Barrage à résidus - Tailings dam
Un barrage à résidus est généralement un barrage en remblai en terre utilisé pour stocker les sous-produits des opérations minières après avoir séparé le minerai de la gangue . Les résidus peuvent être liquides, solides ou une suspension de fines particules et sont généralement très toxiques et potentiellement radioactifs . Les résidus solides sont souvent utilisés dans le cadre de la structure elle-même.
Les barrages de résidus se classent parmi les plus grands ouvrages d'art au monde. Le digue de résidus Syncrude Mildred Lake en Alberta , Canada, est un barrage en remblai d'environ 18 kilomètres (11 mi) de long et de 40 à 88 mètres (131 à 289 pieds) de haut. C'est la plus grande structure de barrage au monde en volume et, en 2001, on pensait qu'elle était la plus grande structure en terre au monde en volume de remblai.
Il existe des différences essentielles entre les barrages à résidus et les barrages hydroélectriques plus connus . Les barrages à résidus sont conçus pour un confinement permanent, ce qui signifie qu'ils sont destinés à « y rester pour toujours ». Le cuivre , l' or , l' uranium et d'autres exploitations minières produisent divers types de déchets, pour la plupart toxiques, qui posent des défis variés pour le confinement à long terme.
On estime que 3 500 bassins de stockage de résidus actifs se trouvent dans le monde, bien qu'il n'y ait pas d'inventaire complet et que le nombre total soit contesté. Au cours d'une année moyenne, on s'attendrait à ce qu'entre 2 et 5 défaillances « majeures » des digues à résidus se produisent, ainsi que 35 défaillances « mineures ». En supposant que le chiffre de 3 500 soit correct, ce taux de défaillance est "plus de deux ordres de grandeur supérieur au taux de défaillance des barrages de rétention d'eau conventionnels". Une évaluation de 2020 des pratiques minières responsables par la Responsible Mining Foundation , a révélé que les entreprises ont fait peu ou pas de progrès dans l'amélioration de la documentation et des pratiques de sécurité de ces étangs.
Structure
Contrairement aux barrages de rétention d'eau, la hauteur d'un barrage à résidus est généralement augmentée (élevée) tout au long de la durée de vie de la mine en question. En règle générale, un barrage de base ou de démarrage est construit et, lorsqu'il se remplit d'un mélange de résidus et d'eau, il est surélevé. Le matériau utilisé pour élever le barrage peut inclure les résidus (si leurs propriétés sont appropriées), la terre ou l'enrochement.
Il existe trois types de monteries de barrage, l' amont , l' aval et la ligne médiane , nommées en fonction de la position relative de la nouvelle crête du barrage par rapport à la précédente. La conception spécifique utilisée dépend de la topographie , de la géologie, du climat, du type de résidus et du coût. Une digue à stériles en amont consiste en des remblais trapézoïdaux construits sur le dessus, mais point par point l'un contre l'autre, déplaçant la crête plus en amont. Cela crée un côté aval relativement plat et un côté amont déchiqueté qui est soutenu par la boue de résidus dans le bassin de retenue. Le dimensionnement aval fait référence au rehaussement successif du remblai qui positionne le remblai et la crête plus en aval. Un barrage à axe central comporte des barrages en remblai séquentiels construits directement les uns sur les autres, tandis que le remblai est placé du côté aval pour le soutien et que le lisier soutient le côté amont.
