OU DE L’AI R ACE DES MINES

INORGANISATION de l’homme lui permet de descendre dans les Aibage. mines les plus profondes, si l’air y est propre à la respiration, sans que Caujcs dum.nil’accroissement de pression qu’éprouve l’atmosphère, au fond de ces excavations, lui soit nuisible ou même incommode. Ce n’est donc pas la densité, c’est l’impureté de l’air contenu dans les mines, qui exige des travaux de sûreté , connus sous le nom A' titrage ou d’aérage. Cette réflexion suffit pour faire voir qu’il ne faut pas attendre qu’une exploitation soit déjà profonde, pour s’occuper de cet objet; ce doit être, au contraire, un des premiers soins du mineur.

Les causes qui concourent à vicier l’air dans les mines , sont , la respiration des hommes, la combustion des moyens d'éclairage, le tirage des trous de poudre (et quelquefois le travail par le feu), la corruption des bois, et en général la fermentation des matières végétales et animales, ,

la décomposition des pyrites, les vapeurs arsenicales, mercurielles et sulfureuses , les exhalaisons et les poussières de certaines roches dures ou bitumineuses, enfin les gaz qui se dégagent des combustibles fossiles et des eaux stagnantes.

Parmi ces causes d’altération de l’air , les unes existent dans toute But de l'orage, mine en activité, les autres sont particulières à certains genres d’exploitation , d'autres enfin agissent principalement dans les excavations délaissées : mais par- tout les mêmes phénomènes ont lieu; par-tout la proportion d’oxigène, c’est-à-dire la partie respirable, tend continuellement à décroître dans la masse d’air qui remplit les excavations , et des gaz délétères se développent avec plus ou moins d'énergie. Faire en sorte que ces gaz soient continuellement remplacés par un air où l’oxigène

Airage.

G.? dclcicrcs.

se trouve dans la proportion qui convient à la respiration et à la combustion , tel est le but de l’airage.

Les gaz délétères sont principalement le gaz acide carbonique, l’azote , le gaz hydrogène , les vapeurs d’arsenic et les vapeurs de mercure. Ce sont les deux premiers que les ouvriers comprennent sous le nom de moffette [base relier J', ils appellent le troisième brisou ou grisou, feu brisou , air inflammable ) ' schlagcnJe retierj; ils rencontrent moins fréquemment les deux derniers.

Ces gaz se présentent, dans les mines, tantôt séparés l’un de l’autre, d’après leurs différentes pesanteurs spécifiques, tantôt mélés ensemble, tantôt combinés avec d’autres substances qui les modifient de diverses manières. Le gaz acide carbonique, plus lourd que l'air atmosphérique, occupe ordinairement les lieux les plus bas; il est produit, dans les mines, par la respiration, par la combustion, par la corruption des bois et d’autres matières; il paroît qu’il s’en dégage aussi de certaines roches, particulièrement des trapps.des schistes bitumineux , et de la houille.

L’azote, plus léger que l'air atmosphérique, tend à se porter dans les parties supérieures des excavations. C’est un des résidus de la combustion , de la respiration , et de la décomposition des pyrites.

Le mélange de l’azote et de l'acide carbonique est fréquent dans les mines; il en résulte un gaz d’une densité moyenne, qui se rapproche de celle de l’air respirable.

Le gaz hydrogène , plus léger que l’air atmosphérique, tend à se porter vers le faite des excavations , où quelquefois on l’aperçoit comme line vapeur blanchâtre, floconneuse ou filamenteuse; mais, comme il est souvent mêlé de gaz acide carbonique, sa pesanteur spécifique s’accroissant par ce mélange, il tapisse les parois des espaces souterrains. Ce gaz provient sur-tout des eaux stagnantes et des combustibles fossiles, particulièrement de la houille grasse, d’où il se dégage, avec un bruissement sinistre, à l’état de gaz hydrogène carboné. C’est dans les temps d'orage que l’hydrogène se montre le plus abondamment. Ce gaz est le plus dangereux ennemi du mineur: souvent.à l’approche d’une lumière, il s’enflamme avec une détonation terrible. Tout-à coup , les hommes peuvent être brûlés, suffoqués, lancés au loin, les travaux bouleversés

