L'expertise des risques et l'évaluation de l'impact de l'activité industrielle sur l'environnement et la santé sont des secteurs en mutation rapide et croissante. L'INERIS mène des programmes de recherche qui assurent une expertise à la pointe du savoir-faire scientifique et qui tiennent compte des travaux conduits au sein de la Communauté scientifique nationale, européenne et internationale

Mine et après-mine (mouvements de terrain, eau, gaz...)

Evaluation de l’aléa « Gaz de mine ». Guide méthodologique (2016)

Ce rapport présente les principes méthodologiques permettant l’évaluation de l’aléa « Gaz de mine » lié aux anciennes exploitations minières. Il s’inscrit dans le cadre d’appui de l’INERIS aux Pouvoirs Publics (Programme 181 DRS-03 « Analyse et gestion des risques et des conséquences à long terme, liés à la présence d’exploitations minières abandonnées » financé par MEDDE - Direction Générale de la Prévention des Risques). Le guide s’appuie sur les différentes études et démarches méthodologiques spécifiques établies dans le passé pour les principaux bassin miniers français. Il vise à fournir les outils et pré-requis nécessaires à l’évaluation de l’aléa « gaz de mine » et propose les différentes étapes de la démarche de manière à ce qu’elle puisse s’appliquer sur une large majorité des cas potentiellement rencontrés.
Le rapport clarifie la définition des composants de l’aléa gaz de mine : l’intensité et la prédisposition. Les critères de nature universelle sont ensuite proposés pour la qualification de l’intensité des phénomènes gazeux. En parallèle, un certain nombre d’exemples de critères est proposé concernant la prédisposition du milieu à la migration de gaz vers la surface, cette prédisposition étant fortement liée aux conditions locales du gisement donné et aux méthodes d’exploitation employées.
Une formalisation de la démarche est proposée sous forme d’un schéma décisionnel comportant une définition des étapes successives et de leur enchaînement, en soulignant le rôle de validation de l’expert aux étapes importantes. Enfin, un chapitre particulier définit le rôle des mesures in situ dans les différentes étapes de qualification de l’aléa.

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Proposition d'une méthode d'analyse et de hiérarchisation des risques résiduels liés à l'exploitation d'un ancien bassin minier. Programme EATDRS03 (2002)

La prise de conscience de la gravité des problèmes liés à la phase après-mine a entraîné un besoin crucial de recherche et de développement dans les différentes disciplines concernées (géotechnique, géologie, hydrogéologie, analyse et gestion du risque, chimie des eaux, etc.) pour prévoir et prévenir les phénomènes affectant les mines arrêtées ou abandonnées.
La complexité des problèmes nécessite donc une approche pluridisciplinaire à laquelle souscrit la méthode proposée dans le cadre du présent rapport. S'appuyant sur son expérience en matière de méthodes d'évaluation des risques liés aux cavités souterraines, l'INERIS a établi une méthode d'analyse et de hiérarchisation des risques résiduels liés à l'exploitation d'un ancien bassin minier. Cette méthode a été développée et appliquée dans le cadre de la hiérarchisation des risques géotechniques liés au bassin ferrifère lorrain. L'étude des risques d'un bassin minier soulève deux problématiques principales qui ont nécessité d'élaborer une méthode d'analyse nouvelle :
- la première problématique tient à ce que l'évaluation, la hiérarchisation et la cartographie portent sur un site très étendu (pour l'exemple, la superficie du bassin ferrifère lorrain est de l'ordre de 1500 km2) tout en conservant un niveau de précision adapté à sa lecture et à son utilisation en terme de gestion de risque ;
- la seconde problématique tient à la quantité importante d'informations qu'un tel projet oblige à traiter.
La méthode mise au point doit tirer parti de cette quantité d'informations tout en garantissant la multiplicité des disciplines concernées. L'exigence de clarté implique une méthode explicite et une formalisation des expertises. Elle correspond à une demande de la société moderne et s'impose compte tenu de l'importance des enjeux (présents et futurs) et de l'étendue des études. L'exigence d'adaptabilité en découle : les études concernées sont susceptibles de durer plusieurs années pendant lesquelles la connaissance augmente. La méthode doit pouvoir intégrer de nouveaux critères d'adaptabilité du risque et s'adapter aux acteurs de sa réalisation (ajout de compétences, transmission de compétences…).

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Contribution au développement d'outils d'aide à l'évaluation des aléas dans le cadre des PPRM Aléa "mouvements de terrain" pour les gisements pentés et filoniens - Partie 1 (2005)

Partie 1 : Inventaire et principales caractéristiques des gisements pentés et filoniens en France.

