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Prévention des risques

Suivi de l’ennoyage du bassin Houiller

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publié le 23 septembre 2019

La cessation des activités minières de Charbonnages de France (CdF) dans le bassin houiller lorrain s’est accompagnée de l’arrêt des exhaures entrainant l’ennoyage des travaux du fond. Cet ennoyage est du aux infiltrations d’eau venant de la nappe des Grès du Trias inférieur (GTi) située au dessus des zones exploitées. Ces dernières, une fois ennoyées, constituent des "réservoirs miniers". Au terme de l’ennoyage des travaux du fond, la nappe phréatique se reconstitue et il en résulte alors une remontée progressive de son niveau (ou piézométrie).

   LES RESERVOIRS DU BASSIN HOUILLER LORRAIN

En raison de la configuration des travaux, quatre réservoirs miniers hydrauliquement indépendants sont à distinguer.

L’ennoyage des réservoirs indépendants de Folschviller et de Faulquemont a été réalisé maintenant depuis de nombreuses années. Ces réservoirs, dépourvus de point de débordement en surface, ont été remplis rapidement, sur une durée de 1 à 2 années. Les travaux du fond de Folschviller ont été ennoyés en 1980 et forment un réservoir dont le volume est estimé à 6 Mm3. Ceux du secteur de Faulquemont constituent depuis 1990 un réservoir d’environ 8 Mm3. A la suite de l’ennoyage, la nappe sus-jacente s’est reconstituée et son niveau actuel n’a plus de lien avec la mine.

L’ennoyage des deux derniers secteurs d’exploitation a été engagé en 2006 sur la zone Ouest et Centre-Est.

Coupe de principe

Réservoir Ouest (secteur de La Houve) : Le volume total du réservoir est évalué à 32 Mm3 et la durée d’ennoyage des travaux du fond est estimée à 2,6 ans. Ce réservoir était déjà partiellement ennoyé depuis 2001, à environ 30% du volume total. L’arrêt des exhaures est intervenu le 11 décembre 2006 et il a été estimé que la durée d’ennoyage des vides résiduels pourrait être de 21 mois.

Le 16 décembre 2008, le niveau du réservoir minier atteignait la cote + 127 mNGF permettant de considérer que l’ensemble des travaux miniers de La Houve était ennoyé. Au terme de ce processus, il convenait de s’attacher à préserver la qualité de la nappe des GTi vis-à-vis d’un risque de minéralisation par l’eau du réservoir minier. Cet objectif est assuré en maintenant les infiltrations de la nappe des GTi en direction du réservoir minier sous-jacent. A cette fin, un dispositif de pompage et de traitement de l’eau minière a été mis en place à Creutzwald au niveau du puits 1 de La Houve.

Les travaux d’équipement du puits ont été réalisés par anticipation dans l’objectif d’une disponibilité fin 2008. La surveillance de la côte d’ennoyage s’est poursuivie jusqu’à l’atteinte d’une cote suffisante permettant d’engager les essais destinés à vérifier le bon fonctionnement du dispositif. Les derniers essais ont été réalisés en octobre 2009.

Flash du 26/11/2009 : La station de pompage et de traitement des eaux minières de La Houve a officiellement été mise en service ce jour. Cette étape constitue par la même occasion le début de la phase de renouvellement de l’eau du réservoir minier, dont la durée pourrait s’étaler sur plusieurs décennies.
Flash du 15/02/2012 : Un piézomètre complémentaire à été mis en place dans la zone d’échanges nappe/mine du Barrois à Creutzwald. Sa cote de référence apparaît dorénavant dans les courbes de suivi données ci-dessous pour le secteur Ouest.
Flash mis à jour le 24/05/2019 : Le secteur du bassin houiller lorrain est concerné depuis plusieurs années par une diminution significative des prélèvements d’eau industrielle et des besoins en eau des collectivités. Des études ont été menées en conséquence afin d’évaluer l’impact de ce phénomène sur le niveau futur de la nappe d’eau souterraine. Une page Internet y est consacrée spécifiquement.
Bien que la cause ne soit pas minière mais conjoncturelle, une adaptation du dispositif de pompage a été engagée afin d’être en capacité d’absorber l’augmentation de la charge hydraulique attendue en conséquence de la diminution des prélèvements de surface. A cette fin, des travaux visant à adapter la capacité de pompage de la station de La Houve ont été engagés. Des essais de pompage ont été réalisés afin de vérifier la bonne exécution des travaux, lesquels indiquent de bonnes performances des installations jusqu’à 200 m3/h.

Réservoir Centre-Est (secteur De Wendel/Sarre et Moselle) : L’arrêt des exhaures est intervenu en juin 2006 et la durée d’ennoyage est estimée à 6 ans.

Constitué de plusieurs sous-ensembles, ce réservoir est le plus volumineux du bassin houiller lorrain et représente un volume total évalué à 154 Mm3.