Liste des plus grands barrages à stériles
| Rang | Nom | Pays | Année complétée | Hauteur de la structure [m] | Volume de la structure [10 6 m 3 ] | Volume du réservoir [10 9 m 3 ] | Capacité installée [MW] | Taper |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 | Barrage à résidus de Syncrude Mildred MLSB |
 Canada
|
1995 | 88 | 540/720 | 0,35 | N / A | TE |
| 2 | Barrage de résidus de Syncrude Mildred SWSS |
Canada
|
2010 | 40-50 | 119 | 0,25 | N / A | TE |
| 3 | Barrage de résidus miniers ASARCO Mission |
 États Unis
|
1973 | 30 | 40.1 | 0 | N / A | urgence |
Type : TE - Terre ; ER - Enrochement ; PG - La gravité du béton ; CFRD - Enrochement de parement en béton
Préoccupations
La qualité des rapports publics sur les incidents liés aux barrages de résidus est médiocre. Un grand nombre d'entre eux ne sont pas du tout signalés ou manquent de faits de base lorsqu'ils sont signalés. Il n'y a pas de base de données complète pour les échecs historiques. Selon l'ingénieur minier David M Chambers du Center for Science in Public Participation, 10 000 ans est « une estimation prudente » de la durée nécessaire à la plupart des barrages de résidus pour maintenir l'intégrité structurelle.
Taux d'échec
L'absence d'une base de données complète sur les barrages à résidus a empêché une analyse significative, soit des comparaisons brutes (telles que des comparaisons de pays à pays, ou des ruptures de digues par rapport aux taux de rupture des barrages hydroélectriques) ou une analyse des défaillances techniques pour aider à prévenir de futurs incidents. Les enregistrements sont très incomplets sur des éléments de données cruciaux : hauteur de conception du barrage, empreinte de conception, type de construction (en amont, en aval, ligne médiane), âge, durée de vie de conception, état de la construction, statut de propriété, capacité, volume de rejet, écoulement, etc.
Un rapport de recherche interdisciplinaire de 2015 a recompilé le dossier mondial officiel sur les ruptures de barrages à résidus et les incidents majeurs et a proposé un cadre pour examiner la gravité et les conséquences des incidents majeurs. Ce rapport montre une corrélation entre les taux de défaillance et le rythme de la production de minerai de cuivre, et établit également une relation entre la recherche de minerais à plus faible teneur, qui produisent de plus gros volumes de déchets, et des incidents de plus en plus graves. Pour cette raison, plusieurs programmes visant à rendre les barrages de résidus plus durables ont été mis en place dans des pays comme le Chili, où il en existe plus de 740 répartis dans tout le pays.
Dégât environnemental
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Les sous-produits d'extraction et de traitement collectés dans les digues à résidus ne font pas partie des systèmes écologiques aérobies et sont instables. Ils peuvent endommager l'environnement en libérant des métaux toxiques (arsenic et mercure entre autres), par drainage acide (généralement par action microbienne sur les minerais sulfurés) ou en endommageant la faune aquatique qui dépend de l'eau claire.
Les ruptures de barrages à stériles entraînant des dommages écologiques importants comprennent :
- la catastrophe du barrage de Brumadinho , au Brésil, le 25 janvier 2019, où jusqu'à 252 personnes sont portées disparues et au moins 134 sont mortes. La catastrophe a libéré 12 millions de mètres cubes de déchets de fer menant à la rivière Paraopeba .
- la catastrophe du barrage de Bento Rodrigues , au Brésil, le 5 novembre 2015, considérée comme la pire catastrophe environnementale de l'histoire du Brésil, a tué 19 personnes lorsqu'un barrage de confinement de minerai de fer a échoué et a libéré 60 millions de mètres cubes de déchets de fer.
- la mine Mount Polley , Colombie-Britannique , le 4 août 2014, qui a rejeté 10 millions de mètres cubes d'eau et 4,5 millions de mètres cubes de résidus chargés en métaux d'un réservoir de retenue.
- la catastrophe environnementale d'Ok Tedi en Nouvelle-Guinée , qui a détruit la pêcherie de la rivière Ok Tedi , sans interruption de 1984 à 2013
- la mine de métaux de Sotkamo, en Finlande, le 4 novembre 2012, a libéré « des centaines de milliers de mètres cubes » d'eaux usées qui ont augmenté les concentrations d'uranium, de nickel et de zinc dans la rivière Snow à proximité, chacune à au moins 10 fois le niveau nocif.
