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Sol et sous-sol (option)

Sigle: op_S1, ECTS: 42

Objectifs du cours

Une option centrée sur la contribution du sous-sol au fonctionnement et au développement de la société.
L’option Sol et Sous-Sol aborde la question de la contribution des ressources du sous-sol au fonctionnement et au développement de la société. Les premières ressources auxquelles on pense sont les combustibles fossiles et les matières premières minérales, dont l’exploitation remonte à l’origine de la société moderne, mais se poursuit à un rythme toujours plus élevé et dans des conditions toujours plus difficiles.
Les combustibles fossiles (charbon, pétrole, gaz) représentent actuellement plus des ¾ de la production d’énergie primaire ; ces ressources sont évidemment limitées, mais continueront à jouer un rôle essentiel au moins pour le siècle à venir, dans un marché de l’énergie en croissance constante et avec des défis technologiques majeurs (réservoirs ultra profonds, réservoirs sous très forte couverture d’eau, réservoirs à faible mobilité des hydrocarbures comme les huiles lourdes ou les réservoirs à très faible perméabilité).
Parallèlement, la filière électro-nucléaire, qui représente aujourd’hui 6% de la demande mondiale d’énergie, connaît actuellement un fort développement qui va nécessiter une croissance significative de la production d’uranium primaire ; celle-ci s’appuiera sur des gisements connus de longue date, mais non exploitables avec les techniques classiquement utilisées aujourd’hui.
Les matières premières minérales sont elles aussi des instruments essentiels de la quasi-totalité des activités industrielles. Un français consomme en moyenne 7t de granulats par an, 10kg de cuivre par an, … la fabrication d’une voiture familiale moyenne nécessite environ 1t de minerai de fer, 400kg de charbon coke, 120kg d’aluminium, 20kg de cuivre, 4kg de nickel, … et de nombreuses substances joueront un rôle clé pour des applications à haute technologie (platinoïdes dans les pots catalytiques, tantale dans les micro-ordinateurs, terres rares pour les batteries, les turbines d'éoliennes, ou encore les ampoules basse consommation, …).
A côté de ces ressources (au sens classique du terme), le sous-sol offre aussi des capacités intéressantes de confinement et une ressource d’espace. Le confinement dans le sous-sol est aujourd’hui la seule solution réaliste pour la gestion des déchets radio-actifs de haute activité à vie longue ou encore pour le stockage du CO² qu’on ne peut plus se permettre d’émettre dans l’atmosphère au rythme des décennies précédentes. La mise en valeur de l’espace souterrain est de son côté la seule réponse actuelle au développement des grands centres urbains, et en particulier des infrastructures nécessaires à ces centres.

Programme

Le cursus  de l’option comprend les périodes bloquées d'option, complétées par des enseignements spécialisés, dont un à caractère obligatoire. Le tronc commun d’option comprend deux semaines d’enseignement en 2ème année et quatre semaines d’enseignement en 3ème année. La période de 2ème année [programme] a pour objectif d’introduire les différents milieux industriels concernés par l’exploitation et la mise en valeur du sous-sol, puis de sensibiliser les élèves aux spécificités des projets liés au sous-sol (propriété du sous-sol et relations aux pouvoirs publics, projets souterrains et environnement, risques spécifiques aux projets souterrains, financement des projets liés au sous-sol). La période de 3ème année a pour objectif d’initier les élèves à l’analyse du comportement multi-physique d’un massif rocheux et de ses ouvrages. La participation à l'enseignement spécialisé Pratique de la Géologie, qui permet de compléter la formation à l'observation et à la compréhension d'un environnement géologique (S3) est très fortement recommandée aux élèves de l’option. Par ailleurs, l'offre de formation de l’Ecole comprend de nombreux autres enseignements spécialisés en liaison avec l’option, permettant à ceux qui le souhaitent de compléter leur formation. Il s'agit de : Minéralogie descriptive et appliquée ; Connaissance des pierres précieuses ; Hydrogéologie ; Géophysique de la sub-surface ; Géophysique d'exploration ; Géochimie pour l'ingénieur ; Géotechnique et géologie de l'ingénieur ; Calcul des structures ; Actualité des géosciences ; Dynamique des climats ; Ecologie et environnement ; Impacts environnementaux ; Risques naturels.

Le sujet d’option, ou travail de fin d’études, est le point d’orgue de la formation à l’Ecole. Dans le cadre de l’option Sol et sous-sol, ce sujet est toujours un travail de type R&D, généralement plus orienté Développement que Recherche.
Pour les élèves qui auraient un intérêt pour des sujets en lien avec la finance des marchés, l'option, même si elle ne comprend pas d'enseignements en lien avec le sujet, permet de réaliser le travail de fin d'études dans ce domaine (en lien, bien évidemment, avec les marchés des produits pétroliers ou des ressources minérales).