Vue simplifiée du réservoir Centre-Est en grand format (nouvelle fenêtre)
Vue simplifiée du réservoir Centre-Est

Une partie du champ d’exploitation sarrois (Luisenthal) a été hydrauliquement isolée au moyen d’un serrement (barrage) pour préserver les mines encore exploitées en Allemagne (voir détail de la carte du réservoir Centre-Est ci-dessous).

Les sous-ensembles en cours d’ennoyage communiquent à différents étages, ce qui implique un processus de remplissage plus complexe que celui des réservoirs miniers décrits précédemment. Par ailleurs, un point de débordement naturel du réservoir minier dans la Rosselle existe en Allemagne, au niveau du puits Gustavschacht.

Le temps nécessaire à la remontée de la nappe des GTi successive à l’ennoyage des réservoirs miniers a été estimé en 2006 à environ 20 à 30 ans. Une actualisation de ces prévisions a été engagée en conséquence d’une accentuation de la diminution des prélèvements d’eau à usage industriel et potable constatée depuis.

En effet, toute modification du régime d’exploitation de la nappe des GTi est susceptible de modifier la durée prédéfinie. Un dispositif de surveillance a été mis en place pour suivre la progression du niveau de la nappe dans les zones bâties situées en fond de vallée.

Flash du 18/06/2012 : Six ans après l’arrêt des exhaures de Simon 5 qui ont représentées jusqu’à 1800 m3/h de débit vers le Bruchgraben, affluent de la Rosselle, un premier essai de pompage a été réalisé le 18 juin 2012 dans le cadre du chantier de construction de la station de pompage et de traitement des eaux minières de Simon 5 (Forbach). L’eau prélevée à faible débit (<100 m3/h) est utilisée dans le cadre d’essais hydrauliques dont la validation permettra par la suite d’engager les travaux de plantation et d’aménagements paysagers.
Flash du 26/10/2012 : La station de pompage et de traitement des eaux minières de Simon 5 fera prochainement l’objet d’une phase de validation hydraulique en vue de vérifier le bon fonctionnement des installations et l’efficacité du dispositif de traitement. Cette étape prévue à très faible débit (60 à 80 m3/h) constitue un préalable à la réception définitive du chantier. Elle sera engagée courant novembre en concertation avec les services techniques de la commune dès confirmation de l’achèvement des travaux de curage du Bruchgraben entrepris par ces derniers.
Flash du 29/11/2012 : Inauguration de la station de pompage et de traitement des eaux minières de Simon 5 (Forbach) : Après contrôle de la qualité des eaux de mines utilisées pour le remplissage des bassins, puis des lagunes (absence de HAP, BTEX, PCB, …), une phase d’essai à très faible débit (60m3/h) a été engagée afin de vérifier les performances de la station.
Flash du 16/12/2013 : Après divers travaux de finition et contrôles des performances de la station Simon 5 étalés sur 12 mois, les résultats d’analyse ont été présentés lors de la dernière réunion du GIAM qui s’est tenue le 12/12/2013 à Freyming-Merlebach. Depuis, le débit de pompage a été porté aux environs de 100 m3/h.
Flash du 02/06/2014 : L’ordre de travaux de la DREAL concernant la construction de la station de pompage et de traitement de Vouters a été donné au DPSM au 2ième trimestre 2014.
Flash du 31/07/2014 : Le chantier de construction de la station de pompage et de traitement de Vouters a été lancé.
Flash du 08/06/2015 : Le chantier de construction de la station de pompage et de traitement de Vouters est quasi achevé. Son inauguration en vue de la phase d’essai est prévue à court terme. Son association au fonctionenemnt de la station SIMON 5 sera l’occasion d’afiner les connaissances sur le réservoir minier et son comportement avec deux dispositifs de pompage en service.
Flash du 11/09/2015 : Inauguration de la station de pompage et de traitement de Vouters

Dossier de presse BRGM de la station Vouters (format pdf - 4.1 Mo - 09/09/2015)
Photographie BRGM de la station de traitement de Vouters

   SURVEILLANCE DE L’ENNOYAGE - ASPECT QUANTITATIF

L’ennoyage des réservoirs miniers est surveillé en France et en Allemagne (réservoir Centre-Est) au moyen de sondes pressiométriques situées dans certains puits de mine. La surveillance en territoire français est assurée par le département prévention et sécurité minière (DPSM) du BRGM dans le cadre des missions d’après-mine qui lui sont confiées par l’Etat.

La carte et les liens qui suivent donnent une représentation schématique des réservoirs et le résultat des suivis de l’ennoyage qui y sont associées.

Parallèlement à ce dispositif, une surveillance de la qualité de la nappe des GTi est assurée dans les zones susceptibles d’être sous influence des réservoirs miniers.

Nota : Au cours du mois de juillet 2009, un réétalonnage des sondes piézométriques a été réalisé sur le secteur Centre-Est dans le cadre de la surveillance de l’ennoyage. Les courbes ont été réajustées en conséquence.

