A la découverte du Mont Ostène

La carbonisation correspond à la transformation de matières organiques, comme le bois ou les os, en charbon, gaz et goudrons.Différentes opérations de transformation chimiques distinctes peuvent s'appliquer à la carbonisation:

- La pyrolyse, une transformation par la chaleur à l'abri de l'air.
- La carbonisation hydrothermale, une transformation par la chaleur et sous pression, à l'abri de l'air et dans l'eau.
- La houillification

La houillification

La houillification est un processus de transformation chimique sous haute pression en charbon de houille et gaz de houille. Il faut énormément de temps pour obtenir des combustibles fossiles comme le pétrole, le gaz naturel, le charbon ou la tourbe. L'élaboration naturelle de la houille débute d'un long processus de sédimentation d'êtres vivants morts et enfouis dans le sol depuis plusieurs
millions d’années, jusqu’à parfois 650 millions d’années

Les différentes espèces vivantes sur notre planète (souvent constituées de carbone, hydrogène, azote et oxygène) forment la biomasse.Un pourcent réduit de cette biomasse sédimente à sa mort lorsqu'elle se retrouve enterrée dans des couches minérales en formation. C'est un processus extrêmement lent (quelques millions à quelques milliards d'années).

Sous l‘effet des pressions et des températures croissantes avec la profondeur (gravité, gradient thermique), les végétaux ensevelis sont décomposés puis transformés en kérogène, une substance solide qui correspond à l'état intermédiaire entre la matière organique et les combustibles fossiles. Ensuite suivant l'évolution des différentes conditions environnementales, une fraction du kérogène deviendra du gaz, du pétrole ou du charbon. Seulement 0,1 % de ce kérogène deviendra du charbon, le gaz et le pétrole représentent chacun 0,003 % du kérogène total en ordre de grandeur.

Plusieurs processus seront nécessaires pour obtenir la transformation en combustibles fossiles :
- La tectonique des plaques génère l'enfouisement lent des sédiments.
- La géothermie fait augmenter la température progressivement de 0,5 à 20 °C par million d'années (selon la vitesse d'enfouissement).
- La pression des couches situées au-dessus du sédiment provoque ensuite la création d'eau qui se solidifieront en roches poreuses (roches mères) situées parfois à plusieurs centaines de mètres de profondeur.

Quand la température atteint 50 à 120 °C, le kérogène subit, en anaérobie (absence d'air), un nouveau processus : la pyrolyse.

Dans un premier temps, cette décomposition thermique expulse l'eau et le CO2 du kérogène. Les températures augmentant constament, le kérogène extrait des hydrocarbures liquides qui deviendront du pétrole et du gaz « naturel ». Chaque petit filet de kérogène commence donc à produire des hydrocarbures.

Plus le sédiment est enfoui profondément (et donc plus chaud), plus la pyrolyse sera longue et produira énormément de températures.Le résultat produira une fraction de gaz plus importante.Après quelques millions d'années, le kérogène sera ainsi transformé en charbon ou pétrole, gaz, CO2 et eau.

La pyrolyse, ce processus jusque là constant, s'arrêtera à cause de la pression du gaz contenue dans les petites poches des roches mères. Lorsque cette pression devient suffisante pour vaincre «l'imperméabilité» de la roche mère, la fraction liquide et la fraction gazeuse sont progressivement expulsées de la roche mère.

L'âge de la roche mère peut varier de 1 million à 1 milliard d'années au moment de cette étape. A titre d'exemple, on situe l'âge le plus fréquent pour le pétrole aux environs de 100 millions d'années.

Le charbon se forme à partir d'un type particulier de kérogène constitué de débris végétaux dits « supérieurs » (arbres, fougères, prêles, lycopodes ...). Plusieurs phases de formations auront lieu : la tourbe originale produira successivement de la lignite, puis de la houille, puis enfin de l'anthracite. L'anthracite constitue le stade ultime de pyrolyse débarrassé de l'essentiel de son hydrogène.

Comme pour les autres kérogènes, le charbon produit du pétrole et du gaz au cours de son enfouissement, bien qu'en moindres quantités en ce qui concerne le pétrole. La formation de pétrole à partir du charbon a lieu au stade houille, et le méthane formé s'appellera le grisou (un gaz extrêment dangereux pour les mineurs).

La combustion et l’échauffement d’un terril :

Il est important de signaler que le schiste de par sa  couleur  noire  absorbe  naturellement  la  chaleur. Pour divers raisons, telles que la nature ou la teneur en charbon présent dans le terril, la granulométrie des matériaux, la porosité, ... certains terrils peuvent entrer en combustion. Cette combustion transforme les schistes noirs en schistes rouges. Les terrils sont classés en différentes catégories en fonction de leur état de combustion: terrils froids, en combustion ou ayant déjà brûlés.

