Performance d'une couverture avec effets de barrière capillaire faite de mélanges gravier-bentonite pour contrôler la migration d'oxygène en conditions nordiques

La restauration des parcs à résidus miniers est un défi environnemental de taille pour l'industrie minière, particulièrement pour les sites miniers générateurs de drainage minier acide (DMA) situés en climat nordique où des méthodes de restauration robustes à long terme doivent être développées. En climat tempéré, les recouvrements avec effets de barrière capillaire (CEBC) se sont avérés une méthode de restauration efficace pour les résidus miniers générateurs de DMA. Toutefois, ces recouvrements nécessitent l'utilisation d'un matériau fin pour la construction de la couche de rétention d'eau qui, en climat nordique, n'est pas toujours disponible près du site de construction. Dans un tel cas, des mélanges sol ou gravier-bentonite pourraient être utilisés. Ainsi, cette étude propose d'évaluer à l'aide d'essais en colonne au laboratoire la performance de contrôle des flux d'oxygène de CEBC faites de mélanges gravier-bentonite pour la restauration de sites miniers en climat nordique. Les propriétés isolantes du recouvrement permettraient de limiter la période de l'année où les résidus sont dégelés, tandis que les effets de barrière capillaire permettraient le contrôle des flux d'oxygène durant la période de dégel où les rejets pourraient générer du DMA. Les principaux objectifs du projet de recherche sont (1) de caractériser les propriétés hydro-géotechniques des matériaux de recouvrements proposés (2) de développer une méthode d'essai de laboratoire en colonne qui permet d'évaluer les effets des cycles de gel-dégel sur la migration de l'oxygène et la distribution de l'eau dans les CEBC testées et (3) d'évaluer la capacité des CEBC testées à contrôler les flux d'oxygène pour différentes conditions initiales de mise en place, avant et après cycles de gel-dégel, à partir de l'évaluation du coefficient de diffusion effectif de l'oxygène des couches de rétention d'eau."

Abstract

Environmental reclamation of mine tailing storage facilities is an important challenge of the mining industry. Especially for acid mine drainage (AMD) generating sites located in Nordic conditions where robust reclamation scenarios must be developed. In temperate climate, covers with capillary barrier effects (CCBE) were proven to be a practical reclamation method for AMD generating tailings. However, these covers require a fine grained material for the moisture-retaining layer which, in Nordic conditions, is not always available close to the construction site. In that case, soil-bentonite or crushed rock-bentonite mixtures could be used instead. Therefore, this study aims at evaluating through laboratory testing the performance of CCBEs made of crushed rock-bentonite mixtures to control oxygen fluxes for the reclamation of Nordic mine sites. Cover insulation properties would reduce the period of time where the tailings are above the freezing temperature and would control oxygen fluxes when the tailings could generate AMD in the unfrozen state. The main objectives of this research project are (1) to characterise the hydro-geotechnical properties of cover materials, (2) to develop a laboratory column testing method that allows evaluating the freeze/thaw sensibility of the tested CCBE on oxygen migration and water distribution and (3) to evaluate the capacity of the CCBEs to control oxygen fluxes for different placement conditions before and after freeze/thaw cycles, based on the evaluation of the moisture-retaining layer's effective oxygen diffusion coefficient."