De très nombreuses exploitations minières souterraines en France concernent des gisements à forte pente ou de type filonien. Il s'agit par exemple de la quasi-totalité des mines d'uranium, de nombreuses exploitations hydrothermales polymétalliques ou de fer, ou encore d'une part non négligeable des exploitations de charbon (dressants). Une partie de ces travaux souterrains font aujourd'hui ou feront très prochainement l'objet d'études diverses pour la « déclaration d'arrêt de travaux » ou la mise en place de Plan de Prévention des Risques Miniers (PPRM). Compte tenu de la spécificité de ces gisements, le Ministère de l'Economie, des Finances et de l'Industrie a demandé à l'INERIS de développer un outil méthodologique d'évaluation de l'aléa « instabilité des terrains » adapté aux particularités des exploitations pentées et filoniennes. Il a pour but de définir des configurations « types » d'exploitations pentées et filoniennes en vue d'analyser l'évolution à long terme de ces sites.
Cette première partie dresse un « bilan des connaissances », dont l'inventaire constitue la première phase. Il vise à rassembler les données caractéristiques principales pour chacun des sites.

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Contribution au développement d'outils d'aide à l'évaluation des aléas dans le cadre des PPRM. Aléa "mouvements de terrain" pour les gisements pentés et filoniens. Partie 2 (2005)

Partie 2 : Typologie des événements redoutés au droit d'exploitations pentées et/ou filoniennes.

De très nombreuses exploitations minières souterraines en France concernent des gisements à forte pente ou de type filonien. Il s'agit par exemple de la quasi-totalité des mines d'uranium, de nombreuses exploitations hydrothermales polymétalliques ou de fer, ou encore d'une part non négligeable des exploitations de charbon (dressants). Une partie de ces travaux souterrains font aujourd'hui ou feront très prochainement l'objet d'études diverses pour la « déclaration d'arrêt de travaux » ou la mise en place de Plan de Prévention des Risques Miniers (PPRM). Compte tenu de la spécificité de ces gisements, le Ministère de l'Economie, des Finances et de l'Industrie a demandé à l'INERIS de développer un outil méthodologique d'évaluation de l'aléa « instabilité des terrains » adapté aux particularités des exploitations pentées et filoniennes. Il a pour but de définir des configurations « types » d'exploitations pentées et filoniennes en vue d'analyser l'évolution à long terme de ces sites.
Cette seconde partie a pour but de définir une typologie d'événements redoutés en fonction des contextes des gisements et des méthodes d'exploitation.

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Evaluation des risques liés à une relance de l’activité minière en phase d’exploration. Programme EAT-DRS-03 : Risques liés aux exploitations minières abandonnées (2015)

Ce rapport présente une synthèse des impacts potentiellement induits par la phase d’exploration minière et des techniques de mitigation existantes, sur la base des données disponibles sur les projets actuellement en cours sur le territoire métropolitain français (huit « Permis Exclusifs de Recherche de Mine »).

Les différentes techniques d’exploration sont passées en revue. Les techniques les plus impactantes sont la réalisation des investigations par forages (généralement nombreux et profonds) et des campagnes de géophysique aérienne (denses et à basse altitude).

L’impact environnemental de ces techniques est analysé. Des préconisations sont émises.

 

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L'élaboration des Plans de Prévention des Risques Miniers (PPRM) - Guide méthodologique (2006)

Le présent guide interactif d'élaboration des PPR Miniers a été élaboré sous la coordination et la direction scientifique de Christophe DIDIER, directeur adjoint et délégué scientifique de la Direction des Risques du Sol et du Sous-sol de l'INERIS.
Il s'agit d'un ouvrage collectif, établi sous l'égide du Ministère de l'Economie, des Finances et de l'Industrie et résultant du travail de différents organismes impliqués dans l'évaluation des risques liés à l'après-mine : INERIS, GEODERIS, Ecole des Mines De Paris, BRGM, CSTB. Plusieurs représentants des DRIRE ont également participé activement à son élaboration.

