Das Absinken und der Zusammenbruch des Bergbaus sind mechanische Phänomene, die sich aus spontanen oder provozierten Füllungen unterirdischer Hohlräume ergeben, die durch den Bergbau entstanden sind . Sie sind Teil der Bergbaurisiken (und wenn das Risiko als „ Bergbaufolgen “ ausgedrückt wird ).
Diese Füllungen führen zu zwei Arten von Oberflächenstörungen:
Das Absinken ist relativ langsam und allmählich (kann Jahrzehnte dauern). Es tritt auf, wenn die Böden und nicht aus Kunststoff sind und die Arbeitstiefe ist in Bezug auf die Dicke des großen pruning . Es ist meist das Ergebnis einer bewussten Wahl der Ausbeutung (sogenannte " Höhlen " -Methode (vollständige Ausbeutung des Erzes mit einer Laufschalung). Dieses Phänomen wird beispielsweise im Bergbaubecken von Nord in großem Umfang beobachtet -Pas-de-Calais .
Der Zusammenbruch ist im Gegenteil schneller, sogar brutal. Es resultiert auf der Oberfläche durch eine sofortige Veränderung der lokalen Topographie (Senkbecken) oder sogar - wenn die Tiefe der Ausgrabung im Verhältnis zu ihrer Dicke gering ist - in einem klaffenden Loch auf der Oberfläche, das als " Sumpf " bekannt ist (nicht nicht) zu verwechseln mit den Dolinen, die auf ein natürliches Phänomen der Karstauflösung zurückzuführen sind ).
Der Zusammenbruch kann absichtlich sein, ist jedoch im Allgemeinen die zufällige Folge der Entwicklung der Säulenkammern nach dem Abbruch der Ausbeutung ( z. B. bei bestimmten lothringischen Minen oder unterirdischen Kreidesteinen in der Normandie ). Die Widerstandsfähigkeit der Säulen verschlechtert sich langfristig spürbar: Ihre Stützfläche kann durch Abplatzen abnehmen und ihre mechanischen Eigenschaften können sich in Gegenwart von Wasser ändern. Laut Ineris könnten in Frankreich die Säulen und unterirdischen Hohlräume, die sich auf der Höhe der Decke des Grundwasserspiegels befinden, in naher Zukunft aufgrund von Klimastörungen, die laut Meteorologen schwerer und häufiger auftreten werden, anfälliger werden Regenfälle im Winter und häufigere Dürreperioden im Sommer.
Für die Betroffenen und zu der Zeit kann ein Zusammenbruch mit einem Erdbeben verwechselt werden . Die Seismographen und die Identifizierung des Epizentrums wurden verwendet, um sie von echten Erdbeben zu unterscheiden . Die BRGM listete die „falschen Erdbeben“ auf, die in Frankreich aufgetreten sind. Sie sind oft auf Bergbauabsenkungen zurückzuführen. Es kann von einem induzierten Erdbeben (früher Pseudoseismus genannt) begleitet sein.
Der Zusammenbruch kann durch plötzlichen Bruch des Daches der Farm erfolgen.
Es kann lange nach dem Ende der Ausbeutung auftreten (wie beim "späten Zusammenbruch" des Petit Clos in der Nähe von Saint-Étienne, der mehr als hundert Jahre nach der Ausbeutung von Schichten mit einer Tiefe von weniger als 100 Metern stattfand, in diesem Fall , aber auch eine Grubenbrand (Verbrennung von Kohle in verlassenen Höhlen) Collapses und Bodensenkungen ist in allen Arten von Minen über alte oder die letzten Hohlräume oder natürlichen Hohlräumen häufig, aber mein Feuer, auch „altes Werk“ Feuer genannt, ist seltener und spezifisch für Kohlenwasserstoffvorkommen.
Der Bergbau erfordert häufig Entwässerungspumpen ( Entwässerung ), um den Grundwasserspiegel zu senken und das Überfluten von Galerien und anderen Ausgrabungen zu verhindern. Wenn die Entwässerung am Ende des Betriebs nicht fortgesetzt wird, steigt der Grundwasserspiegel an, bis ein neuer Zustand des hydrogeologischen Gleichgewichts festgestellt wird (die Zeit, die erforderlich ist, um den Grundwasserspiegel wieder auszugleichen, kann von einigen Monaten bis zu einigen Jahrzehnten oder sogar mehr variieren als ein Jahrhundert in tiefen Minen (zum Beispiel in Nord-Pas-de-Calais).
