Prévention des risques naturels et technologiques

Les risques miniers : une surveillance qui doit être poursuivie, des mesures à intégrer dans les documents d’urbanisme

270 ans d’exploitation minière en Nord - Pas-de-Calais

Après avoir exploité, durant plusieurs siècles, les ressources minérales présentes dans son sous-sol, la France a progressivement vu ses sites d’extraction se fermer.

DRIRE Nord - Pas-de-Calais

La région Nord - Pas-de-Calais a connu une exploitation de la houille et dans une moindre mesure du fer.
L’exploitation du fer a eu lieu dans l’Avesnois et y a laissé à ce jour peu ou pas de trace. L’exploitation de la houille a débuté en 1620 dans le Boulonnais, mais s’est développée à une échelle industrielle de 1720 à 1990, date de la fermeture du dernier puits d’extraction, dans ce que l’on appelle encore aujourd’hui le bassin minier. Allongé, d’ouest en est, sur 100 km au centre de la région, le bassin minier s’étend sur près de 2 000 km2. Le bassin houiller, y compris le Boulonnais, concerne environ 280 communes (122 dans le Nord et 158 dans le Pas-de-Calais). La houille a été exploitée industriellement pendant 270 ans et 2,3 milliards de tonnes de charbon ont été extraites.

ce jour seules deux concessions d’hydrocarbures gazeux sont encore exploitées dans la région par la société Gazonor : elle permettent de valoriser le gisement de « grisou », gaz combustible qui chemine dans les anciennes galeries des mines de houille du bassin minier non ennoyées.

Au total, six concessions de mine de fer et cinquante concessions de mines de houille ont été octroyées [1]. Toutes ces concessions, dont l’exploitation a cessé, ont été renoncées [2].

Les aléas miniers de l’après-mine

Selon l’état des connaissances et des possibilités techniques tous les anciens sites des mines de houille ont été mis en sécurité. Toutefois, malgré ces travaux, la cessation de l’activité minière n’a pas pour autant induit la disparition des risques et nuisances susceptibles d’affecter les terrains de surface situés dans l’emprise des anciennes exploitations. Ainsi, durant la période qui suit l’exploitation, traditionnellement appelée « après-mine », de nombreux désordres peuvent se développer, parfois dès l’arrêt des travaux mais parfois également beaucoup plus tardivement.

D’une manière générale, outre les phénomènes de mouvements de terrain (effondrements localisés autour des puits), les anciens sites miniers peuvent parfois être affectés par des remontées de gaz pouvant présenter des compositions dangereuses. De plus, les perturbations irréversibles que les travaux d’extraction ont induites sur les circulations d’eau souterraine ou de surface peuvent être à l’origine de désordres, tant pour ce qui concerne le schéma de circulation des eaux (inondations des points bas, perturbation du régime des cours d’eau) que pour ce qui concerne leur qualité (pollution des eaux ou des sols).

Ainsi, les aléas liés à l’exploitation de la houille dans le bassin minier Nord - Pas-de-Calais sont :

  • les mouvements de terrains : effondrements localisés des têtes de puits et fontis liés aux galeries de surface ;
  • l’inondation dans les zones affaissées ;
  • la combustion du charbon contenu dans les terrils et le risque d’instabilité des pentes de ceux-ci ;
  • l’émission de grisou en surface.

L’absence de risques d’affaissements miniers, une surveillance des puits pour prévenir des risques d’effondrement localisés

La méthode d’exploitation qui a été utilisée est la méthode d’exploitation dite totale (enlèvement de tout le charbon de la taille exploitée). Il existe toutefois quelques cas d’exploitations partielles par bandes et piliers. Les études ont montré que, pour ces travaux spécifiques, le risque de débourrage de remblais (entraînement des remblais qui comblaient des galeries souterraines lors de la remontée des eaux, créant ainsi des vides) suivi par des ruptures de piliers se traduisant par des affaissements des terrains est quasi nul dans la région.

Pour les zones d’exploitation totale, les vides ont été remblayés jusqu’en 1930, puis ils ont été traités par foudroyage jusqu’en 1990 (le foudroyage est l’opération qui consiste à laisser s’affaisser les matériaux du toit, lors de l’enlèvement du soutènement).

Les études ont montré que cinq ans après l’arrêt des travaux, on ne détecte plus de mouvement de terrains dissociable du mouvement naturel de retrait - gonflement des sols. Par ailleurs depuis 1990, des relevés topographiques sur l’ensemble du bassin minier ont été réalisés. Les résultats ne font apparaître aucun mouvement de terrain.

MEDAD-DPPR / Graphies

Il n’y a plus d’aléa mouvement de terrain ou de risque de remontée de fontis (effondrement très localisé, souterrain, qui se propage verticalement et entraîne un effondrement en surface) dans le bassin minier, en dehors de l’effondrement localisé de la tête d’un puits non encore ennoyé ou de fontis dus à des galeries de sub-surface non traitées (galeries situées à moins de dix mètres de la surface).