 

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Synthèse des études et travaux menés dans le contexte du bassin ferrifère lorrain - Programme EAT-DRS-03 (2006)

Les affaissements miniers survenus ces dix dernières années dans le bassin ferrifère lorrain (Auboué 1996, Moutiers 1997, Moyeuvre-Grande 1998, Roncourt 1999), longtemps après l'arrêt définitif des travaux d'extraction, ont conduit à une prise de conscience de la gravité des problèmes liés à la phase de post-abandon des exploitations minières. Après une courte présentation du bassin ferrifère lorrain, la présente synthèse s'articule autour des questions principales soulevées par la problématique de l'après-mine, notamment dans le contexte du bassin ferrifère lorrain :
- Quels sont les types de mouvements de terrains susceptibles d'affecter la surface, au droit des anciens travaux miniers, et quelles sont leurs conditions d'apparition respectives ?
- Quel est l'impact de l'ennoyage sur la stabilité des ouvrages miniers et sur le risque d'émission de gaz ? 
- Quelle méthode doit être mise en place pour évaluer et gérer le risque « mouvements de terrain », dans le bassin ferrifère lorrain ? 
- Quels outils de surveillance des risques d'effondrement sont adaptés au contexte du bassin ferrifère lorrain ? 
- Quels sont la nature, l'origine et les mécanismes du risque d'émission de gaz de mine ?

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Evaluation et traitement du risque de fontis lié à l'exploitation minière (2007)

Les résultats des études techniques PPRM menées par l'INERIS ces dernières années montrent que, parmi les phénomènes de « mouvements de terrain » résiduels, l'effondrement localisé, et plus particulièrement le fontis au droit de travaux miniers à faible profondeur, correspond à un aléa fréquent à faible profondeur et important à considérer.
Il l'est d'autant plus lorsqu'il se manifeste fréquemment en contexte urbanisé. La gestion des risques liés à la manifestation de phénomènes de type « fontis » passe par 2 étapes :
- l'évaluation de l'aléa « fontis » (prédisposition du site à la manifestation du phénomène en surface, caractéristiques prévisibles du cratère d'effondrement en surface…).
Il existe plusieurs outils et méthodes qui permettent de mener cette analyse ;
- le choix de la technique de mitigation du risque adaptée au contexte local qui repose sur une alternative à caractère technique et économique : traiter, surveiller ou déplacer les enjeux.
Le présent document a pour objectif : · d'établir un état de l'art et des recommandations sur les méthodes et outils d'évaluation du risque de remontée de fontis en surface (identification des règles, outils et méthodes, mise en évidence de différences d'approches selon les contextes ou de difficultés dans le processus d'évaluation) ; · d'identifier et de proposer des éléments comparatifs, dans le cadre d'une approche technico-économique, des méthodes de mise en sécurité des sites soumis au risque de « fontis ».
Outre les retours d'expérience de traitement des mines et des cavités souterraines, le présent document s'est inspiré des nombreux travaux et expériences de mise en sécurité réalisés dans les carrières souterraines françaises. En effet, ces cavités d'origine anthropique sont la plupart du temps à proximité ou sous des zones urbanisées et à des profondeurs telles que le phénomène de fontis est un aléa prépondérant.

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Mine closure and post mining management international state of the art (2008)

Depuis 2005, la Société Internationale de Mécanique des Roches (ISRM) a créée une Commission sur la problématique de la fermeture des mines. Le rapport final de cette Commission internationale, présidée par Christophe Didier de l'INERIS, est désormais disponible. La commission a été instaurée pour étudier le problème des mines abandonnées qui peuvent, dans certaines circonstances, s’avérer dangereuses pour les personnes et/ou les biens. 
Le travail s’est concentré sur les aspects de mécanique des roches liés à la fermeture des mines. Les principaux problèmes d'instabilité résultent dans les anciennes mines, de la rupture, dans le temps, d’anciens piliers ou des terrains de recouvrement situés à l’aplomb des anciens travaux. Certaines de ces instabilités peuvent s’avérer potentiellement dangereuses (apparition soudaine de fontis, effondrements en masse). D’autres sont plus simples à gérer  (affaissements lents et continus).
Le rapport (uniquement en version anglaise) propose un descriptif de la problématique de fermeture des mines, y compris les aspects législatifs, dans plusieurs pays (Afrique du Sud, Japon, Canada, Pologne, Allemagne, France, Corée…).
Les principaux types de phénomènes susceptibles de se développer à l’aplomb d'une mine abandonnée sont discutés. Ceci concerne les conséquences potentielles sur des personnes et les structures de surface mais également la description des mécanismes physiques qui peuvent initier les instabilités.
Les principales méthodes d'évaluation des risques sont ensuite présentées, identifiant les facteurs les plus sensibles, capables d’influer sur le niveau de risque résiduel. Finalement, plusieurs techniques de surveillance directes et indirectes sont décrites ainsi que quelques méthodes destinées à conforter ou combler les anciens travaux afin de protéger les populations concernées.
Ceci constitue un travail de référence que nous souhaitons utile et intéressant pour les personnes impliquées dans les domaines de la mine et de l’après-mine.

