Québec Mines + Énergie - 19 au 22 novembre 2018 - Centre des congrès de Québec
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Salle 309-AB

21 novembre 2019

La restauration minière : enjeux et innovations

Présidente

Sophie Proulx

MERN

Présidente

Sandra Trépanier

MERN

La restauration des sites miniers apporte son lot de défis techniques, autant pour les compagnies minières en activité, qui planifient la fin de leurs activités, que pour l’équipe du Ministère qui a la charge des sites miniers abandonnés sous la responsabilité de l’État. Lors de cette séance, des éléments de compréhension et des solutions novatrices seront présentés par des chercheurs et des professionnels.

Liste des acronymes 

9 h

Production de contaminants dans les lixiviats de résidus oxydés après restauration : étude de deux sites miniers abandonnés

Présentatrice

Marie-Pier Éthier

IRME UQAT-Polytechnique, Terre-Net

Détails de la conférence

En climat humide, des barrières à l’oxygène sont mises en place dans les parcs à résidus miniers pour contrôler le drainage minier acide (DMA) et ses contaminants associés. Les types de barrières les plus usuelles sont : les recouvrements monocouches combinés à une nappe phréatique surélevée et les recouvrements avec géomembranes. À ce jour, les études sur la restauration des sites miniers considéraient des résidus relativement frais. Peu d’entre elles ont évalué des résidus ayant été oxydés.

Nous avons étudié les résidus oxydés de deux sites miniers abandonnés : la mine Principale (Chibougamau, Québec) et la mine d’or Long Lake (Sudbury, Ontario). Les essais en colonnes ont été réalisés en laboratoire. Des colonnes témoins et restaurées qui contenaient des résidus oxydés et non oxydés ont été montées pour chaque site à l’étude. Une couverture monocouche avec un EWT a été testée sur les résidus de la mine Principale. Une couverture de sable a été installée sur les résidus de la mine Long Lake pendant les six premiers mois de l’essai, après quoi une géomembrane étanche à l’air a été ajoutée.

Les colonnes témoins ont produit du DMA avec des concentrations élevées en Fe (1000 à 3500 mg/l) et des dizaines de mg/l de Co, de Ni et de Zn. Les lixiviats de la colonne témoin de Long Lake contenaient également des centaines de mg/l d’As. Les concentrations de métaux dans les lixiviats témoins étaient souvent supérieures de plus d’un ordre de grandeur à celles des lixiviats des colonnes restaurées. Le pH de la colonne restaurée de la mine Principale a augmenté graduellement, pour atteindre des valeurs presque neutres après neuf mois. La couverture de sable n’était pas efficace pour contrôler la production de DMA des résidus de Long Lake. La qualité de l’eau interstitielle a varié en fonction de la profondeur et du temps après l’installation de la géomembrane sur les résidus de Long Lake et ne s’est pas encore stabilisée.

Le comportement hydrogéochimique de ces colonnes sera reproduit par une modélisation du transport réactif afin de mieux identifier les processus générant des contaminants dans les résidus oxydés après restauration, plus spécifiquement leur nature et leurs impacts.

9 h 25

Approche de gestion des risques et méthodologies de sécurisation des chantiers ouverts et des piliers de surface jugés instables dans le cadre du projet de restauration de l’ancienne mine Principale à Chibougamau, Québec

Présentatrice

Eliane Cabot

Éliane Cabot

Wood

Détails de la conférence

« Mine Principale » est le nom donné aux mines Campbell, Kayrand et Merrill qui, de 1953 à 2005, ont exploité des filons riches en cuivre et en or encaissés dans une roche ignée intrusive (anorthosite). Le site est situé au sud-est de la ville de Chibougamau (Québec). Un plan de fermeture, conforme à la réglementation en vigueur, a été établi après une revue exhaustive des données historiques du site, la construction d’un modèle numérique en 3D des ouvertures souterraines et la réalisation de travaux sur le terrain visant à confirmer l’emplacement de ces ouvertures et les propriétés du massif rocheux pour analyse de stabilité. La remise en état des lieux a commencé en 2018 et comprenait le dynamitage de minces piliers de surface, le remblayage des chantiers souterrains à partir de la surface ou via de larges trous de forage (12 po de diamètre), l’utilisation d’ancrages galvanisés pour stabiliser les piliers de surface plus imposants et le recouvrement des monteries à condamner.

