Codisposition totale des résidus miniers et des roches stériles chimiquement non réactifs: Études théoriques et expérimentales pour éviter le mélange entre roches stériles déversées et résidus miniers

« RÉSUMÉ : La gestion des rejets miniers représente un défi majeur pour l'industrie minière. Les ruptures des parcs à résidus (PAR) ont souvent entraîné des catastrophes pour l'environnement, les infrastructures et même les vies humaines. La situation peut s'aggraver avec l'augmentation incessante du nombre de nouvelles mines et de PAR ainsi que les changements climatiques, qui ont généralement un impact négatif sur la stabilité des digues de rétention de résidus. Ce dernier facteur est non négligeable, mais très difficile à prendre en compte dans la conception des PAR conventionnelles. Les résidus filtrés sont devenus de plus en plus populaires et adoptés par un nombre croissant des mines. Même si cette technologie est relativement nouvelle et le nombre de PAR filtrées est encore limité, la défaillance de ce type d'installations a apparu déjà. Une nouvelle solution radicale est nécessaire. La co-disposition totale des résidus et des roches stériles dans une structure intégrale semble être une technique prometteuse. Le concept consiste à faire une seule structure intégrale avec des cellules des résidus miniers conventionnels construites avec des roches stériles. Les roches stériles, reconnues pour la bonne résistance mécanique et pour la bonne capacité de drainage, rendent la structure plus stable et aident à accélérer le drainage et la consolidation des résidus miniers. En cas de défaillance, les résidus et les stériles de la structure intégrale peuvent se mélanger au lieu de se transformer en inondation tant que la structure intégrale est bien conçue. Cependant, le mélange des résidus et des stériles pendant la construction n'est pas souhaitable. Un outil est nécessaire, mais absent de la littérature, pour guider les opérations minières à éviter le mélange entre les roches stériles et les résidus miniers. L’objectif principal de ce mémoire est de combler cette lacune identifiée et de développer une solution analytique qui permet de guider les opérations minières à éviter le mélange entre les roches stériles et les résidus miniers. Afin d’atteindre cet objectif principal, les objectifs spécifiques suivants ont été réalisés : 1) Développer une solution analytique pour déterminer l'énergie cinétique maximale permise afin d’éviter le mélange entre les résidus miniers et les roches stériles déversées. 2) Réaliser des essais en laboratoire pour déterminer la variation des hauteurs de chute critiques des roches stériles en fonction des propriétés rhéologiques des résidus miniers. 3) Tester la validité de la solution analytique par comparaison avec les résultats expérimentaux obtenus.»

Abstract

« ABSTRACT : Mining waste management is a major challenge for the mining industry. Tailings dam failures have often led to disasters for the environment, infrastructure, and even human lives. The situation may worsen with the relentless increase in the number of new mines and tailings storage facilities (TSF), as well as climate change, which generally has a negative impact on the stability of tailings dams. This last factor is significant, but very difficult to take into account in the design of conventional PAR. Filtered tailings have become increasingly popular and are being adopted by a growing number of mines. Although this technology is relatively new and the number of filtered PAR is still limited, failures of this type of facility have already occurred. A radical new solution is needed. The total co-disposal of tailings and waste rock in an integral structure appears to be a promising technique. The concept consists of creating a single integral structure with conventional tailings cells built using waste rock. Waste rock, known for its good mechanical strength and drainage capacity, makes the structure more stable and helps accelerate the drainage and consolidation of tailings. In the event of failure, the tailings and waste rock in the integral structure can mix together instead of causing flooding, as long as the integral structure is well designed. However, mixing tailings and waste rock during construction is not desirable. A tool is needed, but is currently absent from the literature, to guide mining operations in avoiding mixing between waste rock and tailings. The main objective of this thesis is to fill this identified gap and to develop an analytical solution to guide mining operations in avoiding mixing between waste rock an tailings. In order to achieve this main objective, the following specific objectives were achieved: 1) Develop an analytical solution to determine the maximum allowable kinetic energy to avoid mixing between mine tailings and dumped waste rock. 2) Conduct laboratory tests to determine the variation in critical drop heights of waste rock based on the rheological properties of tailings. 3) Test the validity of the analytical solution by comparing it with the experimental results obtained.