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Prévention des risques

Les types d’aléas par bassin minier

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publié le 20 juin 2016 (modifié le 1er août 2018)

BASSIN FERRIFERE, BASSIN HOUILLER, BASSIN SALIFERE, AUTRES EXPLOITATIONS MINIÈRES

  BASSIN FERRIFERE

Plusieurs types d’effets en surface ont déjà été ressentis ou peuvent encore se manifester à la suite de la ruine d’édifices souterrains dans les mines de fer de Lorraine.

Le fontis

Le fontis est l’apparition soudaine en surface d’un entonnoir de quelques mètres de rayon et quelques mètres de profondeur. Les dimensions du fontis dépendent de l’importance du vide et de la nature des terrains qui le séparent de la surface.

Ce phénomène a affecté, par exemple, les communes de Moyeuvre-Grande (cité Curel) et d’Hussigny- Godbrange.Le fontis fait suite à une dégradation progressive de la voûte d’une galerie qui remonte peu à peu dans le recouvrement jusqu’à percer au jour.

Le fontis ne se produira pas si la galerie est suffisamment profonde, car le foisonnement des blocs du toit vient alors combler le vide avant qu’il n’atteigne la surface. Le risque de fontis peut également être écarté si un banc épais et résistant arrête la dégradation progressive. Dans les conditions du bassin ferrifère lorrain, les fontis ne peuvent pas apparaître pour des vides de profondeur supérieure à 50 m.

Cette hauteur limite peut être réduite dans certains cas selon le résultat d’investigations particulières de la zone.

Les fontis font l’objet d’une caractérisation en aléa faible, moyen ou fort selon les cas.

L’affaissement progressif

L’affaissement progressif est le deuxième type d’instabilité pouvant survenir au-dessus d’une exploitation par chambres et piliers. Il se traduit par la formation en surface d’une cuvette de quelques dizaines à quelques centaines de mètres de diamètre. Au centre de la cuvette les terrains descendent verticalement. Sur les bords, les terrains se mettent en pente avec un étirement sur les bords extérieurs (ouverture de fractures) et un raccourcissement sur les bords intérieurs (apparition de bourrelets).

Ce phénomène a affecté, par exemple, les communes d’Auboué, Moutiers et Roncourt. L’affaissement progressif de surface est analogue à celui qui est volontairement produit par un dépilage intégral. Il fait suite à la ruine de travaux miniers souterrains suffisamment étendus pour que les effets remontent jusqu’en surface.
Les bords de la cuvette d’affaissement débordent la verticale des travaux effondrés au fond. L’angle d’influence varie entre 10° et 35° selon l’environnement de la zone au fond. Plus les travaux sont profonds, plus la cuvette d’affaissement est étalée.

L’affaissement de la surface se produit généralement progressivement en quelques jours ou en quelques mois selon une dynamique propre au contexte minier et géologique.

Affaissement

Les bâtiments en surface sont sensibles à la mise en pente des terrains ainsi qu’aux effets d’extension dans la zone d’étirement et de compression dans la zone de raccourcissement.

Ils sont d’autant plus vulnérables qu’ils sont longs et élancés. Les effets sont d’autant plus élevés que l’amplitude de l’affaissement au centre de la cuvette est grande et que la profondeur des travaux miniers est faible.

Les résultats des études de modélisation ont permis de définir les paramètres des cuvettes d’affaissement ; ainsi pour chacune de ces zones ont été calculés à la fin du processus d’affaissement :

  • Am : affaissement maximum qui serait observé au centre de la cuvette
  • Pm : pente maximum que prendraient les terrains
  • Dm : déformation maximum que pourraient subir les terrains (en compression ou en extension)

L’effondrement brutal

Dans certains cas, la ruine de l’édifice minier ne se fait pas progressivement, mais on observe l’effondrement en bloc de l’ensemble des terrains compris entre le fond et la surface. L’effondrement de la surface se produit alors de manière dynamique, en quelques secondes. Une forte secousse sismique est ressentie. Les bords de la zone affectée sont plus abrupts que dans le cas de la cuvette d’affaissement, des crevasses ouvertes y apparaissent.
Pour qu’un effondrement brutal se produise, deux conditions au moins doivent être remplies : les travaux du fond doivent être très fragiles (fort taux de défruitement, piliers élancés) : ceci constitue le critère géométrique, un banc épais et résistant doit exister dans le recouvrement ; la rupture de ce banc qui protégeait les piliers du poids des terrains déclenche le processus d’effondrement : ceci constitue le critère géologique.