Cette présentation passe en revue toutes les étapes ayant mené aux travaux de sécurisation et au programme de surveillance en cours. Il sera discuté des conditions du site et de la construction du modèle en 3D, des résultats des travaux de terrain et des essais de résistance mécanique en laboratoire, de même que de l’approche de gestion des risques et des méthodologies de sécurisation utilisées; ces dernières visant à optimiser les travaux de sécurisation selon les résultats de l’analyse de stabilité.

9 h 50

Développement d’approches durables en restauration minière au Québec : l’exploitation d’arbustes symbiotiques pour la végétalisation des résidus fins et des stériles

Présentateur

Sébastien Roy

Sébastien Roy

Université de Sherbrooke

Détails de la conférence

L’activité minière est essentielle à l’économie québécoise, mais elle engendre des sites perturbés qui doivent être réhabilités. De manière à restaurer un maximum de sites miniers, il est impératif de diminuer le coût opérationnel de la végétalisation. Les résultats de nos recherches menées au Québec au cours des dernières années démontrent le potentiel d’une approche de restauration par plantation directe de semis sur les haldes à stériles et les parcs à résidus. Cette approche s’inscrit dans le développement durable. Notamment, elle minimise ou élimine l’utilisation d’intrants organiques pour réduire les coûts et l’empreinte environnementale des opérations de restauration. L’exploitation des plantes symbiotiques sera discutée sur le plan technique, en lien avec leur performance qui a été évaluée sur le terrain dans les grandes régions minières du Québec. Les obstacles à l’établissement de vie végétale dans ces environnements extrêmes seront traités, de même que des résultats de recherche concernant la phytostabilisation de métaux lourds sur les sites avec résidus acidogènes. Bien que la restauration écologique de sites miniers présente plusieurs défis technico-économiques, avec l’aide d’une équipe de recherche formée de collaborateurs industriels, du gouvernement et du secteur académique, nous sommes à développer de nouvelles solutions de végétalisation efficaces, peu coûteuses, durables et intéressantes sur le plan social.

10 h 35

Opportunités de mise en végétation des sites miniers à l’aide de matières résiduelles fertilisantes : survol des conditions gagnantes

Présentateur

Simon Naylor

Simon Naylor

Viridis Environnement

Détails de la conférence

Les sites miniers en exploitation doivent maintenant et obligatoirement fournir un plan de restauration, incluant la mise en végétation. De plus, parmi les sites orphelins sous la responsabilité du MERN, une centaine de sites d’exploitation sont en cours de restauration ou à restaurer. Dans les deux cas, l’établissement d’un couvert végétal durable est un enjeu technique considérable, mais aussi une dépense importante pour les exploitants, ou encore pour l’État. D’un point de vue environnemental, l’utilisation de matières résiduelles fertilisantes (MRF) en remplacement de la terre végétale est avantageuse, autant agronomiquement qu’économiquement. Les MRF peuvent être utilisées pour enrichir les sols, pour corriger un pH acide ou pour amender en matière organique les sols minéraux. Ces MRF générées par les villes et les industries sont souvent les matériaux les plus intéressants économiquement pour la mise en végétation. Leur emploi pour la restauration du couvert végétal est une approche écologique d’économie circulaire.

L’utilisation de MRF comporte des défis, tant du point de vue technique, agronomique, réglementaire que logistique. Les chantiers doivent être conçus et planifiés en fonction de l’utilisation de MRF, notamment lors de la demande du certificat d’autorisation auprès du MELCC. L’objectif de la conférence est de présenter un portrait des enjeux entourant l’utilisation de MRF pour créer les meilleurs couverts végétaux aux meilleurs coûts possible, en tenant compte de la diversité des sites miniers à restaurer. Au menu, survol des types de MRF et des bénéfices économiques liés à leur utilisation, présentation de réalisations de Viridis et spécificités des MRF disponibles en Abitibi.

