Mines de fer de Baffinland - Projet Mary River

Mines de fer de Baffinland - Projet Mary River

Développement d’une mine, d’un port à Steensby Inlet (Bassin de Foxe) et 145 km de chemin de fer entre la mine et le port, afin d’amener sur le marché un minerai de grande qualité.

Le gisement de minerai de fer de la Mary River est situé à 520 km au nord du Cercle Polaire Arctique sur l’Île de Baffin. Baffinland Iron Mines Corporation (BIM) a travaillé sur un projet pour développer une mine, un port à Steensby Inlet (Bassin de Foxe) et 145 km de chemin de fer entre la mine et le port, afin d’amener sur le marché un minerai de grande qualité.

Depuis 2005, SYSTRA Canada a été le consultant ferroviaire de choix de BIM. SYSTRA Canada a accompagné BIM avec succès sur les volets ferroviaires de l’étude exploratoire, de l’étude définitive de faisabilité et de la phase de conception détaillée, mise en sommeil en décembre 2008 du fait de la situation économique internationale. SYSTRA Canada a ensuite été invitée à participer à l’étude de faisabilité révisée, un exercice de conception d’optimisation et une conception détaillée accélérée en 2011-2012.

DESCRIPTION

Étude de faisabilité

Deux sites portuaires potentiels avaient été identifiés afin d’exporter jusqu’à 10MTPA de minerai de fer. SYSTRA Canada a été consultée pour évaluer les alignements de chemin de fer proposés pour desservir chacun des ports. Des alternatives pour chaque port ont été identifiées au cours d’un exercice d’évaluation des alignements et d’une visite du site. L’étude de faisabilité a fourni :

  • La conception d’une plate-forme appropriée pour les zones de pergélisol situées à des profondeurs variables de la couche active ;
  • Les plans et profils d’un niveau préfaisabilité pour quatre routes possibles ;
  • Les quantités de matières et les coûts de construction pour chaque itinéraire ;
  • La définition des plans de construction et des calendriers de réalisation, afin d’estimer les flux de trésorerie pendant la construction ;
  • Les plans d’exploitation et les effectifs pour une exploitation ferroviaire autonome isolée, avec un nombre limité de jours d’exploitation, en raison des conditions climatiques extrêmes ;
  • La main-d’œuvre et les besoins en matériaux y compris le remplacement du matériel roulant, pour chaque année du cycle de vie du projet ;
  • Une estimation du coût annuel du transport par tonne de minerai, y compris les coûts d’investissement annualisés au cours des 35 années de la vie projetée de la mine.

Étude définitive de faisabilité

L’étude de faisabilité définitive a nécessité une estimation de coûts d’une précision de ± 15 % et la conception de la voie ferrée à un niveau avancé prenant en compte le pergélisol et un environnement d’exploitation plus au nord, et plus froid que pour tout autre chemin de fer dans le monde.

Une campagne de LIDAR a été requise et les plans et profils des alignements ont été développés pour les routes du nord et du sud. La conception préliminaire de six grands ponts et de nombreuses structures a été réalisée. La piste, le drainage, la signalisation, les télécommunications, le matériel d’entretien, les installations et le matériel roulant ont été spécifiés. Les paramètres de fonctionnement optimal, notamment les effectifs du personnel d’exploitation, ont été définis pour le transport de 18 millions de tonnes de minerai par an avec une capacité à terme de 30 MTPA.

L’exploitation ferroviaire a été modélisée en tenant compte de la taille limitée des zones de stockage et en fonction des opérations portuaires, dont l’ampleur varie du simple au double entre le mois le plus calme et le mois le plus actif, en raison de l’impact de la banquise sur les calendriers d’expédition.

Le chemin de fer proposé (route sud) avait une longueur totale de plus de 195 km (voies de garages et cours comprises), et nécessitait plus de 12 millions de mètres cubes de terrassements (terre et rocher). Outre les défis liés à la construction dans un environnement très hostile, le projet devait se conformer aux règlements édités par 19 organismes d’approbations.

Conception détaillée

Les principaux défis du projet sont directement liés à l’éloignement du site, à la fenêtre limitée pour le travail d’exploration sur le terrain et au climat extrême. Il a fallu concevoir le projet assez rapidement pour fournir les premiers éléments nécessaires aux demandes d’autorisations administratives et à l’approvisionnement de certains équipements demandant un long délai entre commande et livraison.