Quelques exemples de sujets :

  • Etude préliminaire de faisabilité technico-économique du gisement de Tamgak, AREVA, Alain Besson, promotion 2005
  • Analyse et amélioration des pratiques de tir dans une carrière de granulats, COLAS, Cécile Coulombez, promotion 2004
  • Etude de la pré-faisabilité d’une carrière souterraine de granulats, LAFARGE, Anne-Laure Calvez, promotion 2004
  • Modélisation technico-économique de la filière cobalt : du gisement à la cathode, MANAGEM, Hubert Dumon, promotion 2002
  • Influence de la congélation sur la stabilité des ouvrages dans la mine de Cigar Lake, AREVA, Jean-Felix Hubert, promotion 2006
  • Optimisation et planification de l’exploitation des gisements de nickel oxydé en Nouvelle-Calédonie, Eramet, Vincent Perin, promotion 2005
  • Etude de pré-faisabilité de l’exploitation du gisement d’uranium de Bakouma en République Centre Africaine, Areva, Anja Bechter, promotion 2005
Les  moyens : L’option s’appuie sur le Centre de Géosciences de l’Ecole, fort de plus de 50 permanents scientifiques, qui couvrent un large spectre de compétences et de secteurs d’activité, et qui entretiennent des relations étroites avec les industriels du secteur. Par ailleurs, le Centre a développé ses propres outils de simulation dédiés à l’étude de projets souterrains et dispose d’importants moyens expérimentaux qui interviennent en support aux travaux d’option. Parallèlement à ce fort appui interne à l’Ecole, les enseignements délivrés dans l’option comprennent une forte participation de représentants des milieux industriels (AREVA, ERAMET, TOTAL, EIFFAGE, SOLETANCHE BACHY,…). Finalement, les périodes d’enseignement alternent conférences en salle, travaux pratiques en laboratoire et visites industrielles. Ce dernier volet est particulièrement important puisque les visites représentent quasiment 50% du temps de l’option et ont pour objectif de permettre aux élèves de découvrir des chantiers ou projets de dimension mondiale (visites au Canada en 2006 et 2011, en Ecosse et Suède en 2007, en Australie et Nouvelle-Calédonie en 2008, en Namibie et Afrique du Sud en 2009, en Indonésie en 2010, aux Etats-Unis en 2012). Par ailleurs, le corps enseignant rattaché à l'option est fortement impliqué dans l'encadrement des travaux de fin d'étude.

Modalités pédagogiques

Enseignements spécialisés imposés par l'option :

  • Pratique de la Géologie (4 crédits ECTS, semestre 3)

Enseignements spécialisés recommandés par l'option :
Aucune indication générale n'est donnée par l'option. Une liste des enseignements spécialisés en lien direct avec l'option est fournie plus haut. L'équipe enseignante peut être sollicitée par les élèves pour adapter son choix d'enseignements spécialisés en fonction de ses objectifs et/ou du type de travail d'option que l'élève souhaitera réaliser.

Emploi du temps de l'option :

ES Pratique de la Géologie (2A, S3, 2 semaines de terrain + 20 séances en salle)

Période bloquée (2A, S4, 2 semaines) : les spécificités des projets souterrains en matière de gestion de projets
  • 1,5 semaine de conférences complétées par 0,5 semaine de visites industrielles en France
Période bloquée (3A, S5, 4 semaines) : comportement d'un massif rocheux et visites techniques
  • Comportement d’un massif rocheux (2 semaines de conférences)
  • Visites techniques : 2 semaines de visites de sites industriels, avec un programme modifié chaque année, comprenant des sites miniers variés (en termes de gisements, de techniques d'exploitation ou encore de substances exploitées) qui alternent gisements de classe mondiale et gisements plus classiques, comprenant également des chantiers de travaux souterrains parmi les plus gros et les plus techniques en cours et comprenant enfin des sites liés à l'exploitation d'hydrocarbures.

Equipe pédagogique

Responsable(s)
Jean-Alain FLEURISSONDamien GOETZ

Chargé(s) d'enseignement

Sigle op_S1
Année 2ème & 3ème année
Niveau Graduate 1st year, Graduate 2nd year
Crédits ECTS 42
Coefficient 0
Nb. d'heures 266
Nb. de séances 213
Type de cours Option
Semestre 4, 5, 6
Période Printemps
Domaines
  • Génie et sciences de la terre
  • Génie de l'environnement
Dernière mise à jour:
01 Apr 2015 08:34 par Franck