  • Le document est aussi disponible sur le site de l'ISRM www.isrm.net
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Projet de recherche : Phénoménologie des instabilités géologiques en grand et signes précurseurs - Rapport final du programme de recherche 190 – Axe de recherche COSMOS (2013)

Dans de certains cas, la surveillance apparait comme le meilleur compromis pour la gestion des risques post-miniers de type mouvements de terrain. Elle s’appuie principalement sur des systèmes de surveillance microsismique en temps réel des zones concernées. Le but est de détecter les émissions acoustiques qui seraient susceptibles d’être les signes précurseurs à un effondrement à grande échelle. Ce principe de surveillance, appliqué à la sécurité publique, a été déployé depuis 1998, sur plus d’une trentaine de réseaux de surveillance microsismique en temps réel dans le bassin ferrifère Lorrain.
Le présent rapport vise à exploiter et valoriser  l’information contenue dans les signaux microsismiques, en corrélation avec d’autres types de mesures lorsque celles-ci sont disponibles, pour :

  • progresser dans l’identification des signes précurseurs à un effondrement ;
  • caractériser les mécanismes d’effondrement et leur dynamique, en particulier le rôle de la présence d’un banc raide dans la cinétique de l’effondrement ;
  • émettre des recommandations pour la gestion de la surveillance opérationnelle
  • Ce rapport s'inscrit dans le cadre du projet de recherche PR190 « Phénoménologie des instabilités géologiques en grand et signes précurseurs » (dit « Signes précurseurs ») initiée en 2007 et qui s’est poursuivi depuis 2010 dans le cadre de l’axe de recherche COSMOS (Compréhension, Modélisation et Surveillance de la déformation et de la rupture des massifs rocheux).
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Le radon, synthèse des connaissances et résultats des premières investigations en environnement minier (2008)

La création de vides souterrains et la déconsolidation des terrains de recouvrement peuvent faciliter le transport jusqu’à la surface du gaz de mine et du radon présents dans les formations géologiques. Les mesures récentes réalisées par l'INERIS dans différents contextes miniers (bassin ferrifère lorrain, mine de fer de May-sur-Orne, bassin houiller du Centre-Midi…) montrent l’existence de radon dans l’atmosphère des vides miniers dans des proportions parfois très importantes, avec des teneurs pouvant dépasser 10 000 Bq.m-3 en mesure ponctuelle. La migration de ce gaz depuis les vides miniers vers les bâtiments est susceptible d’exposer les personnes à un risque sanitaire.
Après une présentation des propriétés du radon et des effets sanitaires qu’il peut induire, le document aborde les différentes techniques disponibles pour la mesure du radon. Les aspects dosimétriques et réglementaires sont ensuite présentés.
Le document traite alors plus particulièrement du radon en environnement minier, notamment en présentant les différentes sources d’exposition possibles. La partie correspondante est illustrée par quelques cas concrets issus de la bibliographie et des études menées par l’INERIS dans certains grands bassins miniers français. Enfin, la dernière partie présente les mécanismes d’entrée du radon dans les bâtiments et les techniques de remédiation associées.
Le rapport a été établi dans le cadre de l’accord de partenariat scientifique entre l’IRSN et l’INERIS. Ce travail fait partie du programme d’appui technique de l’INERIS au MEEDDAT (Bureau du Sol et du Sous-Sol, B3S) relatif à la gestion de l’après-mine (programme EAT-DRS 03).

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Synthèse sur les enjeux et impacts de la relance de l’activité minière en France (2014)

Ce rapport présente un état des connaissances et une première analyse des risques associés à l’extraction raisonnée des matières stratégiques, dans l’hypothèse d’une relance de l’activité minière en France. Outre les matières premières conventionnelles (charbons, hydrocarbures, métaux), les activités humaines modernes utilisent en effet une soixantaine de nouvelles matières, qualifiées de stratégiques : parmi elles, on trouve les terres rares et les platinoïdes mais aussi le graphite, la fluorine ou le magnésium. Dans deux communications datant de 2008 et de 2011, la Commission européenne a estimé qu’il était essentiel pour la compétitivité de l’UE de favoriser leur approvisionnement durable à partir de sources européennes. C’est dans ce contexte que la France a récemment attribué des permis de prospection minière visant à rechercher des métaux traditionnels (cuivre, zinc, plomb), précieux (argent, or) ou rares (antimoine, tungstène, niobium, tantale, molybdène, lithium, indium, germanium).