L’oxydation des combustibles d’extraction mis en contact avec de l’air par une oxydation lente jusqu’à 50 °C et l’élévation de la température jusqu’à 100- 150 °C à l’intérieur des terrils sont les deux principaux types d’échauffement des terrils.De plus, le charbon subit une désorption en oxyde de carbone et en vapeur soufrées  aractérisées par des fumées jaunes. La chaleur d’un terril en combustion peut être très élevée.

Certains terrils dépassent les 250 °C en surface et peuvent atteindre 1000°C à l’intérieur. Les principaux risques associés sont le risque de brûlures, d’effondrement, l’apparition de fissures et les émanations de gaz de combustion. L’extinction  d’un  terril  en  combustion  est une  opération  particulièrement  délicate, c’est pourquoi  elle  n’est  envisagée  qu’en  cas  de présences d’enjeux (constructions ou présence humaine touchée par les effets de la combustion ...).

Les  phénomènes  de  combustion peuvent être accompagnés par l’émanation de gaz ou de fumerolles par des fissures présentes dans les sols.Ces émanations (composées de soufre) peuvent être  inflammables  ou  explosives  et  peuvent contribuer à des intoxications, irritations des voies respiratoires  ou  des  pertes  de  connaissances. Enfin, les phénomènes de combustion peuvent engendrer une instabilité des pentes entraînant des phénomènes  d’effondrement et de glissement de terrains.

L'exploitation du charbon à Frameries :

La houille est utilisée depuis le XIe siècle comme combustible pour le chauffage et même la cuisson. Une charte de 1251 de l'évêque de Cambrai accorde l'utilisation de la moitié du charbon à l'abbaye de Lobbes. Mais l'extraction se fait de façon artisanalement soit à ciel ouvert soit peu profondément (maximum 100 mètres). Le matériel est souvent réduit: des hommes ou des chevaux actionnent une machine à molette, une chaîne (la chiff) sert à la remontée des paniers de houilles et un simple bâtiment abrite les ouvriers. Des femmes (les botteresses) se chargent de transporter le charbon grâce à des grands paniers jusqu'aux aires de stockage et de vente. L'eau contenue dans les galeries est remontée par des tonneaux ou des pompes.

Fin XVIIème siècle, l'usage du charbon se répand à l'industrie( briqueteries, fours à chaux, brasseries, distilleries, raffineries de sucre, savonneries, ...). Mais c'est la Révolution Industrielle qui popularisera son usage. Les nouvelles machines à vapeur ont besoin d'un combustile plus efficace et moins onéreux que le bois. Les petits charbonnages évoluent vers une exploitation méthodique grâce à des puits plus importants.On creuse plus profond : 200, 300 mètres, etc. Sur le site de Crachet-Picquery, les puits atteignent en 1877 la profondeur de 528 et 582 m mais la mines'avère très grisouteuse et de plus en plus dangereuse.

Les conditions de travail sont extrêmement pénibles malgré l'amélioration de l'équipement. En 1815, l'ingénieur Davy crée la première lampe à huile de sûreté dont la flamme est enfermée, protégée par une résille métallique qui réduit les risques d'explosions. Après 1883, les lampes à acétylène et essence se répandent, l'allumage est plus facile et peut se faire sans risques sur le chantier. La sécurité des cages qui descendent les mineurs à des centaines de mètres de profondeur est renforcée. Les cages sont guidées sur des rails et les parapluies ou parachutes mis au point par Fontaine en 1850 réduisent les risques de chute brutale en cas de rupture du câble. Les systèmes utilisés dans les ascenseurs aujourd'hui sont directement inspirés de cette invention.

En 1920, Frameries comptait 7 puits en activité :

    - Crachet-Picquery à Frameries,
    - Grand-Trait à Frameries,
    - Cour de l’Agrappe à Frameries,
    - Crachet-Sainte-Placide à Frameries,
    - Noirchain à Noirchain,
    - Sainte-Caroline à La Bouverie,
    - Couteaux Sainte-Mathilde à La Bouverie.

L'Agrappe, lieu de nombreux coups de grisous (112 morts en 1875 et 121 morts en 1879) fermera ses portes en 1922. Le manque de main d’œuvre et de modernisation des infrastructures, ainsi que la concurrence et les réticences des travailleurs mènent petit à petit au déclin du charbonnage. En 1945, La S.A. John Cockerill reprend alors Crachet après sa fusion avec Angleur-Athus et entreprend la modernisation des équipements.

Le nouveau châssis à molette est mis en service en 1950, le puits est élargi (de 3,5 m à 5,5 m)et sa profondeur est portée à 1 060 m. En 1954, le gisement de Crachet est estimé à 154 millions de tonnes, les équipements permettraient d'extraire 1 700 tonnes durant 300 ans. En 1957, les équipements sont tous mis en service, le dernier câble est placé sur le châssis à molette du puits n°11 en Août 1959, un an avant l'arrêt définitif de l'exploitation le 16 Juillet 1960.

