Nous considérons maintenant la présence d’une exploitation minière dans le modèle. Elle se
situe à 132 m de profondeur et est constituée d’un ensemble de chambres et piliers,
respectivement de 8 m et 6 m de large (taux de défruitement de 60%). L’exploitation est
multicouche. Ainsi les couches exploitées correspondent à la couche jaune et à la couche
grise, leur puissance étant de 3,5 m chacune. Entre chaque couche se situe une intercalaire
marneuse d’une épaisseur de 6,5 m. Enfin l’exploitation se fait sur une longueur de 360 m
environ. Nous avons envisagé plusieurs cas de figures suivant la position de l’exploitation dans
le modèle (fig.23) :
− une exploitation située sous plateau,
− une exploitation située en bordure de vallée,
Exploitation sous plateau Exploitation en bordure de vallée Exploitation sous vallée
Figure 23 : Position des mines par rapport à la zone de perturbation induite par la vallée dans le cas des
raideurs de référence « K
ns»
Pour le cas de l’exploitation sous plateau, nous voyons clairement qu’elle se place dans une
zone assez peu perturbée (état de contrainte troublé de 2% par rapport aux contraintes
initiales).
La situation est légèrement différente pour l’exploitation en bordure de vallée où l’on note que la
fin de la mine se situe dans une région perturbée à 8% maximum même si la majorité de
l’exploitation se place dans la zone perturbée à 2%.
Enfin pour la dernière exploitation sous vallée, celle-ci se situe dans une zone complètement
perturbée, due à la présence de la vallée, avec un taux variant entre 2% et 32%.
En conséquence, seule l’exploitation sous vallée se positionne entièrement dans la zone de
perturbation contrairement aux deux autres.
5.1- Déplacements
Les déplacements normaux et tangentiels induits à la limite PCEAM/PCB (56 m) par
l’exploitation sous plateau sont présentés sur la figure 24.
-2.E-05 0.E+00 2.E-05 4.E-05 6.E-05 8.E-05 1.E-04 1400 1600 1800 2000 2200 2400 2600 2800 Distance (m) Dé p la cem e n t no rm a l (m )
Déplacement à la phase de consolidation Déplacement à la phase d'excavation Déplacement à la phase d'exploitation
Déplacement normal induit par l'exploitation sous plateau
-8.E-05 -6.E-05 -4.E-05 -2.E-05 0.E+00 2.E-05 4.E-05 6.E-05 8.E-05 1.E-04 1200 1400 1600 1800 2000 2400 2600 2800 Distance (m) Dé pl ac e m e nt tang e n tie l ( m ) 2200
Déplacement à la phase de consolidation Déplacement à la phase d'excavation Déplacement à la phase d'exploitation Déplacement tangentiel induit par
l'exploitation sous plateau
(b) (a)
Figure 24 : Déplacement normal (a) et tangentiel (b) à la limite PCEAM/PCB pour le cas de l’exploitation
sous plateau
On constate sur la figure 24a que le joint subit, au niveau du recouvrement, une fermeture à
l’endroit correspondant au début et à la fin de la mine. Au centre, il supporte une ouverture
accompagnée d’une légère fermeture au milieu. Cette allure de profil correspond à la flèche
d’une longue poutre, de longueur de 350 m environ, sur deux appuis aux extrémités de
l’exploitation en flexion double.
L’exploitation entraîne un mouvement cisaillant senestre pour le début de la mine et qui devient
dextre en fin de mine (fig.24b). Pour l’exploitation sous plateau, nous avons représenté
graphiquement le déplacement tangentiel. En vert sont considérés les déplacements dextres et
en rouge les mouvements senestres. Nous voyons que de part et d’autre de la mine, le
déplacement induit dans le recouvrement, est à la fois dextre et senestre comme vu sur les
profils ci-dessus.
Signalons que nous n’avons pas représenté les profils de déplacements pour les autres
exploitations (bordure de vallée et sous vallée) mais ceux-ci présentent exactement les mêmes
allures. Une seule différence persiste pour le cas sous vallée où les déplacements sont plus
importants car facilités par la proximité de la vallée.
La figure 25 présente le déplacement tangentiel et le déplacement normal induit par
l’exploitation par rapport à la phase d’excavation de la vallée (D
exploitation– D
excavation) en fonction
des différentes situations d’exploitation pour le profil à 56 m de profondeur.
-2.5E-05 -2.0E-05 -1.5E-05 -1.0E-05 -5.0E-06 0.0E+00 5.0E-06 1.0E-05 1.5E-05 2.0E-05 2.5E-05 1500 1700 1900 2100 2300 2500 2700 2900 Distance (m) D é p lac e m e n t no rm al ind u it (m )
Exploitation sous vallée Exploitation en bordure de vallée Exploitation sous plateau
-1.E-04 0.E+00 1.E-04 2.E-04 3.E-04 4.E-04 5.E-04 6.E-04 7.E-04 8.E-04 1500 1700 1900 2100 2300 2500 2700 2900 Distance (m) D é p la c e m e n t ta ng e n tie l i n d u it ( m )
Exploitation sous vallée Exploitation en bordure de vallée Exploitation sous plateau
(a) (b)
Figure 25 : (a) Déplacement tangentiel et (b) déplacement normal relevé à 56 m entre la phase
d’exploitation et la phase d’excavation pour les trois types d’exploitation
La figure 25a montre que le déplacement tangentiel induit par l’exploitation sous plateau, par
rapport à celui de la phase d’excavation de la vallée, est plus important que pour les deux
autres cas. En effet, pour les exploitations sous plateau et en bordure de vallée, le déplacement
est équivalent (environ 7,18.10
-5m). Au contraire, pour l’exploitation sous vallée, on relève un
déplacement tangentiel de 7,78.10
-4m (fin de l’exploitation).
Le déplacement normal induit par les exploitations (fig.25b) est équivalent pour les exploitations
situées sous plateau et en bordure de vallée présentant toujours cette allure en double flexion.
On note une fermeture maximale en bord d’exploitation de l’ordre de 1,5.10
-5m et une
ouverture maximale de 1,8.10
-5m. L’exploitation sous vallée entraîne une ouverture de 2,15.10
-5m à 580 m de la vallée. Sur la suite du profil, on remarque que le joint présente toujours l’allure
d’une flexion double mais cette fois-ci biaisée par l’effet de la vallée.
Même si l’exploitation en bordure de vallée se place dans une région perturbée à 8%, l’étude
des déplacements montre qu’elle se situe finalement dans une zone peu perturbée par la
vallée. Elle se comporte comme si elle était placée sous plateau, de par les mêmes allures de
profils de déplacement. Initialement nous avions fixé, sans exploitation et comme limite
d’influence, un taux de perturbation de contrainte à 2% (c'est-à-dire une zone perturbée jusqu’à
975 m). Si l’on introduit une mine en profondeur et suivant la position de la mine, les
déplacements montrent que l’on peut réduire considérablement cette zone.
Cette dernière remarque est donc majeure par rapport à la limite plateau/vallée définie
auparavant. En effet le critère de départ fixé à 2% dans le paragraphe 4.1 était, comme prévu,
trop large pour pouvoir estimer de manière significative et raisonnable l’influence de la vallée.
La limite géomorphologique plateau/vallée peut donc être restreinte pour une isovaleur de
perturbation de contrainte à 8%, correspondant à une limite de 250 m environ dans le massif.
Dans le document
Effondrement et affaissement des mines de fer en Lorraine : rôle de la couverture et de la morphologie
(Page 109-112)