Mise en sécurité - Réhabilitation
L'arrêt des travaux du fond impose d'étudier l'impact de l'arrêt des exhaures, du pompage de l'eau dans la mine et de ses conséquences en sous-sol et en surface.
Ces études, confiées à un organisme indépendant, portent sur l'eau du sous-sol, l'eau de surface, et sur leurs qualités respectives ; elles s'appuient sur une modélisation des échanges d'eau entre la nappe phréatique, les eaux de la mine, les cours d'eau, les forages d'alimentation en eau potable et industrielle et l'eau de pluie. Cette modélisation tient compte à la fois de l'exploitation des mines et des conditions géologiques locales
Les origines de la nappe phréatique :
Les eaux de pluie qui tombent s'infiltrent et circulent dans les roches aquifères (grés, craie…). La nappe n'est pas un lac souterrain, mais est constituée par une masse de roches à travers laquelle circule de l'eau à un rythme très lent. Ainsi, par exemple, elle met 30 000 ans à venir des Vosges à Merlebach. Ces eaux passent sous des terrains plus ou moins imperméables et ressortent naturellement en surface quand les roches aquifères sont affleurantes. Pour le calcul du niveau de la nappe par rapport à la surface, les études intègrent l'évolution dans le temps des précipitations et des infiltrations d'eau de pluie.
Avant l'exploitation du charbon
Comment se compose le sous-sol ?
- Au fond, des terrains avec les veines de charbon,
- Ensuite, le permien, qui assure l'étanchéité entre la mine et la nappe,
- Puis les roches aquifères dans lesquelles circule la nappe phréatique,
- Enfin, la nappe alimente directement les cours d'eau et crée, par sa proximité dans les points bas, des zones humides et marécageuses. En surface, la pluie ruisselle, s'infiltre pour partie, ce qui contribue à recharger la nappe.
L'exploitation
Il y a plus de 150 ans, on a creusé les premiers puits, étanchéifiés par un cuvelage dans la traversée de la nappe, et reliés entre eux par de grandes galeries de liaison. Des pompes sont installées sur les puits pour évacuer et remonter les eaux de la mine. L'enlèvement complet des couches de charbon entraîne l'affaissement des terrains avec des répercussions sur toute la hauteur du terrain. L'étanchéité du permien est fragilisée ; des fissurations apparaissent par lesquelles l'eau de la nappe s'infiltre dans la mine. Elle est repompée en surface et rejetée dans les cours d'eau. Le niveau de la nappe s'abaisse et celle-ci n'alimente plus les cours d'eau, qui ne sont plus approvisionnés que par la pluie et les rejets d'eau de la mine. La baisse du niveau de la nappe assèche les zones humides et marécageuses en surface. Celles-ci, initialement inconstructibles, ont été du fait de leur assèchement, parfois utilisées par les communes dans la seconde moitié du 20 ème siècle comme zones d'urbanisation et de développement d'activités.
Que se passe-t-il quand on arrête les pompages ?
On ne rejette plus d'eau dans les cours d'eau. L'eau remonte dans la mine et se charge en minéraux, et notamment en sulfates et gagne le niveau du permien. Durant cette période transitoire, le débit des cours d'eau baisse l'été car ceux-ci ne sont plus alimentés par les pompages miniers.
UN SCENARIO PUREMENT THÉORIQUE : QUE SE PASSERAIT-IL A L'HORIZON 2010-2020, SI ON NE FAISAIT RIEN ?
La mine est pleine d'eau. La nappe ne fuyant plus vers le bas remonte, pour retrouver son niveau d'antan, mais avec un faible débit. Avec une double conséquence :
- une réapparition des zones humides en surface,
- une minéralisation de la nappe.
Cette réapparition des zones humides peut présenter des risques d'inondation légère du bâti, si ces zones asséchées par l'exploitation minière ont fait l'objet d'aménagements. Les fissures dans le permien permettent, par différence de pression, des échanges entre les eaux de la nappe et celles de la mine. Ce qui occasionne localement des remontées, à la base de la nappe, de faibles débits d'eau chargés en minéraux. Ces panaches d'eau minéralisée dans la nappe risquent d'influencer les forages de prélèvement d'eau et de rendre celle-ci impropre à l'usage domestique et industriel.
Une solution possible
Abaisser localement le niveau de la nappe par pompage, en prélevant de l'eau sous les zones humides, ce qui met le bâti hors d'eau. Mais cette hypothèse a deux inconvénients :
- elle impose « à vie » des coûts de fonctionnement et de maintenance des pompes,
- en diminuant le niveau de pression dans la nappe, on accentue localement les débits d'eau minéralisée remontant à la base de la nappe.
Une solution sérieuse et efficace
Au point le plus bas de la vallée, on crée une galerie en relation avec un puits de mine permettant l'évacuation naturelle de l'eau par le puit, gravitairement et sans pompage. A la surface, l'eau est d'abord déferrisée par lagunage, puis rejetée dans les cours d'eau. Cette solution, en réduisant le niveau d'eau dans la mine, abaisse en même temps le niveau d'eau de la nappe, ce qui empêche la création de la plupart des zones humides. Elle réduit également presque totalement la minéralisation de la nappe phréatique, en abaissant localement la pression de l'eau dans la mine.