211 - Principaux défis associés à la restauration des sites miniers

Les modifications apportées à la Loi sur les mines en mars 1995 imposent aux personnes qui réalisent certains travaux d'exploration minière ou des travaux d'exploitation minière à déposer
un plan de restauration accompagné d'une garantie financière afin de procéder à des travaux de restauration de leurs sites miniers. Plusieurs des dispositions de la Loi sur les mines concernant le réaménagement et la restauration des sites miniers impliquent la responsabilité du ministère du Développement durable, de l'Environnement et des Parcs (MDDEP) puisqu'il doit participer
activement au processus d'approbation des plans de restauration. De plus, de nouvelles dispositions du projet de loi n^o 14 modifiant la Loi sur les mines proposent d'accentuer le rôle du MDDEP au sujet de l'émission du certificat de libération après les travaux de restauration.

En vertu de l'application de la Loi sur la qualité de l'environnement, le MDDEP autorise au préalable les travaux de restauration pouvant avoir une incidence sur la qualité de l'environnement. De plus, tout au cours du processus menant à la restauration complète d'un site minier, le MDDEP exerce un rôle de surveillance et de contrôle des impacts sur l'environnement. Plusieurs outils, dont la Directive 019 sur l'industrie minière, permettent au MDDEP de contrôler la qualité des effluents miniers pendant la période postexploitation et la période postrestauration.

Une caractérisation environnementale a été réalisée au site minier abandonné de Mine Principale près de Chibougamau au Québec, ou le sol, les résidus, stériles, eaux de surface et eau souterraine ont été échantillonnés et une étude hydrogéologique a été réalisée. Ces études ont permis d'évaluer les masses de contaminants exfiltrant dans les eaux du lac aux Dorés à partir des zones potentielles d'impact. De toute les infrastructures présentes sur le site, le parc à résidus le plus ancien, le parc A, et les secteurs d'opération génèrent plus de 99% de la masse totale des contaminants s'écoulant vers le lac, et notamment, des concentrations élevées en fer. Étant donné le caractère acidogène et lixiviable des résidus et des stériles, la qualité de l'eau souterraine au site est apte à se dégrader dans le futur, particulièrement dans la partie non saturée des résidus ou la capacité de neutralisation naturellement présente se consomme, et pourrait s'épuiser dans le futur. Des travaux de sécurisation ont eu lieu en 2011 suite aux recommandations de l'étude concernant la stabilité du site. Le plan de restauration du site est présentement en cours d'élaboration.

Les anciennes mines Eagle et Telbel près de Joutel, ont été exploitées entre 1973 et 1994. Le démantèlement et la démolition des infrastructures minières ont eu lieu de 1996 à 2000. Les travaux de réhabilitation du site des infrastructures minières incluant la revégétalisation, ont eu lieu de 2001 à 2004. Quant au parc à résidus, les résidus sont caractérisés par un potentiel de génération d'acidité des résidus se trouvant dans la zone d'incertitude, ce qui a donné lieu à de nombreuses études et échantillonnages supplémentaires. Cette présentation exposera l'ensemble de la démarche poursuivie depuis 15 ans pour évaluer le potentiel acidogène des résidus miniers. Elle présentera notamment les résultats relatifs aux essais statiques, aux essais cinétiques, à la modélisation géochimique, de même que ceux concernant le suivi de la qualité de l'eau du parc, du bassin de polissage et de l'effluent, et celle des fossés en périphérie des de digues. Cette présentation abordera également le suivi de la qualité des eaux souterraines. Il est à noter qu'à cet égard, malgré le fait que les résidus miniers aient été classés comme étant incertains du point de vue de leur potentiel de génération acide, le site ne montre pas d'évidences de contamination à l'environnement, 18 ans après l'arrêt des opérations. Enfin, on décrira les travaux d'une étude spécifique réalisée en 2011 dans le parc à résidus afin de mieux statuer sur le risque d'acidification des résidus à long terme.

Les empilements de roches stériles que l'on retrouve sur les sites miniers sont souvent de grande taille et ils peuvent contenir des minéraux réactifs. Ces haldes doivent être conçues
et construites de façon à assurer leur stabilité physique et chimique.

