Rapport d expertise :

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1 Rapport d expertise : Cadre de l expertise : Centre de stockage d explosifs Mines de bauxite de Villeveyrac BRGM/RP FR Mars 2012 Appuis aux administrations Appuis à la police de l eau Date de réalisation de l expertise : mars 2012 Localisation géographique du sujet de l expertise : Villeveyrac (34) Auteurs BRGM : B. Colas, C. Lamotte Demandeur : DDTM34

2 L original du rapport muni des signatures des Vérificateurs et Approbateurs est disponible aux Archives du BRGM. Le système de management de la qualité du BRGM est certifié AFAQ ISO 9001:2008. Ce rapport est le produit d une expertise institutionnelle qui engage la responsabilité civile du BRGM. Ce document a été vérifié et approuvé par : Approbateur:/ Nom : Y. CABALLERO Date : 08/03/2012 Vérificateur : Nom : M. AUDIBERT Date : 09/03/2012 Le système de management de la qualité du BRGM est certifié AFAQ ISO 9001:2008. Mots clés : expertise appuis à la police de l eau Stockage d explosif karst Villeveyrac Hérault En bibliographie, ce rapport sera cité de la façon suivante : B. Colas, C. Lamotte (2012) Centre de stockage d explosifs Mines de bauxite de Villeveyrac (34), Rapport final. Rapport BRGM/RP FR. 10 p., 2 Ill.. BRGM, 2012, ce document ne peut être reproduit en totalité ou en partie sans l autorisation expresse du BRGM. 2 BRGM/RP FR

3 Synthèse Contexte : Date de la formulation de la demande d expertise au BRGM : 20/02/2012 Demandeur : DDTM34 Nature de l expertise / question posée : Le service de Police de l Eau de la DDTM34 a été consulté dans le cadre d une procédure d autorisation pour une ICPE concernant la réalisation d un centre de stockage d explosifs pour l exploitation des mines de bauxite de Villeveyrac. Le BRGM doit appuyer l analyse du Service en charge de la Police de l Eau sur ce dossier : - sur l impact potentiel du centre de stockage en fonctionnement normal sur les eaux souterraines et le lien éventuel de ces eaux avec l entité Vène-Issanka-Cauvy-Vise, - sur l impact potentiel du centre de stockage en cas d explosion (stabilité des terrains encaissants, infiltration des résidus de l explosion dans les eaux souterraines). Situation du sujet (commune, lieu-dit et adresse) : Site des mines des Usclades, à l ouest du lieudit Cocaval, sur la commune de Villeveyrac (34) Nature de l intervention du BRGM : Appui à la Police de l Eau Recommandations du BRGM : Pour ce qui concerne l impact du site de stockage sur les eaux souterraines, le BRGM recommande : 1. Le pétitionnaire doit fournir des éléments plus détaillés concernant la géologie, la géométrie et le faciès des terrains qui constitueront l encaissant de l ouvrage souterrain (zone de couverture et niveaux carbonatés sous-jacents) avec report des connaissances spécifiques sur la piézométrie du site ; 2. Le pétitionnaire doit prendre en compte la gestion des eaux de surface sur l emprise de la zone de stockage, ainsi que la gestion des eaux d infiltration au niveau de la construction souterraine envisagée (système de drainage et d évacuation des eaux si nécessaire). BRGM/RP FR 3

4 Sommaire 1. Contexte de l expertise Documents consultés Contexte géologique et hydrogéologique du site CONTEXTE GEOLOGIQUE CONTEXTE HYDROGEOLOGIQUE Impact potentiel du centre de stockage en fonctionnement normal Impact potentiel du centre de stockage en cas d explosion DOMMAGES LIES AUX ECLATEMENTS DE ROCHE PROPAGATION DE GAZ A TRAVERS FENTES ET FISSURES IMPACT D EXPLOSION SUR LE COMPORTEMENT DE LA ROCHE... EN PROFONDEUR Recommandations du BRGM BRGM/RP FR