Cette phase a présenté les caractéristiques suivantes :

  • Le travail de conception a inclus une coordination étroite avec les équipes de conception portuaire et minière, afin d’assurer la compatibilité des services et éviter toute duplication des installations ;
  • Les critères de conception ont dû répondre aux contraintes environnementales uniques affectant la construction et l’exploitation ;
  • La conception s’est attachée à réduire les déblais dans les sols sensibles au dégel, à ne pas remblayer les cours d’eau (présence de poissons) et à éviter les zones d’intérêt archéologique ;
  • Les études hydrologiques et hydrauliques ont identifié les débits des écoulements d’eau et les types de franchissements appropriés sur la base de mesures effectuées sur le terrain, dans une région avec des caractéristiques de ruissellement printanier uniques ;
  • Compte tenu des problèmes logistiques liés à ce site très éloigné, la conception des ponts s’est appuyée sur des sections modulaires et standards (travées métalliques et éléments préfabriqués) ;
  • Le matériel de voie a été spécifié en mettant en avant son adaptation au froid extrême ;
  • La conception de la signalisation et des systèmes de télécommunications a pris en compte les besoins opérationnels et de construction ;
  • L’optimisation de la configuration du bâtiment de maintenance ferroviaire était essentielle pour réduire la taille des installations sans compromettre leur capacité à répondre aux exigences fonctionnelles ;
  • Les spécifications des locomotives et des wagons de fret ont été sujettes à des exigences spécifiques pour le fonctionnement dans un climat froid ;
  • Une route a été conçue afin de permettre l’accès des véhicules pendant la construction du chemin de fer ;
  • Différentes équipes de conception technique ont travaillé en parallèle pour répondre à un calendrier de construction en régime accéléré, et à une saison très limitée pour l’expédition des matériaux et équipements.

Le projet a été suspendu en raison de la situation économique de 2008.

Étude d’impact sur l’environnement

Le dossier d’étude d’impact sur l’environnement a été préparé sur la base des plans d’alignement et sur la conception des routes d’accès, à leur stade d’avancement de 2008.

Étude de faisabilité révisée et optimisation de la conception

SYSTRA Canada a pris en compte les études géotechniques réalisées pendant l’été 2008 et la conception détaillée de 2008, afin de préparer une estimation des quantités du projet.

SYSTRA Canada a également mis à jour le plan d’exploitation proposé et a fourni une estimation révisée des besoins en main-d’œuvre, en matériel roulant et en équipement, afin de réaliser une analyse financière du projet. Cette analyse considérait également les matériaux et carburants nécessaires à l’exploitation du chemin de fer tout au long de son cycle de vie.

D’autres études géotechniques ont été réalisées pendant l‘été 2011, en particulier au niveau des zones de tunnels et des zones exposées à un risque de chutes de pierres. L’étude des risques associés au pergélisol et l’information géotechnique complémentaire accumulée en 2011 ont amené à redéfinir les exigences de conception pour les sections d’alignement où la roche devait être entaillée, en fonction des différents profils géotechniques. Elles ont également conduit à identifier des zones exposées à des risques élevés d’éboulement. La ligne principale du chemin de fer a été optimisée et redessinée, les gares de triage de la mine et du port ont été relocalisées et redessinées, afin de prendre en compte les nouvelles données géotechniques disponibles et la conception optimisée de la mine et des installations portuaires.

Une étude de la propagation des ondes radio a également été menée afin de permettre la préparation des spécifications des systèmes de signalisation et de télécommunications.

CANARAIL a également fourni un soutien technique pendant le processus d’examen des impacts environnementaux devant la Commission d’Examen des Impacts du Nunavut et devant d’autres organismes gouvernementaux.

Conception détaillée de construction en régime accéléré

CANARAIL a développé la conception détaillée des gares de triage, les schémas fonctionnels des ateliers et a rédigé les spécifications techniques préliminaires pour le matériel roulant et l’équipement d’entretien des voies. Ce travail a compris :

  • L’évaluation des diverses conceptions de terminaux, en particulier quant à leur capacité d’adaptation pour faire face à des trains plus longs et accueillir une future montée en puissance de la production minière ;
  • Les plans d’aménagement fonctionnel de l’atelier de maintenance destiné à accueillir les locomotives, wagons de minerais et les matériels d’entretien (route et rail), les véhicules et l’équipement nécessaire pour le fonctionnement du port ;
  • La conception de l’alignement final pour les zones de triage et les terminaux. Cela a nécessité de modéliser le ruissellement de l’eau de pluie pour tenir compte du sol gelé pendant les premières pluies de printemps. Il était essentiel de garder les appareils de voie hors de l’eau, car l’eau était susceptible de geler pendant la nuit ;
  • Des études hydrologiques et hydrauliques ont été revues et ajustées sur la base des résultats d’une analyse des risques du projet.

La composante ferroviaire du projet a été suspendue en raison de la situation économique en 2012.

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