Intégration des changements climatiques à la conception et la restauration des parcs à résidus miniers

Considérant ses multiples interactions avec le milieu naturel environnant, le secteur minier québécois est vulnérable face aux changements climatiques, plus particulièrement par rapport aux ouvrages de rétention des résidus miniers et à la restauration des sites. Ainsi, l’acceptabilité sociale et la performance à long terme des projets miniers seront influencés par la capacité des gestionnaires des infrastructures minières à adapter celles-ci aux impacts des changements climatiques.

Bien que l'industrie minière soit historiquement plus concentrée dans le sud du Québec, l’impact des changements climatiques n’y a toujours pas été étudié de façon rigoureuse alors que des efforts dans ce sens ont été déployés dans le nord du Québec. Par conséquent, il est primordial d’analyser le phénomène et de proposer des approches adaptées à ces régions, afin que les gestionnaires puissent intégrer les changements climatiques dès la phase de conception de ces ouvrages.

Photo : Gwendoline Hotton

• Développer une approche méthodologique visant à intégrer les changements climatiques dès la phase de conception des ouvrages de rétention et de restauration des rejets miniers.

• Identification et quantification des conditions météorologiques extrêmes en lien avec la conception des ouvrages de rétention et de restauration;

• Évaluation de l’évolution de la performance des ouvrages de restauration face aux changements climatiques en vue d’acquérir une meilleure compréhension sur un ensemble de méthodes de restauration;

• Estimation de l’influence des changements climatiques sur la conception des ouvrages de rétention des résidus en estimant les volumes d’eau à gérer. Deux études de cas représentant des conditions distinctes seront menées soit la mine à ciel ouvert Canadian Malartic et la mine souterraine Doyon-Westwood;

• Développement d’une approche méthodologique intégrant les changements climatiques pour le design et la restauration des parcs à résidus miniers.

En Abitibi-Témiscamingue, les ouvrages de gestion de l’eau sont sensibles aux fortes accumulations de pluie, avec des risques de débordement, d’érosion et de rupture. Deux études ont été consacrées à ces ouvrages : une sur les fossés d’évacuation et une sur une digue de rétention des résidus miniers. La précipitation maximale probable (PMP) a été identifiée comme indice climatique d’intérêt pour ces deux études car elle est utilisée pour la conception de ce type d’ouvrage. 

La performance des méthodes de restauration appliquées sur les sites miniers à la fermeture peut également être affectée par els changements climatiques.  Les deux méthodes de restauration étudiées dans ce projet sont des barrières à l’oxygène : une couverture à effet de barrière capillaire (CEBC) sur un site abandonné et restauré depuis 1999 et une couverture monocouche avec une nappe phréatique surélevée sur un site en activité. Ces recouvrements sont particulièrement sensibles à une désaturation de la couche de rétention d’eau et des résidus, respectivement. Un indice de sécheresse a été développé et défini comme indice climatique d’intérêt pour ces deux études. Pour tous les cas étudiés, la même approche a été appliquée.

Chaque ouvrage d’intérêt a été reproduit dans un modèle numérique. Ce modèle a été calibré à partir de données mesurées (caractéristiques des matériaux, niveaux piézométriques, données météorologiques…). Des scénarios climatiques ont été utilisés comme conditions aux frontières dans le modèle numérique pour évaluer la performance des ouvrages en climat futur. Par la suite, les caractéristiques passées puis futures de l’indice climatique d’intérêt ont été introduites dans le modèle numérique pour évaluer le comportement du système dans des conditions extrêmes actuelles et futures.

Les fossés d’évacuation d’eau n’ont pas montré de défaillance potentielle à long terme dans les simulations numériques avec les différents scénarios climatiques ainsi qu’avec les valeurs passés et futures de PMP considérées. Le facteur de sécurité de la digue étudiée n’est pas descendu en dessous de 1 dans les simulations, concluant à une bonne résilience de l’ouvrage face aux changements climatiques (Figure 1).

Figure 1 : Évolution du facteur de sécurité (FS) de la berme de départ (indiquée en vert sur le schéma de gauche) sur une période de 5 années pour différents horizons (climat actuel (BC) : bleu ; horizon 2050 (FC1) : rouge ; horizon 2100 (FC2) : noir) pour le scénario RCP8.5. Les hivers sont indiqués en gris. Tiré de Gandonou (2018).

Les scénarios climatiques considérés ainsi que l’indice de sécheresse en climat passé et futur n’ont pas démontré d’effet négatif sur la performance à long terme de la CEBC étudiée. L’analyse de la méthode de restauration avec une couverture monocouche avec nappe  phréatique surélevée pour différentes configurations a montré que les changements climatiques pouvaient en diminuer l’efficacité à long terme.

Ce projet a permis de développer une approche méthodologique visant à intégrer les changements climatiques dès la phase de conception des ouvrages de rétention et de restauration des rejets miniers. Elle a été expérimentée et validée grâce à quatre cas d’étude portant sur différents types d’ouvrages.

• Polytechnique-Montréal,

• Mine Canadian Malartic, 

• IAMGOLD