UNIVERSITÉ DE MONTRÉAL ÉVALUATION DE LEFFET DE LA PDF

(P20 H13

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phosphatés provenant des mines de phosphate situées à proximité de la mine Kettara comme principale composante du recouvrement. Afin d'évaluer plus à fond

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0+ 1 &2, 11 3,

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4 11 3 11 3 567((

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8 8 899
6 1< 3 11 3+ 1 3,, ifi

UNIVERSITÉifiDEifiMONTRÉALifi

ifi ifi ifi

COMPORTEMENT

ALTERNATIFifiDEifiTYPEifiSTOCKAGE-

ifi ifi

JIHANEifiKNIDIRIifi

ifi ifi ifi

MÉMOIREifiPRÉSENTÉifi

(GÉNIEifiMINÉRAL)ifi

NOVEMBREifi2015ifi

©ifiJihaneifiKnidiri,ifi2015.ifiifi

ifi ifi ifi ifi

UNIVERSITÉifiDEifiMONTRÉALifi

ifi ifi ifi

Ceifimémoireifiintituléifi:ifi

ifi ifi ifi aifiétéifidûmentifiacceptéifi :ifi ifi iiiifi ifi

À ma mère et à mon pèreifi

ivifi ifi respectifietifimaifireconnaissance.ifi professeurifi Abdelk commenter mes articles.ifi

de recherche et de service en technologie minérale (URSTM) pour leur aide précieuse au cours des

particulièrement Yassine Taha pour son soutien, AurélieifiChopardifi(chopchop)ifietifiBabacarifiElifiKandjiifi

pourifilaifirelectureifideifi ceifi manuscrit,ifiAmalifi Sahi,ifi AbdessamadifiKhalil,ifi Rabeiifi Argane,ifiMohamedifi

etifileurifiaide.ifiifi vifi ifi s soutenue. ifi viifi ifi

Dans les climats arides et semi-

faibles. Dans ces conditions, le drainage minier acide (DMA), généré à partir de l'oxydation de

laise "store-and-

phosphatés provenant des mines de phosphate situées à proximitéifideifilaifimineifiKettaraificommeifi

en 1D et à des échelles différentes (colonnes instrumentées et cellules expérimentales

infiltrationsifi d'eau.ifi Toutefois,ifi d'importantesifi incertitudesifi demeuraientifi quantifi àifi l'influenceifi desifi

l'infiltration d'eau dans les rejets miniers. ifi viiifi ifi

construit directement sur le site minier abandonnéifi deifi Kettara.ifi Deifi façonifi plusifi spécifique,ifi lesifi

comportementifi hydrogéologiqueifi sousifi desifi conditionsifi climatiquesifi naturellesifi etifi sousifi deuxifi

relargageifiduifirecouvrementifietifidéterminerifilaifilongueurifieffectiveifideifilaifibarrièreificapillaireifi(Leff ouifiditifi

autrement,ifi identifierifi laifi positionifi duifi pointifi DDL)ifiin situ lorsifi desifi événementsifi deifi précipitationifi

importants; 5) ComparerifilesifirésultatsifiobtenusifisurifileifiterrainifipourifiLeff avecifilesifisolutionsifianalytiquesifi

etifi lesifi résultatsifi deifi modélisationifi numériqueifi afinifi deifi mieuxifi comprendreifi leifi comportementifi

Pourifi atteindreifi nosifi objectifs,ifiuneifi caractérisationifi desifi principalesifi propriétésifi physiques,ifi

mifi

celluleifi inclinéeifi etifi desifi différentesifi composantesifi duifi bilanifihydriqueifi desifi lysimètres,ifi plusieursifi

instrumentsifi (sondesifideifiteneurifienifieauifivolumiques,ificapteursifideifisuccion,ifi tensiomètres)ifiontifi étéifi

de précipitations importantes (100 mm/48h et 155 mm/48h). Les résultats de terrain ontifimontréifi

queifi sousifi desifi conditionsifi climatiquesifi naturellesifi etifi mêmeifi durantifi leifi premierifi évènementifi deifi

