Impacts of mine dewatering on groundwater flow and dissolved mass transport: Conceptual examples applied to the Canadian Shield

Abanto Trujillo, Félix (2025). Impacts of mine dewatering on groundwater flow and dissolved mass transport: Conceptual examples applied to the Canadian Shield. (Mémoire de maîtrise). Université du Québec en Abitibi-Témiscamingue. Depositum. https://depositum.uqat.ca/id/eprint/1746

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Résumé

RÉSUMÉ

Cette étude examine l'écoulement des eaux souterraines et le transport de solutés dans des systèmes rocheux fracturés influencés par les ouvertures minières. Des structures géologiques ont été utilisées pour modéliser un assemblage de fractures et de joints susceptibles d'améliorer la connectivité entre les discontinuités structurales. La compréhension de ces voies d’écoulement préférentielles est essentielle pour interpréter la dynamique de l’infiltration d’eau dans une mine et pour tester des approches numériques simplifiées qui peuvent être utilisées pour la planification de l’opération et de la fermeture. L'objectif était de comparer la capacité de certains modèles de continuum équivalent (MCE) homogènes et hétérogènes développés dans GeoStudio 3D (SEEP3D & CTRAN3D) à simuler l’écoulement des eaux souterraines et le transport de soluté dissous non réactif à travers une gamme d'analyses de sensibilité changeant les paramètres géométriques, hydrauliques et d'advection-dispersion. Des critères supplémentaires, y compris l'analyse des nombres de Péclet et de Courant, ont été utilisés pour évaluer la robustesse des simulations de transport de soluté non réactif par advection-dispersion et identifier les conditions dans lesquelles les performances des MCE sont considérées comme fiables ou limitées. Les résultats montrent que les MCE peuvent reproduire les solutions analytiques lorsque la conductivité hydraulique (K) des zones de fractures est homogène sur un domaine cubique de 2 km. Néanmoins, des écarts importants ont été observés avec une géométrie complexe et des caractéristiques discrétisées présentant des valeurs de K hétérogènes au sein d'un même domaine. Les résultats suggèrent en outre que les MCE homogènes simplifiés peuvent fournir des informations précieuses sur l'écoulement et le transport de soluté dissous dans un aquifère rocheux fracturé soumis à une dépressurisation causée par le dénoyage d'une mine, par exemple. Les premières conclusions concernant les limites des MCE suggèrent que les modèles devraient être affinés en améliorant la représentation des fractures et en introduisant une formulation stochastique potentielle avec des données de surveillance pour assurer la fiabilité de GeoStudio afin de soutenir l'interprétation du dénoyage des mines et la prise de décision en matière de gestion des eaux souterraines.

ABSTRACT

This study investigates groundwater flow and solute transport in fractured bedrock systems influenced by the mining openings where geological structures were used to model a conjunction of fractures and joints sets potentially enhancing the connectivity of structural discontinuities. Understanding these preferential pathways is critical to interpret the mine inflow dynamics and for testing simplified numerical approaches that can be used for operation and closure planning. The objective was to compare the capacity of some homogeneous and heterogeneous equivalent continuum models (ECMs) developed in GeoStudio 3D (SEEP3D & CTRAN3D) to simulate groundwater and dissolved non-reactive solute transport across a range of sensitivity analyses changing geometry, hydraulic, and advection-dispersion parameters. Additional criteria, including the analysis of the Péclet and Courant numbers, were used for evaluating the robustness of mass transport simulations and identify structural conditions where the ECM performance is considered reliable or limited. Results show that the ECMs can reproduce analytical solutions when the hydraulic conductivity (K) of fracture zones is homogeneous over a 2 km cubic domain. Nevertheless, major deviations were observed with complex geometry and discretized features presenting heterogeneous K values within the same domain size. The results further suggest that simplified homogeneous ECMs can provide valuable insight into flow and non-reactive solute transport by advection-dispersion in a fractured bedrock aquifer undergoing depressurization caused by mine dewatering, for instance. Early findings regarding ECMs limitations suggest that models should be refined by improving the fracture representation, introduce potential stochastic formulation with monitoring data to ensure the reliability of GeoStudio to support mine dewatering interpretation and groundwater management decision-making.

Type de document:	Thèse ou mémoires (Mémoire de maîtrise)
Directeur ou directrice de recherche:	Rosa, Éric
Codirecteurs de mémoire/thèse:	Neculita, Carmen Mihaela et Coudert, Lucie
Informations complémentaires:	Institution en extension : Polytechnique Montréal.
Mots-clés libres:	Hydrogéologie, dénoyage minier, mine souterraine, Bouclier Canadien, salinité, aquifère à roc fracturé, modélisation numérique, eau souterraine
Divisions:	Mines et eaux souterraines > Maîtrise en génie minéral
Date de dépôt:	13 févr. 2026 13:48
Dernière modification:	13 févr. 2026 13:49
URI:	https://depositum.uqat.ca/id/eprint/1746

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