Conservé comme lieu de mémoire, le site est démantelé et revendu en partie à l’Intercommunal de Développement Économique (IDEA), en 1967. Le site est classé par la Région wallonne plus de vingt ans après en 1989. L’idée germe alors de rénover le site, l'architecte Jean Nouvel réhabilite les anciens bâtiments. An 2000, le SparkOH! est inauguré.  Sa mission principale est la diffusion de la culture scientifique et technique vers le plus grand nombre. Différents publics sont ainsi ciblés par le SparkOH! dans une mission à la fois pédagogique et ludique.

Accès au mont Ostène

Le terril est libre d'accès. Pour vous garer, nous vous conseillons les parkings du SparkOH! ou celui du Ravel proche. Deux voies d'accès sont possibles pour accéder au terril. Une via un chemin de terre assez large et une autre via des cordes mises en place par le SparkOH! voisin dans le cadre de challenges. Nous ne garantissons pas la fiabilité de cette dernière voie, les lieux semblant peu entretenus et fréquentés. Si vous décidez de l'emprunter, c'est à vos propres risques. Nous vous fournissons les coordonnées du sentier de terre.

Niveau accessibilité, le terril est fortement déconseillé pour des poussettes ou des fauteuils roulants ou en cas de très fortes pluies. Pas de contre indications pour des enfants même si le sentier monte fort. Prévoir de bonnes chaussures de marche aide beaucoup.

Discovering Mount Ostène

Carbonization refers to the transformation of organic materials, such as wood or bone, into coal, gas and tars:

- Pyrolysis, a transformation by heat sheltered from the air.

- Hydrothermal carbonization, a transformation by heat and under pressure, protected from air and in water.

- Coal mining

Coal mining

Coal mining is a process of chemical transformation under high pressure into coal coal and coal gas. It takes a long time to obtain fossil fuels such as oil, natural gas, coal or peat. The natural development of coal begins with a long process of sedimentation of living beings that have been dead and buried in the ground for several years. million years, up to sometimes 650 million years.

The different living species on our planet (often made up of carbon, hydrogen, nitrogen and oxygen) form biomass, which is reduced by one percent when it dies when it is buried in mineral layers in formation. It is an extremely slow process (a few million to a few billion years).

Under the effect of increasing pressures and temperatures with increasing depth (gravity, thermal gradient), buried plants are decomposed and then transformed into kerogen, a solid substance that corresponds to the intermediate state between organic matter and fossil fuels. Then, depending on the evolution of the different environmental conditions, a fraction of the kerogen will become gas, oil or coal. Only 0.1% of this kerogen will become coal, gas and oil each represent 0.003% of the total kerogen in order of magnitude.

Several processes will be required to achieve transformation to fossil fuels:
- The tectonics of the plates generate the slow burial of sediments.
- Geothermal energy gradually increases the temperature by 0.5 to 20°C per million years (depending on the rate of burial).
- The pressure of the layers above the sediment then causes the creation of water that will solidify into porous rocks (source rocks) sometimes several hundred metres deep.

When the temperature reaches 50 to 120 °C, the kerogen undergoes a new process in anaerobic conditions (absence of air): pyrolysis.

First, this thermal decomposition expels water and CO2 from the kerogen. As temperatures rise constantly, kerogen is extracted from liquid hydrocarbons that will become "natural" oil and gas. Each small net of kerogen thus begins to produce hydrocarbons.

The deeper the sediment is buried (and therefore warmer), the longer the pyrolysis will be and the more temperatures it will produce, the more gas it will produce, and after a few million years, the kerogen will be transformed into coal or oil, gas, CO2 and water.

Pyrolysis, this previously constant process, will stop because of the gas pressure contained in the small pockets of the source rocks. When this pressure becomes sufficient to overcome the "impermeability" of the parent rock, the liquid and gaseous fraction are gradually expelled from the parent rock.

The age of the source rock can vary from 1 million to 1 billion years at this stage. For example, the most frequent age for oil is estimated at around 100 million years.

Coal is formed from a particular type of kerogen consisting of so-called "higher" plant debris (trees, ferns, horsetails, lycopods, etc.). Several phases of formation will take place: the original peat will successively produce lignite, then coal, then anthracite. Anthracite is the ultimate stage of pyrolysis that removes most of its hydrogen.

As with other kerogens, coal produces oil and gas during landfilling, although in smaller quantities for oil. The formation of oil from coal takes place in the coal stage, and the methane formed will be called firedamp (a gas that is extremely dangerous for miners).

