La stabilité des pentes est un enjeu crucial dans les mines à ciel ouvert. Les facteurs qui influencent leur stabilité ou qui révèlent leurs problèmes de stabilité doivent être évalués afin de garantir la sûreté et la continuité de l’exploitation minière. Selon la méthode de surveillance utilisée, le personnel qui collecte les données peut être amené à prendre des mesures à la main en s’approchant des pentes ou des crêtes, des zones potentiellement instables.

Or, grâce aux avancées technologiques actuelles, il existe des solutions de rechange à cette pratique. Grâce à la photogrammétrie et aux nuages de points 3D, les équipes peuvent désormais enregistrer, analyser et surveiller la stabilité des pentes de fosse de manière plus efficacement et, surtout, à une distance sécuritaire.

WSP collabore étroitement avec Relations Couronne-Autochtones et Affaires du Nord Canada (RCAANC) sur le complexe minier de Faro (FMC), situé au Yukon, pour mettre en œuvre cette technologie.

Contexte du projet : Mine de Faro, Canada

Le complexe minier de Faro (FMC) était autrefois la plus grande mine à ciel ouvert de plomb-zinc au monde. Aujourd’hui, selon le gouvernement du Canada, il s’agit de l’un des projets de réhabilitation de mines abandonnées les plus complexes du pays. Le site compte trois fosses à ciel ouvert (Faro, Grum et Vangorda), désormais inactives, ainsi que plusieurs installations de confinement des déchets miniers et des eaux contaminées. La mine a été fermée en 1998 et est actuellement en phase de surveillance et de maintenance.

WSP participe à l’évaluation environnementale du projet de réhabilitation et est chargée depuis 2002 de réaliser l’analyse de la stabilité des pentes, un volet important du programme de surveillance et de maintenance.

Jusqu’à présent, le programme de surveillance des pentes de fosse comprenait :

• Des inspections visuelles régulières pour détecter les signes d’instabilité
• Des mesures manuelles de la distance entre les crêtes et les repères de régression des crêtes
• Des données de suivi des relevés issues de points de déplacement situés près des crêtes

Les mesures manuelles nécessitaient de se trouver proche des crêtes, ce qui a soulevé des préoccupations de sécurité et mené à l’abandon de cette méthode. D’autres solutions de surveillance de la stabilité des pentes de fosse de rechange ont alors été évaluées en 2015.

Aperçu de la méthode de surveillance par photogrammétrie

La surveillance par photogrammétrie a été privilégiée par rapport à des approches plus conventionnelles, telles que les relevés RADAR et LiDAR. Il s’agit d’une méthode économique qui permet de surveiller à distance et avec précision la stabilité des pentes de fosses, tout en réduisant les risques liés à l’accès du personnel aux crêtes et aux versants des fosses. En 2016, un réseau de photogrammétrie a été mis en place au complexe minier de Faro : des trépieds en aluminium sont installés face aux zones d’intérêt (c’est-à-dire, les zones de pente analysées), et une caméra reflex numérique est placée sur chaque trépied pour la collecte de données. Des photos sont prises à intervalles réguliers, puis des modèles 3D sont créés à l’aide d’un logiciel de photogrammétrie. Les déplacements de pente sont détectés en comparant les nuages de points 3D obtenus à chaque collecte de données.

Le processus d’analyse d’une pente de fosse à l’aide de cette méthode se déroule comme suit :

• Des photos avec recouvrement sont prises des zones d’intérêt.
• 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 afin de détecter les déplacements survenus sur la pente entre les dates de collecte des données photogrammétriques pour les nuages de points sélectionnés.

Les résultats sont ensuite analysés et interprétés pour évaluer la stabilité de la pente.

Exemple d’analyse : Fosse de Faro

Voici des résultats d’analyse photogrammétrique pour la fosse de Faro. Une comparaison entre les nuages de points générés à partir de photos prises du mur est de la fosse de Faro en août 2020 et en mai 2020 a permis de repérer plusieurs zones d’érosion localisée, de glissements et de chutes de pierres sur la pente de la fosse. Les résultats ont également mis en évidence des zones de déplacement apparent attribuables à la fonte des neiges et aux variations de végétation. Les photographies ont été examinées afin de confirmer quels déplacements indiqués par les résultats de modélisation correspondaient à de réels mouvements de pente et lesquels étaient dus à des changements de végétation et de couverture neigeuse.

Les amplitudes de déplacement mesurées à partir des résultats du modèle indiquent, en général, des déplacements négatifs (vers l’intérieur de la pente, dus à l’érosion, aux glissements et aux chutes de pierres) allant jusqu’à 1 mètre, et des déplacements positifs (vers l’extérieur de la pente, dus à l’accumulation de matériaux) allant jusqu’à 0,7 mètre. Une zone de chute de pierres située dans la partie supérieure de la pente présente des déplacements plus importants, atteignant jusqu’à 2,5 mètres de déplacement négatif et 1,3 mètre de déplacement positif.

Les résultats de la comparaison entre août 2020 et mai 2020 révèlent des déplacements localisés qui n’ont pas d’incidences sur la stabilité globale du mur est de la fosse de Faro. Un plan d’intervention en cas de détection de risque (Trigger Action Response Plan ou TARP, en anglais) est en place pour les fosses à ciel ouvert du complexe minier de Faro. Selon ce plan des fosses à ciel ouvert, les déplacements détectés par la surveillance photogrammétrique et les autres composantes de suivi des pentes peuvent déclencher un niveau d’alerte (jaune, orange ou rouge), en fonction de l’amplitude, de l’étendue et de la vitesse des déplacements observés dans les données. Si l’un de ces niveaux d’alerte est déclenché, le plan prévoit une intervention appropriée, pouvant inclure une augmentation de la fréquence de surveillance de la fosse ainsi que des restrictions d’accès à celle-ci.

Conclusion

Le réseau de photogrammétrie fonctionne bien depuis 2016, avec une précision moyenne de 20 cm, qui est considérée comme étant dans la plage acceptable pour la détection d’instabilités de pente à grande échelle sur ce site de projet. La surveillance par photogrammétrie est utilisée avec des inspections visuelles régulières effectuées par le personnel de terrain, ainsi que des données de suivi des relevés annuelles portant sur les points de déplacement des pentes, afin de fournir de l’information sur la stabilité des pentes.

Les principaux avantages de la photogrammétrie sont de pouvoir recueillir rapidement des données à distance, ce qui améliore la sécurité des travailleurs, tout en étant relativement peu coûteux. Même si cette méthode nécessite davantage de traitement pour détecter les déplacements de pente comparativement à d’autres techniques de levés (comme celles utilisant des prismes ou des radars), le processus peut être optimisé après sa mise en œuvre, notamment grâce à l’intervention de personnel dédié.

Grâce au réseau de photogrammétrie, WSP fournit à RCAANC une source de données de surveillance des pentes fiable et sûre, qui vient compléter les autres composantes du système de suivi. Cette méthode s’est révélée simple, précise, économique et facilement vérifiable pour surveiller efficacement les déplacements de pente dans les fosses de Faro, de Vangorda et de Grum.  

* Ce projet a été réalisé par Golder, qui s’est joint à WSP dans le cadre d’une acquisition réalisée en 2021.