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Analyzing variation of the water table level with three-dimensional numerical simulations to assess reclamation techniques for an acidic tailings impoundment

Stefan Broda, Marie-Pier Éthier, Daniela Blessent, Michel Aubertin, Abdelkabir Maqsoud and Bruno Bussière

Article (2021)

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Abstract

Les résidus miniers sulfureux exposés à l'oxygène et à l'eau peuvent engendrer la production de drainage minier acide (DMA). Cette étude évalue l'impact de la déposition d'une couverture sur l'établissement d'une nappe phréatique surélevée (NPS) comme méthode de contrôle du DMA sur un parc à résidus miniers abandonné. Les résidus réactifs ont été recouverts partiellement par des résidus alcalins sous forme de pulpe provenant d'une mine voisine. Un modèle numérique tridimensionnel d'écoulement souterrain à saturation variable du parc à résidus et ses environs a été construit. Les résultats de ces simulations reproduisent bien les niveaux phréatiques observés avant, durant et après la déposition des résidus. Le modèle calibré a ensuite été utilisé pour prédire l'évolution du niveau phréatique pour les 100 prochaines années et dans le cas de périodes estivales plus sèches. Les résultats ont montré que la nappe phréatique serait en moyenne plusieurs mètres sous l'interface entre les résidus réactifs et le recouvrement, soit nettement sous la cible permettant de contrôler la production de DMA selon des essais antérieurs. Les résultats sont analysés et discutés selon la configuration du site et la recharge atmosphérique.

Résumé

Tailings with sulphide minerals exposed to oxygen and water can oxidize and produce acid mine drainage (AMD). This study evaluated the impact of natural conditions and of a thin cover deposition on the water table level, with respect to selecting the reclamation technique to control AMD on the elevated portion of an abandoned tailings impoundment. The reactive tailings were partly covered with alkaline tailings transported as a pulp from a nearby mine. A three-dimensional numerical variably saturated groundwater flow model of the tailings impoundment and its surrounding area was built. The simulation results reproduced well the field observations before, during, and after the deposition of a thin layer of tailings. The calibrated model was then used to forecast the evolution of the water table position for the next 100 years under various site conditions, including a period of 5 years with dry summers. The results show that the water table levels are on average several metres below the interface between the reactive tailings and the cover, thus failing to meet the target criterion to control the production of AMD determined from previous column tests. The results are analyzed and discussed in terms of the site configuration and atmospheric recharge.

Uncontrolled Keywords

acid mine drainage (AMD) ; tailings ; reclamation ; elevated water table (ETW) ; drainage minier acide (DMA) ; résidus miniers ; restauration ; nappe phréatique surélevée (NPS)

Subjects: 1400 Mining and mineral processing > 1400 Mining and mineral processing
1400 Mining and mineral processing > 1401 Mining engineering
Department: Department of Civil, Geological and Mining Engineering
Research Center: RIME - Research Institute on Mines and the Environment UQAT-Polytechnique
Funders: Ministère de l’Energie et des Ressources Naturelles (MERN, Québec)
PolyPublie URL: https://publications.polymtl.ca/9340/
Journal Title: Canadian Geotechnical Journal (vol. 58, no. 6)
Publisher: Canadian Science Publishing
DOI: 10.1139/cgj-2019-0694
Official URL: https://doi.org/10.1139/cgj-2019-0694
Date Deposited: 27 Feb 2023 10:24
Last Modified: 08 Apr 2024 16:39
Cite in APA 7: Broda, S., Éthier, M.-P., Blessent, D., Aubertin, M., Maqsoud, A., & Bussière, B. (2021). Analyzing variation of the water table level with three-dimensional numerical simulations to assess reclamation techniques for an acidic tailings impoundment. Canadian Geotechnical Journal, 58(6), 823-833. https://doi.org/10.1139/cgj-2019-0694

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