Étude expérimentale de l'écoulement post-rupture d'une structure intégrale de la co-disposition totale des résidus miniers et roches stériles chimiquement non-réactifs

« RÉSUMÉ : Avec l’augmentation de la production minière, les quantités générées des résidus miniers et des roches stériles ne cessent de croître. Ces rejets doivent stockés en surface pour une durée indéterminée. La stabilité de des sites de stockage de ces rejets miniers consiste un enjeu important, particulièrement en ce qui concerne les digues de retenue des résidus miniers. Les parcs à résidus miniers conventionnelles présentent des risques de rupture tout au long de leur cycle de vie. En cas de rupture, les conséquences peuvent être catastrophiques, et peuvent entraîner la perte de vies humaines, la contamination du milieu environnant ainsi que des impacts importants en économie. L’exemple de rupture récent le plus connu est celui de Brumadinho (2019) au Brésil, où 12 millions de mètres cubes de résidus ont été relâchés dans l’environnement, causant la mort d’environ 270 personnes. Les résidus filtrés constituent une alternative récemment adoptée dans plusieurs mines. Bien que cette pratique aide à réduire les possibilités de rupture, le risque de rupture persiste, du fait que les résidus peuvent se re-saturer avec les pluies, la fonte des neiges, ou la remontée des nappes phréatique. L’instabilité des parcs à résidus miniers par liquéfaction n’est pas absolument impossible. L’incident survenu en 2025 à la mine Traumalina au Brésil, où les résidus ont parcouru près de 500 mètres, souligne la nécessité d’employer des solutions alternatives pour garantir la stabilité géotechnique de structures de stockage à court et à long terme. Les méthodes de gestion intégrée des rejets miniers sont prometteuses. Pour ce, la construction d’une structure intégrale de la co-déposition totale des résidus miniers et des roches stériles non réactifs (CtRS) est particulièrement intéressante. Les roches stériles, reconnues par leur bonne résistance mécanique et leur conductivité hydraulique élevée, peuvent être utilisées pour construire des cellules afin de recevoir les résidus miniers conventionnels. Le drainage (horizontal et vertical) et la consolidation des résidus peuvent être accélérés. Les résidus miniers des couches inférieures peuvent devenir plus denses avec l’ajout des couches supérieures de roches stériles. La structure intégrale de CtRS est donc plus stable à court et à long terme. En cas de rupture, si la structure intégrale est bien conçue, les roches stériles et les résidus peuvent se mélanger, évitant de s’écouler comme une inondation. Cependant, aucune étude n’a été publiée dans la littérature pour caractériser l’écoulement des matériaux à la suite de la rupture d’une structure intégrale de CtRS.»

Abstract

« ABSTRACT : With the increasing mining production, the quantities of tailings and waste rocks generated continue to grow. These wastes must be stored on the surface for an indefinite duration. Ensuring the stability of mine waste storage sites is therefore a major challenge, particularly for tailings storage facilities. Conventional tailings storage facilities present failure risks throughout their life cycle. In the case of failure, the consequences can be catastrophic, leading to the loss of human life, environmental contamination, and major economic impacts. The most well-known recent example is the Brumadinho (2019) failure in Brazil, where 12 million cubic meters of tailings were released into the environment, causing approximately 270 fatalities. Filtered tailings represent an alternative solution recently adopted in several mines. Although this practice helps to reduce the possibility of failure, the risk persists because tailings can become re-saturated due to rainfall, snowmelt or a rise in the groundwater level. The instability of tailings storage facilities due to liquefaction is not impossible. The 2025 incident at the Tramalina mine in Brazil, where tailings traveled nearly 500 meters, highlights the necessity of employing alternative solutions to guarantee the short and long-term geotechnical stability of these structures. Integrated mine waste management methods are promising. In this context, the construction of an integrated structure for the total co-disposal of non-reactive tailings and waste rock (CtRS) is particularly interesting. Waste rock, recognized for its good mechanical strength and high hydraulic conductivity, can be used to construct cells to receive conventional tailings. The horizontal, vertical drainage and the consolidation of tailings can be accelerated. The tailings in the lower layers can become denser with the addition of upper layers of waste rock. The integrated CtRS structure is therefore more stable in the short and long term. In the case of failure, if the integrated structure is well constructed, the waste rock and tailings can mix and avoiding flowing as a flood. However, no study has been published in the literature to characterize the flow of these materials following the failure of an integrated CtRS structure.»