Charbonnage

vignette|Musée scolaire - La mine par Christophe in : Le Petit Français illustré 6 juin 1903. vignette|redresse=1.3|La fosse 9 - 9 bis de Dourges désigne l'ensemble des installations de surface (chevalements, bâtiments administratifs et techniques, bâtiments liés à la main-d'œuvre et bâtiments d'exploitation) et du fond rattachées à un puits numéroté de Oignies. La parcelle de terrain où se trouvent les installations techniques de surface est appelée carreau de fosse. vignette|redresse=1.3|Vue d'un paysage archétypal du bassin minier à Loos-en-Gohelle (cité minière, terrils jumeaux et fosse). Soumis aujourd'hui à des problèmes de sécurité, d'usure des matériaux et de pollution des sols, les fosses peuvent intervenir comme marqueur identitaire
fort,
voire
un
symbole du
territoire. Des politiques patrimoniales ont pour finalité de protéger et valoriser cet héritage minier.

Un charbonnage ou une houillère est une mine de houille, c'est-à-dire un lieu d'extraction du charbon.

Histoire

L'histoire de l'exploitation du charbon de terre (qu'on appelait ainsi par opposition au charbon de bois) semble relativement récente, alors que celle de la tourbe et du naphte sont au moins pluri-millénaires. Cette histoire est aussi celle de l'évolution des outils de creusements de puits, d'abattage, de transport et tri du charbon, à main (avec assistance des chevaux), mécanique, hydrauliques puis animés par air comprimé, ce qui permettait aussi d'envoyer de l'oxygène dans les galeries.

Aux débuts de l'exploitation industrielle, les principaux risques, outre la silicose et les effondrements et autres accidents, étaient le manque d'air, les coups de grisou (détectés par la mort d'un canari en cage au ), et l'inondation des galeries à proximité de nappes profondes ou de failles permettant une circulation plus ou moins verticale de l'eau. Ces risques restent d'actualité, et tuent encore de nombreux mineurs, en Chine notamment.

Durant l'exploitation, certaines failles, malgré les progrès de la connaissance géologique des couches de charbon et du sous-sol n'étaient détectées quand on les approchait que par des infiltrations et des suintements à travers les roches du gisement.

La Compagnie des mines d'Anzin fut l'une des premières grandes sociétés européennes, puis la stratégie malthusienne des charbonnages français s'est traduite par une pénurie de charbon, qui provoque une prise de conscience nationale lorsque les Allemands détruisent les puits pendant la Première Guerre mondiale.

Les mineurs étaient âgés d'environ 16 ans à environ 40 ou 50 ans. Les causes majeures des décès étaient des coups de grisou, les accidents (tomber de la cage) et les éboulements.

Tous les , la Sainte-Barbe est commémorée. Elle représente la sainte patronne pour les artificiers, les salpêtriers, les fondeurs, les couleuvriers, les arquebusiers, les pompiers, ainsi que les mineurs.

En 2019, pour la première fois dans l'histoire minière, un tribunal a (en Nouvelle-Galles du Sud, en Australie, pays qui est le 1er exportateur de charbon au monde) interdit l'ouverture d'une nouvelle mine de charbon à ciel ouvert au motif de la contribution qu'elle aurait en termes d'émission de gaz à effet de serre et pour la contribution qu'elle aurait en termes de réchauffement de la planèteReactor shutdown, record heat and Indonesia protests ; The week in science: 8–14 February 2019 ; 13 février 2019.

Infrastructure Le châssis à molettes ou chevalement La partie la plus visible d'un charbonnage est appelée châssis à molette il est aussi parfois appelé Belle Fleur en Belgique, les termes chevalement et chevalet étant d'usage en France. Il s'agit d'une tour (métallique, en béton ou plus anciennement en bois) supportant en son sommet deux molettes (poulies) sur lesquelles passent les câbles d'extraction (historiquement plats puis ronds).