5 1. Contexte de l expertise Pour le développement des mines des Usclades, la SODICAPEI souhaite exploiter une partie du gisement de bauxite située à l Ouest du lieu-dit Cocaval. Une extension des exploitations existantes en surface avec la création de deux descenderies est en projet. Cette exploitation va nécessiter une grande quantité d explosifs, aussi, la SODICAPEI envisage de créer un dépôt de stockage de produits explosifs en souterrain d une capacité totale d environ 7 tonnes. En application de la réglementation relative aux Installations Classées pour la Protection de l Environnement (ICPE), la création d un dépôt de stockage de produits explosifs est soumise à autorisation. La DDTM34 a sollicité le BRGM pour avis sur les points suivants : - impact potentiel du centre de stockage en fonctionnement normal sur les eaux souterraines et lien éventuel de ces eaux avec l entité Vène-Issanka-Cauvy-Vise, risque de mise en connexion entre le Crétacé et le Jurassique ; - impact potentiel du centre de stockage en cas d explosion (stabilité des terrains encaissants, infiltration des résidus de l explosion dans les eaux souterraines). 2. Documents consultés Les documents consultés pour émettre le présent avis, et transmis par la DDTM de l Hérault au BRGM, sont les pièces du Dossier de Demande d Autorisation d Exploiter le futur dépôt de stockage de produits explosifs dans le secteur de Cocaval : - Notice générale de renseignement ; - Résumés non techniques de l étude d impact et de l étude de dangers ; - Etude d impact ; - Etudes de dangers ; - Annexes 4 et 5 du Dossier de Demande d autorisation. 3. Contexte géologique et hydrogéologique du site 3.1 CONTEXTE GEOLOGIQUE La zone étudiée est à la limite Est du bassin de Villeveyrac, cuvette synclinale orientée Nord- Est/Sud-Ouest, à la limite des affleurements calcaires du Jurassique Supérieur qui constituent la Montagne de la Moure. Dans le bassin, ces calcaires sont ensuite recouverts par les formations plus récentes du Crétacé supérieur, de l Eocène et du Miocène. La profondeur du toit des calcaires jurassiques est connue avec précision du fait des nombreuses investigations réalisées dans le cadre de la recherche et de l exploitation de la bauxite. Ainsi, au niveau du village de Villeveyrac, le toit des calcaires se situe entre 300 et 400 mètres de profondeur. Cela montre que dans ce secteur les calcaires plongent vers le Sud-Ouest de manière assez importante. BRGM/RP FR 5

