TR A VAUX DE SÛRETÉ CONTRE LES AFFAISSEMENS ET LES EFFONDREMENS

EXPLICATION DES PLANCHES 9, 10, I I et 12.

Les moyens de solidité qu’on emploie dans les mines sont, i.* fa forme des excavations, qui , dans certains cas, ménage des piliers de la substance exploitable; 2.* le remblaiement, qu’on laisse quelquefois s’opérer de lui-méme par aflaissement, et qu'on exécute plus souvent avec des déblais disposés en massifs, soit sur le sol même des espaces excavés, soit sur des supports construits en bois ou en pierre; 3.° le boisage , dont le nom comprend tous les travaux de sûreté qui sont exécutés avec du bois , dans les tailles , dans les puits et dans les galeries ; 4° le muraillement, qui souvent remplace le boisage.

De ces quatre moyens, nous ne considérerons les deux premiers qu’à laide des exemples d'exploitation dont nous devons nous occuper plus tard. Quant au boisage et au muraillement, comme ils sont plus susceptibles d’étre considérés d’une manière générale, il est à propos de jeter, dès-à-présent , un coup d’œil sur ces deux objets importans.

Choisir les essences de bois convenables pour le but qu’on se propose ; comparer la résistance dont chaque pièce est capable , avec la charge quelle doit supporter , et proportionner l’une à l'autre; disposer toutes les pièces de manière que leur force, employée le plus avantageusement possible, assure la solidité des travaux; enfin , mettre les pièces de bois à l’abri des atteintes que peuvent leur porter le tirage à la poudre , la chaleur, l’humidité et l’impureté de l’air; telle est, en peu de mots, la théorie du boisage.

biais dans la pratique, il s'en faut bien que le mineur soit maître de satisfaire à toutes ces conditions : rarement il a le choix des essences de bois; trop heureux quand il en obtient une en quantité suffisante. La charge que les pièces de bois auront à supporter n’est presque jamai.;

susceptible d'être exprimée en nombres : souvent on- ne peut que chercher à s’en faire une idée; et d’un autre côté, les calculs de la théorie sur la résistance des bois sont encore sujets à discussion. Le mineur se borne donc, en général, à observer dans quel sens et par quelle cause la charge presse sur telle ou telle partie du boisage. Alors, guidé par l’expérience et sur-tout par ses connoissances locales, il détermine les dimensions des pièces de bois, il oppose leur plus grande résistance à la direction suivant laquelle s’opère le plus grand effort; et dans un même ouvrage , il cherche à répartir la charge également sur des pièces de bois égales.

Quant aux dommages que peut éprouver le boisage , tant par la pression des masses que par les autres causes indiquées ci-dessus, le mineur les évite autant que cela lui est possible; mais souvent il est réduit à des réparations qui sont une partie essentielle du boisage.

Les bois dont on se sert ordinairement dans les mines, sont le sapin , le pin, le pinastre, le chcne , le hêtre et le charme; quelquefois on emploie en boisage perdu le frêne, l’aulne et le peuplier.

Les trois premières espèces semblent être redevables à leur résine, de la propriété quelles ont de durer long-temps à l’air et sous l’eau; elles ont de plus l'avantage de la légèreté: ce sont les bois qu’on emploie dans les plus grandes mines de l’Allemagne.

Le chêne est en général l’espèce la plus durable; mais c’est la plus coûteuse : on recommande de n’employer le chêne que long- temps après qu’on l’a coupé, à moins qu’il ne doive être placé sous l’eau. II est bon de le dépouiller de son écorce , avant de l’abattre , pour que l’aubier se durcisse.

Le hêtre est le bois qui dure le plus long-temps enfoui et sous l’eau; mais employé à sec, il est cassant , et il ne résiste pas aux alternatives de sécheresse et d’humidité.

Le charme, quoique compacte, ne dure pas long-temps à sec, mais bien sous l’eau; quant aux autres espèces, ce sont en général des bois cassans et de courte durée.

Quoique les savantes théories qui ont pour objet de déterminer la résistance des bois, n’offrent pas, à beaucoup près, dans les mines, les

Souorri!.

Bois employés.

Résistance des bois.

Soironri.

Murtiücment.,

mêmes secours que dans les constructions où l’on peut évaluer la quantité et la direction de la charge des pièces , il est cependant nécessaire , pour bien diriger une exploitation de mine , de connoître les principes à l’aide desquels on mesure la résistance des bois. Un directeur éclairé pourra tirer un grand secours, à cet égard, du Traité que M. Girard a publié sur la résistance des solides, et particulièrement des expériences de ce savant ingénieur sur la force et l’élasticité des bois de chêne et de sapin (Paris, 1798). On trouve d’ailleurs, dans le Journal des mines de France, plusieurs mémoires très-intéressans sur le boisage des mines; nous devons nous borner à y renvoyer le lecteur. Ce sera au moyen de quelques exemples que nous reviendrons plus tard sur cette matière , en considérant les pi. 9 , 1 o , 1 1 , 1 $ , 30 et autres.

