Cette thèse est une contribution à la connaissance des impacts, quantitatifs et qualitatifs, liés à la déprise minière de la région d'Alès. Le travail a consisté en l'analyse et l'interprétation de données quantitatives et qualitatives des eaux d'émergences des anciennes mines de charbon du bassin alésien afin de connaître la composition chimique des eaux d'émergences et de l'expliquer. Pour cela, nous avons utilisé des Analyses en Composantes Principales (ACP), des diagrammes de Piper et de Schoeller-Berkalov sur l'ensemble des émergences. Dans un deuxième temps, nous avons réalisé une analyse de l'évolution temporelle des concentrations de chaque élément pour les émergences où les données sont disponibles. L'aspect quantitatif est étudié grâce à une synthèse des connaissances disponible sur le réservoir minier de Fontanes (géologie, répartition spatiale, données de pompage et de niveaux piézométriques).<br />Certaines émergences présentent une qualité qui rend impossible leur rejet direct dans l'environnement et il est important dans cette situation de bien définir la masse d'eau concernée. Pour cela, nous avons élaboré un modèle hydrodynamique par automates séquentiels. Il est appliqué aux anciens travaux de Rochebelle-St-Martin, aboutissant à la détermination des paramètres perméabilité et épaisseur du réservoir par reconstitution du niveau piézométrique du réservoir tout en tenant compte d'un pompage encore maintenu dans l'exploitation. Cette modélisation permet de mieux connaître les paramètres définissant l'aquifère minier dans la perspective d'exploiter cette réserve. Ces eaux de mines présentent une qualité médiocre. A partir d'une meilleure connaissance hydrodynamique du système, obtenue par la modélisation, il devient possible de proposer une valorisation de cette eau par utilisation de ses calories en géothermie connaissant la géométrie du réservoir minier. Les anciennes exploitations minières sont à nouveau source d'énergie.

Cette thèse est une contribution à la connaissance des impacts, quantitatifs et qualitatifs, liés à la déprise minière de la région d’Alès. Le travail a consisté en l’analyse et l’interprétation de données quantitatives et qualitatives des eaux d’émergences des anciennes mines de charbon du bassin alésien afin de connaître la composition chimique des eaux d’émergences et de l’expliquer. Pour cela, nous avons utilisé des Analyses en Composantes Principales (ACP), des diagrammes de Piper et de Schoeller-Berkalov sur l’ensemble des émergences. Dans un deuxième temps, nous avons réalisé une analyse de l’évolution temporelle des concentrations de chaque élément pour les émergences où les données sont disponibles. L’aspect quantitatif est étudié grâce à une synthèse des connaissances disponible sur le réservoir minier de Fontanes (géologie, répartition spatiale, données de pompage et de niveaux piézométriques). Certaines émergences présentent une qualité qui rend impossible leur rejet direct dans l’environnement et il est important dans cette situation de bien définir la masse d’eau concernée. Pour cela, nous avons élaboré un modèle hydrodynamique par automates séquentiels. Il est appliqué aux anciens travaux de Rochebelle-St-Martin, aboutissant à la détermination des paramètres perméabilité et épaisseur du réservoir par reconstitution du niveau piézométrique du réservoir tout en tenant compte d’un pompage encore maintenu dans l’exploitation. Cette modélisation permet de mieux connaître les paramètres définissant l’aquifère minier dans la perspective d’exploiter cette réserve. Ces eaux de mines présentent une qualité médiocre. A partir d’une meilleure connaissance hydrodynamique du système, obtenue par la modélisation, il devient possible de proposer une valorisation de cette eau par utilisation de ses calories en géothermie connaissant la géométrie du réservoir minier. Les anciennes exploitations minières sont à nouveau source d’énergie / This thesis is a contribution to the knowledge of the quantitative and qualitative impacts, linked to the abandonment of the mining works on Alès coal basin. This work consisted in analysis and interpretation of quantitative and qualitative data on the waters outflows of former coal mines in order to determine the chemical composition of groundwaters outflows and the water chemistry. For that, we used principal component analysis, diagrams of Piper and Schoeller-Berkalov on all waters outflows. Secondly, we analyzed the temporal evolution of concentrations of each element for the waters outflows. The quantitative aspect is therefore considered by the synthesis of knowledge available on the mining reservoir of Fontanes (geology, spatial distribution, pumping data and piezometrics levels). Some groundwaters outflows have a quality that makes their direct discharge into the environment impossible and it is important, in this situation, to define the affected body of the water. For that, we have developed a hydrodynamical model by sequential automaton. It is applied to the former works of Rochebelle-St-Martin de Valgalgues leading to the determination of the parameters permeability and thickness of mining aquifer recovery of piezometric level of the reservoir while taking into account a pumping still maintained. This model will lead to a better comprehension of the parameters defining the aquifer in the mining perspective to exploit this reserve. The mine water has a poor quality. After a better knowledge obtained by a hydrodynamical modeling, it becomes realistic to propose a recovery of this water by use of its calories from geothermal and knowing the geometry of the tank mine

