P=ER
Dans laquelle on fait :
On trouve pour un trou de mine de 1 m. 50 :
P = 450 grammes
En général, on donne au trou de mine une profondeur égale au tiers du diamètre du puits, et on prend at = 0,50t à 0,66/.
Dans les grands travaux, on ne doit pas hésiter à employer la perforatrice à air comprimé.
On donne aux puits une section rectangulaire ou circulaire.
Pour de faibles profondeurs, un diamètre de 4 m. 30 à 4 m. 50 suffit, et l'extraction se fait avec des bennes de 1 à 3 hectolitres.
Le diamètre de 2 m. à 2 m. 50 convient pour des bennes de 5 à 10 hectolitres.
Entin le diamètre de 3 m. à 3 m. 50 correspond à des bennes de 42 à 48 hectolitres.
Pour des cages guidées, le diamètre intérieur des puits mesure généralement de 3 m. 50 à 5 m.
Dans le choix de la section à donner à un puits, il faut encore tenir compte des divers services auxquels il doit se prêter : extraction, épuisement, aérage, échelles, etc. ; le puits rectangulaire est celui qui se prête le mieux aux divisions en compartiments.
Les puits rectangulaires sont généralement boisés, les puits circulaires ou ovales murailles, et les puits circulaires ou polygonaux cuvelés.
Pour le boisage, on emploie des bois équarris et des rondins.
Si le puits doit être divisé en quatre compartiments par exemple, les cadres sont formés de deux grandes pièces et trois traverses et leurs extrémités sont encastrées dans le terrain ; on les écarte d'autant plus l'un de l'autre que les parois sont plus résistantes, et ils sont supportés de distance en distance par des cadres porteurs encastrés et des tirants en fer.
Les parois sont revêtues de garnissages serrés et coincés, et les cadres sont encore rendus solidaires au moyen de pièces de bois ou coulants que Ton cloue sur toute la hauteur des divers, compartiments.
Un puits rectangulaire de 4 m. x 4 m. 30, divisé en troiscompartiments dont deux pour l'extraction et un pour l'aérage,
FONÇAGE DES PUITS 95.
boisé avec des pièces de chêne ou de sapin de m. 20, avec garnissages en planches, potelets entre les cadres et coulantage^ exige une dépense de 80 francs environ par mètre courant (Nord de la France).
Quand le terrain est difficile on a souvent intérêt à remplacer un grand puits unique par deux puits jumeaux de plus petitesection.
Dans les terrains de peu de résistance, on maçonne le puit& sur toute sa hauteur et Ton fait reposer le muraillement sur la roche partout où celle-ci se rencontre dure et solide. Le travail se fait par passes successives exécutées de bas en haut, en commençant parcelle du haut. Chaque passe est supportée sur un rouet en bois solidement encastré et coincé dans les parties où le terrain présente suffisamment de résistance. Quand une passearrive au rouet supérieur, on enlève celui-ci et on le remplace par de la maçonnerie.
Dans les puits de petit diamètre on fait un muraillement en briques ou en moellons de m. 30 ou m. 40 ; pour un diamètre de 3 m. 50 à 5 m., il faut compter m. 70 à m. 90 et une couche de béton de m. 45 à m. 20 le long des parois.
On peut aussi employer des briques faites en mortier de ciment ou du béton de ciment avec une ossature métallique.
Dans les contrées où les approvisionnements de chaux, ciment et sable sont difficiles, on trouve avantageux de fabriquer sur place des briques spéciales, à tenons sur les deux faces, qu'on emmanche les unes sur les autres avec un coulis de mortier de terre.
Le muraillement d'un puits de 4 mètres avec quatre largeurs de briques et une couche de béton de remplissage de m. 20 d'épaisseur, peut coûter environ 150 francs par mètrecourant.
Fonçages en terrains aquifères
Si les venues d'eau sont faibles, on épuise pendant le-, travail.
