CHAPITRE XLII

IOLLUIE D'AIR

1135 — Volume d'air. — Le premier point à envisager, dans la la question de la ventilation des mines (*), est la fixation de la quantité d'air qu'il sera nécessaire d'envoyer dans les travaux. 11 rogin' malheureusement un très grand désaccord entre les diverses indications qui ont été présentées à cet égard. Il n'y a pas lieu d*aillein> de s'en étonner, si l'on réfléchit à la multiplicité des influences dont dépend cette donnée fondamentale.

La principale sera le grisou, dans les gîtes sujets à l'invasion de ce gaz funeste. A cet égard, maintenant que l'on possède des instruments portatifs et précis pour l'appréciation de la teneur d'une atmosphère grisouteuse, la règle à suivre doit être de régler le débit de manière que la proportion de ce gaz dans les retours d'air ne dépasse pas la limite qui a été fixée en vue de la sécurité (N" Mltil-

(*) DeviUez, Ventilation des mines, in-S". — Miller, Traité du grisou et de la rentilation, in-8«. — Atkinson, Treatise on Ventilation. — Vf. Fairley, Tfie Theoryaud Practice of ventilating Coal Mines, — Van Nostrand. Engineering MagaûtKmars 1882. — Ventilation des tunnels en percement, CR^f, 1882, 9. — Guibal. Le ventilation des mines^ BruxcUes, 1895. — Hev. univ. d. m., 3", XXllï, 171. — Boche'. Aérage des mines du bassin de la Ruhr, Annales, 8*, X, 143. — Albert Gendebien. Étude sur la ventilation des mines, Bruxelles, 1886. — 0. Havi, Ventilation da '««nets de chemins de fer, in-4*, 1889. — Beard, The Ventilation of mines, New-YorK, 189* — Eugène Vilson, Practical mine ventilation, New- York. — BaBing, Veber der S'cnUlation von Grubenbauen, 1891.

H importe d'ailleurs que celle condition soit remplie, non seulement pour le retour d'air général à sa sortie de la mine, mais aussi par chacun des courants partiels. Si elle conduit à des vitesses exagérées (N** H49), eu égard à la section des galeries, on ne doit pas hésiter, soit à diviser Taérage général en un plus grand nombre de circuits séparés, soit à réduire la quantité de grisou qui se dégage sur un courant déterminé, en diminuant le nombre des chantiers qui s'y trouvent en activité, ou en modérant leur production. •

H3S — On a proposé de déterminer la quantité d'air à envoyer dans les travaux en multipliant par un coefficient le tonnage de l'extraction quotidienne. Cette règle peut être prise en considération dans une certaine mesure ; mais elle ne doit pas être substituée à la précédente. Nous avons vu en effet (N° 1111) que, si le volume des dégagements gazeux augmente d'une manière générale en même temps que l'importance d'une exploitation et l'activité de Tabatage, il n'existe cependant aucune proportionnalité nécessaire entre le tonnage et la quantité de grisou émise, pour l'ensemble d'une mine de quelque importance. 11 est clair d'ailleurs que le coefficient adopté devrait, pour fournir des résultats comparables comme assainissement, varier d'une houillère à l'autre d'après la caractéristique plus ou moins grisouteuse de chaque gisement. Une telle base avait été indiquée dans l'instruction ministérielle du 6 décembre 1872 (*); mais, ne pouvant préciser davantage dans un document qui contenait des prescriptions générales, TAdrainistration s'y était bornée à réclamer que, pour les conditions ordinaires, chaque mine disposât d'un nombre de mètres <^ubes d'air par seconde, variant entre un vingtième et un dixième du nombre de tonnes extraites en vingt-quatre heures; à quoi il est sage d'ajouter un excédent de puissance disponible pour un cas pressant. Ce chiffre, qu'il est nécessaire de forcer avec des conditions exceptionnellement grisouteuses, reste de même insuffisant pour des

(') Annales^ partie administrative, 7", I, 139. — Arrêté préfectoral, CRM, 1884, 50. — Aucune l'ègle de ce genre n'a été reproduite ni dans les Prifidpeê à consulter publiés en 1881 par la Commission du grisou, ni dans le projet de règlement-type annexé à la circulaire ministérielle du 25 juillet 1895.

hU ÂÉIUGB.

mines peu productives et d'un réseau très développé- Inversemenl. il se trouvera trop élevé en face d'une production forte et concentrée, dans une exploitation peu grisouteuse.