6 Dans le secteur étudié, les calcaires jurassiques sont constitués par les formations du Kimméridgien et du Tithonien, qui constituent la base karstifiée de la bauxite. Ces formations sont très abondamment présentes soit à l affleurement, soit sous couverture du Crétacé supérieur. Les différents sondages de reconnaissance réalisés dans le bassin de Villeveyrac ont mis en évidence que l ensemble stratigraphique Kimméridjien-Tithonien est constitué de dolomies karstifiées avec localement des remplissages argileux et sableux rougeâtres. Ces dolomies sont parfois remplacées par des niveaux calcaires de type lithographique à grain fin rencontrés à la base et au sommet de la série dolomitique. Les formations dolomitiques peuvent atteindre des épaisseurs importantes de l ordre de 100 à 200 m, tandis que les calcaires lithographiques présentent des épaisseurs très variables, allant de quelques mètres seulement à près de cinquante mètres pour le calcaire sommital. Au toit de la bauxite, on trouve une alternance de bancs calcaréo-marneux (Campanien supérieur). Au niveau de la zone, l épaisseur de ces bancs calcaires atteint environ 6 mètres en moyenne mais cette épaisseur diminue, notamment dans le secteur de l ancienne mine des Usclades. Ensuite, l essentiel du remplissage de la cuvette synclinale de Villeveyrac est constitué par une alternance de marnes et d argiles du Bégudo-Rognacien, dans lesquelles sont intercalés quelques bancs de grès et/ou de calcaires gréseux. L épaisseur de cette formation dépasse 250 mètres. 3.2 CONTEXTE HYDROGEOLOGIQUE Deux entités hydrogéologiques ont été définies dans le bassin de Villeveyrac : - la première correspond aux marnes et calcaires du Crétacé au Pliocène (entité 557C1 de l atlas hydrogéologique du Languedoc - Roussillon). Les formations oligo-mio-pliocènes sont globalement très peu perméables : les marnes sont totalement imperméables, les calcaires sont généralement peu fissurés et présentent une teneur en argile élevée. Enfin, les conglomérats sont à ciment fortement argileux. Les possibilités aquifères des différentes formations tertiaires sont donc assez réduites. Les aquifères éventuellement rencontrés ont une extension réduite. Ils sont discontinus et sans connections hydrauliques entre eux. De même, on observe une perméabilité réduite pour les grès et calcaires du Crétacé supérieur, même si des débits de 20 à 30 m3/h ont été obtenus par forages comme à la Castillonne par exemple. Une telle productivité est exceptionnelle dans ces formations. - la seconde concerne les formations calcaires jurassiques qui constituent le pli Ouest de Montpellier (entité 143 de l atlas hydrogéologique du Languedoc Roussillon), dont le rapport BRGM-RP FR a permis la synthèse des connaissances, notamment une sectorisation de ces formations en plusieurs entités hydrogéologiques. Le secteur étudié fait partie de l entité «Bassin de Villeveyrac», qui serait hydrogéologiquement indépendant de l entité «Aumelas- Vène-Issanka-Cauvy» dans les conditions actuelles. En effet, la montagne de la Moure et le Pioch de Madame constituent un dôme piézométrique qui induit un partage de l écoulement, soit vers le Sud-Ouest, bassin de Villeveyrac, soit vers le Sud-Est, vers l entité «Aumelas- Vène-Issanka-Cauvy» dont la source de la Vise est l exutoire. L aquifère principal dans le bassin de Villeveyrac est constitué par ces calcaires jurassiques. A l affleurement, ces formations sont très fissurées et karstifiées. En profondeur, la fissuration et la karstification sont très variables. Les calcaires lithographiques sont nettement moins perméables que les dolomies, et peuvent, quand ils sont présents, constituer un écran aux circulations. Par contre, l absence de ces calcaires rend possibles les communications entre les bauxites et le réservoir en eau souterraine sous-jacent, du fait de la charge hydrostatique dans les formations jurassiques supérieure à la cote des bauxites. L exploitation de la bauxite peut donc mettre à jour des venues d eau. Ainsi, les plans d eau laissés par les différentes exploitations de bauxite (Mas Charmand, Olivet) correspondent à la surface de la nappe contenue dans les formations jurassiques. A ce jour, les exploitations de bauxite ont rarement rencontré des venues d eau 6 BRGM/RP FR