Dans les autres cas, il faut faire le fonçage à l'air comprimé*
ou par le procédé Kind-Chaudron, dit à niveau plein dès que la profondeur dépasse 30 mètres, ou enfin par la méthode de congélation, <
Le procédé de congélation, imaginé par M. Poetsch, consiste à. introduire, sur toute la périphérie du puits à creuser, des tuyaux de fer posés verticalement et dans lesquels circule un •courant d'ammoniaque liquéfié fourni par une machine spéciale. Le froid produit congèle le terrain autour des tubes et forme •ainsi une sorte d'anneau résistant dans l'intérieur duquel on effectue le fonçage et le muraillement.
Dans tous les cas, il est nécessaire d'établir un revêtement étanche ou cuvelage en bois, fonte ou maçonnerie.
Dans les terrains ébouleux et aquifères on fait le fonçage par pal planche s divetgentes, trousses coupantes en fonte ou en bois si Ton travaille à niveau vide ; ou bien par les procédés ordinaires de sondage avec une série de trépans élargisseurs si Ton fonce à niveau plein.
Le cuvelage en bois se prête facilement aux réparations par •calfatage ou picotage ; on le fait au moyen de trousses picotées ot de cadres en bois de chêne contigus.
La maçonnerie est plus durable que le bois, à moins qu'elle n'ait à supporter de très fortes charges d'eau. Il faut avoir soin de ménager, dans son épaisseur, des ouvertures dans lesquelles on pose de petits tuyaux en fonte pour le drainage des eaux de filtration.
Le cuvelage en fonte s'applique surtout aux puits à grand travail et lorsque la pression de l'eau est considérable. Chaque cercle du cuvelage est formé de 10 ou 12 panneaux, et se monte ■comme un cadre de boisage ; les rebords des cercles sont en saillie et Ton chasse dans les joints des planchettes de bois. Des trous sont ménagés dans l'épaisseur de la fonte pour l'écoulement des eaux et la facilité de la pose pendant le travail de revêtement.
Epaisseur des cuvelages
En désignant par R le rayon intérieur du puits en mètres ; » P la poussée en kilos ;
FOXÇAGE DES PUITS 97
On a:
RP
Pour le bois E = -~
RP
Pour la maçonnerie E
RP
Pour la fonte E= ^ + 0,02
Bibliographie
Glépin. — Puits de mines.
L'air des mines est vicié parla respiration des hommes et des animaux, la combustion des lampes, la fumée des coups de mine, la décomposition lente des roches et couches minérales en exploitation, et enfin par le dégagement de gaz nuisibles tels que l'acide carbonique, le grisou, l'acide sulfureux, etc. L'air atmosphérique est composé de la manière suivante : En poids En volume
Oxygène 23 21
Azote 77 79
1ÔÔ TÔO
Quand la proportion d'oxygène descend au-dessous de 150/0, l'air devient irrespirable, et à 10 0/0 il n'entretient plus la combustion.
Un litre d'air sec pèse 4 gr. 293, à la température de 0° G et à la pression 760.
L'acide carbonique,en raison de sa grande densité, d = 1,529, s'accumule au fond des puits, sur le sol des galeries. Il devient asphyxiant dès que l'air en contient plus de 10 0/0. A la proportion de 15 0/0 il éteint les lampes.
Le grisou est un mélange gazeux extrêmement léger, sa densité est égale à 0,559. Il s'amasse au plafond des galeries, et remplit les anfractuosités, les anciens travaux, etc. Il forme avec l'air des mélanges détonants entre 6 et 30 0/0.
Composition du grisou (Fouqué)
Hydrogène protocarboné. 93.54
Hydrogène 2.24
Acide carbonique 3.97
Oxvgène 0.24
Azote 0.07
Le grisou n'est pas toxique, comme l'oxyde de carbone par exemple, mais* il devient asphyxiant quand l'air en contient 50 0/0.
Outre ces causes de viciation, l'atmosphère des mines devient pénible à respirer à mesure que la température s'élève. On admet que la température s'élève de 1 degré centigrade,
Dans les charbonnages tous les 27 m. 20
» mines métalliques.. . » 23 m. 20
» eaux artésiennes » 27 m. 40
En supposant que la température de la couche superficielle du sol soit de 10° G. et qu'à 6 mètres de profondeur l'action de la chaleur atmosphérique n'ait plus d'effet, on calcule la température G, à la profondeur de H mètres, dans les mines métalliques, par la formule.