En Belgique, on descend à la proportion du trentième ('). L'Administration y intervient jusque dans le détail, jx)ur régler le nombre de tailles qui peuvent être ouvertes sur un même courant d'air (*), selon le degré d'infection grisouteuse de chaque charbonnage. Ce nombre varie depuis une douzaine de chantiers, dune vingtaine de mètres chacun, pour des mines peu grisouteiiseN. jusqu'à 4 ou 5 seulement, dans un grand nombre de cas, et même 2 ou 5, avec des conditions pires encore. Si les tailles présentent une plus grande ampleur, on réduit leur nombre en rai.^n inverse de leur longueur.

1137 — On adopte souvent, en particulier pour les mines non grisouteuses, d'autres bases d'évaluation que celle du tonnage do l'extraction. M. Schondorf admet (*) que l'aérage doit être suffisant pour que la perte en oxygène ne dépasse pas 1,5 Vo'» 1^ développt^ment d'acide carbonique 0,5 7oî ^^ ^^^^^ d'hydrogène carlwné 0,6 7o- II suppose d'ailleurs qu'un homme absorbe avec sa lampe 50,5 litres à'oxygène par heures en dégageant 38 litres d'acide carbonique; tandis qu'un cheval absorbe 100 litres d'oxygène, et développe 90 litres d'acide carbonique.

Gallon ne réclamait qu'un volume de 35 à 40 litres d'air par minute pour l'homme, autant pour sa lampe, et le triple pour un cheval (*), en spécifiant d'ailleure que ce chiffre ne constitue qu'un minimum.

M. Demanet indique pratiquement {^) le chiffre assez faible de 25 mètres cubes par homme et par heure, dont 14 pour l'ouvrier, 7 pour sa lampe, et 4 pour combattre les miasmes. Il adopte encore le triple en ce qui concerne le cheval.

(*) Demaiiel, Traité d'cxploilatioti, IL 86.

(«) PA, Belfçiqiie, 34.

(') Recherches sur l'aérage des houinéres [Zeilschrift BHS, XXIV, 73)

(*) Cours d'exploitation des mines ^ II, 4H.

(') Coins d'exploitation des mines de houille^ II, ?5.

Le général Moriii demande, pour Taéralion d'une chamlire, un renouvellement de 100 mètres cubes par heure et par personne.

On adopte presque toujours maintenant des chiiïres voisins de 2 mètres cubes (Vair par homme et par minute, on comptant trois fois plus pour un cheval. C'est la règle qu'a fixée en particulier le règlement de police des mines du royaume de Saxe(*). On cherche aussi, dans le bassin de la Ruhr, à fournir ce volume d'air à chaque ouvrier. Une règle assez généralement admise en Belgique recommande pour chaque homme le chiffre de ÔO à 50 litres passant réellement au chantier en une seconde, soit l^SSOO à 5'"^000 par minute. M. T. Will demande (*) par homme et par minute 2'°%800; dont 0"%015 pour la respiration, et le reste pour des causes accessoires.

Il est bien entendu que, dans l'application d'une formule de ce }^enre, on se base sur le personnel du poste le plus occupé.

Avec les mines à grisou, pour lesquelles nous avons indiqué ci-dessus les conditions à remplir, le débit de 2 mètres par homme est souvent dépassé de beaucoup. A la Compagnie de Blanzy, par exemple ('), le volume d'air correspond à 80 litres par seconde et par ouvrier, dans les puits contaminés.

La Commission autrichienne du grisou (*) se contente de 2 mètres cubes par homme et par minute, pour les mines peu gazeuses, dans lesquelles la teneur totale des retours d'air en grisou et en acide carbonique ne dépasse pas 1 7o * ^'i^ compte un cheval pour quatre hommes. Mais elle demande que le débit soit porté à 5 nnètres cubes au minimum, lorsque cette teneur est comprise entre l et 2 ^j^; et li 4 mètres cubes, pour les mines très grisouleuses dont la teneur totale dépasserait 2 7o (*)•

,») ÂnwilM, 8% XI» 27». '

(*) BuU. Soc. 4fefte., 5% VU, 139.

