PRINCIPES GÉNÉRAUX

B45 — Avantages et inconvénients. — Lorsque les gites minéraux se trouvent dans une proximité suffisante de la surface, on les exploite à ciel ouvert. Ce procédé présente de grands avantages. En ce qui concerne le danger : on évite l'éboulement du plafond, les coups d'eau, Tincendie souterrain ; on supprime le grisou, on réalise de meilleures conditions hygiéniques pour le personnel. Sous le rapport de l'économie : on supprime l'éclairage, le boisage ; on facilite l'abatage, en employant de grands gradins. Le triage à la lumière du jour est plus complet; il évite de transporter une certaine quantité de matériaux inutiles, qui eussent échappé à l'attention, dans les travaux souterrains. On peut retirer la to^ talité du minerai sans en rien perdre, avec une rigueur et une facilité que ne comportent pas, au même degré, les méthodes souterraines.

Les découverts et les exploitations intérieures se prêtent un mutuel secours, lorsque l'on peut les associer sur un même gisement. Les premiers fournissent du remblai aux chantiers souterrains, qui les débarrassent par là de stériles encombrants. On se trouve, dans ce cas, un peu moins étroitement limité, pour la profondeur qu'il est possible d'atteindre dan$ des conditions rémunératrices.

60â MÉTHODES D'EXPLOITATION.

La méthode à ciel ouvert fournit enfin un remède décisif, pour sauver la partie supérieure de gîtes de combustible définitivement compromis par Tincendie, comme conséquence de la mauvaise exploitation des anciens.

— En revanche, on ne doit pas dissimuler certains inconvénients de ce principe. C'est, en premier lieu, la nécessité, pour l'exploitant, de se rendre acquéreur en totalité, de la superficie qu'il veut dépecer, et, en outre, la plupart du temps, d'un supplément nécessaire pour former les places de dépôt. C'est, surtout, la limitation caractéristique et très étroite, qui est imposée par l'épaisseur des morts-terrains de recouvrement. Les frais de la découverture croissent rapidement avec la hauteur stérile, tandis que ceux qu'entraîne l'exploitation souterraine en sont peu affectés, du moins dans la faible zone accessible aux travaux à ciel ouvert. Il y a donc nécessairement un point où Téquilibre s'ébblira, dans chaque cas, entre l'accroissement dû à la profondeur, et l'économie, à peu près constante, que réalise, pour l'exploitation souterraine, la suppression des chapitres de dépense énumérés ci-dessus. Callon évalue, en moyenne, cette différence à 2S70 par tonne de houille.

La limite d'épaisseur n'a, d'ailleurs, rien d'absolu. Elle dépend, dans chaque cas, de la valeur de la tonne de minerai, de la puissance sur laquelle il se trouve accumulé, et de la nature du recouvrement. On admet, par exemple, que Ton peut, dans un charbonnage, enlever économiquement une épaisseur de morts-terrains égale au double ou au triple de celle de la houille subordonnée. Cependant, certains ingénieurs étendent cette proportion au quintuple, et l'on a même été jusqu'au rapport de 7 à 1, quand les circonstances locales se sont montrées particulièrement favorables (').

Il peut arriver, encore, qu'une exploitation à découvert cesse d'être fructueuse, si la nature du gîte s'altère en profondeur, et que des noyaux stériles, des nerfs, s'y manifestent. On se trouverait, en effet, conduit à extraire une grande quantité de matières inu-

(1) Nesterowski {BtUl. mm., 2% VU, 843).

EXPLOlTATiaNS A OEL OOYERT. 603

tiles, tandis qu^uM exploitation souterraine permet, plus facile* 0i6Dt» de dépeeer les parties intéressantes, en se glissant entre celles qui soot sans valeur (^).

547 — Talus. — En dehors de la question économique» pour régler le point où Texploitation doit s^arrôter en profondeur, sous peine de cesser d'être rémunératrice, on se trouve également limité par des considérations purement techniques, résultant de Timpossibilité de maintenir les parois des excavations au delà d'une certaine hauteur. Cependant on peut citer à cet égard des résultat^ fort remarquables. Les fers en grains de la Haute-Marne ont été excavés jusqu'à des profondeurs de 50 mètres. Les découverts de Nordmark (Suède) ont dépassé 120 mètres, ceux de Oannemora ont atteint 150 mètres (*). Les ardoisières de Trélazé ont dépassé ce chiffre. La carrière de THermitage, notamment, s'est éboulée en atteignant 180 mètres f).