La technique choisie pour la construction d'une halde est habituellement dictée par des considérations pratiques et économiques. Même si cela est encore peu fréquent, il est possible et avantageux de planifier la construction des haldes de façon à réduire les risques géotechniques et environnementaux durant l'opération et à la fermeture. Ceci nécessite cependant une planification détaillée de la séquence de construction, et le contrôle de la déposition. Les principes généraux à cet effet impliquent par exemple que la halde devrait être construite par banc dont la hauteur individuelle doit être contrôlée. La pente globale des flancs de la halde doit également être limitée. La surface de chaque banc devrait être inclinée vers l'extérieur et compactée de façon à contrôler les infiltrations d'eau. Lorsque des stériles réactifs sont présents, on doit aussi viser une déposition sélective afin de minimiser leur exposition aux conditions externes. La construction d'une halde doit être bien documentée pour aider à réaliser le programme de fermeture et de restauration.

Ces divers aspects seront discutés durant la présentation.

Il y a eu plusieurs cas de ruptures de digues de parcs à résidus miniers suite à des événements sismiques au cours des dernières décennies. Les épanchements de résidus
relâchés suite à leur liquéfaction ont engendré des pertes de vie et des dommages environnementaux et économiques. Une méthode de co-disposition qui consiste à placer des inclusions de roches stériles dans les parcs à résidus miniers a été proposée. Cette approche, qui implique la mise en place d'inclusions continues dans le parc pendant sa construction, peut engendrer plusieurs bénéfices. Cet article présente une évaluation de l'utilisation de telles inclusions afin d'améliorer la stabilité sismique d'un parc à résidus
miniers. L'évaluation consiste en une modélisation numérique du comportement d'un parc comportant des digues, avec et sans inclusions, soumis aux chargements dus à un tremblement de terre. Les analyses ont été menées en phases : statique, dynamique et post-sismique. Les rapports des contraintes cycliques, les pressions interstitielles et les déplacements simulés ont été enregistrés. Les résultats montrent que la présence d'inclusions améliore sensiblement le comportement dynamique du parc de trois façons particulières, en réduisant: i) l'ampleur de la zone de liquéfaction, ii) les déplacements des ouvrages de retenue, et iii) l'extension de la zone de rupture potentielle.

Plusieurs sites au Québec sont perturbés par l'activité industrielle, imposant des défis pour leur réhabilitation écologique. L'introduction des arbres pionniers mycorhiziens et fixateurs d'azote permet de stimuler le développement d'un écosystème biodiversifié sur des sites perturbés. Afin d'améliorer la survie et la colonisation sur ces sites dégradés, il est essentiel d'étudier les interactions symbiotiques entre ces plantes indigènes et les micro-organismes associés. L'objectif principal de cette recherche est de démontrer l'intérêt de la nodulation par les actinomycètes du genre Frankia spp. et de la mycorhization par les champignons mycorhiziens, d'autant que biofertilisants pour stimuler un meilleur développement de plants forestiers sur de sites relativement stériles que des biofiltres et bioaccumulateurs des éléments traces toxiques pour réduire ces stress environnementaux pour les plantes. L'écoréhabilitation à l'aide de plantations mixtes d'arbres symbiotiques indigènes (aulne, épinette blanche et pin gris) permet la reconstruction d'écosystèmes naturels productifs, esthétiques et résilients. Deux études de cas sont présentées, celui de la baie James et celui du site minier Sigma-Lamaque à Val d'or. Ce dernier cas réunit deux équipes française et québécoise, en collaboration avec l'industrie pour produire des résultats sur le développement des technologies vertes innovantes et transposables aux nombreux sites miniers de l'Amérique du Nord.

Selon le guide de restauration des sites miniers du Ministère des Ressources Naturelles et de la Faune, une revégétalisation satisfaisante doit aboutir à une végétation comparable à celle du milieu environnant. Or dans les régions forestières, la traditionnelle revégétalisation avec des espèces herbacées n'offre aucune garantie de recolonisation naturelle par les arbres. Au contraire, la plantation d'arbres, même si encore peu utilisée, peut catalyser la conversion des sites miniers dégradés en forêts.

