TEMPÉRATURE
978 — Température souterraine. — L'aérage des travaux souterrains constitue, pour l'ingénieur, un problème de la plus haute importance. C'est une des parties de l'art des mines qui ont été le plus améliorées dans ces derniers temps. Elle présente, avant tout, un intérêt d'humanité, en ce qui concerne la santé et la longévité de l'ouvrier, ainsi que sa sécurité dans les gîtes grisouteux.
En dehors de ce côté de la question, devant lequel tout s'abaisse, on ne doit pas oublier non plus, que le point de vue économique retrouvera encore son compte dans les sacrifices destinés à réaliser une bonne ventilation , attendu que le rendement du mineur (*) se trouve étroitement lié aux conditions de l'atmosphère dans le sein de laquelle il travaille (*). Il est facile d'augmenter ce coefB-
(•)TomeI, p. 570.
(*) Hecquey, Observations comparatives « etc. {Annaleê des travaux public* de Bel^ gique, XV, 49).
344 AËRAGE.
>y cient de 10, et presque de 20 pour 100, quand on passe, sous
ce rapport, d'un extrême à l'autre (*).
Le problème de l'aérage présente deux faces distinctes, et concerne, à la fois, la température et la composition chimique de l'atmosphère souterraine.
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979 — La réglementation de la température, très essentielle au point de vue de la santé, l'est également sous le rapport du
I rendement. Comme limite extrême, on a pu, dans les mines du
Comstock, travailler encore, grâce à l'emploi de moyens hygiéniques exceptionnels, à 47 degrés centigrades; mais il a fallu abandonner à 54 degrés ('). Les conditions deviennent bien plus maup vaises encore, si, à l'influence de la chaleur, se joint celle d'une
humidité caractérisée. Or tel est le résultat immédiat de l'élévation de température, lorsque l'eau se trouve en présence. Pendant le percement du Saint-Gothard; on observait jusqu'à 6 et 9 fois plus de vapeur d'eau dans l'atmosphère souterraine qu'à l'extérieur.
;^r Très pénible à partir de 25 degi'és, cet é(at de choses devient into-
lérable, même pour une courte durée, avec une température de 55 degrés (*). M. Dubois-Reymond estime que la température de 40 degrés serait mortelle dans ces conditions ; bien que l'homme soit en état de supporter 50 degrés, dans un air aussi sec que possible. Pendant le percement du tunnel du Mont-Cenis, la température n'a pas dépassé 29,5 degrés centigrades. Au Saint-Gothard, on a observé, dans la roche, jusqu'à 31 degrés; dans l'atmosphère, après les coups démine, 35 degrés ; et, comme température extrême de travail 32,5 degrés. Ces conditions ont été considérées comme
[') Dans le percement du tunnel du Saint-Gothard, les salaires ont du être majorés d'un quart, tandis que, invei*sement, la durée des journées de travail tombait à 5 heures. Le prix de la main-d'œuvre s'est trouvé par là presque triplé, en môme temps que les Arais généraux pesaient plus lourdement sur l'opération, en raison du ralentissement devenu inévitable. H était en effet impossible, dans cet espace limité, de compenser, par une augmentation du nombre des hommes, la débilitation de l'activité de chacun d'eux en particulier.
(*) Stockalper, Les grands tunnels alpins et la chaleur souterraine^ Lausanne, 1883, p. 15. — F. Brabant, Les variations atmosphériques des mines (Annales des travaux publics de Belgique^ XLU).
)5) Hcmi Fayol, Bull, min, y 2-, VHI, 679.
ATMOSPHÈRE DES NIIŒS. 345
très graves, constituant la limite du possible pour les hommes, et la dépassant pour les chevaux.