L'élément essentiel qui permet de s'enfoncer sans danger, est le talus, ou le fruit, c'est-à-dire l'angle d'inclinaison qu'il convient de donner au terrain. Certaines roches dures peuvent se tenir verticalement sur des hauteurs immenses. La nature en présente des exemples gigantesques, dans les montagnes ou le long des falaises qui bordent l'océan. Quelques exploitations profitent de cette circonstance pour s'enfoncer verticalement sans aucun talus. Beaucoup de filons de minerai de fer, en Suède, sont excavés à pic, entre leurs époutes.

Mais, en général, il faut compter sur une certaine pente, variable avec la nature des terrains. Il est important, d'ailleurs, de distinguer deux sortes de talus : celui de la roche en place, sur le bord des excavations, et celui sous lequel se tient la môme roche ameublie, dans

(') Cette circonstance s'est présentée à Moresnet (Vieille-Montagne). On a rencontré, dans la profondeur, môles à la calamine, les résidus du grand travail de corrosion effectué par les sources hydrothermales. Ces parties impures ont été exploitées souterrainement, par la méthode horizontale propre aux amas [n<* 498).

0 C'est exactement la hauteur du monument le plus élevé du monde entier : la flèche de la cathédrale de Rouen.

0 Ce chiffre représente sensiblement la somme des hauteurs superposées des deux édifices les plus élevés de Paris : la flèche des Invalides (105 mètres), et le Pantl^éon (79 mitres).

604 NfiTHODES «"EXHiOiTATIOlf •

les cavaliers de déblais. Il sera souvent sage de s^en tenir à cette dernière valeur, pour tenir compte, à l'avance, de l'action prolongée du temps. Quand on ne possède a priori aucune donnée immédiate, on admet généralement 1 de base sur 1 de hauteur. Des terres argileuses fortes prennent, par le pellelage, 5 de base pour 7 de hauteur; des sables incohérents jetés à la pelle : 5 de base pour 3 ou 4 de hauteur.

Il faut bien remarquer, du reste, que cet élément ne saurait former une constante, caractéristique de chaque terrain. Une surcharge plac(^ près du bord de l'excavation nécessitera plus de pied. Indépendamment de cette surcharge artificielle, telle que celle d'un édifice, ou d'un cavalier rapporté, la propre masse du terrain oblige à coucher progressivement, dans la profondeur, l'inclinaison de son profil. Il y a donc lieu, pour un talus très élevé, que Ton veut établir d'une manière rationnelle, d'employer des profils polygonaux, de plus en plus redressés à partir du fond, en vue d'économiser l'achat de la superficie qui correspond à un même plafond mis à nu. A chaque changement de fruit, on intercale une berne horizontale, qui sera utile pour la circulation des véhicules et le captage des eaux aux divers étages, quand il est nécessaire de les relever mécaniquement. On économisera, en effet, sur le travail d'épuisement, en évitant de leur laisser atteindre le fond, et Ton supprimera, en même temps, le ravinement des pentes par les eaux sauvages.

— Ces profils en ligne brisée se règlent théoriquement de la manière suivante (fig. 371). On marque, à partir de la surface Ao, les divers niveaux A^, A,, A,, A^ auxquels les circonstances locales recommandent de fixer les étages, supposés au nombre de quatre, dans le cas actuel, pour fixer les idées. On figure les plans horizontaux A^B^, A,B,, AjB^, A^B^ de ces points de division. On calcule, par les formules de la théorie de la poussée des terres f), les inclinaisons A^C^ A^C,, A^C,, A^G^ des talus qui conviennent pour ces diverses hauteurs.

(^) Maurice LéTj {Joumai de mathématiqueê pures et appliquéeê^t série, t ÎTOI).

Gela fait, on adopte, pour le dernier étage, la portion D^B^ du profil qui lui correspond. Mais on supprime le reste A^D, de ce talus, et on le remplace de la manière suivante. Marquant en E^ le milieu de cette longueur, on conduit par ce point une parallèle B^^¥^ à l'inclinaison A^C,, relative à Tavant-demier étage. Ce talus B^F, est

Fig. 371.

donc en état de se soutenir, en ce qui le concerne, et, d*un autre côté, cette substitution ne modifie pas la charge supportée par le précédent D,B^, puisqu*en supprimant le prisme B^D^E,, on ajoute d'autre part A^E^F, qui lui est équivalent.

On adopte alors pour l'avant-dernier étage le profil D,B,, mais on supprime le surplus D^F, de ce talus, en le remplaçant de la

manière suivante. On prend, pour cela, le milieu D^ de la longueur supprimée D^F,, et Ton trace par ce point une parallèle B,DjF,à Tinclinaison A^C, qui convient pour celte profondeur. Ce talus B,F„ capable dès lors de se soutenir par lui-même , ne modifie pas la charge sur la partie inférieure, en raison de l'équivalence de la partie supprimée BjO^D, et de la portion ajoutée D^F^F,.