et incendiés. Quelquefois, sans aucune détonation , le gaz hydrogène Amer, cause b mort des hommes: ii produit , ainsi que l’azote et le gaz acide carbonique, l’effet funeste qui est connu sous le nom d' asphyxie ; mais l’effet de l’acide carbonique est plus lent et peut encore laisser quelque espérance de salut, tandis que les deux autres gaz agissent tout à-coup, comme le poison le plusactih ( Vyei ce qui précède , chap. VII, concernant le gaz hydrogène, et l'éclairage des mines où il abonde.)

Les vapeurs d’arsenic et les vapeurs de mercure, plus pesantes que tous les gaz dont ii vient d’étre question, tendent à se précipiter dans les lieux bas, où elles se mêlent avec le gaz acide carbonique. C'est principalement dans les mines de pyrites arsenicales, ou de cobalt, ou d’étain, qu’il se rencontre des vapeurs d’arsenic , quelquefois reconnoissables par leur odeur d’ail : tant qu’elles sont peu abondantes, on ne les redoute pas plus que les vapeurs sulfureuses. Quant aux vapeurs mercurielles qui sont particulières aux mines de mercure, on a reconnu, à Idria, b nécessité de n’exposer les ouvriers que de temps en temps à leurs pernicieux effets. (Vtrye^ pi. 20.)

Il est rare que, dans les mines, on puisse employer des moyens Moyens chimichimiqucs pour neutraliser les gaz délétères ; cependant , on répand ‘J1"3quelquefois de la chaux en poudre ou de l’eau de chaux , dans une excavation où abonde le gaz acide carbonique , afin qu'il soit absorbé par ce réactif. Quelquefois, et même trop souvent, on va enflammer le gaz hydrogène quand il n’est qu’en petite quantité, afin que se combinant avec l’oxigène de l’air atmosphérique et détonant , ainsi qu’on l’observe dans un laboratoire de chimie , l’hydrogène se transforme en eau et cesse d’étre redoutable; mais, dans les mines, quelque précaution que l’on prenne pour une telle expérience , elle est toujours trèsdangereuse , et le succès même le plus complet ne peut promettre que quelques momens de tranquillité, parce que le dégagement du gaz délétère ne tarde pas à se renouveler.

C’est dans les lois de l’équilibre et du mouvement des fluides, que Ch0\x de» l’art des mines trouve ses principaux moyens d’airage. Le but qu’on mo>'CIlsdoitse proposer est d’établir, dans les travaux, une circulation assurée d’air atmosphérique, c’est-à-dire, de faire en sorte que l’air respirable 2. 28

ÀIRAOr.

Canaux d'airagc.

Circulation spontanée.

entre constamment dans les excavations, qu’il les parcoure, et qu’il en sorte bientôt avec les gaz délétères: ainsi , nous ne nous arrêterons pas à certains moyens provisoires, qui ne sont propres qu’à exciter un mouvement accidentel et momentané, dans la masse d’air que renferme une excavation; tels sont des pierres.de l’eau, des pétards enflammés, que i’on jette quelquefois dans un espace souterrain , quand il n’a pas été fréquenté depuis plusieurs jours; des branchages qu’on y agite, des troncs d’arbre qu’on allume et qu’on suspend dans un puits. De ces procédés, qu’on pourroit appeler moyens Je f/ertuibaiitm , il peut résulter quelquefois un mélange de l’air respirable avec les gaz délétères , qui soit propre à masquer les propriétés de ces derniers; mais les moyens d’airage proprement dits sont les moyens constans de circulation.

Nous appellerons, en général , canaux d’airage , ces tubes souterrains , de dimensions quelconques , dans lesquels la circulation s'opère ; ce sont , tantôt les percemens nécessaires aux autres objets de l'exploitation, tels que puits, galeries et tailles, sans aucune disposition particulière, tantôt ces mêmes percemens disposés convenablement par dd» cloisons, par des murs, ou par des portes d’airage.