Le châssis à molettes est dressé au-dessus du puits vertical dans lequel se déplacent le plus souvent deux cages d'ascenseur ou deux skips. Ces derniers ne servant le plus souvent qu'à la remontée du charbon, mais des skips mixes, charbon & personnel existentExploitation des mines Tome I / V. Vidal / Dunod Paris /p723.

Le fond du puits est appelé bougnou (ou puisard) : c'est là que s'écoule l'eau qui y est alors pompée jusqu'au jour.

Les chevalements vont progressivement disparaître au profit des tours d'extraction où la machine, le plus souvent du type Koepe, est installée au sommet. Cette disposition permet : de supprimer les contreforts qui n'ont plus de raison d'être ; l'acier est remplacé par le béton, car la structure travaille essentiellement en compression.

Le bâtiment de recette thumb|upright|La recette du puits Rodolphe (mine de potasse).

Le bâtiment de recette est un bâtiment qui entoure le puits et se trouve sous le chevalement. C'est dans ce bâtiment qu'ont lieu toutes les manutentions autour du puits (déversement des berlines contenant du charbon ou des déblais, changement des cages, des cuffats ou des bennes, descente du personnel, du matériel ou encore des chevaux).

Les puits Les puitsManuel du Mineur par J Denis, Ingénieur Civil des Mines/ Librairie J.B. Baillière 19 rue Hautefeuille Paris / Pages 302 à 346 étaient la prolongation souterraine du chevalement.

De forme circulaire le plus souvent (mais aussi elliptiques, rectangulaires et autres) leurs dimensions nettes variaient de 3 à de diamètre. Ils étaient compartimentés de façons diverses, mais avec le souci constant d’en occuper toute la section.

Tout ce qui entrait ou sortait du charbonnage passait par les puits, les hommes, les bêtes, les machines, le matériel, l’énergie, le charbon les stériles sans oublier l’air. Les puits étaient creusés par tronçons, et garnis de cuvelage au plus tôt par de la maçonnerie, par des claveaux de béton, par des cerceaux métalliques en fonte, acier ou en plomb. Si les terrains encaissant étaient très aquifères ou peu stables, des procédés particuliers (congélations, cimentation) étaient nécessaires pendant le creusement. Un grand soin était apporté à la verticalité et au gabarit des puits.

Dans la disposition classique, le puits circulaire était divisé en deux par son diamètre. Deux cordes, parallèles à ce diamètre, divisaient le tout en quatre compartiments.

Le puits contenait essentiellement les guides pour les cages. Ces guides étaient fixes sur des rangées de solives parfaitement alignées verticalement dans le puits. Hors du gabarit de passage des cages étaient logés les câbles électriques, de signalisation ou de téléphone. Mais aussi les cordons de sonnettes, les échelles de secours, les tuyauteries diverses (eau, air comprimé, fluides divers). Enfin, les puits faisaient fonction de conduits d’aérage comme déjà signalé.

Pour des raisons de stabilité et de sécurité les 2 puits étaient creusés à une distance de 20 à . Pour ces mêmes raisons, il y avait autour des puits une zone appelée stot interdite de toute exploitation.

La partie du puits la plus profonde était réservée à l'exhaure.

En Belgique, les puits recevaient souvent le nom du saint du jour de creusement.

La machinerie À côté du chevalement se trouve le bâtiment de la machine d'extraction. Celle-ci, actionnée par la vapeur au début et plus tard par des moteurs électriques, était placée à une certaine distance du puits pour ne pas compromettre la stabilité du puits et du chevalement par les vibrations qu’elle engendrait. Le chevalement avait une forme caractéristique avec ses contreforts (ou bigue) destinés à compenser la composante horizontale de la force que la machine exerçait dessus. La machine d’extraction se composait toujours au minimum d’un élément moteur, d’un élément enrouleur et des éléments de manœuvre, de sécurité et d’indication. Le plus souvent y étaient adjoints : un réducteur à engrenages, un frein de secours, un indicateur des profondeurs et un enregistreur des cordées, c’est-à-dire des mouvements des cages dans le puits.