L'étude des signes précurseurs d'un effondrement brutal au-dessus de cavités souterraines, dont le recouvrement est caractérisé par la présence d'un banc massif et raide, est un problème majeur pour la sécurité publique. Aussi, pour progresser dans la compréhension et l'évolution des mécanismes mis en jeu, une cavité saline, située dans le NE de la France, a été suivie en temps réel, entre 2004 et 2009, jusqu'à son effondrement. Celle-ci a été exploitée par dissolution, jusqu'à atteindre une dimension critique (de l'ordre de 180 m) sous un recouvrement de 180 m, armé d'un banc raide de Dolomie situé à 120 m de profondeur.Un système de mesures multi-paramètres haute résolution visait à caractériser les signes précurseurs ainsi qu'à suivre l'effondrement lui-même. Il comprenait des dispositifs à la fois géotechniques et géophysiques, dont des mesures de nivellement de surface et un réseau permanent d'écoute microsismique. Ce dernier, dont les données font l'objet principal de cette thèse, était constitué de neuf sondes équipées de géophones 40 Hz (5 unidirectionnels et 4 tridirectionnels), réparties autour et à l'aplomb de la cavité, dont une dans le banc raide.L'évolution de la cavité a été marquée par deux épisodes majeurs d'activité microsismique :- au printemps 2008, la reprise de la dissolution dans la cavité a engendré l'apparition de crises répétées avec plusieurs milliers d'événements en quelques jours, traduisant un changement de régime microsismique, marqueur de l'instabilité de la cavité ;- en février 2009, suite à ces observations, l'exploitant a décidé de provoquer l'effondrement, par le rabattement intensif de saumure dans la cavité. Pendant les trois jours d'opération, plus de 30000 événements ont été enregistrés (sur 60000 depuis 2004).L'étude de la signature des événements apporte des renseignements essentiels pour la surveillance opérationnelle et la discrimination de ces deux périodes. En particulier, alors que les valeurs maximales atteintes en amplitude, énergie au capteur et fréquence fondamentale apparente, sont assez stables au cours des crises, les sauts marqués durant l'effondrement, permettent de présumer de son imminence. L'évolution de la distribution des microséismes en termes d'énergie libérée et d'occurrence, calculée de manière similaire à la loi de Gutenberg-Richter, bien que souvent difficile à interpréter, a pu être associée à des hausses du niveau piézométrique, ainsi qu'à de petites accélérations de l'affaissement mesuré en surface. Pendant la période d'effondrement, le nombre d'événements microsismiques augmente en suivant une loi en puissance.La localisation des microséismes a nécessité la mise en place d'une stratégie adaptée pour garantir la qualité et l'homogénéité des résultats (sélection des enregistrements, calibrage, étude paramétrique).Cependant, l'utilisation d'un modèle de vitesse constant sur toute la période s'est révélé impossible, compte tenu de l'évolution rapide et permanente du milieu. Il a donc été entrepris d'établir des modèles de vitesse différents en fonction des périodes d'évolution de la cavité.Les distributions spatio-temporelles des foyers ainsi localisés montrent l'existence de structures préférentielles de rupture et souligne le rôle majeur du banc raide.Croisées avec les autres mesures acquises sur le site, ces résultats ont permis d'établir un scénario probable d'évolution de la cavité et de proposer quelques recommandations pour la surveillance opérationnelle / The study of the precursory signs of a brutal collapse above underground caverns, with an overburden characterized by the presence of a massive and stiff bench, is a major problem for public safety. Thus, to progress in the comprehension and the evolution of the concerned mechanisms, a salt cavern, located in the NE France, was monitored in real-time, since 2004 to 2009, until its collapse. This cavern was mined by solution, until reaching its critical dimension (about 180 m) under a covering of 180 m thick, armed with a stiff Dolomite bench located at 120 m of depth.A multi-parameter high resolution monitoring system aimed at characterizing the precursory signs and following collapse itself. It included both geotechnical and geophysical devices as surface leveling measurements and a permanent microseismic network. This one, which data are the principal subject of this thesis, consisted in nine probes equipped with 40 Hz geophones (5 1D and 4 3D), distributed around and directly below the cavern, including one located in the stiff bench.The evolution of the cavern was marked by two major episodes of microseismic activity:- at the beginning of spring 2008, the dissolution restart in the cavern which caused repeated crisis with several thousand events in a few days, this represent a change in the microseismic