Quand l'air est bien sec, les ouvriers peuvent encore travailler quelque temps à 45 et môme 50° C.; mais quand il est humide, le travail devient très pénible à partir de 35» G.
De tout ce qui précède, ressort la nécessité de renouveler constamment l'atmosphère des mines et surtout d'y introduire de l'air frais.
Un homme en repos brûle en respirant, tant en carbone qu'en hydrogène, une quantité équivalente à 40 gr. de carbone par heure, ce qui correspond à 25 litres d'oxygène ; pendant le travail, ce chiffre doit être porté à 40, ou ce qui est le môme, à 200 litres d'air.
Une lampe en consomme à peu près autant. C'est donc 400 litres d'air par heure qu'absorbe un ouvrier avec sa lampe.
En tenant compte des autres causes d'altération de l'air et du supplément de courant nécessaire pour entraîner les produits viciés, il faut régler l'aérage d'une mine à raison de 10 à 15 litres d'air par seconde et par ouvrier^ avec une vitesse moyenne de 0m,40.
Si la mine dégage des gaz nuisibles, il faut 30 à 50 litres utiles par ouvrier et par seconde, avec une vitesse de 0m,60 à 1 mètre.
Dans les grands charbonnages, on va même jusqu'à 200 et 250 litres.
Ventilation des travaux préparatoires
Dans un fonçagede puits, de lm.50 par exemple, la respiration devient difficile à 40 ou 50 mètres de profondeur. Dans une galerie de 2 m-X 2 m., l'aérage se fait naturellement jusqu'à une distance de 100 mètres environ, surtout s'il y a une pente ; mais si on tire des coups de mine, l'évacuation des fumées est des plus lentes dès que l'on atteint 60 mètres.
A partir de ces limites, il faut assurer le renouvellement de l'air des chantiers en cloisonnant la voie d'accès de façon à ménager un passage pour l'entrée de l'air frais et un autre pour la sortie de l'air vicié. La cloison se fait en maçonnerie, en planches jointives, ou en châssis de toile goudronnée ; elle peut être horizontale, verticale ou même inclinée sur l'un des angles du passage. Dans une galerie, l'air frais entre par le bas et l'air échauffé sort par la partie haute qui est une cheminée ou simplement le plafond de la galerie.
Puis quand Téloignement des chantiers est plus important on renouvelle l'air au moyen de conduites en bois ou de tuyaux en tôle, appelés canards, à l'extrémité desquels on adapte un ventilateur. On préfère généralement le ventilateur soufflant au ventilateur aspirant, parce que le premier débite plus d'air et a une plus grande vitesse.
On emploie dans ce but les ventilateurs portatifs à bras, manœuvres par 1 ou 2 hommes et qui débitent de 200 à 600 litres par minute.
Ventilateurs portatifs à bras, (Syst. Ser).
Données
Diamètre de la roue à ailettes, en
mètres
Section de sortie, en décimètres
carrés
Débit par seconde, en litres
Nombre de tours de roue à ailettes
pour 30 tours de manivelle
Pression en millimètres d'eau à la
buse de sortie
Poids total de l'appareil, en kilos..
Prix en francs (G. Pinettc)
Dimensions des conduits :
Diamètres pour une longeur de 20
à 25 mètres
Diamètres pour une longueur de 40
à 50 mètres
Diamètres pour une longueur de 80
à 1 00 mètres
Diamètres pour une longueur de 100
à 125 mètres ,
A une manivelle
A deux manivelles
Ventilation des travaux de mines
En général, pour obtenir un bon fonctionnement de l'aérage, on ménage deux puits, l'un pour l'entrée de l'air frais, l'autre pour la sortie de l'air vicié. Le puits unique à compartiment séparé pour retour d'air n'est plus guère en usage.