Les câbles plats en chanvre, aloès ou acier, s’enroulaient toujours en bobines. Les câbles ronds s’enroulaient sur des tambours de formes et dimensions variées. Dans les deux cas, les câbles s’enroulaient en sens inverse, de sorte que quand la machine tournait (quel que soit le sens) un câble s’enroulait et l’autre se déroulait.

Les machines d’extraction faisant appel à la poulie Koepe, avaient un seul câble rond, entraîné par adhérence dans la gorge de cette poulie. À chaque extrémité de ce premier câble était fixée une cage, mais leurs fonds étaient reliés par un second câble appelé câble d’équilibrage.

Les molettes au sommet du chevalement étaient placées à la verticale du compartiment de la cage qu’elles desservaient. La disposition des molettes dépendait de l’aménagement de ces compartiments dans le puits.

Ces différents systèmes présentaient des avantages et des inconvénients.

Un ouvrier appelé « machiniste d'extraction » installé dans la salle des machines actionnait le mouvement des cages. Des curseurs placés sur des vis sans fin synchronisés aux bobines indiquaient l'emplacement approximatif des cages. Les communications entre les gens dans le puits et le machiniste se faisaient en actionnant des sonnettes ; un long câble longeait l'intérieur du puits.

La salle des machines contenait également des ventilateurs pour forcer l'aérage des galeries souterraines. Il y avait parfois également des pompes car à certains endroits il fallait évacuer l'eau provenant de nappes souterraines.

Les galeries thumb|left|Reconstitution d'une galerie au Bois du Cazier.

Un charbonnage fonctionnait au moins avec deux puits (fosses). L'un servait pour l'entrée d'air et l'autre pour le retour.

Les galeries qui partaient des puits s'appelaient travers-bancs (dit T.B.) ou bouveaux, elles étaient creusées avec une légère pente qui facilitait le roulage des wagonnets pleins. Les jonctions entre les travers-bancs et le puits s'appelaient accrochages, envoyages ou recette (dans la Loire). Elles étaient numérotées selon leur profondeur. Exemple : envoyage 90, envoyage 967, envoyage 1242.

À Saint-Étienne, la profondeur des recettes est calculée par rapport au niveau de la mer.

Dans certains puits, il y avait parfois jusqu'à 14 envoyages.

Les bouveaux étaient creusés jusqu'au moment où l'on arrivait dans une veine (ou couche), c’est-à-dire une strate de charbon.

Une seconde galerie, appelée voie, suivait alors la couche de charbon. La veine était exploitée par des chantiers d'abattage appelés tailles. Une taille était délimitée par une voie inférieure (ou de pied) et une voie supérieure (ou de tête).

Au point de vue aérage la galerie inférieure partait du puits d'entrée d'air, la galerie supérieure revenait dans le puits de retour d'air, bouclant ainsi le circuit d'aérageLeçons pratiques d'exploitations des mines par Louis Adam ingénieur A.I.Ms / page 242.

La taille C'est le chantier d'abattage du charbon. Elle se présente sous la forme d'un couloir de longueur et d'inclinaison variable avançant quotidiennement de plus ou moins dans le massif exploité.

Les tailles sont toujours desservies par 2 voies d'accès : Une voie basse (dite voie de base), par laquelle le charbon est évacué et par où l'air frais arrive. Une voie haute (dite voie de tête), par laquelle le matériel arrive sur le chantier.

Le principe de la taille (par rapport à celui des chambres à piliers par exemple) est de réduire au fur et à mesure de l'avancée dans le massif la largeur du toit afin de réduire la surface exposée à la pression. À chaque mètre gagné sur le massif, on réduisait l'arrière taille d'autant (par remblayage ou par foudroyage du toit).

Il y a deux manières de faire avancer une taille dans la couche :