(^) Rapport adressé par la Gompag^nie de Blanzy à la Commission du grisoa, Paris, Chaîi, 1881, p. 7.

(*; Chesneau, Annalei, 9*, f. 263. — Cette Commission estime que l'aérage doit être tel que la teneur du retour d'air général ne dépasse en aucun cas 1,5 0/0 de grisou, et 0^0/0 d'acide carbonique, soit en tout 2 0/0. Elle ajoute qu'aucun retour d'air partiel ne de\Ta contenir plus de gi'isou que la teneur maxima toléi'ée pour le retour général.

(') Le règlement des mines du district de filahrisch-Osti*an, en date du 27 octobi*e 1^95, divise les exploitations en deux classes, selon l'importance du dégagement de

506 AËKAGE.

Dans certains cas, la température de l'atmosphère souterraine joue de son côté un rôle prépondérant pour la détermination du volume d'air à envoyer dans les travaux. Nous avons déjà indiqué (N* 1061) la nécessité de tenir compte de cette considération.

Le tableau ci-contre présente, au point de vue du débit de Taèrage, des moyennes intéressantes qui sont exprimées en mètres cubes par seconde.

Les nombres relatifs aux mines anglaises sont énormes en euxmêmes. Mais il est nécessaire de ne pas perdre de vue qu'en raison de leur mode d'exploitation, qui laisse de grands vides sans remblais, avec des courants à peine dirigés, il n'arrive aux chantiers qu'une petite partie de l'air engagé dans le puits (N** 1167, nolej. 11 existe des exemples véritablement extraordinaires de puissanc»' d'aérage dans les houillères de la Grande-Bretagne. On envoie, par seconde, 108 mètres cubes à Oaks-Colliery, et 125 à Pemberton. avec des ventilateurs; avec des fovers : 165 mètres cubes àMurton, et 1 70 à Seaham. Or ce dernier chiffre représente 1 4 688 000 mètres cubes, c'est-h-dire environ 19000 tonnes d'air, dans les 24 heures.

1138 — Brassage. — Il est un point sur lequel on ne saurail trop insister, sans quoi les chiffres précédents n'auraient que bien peu de valeur. C'est la nécessité de bien brasser le courant (*). En effet, dans une galerie, comme dans le lit d'une rivière, le fluide manifeste une tendance marquée à cheminer par filets parallèles, qui ne se mélangent que lentement par diffusion. On peut ainsi, à côté d'une masse d'air à peine contaminée, rencontrer un mélangé atteignant la proportion explosive. M. Guibal propose, à (Pt

grisou. Le débit des divers courants d'air doit satisfaire à la triple conditiou : 1* d-ilteindre au moins 1 mètre cube et demi par minute et par tonne extraite en Wheui'e^: 2» de donner 3 mètres cubes par minute et par ouvrier du fond dans les mines de In pi-emiére classe, ou 4 mètres dans celles de la seconde; 3« d'abaisser la teneur en grisou des retours d'air à un chiffre ne dépassant pas 1 0/0 (Bull, min, 3*, X, 625. — Annales des mines de Belgique^ 1, 103).

(*) Fyspn rapporte, en 1606. que les ouvriers chassaient le gaz à coups de bâton et df verges. D'après Agricola, c'était en agitant des toiles et des habits. On retrouve, jusqu»" dans Pline, l'indication de ces coutumes, que certains mineure pratiquent encore fli dépit des règlements, qui proscrivent ces pratiques par la crainte de faire sortir la flamme des lampes.

VENTILATION DES MLNES.

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égard, de mulliplier des portes d'aérage convenablement disposées. Celte question présente d'autant plus de gravité, que Ton voit quelquefois des masses considérables de mauvais air rejelées d'un seul coup au milieu de la circulation par la chute d'une napp*» d'eau dans le puits, ou surtout en raison de la. tombée subile d'un*» portion du toit des vieux travaux abandonnés. C'est ainsi quà Mounl-Osborne, près de Barnsley, un éboulcment, effectué sur un espace de 45 mètres sur 55, a déplacé d'un seul coup 45000 mètres cubes d'air (*). Un phénomène semblable survenu à Bessèges. par la chute d'une certaine quantité d'eau, a chassé de son repain» une masse de mauvais air qui, après avoir cheminé très loin sans se mélanger au courant général, est venue s'enflammer sur un foyer, b rorificc du puits (').

