exploitation à ciel ouvert et souterraine (suite)

Exploitation souterraine

Remblayages, foudroyages, affaissements de surface

On distingue deux grands types : les exploitations avec remblayage, dans lesquelles on remplit, à l’arrière de l’exploitation, les vides avec des matériaux stériles descendus du jour ou produits par le creusement des galeries au rocher ; les exploitations avec foudroyage, dans lesquelles on fait intentionnellement ébouler les terrains au-dessus des vides afin de les boucher par ces éboulis ; en raison du foisonnement des éboulis, il ne tombe qu’une hauteur de l’ordre de trois fois celle de l’exploitation, et les terrains du dessus se comportent comme si on avait exploité avec remblais un gisement trois fois plus épais.

Si on ne remblayait pas, ni ne foudroyait systématiquement en ne laissant que le minimum de vide, il se produirait, lorsque le vide serait étendu, des éboulements massifs incontrôlés qui atteindraient le personnel travaillant au chantier. Cependant, qu’elle soit avec remblayage ou avec foudroyage, une exploitation, même à plus de 1 000 m de profondeur, provoque à la surface du sol des affaissements, car les remblais et les éboulis de foudroyage se tassent progressivement sous le poids des terrains surmontants ; avec remblayage, les affaissements sont, toutefois, moins importants. Les affaissements de surface commencent à se manifester à l’aplomb de l’exploitation au bout de quelques mois, d’un an ou plus, suivant la profondeur et la nature des terrains. Ils durent plusieurs années, jusqu’à ce que les terrains aient repris leur équilibre, et ils débordent la surface exploitée. Au jour, il y a non seulement un affaissement qui en plaine peut former un étang nécessitant un pompage pour l’assécher, mais aussi un déplacement horizontal en direction de l’exploitation provoquant des fissures superficielles dans les champs et des fentes dans les immeubles. La zone de bordure est la plus nocive pour les constructions, qui sont déséquilibrées en penchant en direction de l’exploitation.

Si l’on veut éviter tout dégât de surface, il faut faire une exploitation partielle avec piliers abandonnés capables de résister au poids des terrains surmontants. Ces piliers, rectangulaires ou carrés, découpés par l’exploitation, correspondent à 30 à 70 p. 100 du gisement. Plus celui-ci est profond, plus la part qu’il faut abandonner est importante ; aussi les exploitations avec piliers abandonnés ne sont-elles pratiquées qu’à faible profondeur, quelques centaines de mètres au plus (carrières souterraines de gypse, de pierres de construction, etc.).

Le foudroyage est beaucoup plus économique que le remblayage, car il évite les frais d’amenée et de mise en place du remblai. Aussi le pratique-t-on chaque fois qu’il peut se faire dans de bonnes conditions de sécurité. Le remblayage convient pour réduire les dégâts de surface, pour utiliser les déchets stériles de la préparation mécanique s’il n’y a pas d’emplacements pour les entasser en terrils, pour éviter de remonter au jour les produits de creusement des galeries au rocher, et enfin lorsque le foudroyage serait dangereux (couche de charbon très épaisse).

La mise en place à la main du remblai ne se fait pratiquement plus, car elle est trop coûteuse et trop lente. Le remblayage hydraulique, ou transport du remblai de la surface au chantier dans une tuyauterie avec de l’eau, convient à des cas particuliers ; il faut au chantier un barrage pour que le remblai décante ; l’eau qui en sort dépose de la boue dans les galeries et les albraques, et elle doit être refoulée au jour. Le remblayage pneumatique consiste à employer l’air comprimé à basse pression pour transporter en tuyau les remblais et les projeter au chantier ; la distance est limitée à quelques centaines de mètres. On amène le remblai en berlines ou, mieux, par convoyeur jusqu’à la remblayeuse, située dans une galerie. L’usure de la tuyauterie et la dépense d’air comprimé sont des éléments importants du prix de revient de l’exploitation souterraine.