11 h

Gestion des stériles miniers réactifs à l’aide de biosolides municipaux dans les CEBC

Présentateur

Christopher Hey

Christopher Hey

Englobe

Détails de la conférence

Le coût financier et la quantité de matériaux requis pour la restauration minière sont des éléments très importants lorsque vient le temps d’évaluer la viabilité financière et environnementale de projets miniers. Les biosolides municipaux présentent une alternative potentielle à faible coût aux matériaux traditionnels utilisés pour construire des recouvrements multi-couches pour la réhabilitation de stériles miniers et de terrains perturbés. Un mélange de biosolides, connu sous le nom de Custom Reclamation Mix ou CRM (mélange volumétrique 1 : 1 de biosolides digérés en milieu anaérobique et de résidus de jardin et de feuilles mortes), a été évalué comme couche barrière candidate dans une couverture avec effet de barrière capillaire (CEBC) en procédant à la caractérisation du produit, à des essais de laboratoire en colonne de CEBC avec biosolides, et à une modélisation numérique de l’écoulement en milieu non saturé. Le mélange CRM présente un fort potentiel pour utilisation comme couche barrière à l’oxygène servant à réduire la production de drainage minier acide, démontrant une faible conductivité hydraulique en milieu saturé (k = 4,21 x 10-7 cm/s à e = 4,01) et une valeur d’entrée d’air d’environ 400 kPa. Tout au long des essais de laboratoire en colonne, les couches de biosolides à l’intérieur des CEBC sont restées fortement saturées, agissant comme barrière à la diffusion d’oxygène et à l’écoulement de l’eau. La modélisation numérique montre que la diffusion d’oxygène est réduite de jusqu’à trois ordres de magnitude lorsqu’une CEBC avec biosolides est utilisée par rapport à des résidus miniers non recouverts. Les biosolides présentent une alternative prometteuse à faible coût aux matériaux traditionnels à faible perméabilité pour les recouvrements multi-couches employés comme mesure d’atténuation du drainage minier acide.

11 h 25

Évolution géochimique des résidus miniers riches en sulfures sur les sites miniers abandonnés et implications pour la réhabilitation

Présentateurs

Carol Ptcacek

Université de Waterloo

David Blowes

Université de Waterloo

Détails de la conférence

L’oxydation des minéraux sulfurés dans les empilements de résidus miniers abandonnés libère de l’acidité, des sulfates et des métaux qui migrent dans la sous-surface et qui se déversent éventuellement dans les plans d’eau en surface. Le taux de libération de contaminants et l’étendue du phénomène dépendent d’une grande variété de facteurs, dont la minéralogie initiale et la distribution granulométrique des résidus miniers, ainsi que les conditions climatiques et hydrologiques. Par conséquent, l’avancement des réactions d’oxydation des sulfures et la libération ultérieure de contaminants est très variable; il est donc nécessaire de réaliser des études de caractérisation de chaque site afin d’optimiser l’élaboration de stratégies de gestion efficaces. Les stratégies de gestion impliquent souvent la mise en place de recouvrements conçus sur mesure à la surface des résidus miniers afin de limiter l’entrée d’eau ou d’oxygène, des couvertures végétales pour le contrôle des poussières et la gestion de l’eau, des méthodes d’interception pour prévenir le déversement de contaminants dans les plans d’eau adjacents, ou une combinaison de ces différents éléments. En l’absence d’une stratégie de réhabilitation efficace, les réactions d’oxydation progressent jusqu’à la profondeur où la quantité d’eau présente dans les résidus miniers est suffisante pour limiter l’entrée d’oxygène, remettant en question la pertinence d’appliquer un recouvrement pour faire barrière à l’oxygène. La mise en place d’une barrière d’infiltration à la surface des résidus miniers pourrait faire en sorte d’abaisser la nappe phréatique, augmentant potentiellement l’épaisseur de résidus miniers susceptibles aux réactions d’oxydation. Les approches de réhabilitation qui favorisent la dissolution de solides secondaires accumulés dans les résidus miniers peuvent mener à une libération accrue de contaminants. Des études de cas portant sur la caractérisation de l’étendue des réactions d’oxydation, l’appauvrissement des phases qui neutralisent l’acidité et l’accumulation de solides secondaires solubles seront présentées pour plusieurs sites miniers abandonnés, ainsi que la façon dont ces renseignements peuvent être utilisés pour guider les processus décisionnels, dans le but ultime de concevoir des systèmes qui sont optimisés pour chaque site individuel.