Souvent, avec ces canaux, il est nécessaire d’en combiner d'autres qui ne servent qu’à la circulation de l’air; ce sont des puits ou galeries d’airage, quelquefois des trous de sonde qui en tiennent lieu, et enfin des tuyaux de conduite dits carnets ou canards [ wetterlutte J.

La circulation a lieu dans ces canaux d'airage, tantôt spontanément, c’est à dire, d'après les relations seules que le mineur a établies entre eux; tantôt avec le secours d’un moteur.

Considérons successivement la circulation spontanée et la circulation aidée par un moteur.

Les effets de la circulation spontanée sont foqdés sur l’uniformité de la température qui règne ordinairement sous terre en toute saison; sur la différence des températures que présentent l’air extérieur et l’air intérieur dans une même saison; sur la différence des niveaux auxquels sont situés les orifices des percemens souterrains; enfin sur la différence des dimensions que présentent leurs sections transversales: tels sont les principaux objets à considérer dans l’airage d’une mine.

Al

On sait qu’ordinairement la température souterraine est d’environ dix à douze degrés au-dessus de zéro du thermomètre de Réaumur, tandis qu’à l’extérieur le même thermomètre se tient beaucoup [dus haut pendant l'été , et beaucoup plus bas pendant l’hiver. C’est en combinant cette observation fondamentale avec les premiers principes de l’équilibre des fluides élastiques, qu’on peut aujourd’hui expliquer, présoir et gouverner, pou. ainsi dire, les phénomènes de l’airage, qui furent long-temps des prodiges pour les plus habiles mineurs.

Ainsi, en général , i .* si deux puits ou deux galeries qui se communiquent, ont leurs orifices au meme niveau, sur la surface du terrain, pendant l’hiver, l’air extérieur , plus dense que l’air intérieur, entrera indifféremment par l’un ou par l’autre orifice ; et pendant l’été , l’air intérieur, plus dense que l’air extérieur, restera stagnant. Ordinairement, en pareil cas, l’air intérieur sort, pendant l'hiver, par le percement le plus étroit, parce qu’il y est moins refroidi , et par conséquent plus léger.

Quelquefois, par la même raison, l’air intérieur suit les parois d’uu puits pour sortir, tandis que l’air extérieur entre suivant l’axe.

2 ° Si les orifices sont à des niveaux différens, pendant l'hiver, (a colonne d’air extérieure exerçant, en raison de sa hauteur, une pression plus forte sur l’orifice situé le plus bas, i’air entrera par cet orifice et fera sortir l’air intérieur par l'orifice situé le pius haut ; mais, pendant l’été, l’inverse a lieu , parce que la colonne d’air intérieure , qui se trouve au-dessous de l’orifice le plus élevé , est plus haute, plus pesante que celle qui correspond à l’orifice placé le plus bas , et parce que, dans cette saison, l’air extérieur est moins dense, moins pesant que l’air intérieur.

3.“ Dans les circonstances où la température est à-peu-près la même à l’intérieur et à l’extérieur, ces effets se ralentissent ou même cessent, parce qu 'alors il y a équilibre entre les colonnes dair qui correspondent aux deux orifices. Il en résulte stagnation de l'air dans la mine: c’est ce qu’on observe souvent à l’époque des équinoxes.

4»’ Comme il est très-ordinaire qn’au fond d’un puits dont l’orifice est sur «ne montagne, aboutisse une galerie dont i’orifice-est dans 1* valiée , on peut d«É', en général , que , dans l’été , l’air intérieur sort par la galerie, et que dans l'hiver, il sort par le puits, faisant place, dan»

Divers cas.

Airage

Cheminées d'airage.

