Site officiel de l'ADSN, Association de Défense du Sud Nivernais

 

 

Les exploitations souterraines

 

Il existe diverses méthodes pour l'exploitation des gisements souterrains. Elles ont toutes en commun le creusement de puits et de galeries d'accès au gisement et l'emploi de machines ou d'explosifs pour l'extraction du charbon. Les accidents dans les mines souterraines sont fréquents - toutes les statistiques placent les mines de charbon parmi les lieux de travail les plus dangereux - et le risque de catastrophes est toujours présent dans de telles opérations. Les deux types de catastrophes qui peuvent survenir sont les effondrements imputables à une erreur technique, les explosions et les feux et incendies résultant d'une accumulation de méthane, ou à la présence de poussières de charbon.

L'accès au gisement s'effectue par foration et tir à l'explosif. L'exploitation d'un gisement dans les profondeurs de la terre nécessite des infrastructures spéciales: un réseau de puits et de galeries communiquant avec la surface et permettant la circulation du personnel, le transport du matériel et du minerai. On accède au fond par un puits d'extraction, duquel partent des galeries menant aux chantiers. Les différents niveaux d'exploitation sont reliés par des galeries appelées plans inclinés. Toutes les excavations souterraines doivent être desservies par des systèmes d'aérage (amenée d'air frais et évacuation d'air vicié), d'alimentation en électricité, en eau et en air comprimé, d'exhaure, de roulage et de communications.

Il y a deux techniques principales d'exploitation souterraines du charbon :

Longue Taille (Soutirage / Foudroyage sous bouclier marchant)    ou   Méthode des chambres et piliers

Des puits verticaux ou des galeries inclinées (aussi appelées « fendues » ou « chassantes ») sont aménagés dans la couche de houille ou les lits de roches contigus. La méthode d'exploitation du gisement et le choix de la technique d'exploitation de rechange dépendent de l'« enveloppe » géologique qui contient le charbon et aussi de considérations détaillées sur les coûts de l'exploitation, la durée de vie de la mine, le coût et la souplesse de fonctionnement.

Pour atteindre le minerai, on fore des puits verticalement, dans lesquels on installera les ascenseurs et tous les systèmes de connexion avec la surface. Au niveau des veines (couches) charbonneuses, on creuse à l'horizontale en essayant de suivre aussi longtemps que possible chaque veine. Plusieurs techniques sont utilisées:

Méthode des chambres et piliers

La méthode par chambres et piliers consiste à creuser un réseau de galeries se recoupant perpendiculairement, suffisamment proches les unes de autres pour extraire une proportion substantielle du gisement, et ne laissant que les "piliers" résiduels qui peuvent être maintenus en place ou foudroyés.

Dans le cas de gisements horizontaux ou quasi horizontaux

Cette méthode s'applique aux formations dont le pendage, nul à modéré, ne dépasse pas 20° (voir figure 74.13). Ces formations sont souvent d'origine sédimentaire. Le toit des galeries peut être boulonné si sa stabilité pose problème. L'exploitation par chambres et piliers est l'une des principales méthodes utilisées dans les mines de charbon souterraines.

Dans chaque veine exploitée, on laisse de larges piliers régulièrement espacés afin de soutenir le plafond: c'est la « méthode des chambres et piliers» --> "Room and pillars" en anglais .

L'abattage du minerai se fait par tir de mines horizontales, en avançant sur plusieurs fronts et en formant des vides (chambres) séparés par des piliers de minerai laissés en place pour empêcher le toit de s'effondrer. On obtient ainsi d'ordinaire un quadrillage régulier de chambres et de piliers dont les dimensions relatives représentent un compromis entre deux impératifs : assurer la stabilité du massif rocheux et récupérer la plus grande part possible du minerai. Cela implique une étude approfondie de la résistance des piliers, de la portée de la couche supérieure et d'autres facteurs encore. On utilise couramment des boulons d'ancrage pour augmenter la résistance des piliers. Les chambres servent de voies de roulage pour le transport par camions du minerai vers le silo de stockage. Le front de taille est attaqué par foration et tir de mines, de la même manière que le front d'attaque lors du percement des galeries. La largeur et la hauteur du front correspondent aux dimensions de la galerie, qui peuvent être assez importantes.

