Using temperature as a tracer for analyzing the response of a capillary barrier in waste rock

Stefan Broda, Chadi Sayde, John Selker, Michel Aubertin, Daniela Blessent

In the proceedings of: GeoMontréal 2013: 66th Canadian Geotechnical Conference; 11th joint with IAH-CNC

Session: Soil and Rock Mechanics V

ABSTRACT: Waste rock piles are made of heterogeneous, coarse grained material often covered by finer grained layers compacted by haul traffic, creating highly contrasted hydrogeological conditions that can induce capillary barriers. Such capillary barrier can be used to control the flow of water inside the pile. However, monitoring the performance of capillary barriers at the field-scale is a challenge, as only local point measurements (moisture/suction probes) or spatially distributed but occasional snapshots (electric resistivity) can be utilized. In this study, a monitoring approach based on the distributed temperature sensing method (DTS) is applied for the first time in a mining-hydrogeological environment. The DTS method offers several advantages, including for instance, a small sampling interval (0.01 m in this study) and spatially and temporally continuous collection of temperature data (rather than occasional snapshots obtained with classical methods). An intermediate-scale laboratory experiment is presented and measured temperatures are used for evaluating leakage fluxes across two different layers, along the fiber optical cable buried in waste rock material. The obtained fluxes correspond well with the measured outflows at quasi steady state.

RÉSUMÉ: Les haldes à stériles sont construites de matériaux hétérogènes, à grains grossiers, souvent couvertes par des couches compactées par la circulation de la machinerie, ce qui crée des conditions hydrogéologiques très contrastées qui créent des effets de barrière capillaire. Ces barrières capillaires peuvent être utilisées pour contrôler l™infiltration dans la halde. Toutefois, le suivi de la performance des barrières capillaires à l'échelle réelle est un défi, car seules des mesures ponctuelles (sondes d™humidité/succion) ou des mesures spatialement distribuées mais occasionnelles (résistivité électrique) peuvent être utilisées. Dans cette étude, une approche de suivi basée sur la méthode de détection de la température distribuée (DTS) est appliquée pour la première fois dans un contexte minier hydrogéologique. La méthode DTS offre plusieurs avantages: par exemple, un intervalle d'échantillonnage faible (0.01 m dans cette étude) et l™enregistrement des données spatialement et temporellement continu plutôt que des mesures ponctuelles obtenues avec des méthodes classiques. Une expérience à échelle intermédiaire au laboratoire est présentée et les températures mesurées sont utilisées pour le calcul de flux à travers deux couches différentes, le long du câble à fibre optique enfoui dans des roches stériles. Les flux obtenus correspondent bien avec les débits mesurés à la sortie à l'état quasi stationnaire.

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