Une première étude a consisté à planter en serre six espèces boréales (mélèze laricin, pin gris, peupliers hybrides, épinette noire, saules, aulne crispé) dans des résidus de concentrateurs purs de la mine d'or Canadian Malartic d'Osisko et des mélanges de résidus et de substrats locaux. L'utilisation d'une couverture de mort-terrain a été comparée avec l'utilisation d'amendements (mort-terrain organique et minéral, lombricomposts de résidus de table, fumier de poule, tourbe, cendres de centrale thermique). Lors d'une deuxième étude, les arbres ont été plantés sur des stériles compactés recouverts de mort-terrain (organique ou minéral ; deux intensités de compaction) reconstituant les chemins d'accès à la halde à stériles (pente de 10h:1v). Les principaux facteurs
limitant l'implantation des arbres sur les résidus aurifères Osisko, non générateurs d'acide, ont été identifiés, ainsi que les moyens de les atténuer.

Les rejets minier peuvent, lorsqu'exposés à l'air et l'eau, générer de la contamination en raison de l'oxydation des sulfures (phénomène nommé drainage minier acide, DMA). Une des méthodes employées pour le contrôle du DMA provenant de parcs à résidus miniers situés en climat nordique
est le recouvrement isolant. Cette méthode consiste en un recouvrement (monocouche ou multicouche) de matériel granulaire qui intègre les résidus miniers au pergélisol afin de les maintenir constamment gelés; pour qu'un recouvrement isolant soit efficace, les cycles de gel-dégel ne doivent pas atteindre les résidus. Le recouvrement isolant est utilisé sur certains sites miniers au Canada, c'est pourquoi il est important de bien comprendre le comportement thermique et hydrique de ce type de recouvrement pour une utilisation optimale et ce, particulièrement dans le contexte des changements climatiques. Dans cette présentation, on explique d'abord les concepts à la base du recouvrement isolant. Une méthode est ensuite proposée pour évaluer la performance de ce type de recouvrement. Cette méthode est basée sur la mesure de la température dans le recouvrement et sur la réactivité des résidus miniers sous le recouvrement de 1.2 m à l'aide de tests de consommation d'oxygène in situ. On termine la présentation avec des résultats préliminaires
obtenus sur un site réel durant une période d'une année où différentes épaisseurs de recouvrement sont testées (0.4, 1.2 et 2.4 m).

La mine d'or de Meadowbank au Nunavut a débuté sa production en Janvier 2010. Le projet est situé à 70 km au nord de la municipalité de Baker Lake où l'on retrouve des conditions arctiques extrêmes. La production annuelle d'or est d'environ 350,000 onces provenant de 3 fosses à ciel ouvert. La construction de cette mine a débuté en 2007 et a présenté des défis techniques et de logistique particulièrement importants. Entre autres, le développement de la mine a nécessité
la construction de digues directement dans des lacs afin d'en isoler certaines portions et permettre l'accès à certaines parties du gisement.

La gestion des rejets miniers (résidus miniers et stériles miniers) a été incorporée dès le début du développement de la mine dans un plan d'aménagement long terme visant à réduire les impacts
environnementaux. Certains des types de rejets montrant un potentiel de génération acide requièrent des mesures de contrôle. La stratégie de contrôle préconisée à Meadowbank pour minimiser la génération d'eaux acides inclut le gel progressif des rejets miniers et leur intégration à long terme dans le pergélisol. Pour favoriser cette intégration, les sites seront recouverts d'une couche d'enrochement de 4 mètres d'épaisseur ayant un pouvoir neutralisant et agissant comme zone
active. Les rejets miniers sous ce recouvrement sont prévus gelés, ce qui permettra la minimisation de la génération acide à long terme.