Les couches de pente faible à modérée sont exploitées soit par longues tailles, soit par chambres et piliers.

Exploitation par tailles

Une longue taille a un front rectiligne de 100 à 300 m, parallèle à la ligne de plus grande pente si la pente est notable. Une haveuse à rotor ou un rabot tracté le long du front abat et charge au fur et à mesure de sa progression le charbon sur le convoyeur blindé, qui, installé parallèlement au front, l’amène dans la galerie de base de la taille. Le toit de la couche ne peut pas rester découvert sur une surface importante sans soutènement ; celui-ci est habituellement réalisé par des étançons métalliques placés en lignes parallèles au front équidistantes de 1,2 à 1,6 m, soutenant, plaqués contre le toit, des chapeaux métalliques perpendiculaires au front, qui laissent celui-ci dégagé pour le passage des machines d’abattage. Deux ou trois allées en arrière du front, on remblaie pneumatiquement ou on foudroie avec récupération du soutènement. Comme cette manipulation des étançons exige de la main-d’œuvre, on développe le soutènement marchant par blocs composites d’étançons et de chapeaux déplacés hydrauliquement, pouvant comporter à l’arrière un bouclier qui forme séparation entre, d’une part, le vide devant le front et, d’autre part, le foudroyage. Dans les houillères de l’Europe de l’Ouest, profondes et à toits assez fragiles, l’exploitation par tailles est généralisée.

Exploitation par chambres et piliers

Cette méthode sans remblai, qui demande un toit assez bon pour tenir momentanément sans soutènement ou avec un simple boulonnage sur une surface de l’ordre de 100 m², consiste à abattre la couche dans un groupe de petits chantiers parallèles de 4 à 6 m de large, appelés chambres, séparés par de longs piliers (bandes) de minerai en place. Parfois on se borne à exploiter les chambres et on abandonne les piliers ; ceux-ci sont alors de largeur aussi faible que possible pour ne perdre que le minimum de minerai, tout en ne s’écrasant pas dangereusement pendant le temps que dure l’exploitation du quartier. Habituellement, après la phase de traçage des chambres vient la phase de dépilage des piliers, qui permet de n’abandonner qu’environ 10 p. 100 du gisement ; les piliers initiaux entre chambres sont larges, puisqu’on les récupère ensuite presque totalement. À partir d’une galerie principale en couche, on trace dans une direction sensiblement perpendiculaire une série de larges galeries parallèles, éventuellement avec boutonnage, sur toute la longueur du quartier — soit une centaine de mètres — avec des recoupes espacées allant d’une chambre à l’autre. Le dépilage se fait en attaquant latéralement chaque pilier à partir de l’extrémité des traçages sur une largeur analogue à celle des chambres, jusqu’à ne laisser qu’un mince rideau de minerai, crevé même par places contre la chambre voisine déjà exploitée et contre le chantier précédent de ce même pilier. L’entraxe des chambres et la largeur d’attaque des piliers sont choisis de façon que le dépilage se fasse en sécurité, mais que, peu après l’évacuation du chantier, le toit s’éboule en un foudroyage qui remplit ce vide d’environ 100 m² de surface, diminuant ainsi la pression sur le restant du large pilier, dont on reprend l’exploitation après ce foudroyage. La ligne des foudroyages des différents piliers forme un escalier oblique sur la direction des traçages, les foudroyages étant décalés d’une chambre à la suivante : au moment de son abandon, un chantier de dépilage est bordé sur deux côtés par les éboulis des foudroyages précédents et sur les deux autres côtés par les piliers. Lorsque la couche est très épaisse, comme la « couche grise » de 6 à 8 m de puissance des mines de fer lorraines, les chambres, pour raison de sécurité, ne sont tracées que dans la partie inférieure de la couche, laissant en couronne du minerai qu’on abat dans la phase de dépilage.