Valorisation des roches stériles sur les sites miniers : Critères hydrogéotechniques et opérationnels pour maximiser l'utilisation des stériles dans les recouvrements, les inclusions et les routes


L'industrie minière génère d'importantes quantités de roches stériles qui sont généralement entreposées dans des haldes de très grandes dimensions. Outre leur empreinte environnementale conséquente, ces haldes requièrent également des travaux de restauration qui posent de grands défis techniques, opérationnels et financiers.

L'objectif de ce projet était donc d'évaluer et d'optimiser différentes approches de valorisation (ou réutilisation) des roches stériles afin de non seulement diminuer les volumes devant être déposés dans les haldes, mais également limiter les emprunts de sols au milieu naturel pour la construction des infrastructures minières.

Parmi les approches disponibles, le projet s'est particulièrement intéressé à la construction des routes pour véhicules extra-lourds et des systèmes de recouvrement. Les travaux de recherche menés visaient également à adapter et améliorer les approches méthodologiques disponibles afin d'évaluer plus précisément au laboratoire les propriétés hydrogéologiques et géomécaniques des roches stériles en tenant compte des effets d'échelle. D'autres avenues de valorisation et l'encadrement réglementaire régissant une valorisation hors site ont également été abordés.

Les résultats obtenus ont permis de proposer des recommandations afin de maximiser la performance des roches stériles utilisées dans la construction des routes minières, notamment en modifiant sa distribution granulométrique et l'énergie de compaction employée. L'augmentation de la taille maximale des grains et l'optimisation de la teneur en particules fines permettaient par exemple d'augmenter significativement la rigidité de la route. Les roches stériles ont également démontré une bonne performance comme couverture monocouche, à condition que les grains ne soient pas trop grossiers et que la teneur en particules fines soit minimale. Des résultats encourageants semblent également indiquer qu'il serait possible de valoriser des roches stériles réactives en retirant la fraction la plus fine où se concentrent les minéraux sulfureux.

De nouvelles approches expérimentales au laboratoire ont été développées et/ou améliorées dans le cadre de ce projet. Les propriétés hydrogéologiques et géotechniques des stériles ont été évaluées, au moyen d'essais et de protocoles qui ont été adaptés ici aux roches stériles et aux applications minières. De nouvelles approches numériques ont été proposées, notamment afin de mieux simuler les comportements à court et à long terme des stériles. Enfin, de nouvelles équations ont été proposées afin de déterminer le module de résilience à partir d'essais CBR.

Les résultats obtenus au cours de ces travaux de recherche et les recommandations pratiques formulées dans le cadre du projet permettront aux compagnies minières de maximiser l'utilisation des roches stériles sur leurs sites. L'étude du contexte réglementaire québécois réalisée dans ce projet indique d'ailleurs qu'il serait possible d'étendre cette valorisation à des applications hors sites. De façon générale, ces travaux auront donc permis d'optimiser la performance environnementale des opérations minières, contribuant au développement responsable des ressources minérales.

Les travaux de recherche ont été réalisés à Polytechnique Montréal, en collaboration avec l'UQAT et trois compagnies minières (IAMGOLD, Canadian Malartic et Agnico Eagle). Ce projet a participé à renforcer les liens entre les différents participants, tout en contribuant à la réussite du projet grâce aux expertises multidisciplinaires des membres de l'équipe. Au total, six étudiants et étudiantes au doctorat, un étudiant et une étudiante à la maîtrise recherche et un stagiaire de premier cycle ont été formés et ont obtenu leur diplôme (ou sont sur le point de l'obtenir). Les résultats de leurs travaux ont été ou seront publiés prochainement dans des mémoires, thèses et articles de revues scientifiques et présentés lors de conférences nationales ou internationales.

Chercheur responsable

Li Li, École Polytechnique de Montréal

Équipe de recherche

  • Michel Aubertin, École Polytechnique de Montréal
  • Bruno Bussière, Université du Québec en Abitibi-Témiscamingue
  • Michael James, École Polytechnique de Montréal
  • Mambert Mbonimpa, Université du Québec en Abitibi-Témiscamingue
  • Thomas Pabst, École Polytechnique de Montréal
  • Li Li, École Polytechnique de Montréal

Durée

3 ans

Montant

240 000 $

Partenaire financier

  • Ministère de l'Énergie et des Ressources naturelles

Appel de propositions

Développement durable du secteur minier