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Ref : NS(2013) 01

NOTE DE SYNTHESE SUR L’EXPLOITATION MINIERE AU DROIT DE LA PARCELLE CADASTREE COMMUNE DE SAINT-ETIENNE SECTION CI n°98

Cette note de synthèse concerne uniquement les concessions de mine de houille dont le dernier titulaire était « Charbonnages de France ».

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Sommaire

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Concession concernée par la parcelle ………………………………………… Page 3

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Couches exploitées …………………………………………………………… Pages 3-4

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Ouvrages Miniers ………………………………………………………………Page 5

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Divers …………………………………………………………………………..Page 5

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Extrait du plan des contraintes minières ………………………………………..Page 6

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Vue aérienne ……………………………………………………………………Page 7

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Extrait du plan des travaux miniers souterrains ………………………………..Page 8

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Coupe du gisement ……………………………………………………………..Page 9

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Coupes des Puits Villiers et du Treuil……………………….………………….Page 10

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Extraits des Atlas Demaistre et Coste…………………………………………..Page 11

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Méthodes d’exploitations utilisées……………………………………………...Pages 12-17


Concession La parcelle cadastrée CI n° 98 est située dans la concession du Treuil.

Couches exploitées Le tènement est à l’aplomb de neuf couches de charbon situées entre 10 et 620 mètres de profondeur. 3ème Grüner Située à une dizaine de mètres de profondeur, cette couche a fait l’objet de travaux d’exploitation avant 1910. L’affleurement est situé dans la concession. La puissance moyenne de la couche est de 3 m. 4ème Grüner Egalement située à environ 10 mètres de profondeur, cette couche a été exploitée avant 1900. La puissance moyenne de la couche est de 1 m. 5ème Grüner Cette couche située à 50 mètres de profondeur a été exploitée avant 1900 et elle se poursuit dans les concessions de La Roche et de Bérard. La puissance moyenne de la couche est de 2 m. 7ème Grüner La couche a été exploitée à 80 mètres de profondeur avant 1900. Elle se continue dans les concessions de Bérard et de La Roche. La puissance moyenne de la couche est de 1,10 m.

8ème Grüner La couche a été exploitée avant 1900, à 290 mètres de profondeur. Elle se prolonge dans la concession de La Roche. La puissance moyenne de la couche est de 4,50 m en deux bancs. 3


9ème Grüner La couche a été exploitée de 1941 à 1949 à 420 mètres de profondeur. Le panneau se poursuit dans la concession de La Roche. La puissance moyenne de la couche est de 1,50 m.

11ème Grüner La couche a été exploitée à 480 mètres de profondeur avant 1906. Ce panneau se poursuit dans la concession de La Roche. La puissance moyenne de la couche est de 1,6 m.

12ème Grüner Un panneau a été exploité à environ 500 m de profondeur, jusqu’en 1943 . La puissance moyenne de la couche est de 1,3 m.

13ème Grüner Cette couche a été exploitée à 620 mètres de profondeur, sa dernière exploitation date de 1936. Elle se prolonge dans les concessions de Villeboeuf, Terrenoire, Bérard et de La Roche ; La puissance moyenne de la couche est de 8 m.

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Ouvrages miniers

Un puits dénommé « Puits Villier ou du Treuil n°2 » est situé dans l’emprise de la zone d’étude. Cet ouvrage a été abandonné par arrêté du 01/09/1966. Il est mentionné remblayé en 1965. Sa profondeur était de 633 mètres pour un diamètre de 3.80 mètres.

Coordonnées de l’ouvrage en LAMBERT 2 Etendu : X = 760 951

Y = 51857

Z = 489

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Un autre puits dénommé « Puits du Grand Treuil » se situe en limite « Sud-Est » de la parcelle n°98. Cet ouvrage a été abandonné par arrêté du 01/09/1966. Il est mentionné remblayé en 1965. Sa profondeur était de 525 mètres pour un diamètre de 3.75 mètres. Coordonnées de l’ouvrage en LAMBERT 2 Etendu : X = 760 990

Y = 51811

Z = 491

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Divers La parcelle est coupée par la trace de deux affleurements charbonneux ( 2 ème et 3 ème GRÜNER ). Pour information, la couche 2 ème GRÜNER n’a pas été exploitée dans la concession du Treuil.