En France, l’inventaire terrestre (on shore) des ressources minières a été relancé en 2010. Il est toujours en cours mais on note l’existence de gisements qui, en cas d’augmentation du prix des matières premières, pourraient atteindre le seuil de rentabilité. Concernant les ressources en mer (off shore), la France dispose du second domaine maritime du monde mais ses richesses potentielles ont à peine été explorées : la priorité est donc de réaliser leur inventaire. Compte tenu de la profondeur de certains gisements et de la méconnaissance sur la sensibilité et la résilience des écosystèmes très particuliers qu’ils abritent, le temps de développement de ce type d’exploitation se comptera toutefois en décennies.

En ce qui concerne la première ébauche d’analyse de risques présentée dans ce rapport, les principaux risques considérés sont les suivants :
• en phase d’exploration, les sondages de reconnaissance profonds nécessiteront des infrastructures plus lourdes ; en mer, c’est la forte sensibilité ou la faible résilience des écosystèmes profonds qui constituera un élément important ;
• la phase de conception ne génère pas d’impact mais elle est primordiale car elle définit la méthode d’exploitation, conçoit les unités de traitement du minerai et d’élimination des déchets, et programme le suivi et la réhabilitation/réutilisation finale du site ;
• en phase d’exploitation, l’activité d’extraction du minerai est la plus impactante (perturbations du cycle hydrologique, contamination due à certains produits comme les explosifs ou les carburants, remobilisation d’éléments trace naturellement présents dans l’encaissant…) ; elle génère également des impacts socio-économiques liés au fonctionnement des installations de surface (transport de matériel et de matières solides et fluides) ; vient ensuite l’activité de traitement du minerai et de gestion des déchets induits, liquides (eaux de process, drainage des bassins de décantation) et solides (terrils, verses, schlamms…), dont une partie subsistera après l’abandon ;
• en phase d’abandon, il s’agit d’établir la surveillance du site et sa réhabilitation. Il va de soi que les mines du futur devront tenir compte de tous ces risques et être exemplaires sur le plan socio-environnemental : c’est la notion de « Mine Responsable », ou Green Mining des anglo-saxons.

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Guide de bonnes pratiques pour la mise en sécurité d’ouvrages miniers débouchant en surface (2011)

Ce guide de bonnes pratiques est destiné aux acteurs locaux ou régionaux de l'après-mine, mais également aux collectivités ou autres acteurs confrontés à la problématique de mise en sécurité d’ouvrages miniers débouchant en surface. Sans se substituer au pouvoir de décision du maître de l'ouvrage, il permet d’identifier l’ensemble des critères qui peuvent jouer un rôle dans le choix de la méthode de mise en sécurité et de recommander les techniques les mieux adaptées compte-tenu de ces critères, avec une présentation pratique sous forme de fiches. Après avoir brièvement évoqué les aspects généraux (chapitre 2), le document aborde les principaux risques liés à la présence d'ouvrages débouchant en surface (chapitre 3) et les pré-requis nécessaires à un traitement adapté (cchapitre 4). Ces trois chapitres correspondent à la mise à jour du guide méthodologique établi en 1997 par l'INERIS pour le Ministère de l'Industrie (rréférence INERIS-SSE-Cdi/CS-97-22EP46/R04). Le chapitre 5 présente le principe de rédaction des fiches de bonnes pratiques ainsi que des tableaux de synthèse sur les méthodes les plus adaptées aux différentes situations de risque. Les fiches sont présentées pour leur part au chapitre 6. Un document établi par l'INERIS sur la prise en compte de la présence d'espèces protégées (chiroptères) dans le traitement des ouvrages est consultable à l'annexe 2.

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Retour d’expérience sur les effondrements localisés miniers (2015)

La réalisation des cartes d’aléa « mouvements de terrain » liés à la présence d’anciens travaux miniers sur le territoire national, montre que le phénomène majoritairement prévu en termes de superficie d’aléa, est l’effondrement localisé. Ce phénomène peut résulter de configurations diverses induisant des dispositions constructives spécifiques.
L'INERIS a établi une base de données renseignant plus de 1800 effondrements localisés miniers. L’objectif de ce rapport est de présenter cette base de données et les enseignements que l’on peut en tirer en termes de retour d’expérience.

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