7 importantes, hormis sur le site de Saint Farriol où, en février 1983, une arrivée d eau brutale à la cote -130 m NGF a ennoyé la partie inférieure de la mine. Aucune sortie d eau pérenne n est connue. L aquifère calcaire n est pas exploité dans ce secteur pour l AEP. Aujourd hui, les pompages effectués au niveau de la mine SODICAPEI à Cocaval sont très réduits. Un ancien forage des travaux Usclades / Roquemale fourni entre 1 et 1,5 m 3 par jour travaillé (eau de process et/ou alimentant les équipements sanitaires.) 4. Impact potentiel du centre de stockage en fonctionnement normal Les documents transmis, et notamment les annexes 4 et 5, ne comprennent pas de plan d implantation précis du dépôt envisagé par rapport à la géologie du site. Le tracé du centre de stockage a été positionné sommairement sur le fond de la carte géologique au 1/ (Illustration 1). 100 m Illustration 1 : Contexte géologique (extrait InfoTerre TM ) Le sondage BSS situé à proximité (10161X0027/11111) montre un relativement faible recouvrement de la couverture crétacée (de l ordre de 15 m) par-dessus les calcaires jurassiques (Illustration 2). Profondeur Lithologie Stratigraphie De 0 à 13.3 m (BEGUDIEN PROBABLE) MARNE SENONIEN SUP De 13.3 à 15 m (BEGUDIEN PROBABLE) CALCAIRE SENONIEN SUP De 15 à 15.6 m BAUXITE CRETACE De 15.6 à 16.3 m CONGLOMERAT KIMMERIDGIEN De 16.3 à 25 m CALCAIRE DU MUR KIMMERIDGIEN Illustration 2 : Coupe du sondage 10161X0027 (BSS) situé au nord/ouest du site BRGM/RP FR 7

8 D après les documents consultés, l ouvrage souterrain envisagé pour le stockage se situe globalement au contact des grès, argiles et calcaires du Campanien, de la zone minéralisée à bauxite et des calcaires jurassiques de la Montagne de la Moure (Tithonien). Cette dernière formation est décrite dans la notice de la carte géologique (Sète, 1/50 000) comme un faciès calcaire en bancs massifs à stratification peu apparente, de texture graveleuse et caractère subrécifal, à ciment largement cristallisé, avec par endroit, présence de dolomie macrocristalline. Les documents consultés ne contiennent pas de description précise de ces faciès ni de leur géométrie. Ces éléments seraient à intégrer dans le dossier de demande d autorisation, par exemple dans la coupe AB de l annexe 5. Les documents de l annexe 5 indiquent une cote sol de la galerie se situant entre et m NGF. La cote piézométrique de la nappe des calcaires se situerait entre 35 et 40 m NGF (hautes eaux 2002, carte piézométrique de la DREAL), soit entre 15 et 20 mètres en-dessous. Néanmoins, il convient de vérifier cette cote dans le secteur d étude, ainsi que celle des différentes formations géologiques attendues, afin de prendre les mesures nécessaires pour que le stockage d explosifs soit protégé d éventuelles venues d eau. Ainsi, l absence d éléments suffisamment détaillés (géologie, hydrogéologie) à l échelle du futur ouvrage de stockage ne permet pas d évaluer l impact potentiel du centre de stockage par rapport aux eaux souterraines. 5. Impact potentiel du centre de stockage en cas d explosion En l absence de coupe des terrains, la justification du calcul des zones d effets, basée sur le «Manuel sur les principes de sécurité OTAN applicables au stockage des munitions et des explosifs militaires» AC258 AASTP-1 (mai 2006), ne parait pas suffisante. Les méthodes de calcul définies dans ce manuel s appuient sur les principes suivants : - validation des paramètres constructifs de la zone de stockage (alvéoles) en fonction de : o l épaisseur et la nature de la couverture du dépôt ; o géométrie de l alvéole ; o nature des stockages (densité de matière active) ; o organisation respective des différents sites de stockage. - détermination des effets de souffles et des projections. Les modes de propagation d explosion en souterrain définis sont : - l éclatement de la roche ; - la propagation via des fentes ou des fissures - le passage du souffle via les ouvrages 5.1 DOMMAGES LIES AUX ECLATEMENTS DE ROCHE Ce phénomène est lié à la propagation d ondes dans le sol en cas d explosion en un point donné. L intensité du choc décroit avec la distance à la zone d explosion (atténuation). Cette atténuation (distance minimale de la source) est liée à la nature de l encaissant et à la densité de chargement (charge rapportée au volume de chambre, kg/m 3 ) de la zone source suivant des lois de type : 8 BRGM/RP FR