- l'accident de l'usine d'alumine d'Ajka , en Hongrie, le 4 octobre 2010, qui a libéré un million de mètres cubes de boue rouge , un déchet du raffinage de l'aluminium, inondant le village de Kolontár et tuant la rivière Marcal .
- le déversement de cyanure de Baia Mare , en Roumanie, le 30 janvier 2000, qualifié de pire catastrophe environnementale en Europe depuis la catastrophe de Tchernobyl
- La catastrophe de Doñana , sud de l'Espagne, 25 avril 1998, qui a libéré 4 millions à 5 millions de mètres cubes de résidus acides contenant des métaux lourds.
- le déversement de l'usine d'uranium de Church Rock au Nouveau-Mexique, le 16 juillet 1979, le plus grand rejet de déchets radioactifs de l'histoire des États-Unis
- trois barrages de résidus d'uranium près de la ville d' Ak-Tüz , l'actuel Kirghizistan , se sont effondrés lors d'un tremblement de terre en décembre 1964, libérant 60 % de leur volume radioactif (600 000 mètres cubes (21 000 000 pieds cubes)) dans la rivière Kichi-Kemin et ses terres agricoles vallée
- un incident survenu le 7 avril 1961, a libéré 700 000 mètres cubes (25 000 000 pieds cubes) de résidus miniers d'uranium provenant des opérations de l' organisation Wismut de l' ère soviétique dans la rivière Zwickauer Mulde dans le village d' Oberrothenbach
- la rupture du barrage de résidus de Mailuu-Suu également au Kirghizistan à l' époque soviétique le 16 avril 1958, a provoqué le rejet incontrôlé de 600 000 mètres cubes (21 000 000 pi3) de résidus radioactifs de la mine d'uranium qui se sont déversés en aval dans une partie de la zone densément peuplée Vallée de Ferghana
Les bassins de résidus peuvent également être une source de drainage acide , ce qui nécessite une surveillance et un traitement permanents de l'eau passant par la digue à résidus. Par exemple, en 1994, les exploitants de la mine d'Olympic Dam , la Western Mining Corporation , ont admis que leur confinement des résidus d'uranium avait rejeté jusqu'à 5 millions de m3 d'eau contaminée dans le sous-sol. Le coût du nettoyage de la mine a généralement été 10 fois supérieur aux estimations de l'industrie minière lorsqu'il s'agissait de drainage acide.
Victimes
Le tableau suivant des ruptures de barrages à résidus les plus meurtrières connues n'est pas exhaustif et les chiffres des victimes sont des estimations.
| Barrage/incident | An | Emplacement | Décès | Des détails |
|---|---|---|---|---|
| 1962 Huogudu (火谷都), défaillance du bassin de résidus en Chine | 26 septembre 1962 | Huogudu (火谷都), Gejiu，Province du Yunan , Chine | 171 | Peu de détails disponibles. Un bassin de résidus d'une mine d'étain exploitée par Yunnan Tin Group s'est effondré. 368M m 3 ont bondi. Une source fait état de 171 morts et 92 autres blessés ; un autre a la date du 26 septembre. |
| Mina Plakalnitsa | 01 mai 1966 | Vratsa , Bulgarie | 480+ | Un barrage de résidus à la mine de cuivre de Plakalnitsa près de la ville de Vratsa a échoué. Au total, 450 000 m3 de boue et d'eau ont inondé Vratsa et le village voisin de Zgorigrad, qui ont subi des dégâts considérables. Le nombre officiel de morts est de 107, mais l'estimation officieuse était de plus de 480. |
| Rupture du barrage de Certej | 30 octobre 1971 | Mine de Certej , Roumanie | 89 | Un barrage à résidus construit trop haut s'est effondré, inondant Certeju de Sus de résidus toxiques. |
