La catastrophe minière de Coalbrook se produit en 1960 dans la mine de charbon du même nom, en Afrique du Sud, plus précisément dans l'État libre d'Orange. Le , un premier effondrement mineur a lieu, puis une grande partie de la mine s'effondre à la suite de l'affaissement de 900 de ses piliers de soutènement. Environ se trouvent alors dans la mine et près de 435 meurent après avoir été piégés dans ses galeries, tandis que les autres parviennent à s'échapper.
La principale cause de l'effondrement est l'agrandissement des galeries, en hauteur comme en largeur, dans le but d'augmenter la production. Cette politique d'accroissement s'engage dès l'entrée en service de la mine, en 1905, et les piliers de soutènement de la mine, ainsi que les parois de protection entre les galeries, voient peu à peu leur épaisseur réduite par le charbonnage intensif, ce qui diminue leur solidité et mène à leur rupture.
La catastrophe a un retentissement politique d'abord faible, puis plus important dans une société marquée par l'apartheid et reste gravée dans les mémoires comme le pire accident minier de l'histoire de l'Afrique du Sud. Cependant, elle permet aussi le développement de la recherche minière dans le pays, par la création d'institutions chargées spécifiquement de cet objectif, et l'établissement de normes de sécurité plus strictes.
Contexte Exploitation du charbon en Afrique du Sud L'exploitation du charbon en Afrique du Sud débute avec l'extraction de charbon par le peuple Zoulou, uniquement en surface. Par la suite, de petites exploitations sont ouvertes par les colons néerlandais au , mais la première mine souterraine du pays ouvre en 1860, près de Dundee, dans l'actuel KwaZulu-Natal.
Les ressources en charbon sont alors le moteur de la révolution industrielle, mais permettent aussi l'approvisionnement en électricité de tout le pays. En Afrique du Sud, près de la moitié du charbon extrait sert ainsi de combustible pour alimenter les centrales thermiques qui fournissent de l'énergie au pays.
La mine avant l'accident alt=Photographie en noir et blanc de plusieurs hangars et bâtiments couverts arborant des cheminées, et ce qui semble être l'accès au puits de remontée vers la surface.|vignette|gauche|Les bâtiments de la mine de Coalbrook en 1910. La mine de Coalbrook est située à au sud-ouest de Vereeniging, et à proximité de Sasolburg, dans le triangle industriel du Vaal.. Le secteur possède de grandes ressources en charbon, divisées en plusieurs veines, numérotées à partir de la plus profonde. Chaque veine est séparée des autres par une couche de schiste et de grès mêlés. La veine est la plus profonde, et son épaisseur varie entre . La veine , entre de profondeur, est celle exploitée par la mine, et s'étend sur de hauteur.. La veine , située à environ de profondeur, est d'une épaisseur de environ. Une dernière couche, située à environ sous la surface du sol et constituée de dolérite, une roche magmatique très dure, se révèle importante dans l'accident.
La mine est creusée à partir de 1904, et ouvre en avec le percement d'un premier puits. Son exploitation débute avec une production de par an, qui atteint en 1954. Elle monte à par an en 1958, soit une multiplication par 17 de la production en quatre ans. L'ouverture de la nouvelle centrale électrique « Taiibos » à Kragbron, en 1954, en est la cause.. À proximité de la mine, celle-ci fait exploser la demande en charbon...
Au moment de l'accident, la mine est exploitée par la société Clydesdale Collieries Ltd. et elle est dirigée par George Dixon.
Zones d'extraction L'extraction est effectuée sur une zone étendue, tout autour du puits principal. Avant 1932, la mine se développe d'abord vers l'ouest, creusant des rectangles de de large et de de longueur de part et d'autre des voies d'accès, qui courent d'est en ouest. La hauteur maximale des galeries est alors fixée à . De larges piliers sont prévus, accompagnés de parois épaisses de entre les galeries. En 1932, le minage commence au sud, puis vers le sud-est des puits de remontée, et la largeur des piliers est réduite. Enfin, à partir de 1949 et jusqu'à l'accident, l'extraction se déplace au nord et à l'est des puits de la mine, la hauteur des galeries est rehaussée, et les piliers sont encore réduits.
alt=Au centre, un point gris d'où partent quatre voies représentant l'accès au puits de remontée et les voies de circulation principales de la mine. À gauche, l'ouest de la mine est représenté en vert, car exploité à partir de l'ouverture de la mine et jusqu'en 1932. Au sud, la zone en jaune est exploitée entre 1932 et 1950. Au nord, au nord-est et à l'est figure la zone rouge, exploitée de 1952 à 1960, et majoritairement touchée par l'accident. La section expérimentale est représentée par un point rouge au nord-nord-ouest.|vignette|Schéma de la mine représentant les différentes zones d'exploitation au cours des années et l'emplacement de la section .
Causes de l'accident Causes générales L'accident est causé par la rupture successive de plusieurs piliers : quelques piliers s'écroulent, augmentant la charge sur les piliers adjacents et provoquant également leur défaillance. Cette rupture en cascade provoque l'effondrement des piliers sur une superficie de ..
En 1960, aucune méthode scientifique ne permet de définir les dimensions minimales de sécurité pour les piliers de soutènement des galeries. Les facteurs contribuant à l'effondrement comprennent ainsi le processus de (littéralement « charbonnage haut »), qui augmente la hauteur des tunnels, et l'extraction dans les piliers et les parois, réduisant la taille des structures soutenant le toit du tunnel.