Die Auswirkung von Wasser auf die mechanische Stabilität aufgegebener Bergbaubetriebe ist komplex, da sie positive und negative Auswirkungen haben kann.
Der Betrieb Kohle dauerte mehr als 270 Jahre ; vom ersten Brunnen, der 1620 eröffnet wurde (in Boulonnais ), bis zur massiven Industrieproduktion von 1720 bis 1990 . Es handelte sich um Adern, die höchstens einige Meter dick und oft in großer Tiefe (mehrere hundert Meter) waren. Es wird geschätzt, dass auf diese Weise rund 2,3 Milliarden Tonnen Kohle aus diesem Becken gefördert wurden, wobei in rund 280 Gemeinden (122 im Norden und 158 im Pas-de-Calais) mehr oder weniger große Hohlräume zurückblieben.
Abgesehen von einigen lokalen Bergwerken in Galerien, die von verschonten Säulen getragen werden, bestand die Bergbaumethode darin, die gesamte leicht verfügbare Kohle zu entfernen. Die Galerien wurden anfänglich verfüllt (bis 1930 ), ein Zeitraum, ab dem die Galerien mit der Höhlentechnik behandelt wurden , die schneller und viel billiger als das Verfüllen war. Die Galeriedecken durften einfach einstürzen, nachdem ihre Stütze entfernt worden war. Laut DRIRE wurden die meisten Bodenbewegungen (Schrumpfen - Quellen des Bodens) fünf Jahre nach Einstellung der Arbeiten stabilisiert, was die in den neunziger Jahren durchgeführten topografischen Untersuchungen zu bestätigen scheint .
Über den großen Einsturzgebieten haben sich große Becken gebildet, die eine Tiefe von bis zu 17 Metern erreichen (in der Regel wird geschätzt, dass die Gesamtsenkung 80% der kumulierten Dicken der verschiedenen ausgebeuteten Adern erreicht) die ausgebeuteten Adern.
Diese Verformungen sind so groß, dass sie keine wesentlichen Auswirkungen auf die Konstruktionen (Häuser, Strukturen usw.) im Herzen der Senkungszonen hatten. Im Umland hingegen haben Kipp- und Zugbewegungen sowie die Dehnung des Bodens ernsthafte Schäden und häufig den Ruin gebauter Bauwerke verursacht. Die Rohre waren ebenfalls betroffen (einige Kanalisationsnetze sahen sogar eine Umkehrung ihrer Strömungsrichtung und brachen, was die Verschmutzung des Untergrunds und des Grundwasserspiegels des ehemaligen Bergbaubeckens des Nordens und von Pas-de-Calais , insbesondere durch , verschlimmerte Nitrate . Umso mehr, als die Bergbauunternehmen angesichts der Verwundbarkeit der Netze und ihrer mangelnden Effizienz unter solchen Umständen häufig darauf verzichtet hatten, sie zu bauen (außerhalb der städtischen Zentren).
Die Brunnen wurden theoretisch alle verfüllt. Aber die "Stopfen" der Böschungen fallen manchmal zusammen, insbesondere nach dem Anstieg des Grundwasserspiegels. Sie werden dann durch Einspritzen von Beton an der Basis des Einsturzkegels stabilisiert. Vierzehn der 600 in diesem Becken aufgeführten Brunnen sind zusammengebrochen, ohne dass bisher Opfer zu beklagen waren. 10 bis 15% der Brunnen heute in den Siedlungen befindet und etwa 200 sind genau georeferenziert, weil das Archiv Verluste ( „Einige aus dem verfüllten sind XVIII - ten Jahrhundert, die Pläne haben wir für die sehr ungefähre ausfindig zu machen .“.
Im Allgemeinen ist das Absinken der Mine die Ursache für irreversible Änderungen der Oberflächenströme, die den Bau von Abwasser- und Regenwasserhebestationen erforderlich gemacht haben. Diese Situation hat die Stadtentwicklung kompliziert, da die Bevölkerung im Falle eines Geräteausfalls Überschwemmungen ausgesetzt ist .
