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Bien avant le Nord, le Boulonnais avait connu l'ouverture de nombreuses fosses, bien que la plupart n'ait jamais durée plus d'une décennie.
Les mines du Boulonnais.
Pendant près de soixante-dix ans, seule la partie du bassin minier située entre Somain et Vieux-Condé était connue, correspondant principalement à la concession de la Compagnie des mines d'Anzin. Ici, la carte de la Compagnie en 1883.
Carte des concessions et chemins de fer de la Compagnie des mines d'Anzin.

Le bassin minier du Nord-Pas-de-Calais a une histoire riche et complexe. La houille a été découverte en affleurement dans le Boulonnais vers 1660, mais la première fosse datée, ouverte brièvement de 1692 à 1693 avec trois puits, est celle du Cavrel de Tagny. Il s'agit là de grappillage, dans des fosses relativement éphémères.

Dans le Nord, le charbon est découvert le à la fosse Jeanne Colard no 1, à Fresnes-sur-Escaut. Dès lors, de nombreuses fosses sont ouvertes sur le territoire de la commune et dans les villages aux alentours, mais bien souvent, leur exploitation ne dure que quelques années. En 1734, le charbon est découvert à la fosse du Pavé à Anzin, dès lors, l'exploitation commence tant bien que mal.

Les diverses sociétés sont réunies le , et deviennent la Compagnie des mines d'Anzin. Les ouvertures de puits se multiplient. En parallèle, d'autres sociétés effectuent des recherches dans les terrains non concédés. La Compagnie Wuillaume-Turner a notamment effectué de nombreuses prospections, si bien dans le Nord que dans le Pas-de-Calais, mais sans succès. Le marquis de Trainel, Claude-Constant Juvénal d'Harville des Ursins, fonde le une société de recherches qui devient quelques années plus tard la Compagnie des mines d'Aniche, lorsque la houille a été découverte le à Aniche, à la fosse Sainte Catherine - Saint Mathias. L'exploitation se poursuit tant bien que mal pendant une soixantaine d'années.

En , la Compagnie Dumas, devenue Compagnie des mines de Douchy, découvre un riche gisement de charbon gras à Lourches, près de Denain. À partir de cette époque, de nombreuses compagnies installent leurs recherches près des concessions déjà instaurées. Certaines comme la Bon article Compagnie d'Hasnon, la Société de Saint-Hubert, la Bon article Compagnie des Canonniers de Lille installent leurs recherches au nord du bassin, dans des terrains inexploitables, d'autres, situées non loin mais dans de meilleures conditions, fusionnent, et donnent naissance à la Compagnie des mines de Vicoigne. Cette situation assez similaire s'est produite au sud de la concession d'Aniche, où quatre sociétés ont formé la Compagnie des mines d'Azincourt. Jusqu'à soixante-dix sociétés de recherche se sont formées durant cette période qui s'est terminée au début des années 1840. C'est également durant cette décennie que la Compagnie des mines d'Aniche découvre un gisement de houille sèche au sud de Somain, et ouvre les fosses La Renaissance, Saint Louis et Fénelon. Cette découverte lui permet de se développer, et de ne plus craindre la faillite.

Carte des puits et des concessions du bassin minier du Nord-Pas-de-Calais, hors Boulonnais.
Carte des puits et des concessions du bassin minier du Nord-Pas-de-Calais, hors Boulonnais.

Le , François-Eugène Soyez découvre du charbon dans un sondage effectué près de la ferme de l'Escarpelle à Roost-Warendin, au nord de Douai. Il fonde une société qui devient quelques années plus tard la Compagnie des mines de l'Escarpelle. Sa première fosse, commencée en 1847, commence à extraire trois ans plus tard. La nouvelle du prolongement du bassin minier dans le Pas-de-Calais se propage très vite.