L'augmentation frénétique de la production, débutée à partir de la mise en service de la centrale électrique « Taiibos », est mise en cause. Au plus fort de sa production, juste avant l'accident, la mine produit ainsi jusqu'à de tonnes de charbon par an, ce qui nécessite une accélération de l'exploitation sans forcément améliorer suffisamment les conditions de sécurité.
Un ingénieur du nom de F. A. Steart, engagé par l'Eskom pour inspecter la mine en vue de la création de la centrale, indique au cours des années 1950 qu'. Il préconise la limitation à de la hauteur des galeries, conseil qui ne sera toutefois pas suivie par les ingénieurs.
Alan Cobley, professeur d'histoire à l'université des Indes occidentales, lie également l'accident au régime d'apartheid alors en vigueur en Afrique du Sud, affirmant que Citation originale : .. Selon lui, les conditions de travail et de sécurité déplorables des ouvriers Noirs dans les mines permettent de développer le régime d'apartheid, notamment en approvisionnant la société et l'économie en charbon.
Causes spécifiques
Le top coaling (littéralement « charbonnage haut ») est développé à l'origine pour accroître la production dans des zones déjà exploitées. Cette technique consiste à augmenter la hauteur des galeries en extrayant des blocs de charbon du plafond de celles-ci. Au départ, les tunnels mesurent seulement de haut mais, en 1948, le processus débute de manière limitée et la hauteur est élevée jusqu'à par endroits ; cependant le charbon produit est de mauvaise qualité et la pratique cesse. En 1951, le top coaling recommence, puis s'amplifie au cours des années qui suivent, afin de répondre aux demandes croissantes de la centrale électrique Taiibos, qui nécessite pour son fonctionnement du charbon d'une qualité inférieure. La hauteur du plafond des tunnels est relevée à , voire à dans certaines sections de la mine et, en 1957, le top coaling constitue une part importante de la production. L'inspecteur des Mines, s'apercevant du nombre croissant d'effondrements des plafonds des galeries dans toutes les mines du pays en raison de cette pratique, décide de fixer la hauteur maximale à . La mine de Coalbrook se plie au règlement et cesse temporairement d'exploiter au-delà de cette hauteur.
Mais une expérimentation est lancée entre 1957 et 1959, afin de déterminer si l'exploitation des plafonds peut reprendre. Une extraction secondaire expérimentale est effectuée dans la section de la mine. Du top coaling permet d'élever la hauteur du plafond entre . Des capteurs vidéos et audios sont installés afin de recueillir des données sur les conséquences du charbonnage, mais aucune prise de mesure précise n'a lieu. Passé de hauteur, et voyant que rien ne se passe au bout de deux mois, les mineurs continuent à augmenter la hauteur des autres galeries, sans réaliser l'état de fragilisation des piliers en raison de leur hauteur.
Le , un effondrement mineur se produit dans la partie nord de la mine de la section , zone où la plupart des expériences de top coaling ont été réalisées. La zone touchée couvre une surface d'approximativement . Cet effondrement n'a toutefois pas de conséquences graves dans l'immédiat, car il est arrêté par une paroi et ne se propage pas au reste de la mine, et l'incident n'est pas documenté de manière précise. L'extraction expérimentale continue d'ailleurs dans la zone et s'étend même vers le sud. L'incident n'est pas signalé à l'inspection des Mines, qui effectue une visite de routine deux semaines plus tard.
Extraction de charbon des piliers et des parois upright|gauche|alt=Sur ce schéma, les piliers et les parois de la galerie sont simplifiés sous la forme de formes géométriques en gris, disposées régulièrement : de grandes parois qui encadrent des piliers. Entre la première image et la seconde, les piliers comme les parois ont été réduits dans toutes les directions, réduisant leur largeur. |vignette|Exemple d'extraction dans les piliers (B) et les parois (A) des galeries. Avant l'extraction, des parois et piliers épais assurent la solidité des galeries. Ceux-ci sont peu à peu fragilisés. Les tunnels de la mine mesurent au départ entre de largeur. Des piliers et des parois de charbon sont laissés entre les tunnels pour empêcher le plafond de la mine de s'effondrer.
Au début de l'exploitation de la mine en 1905, l'épaisseur des parois et des piliers est de . À partir de 1932, les piliers sont réduits à et les parois à . À partir de 1943, les piliers sont réduits à et les barrières à .
Pour réduire l'épaisseur des soutiens des tunnels, des « blocs » de charbon de de large et d'épaisseur sont extraits des parois, et dans certains cas de chacun des quatre côtés des piliers également, pour produire du charbon supplémentaire.
Rupture de la couche de dolérite vignette|Un sill de dolérite en surface en Namibie, semblable à celui présent en profondeur dans la mine de Coalbrook.|alt=Un sill de dolérite situé en surface, c'est-à-dire une formation de cette roche volcanique très dure, de couleur orange-marron. Au premier plan, la roche semble fracturée tandis qu'à l'arrière-plan figure ce qui semble être une roche plus lisse ou une surface sableuse.
La couche de dolérite, roche très dense et très dure, aurait également joué un rôle dans la catastrophe. Lors du premier effondrement, de moindre importance, cette couche aurait été fragilisée par le choc. Ensuite, peu avant l'effondrement principal, la roche n'aurait plus été en mesure de soutenir son propre poids et de garder sa cohésion en un seul bloc. Elle aurait donc rompu, ce qui aurait augmenté la masse pesant sur les piliers de charbon jusqu'à leur rupture.
Déroulement de l'accident Premiers signes