance de la CEBC et que le système mis en place est robuste face aux changements climatiques.

10 h 15

Les défis d’un projet de restauration en milieu hydrique : le site minier de Lac Renzy

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Détails de la conférence

Auteurs: Sophie Turcotte, Sandra Tremblay (MERN) et Guy Fouquet (FNX-Innov)

L’ancien site minier de Lac Renzy est localisé dans la MRC de La Vallée-de-la-Gatineau, en Outaouais. L’exploitation de cette mine de cuivre et de nickel entre 1969 et 1972 a généré une aire d’accumulation de résidus miniers de près de 6,7 ha. dans le lac Renzy et une halde à stériles miniers d’environ 0,9 ha. Ces résidus et stériles miniers issus de l’exploitation et du traitement sur place du minerai sont lixiviables et générateurs de drainage minier acide (DMA). Leur présence dans le milieu hydrique ont engendré des dépassements des critères applicables pour l’eau souterraine, pour l’eau de surface et pour les sédiments du lac Renzy. Étant donné la localisation des résidus miniers (au centre du lac), pour limiter l’oxydation et éliminer les risques géotechniques importants, le concept de restauration sélectionné a été la saturation complète par l’ennoiement des résidus miniers dans la section aval du lac Renzy utilisée autrefois comme bassin de polissage. Un volume d’environ 250 000 m³ de résidus miniers a été disposé dans cette partie du lac à la suite de l’abaissement du niveau de l’eau. Ces résidus d’une superficie de 17,8 ha ont par la suite été recouverts d’un tapis granulaire de 20 cm d’épaisseur afin de contrer l’effet des vagues. Un seuil en béton a été construit à l’exutoire pour conserver une épaisseur d’eau minimale d’un mètre au-dessus des résidus miniers. Les berges exondées seront réaménagées, ce qui devrait permettre de réintégrer le site dans son environnement naturel. La conception et la réalisation de ces travaux en milieu hydrique ont soulevé plusieurs enjeux et ont démontré que la restauration des sites miniers inscrits au passif environnemental de l’État est un processus de longue haleine qui nécessite l’implication de plusieurs disciplines associées non seulement à l’ingénierie, mais aussi aux sciences de la Terre et à celles de l’environnement.

10 h 35

Mine Principale : un exemple de restauration complexe

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Auteurs: Henrik Rasmussen (MERN) et Carl Gauthier (WSP)

L’ancien site minier de la Mine Principale est sous la responsabilité de l’État. Il est situé à Chibougamau, dans le territoire d’Eeyou Istchee Baie-James et de la Convention de la Baie-James et du Nord québécois (CBJNQ). Il a été inscrit au passif environnemental minier en 2010 à la suite de la faillite du dernier exploitant. L’exploitation du site a créé trois parcs de résidus miniers couvrant près de 170 ha où ont été déposées environ 19 millions de tonnes de résidus miniers.

Les enjeux reliés à la restauration d’un ancien site minier sont divers et vont souvent bien au-delà des aspects environnementaux. Le site de la Mine Principale en constitue un bon exemple. En effet, en plus du domaine environnemental, ces travaux touchent les domaines de la géotechnique, des digues et barrages, de la mécanique des roches, des ouvrages d’art, de la gestion des matières résiduelles, de l’hydrogéologie, de la contamination en hydrocarbure et en amiante, entre autres. À ces enjeux techniques s’ajoutent les enjeux socio-économiques et les préoccupations des différentes parties prenantes.

Globalement, la restauration est scindée en 4 volets : 1) l’accès aux travaux et la reconstruction du pont; 2) la sécurisation du site; 3) la réhabilitation et le nettoyage du secteur d’exploitation de la mine, et 4) la restauration des 3 parcs à résidus A, B et C. La reconstruction d’un ouvrage d’art tel qu’un pont est peu fréquente dans les projets de restauration, mais est néanmoins essentielle à la réalisation des autres travaux. La sécurisation du site consiste en la consolidation des ouvertures minières de surface et des anciens chantiers souterrains jugés à risque. La consolidation est réalisée par dynamitage et remplissage des ouvertures à partir de la surface et par forage. L’écaillage complet de la fosse à ciel ouvert est également prévu. La réhabilitation et le nettoyage du secteur d’exploitation de la mine consistent en la démolition des infrastructures restantes, au nettoyage du site, à l’élimination des matériaux résiduels, à la réhabilitation des stériles contaminés en hydrocarbure de même qu’au reprofilage complet du site. L’usine de la Mine Principale ayant traité les minerais de différents gisements du secteur de Chibougamau, les 3 parcs présentent des caractéristiques différentes qui influencent les techniques et les mesures de restauration. Ainsi, le parc A est fortement générateur d’acide, le parc B est moyennement générateur d’acide, alors que le parc C n’est pas générateur, mais présente des concentrations élevées en arsenic.

Le site de la Mine Principale constitue donc un bon exemple d’un projet de restauration d’un site minier où l’on doit répondre à plusieurs problématiques.

10 h 55

Influence de la végétation sur la performance des systèmes de recouvrement utilisés en restauration minière : cas du site Lorraine

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Détails de la conférence

Auteurs : Marie Guittonny, Bruno Bussière, Alex Proteau, Yves-Dady Botula et Gwendoline Hotton (UQAT)

En restauration minière, les systèmes de recouvrement visent à contrôler la migration des fluides vers les résidus réactifs sous-jacents afin de limiter la génération de contaminants. Le fonctionnement des recouvrements repose sur le maintien des propriétés hydrogéotechniques des matériaux constituants après la construction. Avec le temps cependant, des interactions se produisent entre les systèmes de recouvrement et l’écosystème environnant, pouvant mener à des changements de conditions frontières et à une évolution des propriétés des matériaux. Notamment, des plantes colonisent naturellement les recouvrements. Celles-ci peuvent changer le contenu en eau et en oxygène et modifier leur circulation dans les recouvrements. En effet, les plantes pompent de l’eau au niveau du sol et la vaporisent vers l’atmosphère par transpiration, alors que les racines modifient les propriétés physiques, chimiques et biologiques des matériaux. Il est important de considérer ces effets pour assurer le bon fonctionnement des systèmes de recouvrement et le contrôle du drainage contaminé à long terme.

L’évolution à moyen et à long terme des propriétés des matériaux et de la performance d’un recouvrement de type barrière à l’oxygène sous l’effet de la végétation sera illustrée dans cette présentation en utilisant le cas d’étude de la couverture à effets de barrière capillaire (CEBC) du site Lorraine. Nous présenterons dans un premier temps les résultats de mesures in situ effectuées dans la couche de rétention d’humidité de la CEBC 17 ans après la construction, incluant le profil de colonisation racinaire (densité de longueur de racines), les propriétés hydrogéologiques des matériaux colonisés par les racines (courbe de rétention en eau et conductivité hydraulique saturée) et les flux d’oxygène influencés par la respiration des racines. Nous rapporterons ensuite les résultats de modélisation numérique du degré de saturation dans la couche de rétention d’humidité de la CEBC pour divers scénarios de végétation et de changements climatiques projetés à long terme (2100). Finalement, une approche méthodologique sera proposée pour aider les professionnels à intégrer les effets de la végétation dans la conception et l’évaluation de la performance des recouvrements.

11 h 15

À venir