| Inondation du ruisseau Buffalo | 26 février 1972 | Virginie-Occidentale , États-Unis | 125 | Barrage instable construit en vrac créé par une société minière de charbon locale , effondré sous de fortes pluies. 1 121 blessés, 507 maisons détruites, plus de 4 000 sans-abri. |
| Barrage du Val di Stava | 18 juillet 1985 | Tesero , Italie | 268 | Mauvais entretien et faible marge d'erreur de conception ; les tuyaux de sortie ont échoué, entraînant une pression sur le barrage et un effondrement soudain. Dix personnes ont finalement été reconnues coupables d'homicide involontaire et d'autres chefs d'accusation. |
| Mufulira | 1970 | Zambie | 89 | Un réservoir de résidus s'est rompu et s'est effondré dans la mine de cuivre en dessous, tuant 89 travailleurs de nuit. |
| Catastrophe d'Aberfan | 21 octobre 1966 | Pays de Galles | 144 | L'effondrement et le glissement de terrain d'un terril accumulé au-dessus de la ville minière sur un sol géologiquement instable ont tué 28 adultes et 116 enfants (pas une structure artificielle) |
| Catastrophe de la mine de jade Hpakant | 25 octobre 2015 | Birmanie | 113 | Un terril qui aurait été utilisé par plusieurs opérateurs dans cette région minière de jade est devenu instable et a envahi les résidences voisines (pas une structure artificielle) |
| Le glissement de terrain d'El Cobre | 28 mars 1965 | Chili | 300 | Les secousses causées par un séisme de magnitude 7,4 ont causé la rupture de deux barrages de résidus à la mine de cuivre El Soldado. Le flux qui en a résulté a détruit la ville d'El Cobre. |
| Rupture du barrage de résidus de Merriespruit | 22 février 1994 | Virginie, État libre , Afrique du Sud | 17 | Le barrage de résidus de Merriespruit s'est déversé sous de fortes pluies. Le flux d'environ 600 000 m3 (1,2 million de tonnes) de résidus a atteint la ville de Merriespruit à 2 kilomètres. Avec les dix-sept victimes mortelles, des dizaines de maisons ont été englouties. |
| glissement de terrain de Taoshi | 08 septembre 2008 | Linfen , province du Shanxi , Chine | 254+ | Les résidus miniers de fer, autrefois administrés par l'État puis mis entre des mains privées, se sont effondrés dans un village à 8 heures du matin |
| Catastrophe du barrage de Bento Rodrigues | 05 novembre 2015 | Mariana , Minas Gerais , Brésil | 19 | Un barrage à résidus dans une mine de minerai de fer détenue conjointement par Vale SA et BHP et a subi une défaillance catastrophique libérant environ 60 millions de mètres cubes de déchets de fer dans la rivière Doce qui a atteint l' océan Atlantique . |
| Catastrophe du barrage de Brumadinho | 25 janvier 2019 | Brumadinho , Minas Gerais , Brésil | 259+ | Un barrage à résidus dans une mine de minerai de fer exploitée par Vale SA a subi une défaillance catastrophique . |
Les plus gros échecs
La liste suivante se concentre sur les plus grandes ruptures de barrages à stériles :
| Nom | Volume libéré [10 3 m 3 ] | Date de l'échec | Pays | Conséquences environnementales | Volume du réservoir [10 3 m 3 ] | Type de barrage | Remarques |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Padcal n°2 | 80 000 32 000 |
1992 2 janvier |
Philippines | De « grandes étendues de terres agricoles de premier ordre » endommagées ; la mienne a payé des amendes au trésor provincial de Pangasinan. | 80 000 | Mine de cuivre. Le mur du barrage s'est effondré. | |