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Coupes des Puits Villiers et du Treuil

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Extraits des Atlas DEMAISTRE et COSTE

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Méthodes d exploitations utilisées

Compte tenu de la grande diversité des couches de charbon dans le bassin de la Loire, les méthodes d’exploitations ont été très variées depuis l’origine jusque dans les années 1970, selon qu’elles étaient proches de la surface ou profondes (jusqu’à 1000 m de recouvrement) et selon qu’elles étaient minces (de 1 à 3 m de puissance) ou puissantes. Les méthodes d’exploitation de Varenne et Montrambert se retrouvent dans la description faite ci-dessous et qui concerne l’ensemble du bassin houiller de La Loire. On note dans un mémoire adressé au Gouvernement en 1802 par le Conseil de commerce de la ville de Saint-Étienne une description de l’exploitation minière au XVIIIème siècle : « L exploitation de ces mines a été confiée de temps immémorial à des gens de la campagne. La consommation n a pu et ne peut être que locale ; dans l état des choses, c est ce qui a occasionné insouciance des propriétaires, non seulement sur leurs propres intérêts, mais sur l intérêt public. En effet, la facilité d extraire ce combustible, dont les veines paraissent au jour, donne à l extracteur sans moyens et sans intelligence pour le travail, l avantage de profiter de cette insouciance pour s en emparer exclusivement. En conséquence, ces entrepreneurs font une entrée dans l inclinaison de la veine, y placent une pompe mue à bras d hommes, pour épuiser les premières eaux ; ils pratiquent, au fond de ce travail, une galerie transversale et horizontale où, après avoir enlevé le charbon, ils font une seconde descente ou galerie en suivant l inclinaison, y placent une nouvelle pompe et continuent leur travail comme à la première jusqu à la profondeur de quarante à cinquante toises, en multipliant les pompes. L abondance de eau les oblige alors d employer douze, quinze et même vingt hommes pour l épuiser, ce qui absorbe leur bénéfice. Ils reviennent sur leurs pas, enlèvent le charbon en dépilant et abandonnent leur travail après avoir submergé et laissé ébouler, pour en aller entreprendre un nouveau à quelque distance du premier. est ainsi que d âge en âge s est perpétué un travail vicieux, qui a causé la submersion et l éboulement de la superficie des mines (et, pour parler métaphoriquement, on en a extrait l épiderme). Delà l opinion qu elles s épuisaient ; de là, la crainte que cet aliment manquât bientôt à nos manufactures ». A cette période, la méthode d’exploitation était une méthode par dépilage et foudroyage des terrains du toit. En l’absence de plans de mine et d’une surveillance plus sérieuse avec le mode d’abattage par chantiers individuels, en gradins ou par piliers, les mineurs étaient forcés de les abandonner après un temps relativement court, chassés par les éboulements fréquents des terrains friables sus-jacents et par corollaire, au déficit d’aérage que cela entraînait. Un tel système, dans lequel on laissait sur place une bonne partie du charbon exploitable, appauvrissait rapidement les champs d’exploitation accessibles. On vit ensuite se développer une façon de travailler plus expéditive pour gagner du temps qui consistait, lorsque le traçage du mur était terminé, à provoquer la chute de quelques piliers pour faire ébouler le massif supérieur. Le charbon était chargé au pied des éboulements. Quand le rocher du toit s’effondrait à son tour, une autre chambre d’éboulement était ouverte. On peut estimer que dans les couches de faible puissance (0,80 et 2 m), le charbon restant enfoui dans la mine, vers 1810, représentait au moins le quart du massif attaqué. Dans les grandes couches (entre 2 m et plus), c’est à peine si le charbon enlevé correspondait à la moitié du gisement reconnu.

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L’état des travaux était souvent déplorable. Les terrains houillers étaient attaqués de toutes parts par des ouvertures en nombre très important qui n’étaient ni des puits, ni des galeries mais des terriers tortueux, étroits et surbaissés. Les porteurs chargés d’un sac de charbon sur le dos gravissaient, tant sur leurs pieds que sur leurs mains, les rampants de ces fosses. En 1812, on confie à l’ingénieur BEAUNIER la tâche de concilier l’intérêt de chaque exploitant avec l’intérêt de l’Etat. Il est créé un nombre limité de concessions dans lesquelles un cahier des charges était rédigé et des travaux étaient coordonnés les uns aux autres pour un même système de gisement. Cette méthode fut remplacée dans la première moitié du XIX ème siècle par les méthodes de remblayage à main comme en atteste cette description provenant de l’Histoire Economique Générale des Mines de la Loire en 1922 : Les ouvrages d’art de cette époque sont de trois types : Ø

les galeries ou plans inclinés qui s’appellent des fendues : on les utilise à la descente des ouvriers et le plus souvent à l’extraction de la houille qui est sortie à dos d’homme. Ces fendues sont ouvertes 4 ou 5 m au dessus de l’affleurement.

