« Affaissement et effondrement miniers » : différence entre les versions
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=== Le phénomène d'effondrement ===
L'effondrement est au contraire plus rapide, voire brutal. Il se traduit en surface par une variation instantanée de la [[topographie]] locale (cuvette d’affaissement), voire {{incise|lorsque la profondeur de l’excavation est faible relativement à son épaisseur}} à un trou béant en surface qualifié de « [[fontis]] » (à ne pas confondre avec les [[doline]]s qui sont dues à un phénomène naturel de dissolution [[karstique]]).
L’effondrement peut être délibéré mais il est généralement la conséquence accidentelle de l’évolution des chambres à piliers après l’abandon de l’exploitation (cas de certaines mines [[lorraine]]s ou des carrières souterraines de [[craie]] en [[Normandie]] par exemple). La capacité de résistance des piliers se dégrade en effet sensiblement à long terme : leur aire de soutènement peut diminuer par écaillement et leurs propriétés mécaniques peuvent changer en présence d'eau. Selon l'[[Ineris]] <ref name =ineris2010>[http://www.ineris.fr/index.php?module=doc&action=getFile&id=4047 rapport INERIS intitulé ''Impact du changement climatique sur la stabilité des cavités souterraines''] ; mardi 30 mars 2010), 12 pages, PDF, publié le mardi 30 mars 2010</ref>, en France, les ''piliers'' et cavités souterraines situés au niveau de la battance du plafond de la nappe pourraient être rendus plus vulnérables dans un futur proche, à cause des [[dérèglements climatiques]] qui selon les météorologues induiront des pluies plus fortes et fréquentes en hiver, et des sécheresses plus fréquentes en été.
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Pour les populations touchées et sur le moment, un effondrement peut être confondu avec un [[tremblement de terre]]. Les [[sismographe]]s et l'identification de l'épicentre permettent de les différencier des vrais [[séisme]]s. le [[BRGM]] a listé les « faux séismes » survenus en France. Ils sont souvent dû à des affaissements miniers<ref>[http://www.sisfrance.net/donnees_faux.asp?DPT=59&com=aucun SisFrance : catalogue des faux séismes et séismes douteux]</ref>. Il peut être accompagné d'un [[séisme induit]] (autrefois dénommé pseudoséisme)<ref>Troch Kevin (2018)''Ne pas grever l'avenir au bénéfice du présent : une histoire environnementale de l'extraction du charbon, de la fin du 18e siècle jusqu'à l'Entre-deux-guerres : un développement non soutenable : l'Exemple du Couchant de Mons et du Valenciennois'' |Thèse de doctorat en Histoire soutenue à l'USTl le 02-02-2018|[http://www.theses.fr/s107450 Résumé]</ref>.
L'effondrement peut intervenir par rupture brusque du toit de l'exploitation.
Il peut se produire longtemps après la fin de l'exploitation (comme avec l'« effondrement tardif » du Petit Clos près de [[Saint-Étienne]] qui s'est produit plus de cent ans après l'exploitation de couches situées à moins de {{unité|100|mètres}} de profondeur<ref>F. Bardo, P. Duffaut et G. Sanglerat, ''Affaissements miniers tardifs et feux de vieux travaux à Saint-Étienne'' | Espace souterrain, Paris | Revue française de géotechnique ; {{ISSN|0181-0529}}, {{Numéro avec majuscule|78}}, 1997, {{p.|63-77}} (12 ref.) ; Ed : Presses de l’École nationale des ponts et chaussées, Paris ([http://cat.inist.fr/?aModele=afficheN&cpsidt=2652971 Résumé/Abstract avec Inist-CNRS]). </ref>, avec dans ce cas, en outre, un [[feu de mine]] (combustion du charbon dans des cavités abandonnés). Des effondrements et affaissements sont fréquents dans tous les types de mines au-dessus de cavités anciennes ou récentes, ou de cavités naturelles, mais les feux de mines aussi appelés feux de « vieux travaux » sont plus rares et spécifiques des gisements d'hydrocarbures.
== Influence de l’eau sur la stabilité mécanique des sites miniers à l'abandon ==
L’exploitation minière exige souvent un pompage d’assèchement (''exhaure'') pour rabattre la [[nappe phréatique]] et éviter l'inondation des galeries et autres excavations.
Au terme de l’exploitation, si l'on ne poursuit pas l’exhaure, le niveau de la nappe remonte jusqu'à trouver un nouvel état d’équilibre<ref>Rogoz, « Water Capacity of Abandoned Working in Underground Coal Mines », ''Proc. Int. Conf. : Water in Mining and Underground Works'', SIAMOS, Granada (Espagne), 1978.</ref> [[hydrogéologie|hydrogéologique]] (le temps nécessaire au rééquilibrage du niveau phréatique pouvant varier de quelques mois à quelques décennies, voire plus d'un siècle dans les mines profondes (celles du Nord-Pas-de-Calais par exemple).