Zu Beginn des XXI ten Jahrhunderts Charbonnages de France noch 54 Stationen dénoiement von Wasserhebe verwaltet. Die hydraulischen Probleme im ehemaligen Bergbaugebiet von Nord-Pas-de-Calais sind noch ausreichend vorhanden, damit der Masterplan für Wasserentwicklung und -management (SDAGE) ihm eine bestimmte Komponente widmen kann. Dies sind sowohl Bedenken im Zusammenhang mit dem Absinken des Bergbaus, dem Oberflächenwasser (Hebestationen) und dem "Ansteigen" des Grundwasserspiegels als auch Bedenken im Zusammenhang mit der Kommunikation des kohlenstoffhaltigen Grundwasserspiegels mit dem Grundwasserspiegel der Kreide.
In Noyelles-sous-Lens mussten beispielsweise die Ufer des Lens-Kanals ( Deûle ) mehrmals angehoben werden , um den Fluss trotz der Senkung des Bergbaus aufrechtzuerhalten. Die Nachbargebiete liegen jetzt sechs Meter unter dem Niveau des Kanals. Eine Liftstation musste gebaut werden; Es pumpt nicht nur das Regenwasser, das keinen Schwerkraftauslass mehr hat, sondern auch den Grundwasserspiegel, der jetzt in diesem Sektor wieder auflebt und daher auch eine potenzielle Quelle für Überschwemmungen darstellt .
Am anderen Ufer in Loison-sous-Lens, wo es eine weitere Liftstation gibt, ist die Situation identisch .
Mining (etwa 800 Millionen Tonnen 1856-2004 abgebaut ist nun vorbei, ließ aber wegen der Methode „Raum und Säule“ großer Mengen von verlassenen Galerien (etwa 200 Millionen von m 3 von Resthohlraum).
Diese Galerien und Hohlräume befinden sich je nach Gebiet in unterschiedlichen Tiefen von wenigen Metern bis zu fast zweihundert Metern Tiefe. Der steigende Grundwasserspiegel hat sie seit der Einstellung des Entwässerungspumpens (2006) allmählich überflutet.
Die Arbeitsweise basierte auf dem Prinzip, dass diese Säulen, wenn sie Säulen mit ausreichender Größe belassen, im Laufe der Zeit standhalten können, ohne zusammenzufallen. Die damaligen Experten hatten jedoch den Kraftverlust dieser Säulen im Laufe der Zeit unterschätzt.
Die jüngsten Katastrophen, insbesondere ab 1996 in Auboué , haben uns veranlasst, das Problem vollständig zu überdenken und das Risiko von Bodenbewegungen und Senkung zu untersuchen. Seit 1997 durchgeführte Studien haben es ermöglicht, verschiedene Arten von Risiken zu charakterisieren.
Der Kohlebergbau in Belgien reicht bis ins Mittelalter für die Becken Borinage und Liège zurück. Aus dem XVIII - ten Jahrhundert bis zur zweiten Hälfte des XX - ten Jahrhunderts wird die Kohle in den Becken der Borinage, das Zentrum von Charleroi und Lüttich Basse Sambre abgebaut. In Flandern wurde ab 1907 im Limburger Campine Kohle abgebaut. Die Ausbeutung hört in der Regel in den Jahren 1950-1960 und endgültig 1984 in der Wallonie und 1992 in Flandern auf.
Während ihrer Tätigkeit haben diese Kohlengruben einen erheblichen Einfluss auf die Oberfläche und verursachen zahlreiche „Bergbauschäden“. Landabsenkung ist die Art von "Bergbauschaden", der bei Oberflächenbewohnern die größte Reaktion hervorruft, insbesondere aufgrund der durch diese Absenkung verursachten Schäden an Land und Gebäuden.
Die Geschädigten können sich an die Zivilgerichte wenden, um den Streit beizulegen, der sie an die Kohlengruben bindet. Die Kohlengruben müssen entweder durch Versöhnung oder durch gesetzliche Beschränkungen den durch ihre Rohstoffgewinnung verursachten Schaden finanziell oder physisch reparieren. 1934 änderte sich die Situation jedoch.
1934 wurde die Stadt Gosselies nach der Senkung durch die Charbonnage du Grand-Conty und Spinois zur Katastrophe erklärt. Zwei Drittel der Gebäude der Stadt sind schwer beschädigt und bedrohen Ruinen. Die Zeche kann den Schaden nicht bezahlen. Der Staat beschließt, einen großen Teil der Entschädigung zu leisten, um diese Katastrophe zu bewältigen.