9 Avec : - D : distance minimale à la source - Q : charge D = a Q b - a : facteur variable selon la densité de chargement, - b : facteur variable suivant la nature de l encaissant Les hypothèses retenues (densité de chargement de 44,8 kg /m3 et roche «dure») conduisent à une distance de 20,3 m. En l absence de justification des hypothèses géologiques, l hypothèse «roche dure» n est pas conservative. Une hypothèse «roche tendre, distance indépendante de la charge» conduit à une valeur de D = 29 m. En outre, dans le cas d une roche dure, la limite de densité de seuil de chargement étant de 50 kg/m 3 pour fixer le paramètre a (a= 1,0 ou 2,0), on pourrait considérer compte tenu de la densité de charge attendue une valeur intermédiaire qui conduirait à une distance minimale de 30 m. 5.2 PROPAGATION DE GAZ A TRAVERS FENTES ET FISSURES La propagation est liée notamment à : - la résistance de l encaissant et l état de fracturation de la roche ; - la densité de chargement. Les distances évoquées dans le dossier consulté sont limitées à 40,7 m pour la transmission entre alvéoles. Cependant, les paramètres géomécaniques ne sont pas clairement évalués dans l étude de danger alors que le manuel précise bien : «Des analyses spécifiques à chaque site doivent être réalisées à partir d une étude géologique solide pour déterminer les distances correctes à respecter entre chambres». Cette remarque concourt au manque d information géologique déjà évoquée IMPACT D EXPLOSION SUR LE COMPORTEMENT DE LA ROCHE EN PROFONDEUR Ce point n est pas évoqué dans le dossier consulté. Cette analyse conditionne d éventuelles dispositions constructives selon l impact potentiel sur les eaux souterraines : - en phase exploitation : les ouvrages de stockage projetés (au même titre que les futurs ouvrages miniers envisagés dans le secteur) constituent un drain préférentiel pour le transit d eaux de surface vers la profondeur. Là encore, le contexte géologique (nature des faciès et état de fracturation naturelle et induite par le creusement des ouvrages) aura son influence ; - en phase accidentelle : l explosion impliquera une modification de l état des terrains de recouvrement et de la fracturation du massif rocheux en profondeur. La présence de cavités souterraines naturelles associées aux calcaires jurassiques renforce ce risque. En l absence de données complémentaires, on pourra a priori considérer des distances d incidence potentielle de l ordre de 30 m (en relation avec les lois de propagation évoquées ci-dessus) et maximisées à 40 m (cas de propagation de gaz) pour définir une auréole de zone affectée avec un niveau naturellement décroissant. La variation des perméabilités des matériaux affectée est naturellement difficile à cerner. BRGM/RP FR 9

10 A défaut, et selon la nécessité de prise en compte de ces facteurs, les dispositions constructives porteront sur : - la gestion des eaux de surface sur l emprise de la zone de stockage ; - la gestion des eaux d infiltration au niveau des galeries/ alvéoles projetées (et au-delà au niveau des futurs ouvrages miniers) : système de drainage et d évacuation des eaux si nécessaire. 6. Recommandations du BRGM Pour ce qui concerne l impact du site de stockage sur les eaux souterraines, les recommandations du BRGM sont les suivantes : 1. le pétitionnaire doit fournir des éléments plus détaillés concernant la géologie, la géométrie et le faciès des terrains qui constitueront l encaissant de l ouvrage souterrain (zone de couverture et niveaux carbonatés sous-jacents) avec report des connaissances spécifiques sur la piézométrie du site ; 2. le pétitionnaire doit prendre en compte la gestion des eaux de surface sur l emprise de la zone de stockage, ainsi que la gestion des eaux d infiltration au niveau de la construction souterraine envisagée (système de drainage et d évacuation des eaux si nécessaire). A titre complémentaire et informatif, il est rappelé la nécessaire prise de compte de l impact potentiel de la future exploitation minière (projets de descenderies évoqués dans le secteur) sur les eaux souterraines. 10 BRGM/RP FR

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