Galeries et puits.

chacun des deux cas, à l’air extérieur qui entre par l’autre orifice ; mais ici, les circonstances locales occasionnent de fréquentes exceptions. Ainsi, par exemple, si l’orifice d’une galerie est situé dans une vallée habituellement froide, tandis que l’orifice du puits est sur une montagne exposée aux ardeurs du soleil, l’air pourra sortir par le puits pendant l’été comme pendant l’hiver; c’est ce qu’on observe fréquemment. Toutes les variations d’humidité, de température, et, en un mot, d’élasticité de l’air , toutes les agitations que l’atmosphère est susceptible d’éprouver, tant à l’extérieur qu’à l’intérieur, peuvent modifier les effets quiontordinairementlieu dans les canaux d’airage; mais, danstous les cas, on peut prévoir les résultats, d’après les principes qui viennent d’étre rappelés.

Ce qui précède suffit pour faire voir combien il peut être avantageux de placer à différens niveaux les orifices des percemens souterrains. Plus il y aura de différence de hauteur entre les colonnes d’air situées à l’intérieur, au-dessous des orifices, toutes choses égales d’ailleurs, plus la circulation spontanée s’établira facilement.

Si la disposition naturelle du terrain ne permet pas de pratiquer de* percemens à différens niveaux, il est toujours possible de percer deux puits, et d’élever, sur l’un d’eux, une cheminée de zoà 30 mètres qui produise le même effet qu’un puits supérieur à l’autre. Une telle cheminée doit présenter les memes dimensions par en haut et par en bas, afin quelle puisse servir tantôt à l’entrée, tantôt à la sortie de l’air. Elle est ordinairement surmontée d’un entonnoir recourbé, dont on a soin de tourner l’ouverture vers le côté d’où vient le vent , ou vers le côté contraire, suivant que l’air doit entrer ou sortir par le puits ainsi disposé.

Pour que l’air extérieur pénètre dans une galerie dont l’orifice est situé au jour , il faut qu’elle n’ait pas une inclinaison trop forte ; car , l’air entre dans une telle galerie suivant une ligne horizontale , et il n’y parvient que jusqu’aux points où le sol de ia galerie se trouve être de niveau a\ec la ligne supérieure de son orifice. Au delà de cette limite , il devient indispensable d’établir des puits d’airage , ou, en général, des canaux de communication , ainsi que l’indiqueront plusieurs des exemples réunis dans notre Atlas. Il est clair que, comme le percement

Airage.

d’un puits établit une communication qui facilite l’airage d’une galerie, de même le percement d’une galerie peut faciliter l’airage d’un puits.

On se contente quelquefois d’établir les communications nécessaires Trous de «ondr. par des trous de sonde qui, dans plusieurs circonstances, peuvent éviter des percemens dispendieux. Il importe alors de bien déterminer la direction de chaque trou , et de lui donner des dimensions telles , que son humidité intérieure ne nuise pas à l'effet de circulation qu’il doit produire.

Souvent aussi, pour ne pas multiplier les percemens nouveaux, il Cioi»usctp!aa. suffit d'établir une cloison qui divise en deux canaux d’airage, soit un c"crs’ puits, soit une galerie, soit l’un et l’autre. Une telle cloison, qui doit toujours être exactement assemblée, se place verticalement dans un puits, et tantôt verticalement, tantôt horizontalement, dans une galerie.

Dans ce dernier cas, nous l’appellerons un plancher d’airage. Deux exemples simples vont faire sentir l’avantage de semblables dispositions.

Supposons qu’il s’agisse de pousser une galerie dans une montagne, E«rapki. à partir du jour; voici comment on peut procéder : à quelques toises au-delà de l’orifice de la galerie, on creuse un puits d’airage, qui l’atteint bientôt; cela fait, on établit, un peu au-dessus du sol de la galerie, un plancher horizontal qui la divise en deux compartimens , et qui s’étend jusqu’à la taille, en passant par-dessous le puits. Au bas de ce dernier, entre lui et l’orifice de la galerie, on ferme le compartiment supérieur, par une porte verticale d'airage, qui empêche l’air extérieur d’entrer.