|
Catastrophe du barrage de Mariana (Bento Rodrigues, Samarco) |
60 000 32 000 |
5 novembre 2015 |
Brésil | Contamination importante du Rio Doce et de l'océan Atlantique . | 55 000 | Les résidus de minerai de fer Flávio Fonseca de Carmo, Luciana Hiromi et. Al disons 43x10 6 m 3 de résidus rejetés, soit 80% du volume stocké. | |
| Catastrophe du barrage de Brumadinho | 12.000 | 25 janvier 2019 | Brésil | Métaux dans les résidus à incorporer dans le sol des rivières. | Terre | Les résidus de minerai de fer. | |
| Accident de l'usine d'alumine d'Ajka | 1000 | 4 octobre 2010 | Hongrie | Les déchets ont éteint toute vie dans la rivière Marcal, la boue alcaline a atteint le Danube | Boue rouge | ||
| Sipalay | 30 000 | 1982 8 novembre |
Philippines | "Inondation généralisée de terres agricoles jusqu'à 1,5 m de hauteur" | 37 000 | Rupture du barrage, due au glissement de la fondation | |
| Mont Polley | 15 000 23 600 |
4 août 2014 |
Canada | 74 000 | 4,5 Mm 3 d' eau, 10 Mm 3 de résidus métalliques, plus eau interstitielle dans les résidus. | ||
| cyanamide américain | 11.400 | 1962 | Etats-Unis | De l'eau acide s'est écoulée dans une zone humide appelée Hooker's Prairie. Il y a été confiné et chaulé avant d'être rejeté dans la branche sud de la rivière Alafia. | Phosphate, Floride. | ||
| Padcal n°3 | 5 000-10 000 | 3 août 2012 |
Philippines | Les rivières Balog et Agno sont fortement polluées. | 250 000 102 000 |
Mine de cuivre | |
| Lac Pinchi | 6 000-8 000 | 30 novembre 2004 |
Canada | La Première nation de Tlatzen allègue que le mercure a détruit la pêche dans le lac. | Le barrage de confinement des déchets de la mine de mercure s'effondre. | ||
| Mine du ruisseau Payne | 6 800 | 2 octobre 1994 |
Etats-Unis | L'eau d'un bassin de décantation d'argile. La majorité des rejets sont contenus dans la zone minière adjacente ; 500 000 m 3 se sont échappés dans un ruisseau | |||
| Catastrophe de Doñana | 4 500 6 800 |
25 avril 1998 |
Espagne | 15 000 | Résidus acides contenant des métaux lourds | ||
| Mine d'Omaï | 4 200 | 19 août 1995 |
Guyane | 5 250 | Mine d'or. Les rejets de résidus contenaient du cyanure. | ||
| Centrale électrique de Kingston | 4 100 | 22 décembre 2008 |
Etats-Unis | Métaux lourds; gros poissons tués; ville inondée ; | Boues de cendres volantes d'une centrale électrique au charbon. | ||
| Balka Cuficheva | 3 500 | 1981 20 janvier |
Union soviétique | 27 000 | Le fer. | ||
| Los Cédros | 1 500-3 000 | 27 mai 1937 |
Mexique | > 300 décès humains | 25 000 (estimation) | Mine d'argent et d'or. | |
| Quinette, Maemot | 2500 | 1985 | Canada | Vallée de la rivière remplie de déchets sur 2,5 km. | Mine de charbon. | ||
| Cataguas de Rio Pomba | 2 000 | 2007 10 janvier |
Brésil | Mine de bauxite (aluminium) | |||
| Tyrone, Nouveau-Mexique | 2 000 | 1980 13 octobre |
Etats-Unis | Les résidus s'écoulent à 8 km en aval et inondent les terres agricoles. | Mine de cuivre. | ||
| Mine de Hopewell | 1900 | 19 novembre 1994 |
Etats-Unis | Déversement dans les zones humides et la rivière Alafia | L'eau d'un bassin de décantation d'argile | ||
| Merriespruit | 690 | 1994 22 février |
Afrique du Sud | Le lisier a parcouru 2 km, couvrant environ 1 ⁄ 2 km 2 . 17 morts. | 7,040 | Mine d'or. | |
| Coulée de boue du Shanxi en 2008 | 2008 | Chine |