LPSRUWDQWHVVLPXODWLRQG

viiiifi ifi récupérée avait un pH variant entre 2 et 3. ifi Plusieursifimodélisationsifinumériquesifiontifiét pourifi reproduireifietifivaliderifi ossible de reproduire de façon réaliste le comportement hydrogéologique du atteint.ifi LaifivaleurifideifiLeff :ifilesifiessaisifideifiterrain,ifilesifisolutionsifi

analytiquesifietifilaifimodélisationifinumérique.ifiLesifirésultatsifideifiLeff préditsifiparifileifimodèleifinumérique,ifi

deifiMorel-

résultats proches de ce qui a été mesuré sur le terrain. Les résultats montrent également que pour

leifi casifi ét caractériser le comportement hydrogéologique du recouvrement SR incliné.ifiifi penteifietifi

de contrôler l'infiltration d'eau dans les rejets miniers réactifs. Les résultats de cette étude

confirmentifi égalementifileifi potentielifi deifi valorisationifi desifi rejetsifi miniersifi phosphatésifi enifi tantifi queifi

pourifi contrôlerifi restauration.ifi ifi ifi ifi ifi ifi ixifi ifi Acid mine drainage (AMD) is one of the major liability encountered worldwide for the mining

store-and-releaseifi (SR)ifi isifi probablyifi theifi bestifi approachifi consideringifi technicalifi andifi economicifi

peopleifi livingifi nearbyifi theifi mineifi site.ifi Toifi overcomeifi thisifi pollutionifi problem,ifi siteifi remediationifi isifi

required.ifi

scalesifi (instrumentedifi columnsifi andifi instrumentedifi experimentalifi cells)ifi wereifi carriedifi outifi onifi theifi

isifi noifilongerifieffectiveifitoifi controlifiwaterifiinfiltrationifiintoifitheifimineifiwastes.ifiTherefore,ifitheifimainifi

s coarse wastes; 2) build an inclined experimental SR cover test cell in the xifi ifi

CompareifiLeff resultsifiobtainedifiinifitheififield,ifithoseifiobtainedifiwithifianalyticalifisolutionsifiandifinumericalifi

characterization results have shown that the two materials have a sufficient contrast to create the

Theifiresultsifiofifinumericalifi modelingifishowedifithatifiitifiwasifipossibleifitoifi reproduceifirealisticallyifitheifi

wasifinotifireached.ifiTheifivalueifiofifiLeff wasifideterminedifiusingifithreeifimethods:ififieldifitrials,ifianalyticalifi

solutionsifiandifinumericalifimodeling.ifiLeff resultsifipredictedifibyifitheifinumericalifimodel,ifionceifitheifisteadyifi

xiifi ifi

to control water infiltrationifi inifi reactiveifi tailings.ifi Theifi resultsifi alsoifi confirmsifi theifi suitabilityifi ofifi

xiiifi ifi

TABLE DES MATIÈRESifi...........................................................................................................XII

LISTE DES TABLEAUXifi.........................................................................................................ifiXVII

LISTE DES FIGURESifi............................................................................................................ifiXVIII

LISTE DES SIGLES ET ABRÉVIATIONSifi.........................................................................ifiXXVII

LISTE DES ANNEXESifi.........................................................................................................ifiXXXII

CHAPITRE 1 INTRODUCTIONifi...............................................................................................ifi1

1.1 Formationifiduifidrainageifiminierifiacideifi....................................................................................ifi2

1.2 Principales méthodes de prévention et de contrôle du drainage minierifi..............................ifi4

1.2.1 Climats nordiquesifi.........................................................................................................ifi5

1.2.2 Climats humidesifi...........................................................................................................ifi5

1.2.3 Climats semi-aridesifiàifiaridesifi.........................................................................................ifi7

1.3 Contexte et objectif du projet de rechercheifi.........................................................................ifi9

1.4 Contenu, contributions scientifiques et originalité du projet.............................................ifi10

CHAPITRE 2 REVUE DE LITTÉRATUREifi...........................................................................ifi13

2.1 Notions fondamentalesifi......................................................................................................ifi13

2.1.1 ..................................................................ifi13

2.1.2 Fonctions hydriquesifi...................................................................................................ifi16

2.2 Recouvrement de type "Store-and-Release»ifi.....................................................................ifi23

2.2.1 Fonctionnementifi..........................................................................................................ifi23

xiiiifi ifi

2.2.2 Coût de construction, limites et avantages des recouvrements de type SRifi................ifi26

2.3 Facteurs influençant la performance du recouvrement alternatififi......................................ifi27

2.3.1 Effet du climatifi............................................................................................................ifi27

2.3.2 .........................................................ifi29

2.3.3 Effet de la végétationifi..................................................................................................ifi30