Il en résulte que l’air extérieur, entrant par le compartiment inférieur, va, sous le plancher, se rendre vers la taille, et de là remonte par le puits. Quelquefois un semblable plancher d’airage est établi , non pas au sol , mais au faîte d’une galerie ; c’est toujours par une disposition analogue à celle que nous venons de voir. Quand un plancher est établi au sol d’une galerie d’écoulement , il arrive souvent que l’eau qui coule sous ce plancher détermine la circulation de l’air, soit en l’entraînant au dehors dans son mouvement, soit en refroidissant le compartiment où elle coule, plus que le compartiment supérieur : on se rendra facilement raison de ces effets.

S’agit-il de creuser un puits î souvent on le divise , d’une manière analogue, en deux compartimens destinés l’un à l’entrée, l’autre à la sortie

Ain ace.

Précaution» à prendre.

Circulation aidée.

Moyen» de conv prcfeiuli.

de l’air, et on établit une cheminée additionnelle sur l’un des compartiniens: il en résulte, dans certains cas, une circulation spontanée; mais ordinairement, dès que le puits devient profond, il faut avoir recours à un moteur, ainsi que nous le verrons plus tard.

Pour que l’air circule bien dans les canaux d'airage , il faut qu’il suive , autant que possible, une ligne droite, ou du moins que les sinuosités de son cours soient foibles et arrondies. Il importe aussi de ne conduire l’air que dans les espaces souterrains où le travail exige son renouvellement, et d’éviter tout circuit inutile. S’il existe des excavations délaissées qui contiennent de l’air vicié, on l’y enferme soigneusement, pour que l’air entrant n'aille pas se mêler avec lui. Souvent aussi l’on environne les espaces remblayés , de murs dont le revêtement extérieur sert de paroi aux canaux d’airage : enfin , s’il est des espaces dans lesquels l’air sortant puisse alier.s’accumuler, on lui en interdit l'accès par des portes , des cloisons ou des murs d’airage. Nous verrons , principalement dans les mines de houille , plusieurs exemples de ces dispositions.

Considérons maintenant la circulation aidée par un moteur. Quand des moyens d’airage qui viennent d’étre exposés, il ne peut résulter une circulation spontanée, on combine avec eux, soit un moyen de compression propre à faire entrer l’air extérieur dans les travaux, soit un moyen d« dilatation propre à en faire sortir l’air intérieur. Dans le premier cas, les gaz délétères sont en partie refoulés au dehors par le courant d’air introduit , et en partie mêlés avec lui. Dans le second cas. les gaz délétères , aspirés au dehors, dans l’un des canaux d’airage , font place à l air atmosphérique qui entre par un autre canal; il en peut résulter un renouvellement continuel et complet d’air respirable, dans tous les canaux intermédiaires , s’ils sont disposés d’après les principes que nous avons rappelés.

Le choix ne sauroit être douteux entre- ces moyens, d’après leur effâcacité; mais vu les dépenses et le temps qu’exige quelquefois l établissement d’une circulation aidée par les moyens de dilatation, il est des mines où l’on emploie encore les moyens de compression, comme moyens provisoires; il nous suffira de faire mention des plus usités.

Dans les contrées où il règne un vent fort, en en tire parti quelquefois, comme d’un moyen analogue à ceux qui nous occupent. Il peut alors

AllUCÏ.

être avantageux de disposer sur un puits de mine une sorte d’entonnoir monté en girouette, ou bien une cheminée divisée en compartimens ; en un mot, un tube dans lequel le vent puisse s'engouffrer, de quelque côté qu’il souffle, pour se porter ensuite , par des tuyaux , jusque dans la mine : si ce moyen est souvent peu efficace , il est du moins toujours peu dispendieux.

On peut employer, comme moyens de compression , toutes les espèces de soufflets dont nous aurons occasion de considérer ailleurs les diverses constructions. Deux machines de ce genre sont principalement usitées: l’une est connue sous le nom de tambour à vent ou ventilateur [windtrommelj; l’autre sous le nom de trompe [wassertromme/J .