On observe chez les ouvriers qui travaillent à de hautes températures, l'oppression, la congestion, la respiration brève et rapide pour rhommef), ronflante chez les animaux, un grand malaise, quelques évanouissements, l'apathie, les mouvements pesants et sans élasticité, le visage gonflé et empourpré. La sécrétion des urines est moins abondante; elles deviennent foncées et troubles. L'appétit diminue, la constipation se manifeste. Comme con* séquence, on arrive à l'amaigrissement, à la pâleur (*), aux rhumatismes, aux catharres obstinés f). Une sueur abondante colle le linge au corps, et les hommes sont obligés de travailler sans aucun vêtement.
Indépendamment de l'action exercée sur l'homme et sur les chevaux, l'élévation de la température a pour effet de dessécher les poussières de houille, dont nous reconnaîtrons plus loin le danger (n® 1190). En môme temps, elle vient en aide à réchauffement du charbon, précurseur des incendies (n*" 1207).
980 — Les causes qui tendent à élever le thermomètre, dans l'intérieur des mines, sont le tirage à la poudre, les incendies souterrains, la combustion des lampes, la chaleur vitale des hommes et des chevaux» l'oxydation des pyrites et la dissociation de carbures renfermés dans le combustible, ou dans des schistes fermentescibles, ainsi qu'une sorte de dissolution ou d'absorption de l'oxygène par le massif de houille (*), la présence de sources thermales ou la
(1] Pour absorber la quantité d'oxygène nécessaire, il devient, en efTet, nécessaire d'aspirer plus souvent Fair raréflé par la dilatation, et surchargé de vapeur d'eau ainsi que de gaz méphitiques. Les mouvements du cœur s'accélèrent en concordance, et l'on arrive à des chiffres de 140 et 150 pulsations. Dans cet état violent, la température du corps atteint 41 degrés.
(*) Dans cette température, les ankylostomes, ou vers intestinaux, se propagent avec la même exubérance que sous les tropiques, et conduisent à l'anémie.
(') ^iap^UÉttidea sur la répartition des températures au Saint-Gothard^Bevne.i^n. — Notice sur la température au Saint-Gothard {Rev. univ. d. m. et m., 2% XII, 484). — Ilevaux, Note siu* la température du percement des grands tunnels (Annales, 8*, IV, 605).
(*] Observation de U. Regnard à Commentry (Haton de la GoupiUiére, Rapport au nom de la Commission d'études des moyens propres à prévenir les explosions du grisou. Annales, 7-, XVIU, 206).
venue de gaz chauds, à proximité des massifs volcaniques, la chaleur centrale du globe.
Cette dernière influence agit à raison d'un degré par 30 mètres de profondeur environ, bien qu'elle soit variable d'un point à l'autre. La moyenne de sept observations du docteur Everett, effectuées sur des puits de mine, lui a indiqué 3 degrés par 100 mètres (*), avec une variabilité qui s'étend de 2,3 à 4,0 degrés. L'évaluation de la température en fonction de l'épaisseur des terrains présente, pour le tracé des grands tunnels, le plus haut intérêt, et devra de plus en plus entrer en ligne de compte, pour faire écarter a priori les profils qui exposeraient, pendant le percement, à des élévations inadmissibles de température (*). M. Stappf propose, à cet égard, pour exprimer l'excès sur la température de la surface, la formule :
en appelant H la hauteur verticale de recouvrement, ou :
si D marque la plus courte distance à la surface du sol f).
981 — Comme moyens d'atténuation de ces influences, dans les
(*) Engineering, 22 septembre 1876, p. 256. — Bulletin du Ministère des Travaux Publics, mai-s 1882, 253.
P) Trois projets ont été étudiés successivement poui* le tunnel du Simplon : le premier rectiligne, les deux autres en ligne brisée pour se glisser entre les températures trop élevées :
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TEMPÉRATCRC
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degrés.
Pour le tunnel du Mont-Blanc, on a mis en avant, sans préparation suffisante, un tracé rectiligne de 18 kilomètres, qui admetti'ait une épaisseur maxima de 3 kilomètres, et atteindrait probablement une température de 50 degrés, incompatible avec les moyens actuels d'exécution.
