Évaluation du drainage, de la consolidation et de la dessiccation des résidus miniers fins en présence d'inclusions drainantes

L'exploitation minière génère deux principaux types de rejets solides, soient les roches stériles et les résidus miniers. Les stériles sont des matériaux grossiers provenant des travaux d'excavation alors que les résidus miniers proviennent du traitement minéralurgique au moulin. L'industrie minière est souvent confrontée aux problèmes liés à l'entreposage de ces rejets. Les roches stériles sont le plus souvent entreposées dans des haldes à stériles construites en surface. Bien qu'il soit possible de réutiliser les résidus miniers en souterrain comme remblai, la plus grande partie de ces matériaux est typiquement entreposée en surface, dans des parcs à résidus ceinturés de digues de retenue. Les pressions exercées par ces résidus sur les digues sont souvent élevées car les résidus sont produits dans un état lâche et saturé. Ces pressions sur les digues, qui croissent avec l'épaisseur du dépôt de résidus, peuvent affecter sensiblement la stabilité des digues de retenue. Il s'avère important d'entrevoir des moyens pour assurer cette stabilité ; ceci peut se faire en accélérant la consolidation des résidus miniers dans le parc. Diverses techniques permettent d'accélérer la consolidation des matériaux fins, tel les argiles. Parmi celles-ci, on peut citer l'utilisation des drains verticaux sous forme de drains préfabriqués, des colonnes de sable ou de gravier. L'utilisation d'inclusions de roches stériles dans des parcs à résidus est une technique récente, basée sur l'approche des drains verticaux, qui s'avère prometteuse selon les études déjà réalisées. Cette technique implique l'utilisation des roches stériles comme inclusions drainantes pour accélérer la consolidation associée aux surpressions interstitielles générées pendant la déposition des résidus. Les inclusions peuvent aussi servir de moyen de renforcement du parc à résidus. Quelques études ont déjà été menées, dont des travaux de modélisation conceptuelle ainsi que des études du comportement cyclique des résidus miniers. Toutefois, plusieurs autres aspects restent à approfondir pour améliorer l'applicabilité de ce type d'approche face à des matériaux dont les propriétés sont différentes de celles des sols utilisés dans d'autres domaines

Abstract

Mining operations generate two main types of solid wastes, namely, waste rock and tailings. Waste rock is a coarse-grained material produced from mine (excavation) operations, while fine-grained tailings are produced by the milling process. The mining industry faces various challenges related to the storage of these solid wastes. Waste rock is typically stored in surface piles (heaps or dumps) on the mine site. Tailings can be used as underground backfill, but most of these are generally stored on the surface in tailings impoundments surrounded by retaining structures (dikes). The pressures exerted on dikes can be high as the tailings are produced in a loose and saturated state. The increased stresses on dikes due to the increasing thickness of the tailings deposit can significantly affect the stability of the impoundments. It is important to consider ways to ensure this stability; this can be done by accelerating consolidation of tailings in the impoundment. Various existing systems can be used to accelerate consolidation of fine grained materials (such as clays). These include the use of prefabricated vertical drains, sand drains and gravel columns. The use of waste rock inclusions in tailings impoundments is a recent technique, based on the same drainage principle. This approach seems promising according to studies already carried out. The technique involves the use of waste rock as draining inclusions in the impoundment to accelerate consolidation associated with the dissipation of excess pore water pressures generated during tailings deposition. The inclusions can also serve as reinforcement of the impoundment. The studies already conducted in this regard include conceptual numerical modeling and evaluation of the cyclic behavior of tailings. However, several other aspects remain to be investigated for the applicability of this technique which involves materials having properties that are different from those used in other fields.