Le tambour à vent est un cylindre creux, de 6 pieds de diamètre et Tumbouràvent d’un pied et demi de large. Il est traversé par un axe sur lequel sont fixées six ou huit ailes divergentes , qui s’étendent, dans le cylindre, depuis le centre jusqu’à la circonférence. Cette machine, mue par un homme qui est appliqué à la manivelle de son axe, peut envoyer jusqu’à une distance de J oo mètres l’air respirable quelle puise par une ouverture pratiquée au centre de l’une des bases du cylindre, et qui sort par une autre ou* verture pratiquée sur la circonférence.

La trompe est un long tuyau vertical, dans lequel l'eau entraîne de T rompt, l'air quelle dégage en tombant. ( Ve)’f£ pi. 4?» fig • 10 à r-y.) L’air comprimé dans une caisse de réception , par l’effet de la chute continuelle de l’eau, peut être porté, par un tel soufflet, jusqu’à une distance de taoo mètres. Quelquefois, sans établir une trompe complète, on fait servir à l’airage d’un espace souterrain, une chute d’eau reçue dans un tuyau vertical.

Pour porter de l’air à une grande distance, on a fait usage, avec succès, de la machine de Schemnitz, dans laquelle une colonne d’eau comprime une colonne d’air, d’une manière analogue à ce qui se passe dans la fontaine de Héron.

Comme moyens de dilatation appliqués à fairage, on emploie, soit Moyen» de dilata pompe aspirante, ce qui, moyennant une inversion facile, comprend utlon' toutes Les espèces de soufflets, excepté 1a trompe, soit un fourneau à courant d'air.

Airage.

Ventilateur du

Hartz.

Foyer d’airage.

T uyaux de conduite.

Organisation de l'airage.

Dans les mines métallifères, le moyen de dilatation (e plus en usage est un soufflet aspirateur, connu sous le nom de souffet a eau ou ventilateur du Hart^jHartjer t cttersat^j: nous en verrons la description parmi les machines. (Vaje^pl. 3 4 , fig- /a.)

Dans les mines de houille, on se sert, avec le plus grand avantage, du fourneau à courant d air, dit foyer J' airage : tantôt c’est une construction établie, soit au jour, soit dans l'intérieur de la mine; tantôt c’est un réchaud mobile et susceptible d'étre suspendu dans un puits à diverses hauteurs. Dans tous les cas, les dispositions doivent être telles, que le feu du fourneau tire son aliment de l'air intérieur qu'il aspire. Nous reviendrons ailleurs sur ces dispositions, au moyen des exemples. (Voyez Exploitation de la houille, pl. 26 , 29 et \ 1 ter.)

Il nous reste à dire quelques mots des tuyaux de conduite, que l’on combine avec les autres canaux d’airage. Ces tuyaux, dits carnets ou canards , sont construits ordinairement, soit en bois, soit en briques; ils sont établis dans les puits, dans les galeties ou dans les tailles, tantôt pour assurer la circulation spontanée de l’air, tantôt pour recevoir et porter au loin l’air extérieur que fait entrer une machine décompression, tantôt pour transmettre À un foyer ou moyen de dilatation, l’air intérieur qu’il doit aspirer, tantôt enfin pour distribuer l’air respirable entre plusieurs espaces souterrains, et toujours pour préserver la cohmne d’air , que ces tuyaux renferment, de tout mélange avec l’air qui remplit l’espace qu’ils parcourent.

Nous verrons, par les exemples, que pour organiser l’airage d’une mine, il est de la plus haute importance d’en avoir fa description géométrique, et de figurer, sur les plans et coupes, avec tous les détails nécessaires , le système qu’on se propose d’adopter pour la circulation et La distribution de l’air. De cette manière, une mine devient, pour ainsi dire, un vasteappareil pneumatique, où les effets sont prévus et assurés; mais on ne saurait obtenir la sécurité désirable, si l’on se comentoit habituellement d’employer divers moyens palliatifs qui sont rappelés cidessus; ces secours provisoires ne peuvent convenir que dans certains cas d'urgence.

IIe PARTIE.