Caractérisation des éléments constituant un terril

Les matériaux constitutifs du terril

Le terril étant les accumulations des " résidus " liés à l'extraction du charbon présent dans les terrains du houiller, le terril est constitué de matériaux extraits du bed rock.

Il s'agit de schistes, schistes gréseux et grès massifs. Mais aussi de charbon, puisqu'au début des activités des sociétés charbonnières, les techniques pour séparer le charbon des résidus non commercialisables étaient peu efficaces.

Les grès des terrils ont une teinte généralement brun orange ou jaunâtre à rouge. Cette coloration est due à la présence d'un ciment d'hydroxyde ou d'oxyde de fer entre les grains détritiques des grès, on parle alors de grès ferrugineux : la coloration rouge traduit la présence d'hématite (Fe 2 O 3 ), le brun orange, la présence de goethite ( a - FeO (OII) ou FeIIO 2 ) dans le ciment.

On y retrouve aussi des minéraux tels que la pyrite (sulfure de fer) et la sidérose (carbonate de fer), ainsi que des nodules carbonatés.

Fracturation des éléments

Le fractionnement des schistes et des grès est particulièrement visible sur le terril. Les causes principales sont les suivantes :

•  l'extraction des éléments ;

•  les chocs qui sont survenus entre les éléments qui ont été déversés et ceux qui avaient déjà été déversés sur le terril, mais également des chocs qui ont pu se produire entre les éléments lors de leur ascension vers le culbuteur, c'est à dire dans les wagonnets et ceux qui surviennent sur le terril même par la suite ;

•  les changements de volume (dilatation) des éléments qui répondent aux variations de température ;

•  la gélifraction (fracturation de l'élément par la glace) liée à l'humidité de l'élément ;

•  les contraintes physiques que les éléments ont pu subir, ou subissent, au sein des déplacements en masse, lents (creep) ou rapides (glissement de terrain rapide).

Les blocs de schistes se désagrègent essentiellement en éléments anguleux, en forme de " frites ", ou plats (en forme de " feuillets "). Alors que éléments se détachant des grès sont massifs et généralement arrondis. La structure sphéroïdale des grès pourrait être rapportée aux effets d'une altération atmosphérique avec altération centripète se développant le long des joints de fracturation.

Il résulte ainsi une désagrégation prononcée des éléments constituant le terril, qui évoluent vers des éléments de moins en moins grossiers. Le plus gros bloc que nous avons pu trouver sur le terril atteint environ 80 cm de longueur, 35 cm de largeur et 30 cm d'épaisseur.

Granulométrie et teneur en humidité des matériaux

La granulométrie des éléments constituant un terril peut varier d'un terril à l'autre. A titre d'exemple, le terril de Bernalmont présente la granulométrie suivante (INIEX, 1977).

Tableau 6.1. Composition granulométrique du sondage A

(Source : INIEX, 1978)

 

Diamètre en mm	% Poids
[0 - 0,5]	26,54
[0,5 - 1]	8,33
[1 - 2]	6,69
[2 - 5]	14,36
[5 - 10]	14,33
[ > 10 ]	29,75

 

Ce sondage atteint une profondeur de 34,7 m . Les carottes extraites d'une longueur de 1,5 m ont été regroupées deux par deux pour former des échantillons d'une longueur de 3 m ; le diamètre des carottes est de 72 mm . L'échantillon compris entre 30 et 33 m n'existe pas puisqu'à cette profondeur, les auteurs mentionnent la présence d'une " cavité " de 3 m de hauteur . Le sondage ayant été pris à une cote d'environ 170 m , l'altitude de la cavité est comprise entre 137 et 140 m .

L'ensemble argile, limon et sable fin représentent environ 25 % du poids, le sable grossier environ 16 %, le graviers fin environ 29 %, le gravier grossier et la blocaille environ 30 %. La fraction fine ne représente donc que 25 % du poids de la totalité des échantillons. De telle sorte, que nous pouvons qualifier les matériaux du terril d'essentiellement grossiers (environ 75 % de sables, de graviers et de blocaille).

La teneur en humidité globale varie entre 1,99 et 10,48 %, avec une moyenne arithmétique générale de 7,15 % . Elle résulte de la simple différence entre le poids des échantillons après et avant séchage.

Les auteurs estiment la teneur en cendres moyenne du terril égale à environ 85,94 %. Cette valeur a été obtenue par broyage et échantillonnage sur la moitié des échantillons et par densimétrie sur l'autre moitié. Mais à aucun moment les auteurs ne précisent ce qu'ils entendent par " cendres ".

Bref, ces résultats doivent être pris avec recul et ne nous donnent qu'une idée globale de la granulométrie des matériaux constituants le terril de Bernalmont.

Les diverses limites granulométriques admises en terme de terminologie sont les suivantes :

Limites granulométriques basées sur l'échelle Phi pour les groupes de sédiments

Explication : f = - Log 2 d ( avec d = diamètre de l'éléments en mm)

Sur les terrils en combustion, les schistes peuvent être soumis à des températures et à des pressions assez élevées : ils sont alors métamorphisés. Cette véritable cuisson donne, aux schistes, une coloration rougeâtre.