février 2014

Lancement du forage à érosion à Cigar Lake

Un gisement d'uranium complexe pousse à créer une nouvelle méthode d'exploitation minière dans le bassin d'Athabasca

Par Alexandra Lopez-Pacheco

En décembre, la société Cameco annonçait qu'elle avait commencé le forage à érosion sur le minerai de sa mine d'uranium de Cigar Lake, dans le nord de la Saskatchewan. Cette annonce a marqué le lancement d'une nouvelle méthode d'exploitation minière reposant sur une technologie spécifiquement conçue pour ce gisement unique, pour la modique somme de 2,6 milliards $ et dont le développement a demandé 20 ans.

« Personne ne pensait qu'il était possible d'extraire un corps minéralisé aussi difficile », explique Uwe Restner de Sandvik Mining, dont la société a étroitement collaboré avec Cameco pour fabriquer ce système qui a rendu possible l'exploitation minière à Cigar Lake. « Cameco a fait preuve de beaucoup de courage pour adopter cette vision pratiquement irréalisable et en faire une mission possible. »

Découvert en 1981, le gisement de Cigar Lake contient des ressources estimées à 217 millions de livres d'uranium à haute teneur, ce qui en fait le deuxième plus grand gisement de ce type au monde. D'après Cameco, la durée de vie de la mine sera de 15 ans sur la base des réserves actuelles, et la capacité quotidienne de production atteindra entre 100 et 140 tonnes. Mais parvenir à ces objectifs n'est pas chose simple : le corps minéralisé, du grès aquifère recouvrant le socle rocheux, se trouve à quelque 450 mètres sous terre. Pour venir ajouter aux complexités et aux risques, l'eau est soumise à une pression hydrostatique, renforçant ainsi les chances d'une inondation de la mine. Et comme si cela ne suffisait pas, viennent s'ajouter les problèmes liés aux formations de roches friables et à un environnement exposé à un haut niveau de rayonnement. À une époque, ces problèmes semblaient insurmontables.

Mais depuis le début des années 1990, les propriétaires de Cigar Lake se sont engagés à exploiter le gisement. Cameco, soutenu par ses partenaires de coentreprise, a décidé de développer une nouvelle méthode d'exploitation minière qui permettrait d'extraire l'uranium en toute sécurité là où les méthodes classiques ne le permettaient pas en raison des problèmes d'instabilité du sol et d'infiltration de l'eau. En 1992, les chercheurs ont mené des tests souterrains dans le corps minéralisé et ont comparé diverses méthodes puis, une année plus tard, en ont conclu que le forage à érosion était la méthode présentant le plus grand potentiel. Cette méthode utilise de l'eau soumise à haute pression pour creuser des cavités dans le corps minéralisé. La boue de minerai en résultant est ensuite collectée par un réseau de tuyaux.

Afin d'utiliser son système de forage à érosion (JBS - jet boring system) efficacement, Cameco a dû tout d'abord gérer le problème de toute l'eau entourant le gisement. Ainsi, l'équipe a commencé par congeler le corps minéralisé, ce qui stabilise les conditions au sol et empêche l'eau de s'infiltrer tout en offrant une protection aux travailleurs contre le rayonnement. Cameco a construit un système comprenant une unité de réfrigération à l'ammoniac à la surface (utilisé pour les systèmes de gel de surface et souterrains), un système de tuyauterie transportant la saumure en surface et sous terre ainsi que des tuyaux pour la congélation sur place.

Le forage à érosion se fonde sur plusieurs technologies, dont le nettoyage au jet à haute pression utilisé pour les sables bitumineux, associé à d'autres méthodes éprouvées de forage employées dans les secteurs minier et du pétrole. En 2000, le premier prototype de JBS de Cigar Lake était en place. Comme on l'espérait, d'autres tests ont démontré que le système pourrait, en principe, fonctionner. Et les vrais travaux ont pu commencer.

Travailler contre vents et marées

En 2005, Cigar Lake était prêt à la construction. Cameco et Sandvik collaboraient étroitement et un second système de JBS a été installé, en tirant les enseignements des précédentes installations. « Le système principal pour le forage à érosion est resté plus ou moins le même au fil des ans », explique M. Restner. « On fore, on installe le cuvelage et on commence les opérations de forage à érosion de manière à nettoyer au jet le minerai avec de l'eau soumise à une pression élevée. »

Malheureusement, en octobre 2006, le projet a rencontré un problème majeur lorsque les galeries ont été inondées après un éboulement de terrain dans une zone de la mine en développement. En août 2008, une deuxième infiltration d'eau s'est produite dans une autre partie de la mine alors qu'elle était en cours d'assèchement. Après la première inondation, Cameco a pris du recul et a commencé à réévaluer et à repenser la conception de la mine ainsi que les pratiques qui permettraient de minimiser le risque d'infiltration d'eau. Après la deuxième inondation, l'équipe en a fait sa priorité. Les changements comprenaient un système d'exhaure modernisé comprenant trois principaux systèmes de pompage d'une capacité de 2 500 mètres cubes par heure, fournis par des pompes centrifuges multicellulaires à haut débit qui peuvent gérer les besoins quotidiens en termes d'assèchement ainsi que les entrées d'eau imprévues.