L’aléa d’effondrement localisé de la tête d’un puits dû à l’entraînement des remblais dans les galeries lors de la remontée des eaux dans les travaux du fond est toujours possible. Ce phénomène peut provoquer la rupture de la dalle de fermeture du puits avec formation d’un cône d’effondrement dans les terrains de faible cohésion.

Sur les 856 puits de mine de houille qui ont été foncés, seuls 465 puits sont à ce jour matérialisés en surface (leur position est connue avec exactitude et repérée en surface). La matérialisation du puits permet d’effectuer une surveillance directe. Dans le cadre des dossiers d’arrêt des travaux miniers et de renonciation à concession, Charbonnages de France a étudié la situation de chacun des puits du bassin minier en prenant en compte la vulnérabilité des terrains au moment de la rédaction de son dossier. Des travaux de confortement de la tête des puits les plus sensibles ont été réalisés, dans la mesure ou ceux-ci étaient matérialisés en surface. Ce risque ne pouvant être totalement exclu, et compte tenu aussi de la gestion du risque grisou, un suivi semestriel de la présence des remblais de 419 puits matérialisés est réalisé et une zone de protection inconstructible a été définie autour de tous les puits miniers, y compris ceux qui ne sont pas matérialisés mais simplement localisés (connaissance de coordonnées Lambert donnant la position théorique du puits), malgré les recherches réalisées dans la zone d’incertitude.

MEDAD-DPPR / Graphies

Les galeries de sub-surface ont été dans la majorité des cas traitées. Toutefois l’aléa d’effondrement de la galerie ne peut être exclu pour les puits non matérialisés pour lesquels on ne dispose d’aucune information attestant l’absence de ce type de galeries ou son traitement. Ces cas seront pris en compte dans les plans de prévention des risques miniers.

Une définition plus précise des zones d’aléas d’inondation dans les zones affaissées qui devra être prise en compte dans les documents d’urbanisme

L’exploitation des mines de houille a eu pour conséquence de modifier les écoulements des eaux souterraines. Ces eaux, indépendantes des eaux de la nappe phréatique régionale, ne sont pas utilisées. Les pompages d’exhaure ayant tous été arrêtés, ces eaux remontent dans les anciens travaux, très lentement : la remontée des eaux devrait être stabilisée dans cent à trois cents ans selon les zones. Ces eaux d’exhaure n’ayant jamais eu d’utilisation en surface et peu d’influence sur le débit des cours d’eau, l’arrêt des pompages ne génère aucun aléa d’autant qu’il n’y aura aucune émergence de ces eaux. Eu égard à l’aléa d’effondrement localisé de la tête de puits et à l’émission de grisou en surface, cette remontée des eaux souterraines fait l’objet d’une surveillance. En effet, celle-ci se traduira par une mise en pression du grisou dans les anciens travaux miniers les plus hauts.

Enfin, lorsque le niveau d’équilibre des eaux sera atteint, il ne sera plus nécessaire de maintenir une surveillance.

La structure hydrogéologique de la région Nord - Pas-de-Calais a permis de conserver la nappe de la craie au-dessus des exploitations minières et d’éviter une communication entre cette nappe et les eaux souterraines situées dans le houiller. Lorsque les eaux souterraines seront à l’équilibre, seules quelques zones seront en charge par rapport à la nappe de la craie. L’étude hydraulique, hydrogéologique et hydrochimique du bassin minier (dite étude « 3H »), réalisée en 1998-1999, a montré qu’il n’y a aucun risque de pollution provenant des eaux souterraines.

Durant l’exploitation minière, les affaissements ont perturbé les écoulements des eaux superficielles et des eaux usées. Les exploitants ont mis en place au fur et à mesure des besoins des stations de relevage de ces eaux de surface dans les cuvettes d’affaissement pour rétablir les écoulements et prévenir le risque d’inondation potentiel (133 au total).

Aujourd’hui, 74 de ces stations de relevage sont encore en service. Ces installations hydrauliques de sécurité, auxquelles il faut ajouter une digue protégeant une partie de la ville de Bruay-la-Buissière ayant subi un affaissement de dix mètres par rapport au lit de la Lawe, devront être maintenues en service.

Une étude hydraulique de surface récente a permis de constater qu’en marche normale tous ces équipements hydrauliques répondent aux besoins en l’état actuel de l’urbanisation des bassins versants concernés et que le risque de dysfonctionnement est très faible. Des zones d’aléa inondation en cas d’arrêt des pompages ont été définies plus ou moins précisément pour chacune des stations. Des levées topographiques plus précises pourront être réalisées par les collectivités pour définir plus précisément ces zones d’aléa en considérant comme scénario une panne des pompes de huit heures survenant lors d’une pluie centennale sur sols saturés. Ces dernières études pourront être prises en compte par les collectivités dans leurs documents d’urbanisme en fixant en tant que de besoin les règles d’aménagement adaptées à chaque cas.