2.4 Effet de géométrieifi.............................................................................................................ifi30

2.4.1 Limite de bas de pente et capacité de déviationifi.........................................................ifi32

2.4.2 Solutions analytiques pour évaluer la capacité de déviationifi......................................ifi34

2.5 Synthèse de travaux sur des recouvrements alternatifs appliqués dans le contexte minier en

2.5.1 Système de recouvrements SR horizontaux (1D)ifi.......................................................ifi37

2.5.2 Systèmes de recouvrement SR inclinés (2D)ifi.............................................................ifi39

2.6

recouvrements (SR)ifi...................................................................................................................ifi42

CHAPITRE 3 DESCRIPTION DU SITE CEPTION ET DE LA

3.1 Description du site minier Kettaraifi.....................................................................................ifi44

3.1.1 Situation géographiqueifi...............................................................................................ifi44

3.1.2 Cadre géologique et historique de la mine Kettaraifi....................................................ifi45

3.1.3 Études antérieures sur les recouvrements stockage-relargageifi(SR)ifisurifilaifimineifiKettaraifi

3.2 Caractérisation des matériauxifi............................................................................................ifi52

3.2.1 Matériauxifi....................................................................................................................ifi52

3.2.2 Méthodes et résultats de caractérisationifi.....................................................................ifi53

3.3 Localisation de la cellule expérimentale inclinéeifi..............................................................ifi61

xivifi ifi

3.4 Conception de la celluleifi....................................................................................................ifi63

3.4.1 Étape 1ifi:ifiNivellementifideifilaifipenteifi...............................................................................ifi64

3.4.2 Étape 2ifi:ifiInstallationifidesifilysimètresifi...........................................................................ifi64

3.4.3 Étape 3ifi:ifiMiseifienifiplaceifideifilaificoucheificalcaireifiphosphatéeifi.........................................ifi65

3.4.4 Étape 4ifi:ifiEmplacementifidesifidrainsifi..............................................................................ifi67

3.5 Instrumentation et suiviifi.....................................................................................................ifi68

3.5.1 Teneur en eau volumiqueifi...........................................................................................ifi69

3.5.2 Succion matricielleifi.....................................................................................................ifi70

3.5.3 Suivi des conditions météorologiquesifi........................................................................ifi73

3.6 Contrôle qualité durant la constructionifi.............................................................................ifi74

3.6.1 Rejets grossiers de Kettaraifi.........................................................................................ifi75

3.6.2 Rejets calcaires phosphatésifi........................................................................................ifi76

3.7 Application des conditions extrêmesifi.................................................................................ifi78

3.7.1 Premier événement de précipitation (100 mm)ifi..........................................................ifi79

3.7.2 Deuxième événement de précipitation (155 mm)ifi......................................................ifi80

CHAPITRE 4 ARTICLE 1 : HYDROGEOLOGICALifiBEHAVIOURifiOFifiANifiINCLINEDifi

4.1 Abstract..............................................................................................................................ifi83

4.2 Résuméifi..............................................................................................................................ifi84

4.3 Introductionifi.......................................................................................................................ifi85

4.4 Description of the field testsifi..............................................................................................ifi87

4.4.1 Site Descriptionifi..........................................................................................................ifi87

4.4.2 Design and construction of the inclined experimental cellifi........................................ifi88

4.4.3 Experimental cell instrumentation and monitoringifi....................................................ifi90

xv 4.5 Materials Properties ........................................................................................................... 94

4.6

Results ............................................................................................................................... 97

4.6.1 Climatic conditions ................................ ..................................................................... 97 4.6.2 Hydrogeological behaviour under natural climatic conditions .................................. 99
4.6.3 Hydrological behaviour after the second artificial rainfall event ............................. 104 4.7

Discussion........................................................................................................................ 108

4.7.1 Influence of the slope on the store-and-release capacity .......................................... 108
4.7.2 Determination of diversion length and the Downdip limit (DDL) ........................... 113 4.8

Conclusions and recommendations ................................................................................. 116

4.9

Acknowledgements ......................................................................................................... 118

4.10

References ................................................................................................