L'effet de l'eau sur la stabilité mécanique des exploitations minières abandonnées est complexe, car pouvant se traduire positivement et négativement.
* Une roche saturée en eau perd de sa résistance, dans des proportions variable selon le type de roche (les matériaux [[siliceux]] sont généralement plus sensibles à l'eau que les matériaux [[calcaire]]s). Mais la pression hydrostatique peut aussi jouer un rôle de support du toit (déjaugeage), qui soulage les piliers, à condition que cet effet ne soit pas contrebalancé par la perte de confinement horizontal à l'intérieur des piliers. Le risque est accru lors de la phase transitoire d’ennoyage, durant laquelle de fortes pressions hydrauliques peuvent augmenter sensiblement la fracturation du milieu.
* Quand la nappe remonte dans les réseaux miniers souterrains et le proche sous-sol, elle peut avoir deux effets antagonistes<ref name=PNZH/> :
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== [[Bassin minier du Nord-Pas-de-Calais|Bassin houiller du Nord-Pas-de-Calais]] ==
L'exploitation [[houille|houillère]] a duré plus de {{Nobr|270 ans}} ; du premier puits ouvert en [[1620]] (dans le [[Boulonnais]]) à la production industrielle massive des années [[1720]] à [[1990]]. Elle a concerné des veines épaisses de quelques mètres au maximum, et souvent à grande profondeur (plusieurs centaines de mètres). On estime qu'environ {{Nobr|2,3 milliards}} de tonnes de charbon ont été ainsi extraites de ce bassin, laissant des cavités plus ou moins importantes sous environ {{Nobr|280 communes}} (122 dans le Nord et 158 dans le Pas-de-Calais) <ref name=DRIREprofilEnv>Profil environnemental/Enjeux régionaux ; Prévention des risques naturels et technologiques [Présentation par la DRIRE des enjeux concernant les risques naturels et technologiques] (Voir le chapitre ''Les risques miniers : une surveillance qui doit être poursuivie, des mesures à intégrer dans les documents d’urbanisme''), consulté 2010/04/30</ref>.
Sauf très localement quelques exploitation en galeries soutenues par des piliers épargnés, la méthode d’exploitation consistait à enlever tout le charbon facilement disponible. Les galeries étaient initialement remblayés (jusqu’en [[1930]]), période à partir de laquelle les galeries ont été traités selon la ''technique du foudroyage'', plus rapide et bien moins coûteuse que le remblayage. On laissait simplement s'affaisser le plafond des galeries après enlèvement de leur soutènement<ref name=DRIREprofilEnv/>. Selon la DRIRE, l'essentiel des mouvements de sol (retrait - gonflement des sols) étaient stabilisés cinq ans après l’arrêt des travaux, ce que semblent confirmer les relevés topographiques faits dans les {{Nobr|années 1990}}<ref name=DRIREprofilEnv/>.
Au-dessus des grandes zones d'effondrement, de vastes cuvettes se sont constituées, atteignant jusqu'à {{Unité|17|mètres}} de profondeur (en règle générale, on estime que l'affaissement total atteint 80 % des épaisseurs cumulées des différentes veines exploitées) se sont alors formées au-dessus des veines exploitées.
Ces déformations sont si larges qu'elles n'ont pas eu conséquences majeures sur les constructions (habitations, ouvrages d'art, etc.) situées au cœur des zones affaissements. Mais en périphérie, au contraire, des mouvements de bascule et de traction et l'étirement des sols ont entraîné de graves dommages et souvent la ruine des structures bâties. Les canalisations ont été touchées aussi (certains réseaux d'[[assainissement]] ont même vu une inversion de leur sens d'écoulement, et se sont rompus, aggravant la [[pollution]] du sous-sol et de la [[nappe phréatique]] de l'ancien bassin minier du [[Nord (département français)|Nord]] et du [[Pas-de-Calais]], notamment par les [[nitrate]]s. Cela d'autant plus que, conscientes de la vulnérabilité des réseaux et de leur manque d'efficacité en de pareilles circonstances, les compagnies minières s'étaient souvent dispensées d'en construire (hors centres urbains).
Les puits ont théoriquement tous été remblayés. Mais des «
D'une façon générale, les affaissements miniers sont à l'origine de modifications irréversibles des écoulements de surface qui ont nécessité la construction de stations de relevage des eaux usées et pluviales. Cette situation a compliqué le développement [[Urbanisme|urbain]] puisque les populations sont exposées aux [[inondation]]s en cas de défaillance des équipements.