The combustion and heating of a slag heap:

It is important to note that the black colour of the shale naturally absorbs heat. For various reasons, such as the nature or coal content of the slag heap, the grain size of the materials, porosity, etc., some slag heaps may burn. This combustion transforms black shales into red shales. Waste heaps are classified into different categories according to their state of combustion: cold, burning or already burned.

The oxidation of extraction fuels brought into contact with air by slow oxidation up to 50°C and the rise in temperature up to 100-150°C inside the slag heaps are the two main types of heating of the slag heaps, and the coal is desorbed into carbon monoxide and sulphurous steam which is contracted by yellow smoke. The heat from a burning slag heap can be very high.

Some slag heaps exceed 250°C at the surface and can reach 1000°C indoors. The main associated risks are the risk of burns, collapse, cracking and flue gas emissions. The extinction of a burning slag heap is a particularly delicate operation, which is why it is only considered in the event of stakes (buildings or human presence affected by the effects of combustion...).

Combustion phenomena can be accompanied by the emanation of gases or fumaroles by cracks in the soil, which can be flammable or explosive and can contribute to poisoning, respiratory tract irritation or loss of knowledge. Finally, combustion phenomena can cause slope instability leading to landslides and landslides.

Coal mining in Frameries:

Coal has been used since the 11th century as a fuel for heating and even cooking. A 1251 charter of the Bishop of Cambrai grants the use of half of the coal at Lobbes Abbey. But the extraction is done by hand either in the open air or at a shallow depth (maximum 100 metres). The equipment is often reduced: men or horses operate a wheel machine, a chain (the chiffon) is used to raise the coal baskets and a simple building houses the workers. Women (the boots) transport the coal in large baskets to the storage and sales areas. The water contained in the galleries is pumped up by barrels or pumps.

At the end of the 17th century, the use of coal spread to industry (brickworks, lime kilns, breweries, distilleries, sugar refineries, soap factories, etc.). But it was the Industrial Revolution that popularized its use. New steam engines need a more efficient and less expensive fuel than wood. Smaller coal mines are being developed into methodical operations thanks to larger wells, deeper dug: 200, 300 metres, etc. At the Crachet-Picquery site, the shafts reached a depth of 528 and 582 m in 1877, but the mine was very greyish and increasingly dangerous.

The working conditions are extremely difficult despite the improvement of the equipment. In 1815, engineer Davy created the first safety oil lamp with an enclosed flame, protected by a metal mesh to reduce the risk of explosions. After 1883, acetylene and gasoline lamps spread, starting is easier and can be done safely on site. The safety of the cages that take the miners down to a depth of hundreds of metres is enhanced. The cages are guided on rails and the umbrellas or parachutes developed by Fontaine in 1850 reduce the risk of sudden falls in the event of cable failure. The systems used in elevators today are directly inspired by this invention.

In 1920, Frameries had 7 active wells:

The Agrappe, the site of numerous coups de grisous (112 deaths in 1875 and 121 deaths in 1879), closed its doors in 1922. The lack of manpower and infrastructure modernisation, as well as competition and worker reluctance, are gradually leading to the decline of coal mining. In 1945, John Cockerill S.A. took over Crachet after its merger with Angleur-Athus and began modernizing its equipment.

The new wheel frame was commissioned in 1950, the shaft was widened (from 3.5 m to 5.5 m) and its depth increased to 1,060 m. In 1954, the Crachet deposit was estimated at 154 million tonnes, with equipment capable of extracting 1,700 tonnes for 300 years. In 1957, all the equipment was put into service, the last cable was placed on the wheel frame of well n°11 in August 1959, one year before the final shutdown of the operation on July 16, 1960.

Preserved as a place of memory, the site was dismantled and partly sold to the Intercommunal Economic Development Agency (IDEA) in 1967. The site is classified by the Walloon Region more than twenty years later in 1989. The idea then germinated to renovate the site, the architect Jean Nouvel rehabilitated the old buildings. In 2000, the SparkOH! was inaugurated. Its main mission is to disseminate scientific and technological culture to as many people as possible. Different audiences are thus targeted by the SparkOH! in a mission that is both educational and entertaining.

Access to Mount Ostène:

The slag heap is freely accessible. To park, we recommend the SparkOH! or nearby Ravel car parks. Two access roads are possible to access the slag heap. One via a fairly wide dirt road and another via ropes set up by the neighbouring SparkOH! as part of challenges. We do not guarantee the reliability of this last track, as the places seem poorly maintained and frequented. If you decide to borrow it, it is at your own risk. We provide you with the coordinates of the dirt path.

In terms of accessibility, the slag heap is strongly discouraged for strollers or wheelchairs or in the event of very heavy rainfall. No contraindications for children even if the path climbs steeply. Bringing good walking shoes helps a lot. "Log in to this "Found it" cache and send me your response proposals either via my profile or via geocaching.com (Message Center), and I will contact you in case of problems."