....................... 118 CHAPITRE 5 DISCUSSION ................................ ................................................................. 128 5.1 ..... ifi................................................................quotesdbs_dbs42.pdfusesText_42

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Dans les climats arides et semi-

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1.1 Formationifiduifidrainageifiminierifiacideifi....................................................................................ifi2

1.2 Principales méthodes de prévention et de contrôle du drainage minierifi..............................ifi4

1.2.1 Climats nordiquesifi.........................................................................................................ifi5

1.2.2 Climats humidesifi...........................................................................................................ifi5

1.2.3 Climats semi-aridesifiàifiaridesifi.........................................................................................ifi7

1.3 Contexte et objectif du projet de rechercheifi.........................................................................ifi9

1.4 Contenu, contributions scientifiques et originalité du projet.............................................ifi10

2.1 Notions fondamentalesifi......................................................................................................ifi13

2.1.1 ..................................................................ifi13

2.1.2 Fonctions hydriquesifi...................................................................................................ifi16

2.2 Recouvrement de type "Store-and-Release»ifi.....................................................................ifi23

2.2.1 Fonctionnementifi..........................................................................................................ifi23

2.2.2 Coût de construction, limites et avantages des recouvrements de type SRifi................ifi26

2.3 Facteurs influençant la performance du recouvrement alternatififi......................................ifi27

2.3.1 Effet du climatifi............................................................................................................ifi27

2.3.2 .........................................................ifi29

2.3.3 Effet de la végétationifi..................................................................................................ifi30

2.4 Effet de géométrieifi.............................................................................................................ifi30

2.4.1 Limite de bas de pente et capacité de déviationifi.........................................................ifi32

2.4.2 Solutions analytiques pour évaluer la capacité de déviationifi......................................ifi34

2.5 Synthèse de travaux sur des recouvrements alternatifs appliqués dans le contexte minier en

2.5.1 Système de recouvrements SR horizontaux (1D)ifi.......................................................ifi37

2.5.2 Systèmes de recouvrement SR inclinés (2D)ifi.............................................................ifi39

CHAPITRE 3 DESCRIPTION DU SITE CEPTION ET DE LA

3.1 Description du site minier Kettaraifi.....................................................................................ifi44

3.1.1 Situation géographiqueifi...............................................................................................ifi44

3.1.2 Cadre géologique et historique de la mine Kettaraifi....................................................ifi45

3.1.3 Études antérieures sur les recouvrements stockage-relargageifi(SR)ifisurifilaifimineifiKettaraifi

3.2 Caractérisation des matériauxifi............................................................................................ifi52

3.2.1 Matériauxifi....................................................................................................................ifi52

3.2.2 Méthodes et résultats de caractérisationifi.....................................................................ifi53

3.3 Localisation de la cellule expérimentale inclinéeifi..............................................................ifi61

3.4 Conception de la celluleifi....................................................................................................ifi63

3.4.1 Étape 1ifi:ifiNivellementifideifilaifipenteifi...............................................................................ifi64

3.4.2 Étape 2ifi:ifiInstallationifidesifilysimètresifi...........................................................................ifi64

3.4.3 Étape 3ifi:ifiMiseifienifiplaceifideifilaificoucheificalcaireifiphosphatéeifi.........................................ifi65

3.4.4 Étape 4ifi:ifiEmplacementifidesifidrainsifi..............................................................................ifi67

3.5 Instrumentation et suiviifi.....................................................................................................ifi68

3.5.1 Teneur en eau volumiqueifi...........................................................................................ifi69

3.5.2 Succion matricielleifi.....................................................................................................ifi70

3.5.3 Suivi des conditions météorologiquesifi........................................................................ifi73

3.6 Contrôle qualité durant la constructionifi.............................................................................ifi74

3.6.1 Rejets grossiers de Kettaraifi.........................................................................................ifi75

3.6.2 Rejets calcaires phosphatésifi........................................................................................ifi76

3.7 Application des conditions extrêmesifi.................................................................................ifi78

3.7.1 Premier événement de précipitation (100 mm)ifi..........................................................ifi79

3.7.2 Deuxième événement de précipitation (155 mm)ifi......................................................ifi80

4.1 Abstract..............................................................................................................................ifi83

4.2 Résuméifi..............................................................................................................................ifi84

4.3 Introductionifi.......................................................................................................................ifi85

4.4 Description of the field testsifi..............................................................................................ifi87

4.4.1 Site Descriptionifi..........................................................................................................ifi87

4.4.2 Design and construction of the inclined experimental cellifi........................................ifi88

4.4.3 Experimental cell instrumentation and monitoringifi....................................................ifi90