Influence of internal layers on water flow inside a large waste rock pile

La méthode utilisée pour la construction d'une halde à stériles sur un site minier affecte sa structure interne. Les méthodes couramment utilisées conduisent souvent à la présence de couches de matériau compacté à l'intérieur des haldes, qui sont surtout constituées de matériaux grossiers et lâches. Ces couches, usuellement formées de matériaux plus fins et plus denses, influencent le mouvement et la distribution de l'eau à l'intérieur de la halde. Des simulations numériques à long terme de l'écoulement non saturé de l'eau dans une grande halde à stériles ont été menées pour étudier l'effet des caractéristiques structurales et du régime des précipitations. Ces simulations, réalisées avec le code d'éléments finis HYDRUS-2D, conduisent à diverses observations qui aident à comprendre le comportement hydrogéologique de la halde modélisée (sur la base d'un cas réel). Les résultats montrent comment la distribution d'eau et le flux dans la halde sont influencés par la présence de couches de matériaux fins et par l'ampleur des précipitations (ou de la recharge). L'effet de la dimension de la halde est également étudié en comparant la réponse de la grande halde (hauteur de plus de 100 m) avec celle d'une halde plus petite (environ 25 m). Ce rapport (avec les annexes) présente les principaux résultats des simulations, avec des commentaires sur leurs implications pratiques pour la conception des haldes et leur comportement environnemental.

Abstract

The method used to construct a waste rock pile on a mine site affects its internal structure. Commonly used construction methods often lead to the creation of compacted material layers inside the pile, within the loose, coarse-grained waste rock. These dense layers, which typically show a finer grain size, influence the movement and distribution of water in the pile. Long term numerical simulations of unsaturated flow in a large size pile have been conducted to investigate the effect of such structural features. The simulations, conducted with the finite element code HYDRUS-2D, lead to various observations that provide a better understanding of the hydrogeological behavior of the investigated pile (which is based on an actual field case). The results show how the water distribution and flux within the pile are influenced by the presence of fine grained material layers, and also by the magnitude of precipitation (or recharge). The effect of the pile size is also investigated by comparing the response of the large pile (more than 100 m in height) with that of a smaller pile (about 25 m in height). The report (with Appendices) presents the main results of the calculations, with some comments on their practical implications for pile design and environmental behavior.

Mots clés

haldes à stériles, couches internes, barrière capillaire, comportement hydrogéologique, écoulement non saturé, modélisation numérique, waste rock pile, internal layers, capillary barrier, hydrogeological behavior, unsaturated flow, numerical modeling