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L'eau à découvert

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Agathe Euzen
, 
Catherine Jeandel
, 
Rémy Mosseri

Quatrième partie. Usages de l'eau

7. L’eau et les exploitations minières : d’une contrainte à une richesse

Georges Vigneron

Testo integrale

1Les activités liées aux mines et aux carrières ont toujours été en conflit avec la gestion de l’eau (cf. IV.19). Quand l’exploitation souterraine se situe sous le niveau de la nappe, le pompage et l’évacuation de l’eau sont indispensables. Les quantités pompées peuvent devenir très importantes. Ainsi, de 1970 à 1995, 80 millions de m3 d’eau par an (la consommation de 1,5 million d’habitants) étaient pompés dans le bassin houiller lorrain, et seulement 35 % du total de ces eaux d’exhaure* étaient réutilisés pour la production d’eau potable ou industrielle. Le reste était directement rejeté dans le milieu naturel, soutenant ainsi l’étiage* du réseau hydrographique et compensant les pertes dues aux vides miniers*.

L’eau de mine, une nouvelle ressource

2Après l’arrêt des exploitations souterraines et des pompages, la phase d’ennoyage des vides miniers correspond souvent à une période de déficit en eau. En effet, l’eau souterraine est d’abord mobilisée pour le remplissage des vides et, faute d’exhaure, le soutien du réseau hydrographique n’est plus assuré. Par ailleurs, la disparition de la part valorisée d’eau d’exhaure aggrave ce déficit. Les effets mécaniques de cet ennoyage peuvent créer des désordres en surface. Pour les exploitations de charbon, il faut gérer le méthane (grisou) qui, « poussé » par la remontée des eaux, s’accumule dans les points hauts d’où il pourrait migrer vers la surface de manière incontrôlée. Ce « gaz de mine » est encore aujourd’hui exploité commercialement dans le Nord-Pas-de-Calais.

3Lorsque la situation hydraulique redevient proche de celle avant exploitation, en fin de remontée, les modalités de gestion visent à prévenir les risques d’inondation dans les zones soumises à des affaissements miniers. Par ailleurs, l’oxydation* des sulfures en place pendant l’exploitation conduit, lors du remplissage, à une acidification* de l’eau minière et à une mise en solution de métaux (fer notamment). La maîtrise des risques d’écoulements de ces eaux minières en surface ou de pollution des nappes superficielles peut alors imposer le contrôle du niveau de la nappe minière par pompage, puis le traitement de ces eaux pompées dans des stations dédiées.

4Après une à quelques dizaines d’années, l’eau minière va perdre son caractère agressif, du fait du lessivage des réservoirs. De nombreux projets se développent aujourd’hui autour de ces masses d’eaux, facilement accessibles. Au-delà d‘usages potentiels en eau potable ou industrielle, des utilisations pour le stockage de l’énergie, exploitant la différence d’altitude, ou la géothermie sont actuellement étudiées. Ainsi, contrainte au moment de l’exploitation, l’eau de mine accède au statut de ressource (cf. I.7).

Fig. 1 – Même dans les mines partiellement ennoyées, comme ici dans l’ancienne mine de fer de May-Sur-Orne (Calvados), l’eau est omniprésente. © C. Kupiec

5Lorsque l’exploitation se fait à ciel ouvert, même au-dessus de la nappe superficielle, l’eau représente une contrainte. En effet, l’impluvium qu’elle constitue impose des aménagements de drainage. Mais actuellement, les réaménagements de ces mines à ciel ouvert, ou carrières, réintègrent l’eau et la placent au centre des projets. Transformés en zones de loisirs, étangs ou encore bassins tampons* pour eau industrielle, ces sites contribuent au développement de zones favorables à la biodiversité (cf. III.16).