regime and marked the cavern instability;- in February 2009, following these observations, the owner decided to trigger the collapse by intensive brine pumping in the cavern. During the three days of the operation, more than 30,000 events were recorded (against 60,000 since 2004).The study of the event signature provides essential information for operational monitoring and the discrimination of these two periods. Particularly, while maximal values reached in amplitude, energy and apparent fundamental frequency are quite stable during the 2008 episodes, the rises of this values are important during the collapse period (prior to the peak of activity), allowed us to suppose its imminence. The evolution of the microseism distribution in terms of energy released and occurrence, calculated similarly to the Gutenberg-Richter law, although often difficult to interpret, has been associated with piezometric level rises, and with small accelerations of surface subsidence. During the collapse, the microseismic activity acceleration follows a power law.Microseisms location required the establishment of an appropriate strategy to ensure the quality and the consistency of the results (record selection, calibration, parametric analysis). However, the use of a constant velocity model over all the period was impossible due to the fast and permanent evolution of the environment. Thus, several models were used, according to the a priori known cavern evolution.The event spatiotemporal distributions, thus located, revealed the existence of preferential failure structures and highlight the role of the stiff bench, located at 120 m depth

En mobilisant l’analyse de controverses, notre enquête sociologique articule deux études de cas portant sur l’usage de la concertation dans le cadre du suivi environnemental des anciennes mines d’uranium : La Commanderie (Vendée/Deux-Sèvres) et Pen Ar Ran (Loire-Atlantique). Ces deux anciens sites miniers présentent deux configurations locales qui font émerger deux approches différentes de la concertation. Dans une première piste de recherche, on s’intéresse à la configuration des acteurs dans une instance de concertation : le comité de Mallièvre. Le « réseau de contraintes » fait apparaître des dysfonctionnements structurels empêchant au collège des associations de développer un « capital cognitif ». La deuxième piste de recherche interroge l’utilité de la notion de « construction collective » pour mieux saisir les fondements de la concertation. La troisième piste de recherche nous conduit à une forme non-instituée de « construction collective » : à Piriac-sur-Mer, une « communauté de savoirs » émerge suite à la création du collectif Stop Radioactivité. En revanche, la concertation prend place dans l’argumentaire, en tant que revendication d’une « légitimation des savoirs ». / Through the analysis of controversies, our sociological research articulates two case studies on the subject of the use of the “concertation” on the basis of the uranium mine monitoring: La Commanderie (Vendée/Deux-Sèvres) and Pen Ar ran (Loire-Atlantique). These two former uranium mines present two different configurations. In a first line of research, we are interested in the configuration of actors in an instance of “concertation”: comité de Mallièvre (La Commanderie). We present the “constraint network” which prevent the environmental associations from fully participating. The second line of research questions the usefulness of the concept of "collective construction" to better understand the foundations of the consultation. The third line of research leads us to observe a form non-established "collective construction": in Piriac-sur-Mer, a "community of knowledge" emerges as a result of the creation of the group of associations “Stop radioactivity”. In contrast, consultation takes place in the arguments, as a demand for "legitimation of knowledge".

Depuis 2006, l’arrêt des pompages d’exhaure dans le Bassin Houiller Lorrain (France) a conduit à l’ennoyage des travaux miniers abandonnés, avec pour conséquence la mise en place d’un nouvel équilibre hydrodynamique régional. De récentes recherches portant sur l’exploitation de la chaleur des réservoirs ennoyés ont suscité de nouvelles interrogations, auxquelles nous nous sommes proposé de répondre. Notre travail avait pour objectif de chercher à comprendre le comportement thermo-hydrodynamique de l’eau de mine au sein d’un système en cours d’ennoyage ou récemment ennoyé. Dans un premier temps, les contextes géographique, géologique et hydrogéologique du Bassin Houiller Lorrain ont fait l’objet d’une synthèse, et une zone d’étude a été choisie. Dans un second temps, des profils de température et de conductivité électrique, complétés par des jaugeages, ont été mesurés dans d’anciens puits de mine du Bassin Houiller Lorrain, offrant une meilleure compréhension du comportement de l’eau à l’échelle d’un ouvrage profond. À partir de l’analyse de ces données, un modèle thermo-hydrodynamique et des simulations numériques ont pu être réalisés à cette échelle. Les résultats permettent d’expliquer les phénomènes observés. Leur stabilité est également étudiée. Dans un troisième temps, un modèle spatialisé