La mine East Sullivan, fermée en 1966, a généré 15 millions de tonnes de résidus miniers acidogènes. Dans les années 80, une nouvelle technique de réhabilitation a été implantée basée sur le développement d'un milieu anaérobie grâce à l'oxydation du couvert organique composé de fragments d'écorces de feuillus et de conifères. La perméabilité élevée du couvert organique favorise l'infiltration, rehausse la nappe phréatique et accélère la purge des eaux interstitielles acidogènes pré-réhabilitation. Ces eaux ont été remplacées par des eaux alcalines et pauvres en métaux grâce à la réduction des sulfates et à la précipitation des métaux sous formes de sulfures.

Puisque le couvert organique pouvait agir comme un bioréacteur réducteur, un système de traitement innovateur a été mis en place en 1998. Les eaux acides sont collectées dans des
bassins au pourtour du parc puis celles-ci sont recirculées sur le couvert organique. Malgré des eaux d'alimentation à pH 2,5, les eaux souterraines près de la zone d'aspersion se sont maintenues au-dessus de 6. Le traitement a été en opération de 1998 à 2005 - jusqu'à ce que l'alcalinité excède l'acidité dans les effluents. Grâce à ces approches non-conventionnelles, les coûts de restauration ont été réduits de plusieurs M$ en comparaison avec les techniques standards des années 90.

Le traitement du drainage minier acide (DMA) fortement chargé en fer est une problématique importante en Abitibi-Témiscamingue, notamment pour la restauration des sites miniers et
l'implantation de systèmes passifs de traitement du DMA. Le site minier abandonné Lorraine (Témiscamingue) est un site générateur de DMA restauré depuis plus de dix ans avec une couverture avec effets de barrière capillaire. Le système de recouvrement est efficace pour limiter la migration de l'oxygène de l'atmosphère jusqu'aux résidus générateurs de DMA, mais le temps
nécessaire pour purger le parc du DMA est encore long et il est toujours nécessaire
de traiter cet effluent fortement concentré en fer (environs 2500 mg/L en 2011).

Le principe du traitement mis en place sur le site est le suivant: 1) la première section du traitement contient un biofiltre passif sulfato-réducteur (BPSR) dont le rôle est principalement de rehausser le
pH et retenir une partie des métaux; 2) l'effluent entre ensuite dans un filtre contenant des cendres de bois ayant pour rôle de diminuer la concentration en fer par sorption et précipitation; et 3) l'effluent est finalement traité dans un dernier BPSR agissant comme étape de polissage. La filière de traitement a été construite en août 2011. Ses dimensions sont de 40 m de long sur 3 m de
large et 1 m de haut (environs 120 m³, temps de rétention hydraulique de 12 jours). Sur les quatre premiers mois de fonctionnement, les performances sont de 93% de rétention du fer en moyenne.

L'ancienne mine Aldermac (1932-1943), située à 15 km à l'ouest de Rouyn-Noranda, a déversé du drainage minier acide (DMA) dans son bassin versant dont le lac Dasserat fait partie. Cette mine est l'une des mines abandonnées les plus problématiques de l'Abitibi-Témiscamingue et a fait l'objet d'un programme de restauration intensif de 2008 à 2011 sous la responsabilité du gouvernement du Québec.

L'étude du lac Dasserat vise à établir des outils pour caractériser les risques environnementaux en aval des sources de contamination métallique (ex. Cu, Cd, Zn). Les objectifs spécifiques sont de tester et améliorer les indicateurs environnementaux, tout en développant de nouveaux indicateurs et d'intégrer des techniques multidisciplinaires pour identifier les outils clés et l'état de référence du système qui permettra d'en quantifier sa récupération ou sa dégradation environnementale.

Les résultats préliminaires indiquent que les outils bien établis (ex. profilage acoustique, carottage de sédiments) ainsi que les approches innovatrices (ex. analyseur de fluorescence X portable) peuvent contribuer à l'évaluation de l'état historique et récent du système aquatique. L'étude vise également à explorer d'autres outils et indices environnementaux tels que la géochimie de l'eau de surface et des sédiments aquatiques, la télédétection hyperspectrale, les organismes sentinelles (ex. diatomées, amphipodes, bivalves et perchaudes) et les effets toxiques des mélanges de métaux.