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Projets de recherche étudiants

Utilisation des effets de barrière capillaire pour limiter les infiltrations d’eau dans les haldes à stériles : développement d’un modèle physique 3D au laboratoire

L’exploitation minière génère une grande quantité de rejets solides qui peuvent être stockés dans les haldes à stériles ou dans les parcs à résidus. Dans le cas des résidus miniers contenant une certaine quantité de minéraux sulfureux, leur exposition à l’air et à l’eau pourrait engendrer l’oxydation de ces minéraux sulfureux et la production du drainage minier. La nature de ce drainage minier (acide ou neutre) dépendra de la quantité des sulfures et celle des minéraux neutralisants. Cependant, le drainage minier acide (DMA) reste le plus important problème auquel fait face l’industrie minière.

Plusieurs techniques de restauration ont été développées au fil des dernières années pour la prévention et le contrôle de la production de DMA. Parmi ces techniques, on retrouve :

  • les recouvrements en eau,
  • les couvertures avec effet de barrière capillaire (CEBC),
  • les recouvrements monocouche avec nappe phréatique surélevée.

Toutes ces techniques se basent sur le même principe qui consiste à éliminer l’une des composantes de la réaction d’oxydation des sulfures, à savoir, l’oxygène ou l’eau.

Dans le cadre de ce projet de maîtrise, on vise à évaluer l’efficacité d’un recouvrement de type CEBC à contrôler l’infiltration de l’eau et de l’oxygène vers les stériles miniers. Pour évaluer ce concept, un modèle physique 3D de laboratoire sera construit en utilisant une boîte de plexiglas.

Dans ce modèle, des stériles miniers seront placés et recouverts d’une CEBC (constituée de matériaux fins et grossiers).

Dans un premier temps, les résidus miniers et les matériaux constituants la couche CEBC seront caractérisés du point de vue granulométrique, et les propriétés hydrogéologiques seront évaluées (courbes de rétention d’eau et conductivité hydraulique saturée). Ensuite, les stériles miniers seront placés et recouverts d’une CEBC (constituée de matériaux fins et grossiers). Ce modèle sera instrumenté avec des équipements pour les mesures des teneurs en eau volumiques et des succions. Également, des pointes filtrantes seront installées pour suivre le niveau de la nappe.

Différents scénarios seront testés (5 à 10) avec différents matériaux et différentes épaisseurs de couches. Ce modèle sera également équipé d’un dispositif permettant de faire varier la pente du modèle (de 0 à 10 %).

Pour chaque configuration, des essais d’infiltration d’eau seront réalisés afin de simuler des événements de pluies ayant différentes intensités.

Ainsi, pour les différentes configurations qui seront testées, on vise à évaluer :

  • l’impact de la nature et l’épaisseur des matériaux constituant la CEBC,
  • l’inclinaison du modèle,
  • l’effet du taux des précipitations,
  • l’évaluation de la position du DDL pour les différentes configurations testées.

Parallèlement à ces travaux de laboratoire, des modélisations numériques simulant les différents cas testés au laboratoire seront réalisées. On vise à reproduire numériquement les essais expérimentaux au laboratoire afin de pouvoir simuler d’autres cas qui pourraient s’approcher davantage des cas réels de terrain, et ce, pour une meilleure évaluation de leur performance de recouvrement à limiter l’infiltration vers les stériles miniers. 

AIT KHOUIA, Abdeljalil

Abdeljalil.ait-khouia@uqat.ca

Directeur : Abdelkabir Maqsoud, UQAT


Codirecteur: Bruno Bussière, UQAT


Diplôme postulé : Maitrise en génie minéral