Ø

les puits verticaux sont d’un usage préférable et ne dépassent pas à Saint-Etienne la profondeur de 100 m. Ils ont entre 1,7 et 2,2 m de diamètre généralement sans boisage ni muraillement sauf dans la partie supérieure de la terre végétale. « Pour se maintenir, on dut forcer l extraction ; on perça des galeries dans toutes les directions et à tous les niveaux. Bref on exploita sans règle, ni méthode. Comme la puissance de la couche était souvent de 6 à 7 mètres, et même parfois de 8 à 9 mètres, on opéra le dépilage par éboulement (foudroyage), sans se préoccuper des énormes pertes qui en résultaient. Les conséquences de ces fautes accumulées ne se firent pas attendre. Des incendies se déclarèrent sur divers points. Vers 1843 à 1845, lorsque les nombreuses sociétés isolées eurent fait place à de puissantes associations, celle-ci purent enfin mettre de l ordre dans les travaux souterrains, adopter la méthode d exploitation par remblais et installer sur divers puits de fortes machines d épuisement. » C’est la Grande Compagnie de la Loire qui entra résolument dans la voie de la rationalisation de l’exploitation. L’ingénieur DEVILLAINE mit en application les nouvelles méthodes d’exploitation avec remblais, appropriées à chaque cas. Il eut le grand mérite de concevoir d’abord un plan général d’exploitation et de le faire exécuter avec ordre et méthode. Les exploitants de 1850 et des années suivantes, en adoptant le remblayage complet, trouvèrent un avantage à poursuivre des fouilles méthodiques à travers les anciens travaux des couches. L’exploitation par tailles chassantes (ensuite rabattantes pour éviter les feux de mine), puis par longues tailles remblayées, se développa et se généralisa dans les gisements à couches puissantes. L’extraction du charbon des couches de faible puissance n’évolua pas aussi rapidement ; les méthodes d’exploitation consistaient plus à ébouler le massif pour avoir « de la hauteur » qu’à étayer les épontes après prélèvement de la houille, opération toujours onéreuse A partir du XXème siècle, les méthodes d’exploitation peuvent être réparties en 2 groupes principaux suivant l’épaisseur des couches et leur pendage :

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Ø

Couches minces et moyennes : couches d’épaisseur relativement faible, généralement inférieure à 3,50 m, pouvant être dépilées par une seule taille enlevant tout le charbon entre toit et mur. L’exploitation des couches minces ou moyennes ne présente, dans le Bassin de la Loire, aucune particularité, et elles sont traitées suivant les méthodes classiques. Ces couches ne représentent que 16 % des réserves du Bassin.

Ø

Couches épaisses : couches puissantes dont l’épaisseur dépasse parfois 10 mètres. Ce groupe peut être luimême divisé en 2 catégories :

1. 2.

couches peu pentées, couches à forte pente. Les couches épaisses constituent l’essentiel des réserves du Bassin, et l’exploitation de ce type de gisement a conduit à mettre en uvre des méthodes originales que nous allons décrire sommairement. A - Couches puissantes à faible pente La méthode générale consiste (voir schéma) à découper la couche en tranches de 2 à 3,50 m parallèlement aux épontes, c’est à dire aux bancs rocheux qui enserrent le charbon. Une première taille inclinée (taille A) est ouverte directement sous le toit suivant le pendage de la couche.

Cette taille a, suivant les cas, de 100 à 150 m de largeur, parfois 200 m, en général aux environs de 120 mètres.

Elle est encadrée par 2 galeries : Ø Ø

le niveau de base pour l’évacuation du charbon et l’arrivée d’air dans la taille, le niveau de tête pour l’amenée du matériel nécessaire à la vie du chantier et le retour d’air. Ces 2 niveaux sont tracés (comme la taille A) au contact du toit, dans un plan vertical et sont normalement équipés de transporteurs à courroies. La taille (A) progresse en enlevant une épaisseur de charbon de 3 à 3,50 m ; elle a, comme sol, du charbon.