maillé a été construit pour aborder la problématique du comportement hydrodynamique d’un réservoir minier entier. La montée de l’eau observée a été correctement reproduite ; le modèle peut par ailleurs être utilisé de façon prédictive pour la période suivant l’ennoyage. Plusieurs outils ont été testés, améliorés ou développés afin de faciliter l’étude des réservoirs ennoyés, notamment concernant l’homogénéisation tridimensionnelle des conductivités hydrauliques et le couplage d’un modèle spatialisé maillé avec un réseau de drains-conduits / Since 2006, cessation of dewatering in Lorraine Coal Basin (France) led to the flooding of abandoned mines, resulting in a new hydrodynamical balance in the area. Recent researches concerning geothermal exploitation of flooded reservoirs raised new questions, which we propose to answer. Our work aimed to understand the thermo-hydrodynamical behaviour of mine water in a flooding or flooded system. Firstly, we synthetized the geographical, geological and hydrogeological contexts of the Lorraine Coal Basin, and we chose a specific area for our studies. Secondly, temperature and electric conductivity log profiles were measured in old pits of the Lorraine Coal Basin, giving a better understanding of the water behaviour at a deep mineshaft scale. We were able to build a thermo-hydrodynamical model and simulate water behaviour at this scale. Flow regime stability is also studied. Thirdly, a hydrodynamical spatialized meshed model was realized to study the hydrodynamical behaviour of a mine reservoir as a whole. Observed water-table rise was correctly reproduced : moreover, the model can be used in a predictive way after the flooding. Several tools were tested, improved or developed to ease the study of flooded reservoirs, as three-dimensional upscaling of hydraulic conductivities and a coupled spatialized meshed model with a pipe network

La premier thématique a pour objectifs :1) de tracer l’origine de la salinité des eaux des aquifères karstiques en milieu côtier méditerranéen,2) de quantifier les proportions de mélange entre les eaux salées et les eaux karstiques,3) de discriminer les traceurs géochimiques pour identifier et modéliser les processus de salinisation d’aquifères karstiques côtiers. La seconde thématique a pour objectifs:1) d’établir les [As] d’origine naturelle des eaux de surface et des eaux souterraines, 2) de quantifier le niveau de contamination en arsenic de ces eaux et sa variabilité spatio-temporelle 3) de tracer l’origine naturelle ou anthropique de la pollution en As à l’aide d’outils isotopiques adaptés. les origines de la salinité identifié inclue i) des venues d’eaux profondes salées ii) des venues profondes d’eau salées remontant vers la surface par une faille majeure normale. Le 36Cl/Cl a permis d’identifier l’origine profonde des eaux salées et une recharge d’eau météorique infiltrée lors de la période des essais thermonucléaires. La modélisation PHREEQC permet de différentier le mélange avec une eau profonde salée de celui avec une eau de mer actuelle. Le 87Sr/86Sr montre un comportement conservatif pour tracer l’origine des eaux salées dans les aquifères karstiques. Les traceurs Cs, Rb, Li et B permettent de différentier les trois origines identifiées de la salinité. Les données acquises sur la contamination en As soulignent une augmentation nette et pérenne des [As] à partir des anciens sites de traitement minier réhabilités. Les rapports 87Sr/86Sr et δ18O et δ2H se révèlent dans ce cas un traceur très discriminant de l’origine naturelle ou anthropique de l’arsenic. / The first theme has for objectives: 1) to trace the origin of the salinity of the waters of the karst aquifers in coastal environment mediterraneen,2) to quantify the mixing proportions between salt waters and the waters karstiques,3) to discriminate the geochemical tracers to identify and model the process of salinization of aquifers coastal karst. The second theme has for objectives:1) to establish the [hast] of natural origin of surface waters and groundwater, 2) to quantify the level of contamination by arsenic in these waters and its spatial and temporal variability 3) to trace the natural or anthropogenic origin of pollution in hast to the aid of isotopic tools adapted. the origins of the salinity identified include i) of came from deep waters salted ii) of come deep water salted dating back toward the surface by a major flaw normal. The 36Cl/Cl has allowed us to identify the origin of deep saline waters and a recharge of meteoric water infiltrated during the period of thermonuclear tests. The PHREEQC modeling used to differentiate between the mixture with a deep water of salt that one with a sea water current. The 87SR/ 86Sr shows a conservative behavior for tracing the origin of saline waters in karst aquifers. The plotters Cs, Rb, Li and B allows to differentiate the three origins identified of salinity. The data acquired on the contamination in hast underline a net increase and perennial of [hast] from the ancient sites of mining processing rehabilitated. The reports 87SR/ 86Sr and δ18O and δ2H will reveal in this case a chartplotter very discriminant of natural or anthropogenic origin of arsenic.