On n'emploie encore, de ce talus, que la portion D^B, relative au second étage, et Ton remplace le surplus D^F, par la parallèle BjF, menée à l'inclinaison A^C^ relative à cette hauteur, au milieu E^ de la droite supprimée D^F,. Ce dernier talus B^F^ se tiendra, d'après cela, de lui-même, et l'équivalence des prismes B^D^E^ et E^F^F, ne modifiera pas la charge exercée sur la partie subordonnée.

On voit qu'avec cette construction, l'on économisera, comme achat de terrain, toute la partie A^F^, qui eût été indispensable avec un talus unique B^D^A^. Quant au volume de déblai, il est resté le même, d'après les explications précédentes. Mais le travail d'extraction n'en aura pas moins augmenté, car les diverses parties sont prises, de cette manière, à des profondeurs plus grandes. On voit, par exemple, que B^E^D, est subordonné à F^E^F, auquel il a été substitué; il en est de même pourB^D^D^, remplaçant F,DjFj,et pour BjEjDj, qui tient la place de AJS,^¥^.

549 — Lorsque les talus deviennent raides et les terrains glissants, il est prudent d'attacher les ouvriers avec des cordes, à des points fixes de la partie supérieure, pour qu'ils ne puissent être entraînés. Aux carrières de Sablé, ils sont assis dans des sièges suspendus, pour frapper tous ensemble sur les lignes de coins, destinés à faire éclater les blocs de marbre.

Souvent on met à nu, en dressant un talus, de petits affleurements d'argile. Ces lits, intercalés dans la stratification, arrêtent l'infiltration des eaux, qui les délayent et les transforment en une su^ face lubrifiée, facilitant le glissement de la masse supérieure. En temps ordinaire, les eaux s'écoulent librement, et cet effet est peu à redouter. Mais, en hiver, la gelée, enfermant les afBeurem«its, arrête Jes suintements, retient les eaux dans l'intérieur, et préparc le délayage de l'argile^ Il convient, pour éviter ce danger dans les

EXHiOITATIONS Â CIEL OUVERT. 60?

talus destinés à une certaine durée, d'y pratiquer une gargouille de ia manière suivante. On enlève, à cet effet, Targile sur une certaine profondeur, que Ton remplit de paille, en y ménageant des bouts detuyaux pour relier l'extérieur à l'intérieur. Cette partie se trouve préservée de la gelée par la paille, qui agit comme mauvais conducteur, en immobilisant l'air dans ses interstices ; l'eau y reste donc à l'état liquide, et s'écoule au dehors par les tuyaux.

On rencontre également des affleurements sableux incohérents, qui se déliteraient rapidement, en laissant leur toit en porte-à-faux, et hors d'état de soutenir la charge qui le surmonte. Il sera bon alors de prendre les devants, et de vider l'affleurement sur une certaine profondeur, en le remplaçant par de la maçonnerie, à travers laquelle on ménage des barbacanes pour l'écoulement des eaux.

550 — Types généraux d'exploitation. — La conduite des exploitations à ciel ouvert repose sur des principes généraux excessivement simples. Mais leur application se trouve très diversifiée par les circonstances locales, et, trop souvent, il faut bien le dire, par le manque de suite dans la conduite de ces grands travaux.

Il est, en effet,, extrêmement essentiel de ne procéder que d'après un plan d'ensemble, largement, mais nettement conçu, et qui, laissant place aux détails de l'imprévu et du développement jour-^ nalier des opérations, établira néanmoins de grandes lignes, qui de* vront rester invariables dans le système à suivre.

On s'attachera attentivement à atteindre directement, sur chaque point, le maximum de profondeur auquel il est appelé, dans les pré'^ visions les plus probables que l'on a pu former. Dans ces conditions, la plate-forme mise à nu pourra être utilisée comme place de dépôt, pour les stériles du reste de l'exploitation. Sans cela, l'on se trou-» serait conduit, quelque jour, pour prendre la tranche subordonnée, à déplacer ce nouveau recouvrement. De tels remaniements sont souvent la cause la plus directe de l'insuccès économique, et 4c l'arrêt du travail à ciel ouvert. .