Un outil indispensable pour l’extraction minérale

6Les propriétés physicochimiques de l’eau lui confèrent des rôles multiples à toutes les étapes de l’industrie minérale. Solvant*, elle est utilisée pour l’exploitation des sels (halite, potasse), soit par forage (dissolution en cavité*) soit en mine, directement en front de taille*. Conductrice, elle transporte l’énergie géothermique, du pompage à l’utilisateur. Transformée en vapeur, elle permet l’exploitation des schistes bitumineux*, in situ ou à ciel ouvert, mais avec un bilan écologique très mauvais. Incompressible, elle transmet une pression, via des forages, jusqu’aux formations géologiques profondes. Elle est ainsi réinjectée dans les gisements pétroliers pour améliorer la poussée mécanique sur les hydrocarbures. Elle est aussi utilisée pour fracturer les roches, afin d’augmenter leurs porosité, perméabilité ou encore les surfaces d’échanges. Allié à ses capacités de solvants (ajouts de tensio-actifs*,…), ce dernier usage fait de l’eau l’outil majeur de l’exploitation des hydrocarbures non conventionnels.

Fig. 2 – Les exploitations de charbon à ciel ouvert du site de Montceau-les-Mines ont fait l’objet au début des années 2000 d’un réaménagement de qualité (ici le lac de la Poudrière) inscrivant les plans d’eau dans un parc thématique perpétuant la mémoire minière. © BRGM/DPSM

7Pour le traitement des minerais, l’eau permet la séparation des minéraux par des procédés physiques (débourbage*, séparation gravitaire...) ou encore chimiques (lixiviation*, flottation*…). Ces opérations ont un coût, d’abord en terme de ressource (une fracturation hydraulique consomme jusqu’à plusieurs dizaines de milliers de m3 d’eau, pouvant susciter des conflits d’usage), mais surtout en termes d’effets induits sur l’environnement : pollution des eaux superficielles par les dépôts de résidus, modifications des systèmes hydrogéologiques profonds du fait de la stimulation des roches, perturbation des environnements de surface par le développement d’infrastructures (plates-formes, accès)…. Les industriels du secteur travaillent aujourd’hui à la fois à une optimisation de la consommation en eau, mais surtout à une meilleure maîtrise des impacts.

8Enfin, la technique du forage mobilise, via la boue de forage, quasiment toutes les propriétés de l’eau pour lui donner un rôle multiple. Elle refroidit l’ensemble du dispositif et évacue les déblais. La continuité de la colonne de boue permet de soutenir les terrains, mais aussi de faire fonctionner l’outil de forage. Elle transmet des impulsions de pression transportant jusqu’en surface, durant le forage, l’information collectée par des capteurs au fond. Afin d’obtenir ces résultats, l’eau est mélangée à divers composants, comme la bentonite (augmentant sa viscosité), la baryte (augmentant sa densité), le sel (saturant la boue lors de la traversée d’évaporites*), voire du gas-oil (« boue à l’huile »), permettant de limiter les interactions de l’eau avec les argiles* notamment… Sa conception et son adaptation sont, sur les forages pétroliers, l’œuvre d’un technicien, le « boueux », capable d’améliorer les propriétés de l’eau en fonction de la géologie des terrains traversés.

Bibliografia

Références bibliographiques

• Collectif – L’après-Mine en France, BRGM, École des Mines de Paris et Charbonnage de France, 2006.

• J.-P. NGUYEN – Le forage, Technip, 1993.

Indice delle illustrazioni

Legenda Fig. 1 – Même dans les mines partiellement ennoyées, comme ici dans l’ancienne mine de fer de May-Sur-Orne (Calvados), l’eau est omniprésente. © C. Kupiec
URL http://books.openedition.org/editionscnrs/docannexe/image/9942/img-1.jpg
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Legenda Fig. 2 – Les exploitations de charbon à ciel ouvert du site de Montceau-les-Mines ont fait l’objet au début des années 2000 d’un réaménagement de qualité (ici le lac de la Poudrière) inscrivant les plans d’eau dans un parc thématique perpétuant la mémoire minière. © BRGM/DPSM
URL http://books.openedition.org/editionscnrs/docannexe/image/9942/img-2.jpg
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Autore

Géologue, Chef du Département Prévention et Sécurité Minière, BRGM, Orléans, p. 172.
vigneron@brgm.fr

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