Le tassement

On qualifie de tassement les désordres affectant les terrains de surface de faible ampleur tant en terme d’abaissement de terrains (ordre décimétrique) qu’en terme d’extension de la surface affectées. Les effets ne se font généralement sentir que sur les bâtiments les plus sensibles (grandes emprises, grandes hauteurs).Au dessus de certains dépilages à faible profondeur (< 50 m), même bien foudroyés, les terrains ne se recompactent pas complètement. Les zones déconsolidées par le foudroyage sont susceptibles de se compacter localement par exemple sous l’action de la circulation d’eau météorique.
Tassement

  BASSIN HOUILLER

Hormis des aléas d’effondrement de têtes de puits très localisés, le bassin houiller n’est, de manière générale, plus affecté par les affaissements de terrains du fait de la profondeur des travaux (jusqu’à 1000 mètres) et des méthodes d’exploitations qui permettent de laisser de faibles volumes de vides résiduels.

Des surrections de terrains sont cependant attendues pendant la remontée des eaux. Ces mouvements de terrains seront répartis de façon homogène et uniforme, ce qui n’aura pas d’incidence sur la pente des terrains et les aménagements en surface (bâti, infrastructures).

Par ailleurs, des mouvements de terrains pourraient, le cas échéant, intervenir dans le cas particulier des zones exploitées en dressants (« sillon profond » sur le territoire de Freyming-Merlebach).

Enfin, en raison de la présence d’ouvrages à faible profondeur (galeries de remblayage, rampants de ventilateurs, anciens sites de stockage d’explosifs,…, situés à moins de 50 mètres de profondeur) une étude spécifique a été réalisée par l’INERIS (DRS-06-77673/RN01) pour le compte de Charbonnages de France. Les conclusions de cette étude ont conduit l’exploitant minier à traiter 5 ouvrages sur les 15 présentant un aléa de type fontis.

Pour les 10 ouvrages restant, situés hors zone urbanisée, les porters à connaissances par commune ont été réalisés en novembre 2008. Les communes concernées sont : Petite-Rosselle, Forbach, Saint-Avold, Merlebach, Creutzwald.

Dans le cadre de l’après-mine, les principaux risques residuels sont le gaz de mine (grisou) et la remontée de nappe au droit des zones bâties, au regard desquels des dispositions spécifiques sont prises.

Complémentairement, vis-à-vis d’un risque spécifique de dégradation de la qualité des eaux souterraines par l’eau d’ennoyage des anciens travaux, des installations de pompage au sein des réservoirs miniers ont été prévues pour rabattre le niveau de ces derniers. L’eau minière ainsi prélevée est traitée par un dispositif de décantation et de lagunage avant son rejet dans le milieu récepteur. Une installation de cette nature est en service depuis fin 2009 à Creutzwald avec rejet dans la Bisten. D’autres installations, prévues sur le secteur Centre-Est, sont en cours de préparation.

  BASSIN SALIFERE

Les principaux risques redoutés dans les bassins salifères sont les instabilités de terrain, consécutives d’une part, à une arrivée massive et incontrôlée d’eau douce ou de saumure dans les mines exploitées par chambres et piliers et, d’autre part, à l’effondrement d’une cavité saline créée par dissolution (méthode extensive).

Quelques événements passés peuvent être mentionnés :

  • 1864 : inondation de la mine de Dieuze (affaissement de terrains en surface)
  • 1873 : effondrement de l’ancienne mine de Varangéville
  • 1872 : affaissement (6m) et fontis à Einville-au-Jard
  • 1876 : affaissement rapide au-dessus d’un lac salé à Art-sur-Meurthe
  • 1879 : affaissement du sol assez brusque à Varangéville
  • 1913 : effondrement localisé entre les 2 anciens puits à Dieuze

  AUTRES EXPLOITATIONS MINIÈRES

Dans un souci de complétude, il convenait d’ajouter que des aléas de type tassement, effondrement localisé et écroulements rocheux ont été cartographiés en lorraine. Ceux-ci sont liés à de très anciennes exploitations minières de cuivre et/ou de plomb. Ce type d’aléa est rencé dans en Moselle (Falck, Hargarten-aux-Mines, Longeville-lès-Saint-Avold et Saint-Avold) ainsi que dans les Vosges (Bussang, Le Menil, Fresse-sur-Moselle).