Association des meilleures technologies

« Parfois, les travaux les plus innovants sont ceux qui imitent, à défaut d'une meilleure solution, des technologies de diverses sources et les réunissent en un seul lot », explique Steve Lowen, directeur général à Cigar Lake. « Nous avons essayé d'adopter les pratiques utilisées pour les sables bitumineux ainsi que les conceptions de systèmes de traitement qui gèrent les matériaux radioactifs développés sur le site de la rivière McArthur et ailleurs. En réalité, l'innovation est l'association de toutes les meilleures pièces réunies en un seul lot. »

M. Lowen fait remarquer que Cameco s'est appuyée sur les expériences passées de sa mine d'uranium de la rivière McArthur. « Pour Cigar Lake, nous avons eu recours à certaines des personnes qui avaient participé à la mise en service du site de la rivière McArthur, aussi nous avons pu appliquer l'expérience et les connaissances tirées de nos autres sites miniers. »

Le minerai collecté par le système JBS à Cigar Lake est placé dans un circuit souterrain de broyage et d'épaississement puis il est pompé jusqu'à la surface sous forme de boue. De là, le minerai est chargé dans des conteneurs puis transporté par camion jusqu'au concentrateur. Pour éviter le risque d'exposition au radon (un gaz descendant de l'uranium), tout le système est fermé. Le JBS dispose d'un équipement de surveillance du rayonnement. « On ne laisse jamais l'uranium dans un espace ouvert », explique M. Lowen. « Il se trouve toujours dans des conduites fermées et loin des travailleurs. »

La plus grande difficulté pour les directeurs de projet a été de réunir les technologies de divers domaines. « Le plus important avec le système JBS était de prouver qu'il pouvait découper ce minerai à haute teneur avec un jet d'eau à haute pression », explique M. Restner. « Ensuite, bien entendu, il fallait étudier l'organisation de la mine, donc considérer l'intégralité du système. Il ne s'agit pas d'un simple système d'excavation. Ce système est totalement intégré dans l'infrastructure de la mine. »

Cigar Lake disposera à terme de quatre systèmes JBS sur place, chacun ayant fait l'objet de grandes améliorations grâce aux leçons tirées de l'itération précédente. La mine pourra atteindre sa capacité totale de production avec deux systèmes en service.

Sandvik travaille actuellement sur la troisième variante du JBS. « Dans le premier système, les commandes étaient très élémentaires, mais les deuxième et troisième systèmes comportent beaucoup plus de fonctions d'intégration et d'automatisation, et tout se trouve dans la cabine, ce qui permet à l'opérateur du JBS d'avoir accès à son application mais également aux commandes pour l'infrastructure de la mine », explique M. Restner. « Par exemple, il aura le contrôle total des pompes à haute pression et des systèmes connexes. Nous modifions actuellement le premier système de manière à pouvoir y ajouter ces améliorations. »

Le système de forage à érosion de Cigar Lake est alimenté par un réseau informatique ultrasophistiqué dans lequel chaque ordinateur peut prendre les commandes des autres en fonction de ce qui est nécessaire. « Ceci rend le système relativement complexe et tout le système électrique doit être en parfait état car toute coupure pourrait affecter la communication entre les différents systèmes », explique M. Restner. « Le JBS comprend de nombreux composants et sous-systèmes différents qui doivent fonctionner ensemble et communiquent entre eux par voie numérique. Avec toutes ces interconnexions, il faut s'assurer que tous les composants fonctionnent. On ne peut se permettre d'avoir un maillon faible dans la chaîne car il perturberait l'intégralité du système. »

La construction est maintenant terminée et l'exploitation a commencé, aussi les travailleurs du projet ont abordé une nouvelle courbe d'apprentissage. « À ce jour, nous avons prouvé que la technologie fonctionne en toute sécurité, que l'on peut obtenir une cavité stable et que les éléments fondamentaux du système marchent bien dans cette cavité », déclare M. Lowen. « Nous n'avons plus qu'à réitérer nos efforts au cours des quelques années à venir afin de prouver que nous pouvons atteindre notre capacité nominale en procédant à toutes les modifications nécessaires en termes d'efficacité, mais je suis convaincu que nous y parviendrons. »

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Traduit par Karen Rolland

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