Die Gosselies-Katastrophe ist der Ursprung der Schaffung des Nationalen Garantiefonds für die Reparatur von Kohleschäden und der Übernahme der Frage der Bodensenkung und des "Bergbauschadens" durch den belgischen Staat.
Das Gesetz von 12. Juli 1939richtet einen Nationalen Garantiefonds für die Reparatur von Kohleschäden ein, "der ausschließlich im Falle der Insolvenz von Konzessionären von Kohlengruben die Erfüllung ihrer Verpflichtungen aus Artikel 58 der Gesetze über Kohlengruben, Minen, Minen und Steinbrüche vorsieht, koordiniert durch das königliche Dekret von15. September 1919 ". Der Garantiefonds ist eine öffentliche Versorgungseinrichtung, die von einem Verwaltungsrat verwaltet wird. Die Hälfte der Mitglieder wird von den Konzessionären ernannt, die andere Hälfte vom für Minen zuständigen Minister. Dieser Minister ist Vorsitzender des Rates und wird bei seinen Entscheidungen von einem ständigen Ausschuss für Bergbauschäden unterstützt.
Dieser Fonds wird von den Kohlebergbaukonzessionären entsprechend ihrer Produktion bereitgestellt. Neun Zehntel ihrer Beiträge gehen auf ihr persönliches Konto (bekannt als Fonds A), das letzte Zehntel wird auf ein gemeinsames Konto (bekannt als Fonds B) eingezahlt, das eingreift, wenn sich Fonds A als unzureichend herausstellt. Der Nationale Garantiefonds für die Reparatur von Kohleschäden ist an Schadensersatzansprüchen beteiligt, wenn die für den Schaden verantwortliche Konzession mindestens drei Jahre lang zum Fonds beigetragen hat und diese Konzession ihre Rohstoffaktivitäten auf dem betreffenden Standort eingestellt hat.
Die Befugnisse des Nationalen Garantiefonds wurden 1947 auf das Ministerium für Kraftstoff und Energie übertragen. 1949 wurde der Fonds an das Ministerium für wirtschaftliche Koordinierung übertragen. Nach der Abschaffung dieses Ministeriums im selben Jahr wurde der Fonds innerhalb des Wirtschaftsministeriums verabschiedet.
Aufgrund der Ereignisse im Zusammenhang mit dem Zweiten Weltkrieg und dem Wiederaufbau wurde der Fonds erst 1952 wirklich aktiv, als er regelmäßig von den Kohlengruben geliefert wurde.
Der Nationale Garantiefonds für die Reparatur von Kohleschäden wird am abgeschafft 31. Dezember 1997.
Die Archive zu diesen Themen wurden im Gartenführer des belgischen Staatsarchivs (Leitfaden zu Umweltarchiven in Belgien zwischen 1700 und 1980, erstellt von öffentlichen Einrichtungen) überprüft.
Die Fontis ist das plötzliche Auftreten auf der Oberfläche eines Trichters mit einem Radius von einigen Metern und einer Tiefe von einigen Metern. Die Abmessungen der Fontis hängen von der Bedeutung des Hohlraums und der Art des Bodens ab, der ihn von der Oberfläche trennt. Die Fontis folgt einer allmählichen Verschlechterung des Gewölbes einer Galerie, die sich allmählich in der Abdeckung erhebt, bis sie ans Licht kommt. Die Fontis treten nicht auf, wenn die Galerie ausreichend tief ist, da die Fülle der Dachblöcke die Lücke füllt, bevor sie die Oberfläche erreicht. Das Risiko von Fontis kann auch ausgeschlossen werden, wenn ein dickes und widerstandsfähiges Bett den allmählichen Abbau stoppt.
Bei Kammer- und Säulenoperationen kann es zu einem allmählichen Absacken kommen. Dies führt zur Bildung eines Beckens mit einem Durchmesser von einigen zehn bis einigen hundert Metern auf der Oberfläche. In der Mitte des Beckens fällt das Gelände vertikal ab. An den Kanten ist der Boden mit einer Dehnung an den Außenkanten (Öffnung von Brüchen) und einer Verkürzung an den Innenkanten (Auftreten von Ausbuchtungen) geneigt. Das Absinken der Oberfläche erfolgt im Allgemeinen allmählich über einige Tage oder Monate, abhängig von einer Dynamik, die für den Bergbau und den geologischen Kontext spezifisch ist.