(') Ces formules simples sont indiquées comme susceptibles d'une approximation
conditions spéciales du percement des tunnels, on peut indiquer la substitution de la lumière électrique aux lampes ordinaires, de la perforation mécanique au travail à la main, du bosseyage mécanique au tirage à la poudre, des locomotives mues par Tair comprimé à la traction des chevaux.
Dans les mines, Tinjection incessante de grandes masses d*air reste pratiquement le seul moyen efficace de combattre réchauffement. Sa détente, quand il est amené à haute pression, fournit un moyen de rafraîchissement très efficace. Il convient également d'ajouter que l'introduction de réfrigérants artificiels peut rendre quelques services, dans certains cas particuliers. M. Romanowski avait conseillé les dépots de glace dans les mines, pour les rafraîchir; mais, présentée sous cette forme générale, cette proposition était évidemment sans valeur. A Virginia-City, cependant, où les mineurs souffrent beaucoup de la chaleur, on leur descend de la glace pour leur permettre de trouver du soulagement, en usant avec prudence de ce moyen de réfrigération. L'invention des machines frigorifiques, capables de fabriquer la glace sous tous les climats et en quantités considérables, donne à cet ordre de considérations une nouvelle importance. On peut même concevoir, qu'en établissant du jour au fond, au moyen d'une canalisation spéciale, convenablement feutrée, une circulation sous pression de solutions salines, dont la teneur abaisse suffisamment le point de congélation, ces liquides, en passant à travers des espèces de condenseurs de surface très simples, puissent permettre d'abaisser, dans la mesure du nécessaire, les élévations excessives de température.
9812 — Ponçage des puits à Vaide de la congélation. — Ce prin-
de dz 4,05. On aurait seulement un écart de =i= 2,50 à l'aide des expressions suiirantes :
6,45 + 0,0106 H + v/41,65y3 — 0,1517 U-t-0,00011195 H*, en fonction de la hauteur yerticale, et :
6,01 + 0,0102 D + V5«,1682 — 0,1278 D + 0,000103 D«, à l'aide de la plus courte distance normale.
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AÉRÀGE.
cipe vient de recevoir une application extrêmement remarquable, dans le procédé de fonçage des puits à (ravers les niveaux aquifères, et au milieu des terrains coulants, fondé sur la congélation de ces strates. Cetle idée, originairement formulée par M. G. Lambert dans son Cours d'exploitation des mines à Louvain (*), a été réalisée de la manière la plus brillante par M. Poetsch, au puits Archibald de la concession de Douglas, dans la région lignitifère de Schneidlingen (Saxe). Il s'agissait, après un fonçage opéré avec une section rectangulaire de 3"',45 et 4", 73 de côtés, sur une hauteur de 34 mètres, sans présenter aucune difficulté spéciale, de franchir une traversée de sables mouvants très aquifères, d'une épaisseur de 5", 50 au delà de laquelle on atteignait le solide. On y est arrivé en congelant la masse du terrain, sur une épaisseur suffisante pour maintenir la pression hydrostatique environnante, pendant le temps nécessaire pour effectuer le fonçage et exécuter le muraillement.
M. Poetsch a, dans ce but, enfoncé en ceinture, autour du puits, une série de vingt-trois tubes creux en fer, de O^jSQ de diamètre, munis, à la partie inférieure, d'un sabot tranchant (fig. 644). Une fois ariivés au ferme, on les a obturés à la base avec une fermeture de plomb, de ciment et de goudron. Puis on a descendu dans leur intérieur d'autres tubes plus petits percés de part en part. Des chapeaux à tubulure et robinet les coiffent tous, et permettent d'y distribuer le liquide réfrigérant, qui arrive du jour par un tuyau unique. Ainsi ramifié, le courant pénètre dans chaque tube central, sous la pression d'une pompe foulante, et remonte tout autour. Jusqu'au chapeau. Tous ces courants de retour sont eux-mêmes réunis, et renvoyés à la surface dans un autre tuyau unique.