Outre les considérations d’intérêt public , qui recommandent l’économie des bois, il est de puissans motifs d'intérêt particulier, qui conseillent l’emploi du muraillement aux expioitans de mines , par-tout où les localités le permettent : le muraillement dure plus long-temps que le boisage ; il dédommage ainsi l’entrepreneur des premières avances .qui sont en général plus considérables pour muraiifer que pour boiser les ouvrages souterrains. Le muraillement exige moins d’entretien que le boisage, et par là il assure une économie de matériaux et de surveillance: moins sujet. à réparation, il occasionne moins d’interruption de travail que le boisage, et il facilite beaucoup plus la reprise des anciens ouvrages, quand on sait qu’ils sont soutenus par ce moyen: enfin, le muraillement est capable de supporter plus de charge que le boisage. C’est d’après ces motifs, joints à la comparaison du prix local des matériaux, qu’on peut se déterminer pour l’un ou pour l’autre moyen , dans tel ou tel lieu , dans telle ou telle circonstance. En général , le muraillement convient sur-tout aux ouvrages permanent, c’est à-dire, aux puits et galeries qui doivent avoir une durée indéfinie.

On distingue , dans les mines , le muraillement des galeries et le muraillement des puits: l’un et l’autre s’exécutent, d’après les mêmes principes, à laide de murs et de voûtes ou arceaux; mais ces étais de pierre sont diversement disposés dans les galeries et dans les puits. Les exemples qui sont réunis dans notre Atias, sur les pl. 9, 10 et 12, donneront une idée générale des constructions usitées dans les mines.

Les murs y sont employés pour résister à une pression horizontale ou verticale. Toute pression latérale , agissant suivant une ligne inclinée, peut être ramenée à ces deux cas par une décomposition des forces; la construction des murs n’offre ici rien de particulier.

Les voûtes usitées dans les mines sont en général des berceaux plus ou moins longs , construits autour d’une courbe génératrice. L’axe d’un tel berceau est tantôt horizontal ou foiblement indiné , comme dans les galeries, tantôt incliné ou vertical, comme dans les puits. On peut appeler voûtes complétés celles dont la maçonnerie enveloppe , de toutes parts , une courbe fermée , et voûtes partielles, celles dont la maçonnerie n’enveloppe qu’une portion de courbe. Les arceaux ne sont autre chose que des voûtes partielles, d’une longueur peu considérable ; souvent on les dispose en arcs-boutans. { Voyej^ pl. 1 2 ,fg. g et ij.)

Les courbes les plus usitées comme génératrices , dans les voûtes souterraines, sont le cercle et l’ellipse; l’une ou l’autre figure peut être employée pour engendrer une voûte complète dans le muraillement d’un puits vertical. L'ellipse convient pour engendrer une semblable voûte dans le muraiHement d’une galerie. C’est sur des portions de ces courbes que se construisent les voûtes partielles qui sont distinguées par les diverses dénominations de voûte à plein cintre , voûte circulaire surbaissée, voûte d’ogive ou gothique, voûte en anse de panier, voûte elliptique surhaussée, voûte elliptique surbaissée.

On a proposé d’employer, dans les voûtes partielles , la chaînette renversée, parce que sa courbure est la plus favorable à l’équilibre des pierres qui se pressent réciproquement dans l’arc d’une voûte; mais, parmi toutes les courbes qui viennent d’étre indiquées , celles que l’on préfère, d’après l’ensemble des considérations propres à déterminer le choix du mineur, sont, la voûte à plein cintre , la voûte circulaire surbaissée, la voûte elliptique surhaussée. En général, les arceaux se construisent sur un arc de cercle , comme des voûtes circulaires surbaissées.

C’est dans les ouvrages consacrés à l’art de bâtir, qu’on cherchera des développemens ultérieurs sur cette matière ; mais nous croyons devoir indiquer aux mineurs praticiens un traite spécial sur le muraille-

Solidité.

Constructions <ki mines.

Voûtes,

A rcKftecture des mines.

Solidité.