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Une deuxième taille (B), inclinée, qui a la même pente que la première, est lancée en arrière de la taille (A) quand celle-ci a progressé d’une trentaine de mètres : (B) progresse dans le même sens que (A) et enlève le charbon à l’aplomb de la partie du gisement qui vient d’être dépilé par (A). Une troisième taille inclinée (C) est établie environ à 30 m en arrière de (B) et est traitée de la même façon. Il est ainsi ouvert autant de tailles que le permet l’épaisseur de la couche, la dernière taille ayant comme sol les bancs rocheux du « mur » de la couche. Dans les différentes tailles : Ø Ø

l’abattage du charbon est fait au marteau-piqueur ou à l’explosif, le soutènement est métallique ; « flandres » ou « rallonges » métalliques au contact du toit, soutenues par des étançons à friction ; avant la pose des flandres on étend sous le toit un grillage métallique solide, le grillage de l’allée en cours de dépilage se recouvrant avec celui de l’allée précédente auquel il est cousu à l’aide d’une solide tresse de nylon, Ø l’évacuation du charbon abattu est faite par convoyeurs formés de couloirs où se déplacent des chaînes munies de raclettes, convoyeurs dits blindés de type PF 1. Après dépilage du charbon et déplacement du matériel de transport, les allées vides sont « foudroyées » c’est à dire que le soutènement est méthodiquement démonté et reporté dans la partie de la taille où le charbon vient d’être abattu ; au moment du foudroyage le tapis continu de grillage disposé sous le toit vient reposer sur le sol de la taille et retient les éboulis qui, de ce fait ne peuvent pénétrer dans les allées de travail. Les tranches B et C retrouvent en couronne ce grillage métallique. Les niveaux, d’abord tracés au contact du toit pour la taille (A), sont utilisés aussi pour les tailles (B), (C)… Pour cela (voir schéma ci-dessous) ils sont enfoncés progressivement dans le plan vertical, un tronçon de niveau étant amené à hauteur de la tranche (B), le tronçon suivant à hauteur de la tranche (C)…, jusqu’à ce que le niveau arrive au contact du mur de la formation (en général dan la taille (C)).

Cette opération très particulière de l’enfoncement du niveau se fait sans grosses difficultés ; les cintres sont descendus à la verticale avant détérioration.

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Les convoyeurs installés dans les niveaux épousent aisément la forme de ceux-ci, puisqu’ils se déplacent dans des plans verticaux, le convoyeur du niveau de base recueille simultanément le charbon en tailles (A), (B), (C)… Chacune des tailles progresse d’environ 1,20 m par jour, c’est donc une production journalière de 1 200 m3 (soit environ 2 000 tonnes brutes) que peut assurer un tel ensemble dans le cas de tailles de 120 m de longueur. Il y a lieu de noter que ces couches puissantes sont sujettes aux feux spontanés ; pour réduire ce risque, on procède régulièrement à l’embouage des éboulis, cela avec des cendres volantes ou des déchets des ateliers de préparation mécanique des charbons, dirigés vers les chantiers à partir de stations d’embouage situées au jour et mis en place à l’aide de pompes. Des essais de soutirage ont été réalisés avec succès dans des amas de charbon résultant de mouvements tectoniques et d’allure très lenticulaire. Ces amas ont souvent une forme de dôme dont le mur est horizontal ou faiblement penté. Le dépilage est conduit à l’aide d’une taille située sur le mur ; le front avance d’une allée de 1,20 m. On foudroie l’arrière taille sur une allée, le convoyeur blindé n’est pas déplacé. Le grillage placé en couronne retient les éboulis : on crève ce grillage pour soutirer le charbon qui tombe directement dans le blindé. Quand les éboulis du toit arrivent sur le blindé, on arrête le soutirage. Pour éviter la création dans la masse de charbon de cheminées d’écoulement qui pourraient atteindre le toit avant soutirage de tout le charbon environnant, il faut soutirer d’une manière progressive et simultanée une grande longueur de front. Le blindé n’est déplacé dans l’allée du massif qu’après la fin du soutirage.