Les matériaux abattus sont chargés dans des camions sur le chantier. Habituellement, on utilise pour cette opération des chargeuses et des camions à benne basculante ordinaires.  L'exploitation par chambres et piliers est une méthode très productive. La sécurité est fonction de la hauteur des chambres et des dispositifs de soutènement mis en place. Le principal danger vient des chutes de blocs et de la circulation du matériel.

Dans le cas de gisements pentus

L'exploitation par chambres et piliers en gisement pentu concerne les gisements tabulaires à pendage compris entre 15° et 30°, soit une pente trop forte pour les véhicules sur pneus et trop faible pour la chute libre du minerai par gravité. La méthode traditionnelle d'exploitation des gisements pentus repose sur le travail manuel. Les mineurs forent les trous de mine avec des perforatrices à main, et les matériaux abattus sont déblayés par des racleurs. Si le gisement se prête à une exploitation mécanisée, on procède par chambres en gradins de manière à obtenir une surface dont la pente convient aux véhicules sur pneus. L'exploitation commence par le traçage de chambres horizontales, à partir d'une galerie servant à la fois d'accès et de roulage. Le premier étage horizontal suit le toit. L'étage suivant est tracé un peu plus bas dans la même direction, et ainsi de suite en descendant, de façon à obtenir un découpage en gradins. Des piliers de minerai sont laissés en place pour supporter le toit. Après avoir tracé complètement deux ou trois chambres contiguës, on passe à l'étage inférieur, en laissant un long pilier de minerai. Des parties de ce pilier peuvent être récupérées ultérieurement, en pratiquant des recoupes et des refentes depuis le chantier situé au-dessous. Les engins modernes montés sur pneumatiques sont bien adaptés à l'exploitation par gradins. L'abattage peut se faire de façon entièrement mécanique au moyen des matériels mobiles courants.


Exploitation par chambres et piliers d'un gisement horizontal

Méthode de la Longue-Taille (Soutirage / Foudroyage sous bouclier marchant)
C'est celle qui est la plus utilisée en Europe.

Foudroyage : Méthode employée qui consiste, après enlèvement des couches, à laisser les terrains sus-jacents combler les vides.

Deux tunnels sont creusés parallèlement, et une machine (rabot géant, haveuse) fait l'aller-retour entre ces tunnels en abattant au fur et à mesure le charbon : c'est la « méthode de la longue taille », qui permet de récupérer un peu plus de charbon que la précédente. Tandis que le front de récolte du charbon (appelé aussi «front de taille ») avance, on laisse le plafond s'effondrer derrière; on dit alors qu'il y a foudroyage. Inconvénient: en surface, il arrive parfois que l'on ressente ces effondrements, et les bâtiments ou les routes situés au-dessus de la mine subissent les conséquences de ces affaissements: ils se lézardent, et quelquefois même disparaissent dans un trou! Pour résoudre ce problème, on peut remplacer le foudroyage par du remblayage: on remplace le charbon extrait par des roches stériles, mais cela coûte plus cher --> "long coal face" or "long wall" method en anglais.

Les boucliers marchant (voir image ci-contre) peuvent être au nombre de 200 et ont environ 1.5 m de large. Lorsque la haveuse est passée, ils peuvent avancer individuellement. Le toit de la mine derrière les boucliers peut s'effondrer mais l'aire de travail est protégée à la fois au dessus (support du toit de la mine) et à l'arrière (protection verticale des boucliers)

 

La technique de longue taille permet une meilleure productivité et une sécurité accrue. Cependant, les articles mentionnent deux inconvénients majeurs pour cette technique:

- L'effondrement (<< subsidence » ) a des répercussions jusqu'à la surface :

Un rapport du département de protection de l'environnement de Pennsylvanie montre que 30% des propriétés situées au dessus de mines exploitées par la technique de longue taille ont subi des dégâts de structure et/ou d'effondrement de terrain.

- Des impacts sur les points de captage et l'approvisionnement d'eau. C'est apparemment le problème le plus courant pour les mines souterraines. Dans l'étude précédente, dans 81 % des cas les propriétés situées sur des mines exploitées par la technique de longue taille et ayant subi des impacts de la mine ont eu des problèmes liés à l'eau.

Au total, 65 % des propriétés situées sur des mines de longue taille ont subi des dégâts (dans certains cas aucune donnée n'est disponible car les propriétés ont été achetées par la société exploitant la mine !).

 

 

    Copyright ADSN 2010