De nombreuses sociétés se créent durant la décennie des années 1850, et commencent des fosses, en vue d'obtenir le plus rapidement possible une concession. Ces sociétés sont devenues les compagnies de Dourges, Courrières, Lens, Béthune, Nœux, Bruay, Marles, Cauchy-à-la-Tour, Ferfay, Auchy-au-Bois, Fléchinelle. Elles sont établies sur des concessions sises dans un axe nord-sud. Dans la foulée, peu après l'établissement des concessions, d'autres sociétés comme celles d'Ostricourt, Don, Midi de l'Escarpelle, Meurchin, Carvin, Douvrin, Aix, Compagnie des mines de Vendin ou même Liévin, viennent s'établir au nord et au sud des concessions déjà institués, ce qui n'est pas sans causer de nombreux procès.

Le chevalement du puits n° 1 de la fosse n° 1 - 1 bis des mines de Bruay est typique de la période de la fin du XIXe siècle.
La fosse no 1 - 1 bis des mines de Bruay à Bruay-la-Buissière.

Certaines sociétés mal installées disparaissent, d'autres mal gérées sont rachetées. L'exploitation se développe très rapidement, de nombreuses fosses sont ouvertes, le rendement s'améliore grâce à l'avancée technologique. Les fosses sont lors de leur ouverture équipées des dernières technologies. La fin du XIXe siècle est marquée par l'ouverture d'un nombre conséquent de fosses, et par l'établissement des compagnies de Drocourt et La Clarence dans le Pas-de-Calais, et de Marly, Crespin puis Flines dans le Nord.

Au début du XXe siècle, les compagnies existantes se développent considérablement en ouvrant année sur année des nouvelles fosses. De nombreuses cités sont édifiées à proximité des carreaux. Le , la Catastrophe de Courrières entraîne la mort de 1 099 personnes, en majorité des mineurs de fond. Au début des années 1910, les compagnies de Vimy-Fresnoy et Gouy-Servins et Fresnicourt Réunis sont creusent des puits pour tenter d'exploiter le sud du bassin dans le Pas-de-Calais.

La fosse n° 4 des mines de Lens a, comme tant d'autres, été détruite lors de la Première Guerre mondiale.
La fosse no 4 des mines de Lens à Lens.

La Première Guerre mondiale, de 1914 à 1918 anéantit en presque totalité les capacités productives du bassin minier. Tout est à reconstruite, que ce soit les fosses, les cités ou les usines. Les dommages de guerre permettent aux Compagnies de réparer leurs installations. La Compagnie des mines de Lens rachète celle de Meurchin en 1920 et la Compagnie des mines de Flines est rachetée le par celle d'Aniche. La Compagnie des mines de Vimy-Fresnoy, face à un gisement peu rentable à exploiter et profond, disparait en 1924. La Compagnie des mines de Drocourt est rachetée le par la Compagnie des mines de Vicoigne-Nœux. Quelques grandes fosses modernes sont ouvertes, comme Barrois ou le 24 - 25 des mines de Courrières. Les terrils prennent de la hauteur, d'immenses cités minières sont édifiées, chaque compagnie a son propre style architectural. La Compagnie de Gouy-Servins et Fresnicourt Réunis disparaît au début des années 1930.

La Seconde Guerre mondiale éclate. Alors que la précédente guerre avait causé la destruction de tous les équipements, la production est ici prise par les Allemands. Les équipements détruits l'ont été lors des bombardements alliés. Après la Guerre, en 1946, les compagnies sont nationalisées, et cessent d'exister. L'exploitation est reprise dans le bassin par neuf groupes. Pour la reconstruction de la France, la Bataille du charbon est lancée, toutes les fosses sont mises à contribution.

La fosse Barrois modernisée est souvent décrite comme la fosse la plus moderne du bassin minier, grâce à ses deux tours notamment.
La fosse Barrois des mines d'Aniche à Pecquencourt.

