Stabilité des pentes de terrils due à l'autocombustion du charbon

Details

Supervisors

Rattez, Hadrien

Faculty

Ecole polytechnique de Louvain

Degree label

Master [120] : ingénieur civil des constructions, à finalité spécialisée

Abstract

Le territoire wallon compte plus de 500 terrils et parmi eux, plus d’une dizaine font l’objet d’une attention particulière car le charbon encore présent dans ces massifs miniers est entré en combustion. Ce phénomène peut créer des instabilités et ainsi amener des glissements de terrain. Depuis les années 1990, plusieurs glissements ont été répertoriés, dont certains causés par l’autocombustion du charbon résiduel. L’étude des mécanismes liés à ce phénomène permet de connaitre les paramètres qui en sont responsables dans le but de pouvoir prévenir ces phénomènes et d’assurer une gestion sans danger des terrils. L’autocombustion du charbon est due à une somme de phénomènes influencés par plusieurs paramètres : l’âge du terril, la quantité de charbon résiduel, le rang du charbon, la teneur en pyrite, la teneur en humidité du sol, etc. Ces phénomènes ont pour conséquence principale une élévation de la température du terril. Dans certaines conditions, les hautes températures locales, pouvant atteindre 1000°C, font entrer en combustion le charbon ainsi que d’autres matériaux combustibles. La combustion du charbon et des autres matériaux est responsable du caractère hétérogène du terril. La cuisson prolongée que subie une partie des schistes entraine une augmentation de leurs caractéristiques mécaniques ainsi qu’un altération de leur couleur, passant d’une couleur noire à rouge. Le but de ce mémoire est de réaliser un modèle numérique, à l’aide du logiciel "MOOSE", afin de déterminer l’influence de la géométrie interne du terril, de la présence d’une nappe d’eau et des surpressions au sein du terril causées par l’évaporation de l’eau due aux hautes températures régnant dans celui-ci. Les résultats ont montré que la géométrie interne a une influence sur la stabilité du terril mais que la présence d’une nappe d’eau ne rend pas à elle seule le terril instable. Ceci sous-entend que l’hypothèse de considérer les surpressions de la vapeur d’eau comme source d’instabilité est justifiée.