Le soutènement
1. Objectifs du soutènement.
Le soutènement est à côté de l'abattage le chapitre le plus important de l'Art des Mines. Il s'agit pour le mineur de tenir ouverte une section libre suffisante pour permettre aux hommes et aux matériels d'évoluer, de garantir la sécurité en évitant les chutes de blocs à l'intérieur de cette section.
Lorsque le mineur creuse une cavité dans des terrains soumis naturellement à la pression hydrostatique, il s'attend à des réactions de la part de ceux-ci : fluage des terrains, déformation et fissuration des bancs, chute de blocs,
. Ces réactions dépendent évidemment de la résistance des bancs, des dimensions de la cavité, de la durée de vie de la cavité.
Le mineur sait que c'est le gisement qui impose sa loi. Il doit découvrir ce que les terrains lui permettent de faire sans risque, il cherche à trouver avec eux un modus vivendi dans une relation homme-nature, dans laquelle il sait que les terrains sont les plus forts, mais que le mineur est plus malin.
Vu la pression des terrains sus-jacents à une exploitation se situant à plusieurs centaines de mètres de profondeur, il est évident que le mineur ne pourra pas empêcher tout mouvement de terrain. Même dans les roches les plus solides, il se produit toujours une certaine convergence des parois; seule son importance varie et par conséquent ses effets.
Le mineur cherche à travers le soutènement à satisfaire à un double objectif :
- d'une manière générale pour l'ensemble de l'ouvrage minier, ralentir les mouvements des terrains, les contrôler,
- plus ponctuellement soutenir, porter ou retenir des bancs ou blocs susceptibles de se détacher, de glisser ou de tomber.
2. Qualités d'un soutènement.
Les principales qualités que doit posséder un soutènement sont les suivantes:
- il doit être souple, c'est à dire pouvoir se déformer et encaisser dans la mesure du possible les effets de la convergence,
- son rôle doit être préventif, c'est à dire qu'il faut le poser le plus rapidement possible : des bancs cassés ne se ressoudent pas.
- il doit "prévenir" le mineur des mouvements de terrains : craquement du bois, coulissement d'un étançon, son d'un boulon ou broche,
- plus son coût initial est élevé, plus il doit être conçu pour pouvoir être réutilisé, ce qui implique qu'il soit déplaçable facilement et rapidement.
3. Le soutènement naturel.
Cette méthode de soutènement est utilisée lorsque la résistance des bancs est suffisante pour que un dimensionnement adapté des cavités et des parties de gisement laissé en place permette d'assurer un équilibre quasi naturel des terrains. Cette résistance des bancs fait que les mouvements de terrain sont très lents, la stabilité générale des ouvrages miniers bien assurée.
Les domaines d'application du soutènement naturel sont :
- dans les tailles, les méthodes par chambres et piliers abandonnés.
- dans les creusements de galeries, pratiquement toutes les voies en couche de sel gemme ou de potasse.
Remarque : dans des ouvrages à soutènement naturel, on utilise souvent, en complément, du soutènement mécanique pour améliorer la tenue de certains bancs (boulonnage) ou pour traiter des points particuliers.
4. Le soutènement mécanique.
Il s'agit d'un soutènement "artificiel" : des éléments extérieurs au gisement, amenés par l'homme ont pour fonction de soutenir les terrains. On peut citer :
- le remblayage : utilisé en taille pour remplacer au fur et à mesure dans l'arrière taille le minerai extrait. Issu du gisement, le matériel n'est pas cher, par contre sa mise en œuvre est très onéreuse. Pour l'amener en place, il faut pratiquement créer une mine qui marche à l'envers.
- le soutènement bois : le plus ancien des matériels de soutènement, utilisé en taille et dans les galeries sous forme de buttes, de cadres, de piles, d'ouvrages spéciaux s'adaptant à la configuration des cavités (boisage anglé)
- les étançons métalliques : ils ont remplacé en taille les étançons ou buttes en bois avec comme avantages de pouvoir être réutilisés facilement, de se poser rapidement, de résister à des pressions plus fortes.
- les cintres : ils sont utilisés dans les terrains fragiles, pour la traversée des "schistes" dans les travers-bancs. Ils sont constitués d'éléments métalliques courbes, épousant la forme de la galerie, assemblés par des étriers boulonnés.
- le boulonnage : le principe consiste à accrocher le ou les premiers bancs à une zone plus profonde réputée moins mouvante. L'accrochage peut se faire ponctuellement grâce à un dispositif d'ancrage à expansion en fond de trou, soit être réparti sur toute la longueur du boulon au moyen d'une résine.
- les piles à effondreurs : utilisées en tailles à havage intégral. L'effondreur est un dispositif intercalé dans une pile de soutènement en bois pour permettre de l'effondrer même lorsqu'elle est soumise à la pression des terrains. On peut ainsi en récupérer les éléments et la remonter avec l'avancement du front.
- les piles hydrauliques (soutènement marchant) : des vérins verticaux (ou étançons) placés dans un caisson sont serrés au toit. Ces étançons coulissent lorsque la pression à l'intérieur de leur fût atteint un certain niveau, ce qui apporte la "souplesse" vis à vis de la convergence. Le déplacement de ces piles se fait en desserrant d'abord les étançons puis en actionnant un vérin horizontal (de ripage) s'appuyant sur le convoyeur de taille.
Michel Streckdenfinger. Mai 2003 travail de Roger Weissenberger avec son autorisation