Matériaux.

ment souterrain , ouvrage publié en allemand parM. Erler. (Voy. Vtrsuck einer anlàtung jiir strecken ■ unA-schackt-mauenmg. Freyberg, 1796.) Nous remarquerons aussi que les règles générales de l’art de bâtir sont susceptibles de plusieurs modifications à l’égard des mines, d’après la différence des données que l’architecte et le mineur ont à prendre en considération.

Par exemple, le mineur, ayant une roche inébranlable pour point d’appui de ses voûtes, n’a pas à craindre le renversement des culées. U ne peut établir ses voûtes souterraines , qu’après un déblaiement coûteux et à l'aide d’un boisage provisoire. Ainsi, dans les mines, les voûtes à plein cintre sont en général préférables aux voûtes surhaussées, et les voûtes surbaissées sont préférables aux voûtes à plein cintre, quoique le contraire ait lieu dans l’architecture ordinaire , quant à la poussée. D’un autre côté, le mineur n’a ordinairement à construire que des voûtes dont la corde a peu de longueur , et qui doivent supporter des pressions considérables. Ainsi , dans les mines , l’épaisseur d'une voûte excédera quelquefois de beaucoup les proportions ordinaires qui sont établies par l’architecture , entre la longueur de la corde et la distance de l’intrados à l’extrados, tandis que l’épaisseur des murs de culée, quand il en est besoin dans les mines, y sera moins considérable, relativement à l’épaisseur de la voûte, qu’elle ne le seroit dans un édifice. Souvent, pour déterminer l’épaisseur d’une voûte, le mineur est obligé de la considérer comme un étançon courbe de maçonnerie ; cet étançon doit alors avoir une épaisseur telle, que, si l’on fait disparoîire sa courbure, en tirant des lignes droites entre les deux arcs parallèles, depuis le lieu de la charge jusqu’aux points d’appui, son intérieur présente encore des élançons prismatiques de pierre , qui soient convenablement placés entre les points d’appui et la charge , c’est-à-dire , qui soient capables d opposer à celle-ci une résistance rectiligne, sans aucune interruption , et sans que le prolongement de ces élançons prismatiques , au-delà des points d’appui, sorte jamais de la roche dans laquelle ils doivent entrer.

Quant à l’emploi des matériaux, on distingue, dans les mines, le muraillement à pierre sèche, et le rauraillement au mortier : le premier exige ordinairement que toutes les pierres soient taillées (car on ne

peut guère appeler muraillement une certaine disposition symétrique de Solicité. déblais informes , qui a lieu dans certains cas); le second s’exécute, soit avec des pierres , dont la plupart ne sont que dégrossies , soit avec des briques ordinaires ou façonnées exprès. Le muraillement au mortier est aujourd’hui préféré assez généralement, parce qu’avec moins de frais , il procure autant de solidité que le muraillement à pierre sèche: ainsi, par exemple, dans la construction d’une voûte souterraine, on ne taille complètement que trois voussoirs, ceux des deux côtés, et celui de la clef. Cependant, le muraillement à pierre-sèche est employé, lorsque l’abondance des eaux fait craindre l’emploi du mortier: souvent alors les substances chariées par les eaux se déposent entre les joints , où elles forment un ciment naturel.

Le choix des pierres, et la détermination du lieu qui pourra les four- Cli..i*d« pierres, nir, méritent une attention toute particulière de la part du mineur; car il doit toujours construire très-économiquement et dans la vue d’un bénéfice immédiat; nouvelle différence, et qui n’est pas la moindre, entre l'architecture ordinaire et l’architecture des mines. Le gîte exploitable offre rarement des pierres de bonne qualité, c’est-à-dire, propres à résister aux influences de l’air et de l’eau, en même temps qu’à une forte pression. Il faut alors tirer les matériaux d’une carrière voisine, d’où le transport vers la mine soit facile et peu coûteux.

Les roches de gneiss et de hornblende, non décomposées , sont les plus propres au muraillement; les roches schisteuses, marneuses, et le grès argileux , sont rarement capables de servir; il importe d’éviter les roches pyriteuses. Quand on emploie les briques , qui sont quelquefois une précieuse ressource, et principalement dans les mines de houille, leur préparation exige le plus grand soin.