B. - Couches puissantes à forte pente

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L’importance de la pente 50° à 80° interdit d’utiliser dans ces couches la méthode des tailles inclinées successives. On a donc conservé les tranches horizontales classiques avec les aménagements suivants : on ne prend que des tranches descendantes, pour cela un plancher préalable solide est constitué avec une ou deux épaisseurs de grillage métallique, on fait toujours du foudroyage, pour améliorer la concentration on prend plusieurs tranches simultanément. On arrive alors au schéma d’exploitation suivant : Le panneau à dépiler entre accidents géologiques s’étend sur une distance variant de 150 à 300 m. Si l’extension est inférieure à 150 m, on creuse dans le mur de la couche et au milieu du panneau un plan reliant la tête et la base d’étage. Si l’extension du panneau se situe entre 200 et 300 m, on creuse deux plans dans le mur de la couche, chacun étant placé vers une extrémité du panneau. Ces plans sont reliés à la couche par des travers-bancs à raison d’un T.B. toutes les deux tranches. Un premier niveau horizontal est creusé entre les deux plans d’entrée d’air et de retour d’air en tête d’étage. S’il n’y a qu’un plan pour le panneau, ce niveau part du T.B. de liaison avec le plan et va jusqu’aux extrémités du panneau. Sur ce niveau avancent deux tailles, l’une sous le toit, l’autre sur le mur. Derrière ces tailles, on enfonce le niveau en 2ème tranche ; dans cette 2ème tranche, une taille sous le toit, une taille sur le mur, suivent l’avancement du niveau enfoncé. Derrière ces tailles, un nouvel enfoncement fait passer le niveau en 3ème tranche et ainsi de suite. Si L est la distance séparant les T.B. d’entrée et de retour d’air et l la distance entre les tailles de 2 tranches successives, le nombre maximum de tailles qu’on peut faire marcher sur le panneau est L/l. Le soutènement entièrement métallique est constitué d’étançons et de rallonges perpendiculaires au front de taille, un grillage métallique retient les éboulis de tranches supérieures. Les rallonges sont placées à la sole de la tranche, enfouies dans le charbon ; après foudroyage, le grillage vient se poser sur ces rallonges de

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sorte que dans la tranche suivante il suffit de placer des étançons sous les lignes de rallonges pour réaliser le soutènement. Les enfoncements de niveau sont faits derrière la taille par un « rebanché » important : le blindé qui dessert le charbon de toutes les tranches successives suit les enfoncements mais, à l’aplomb du chantier de rebanché, il se trouve à une hauteur d’au moins 1,50 m à 1,80 m ; le pelletage à cette hauteur ralentissait l’avancement ; pour le supprimer on a mis au point un blindé curviligne de courte longueur 10 m environ : sur une longueur de 3 m le blindé suit le front du rebanché, puis à l’aide d’un changement de direction à angle droit il prend la direction de la galerie et rejoint le blindé principal par un dernier tronçon oblique sur le précédent. On obtient ainsi une bonne concentration de production qui peut atteindre 500 t dans un panneau de 300 m de longueur et de 10 m de traversée horizontale. La vitesse des tailles atteint dans des conditions favorables, au moins 2 m/jour en deux postes de travail. Les risques d’échauffement sont combattus par diverses précautions : Ø

enlèvement maximum du charbon,

Ø

suppression du bois,

Ø

embouage éventuel des foudroyages à l’aide de tuyaux enfoncés à la sondeuse, le plus haut possible,

Ø

vitesse accrue des dépilages. On aura noté dans la description des méthodes d’exploitation que la plus grande partie du gisement de la Loire a été exploité par des méthodes à remblayage ou à foudroyage. Le remblai à main, qui intéressait encore 15 % de la production en 1950, était utilisé dans les couches épaisses prises en tranches horizontales et dans certaines couches minces à fort pendage. Il a complètement disparu en 1960. Le remblai pneumatique qui lui avait succédé a cédé lui-même la place au foudroyage.

Cette dernière technique, introduite pour la première fois en France en 1931 dans le Bassin de la Loire pour les couches minces, a été rapidement étendue aux couches épaisses prises par tranches successives parallèles aux épontes jusqu’à des pentes atteignant 45° à 50° et aux tranches horizontales des couches épaisses à très fort pendage. A partir de 1970, toute la production est obtenue dans des chantiers foudroyés.

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Exemple Synthèse