(*) André Dumont, Percement des terrains mouvants et aquifères, procédé Poetsch, Mémoireê de VUnion des ingénieurs de lj)uvain, 21 octobre 1883. — llaton de la Goupilllère, Bull. Soc, d'enc,, 22 février 4884. — Portefeuille économique des machines^ mars 4884, p. 54. — Moniteur industriel^ 20 mars 4884. — Génie civil, 22 mars 4884.
— Écho des Mines et de la Métallurgie , 30 mars 1884. — Bulletin de V Association scientifique de France, 23 et 30 mars 4884. --CRM, 4884, 76, Buisson; 78, Voisin; 09.
— Abteufen von Schâchten, vonF. H. Poetsch, in-48, Dresden, septembre 4883. — Frohberg et Hilie, Zeitschiifl des Vereins Berggeist su Siegen, 3 novembre, p. 29. — G. llohler (Berg und HùUenmânnische Zeitung. — The Colliery Guardian, 46 novembre 4883. — The Engineer, 30 novembre 1883. — Vereins Miliheilungen, 4883,93, 97, 407. — Méthode der Scbachtabteufens in schwimmcnden Gebirge (CEsterreichiêcke Zeilsehrift, 4883, 396).
ATHOSPHËRE DES MINES. 349
Le liquide froid soutire te calorique du terrain, en s'en chargeant pour lui-même, et retourne s'en dépouiller sous l'action d'une machine frigorifique à ammoniaque.
Le fluide, véhicule de la chaleur, était une solution de chlorure de calcium h 40 degiés Baume, qui ne se congèlerait qu'aux environs de 40 degrés centigrades au-dessous de zéro. La machine frigorifique l'envoie dans la profondeur, à une température de — 25 degrés. 1! en ressort à — i9 degrés, pour être de nouveau refroidi et refoulé d'une manière continue.
On a ainsi obtenu , au bout de trente jours de congélation , une masse qui excédait de 1 mètre environ les dimensions de la section du puits, d'après l'indication fournie par des sondages. On jugea son épaisseur suffisante pour la traverser par le fonçage. La température
était surveillée à l'aide de l'enfoncement, dans la paroi, de tubes indicateurs pleins de la solution de chlorure de calcium, au sein de laquelle étaient immergés des thermomètres. La température du terrain, qui était originairement de H- 11 degrés, s'est abaissée ainsi à — 19 degrés, et probablement davantage encore vers le bas, car ces mesures étaient prises à la partie supérieure. La dureté de cette roche artificielle, d'eau sableuse congelée, a été assimilée à celle de certains calcaires. Elle se laissait attaquer difficilement au pic, et présentait une cassure conchoïde. Pendant les opérations, les courants l'éfrigérants continuaient leur action, pour maintenir la barrière prolectrice autour des ouvriers. La température du chantier ne s'abaissait pas, cependant, durant le travail, au dessous de — 6 degrés.
Depuis cette première opération, un second fonçage a été effectué
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550 AÉRâGE.
à la houillère Max Michalkowitz (Haule-Silésie) , et un autre, de 30 mètres do hauteur, exécuté pour M. Siemens, au puits Centrum de la mine de Wusterhausen, près de Berlin.
Il est impossible de méconnaître ce que présente d'original et de hardi cette tentative, qui a été couronnée d'un plein succès. Sans doute, on entrevoit difficilement son extension à des hauteurs considérables, et sous des pressions importantes. Cependant, même limitée à ces termes, elle mérite au plus haut point de fixer l'attention. L'inventeur attend de ce procédé une grande certitude dans les résultats, en ramenant les conditions les plus compliquées des terrains aquifères, au cas simple d'une masse solide de dureté moyenne, et en évitant les soutènements immédiats, ainsi que les dépenses et les dangers qu'entraîne la lutte contre les eaux, par la voie de l'épuisement (*).