Tout au début du {{s-|XXI}}, [[Charbonnages de France]] gérait encore 54 stations de dénoiement par relevage des eaux.
[[Image:Noyelles-sous-Lens-Relevement-Canal.jpg|thumb|upright=3|center|Noyelles-sous-Lens, la station de relèvement en bordure du canal de Lens.]]
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L'exploitation minière (environ {{Nobr|800 millions}} de tonnes extraites de 1856 à 2004 est désormais terminée, mais elle a laissé, du fait de la méthode employée « par chambres et piliers » de grands volumes de galeries abandonnées (environ {{Nobr|200 millions}} de {{m3}} de vides résiduels).
Ces galeries et cavités se trouvent à des profondeurs variant, selon les zones de quelques mètres à près de deux cents mètres de profondeur. La nappe remontante les ennoie progressivement depuis l'arrêt des pompages d'exhaures (en 2006).
La méthode d'exploitation était basée sur le principe que, en laissant des piliers de dimensions suffisantes, ces piliers seraient capables de résister dans le temps, sans s'effondrer. Les experts de l'époque avaient cependant sous-estimé la perte de résistance de ces piliers dans le temps.
Des sinistres récents, à partir de 1996 à [[Auboué]] notamment, ont amené à reconsidérer complètement le problème et à étudier le risque de mouvements et affaissements de terrain.
Des études menées depuis 1997 ont permis de caractériser plusieurs types de risques.{{lesquels}}
== En Belgique ==
L'exploitation du charbon en Belgique remonte au Moyen Âge pour les bassins du Borinage et de Liège. À partir du {{s-|XVIII}} et jusqu'à la seconde moitié du {{s-|XX}}, le charbon est extrait dans les bassins du Borinage, du Centre, de Charleroi-Basse Sambre et de Liège. En Flandre, le charbon est extrait à partir de 1907 dans la Campine limbourgeoise<ref>{{Ouvrage|langue = français|auteur1 = Francis Groff|titre = Au cœur du charbon. Histoire des mines et des mineurs en Belgique|lieu = Nalinnes|éditeur = Acacia|année = 2013
Durant leur période d'activité, ces charbonnages ont un impact important sur la surface, causant de nombreux « dégâts miniers ». L'affaissement de terrain constitue le type de « dégât minier » qui suscite le plus de réaction de la part des habitants de la surface, notamment à cause des dommages causés par ces affaissements aux terrains et aux constructions<ref>{{Ouvrage
Les personnes lésées peuvent recourir aux tribunaux civils pour régler le différend qui les lient aux charbonnages. Les charbonnages, soit par conciliation, soit par contrainte juridique, sont tenus de réparer financièrement ou physiquement les dégâts causés par leur activité extractive. Toutefois, en 1934, la situation change.
En 1934, la ville de Gosselies est déclarée sinistrée à la suite des affaissements causés par le Charbonnage du Grand-Conty et Spinois. Les deux tiers des bâtiments de la ville sont déclarés comme sévèrement endommagés et menaçant ruines. Le charbonnage se trouve dans l'incapacité de payer le montant des dommages. L'État décide d'assurer une grande partie des dédommagements afin de faire face à cette catastrophe<ref>{{Ouvrage
La catastrophe de Gosselies se trouve à l'origine de la création du Fonds national de garantie pour la réparation des dégâts houillers et de la prise en charge par l'État belge de la question des affaissements de terrains et des «
La loi du {{date-|12 juillet 1939}} institue un Fonds national de garantie pour la réparation des dégâts houillers «
Ce fonds est alimenté par les concessionnaires des charbonnages en fonction de leur production. Neuf dixièmes de leurs contributions alimentent leur compte personnel (dit Fonds A), le dernier dixième est versé dans un compte commun (dit Fonds B) qui intervient si le fonds A s’avère insuffisant. Le Fonds national de garantie pour la réparation des dégâts houillers intervient dans les demandes d’indemnisation si la concession responsable des dommages a participé à l’alimentation du fonds pendant au moins trois ans et si cette concession a cessé ses activités extractives sur le site concerné.
Les compétences du Fonds national de garantie sont transférées en 1947 au ministère du Combustible et de l’Énergie. En 1949, le Fonds est transféré au ministère de la Coordination économique. Après la suppression de ce ministère la même année, le Fonds passe au sein du ministère des Affaires économiques<ref>{{Ouvrage
À cause des événements liés à la Seconde guerre mondiale et à la Reconstruction, le Fonds ne devient véritablement actif qu'à partir de 1952, date à partir de laquelle il est régulièrement alimenté par les charbonnages.