1139 — Reproche adressé à vn aérage trop vif. — On a parfois accusé une ventilation trop active d'ôtre cause de la très grande extension qu'ont prise peu à peu les coups de feu, autrefois confinés en général dans un espace plus restreint f). Un vieil adage des bouilleurs de Saint-Etienne : le grisou est mangé par la force. signifiait que la puissance destructive de l'hydrogène carboné est paralysée par la désoxydation de l'atmosphère (N^* 1067). On comprend, en effet, que, si l'on ne va pas jusqu'à noyer le gaz dans une quantité d'air suffisante pour abaisser sa proportion au-dessous du point d'inflammation, tout ce que Ton ajoute d'oxygène devient pnv cisément un aliment pour sa combustion.

De plus, un demi-aérage a pour effet de déplacer le grisou, qui aurait pu sans cela rester à l'écart à l'état inoflfensif, et de le faire entrer en scène, sans désarmer sa puissance par un excès d'air.

Enfin l'on reproche à un courant trop vif de soulever les poussières, dont nous signalerons plus loin le danger, au lieu de les laisser inertes sur le sol ; d'où la formule suivante, qui repond utilement à cette préoccupation : encore plus d'eauy en même temps que encore plus rf'air (*).

(') Traiisact. ^EI, XVU, 85.

i'^) Parran {Bull, min., i^, V, 331).

{^) Bull, min., 2% VT, 841. — ChM, 1879, 111; 180*2, 63.

(«) BuU. min,, 2% VU, 670..

VENTILATION DES 5IINES. 509

1140 — Il est nécessaire de réagir contre une lolle résistance aux nouvelles tendances, et d'insister sur cet axiome que, sans constituer le seul préservatif qu'il y ait lieu démettre en œuvre contre lt?s dangers du grisou, l'envoi d'un excès d'air capable de noyer ce 17a:. reste certainement, de tous, le plus effîcace. On peut dire sans hésitation qu'il est le dernier, avec le treillis de sûreté, auquel il serait permis de renoncer. Pour donner plus de force à cette pensée, plusieurs ingénieurs, se rencontrant dans la même formule, ont été jusqu'à dire que, sans cesser, bien entendu, d'employer en réalité la lampe de sâreté, il faudrait amener les choses au point qu'il fût possible de circuler à feu nu dans toute la mine. L'expérience prouve d'ailleurs que les grands accidents de grisou ont entièrement disparu des exploitations où a été établie une ventilation active et rationnelle.

11 est, du reste, facile de resserrer entre les limites convenables les inconvénients signalés ci-dessus. A la vérité, l'excès d'aérage risque de faire sortir les flammes des tamis. Mais il suffit, à cet i^rd, de réduire la vitesse, en donnant aux galeries des sections suffisantes, et répartissant la masse totale entre plusieurs circuits distincts; d'autre part, il existe maintenant plusieurs types de lampes qui résistent convenablement, au milieu de courants très intenses.

Il y a d'ailleurs (') une considération péremptoire qui nécessite un aérage vif, c'est la respiration des hommes. L'air, pour être respirable, doit contenir au moins 15 % d'oxygène. L'atmosphère naturelle en renferme 21 Vo- On trouvera donc prudent de ne pas descendre au-dessous de 18 Vo* ce qui représente une perte de 1/7. U faut, d'après cela (pour n'envisager en ce moment que le grisou parmi les diverses causes de viciation), que le maximum x de gaz, qui vient se mélanger à l'unité de volume d'air, satisfasse à la condition :

(*; Vicaire [Pièceê annexées aux procès-verbaux dt* la Commission du grisou, p. 13

d'où Ton déduit :

En un mot, pour que Tatmosphère soit simplement respirable. il faut envoyer au moins 6 fois plus d'air qu'il ne se dégage de grisou. Si l'on méconnaissait ce point de \ue, l'on risquerait, en ramenant Tancienne anémie des mineurs^ aujourd'hui refoulée en grande partie, de provoquer une mortalité comparable ou supérieure à celle qui est due aux coups de feu.

