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Évaluation de la ségrégation hydraulique dans deux parcs à résidus inactifs situés en Abitibi

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Temgoua, Marlène Dolores (2021). Évaluation de la ségrégation hydraulique dans deux parcs à résidus inactifs situés en Abitibi. (Mémoire de maîtrise). Polytechnique Montréal. Repéré dans Depositum à https://depositum.uqat.ca/id/eprint/1317

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Résumé

Le dépôt hydraulique des rejets (avec un pourcentage massique solide ≤ 45 %) dans les parcs à résidus peut être accompagné de la ségrégation qui est la différenciation granulométrique, chimique, minéralogique et hydrogéotechnique observée le long du parc de la digue de dépôt jusqu’à l’étang d’eau. Ainsi, la ségrégation peut affecter la performance de la technique de la nappe phréatique surélevée (NPS) avec une monocouche de protection en favorisant, par exemple, la baisse du degré de saturation dans les résidus plus grossiers de la zone proche du point de dépôt. La variation des paramètres physiques, chimiques, minéralogiques et hydrogéotechniques devrait être considérée dans la conception de la technique de la nappe phréatique surélevée avec une monocouche de protection.

L’objectif du projet de recherche est d’évaluer l’ampleur de la ségrégation dans les parcs à résidus miniers non actifs en déterminant la distribution spatiale des paramètres physiques, chimiques, minéralogiques et hydrogéotechniques des résidus échantillonnés au niveau de 12 stations reparties en 3 rangées sur le parc 3 Est Doyon/Westwood et sur le parc 3 du site Manitou /Goldex. Les rangées sont désignées R1, R2, R3. Les stations sur chaque rangée sont S1, S2, S3, S4 sachant que S1 est la plus proche de la digue et S4 la plus éloignée. Au niveau des zones étudiées sur les deux sites, ces propriétés ne sont pas distinctivement distribuées en réponse à la ségrégation comme décrit théoriquement dans la littérature et comme escompté.

Sur le parc 3 Est Doyon, une stratification de résidus de couleur différente a été observée. Chaque échantillon de résidus a été repéré par sa position par rapport à la surface du parc. Les analyses physiques ont été effectuées sur 121 échantillons. Les résidus de la zone d’échantillonnage sont fins. En effet, le pourcentage de fines (P80) est globalement supérieur à 50 % à l’exception de 11 échantillons prélevés à une profondeur comprise entre 100 et 125 cm sur différentes rangées pour lesquels P80 varie entre 26 et 48 %. La granulométrie, la densité relative des grains solides (Gs) et le pourcentage de minéraux lourds (pyrite, rutile) diminuent en s’éloignant de la digue 1 du parc 3 Est, tant en surface qu'en profondeur seulement pour les résidus d’une des trois rangées, la rangée R2 (la distribution est aléatoire pour les rangées R1 et R3). P80 variait, par exemple, pour la rangée R2 entre 28 et 80 % pour la station S1 et entre 47 et 100 % pour la station S4 situé à 67 m de S1. Le diamètre médian (D50) variait respectivement entre 29 µm et 155,2 µm et entre 12 µm et 85 µm pour ces mêmes stations. Sur une distance de 179 m qui sépare les stations S1 des rangées R2 et R3, P80 varie entre 28 et 80 % pour la station S1 de la rangée R2 et entre 38 et 93 % pour la station S1 de la rangée R3. Le pourcentage de diminution du rutile et de la pyrite sur une distance de 67 m, de la station S1 à S4 de la rangée R2, était respectivement de 38 % et 23 % à une profondeur de 50 cm et 33 % et 37 % à 125 cm de profondeur. La conductivité hydraulique (ksat) est plus élevée à la station S1 (ksat = 8,1×10-5 cm/s) et diminue progressivement vers la station S4 (ksat = 2,03×10-5 cm/s) de la rangée R2. Les valeurs mesurées de ksat sont 8,1×10-5 cm/s, 5,2×10-5 cm/s; 2,6×10-5 cm/s; 2,03×10-5 cm/s respectivement pour les stations R2S1, R2S2, R2S3, R2S4. Ces valeurs sont néanmoins du même ordre de grandeur parce que les résidus appartiennent à la même classe granulométrique. Les pressions d’entrée d’air (ψa) obtenues successivement sur les stations S1, S2, S3 et S4 de la rangée R2 sont respectivement de 14 kPa, 19 kPa, 22 kPa et 23 kPa pour les échantillons de surface. Généralement, ψa de la station S1 est inférieur à celui de la station S4.

Sur le parc 3 du site Manitou/Goldex, la monocouche faite de résidus Goldex était homogène sur 125 cm de profondeur. Les caractérisations physiques ont été effectuées sur 126 échantillons. Aucune différence significative n’a été observée après comparaison des valeurs de P80 et Gs. Globalement pour tous les échantillons, Gs varie entre 2,73 et 2,93. En effet, le pourcentage de fines (P80) global est supérieur à 50 %. La distribution de la granulométrie sur le parc était aléatoire. P80 variait entre 30 et 92 % pour la station S1 et entre 45 et 100 % pour la station S4 de la rangée R2. D50 est compris entre 15 µm et 61 µm et entre 13 µm et 93 µm pour ces mêmes stations. Ces stations S1 et S4 sont éloignées de 117 m. Sur une distance de 529 m qui sépare les rangées R1 et R3, P80 variait entre 50 et 81 % et D50 varie entre 30 µm et 104 µm au niveau de la station S1 à 60 cm de profondeur.

Les résidus les plus grossiers et les plus lourds se sont déposés au niveau des stations proches de la digue 1 sur le parc 3 Est Doyon/Westwood. Les variations observées sur le parc 3 Manitou/Goldex étaient aléatoires si bien qu’une tendance claire n’a pas pu être déterminée. Pour les sites considérés, les distributions transversale et longitudinale des paramètres étudiés auraient pu être précisées davantage si la séquence de dépôt des résidus miniers et les chemins d’écoulement étaient connus.

Type de document: Thèse ou mémoires (Mémoire de maîtrise)
Directeur de mémoire/thèse: Mbonimpa, Mamert
Codirecteurs de mémoire/thèse: Maqsoud, Abdelkabir et Demers, Isabelle
Informations complémentaires: Institution en extension : Université du Québec en Abitibi-Témiscamingue
Mots-clés libres: ségrégation, tendance, diamètre médian, pourcentage de fines, minéraux lourds, conductivité hydraulique saturée, pression d’entrée d’air
Divisions: Mines et eaux souterraines > Maîtrise en génie minéral
Date de dépôt: 16 déc. 2021 13:44
Dernière modification: 16 déc. 2021 13:44
URI: https://depositum.uqat.ca/id/eprint/1317

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