Il cwvient également d'établir le point d'attaque, dans la partie du champ d'exploitation qui est destinée à atteindre la plus grande ]U*ofondf^r, aQn que les eaux puissent s'y. concentrer, eà. asséchant

608 MÉTHOraS ITEXPLOITiTIOff.

les chantiers ultérieurement ouverts. On amorce donc en aval des pentes, et Ton procède en montant légèrement^ pour que les eaux dégagent le front de taille, au lieu de s y accumuler, et aillent se perdre dans les stériles rejetés en arrière. On a soin de ménager, s*il y a lieu, dans ces cavaliers de déblai, une galerie, dont on établit, à ciel ouvert, la voûte, pour y charger ensuite les terres. L'eau s'engage alors dans ce tunnel pour traverser le massif de stériles, et s*écouler au delà dans les vallées, s'il est possible de lui ménager cette issue.

Quand on n'est gêné que par les eaux du ciel, on commence par en garantir autant que possible la fosse, en l'entourant de fossés de circonvallation, qui interceptent les écoulements de la plaine, et les reportent plus loin en aval.

Si, au contraire, l'on se trouve dans le thalweg même d'une vallée, parcourue par un cours d'eau permanent, comme cela arrive souvent pour des alluvions d'or, d'étain, etc., on commence par la barrer en amont, à un niveau assez élevé pour faire cheminer le courant dans un chenal artificiel sur le flanc du coteau, et le dériver en aval des travaux, en créant ainsi une force hydraulique utile pour la préparation mécanique des minerais.

Lorsque le gîte, au lieu d'être dans le thalv^eg, se trouve à flanc de coteau, on attaque l'affleurement (fig. 380), en rejetant les matièi^s stériles en arrière, au niveau de chaque berne, afin de n'avoir rien à monter. Si la vallée se trouve par là comblée, on a soin d'y assurer préalablement l'écoulement, ainsi qu'il vient d'être expliqué, au moyen d'un tunnel dont la section s^ra établie en prévision des plus grandes crues.

Quand on se trouve en plaine (fig. 372), avec un affleurement, et un plongement sur lequel s'établit, en aval-pendage, l'exploitation souterraine, à partir du point où le recouvrement ne peut plus être économiquement enlevé, l'on commence par pratiquer une galme suivant la pente, pour conduire à une recette du puits, les eaux, et même les matériaux excédant ce que la disposition des banquettes permet d'accumuler en arrière, à l'aide du roulage horizontal.

Si l'on ne se relie pas à une exploitation souterraine, on exécute une tranchée suivant la direction de la stratification, de manière à

EXPIiVrATlONS k CIEL OUVERT. 609

laisser derrière soi l'aval-pendage. On est, dès lors, assuré conti'e toute tendance au glissement de cette partie. Sur les deux flancs, profilés suivant des lignes de plus grande pente, on n'en aura non plus aucune, pourvu que l'on donne à ces parements le talus nécessaire. Quant à l'avancement, qui est conduit en montant dans l'amont-pendagc, on devra s'y garer contre les glissements, en fractionnant le front de taille en gradins, et donnant an terre-plein de chacun d'eux une longueur suffisante, afin d'éviter qu'il constitue une charge trop considérable pour le talus de celui qui lui est subordonné.

La hauteur des gradins devra être d'autant plus restreinte que l'on sera conduit à se mettre plus complètement en garde contre la tendance au glissement. Elle varie depuis l'*,50 à 3 mètres jusqu'à 15

tig, 371, Découvort pratiqua mit un >niaiircin«iit.

et 16 mètres dans les grands abalages. Avec des gradins élevés, la tombée est plus fructueuse. Cependant il ne faudrait pas aller jusqu'à l'exagération. Si la roche cstdure, elle se divisera en gros blocs, qu'il faudra de nouveau fractionner, et souvent dans des situations moins commodes que l'emplacement natuiçl. Si elle est ébouleusc, on obtient peu d'avantage, et l'on s'expose à un grand encombrement. Le cas le plus favorable, sous ce rapport, est celui d'une stratification présentant des lits de consistances très diverses, que la chute en grande masse contribue à fragmenter.

On combine avantageusement, avec l'enlèvement à ciel ouvert, quelques travaux souterrains exécutés au pied des grandes tranchées, pour en faciliter l'éboulement. On pratique alors de courts travers-bancs perpendiculairement au front de taille, et, en arrière, une galerie de recoupe. On établit dans ces piliers des four-

610 MÉTHODES D'flXPLOlTàTION.

neau\ de mine, que l*on fait sauter simultanément à Taide ie réiectricité. J*ai donné déjà (n« 159, note) un spécimen de Téchellc grandiose sur laquelle on opère ainsi dans certaines carrières 0*