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Le barrage de fond réalisé par injection de coulis rigidifié dans la zone de Franchepré (Moyeuvre-Grande, Moselle, 2012). © BRGM

Édifices miniers : opération de grande ampleur face au risque de fontis

28.10.2013
La zone de Franchepré, dans le bassin ferrifère lorrain, était classée en "risque fort". À la clé : un danger permanent de fontis, c’est-à-dire d’effondrement localisé… de surcroît dans une zone habitée. L’édifice minier se trouvait à tel point dégradé que le BRGM a décidé d’arrêter sa surveillance par le fond. Le secteur est désormais sécurisé grâce à un comblement qui s’est fait par la surface, sans qu’aucune intervention directe de l’homme n’ait eu lieu en sous-sol.

C'est une opération de grande ampleur, par la surface considérée (5 800 m2), les volumes traités (12 000 m3 de coulis), le dénivelé… Le tout combiné à une méthode de comblement par la surface excluant toutes interventions par le fond ! La mise en sécurité de la zone de risque R158J1, dite de Franchepré, dans la commune de Moyeuvre-Grande à une trentaine de kilomètres au nord-ouest de Metz (Moselle), fait figure d’exemple. Le montant total de l’opération s’élève à 1,5 M€.

Forage dans la zone de Franchepré. © BRGM

Le risque : des cratères de plusieurs mètres de diamètre

L’endroit était dangereux… L’exploitation du fer, directement sous la rue des Gobelles et menaçant par là-même ces dernières années six maisons, a été menée entre la fin du XIXe siècle et 1930. Elle a fait l’objet d’extractions par creusement dans la couche de deux réseaux de galeries perpendiculaires entraînant des vides considérables, et conduisant à des taux de "défruitement" élevés (le rapport du volume extrait par l’exploitation sur le volume de roche initial pouvant localement atteindre 70 %). Afin de soutenir le toit, des piliers de soutènement ont été érigés avec des stériles (déchets miniers).

La zone était caractérisée par la présence de grandes portées au toit, parfois supérieures à 10 m, et la sollicitation sur les piliers résiduels était proche du seuil de rupture. La rupture d’un pilier pouvait entraîner un éboulement par "effet domino" sur les piliers voisins. Bref, l’effet en aurait pu être dévastateur : l’apparition en surface de cratères de plusieurs mètres de diamètre !

Barrage de fond réalisé par injection de coulis rigidifié (zone de Franchepré, commune de Moyeuvre-Grande, Moselle).

Barrage de fond réalisé par injection de coulis rigidifié (zone de Franchepré, commune de Moyeuvre-Grande, Moselle). © BRGM

Cette zone à risque de fontis et d’effondrement localisé, classée en risque fort, faisait l’objet d’une surveillance annuelle à partir du fond. En 2012, compte tenu de l’état dégradé de l’édifice minier et de la dangerosité pour les personnels, le BRGM décide d’arrêter la surveillance par le fond et propose d’assurer la mise en sécurité par un comblement. La DREAL Lorraine demande alors au département Prévention et Sécurité minière du BRGM de réaliser des travaux.

Comblement à distance

Pour commencer, afin d’écarter tout risque pour les habitants, les occupants des six maisons menacées sont relogés pour la durée de l’opération. Les travaux peuvent débuter, avec une particularité : aucune intervention par le fond !

Il faut confiner la zone à combler par la mise en place de douze barrages, réalisés depuis la surface par injection de coulis rigidifié. Puis le comblement se fait à partir de 74 forages. Des forages de reconnaissance mettent en évidence des vides alors inconnus, qu’une inspection vidéo précise et quantifie.

S’ensuit toute une série d’interventions de comblement très techniques. Les forages ont été réalisés en rotation pure (pas d’utilisation du marteau fond de trou vu la fragilité !), avec un maillage de 9 m au maximum entre deux forages afin de garantir un comblement total de tous les vides à sécuriser. Compte tenu de l’état fortement dégradé de la mine sous les habitations, le comblement a été réalisé avec démarrage à proximité des maisons, puis par rapprochements successifs, afin de sécuriser les bâtiments. Des injections de clavage (sous pression), au niveau de chaque forage, permettent de remplir les vides résiduels, le tout clôturé par la réalisation de six forages de contrôle sous les maisons.

Les opérations de comblement ont pu être contrôlées à distance, notamment par l’emploi d’une caméra vidéo disponible en permanence sur le chantier, et de la cartographie 3D par sonde laser pour la reconnaissance des vides non connus. À noter les contrôles journaliers de fabrication des coulis (densité, viscosité et décantation) et les essais de résistance en compression par un laboratoire externe.

Le planning, très serré, fut respecté : les travaux de comblement, démarrés le 19 juillet, se sont achevés le 15 novembre par la réalisation de six forages de contrôle. Et les habitants ont pu regagner leurs maisons avant les fêtes de Noël…

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