Le meilleur ciment se compose de chaux éteinte, de sable de rivière , Ciment, et d’eau dépourvue de substances métalliques : quelquefois , on remplace le sable, en tout ou en partie, par le moyen de laitiers de fonderie, qui doivent être choisis avec précaution. Quelquefois aussi le plâtre, la mousse, l’argile sont employés dans le mortier, mais avec moins davantage que la chaux éteinte, parce que celle-ci est, de toutes les substances, la seule qui n’éprouve plus aucun retrait, une fois quelle a produit son effet

SOUDITS.

dans le mortier. Nous aurons occasion de voir ailleurs que , dans la mine «lu Rammelsberg au Hartz, on emploie, comme mortier, un mélange «le minerais vitrioliques et de plâtre; il n’offre la consistance désirable que parce que le vitriol n’y est pas trop abondant, et parce que lamine du Ram* melsberg étant exploitée par le feu , l’air intérieur s’y maintient constamment à une haute température. Sans la première de ces conditions, le mortier augmenterait de volume et ferait éclater le muraiiiement ; sans la seconde, il tomberoit bientôt en déliquescence.

Renvoi aux pl. Les notions générales que nous venons de présenter, concernant le *'*• boisage et le muraiiiement des mines, serviront d’introduction aux

exemples que nous avons à considérer. Voyons d’abord une galerie d’écoulement exécutée, à l’aide de ces moyens, dansun terrain mouvant.

L’exemple est tiré des mines de houille du pays de Tecklenburg , qui sont indiquées sur la pl. i. ( Voye^ aussi tome 1 de cet ouvrage, page 4 i .)

Galerie d'écoulement dans un terrain mouvant , au pays de Tecklenburg ;

Déblaiement , Boisage et Muraiiiement.

Terrain La pl. 9 fait voir, yvcXtsfg. / et 2, (a disposition générale du ter- MUp|'*r'T’ rain, du gîte exploitable et du percement de la galerie; les figures

— suivantes (j à p ) offrent les détails du déblaiement, du boisage et du

muraiiiement qu’il a fallu exécuter pour atteindre le but indiqué.

Cette galerie d’écoulement, dont l’orifice est au point p, présentoir déjà, â partir de ce point, une longueur d’environ 100 toises [ou 2 1 o mètres], à la fin de l’année 1810, et sur cette longueur elle étoit entièrement muraillée.

Fig. 1 cti. Les fig. 1 et 2 montrent que cette galerie p b , pratiquée horizontalement dans toute son étendue , devra se prolonger encore d’environ 300 toises, avant de parvenir à la couche de houille indiquée sur le dessin. ( Voye^ a b sur le plan ,fg. 1, et a sur la coup t.fig. 2).

A partir de son orifice p , la galerie est d’abord pratiquée dans le sable, ensuite dans une argile bleuâtre , puis dans une alluvion mou-

vante , analogue au sable de rivière ; et enfin, d’après les sondages qui ont été exécutés, sur les points t à to, a, 3, c, d,f, et I à V, elle doit se prolonger encore de quelques toises, dans ce dernier terrain où les eaux abondent , avant qu’elle soit parvenue à la roche solide m m , c’està dire , à l’argile schisteuse , au-delà de laquelle est déposée la couche de houille a b.

La direction de cette roche m m est indiquée par les lignes x y , z k , pour l’espace correspondant.

Lorsqu’en commençant cette galerie, on fut arrivé à l’alluvion mouvante , on essaya tous les moyens connus , on fit tous les efforts imaginables , pour pousser plus avant le travail souterrain , et pour maintenir la galerie dans sa hauteur et dans sa largeur, à l’aide des palplanches et du boisage; mais la pression du terrain mouvant étoit si considérable , les eaux étoient si abondantes , que les plus forts cadres de boisage ne pouvoient résister, et quelquefois même étoient promptement écrasés. Quand on eut reconnu l'impossibilité de continuer ainsi le travail souterrain , on prit le parti d’exécuter, à ciel ouvert , cette portion de la galerie d’écoulement, qui passe à 4° pieds environ au-dessous de la surface du sol. Voici comment on a exécuté cet ouvrage difficile: pour plus de clarté, nous le considérerons comme étant en pleine activité.

On opère à -la -fois sur trois ateliers, ou espaces, dont chacun a IJ pieds de long et 8 à 9 pieds de large : ainsi, lorsque, dans l’espace, fig. g, la galerie est muraillée , au moyen des ouvrages que nous indiquerons plus tard , l’espace Jig. 4 est déjà déblayé et boisé jusqu’au niveau de la galerie; et dans l’espace fig. g, on travaille à extraire le sable mouvant , et à boiser les parois verticales de l’excavation.

Pour déblayer un tel espa et, fig. J , on commence par établir, à ses extrémités, les pièces de bois a a, par-dessus lesquelles on place uh cadre de boisage , formé par les pièces b b et par les pièces C C.

Parallèlement à celles-ci , on chasse les traverses a d entre les pièces longues b b. ( Vûpei les coupes verticales , fig. 6 et /, ainsi que le plan correspondant.) Cela fait, on enfonce, derrière le boi-

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