Le problème de la ventilation d'une mine consiste à envoyer un courant d'air puissant, aie répartir ensuite en courants par-
tiels distincts — non-seulement dans les chantiers de travail, mais encore dans tons les recoins — à utiliser d'une manière effective la plus grande partie possible de l'air frais, et enfin à ramener au jour l'air vicié sans le faire repasser par une galerie de travail.
Dans les charbonnages grisouteux, on installe au jour de grands ventilateurs aspirants, et au moyen de petits ventilateurs soufflants, on crée des aérages secondaires. L 'aérage principal comprend quelquefois deux grands courants principaux, l'un en amont, l'autre en aval des travaux. On isole par des barrages les quartiers qui n'ont pas besoin d'être ventilés, et on dispose dans les galeries des portes mobiles pour forcer l'air à parcourir la totalité du circuit qui lui est assigné avant de gagner l'orifice d'évacuation.
Dans les étages superposés, on envoie l'air au point le plus bas.
Dans chaque chantier, l'air est débité au moyen de canards soufflant aussi près que possible du front de taille.
Ventilation naturelle. — Dans les circonstances ordinaires et pour un grand nombre de mines métalliques, on établit un aérage naturel spontané en surélevant l'orifice de sortie de l'air, soit en le munissant d'une cheminée à grand diamètre, soit en profitant des accidents du terrain.
On établit ainsi un tirage dû à la différence de température qui existe entre l'intérieur et l'extérieur de la mine.
En général, on obtient un aérage suffisant quand il circule 6 à 12 mètres cubes d'air par seconde, à la vitesse de 0m,60 à 4 mètre.
On peut calculer le volume d'air qui convient à une mine bien ventilée et la vitesse correspondante, par les formules théoriques :
H, distance verticale du fond à l'orifice de sortie; t et t', températures de l'air à l'entrée et à la sortie.
«, coefficient égal à 0,00367.
v, vitesse par seconde.
Q, débit dans la mine de section S par seconde.
La valeur de v doit être, en pratique, réduite de 75 0/0, car V — Jetant assez faible, les résistances sont considérables; on a donc :
l + at
Exemple. — Les travaux sont à 250 mètres de profondeur, t== ioo et t' =25° ; la galerie mesure 2 m X2 m , l'orifice de sortie 2 in ,50 X 3 m ,00 . On trouve :
A la sortie, le débit restant le môme dans une section plus grande 2 m ,50 X3,00 = 7,50, on voit que la vitesse se trouve réduite à m ,37.
Il y aurait avantage à accélérer la vitesse en échauffant Pair ■dans la mine même.
Ventilation par foyers . — Quand la différence des températures intérieure et extérieure est insuffisante, on facilite le tirage en échauffant l'air, soit par l'installation d'un foyer au fond du puits d'appel, soit en établissant une communication avec la cheminée des générateurs delà surface.
La dépression h en millimètres d'eau produite par un foyer à la profondeur H, est :
fc=0,14H.
A 100 m. /i = 14 mm.
A 500 m. h=zl0 mm.
Calculs relatifs à la ventilation
1° Résistance opposée au mouvement de Vair.
Cette résistance est proportionnelle au périmètre P de la sec-
tion de la galerie, à la longueur L de cette galerie, au carré de la vitesse v du courant, et inversement proportionnelle à la section S. De sorte que la dépression h, c'est-à-dire, la différence des pressions à l'entrée et à la sortie, qui détermine le mouvement, est égale à
p est le poids d'un mètre cube d'air; k est un coefficient variable.
D'après M. Devillez, on peut prendre:
pk = 0,0018, dans les galeries boisées; pk = 0,0004, dans les galeries muraillées et les tuyaux. On détermine les valeurs de h pour les divers passages du courant dans la mine, et leur somme représente la dépression totale qu'il faut produire pour faire passer un volume d'air donné.
2o Travail absorbé par la ventilation.
Le débit d'air, sous la dépression h et la vitesse v étant :
Q=Si;
le travail nécessaire pour produire la dépression h est :
T—Qh
