banner-ombre-top
banner-ombre-left
L'ancienne mine de charbon de La Mure dans l'Isère (France, 1998). © BRGM - François Michel

Gaz de mine : méthodologie pour maîtriser le risque dans les bassins houillers

15.07.2012
L’arrêt des exhaures (pompage de l’eau d’infiltration) entraîne l’ennoyage d’une mine après sa fermeture. Problème : le charbon continue de dégager des gaz qui sont mis sous pression par la montée en eaux, avec le risque de fuite à travers les puits ou les fractures naturelles du terrain. Comment maîtriser ce risque lié au gaz de mine ? Réponses avec cette méthodologie par le BRGM.

Une fois la mine fermée, le charbon ne s’arrête pas pour autant de « vivre ». Il dégage du méthane, qui est alors emprisonné dans les vides miniers par la montée des eaux issues de l’ennoyage naturel. Il s’ensuit un phénomène de surpression bien connu dans les différents bassins houillers, mais qui peut se révéler dangereux en provoquant des "chasses de gaz de mine" vers la surface.

La maîtrise du risque lié au gaz de mine est capitale pour des raisons de sécurité, du fait de la nature hautement inflammable du méthane. Une méthodologie a donc été développée par l’exploitant de l’époque.

Sur cette base et tout au long du temps nécessaire pour que le réservoir soit ennoyé totalement et en équilibre, un suivi rigoureux des paramètres dynamiques, un réajustement des études géologiques en fonction de l’ennoyage et un calibrage et un suivi des mesures de sécurité, tous menés par le département Prévention et Sécurité minière du BRGM dans les différents bassins houillers français, sont aujourd’hui la clé de cette maîtrise.

Dispositif de sondage de décompression installé à l’issue de l’étude méthodologique sur le puits Camblain-Châtelain (Nord-Pas de Calais). © BRGM - A. Seddiki

Migration du gaz de mine par les terrains

Le gaz de mine est fixé à la surface externe de chaque grain de charbon, ainsi qu’à l’intérieur du fait de ses innombrables fissures. Il se dégage par désorption, en vertu de conditions de pression définies par les courbes des isothermes d’adsorption propres à chaque veine de charbon. Celui-ci désorbe naturellement à une pression supérieure à 1 bar, mais il peut aussi libérer le gaz par captage entre 0 et 1 bar. C’est la mine tout entière qui vient à se transformer en réservoir de méthane !

La définition du risque est alors établie selon deux concepts. S’il y a migration par les terrains, le risque est défini de façon théorique comme le "croisement entre la susceptibilité des terrains à laisser passer le gaz et la vulnérabilité en surface, c’est-à-dire la possibilité de rencontrer des éléments sensibles comme des habitations ou des installations industrielles".

Des sondages de décompression sont forés aux points hauts du réservoir de gaz de mine afin de permettre une décompression "passive" en continu du réservoir. Ici, tout dépend de la capacité naturelle des terrains à permettre la migration. Le BRGM surveille les installations et les équipements implantés à l’aplomb de ces zones et ajuste des études géologiques pour optimiser les conditions de remontée dans le but de maîtriser le risque tout au long de la phase de remontée des eaux.

Principe des dispositifs sondage de décompression mis en place pour évacuer le méthane lors de la remontée de la nappe phréatique dans les mines abandonnées. © BRGM - P. Défossez

Migration du gaz de mine par les ouvrages

Dans le cas de la migration par les ouvrages comme un puits de mine, le risque est décrit comme le "croisement entre l’aléa qui correspond à l’occurrence de l’événement et la vulnérabilité de surface". Le BRGM étudie alors "l’occurrence de l’événement", à savoir la probabilité que le gaz s’échappe par certains ouvrages, et procède à des opérations de prévention.

Des ouvrages miniers ont ainsi pu être fermés tout en maintenant un réseau de galeries de fond permettant au gaz de circuler. Des travaux d’étanchéité de puits et de tenue des têtes de puits ont été réalisés, afin de prévenir toute remontée par ces ouvrages débouchant au jour et un équipement spécifique a été mis en place pour maîtriser la sortie du gaz en surface en cas de pressurisation du réservoir. Le BRGM effectue enfin des mesures semestrielles de pression et de teneur en méthane, ainsi que des vérifications de l’étanchéité en contrôlant, par exemple, la stabilité de la colonne de remblai des puits.

Maîtriser le risque lié au gaz de mine

De manière générale, tous les objets miniers pouvant mettre en communication le réservoir minier avec la surface font l’objet de surveillance. Le but de toutes ces actions : garantir la bonne maîtrise du risque lié au gaz de mine. Le tout, en intégrant des enjeux économiques et environnementaux.

BRGM - 3 avenue Claude-Guillemin - BP 36009 45060 Orléans Cedex 2 - France Tél. : +33 (0)2 38 64 34 34