La combustion du charbon contenu dans les terrils et le risque d’instabilité des pentes : une surveillance mise en place

Les terrils en combustion contiennent de 15 à 35 % de matériaux combustibles et d’autres matières oxydables. De nombreux terrils de la région ont été le siège de combustion lors ou après leur constitution. Aujourd’hui seize terrils sont partiellement ou totalement en combustion dans le bassin minier. Cette combustion se propage lentement de la surface vers la profondeur du terril et se traduit par l’émission de gaz toxiques et des températures de combustion importantes (comprises entre 700 et 1 000 °C) avec des tassements pouvant entraîner des éboulements plus ou moins importants.

Les risques liés à la combustion d’un terril sont des risques de brûlures importantes pour les promeneurs, des risques d’intoxication au débouché immédiat des crevasses lors d’expositions prolongées ou l’ensevelissement sous des éboulements avec ou sans produits chauds (cas de la catastrophe meurtrière de Calonne-Ricouart du 26 août 1975). Chacun de ces risques a déjà fait des victimes dans la région, aussi les zones en combustion ont-elles été ceinturées par une clôture. Une surveillance visuelle et aérienne de l’évolution de cette combustion est réalisée.

Un dispositif de prévention et de surveillance des émissions de grisou en surface

Tant que les anciens travaux du fond ne seront pas ennoyés, le grisou contenu dans les veines de charbon non exploitées va se répandre dans les anciennes galeries minières. La durée très longue de l’ennoyage des anciens travaux miniers confère au risque d’émission de grisou en surface une acuité toute particulière dans le bassin minier à l’urbanisation très dense. Toutefois, le risque est minime sur une bonne partie du bassin minier, tant que la société Gazonor, titulaire de deux titres miniers d’hydrocarbures gazeux, exploitera le gisement de grisou disponible. En effet dans ces zones le gisement de gaz de mine est en dépression.

Les études menées par et à la demande de Charbon­nages de France ont permis d’appréhender l’aléa d’émission de grisou en surface par les terrains ou par les anciens puits miniers. Les zones de susceptibilité forte et moyenne ont été identifiées. En fonction de l’évaluation du risque en surface, un dispositif passif de prévention et de surveillance a été mis en place sans tenir compte de l’influence du captage de grisou réalisé par la société Gazonor. Ce traitement passif, installé sur l’ensemble des réservoirs de gaz du bassin minier, permet une évacuation libre et naturelle du gaz au moyen de sondages de décompression (ils sont au nombre de 73) en fonction de la surpression du réservoir de gaz par rapport à la pression barométrique, ou au moyen d’évents de décompression au niveau des puits situés en partie ou entièrement sous des constructions. Ce dispositif assure un niveau de sécurité satisfaisant. Il est dès à présent opérationnel dans les zones non concernées par les captages de grisou de la société Gazonor, les sondages implantés dans les zones sous influence des captages étant pour l’instant maintenus fermés.

Une gestion de l’après-mine de la responsabilité de l’État

Les dispositions législatives par lesquelles un gisement en fin de concession fait retour à l’État, ont été complétées par la loi du 31 mars 1999 qui rend l’État garant des dommages causés par l’exploitation minière et lui confie la responsabilité des installations nécessaires à la prévention et à la sécurité.

Afin de remplir les responsabilités qui lui incombent, l’État a organisé la gestion de l’après-mine en :

  • continuant de confier les fonctions régaliennes aux administrations centrales et aux services déconcentrés (la DRIRE placée sous l’autorité du préfet) ;
  • confiant les fonctions d’expertises au groupement d’intérêt public Géoderis (structure commune INERIS -BRGM) ; les fonctions de recherche au groupement d’intérêt scientifique GISOS (structure constituée à partir de quatre établissements publics : LAEGO, BRGM, INERIS, École des Mines de Paris) ;
  • confiant, sous l’autorité des DRIRE, les fonctions opérationnelles au département de Prévention et de Sécurité minière (DPSM) du BRGM, département créé en mai 2006.

Le DPSM a pour principale mission la surveillance des anciens sites miniers, la gestion des équipements transférés à l’État, et la réalisation (en qualité de maître d’ouvrage délégué pour le compte de l’État) des travaux de mise en sécurité qui auront été retenus par la DRIRE. Lui sont aussi confiés, sous certaines conditions, la gestion et le suivi des sites des anciennes installations classées des exploitants miniers, ainsi que la gestion des archives techniques et l’information minière.

L’unité territoriale après-mine Nord du DPSM (UTAM Nord), en charge de ces activités pour le bassin minier Nord - Pas-de-Calais, a été créée dès mai 2006 et a commencé à assurer les missions qui lui ont été dévolues.

Notes

[1- Des permis d’exploiter les substances minérales du sous-sol ont été accordés, celles-ci étant propriétés de l’État.

[2- Renonciation au permis d’effectuer des rechercher ou d’exploiter les substances minérales du sous-sol.

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