Les années 1950 marquent la modernisation des fosses, et la rationalisation de la production. De nombreuses fosses cessent de produire et assurent le service et l'extraction. En parallèle, des fosses sont choisies pour devenir des sièges de concentration, d'autres sont créées de toutes pièces comme Puits du Midi, le 18 - 18 bis ou le 13 - 13 bis. Des fosses comme Barrois sont entièrement refaites à neuf.

La régression charbonnière commence dans les années 1960 avec l'application du plan Jeanneney. Les sièges les moins rentables ferment, comme d'autres l'ont été dans la décennie précédente. C'est également à partir de cette période que les sièges de concentration produisent le plus. Dans les années 1970, les terrils commencent à être massivement exploités. Les dernières fosses isolées des concentrations ferment, Comme Agache, De Sessevalle, Delloye... Certaines fosses rattachées à des concentrations commencent à fermer, puis ce sont les concentrations qui ferment, comme le 13 - 13 bis, le 18 - 18 bis, le 6 - 6 bis - 6 ter, Gayant... Les Groupes, dont certains avaient déjà fusionné dans les deux décennies précédentes deviennent des Unités de production au début des années 1970. À la fin de la décennie, les unités de production deviennent deux Secteurs : est et ouest.

La fosse Delloye, fermée en 1971, est devenue en 1983 le Centre historique minier de Lewarde.
La fosse Delloye, actuel Centre historique minier de Lewarde.

En 1980, seuls huit sièges de concentration existent encore, la fosse Sabatier ferme en 1980. À chaque fermeture de fosse, c'est également une multitude de puits d'aérage et de service qui ferment en même temps, lorsqu'ils n'ont pas été fermés quelques années plus tôt. Les fermetures se succèdent : la fosse n° 3 - 15 des mines de Courrières en 1983, la fosse Barrois le , la fosse no 11 - 19 des mines de Lens le , la fosse no 4 - 5 des mines de Drocourt le , la fosse Ledoux le , la fosse Arenberg le , la fosse no 9 des mines de l'Escarpelle le et la fosse no 10 du Groupe d'Oignies le . La dernière gaillette de charbon remonte par sa fosse de service no 9 - 9 bis. À chaque fermeture de fosse, à peu d'exception près, les installations sont systématiquement détruites.

Les années 1990 voient la rénovation des habitations minières et l'installation par Charbonnages de France de sondages de décompression à proximité de certains puits grisouteux. Dans les années 2000, les anciens puits, datant parfois de près de trois siècles, sont mis en sécurité et des têtes de puits matérialisées sont mises en place afin de permettre une surveillance. Les bâtiments vétustes sont détruits, ainsi que les cités qu'il ne serait pas assez rentable de rénover. Des arrêtés autorisent Charbonnages de France à renoncer à ses concessions.

Dans les années 2010, l'inscription du bassin minier sur la liste du patrimoine mondial de l'Unesco est une fois de plus retardé par décision politique, mais une cinquantaine d'éléments ont été classés ou inscrits aux monuments historiques en 2009 et 2010, alors que seuls dix l'étaient auparavant. Wikimedia Commons, avec plus de 32 320 fichiers est devenue la plus grande photothèque en ligne sur le bassin minier, grâce à l'inventaire réalisé par Jérémy Jännick, qui a permis de faire 13 750 photographies en 2011. En parallèle, les technologies de l'information et de la communication permettent de promouvoir le bassin minier au plus grand nombre, des premières recherches à la fermeture des derniers puits. En ce sens, de nombreux historiens et organismes publient leurs recherches sur Internet.

Vers le 20 février 2012, Frédéric Mitterrand annonce que la candidature du bassin minier sera la seule proposée par la France lors du comité du patrimoine mondial qui se déroulera à Saint-Pétersbourg du 24 juin au 6 juillet 2012. Le bassin minier du Nord-Pas-de-Calais est inscrit sur la liste du patrimoine mondial de l'Unesco le samedi 30 juin 2012, quelques minutes avant 17 h.