Le Fonds national de garantie pour la réparation des dégâts houillers est supprimé le {{date-|31 décembre 1997}}<ref>{{Ouvrage
Les archives relatives à ces thématiques ont fait l'objet d'une recension dans le guide Garden des Archives de l'État en Belgique (Guide des archives relatives à l'environnement en Belgique entre 1700 et 1980, produites par les institutions publiques)<ref>{{Lien web
== Le fontis ==
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== Affaissement et zones humides ==
De nombreux affaissements deviennent des points bas topographiques qui {{incise|sauf pompage et relevage des eaux}} peuvent devenir des [[zones humides]] d'intérêt écologique.
Ces zones, si elles sont pérennes, sont alimentées passivement (ou activement, dans le cas d'un pompage d'exhaure) par au moins l'une des trois voies suivantes<ref name=PNZH>[http://drupalzh.oieau.fr/drupal/sites/default/files/file/Les_zones_humides_64p.pdf PNRZH ; Programme National de Recherche sur les Zones Humides], PDF, 64 pages. (voir notamment les pages 41 et suivantes) </ref> :
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* affaissement topographique descendu sous le niveau piézométrique zéro (plafond naturel de la nappe sous-jacente la plus superficielle) ;
* tassement de sols relativement imperméable formant une cuvette conservant l'eau de ruissellement de ce néo-bassin versant.
Ces eaux et zones sont souvent plus vulnérables à diverses pollutions, étant donné leur origine et contexte de fonctionnement écologique, mais elles peuvent aussi jouer un rôle épurateur important pour les [[nitrate]]s, [[phosphate]]s et [[matières organiques]] (fonction de [[lagunage naturel]]).
<br />Par contre les [[métaux lourds]] ou [[polluants organiques persistants]] peuvent s'accumuler dans les [[sédiment]]s et contaminer le [[réseau trophique]]([[bioaccumulation]], [[bioconcentration]]…)
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* {{ouvrage|auteur1=J. Bear|auteur2= C. Tsang|auteur3= G. Marsily |date=1993|langue=anglais|titre=Flow and Contaminant Transport in Fractured Rock|lieu=Berkeley|éditeur= Académie Press|numéro édition=1}}
* {{article|langue=anglais|auteur1=B. Berkowitz|auteur2=J. Bear|auteur3= C. Braester |date=1983|titre=Continuum Models for Contaminant Transport in Fractured Porous Formations|périodique= Water Resources Research |volume=19|numéro=4}}.
* {{article|langue=anglais|auteur= C.-S. Chen|date=1986|titre=Solutions for Radionuclide Transport From an Injection Well Into a Single Fracture in a Porous Formation|périodique= Water Resources Research |volume=22|numéro=4}}.
* {{ouvrage|auteur=Gustave Dumont|titre=Des affaissements du sol produits par l'exploitation houillère |sous-titre= Mémoire adressé à l'Administration communale de Liége|éditeur= L. de Thier|date= 1871|lire en ligne=https://books.google.be/books?id=QulTPBDMCd8C}}.
* {{article|auteur1= G.E. Grisak|auteur2= J.F. Pickens|langue=anglais|date=1980|titre=Solute Transport Through Fractured Média 1|sous-titre= The Effect of Matrix Diffusion|périodique= Water Resources Research |volume= 16|numéro=4}}.
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* {{Article|langue=anglais|auteur1=K.S. Novakowski|date=1994|titre=Field Measurement of Radial Solute Transport in Fractured Rock|périodique= Water Resources Research|volume= 33 |numéro=1}}.
* {{ouvrage|auteur1=D. Pacyna|auteur2=J. Denayer|date=2010|lire en ligne=http://geologie.wallonie.be/files/content/sites/geoprod/files/ressources/soussol/admin/CSSG_risquescontraintes_minesminierescarrsout.pdf |titre=Mines, minières et carrières en Wallonie|sous-titre= Risques associés et contraintes|éditeur= Service géologique de Wallonie}}.
* {{article|auteur=Proust|titre= Étude sur les affaissements miniers dans le bassin du Nord et du Pas-de-Calais|périodique= Revue de l’industrie minérale|date= juin-juillet 1964|volume= 46|numéro=6 et 7}}.
* {{Article|langue=anglais|auteur1=F.W. Schwartz|auteur2=L. Smith|date=1988|titre=A Continuant Approach for Modeling Mass Transport in Fractured Média |périodique=Water Resources Research |volume= 24 |numéro=8}}.
* {{Article|langue=anglais|auteur1=K.J. Slough|auteur2=E.A. Sudicky|auteur3=P.A. Forsyth |date=1999|titre=Importance of Rock Matrix Entry Pressure on DNAPL Migration in Fractured Geologic Materials |périodique=Groundwater |volume= 37|numéro=2}}.
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