Dossier : Le charbon, une énergie toujours en croissance

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Décryptages

Les mines de charbon, sous terre ou à ciel ouvert

Le charbon a été le moteur de la révolution industrielle du XIXe siècle. Son exploitation, en galeries souterraines ou à ciel ouvert, reste au XXIe siècle une activité économique essentielle dans le monde.

Une galerie de mine d'exploitation souterraine du charbon. © Tomas Sereda

Suivant la profondeur du gisementUn gisement est une accumulation de matière première (pétrole, gaz, charbon, uranium, minerai métallique, substance utile…)... de charbon, le charbon est exploité dans des mines de charbon souterraines ou à ciel ouvert. Dans le premier cas, on fore des puitsDésigne la cavité cylindrique creusée dans le sous-sol par un forage... verticaux et on creuse ensuite à l'horizontale. Dans le second, on creuse des puits en biais, dans lesquels des camions peuvent circuler.

L’exploitation souterraine, la plus fréquente

Plusieurs techniques sont utilisées :

  • la "méthode des chambres et piliers" : dans chaque veine de charbonTerme désignant une couche de charbon dans une série sédimentaire. exploitée, on laisse de larges piliers régulièrement espacés afin de soutenir le plafond. À chaque niveau où le charbon est présent, les puits sont ainsi reliés à un réseau de vastes galeries (10 à 20 mètres carrés de section) qui peuvent s’étendre sur plusieurs dizaines de kilomètres ;
  • la "méthode de la longue taille" : une machine (la haveuse, une sorte de rabot géant) perce la veine de charbon en avançant progressivement et récupère le minerai au fur et à mesure, laissant le plafond s'effondrer après son passage ; c'est le foudroyage. Les bâtiments ou les routes situés au-dessus de la mine de charbon peuvent être endommagés. Pour résoudre ce problème, on peut opter pour le remblayage et substituer des roches stériles au charbon extrait, mais cela coûte plus cher.

Les « coups de grisou » sont provoqués par des poches de méthane qui explosent à la moindre étincelle.

Le charbon récolté est ensuite transporté vers les puits d'extraction verticaux par des convoyeurs (grands tapis roulants) ou des  berlines (trains de wagonnets). Une fois ramené à la surface par des ascenseurs, le charbon est nettoyé des sables et des argiles par flottationProcédé de séparation de particules solides basé sur un contraste de comportement dans un récipient ou bac rempli d'eau..., c'est-à-dire qu'il est immergé dans un liquide composé d'eau et de fines particules de magnétite. Les différents éléments se séparent naturellement : le charbon flotte et les autres minerais, appelés stériles, coulent au fond.

Dans les régions montagneuses, les galeries peuvent être creusées directement à l'horizontale, à flanc de colline, et les infrastructures de remontée du minerai ne sont pas nécessaires.

Les galeries peuvent subir des inondations, des accidents par effondrements, des "coups de poussière", ces inflammations de l'air chargé en poussière de charbon qui provoquent une élévation de température mortelle. Et surtout, dans certains gisements de charbon, des "coups de grisou", provoqués par des poches de méthane indétectables, qui se mélangent à l'air des galeries et explosent à la moindre étincelle. Ainsi, près de 1 800 mineurs sont décédés en France depuis 1876 du fait de catastrophes qui ont eu lieu dans les mines de charbon. En 2004, plus de 6 000 mineurs ont trouvé la mort en Chine dans des accidents. En Turquie, 301 mineurs ont été tués dans l’accident de la mine de Manisa, le 13 mai 2014. En Russie, dans la mine de Vorkouta, à plus de 100 km au nord du cercle polaire, 36 mineurs ont trouvé la mort dans des coups de grisou à répétition entre le 25 et le 28 février 2016.
 

240 mètres : longueur que peut atteindre une excavatrice dans une exploitation à ciel ouvert.

L’exploitation à ciel ouvert, la plus rentable

La mine à ciel ouvert se présente sous la forme d'une vaste excavation, organisée en terrasses (un peu comme un stade avec des gradins), le long desquelles des engins de terrassement creusent les veines. Les plus grandes mines à ciel ouvert font plusieurs kilomètres de long pour des centaines de mètres de profondeur.

Concrètement, il faut d'abord enlever la couche de terrain située au-dessus de la première veine de charbon (jusqu'à 200 mètres). On creuse jusqu'à la base de celle-ci et l'on commence à en extraire le charbon. Quand le trou est suffisamment large, on creuse jusqu'à la couche de charbon suivante. On appelle chacune des couches de charbon une "découverte" (au sens de "mise à découvert").

Le minerai est récolté avec des excavatrices géantes - la plus impressionnante d'entre elles atteint 240 mètres de long, soit la longueur de deux stades de football, pour 96 mètres de haut, soit la hauteur d'un immeuble de 38 étages ! Leurs godets peuvent contenir jusqu'à 300 tonnes de roches.

L'exploitation du charbon à ciel ouvert est moins coûteuse, donc plus rentable en termes de productivité. Les conditions de travail y sont également beaucoup moins risquées. Mais elle se révèle moins satisfaisante d'un point de vue écologique : les sites sont défigurés et l'atmosphère locale polluée par les poussières.