Die Gebäude an der Oberfläche reagieren empfindlich auf die Neigung des Geländes sowie auf die Auswirkungen der Ausdehnung in der Dehnungszone und der Kompression in der Verkürzungszone. Je größer die Absenkung in der Mitte des Beckens ist und je geringer die Tiefe der Bergbauarbeiten ist, desto größer sind die Auswirkungen.
Gebäude sind umso anfälliger, wenn sie lang und schlank sind.
In einigen Fällen geschieht die Zerstörung der Bergbaustruktur nicht allmählich, aber wir beobachten den Blockzusammenbruch des gesamten Landes zwischen dem Boden und der Oberfläche. Der Zusammenbruch der Oberfläche erfolgt dann dynamisch innerhalb von Sekunden. Ein starkes Erdbeben ist zu spüren. Die Ränder des betroffenen Bereichs sind steiler als bei der durchhängenden Schüssel, dort erscheinen offene Spalten.
Für einen plötzlichen Zusammenbruch müssen mindestens zwei Bedingungen erfüllt sein:
Viele Senkungen werden zu topografischen Tiefpunkten, die - mit Ausnahme des Pumpens und Hebens von Wasser - zu Feuchtgebieten von ökologischem Interesse werden können.
Diese Zonen werden, wenn sie mehrjährig sind, passiv (oder aktiv im Fall des Entwässerungspumpens) auf mindestens eine der folgenden drei Arten gespeist:
Diese Gewässer und Gebiete sind aufgrund ihrer Herkunft und ihres ökologischen Funktionsumfangs häufig anfälliger für verschiedene Verschmutzungen, können aber auch eine wichtige reinigende Rolle für Nitrate , Phosphate und organische Stoffe spielen ( natürliche Lagunenfunktion ).
Andererseits können sich Schwermetalle oder persistente organische Schadstoffe in den Sedimenten ansammeln und das Nahrungsnetz kontaminieren ( Bioakkumulation , Biokonzentration usw.).
Alle lokalen Antennen (Strommasten, Straßen), Land-, Wasser- oder unterirdischen Infrastrukturen (unterirdische Kabel- und Glasfasernetze, Wasser- und Gasleitungen, Abwasserkanäle usw.)
Oberflächengebäude sind je nach Fundamentart und Schwere des Phänomens mehr oder weniger betroffen. Der Schaden hat unterschiedliche Formen, je nachdem, ob er in einem Dehnungsbereich (offene Schlitze) oder in einem Kompressionsbereich (Verkürzen / Quetschen) auftritt.
Je größer die Amplitude des Absinkens in der Mitte des Beckens ist und je dicker die Untergrundschicht über den Bergbauarbeiten ist, desto größer ist der Schaden.
Das Risiko eines plötzlichen Zusammenbruchs wird in den französischen Kohlebecken ohne absolute Sicherheit als relativ stabil angesehen, aber es können immer noch Landbewegungen in den Eisenbecken auftreten. Sie stellen daher Risiken dar, die der Staat durch verschiedene Arten von Maßnahmen bewältigen muss.
Es scheint kein Problem der Versauerung des Bergbaus in Frankreich zu geben, aber dieses Phänomen kann schwerwiegende Folgen haben, wenn es existiert (an einem Standort in den Vereinigten Staaten hat sich so ein extrem saurer See ( pH 1 ) gebildet, der Säuregehalt der Umwelt Förderung der Zirkulation giftiger Schwermetalle ).
Es bestehen weiterhin Probleme im Zusammenhang mit der Verschmutzung des Bodens und damit des Grundwasserspiegels sowie der Tatsache, dass das Absinken häufig die Trinkwasserverteilungsnetze und die reichlich undichten Kanalisationsnetze zerstört hat.
Schließlich wird in den Kohlebecken einschließlich Nord-Pas-de-Calais die kontinuierliche Produktion von Methan (CH 4 , in Bergbaugebieten als Feuerlampe bekannt ) noch lange andauern. In Nordfrankreich (dem größten unterirdischen Bergbaubecken der Welt) wird ein Teil von Méthamine (GIE 2007 von Gazonor übernommen) gewonnen und in das Gasnetz eingespeist, am östlichen und westlichen Ende des Beckens jedoch ein gewisser Teil Die Menge an Feueramp entweicht wahrscheinlich in die Luft, aber Methan ist für den Treibhauseffekt 21-mal aktiver als CO 2.