La stabilité des pentes est critique lorsqu’il s’agit d’une mine à ciel ouvert. Les facteurs qui influencent la stabilité des pentes ou qui montrent la présence d’instabilités doivent être surveillés afin que la mine puisse continuer d’être exploitée en toute sécurité. Selon la méthode de surveillance des pentes utilisée, la collecte de données peut nécessiter des mesures manuelles exigeant que le personnel de terrain s’approche des pentes ou des crêtes de la fosse, où une instabilité peut se produire.
Grâce aux progrès technologiques d’aujourd’hui, il existe des solutions de rechange au travail près des pentes et des crêtes de fosse aux fins de la collecte de données de surveillance des pentes. À l’aide de la photogrammétrie et des possibilités qu’offrent les nuages de points 3D, les équipes peuvent maintenant enregistrer, analyser et surveiller plus efficacement la stabilité des pentes d’une mine et, surtout, à une distance sécuritaire.
Golder travaille en étroite collaboration avec Relations Couronne‑Autochtones et Affaires du Nord Canada (RCAANC) au complexe minier Faro, au Yukon (Canada), afin de réussir à mettre en œuvre cette technologie.
Contexte du projet : mine Faro (Canada)
Le complexe minier Faro a déjà été la plus grande mine de plomb et de zinc à ciel ouvert du monde. Aujourd’hui, selon le gouvernement du Canada, il s’agit du site de l’un des projets d’assainissement de mine abandonnée les plus difficiles au Canada. Le complexe comprend trois mines à ciel ouvert (Faro, Grum et Vangorda), maintenant inactives, et plusieurs installations de confinement des déchets et de l’eau. La mine a été fermée en 1998 et fait l’objet de travaux d’entretien et de maintenance.
Golder participe à l’évaluation environnementale du projet d’assainissement et est par ailleurs chargée, depuis 2002, de l’examen de la stabilité des pentes des fosses, qui est un volet important du programme de maintenance.
Dans le passé, le programme de surveillance des fosses prévoyait ce qui suit :
- des inspections visuelles régulières pour déceler des indices de la stabilité des pentes;
- des mesures manuelles de la distance entre les crêtes de fosse et les axes de recul des crêtes;
- des données de surveillance obtenues à partir de points de déplacement des pentes situés près des crêtes de fosse.
La surveillance du recul des crêtes au moyen de mesures manuelles a exigé que le personnel de terrain travaille près des crêtes. Au fil des ans, des préoccupations en matière de sécurité du personnel du site ont entraîné l’abandon de cette méthode. Des solutions de rechange pour la surveillance de la stabilité des pentes de fosse ont été évaluées en 2015.
Aperçu de la méthode de surveillance photogrammétrique
La surveillance photogrammétrique a été choisie plutôt que les approches habituelles, comme les relevés de géoradar et LiDAR, comme méthode rentable de surveillance à distance et précise de la stabilité des pentes de fosse et d’atténuation des risques pour la sécurité du personnel qui accède aux crêtes et aux pentes de fosse. En 2016, un réseau de photogrammétrie a été mis en place au complexe minier Faro. Il consiste en des trépieds d’arpentage en aluminium installés en face de la zone d’intérêt de chaque fosse (c.-à-d. la zone de la pente surveillée) et en un appareil photo reflex mono‑objectif numérique (DSLR) placé sur chaque trépied pendant la collecte de données. Des photographies des pentes de fosse sont prises à intervalles réguliers, et des modèles 3D sont générés à l’aide d’un logiciel de photogrammétrie. Les déplacements de pente qui se produisent sur un intervalle donné peuvent être détectés en comparant les nuages de points 3D générés à chaque fois que des données sont recueillies.
Voici à quoi ressemble le déroulement du travail d’analyse de la pente d’une fosse à l’aide de cette méthode :
- des photos chevauchantes des zones d’intérêt sont prises;
- des nuages de points 3D sont générés à partir des photos à l’aide d’un logiciel de photogrammétrie;
- les nuages de points sont comparés pour détecter les déplacements qui se produisent sur la pente entre les dates de collecte des données de photogrammétrie pour les nuages de points sélectionnés;
- les résultats sont analysés et interprétés pour rendre compte de la stabilité de la pente.
Exemple de résultat : mine Faro
Voici un exemple de résultats d’analyse photogrammétrique pour la mine Faro. La comparaison suivante entre les nuages de points générés à partir des photos prises de la paroi est de la mine Faro en août et mai 2020 a permis de cerner plusieurs zones d’érosion localisée, d’encrassement et d’éboulement sur les pentes de la fosse. Les résultats ont également montré des zones de déplacement apparent causé par la fonte des neiges et les différences de végétation. Nous avons passé en revue les photos pour vérifier quels déplacements montrés par la modélisation étaient attribuables à des déplacements réels de la pente et lesquels étaient attribuables à des changements de végétation et de la couverture de neige.
Les amplitudes de déplacement mesurées à partir des résultats du modèle montrent, en général, un déplacement négatif (déplacement dans la pente en raison de l’érosion, de l’encrassement et d’éboulements) allant jusqu’à 1 m et un déplacement positif (déplacement hors de la pente en raison de l’accumulation de matériaux) allant jusqu’à 0,7 m. Une zone d’éboulements dans la partie supérieure de la pente a subi des déplacements plus importants, allant jusqu’à 2,5 m de déplacement négatif et 1,3 m de déplacement positif.
Les résultats de la comparaison d’août à mai 2020 montrent des déplacements localisés qui n’ont pas d’incidence sur la stabilité générale de la paroi est de la mine Faro. Un plan de mesures d’intervention en cas d’événements déclencheurs (TARP) est en place pour les fosses à ciel ouvert au complexe minier Faro. Dans ce cadre, les déplacements montrés par la surveillance photogrammétrique et d’autres composantes de surveillance des pentes de fosse peuvent déclencher un niveau d’alerte (jaune, orange ou rouge) selon l’ampleur, la portée et le taux de déplacement observés au moyen des données. Si l’un de ces niveaux d’alerte est déclenché, le TARP précise l’intervention correspondante, qui peut comprendre une augmentation de la fréquence de surveillance des fosses, ainsi que des restrictions d’accès aux fosses.
Conclusion
Le réseau de photogrammétrie de la mine Faro fonctionne bien depuis 2016. Il comporte une précision moyenne d’environ 20 cm, ce qui est considéré comme acceptable pour la détection d’instabilités de pente de grande envergure sur le site du projet. La surveillance photogrammétrique est utilisée conjointement avec des inspections visuelles régulières par le personnel de terrain et des données annuelles de surveillance du déplacement des pentes pour fournir de l’information sur la stabilité de celles-ci.
Les principaux avantages de la surveillance photogrammétrique sont que les données peuvent être recueillies rapidement, à distance (de façon à accroître la sécurité des travailleurs) et à un coût relativement faible. Il faut davantage traiter de données pour détecter les déplacements de pentes comparativement à d’autres méthodes d’arpentage (p. ex. prismes ou radar), mais le processus peut être simplifié à la suite de sa mise en œuvre et de la mobilisation d’un personnel dévoué.
Au moyen du réseau photogrammétrique, Golder offre à RCAANC une source sûre et fiable de données de surveillance des pentes, qui complète les autres composantes du système de surveillance. Cette méthode s’est révélée simple, précise, rentable et facile à vérifier pour bien surveiller les déplacements des pentes des mines Faro, Vangorda et Grum.