Mais ce point de vue théorique ne fournit qu'un minimum, toujours insuffisant dans la pratique. Le mélange au sixième sérail en effet, très voisin de la proportion qui correspond au maximum de danger. On ne saurait donc s'en tenir là; et il faut forcer l'envoi d'air d'aulantplus largement, que Ton doit tenir compte des défauts d'homogénéité de la masse gazeuse, qui se trouveraient précisément aggravés par Taérage restreint. Aussi le rapport du volume de l'air à celui du grisou dégagé doit-il presque toujours dépasser le nombre 100, qui correspondrait à une teneur de 1 % dans le retour général.

DEPRESSION

1141 — Dépression. — On appelle dépression motrice Vendis de tension que présente l'air, de l'extérieur à l'intérieur; différence qui détermine la mise en mouvement du fluide (*). Sous ce rapport, il existe un contraste marqué entre les conditions de la métallurgie, qui emploie des quantités d'air assez limitées, et soumises à des tensions importantes, et celles de la ventilation souterraine, qui exige au contraire des volumes très considérables, à de plus faibles dépressions. Ces dernières seront souvent de quel-

(*) Haton de la GoupiUière, Cours de machines, I, 436. — llai'zé. Calcul de la dêpi'osion d'après la formule de M. Arson {Bull, min., 3*, I. 678). — Bonnel, Variations d' la pression almospbériquc d'un point à un autre, CflMn 1895, 207; ISiH), 95.

ques centimètres d'eau, rarement plus de quinze, bien que les moyens mécaniques dont on dispose aujourd'hui permettent, à la rigueur, de doubler ce chiffre, lorsque cela devient nécessaire ('). Cette tension, si Ton cherchait à forcer Taérage, atteindrait du reste rapidement un maximum, variable d'une mine à Fautre, mais toujours peu élevé, que Ton n'a pas intérêt à franchir. En cher- <hant a le dépasser, on n'arriverait pratiquement qu'à augmenter Ips liltrations à travers les remblais (*). Si donc, quand on s'approche de ce point, le volume d'air qui parvient réellement aux «hantiers est encore jugé insuffisant, au lieu de s'obstiner dans cette lutte stérile, il vaut mieux améliorer les conditions intérieures, ce qui peut se faire de deux manières. En premier lieu, il convient de perfectionner l'étanchéité des parois, et au besoin de substituer à des murs en pierres sèches, ou aux tailles séparées ♦^n deux travées par une cloison de remblai f ), des galeries jumelles percées en pleine masse (*). On se préoccupera, en second lieu, de diminuer les résistances, qui tendent à élever la dépression nécessaire à la mise en mouvement de l'air à travers les voies de communication. Mais, pour pouvoir apprécier clairement cette influence, il nous faut exprimer cette dépression en fonction des éliîments «essentiels du réseau de circulation.

1142 — Nous conviendrons de représenter par h la dépression, ♦'xpriméeen kilogrammes par mètre carré, ou, ce qui revient au même, en millimètres d'eau.

Elle permet de donner une expression fort simple du travail nécessaire pour engager dans la mine un certain volume d'air. En

1') lies chiffres suivants résument les dépressions généralement usitées dans certains • as particuliers :

^ Ventilation des édiflces 2 à 10 millimètres d'eau.

Soufflage des foyers de chaudières. . 30 à 80 —

Ventilation des mines 50 à 150 —

Soufflage des feux de forge 100 à 200 ~

Soufflage des cubilots 200 à 400 —

i>au¥age. Annales. 9% V, 458).

(•) Hamal et Schorn [Annales des travaux publics de Belgique, XXII). P Tome I, p. 579.

(*! Tome 1, p. 459.

effet, celle dépression, s'exerçant sur la seclion «Iroite s de la galerie, y développe un cfforl total égal à As. En accompagnant ce plan mobile le long d'un déplacement L, elle produit le travail hsl. Or «L représente le volume Q engendré par ce déplacement, lequel s^' remplit d'air appelé du dehors. L'expression devient, d'après cela. AQ, et Ton voit que le travail nécessaire pour engager dans les travaux un certain volume d'air est le produit de ce volume par la dépression.