Flash du 15/02/2012 ci-dessus : Mise en place d’un piézomètre complémentaire dans le secteur Barrois (Creutzwald).
Flash du 26/10/2012 ci-dessus : Station de pompage et de traitement des eaux minières de Simon 5 (Forbach) : Prête pour les tests d’efficacité du dispositif de traitement, étape préalable à la réception des travaux.
Flash du 29/11/2012 ci-dessus : Inauguration de la station de pompage et de traitement des eaux minières de Simon 5 (Forbach). Station en service à faible débit (60 m3/h).
Flash du 24/01/2014 : Le début des travaux de construction de la station de pompage et de traitement de Vouters est envisagé au 1er trimestre 2014.
Flash du 02/06/2014 ci-dessus : L’ordre de travaux de la DREAL concernant la construction de la station de pompage et de traitement de Vouters a été donné au DPSM au 2ième trimestre 2014.
Flash du 31/07/2014 : Le chantier de construction de la station de pompage et de traitement de Vouters a été lancé.
Flash du 08/06/2015 : Le chantier de construction de la station de pompage et de traitement de Vouters est quasi achevé. Son inauguration en vue de la phase d’essai est prévue à court terme. Son association au fonctionenemnt de la station SIMON 5 sera l’occasion d’afiner les connaissances sur le réservoir minier et son comportement avec deux dispositifs de pompage en service.
Flash du 11/09/2015 : Inauguration de la station de pompage et de traitement de Vouters

Dossier de presse BRGM de la station Vouters (format pdf - 4.1 Mo - 09/09/2015)

  ACCEDEZ AUX COURBES DE SUIVI DE L’ENNOYAGE (m.à.j. au 02/09/2019)

NOTA : A compter de 2014, compte-tenu du ralentissement important de la vitesse d’ennoyage du réservoir Centre-Est constaté depuis 2013 et de la maîtrise du niveau du réservoir Ouest, la mise à jour des courbes est réalisée à une fréquence trimestrielle.

   SURVEILLANCE DE L’ENNOYAGE - ASPECT QUALITATIF

Différentes études ont été produites sur la qualité des eaux d’ennoyage des réservoirs miniers et sur son amélioration dans le temps grâce aux pompages. Des analyses sont régulièrement réalisées sur des échantillons prélevés au sein de différents ouvrages afin de vérifier que la qualité de l’eau minière évolue dans les proportions prévues, mais aussi pour s’assurer de l’efficacité des mesures compensatoires mises en œuvre (rabattement du niveau des réservoirs miniers, absence d’impact sur les zones exploitées pour la production d’eau potable).

Concernant spécifiquement l’eau minière, deux types de résultats sont à distinguer selon qu’ils sont issus d’échantillons prélevés avec ou sans pompage. Ainsi, les échantillons analysés sur les puits Vouters et Simon 5 sont obtenus à l’aide d’un préleveur (sans pompage), alors que sur le puits 1 de La Houve ils sont pris au refoulement de la pompe en amont de la station de traitement depuis la mise en service fin 2009 de la station de pompage et de traitement des eaux minières.

Outre les mesures précitées, une surveillance de la qualité de la nappe des GTi est assurée au moyen de plusieurs ouvrages (Piézomètres notés IPA 1 à 3) localisés entre les zones d’échange nappe/mine et celles de la nappe des GTi à préserver d’un risque éventuel de minéralisation d’origine minière. La position des ouvrages au droit ou à proximité des réservoirs miniers a été choisie de manière à permettre, le cas échéant, le constat de la dégradation de la qualité de la nappe avant que celle-ci n’atteigne les zones protégées. Dans l’éventualité d’une origine minière à cette dégradation, des mesures adaptées pourraient être définies avec un délai de mise en oeuvre suffisant (plusieurs années).

Les résultats de surveillance sont communiqués à l’occasion des réunions du Groupe d’Information sur l’Après-Mine (GIAM).Ils sont également versés dans la banque nationale d’Accès aux Données sur les Eaux Souterraines (ADES) qui rassemble sur le site Internet public www.ades.eaufrance.fr les données nationales, quantitatives et qualitatives, relatives aux eaux souterraines.

Vue d’ensemble des principaux points surveillés :
La carte de principe cliquable (format pdf - 75.3 ko - 03/04/2012) ci-dessous donne une vue d’ensemble des réservoirs miniers et localise les principaux points surveillés. Un clic sur l’ouvrage après-mine choisi (en italique) ouvre le lien vers les données ADES.

Il convient de noter que dans un souci de mutualisation des informations, certains résultats sont produits par l’Agence de l’Eau Rhin-Meuse qui a accès à quelques ouvrages après-mines.

Surveillance_reservoirs_miniers_ADES
Surveillance_reservoirs_miniers_ADES