Mesures expérimentales des concentrations en oxygène sur le terrain et modélisation numérique pour évaluer le flux de diffusion dans la couverture du site minier LTA

ABASTRACT Different types of covers acting as oxygen barrier can be installed over mine waste disposal sites potentially generating acid mine drainage (AMD). These include multilayered systems such as covers with capillary barrier effects or CCBE. The CCBE at the LTA site is the first demonstration of such a cover system used in Québec. It was instrumented shortly after its construction and the hydrogeological behavior was monitored to assess its effectiveness in limiting the oxygen flux to the tailings underneath. This project complements the evaluation of the hydrogeological performance of the CCBE at the LTA site, but this time in terms of direct measurement of oxygen concentration, which had not been achieved so far. The objective of the project is to determine the vertical profiles of oxygen concentrations at different stations placed on the flat area and the slopes of the site. These sloped areas are considered problematic because of local desaturations at the top of the slopes that have been observed. In this regard, the different active and passive techniques of sampling and measuring the interstitial oxygen in porous media, which have been or may be applied in relation to the prevention of AMD, were inventoried and compared in a review of the literature. Two active sampling techniques were applied: the direct push of the sampler tube (retract-a-tip) and the installation of dedicated tips. The dedicated tips technique was further applied in this study. The technique was validated in the laboratory. The purpose of this validation was to compare the oxygen concentrations measured directly with optical oxygen sensor installed at a given depth in reactive mine wastes and the values measured by the sampling system with a perforated dedicated tips installed at the same depth.

Résumé

RÉSUMÉ Différents types de recouvrements jouant le rôle de barrière à l'oxygène peuvent être utilisés pour la restauration de parcs à résidus miniers potentiellement générateurs de drainage minier acide. C'est le cas de couvertures avec effets de barrière capillaire ou CEBC. La CEBC du site LTA est la première de ce type construite au Québec. Elle a été instrumentée peu après sa construction et son comportement hydrique a été suivi pour vérifier les critères de conception et évaluer indirectement son efficacité à limiter le flux d'oxygène vers les résidus. Le présent projet vient contribuer à évaluer la performance hydrique de la CEBC du site LTA, mais cette fois en termes de mesures directes de la concentration d'oxygène, ce qui n'avait pas encore été réalisé jusqu'ici. L'objectif des travaux réalisés est d'évaluer les profils verticaux de concentration d'oxygène au niveau de stations placées sur le plateau du site et sur les pentes. Dans un premier temps, les différentes techniques actives et passives d'échantillonnage et de mesure de l'oxygène interstitiel dans les milieux poreux, qui ont déjà été ou peuvent être appliquées en rapport avec la prévention du DMA, ont été inventoriées et comparées dans une revue de littérature. Par la suite, deux procédures d'échantillonnage actives et de mesure de l'oxygène interstitiel ont été appliquées: le fonçage direct du tube échantillonneur et l'installation de pointes perforées dédiées. Dans la suite, seule la technique des pointes dédiées a été appliquée. Un essai de validation du système a été réalisé au laboratoire avant d'utiliser ce système d'échantillonnage du gaz interstitiel avec pointes perforées dédiées sur le terrain. Le but de ce test était de comparer les concentrations d'oxygène mesurées directement avec un senseur optique installé à une profondeur donnée dans des rejets miniers réactifs et les valeurs mesurées par le système d'échantillonnage à l'aide d'une pointe perforée dédiée installée à la même profondeur.