Appliquons, en particulier, ce résultat au débit q^ c'est-à-dire au volume injecté pendant une seconde; le travail correspondant sera de même hq. Comme, d'ailleurs, il est développé jiendant l'unité de temps, il correspond à la puissance en chevaux :

ou, en effectuant :

(2) OM'àokq.

1143 — Actuellement, pour exprimer A, nous supposerons, eu premier lieu, que le réseau à parcourir se compose d'un prisme unique muraille, puits ou galerie, de longueur totale /, et dont la seclion a pour périmètre p. Celle seclion restant invariable, d s'avançant, durant Tunité de temps, d'une distance marquée par la vitesse v, engendre pendant cet intervalle un cylindre qui a pour volume sv, et qui mesure précisément l'appel d'air q; d'où l'égalité :

Le mouvement étant uniforme, d'après la constance de celle seclion, la force vive ne subit aucune variation. Le travail moleur demeure donc égal au travail résistant. Si l'on néglige celui de la pesanteur, ces travaux se réduiront à ce qui concerne, d'un côl(''. la force motrice, et, de l'autre, le frottement (*). Comme, du l'esté.

(t) Voy. n» 1147, noie.

VENTILATION DES MINES. 5iô

ils sont développés pour un même parcours, leur égalité implique celle des deux forces elles-inômes. Or TefTort moteur a pour valeur Air. D'autre part, on sait (') que le frottement est proportionnel à la surface de contact pi du fluide et de la paroi, ainsi qu'au carré v^ de la vitesse ("). Il aura donc pour expression clpv*, «Mulésignant par c un coefficient constant convenablement choisi ('). On obtient ainsi définitivement Téquation:

Si le trajet comprend plusieurs prisnlcs analogues, la pression finale de Tun constitue la pression initiale du suivant, et son excès sur la nouvelle tension finale sert à faire franchir cette seconde travée. La formule (5) permet d'ailleurs de calculer la vitesse dans chacun des trajets partiels. On aura donc, par la différence entre les deux tensions extrêmes de tout le parcours, la dépression motrice nécessaire pour faire franchir la totalité du circuit à un volume d'air déterminé, laquelle sera, en même temps, la somme de toutes les dépressions élémentaires échelonnées en cascades successives (*).

;' Haton de la GoupilliéiT (Traité des mécaniêmeê, p. 453).

i'i X. Râteau, ingénieur au Corps des Mines, à la suite d*expérîences effectuées à ^onlranibert, a été conduit à cette conclusion que la dépression serait proportionnelle, non au carré de la Wtessc, mais à sa puissance 1,75 (BuH. min., 3*, VI, 134). Depuis 1(^1^, )i. Murgue, par des observations faites dans des galeries boisées ou muraillces des liimcs de Bessègrs, a trouvé que la loi de propoitionnalité au carré de la vitesse se vériflait d'une manière sunisante, pour qu'on puisse l'admettre comme exacte dans la pratique des mines [Bull. min.,Z; VII, 25). La Commission prussienne du grisou était arrÎTée à une conclusion semblable [Bull, min., 3*, 111, 455).

', Quelques auteurs ont introduit dans cette formule la densité n de l'air de la mine, la i>*siâUnce au frottement croissant en raison directe de cet élément. Le coenicient c {imid alors une valeur diflercnte. Mais si, tout en introduisant l\ dans la formule, on 'PPf'lIe CI une constante égale à la densité moyenne de l'air des mines, l'expression du

froUementesl représentée par c Ip v* — On voit ainsi que la formule que nous adoptons revient à supposer que — est constamment égal à 1 . La densité de l'air est, en effet,

si>n$iblement uniforme dans les mines ; ses variations sont en tout cas insigni liantes, par I rapport à celles du coeffîcient c, qui, comme on va le voir, n'est pas connu avec pi-éci- *«mdan» chaque cas particulier [BuU. min., Z\ Vil, 8).

Ce mode d'évaluation de la dépression motrice nécessaire suppose que les travaux