L'EXPLOITATION DES MINES

Par M. Émixk ftOMJÉ,

togcuicur citil, ' Aucieu Lie Te de l'École dci Mines.

et m. alpi» la corn.

Inventeur ci» il, ancien Élc\e de l'École Polytechnique et de l'École des Minet.

DKCXllJIÏ ARTICLE, Ml M. E. >OCtlÉ.

PERFORATEURS ET MACHINES DESTINÉES A ABATTRE LA HOUILLE (fin).

(Manches XXV, XXVI, XXVJI cl XXVIII).

PfcHFowATEt.ii a Aiu comprimé, de M. Dotriug (Prusse). ( bïg. 1.)

I.c perforateur de M. Doéring est mu par l'air comprimé. Il se compose d'un cylindre moteur de 0»', iuu de diamètre intérieur el de On,.300 de long. Dans ce cylindre se meut un piston auquel est tixée la tige qui porte le burin. ï/air comprimé est distribué par un tiroir ; il s'échappe librement du cylindre dans l'atmosphère. Deux roues ù rochet, munies de chiens, sont situées à l'arrière du cylindre el mises en mouvement par la tige prolongée du piston au moyen de fourches qui commandent les chiens; l'une des ruues A rochet sert à donner au burin un mouvement de rotation autour de son axe; l'autre rochet, celui qui est le plus rapproché du fond du cylindre moteur, est commandé également par les fourches reliées au prolongement de In lige de ce dernier; ce second rochet fait corps avec une roue dentée cylindrique en bronze qui commande un engrenage; cet engrenage fait avancer l'ensemble de l'outil le long de la tige filetée qui forme l'un de ses supports; une autre tige non filetée, parallèle à la précédente, complète le support du cylindre et de ses accessoires; cette dernière lige est embrassée par un manchon faisant corpsavec le cylindre moteur. Quand, par suite de son propre mouvement, le piston est arrivé a l'extrémité d'avant de la tige filetée, on le ramène en arrière au moyen d'une clé qui permet de manœuvrer l'engrenage indiqué précédemment. l a disposition de l'outil est telle que le foret n'avance que quand le pislon a développé toute sa course.

(.'appareil que nous venons d'indiquer constitue le perforateur proprement dit : il est porté par un chariot d'une construction particulière. A l'avant du chariot est un arbre creux fileté en fer de gros diamètre, qui reçoit, au moyeu d'un collet tileté, un bras à l'extrémité duquel le perforateur c*t relié par un tourillon vertical. I .'arbre fileté vertical est é\idé par derrière, suivant une de ses génératrice*, et une roue .i dents courbe*, tixée au bra* qui porte le perfora -

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leur, permet de monter ou d'abaisser cet outil le long de cet arbre. Il résulte de cette disposition qu'on peut donner au burin du perforateur telle direction qu'on voudra. A l'arriére du chariot sont deux caisses en tôle destinées a recevoir de l'eau; l'une d'elles est fermée hermétiquement et peut, au moyen d'un robinet auquel on adapte un tube en caoutchouc, recevoir l'air comprimé du

réservoir qui alimente le perforateur; un autre tube en caoutchouc, muni d'une lance à robinet, est fixé latéralement à celle caisse à eau; eu envoyant de l'air comprimé a la surface du liquide, on peut projeter de l'eau au fond du trou pour rafraîchir l'outil; un manomètre relié à celte caisse permet de connaîtra la pression de l'air qui agit dans le cylindre.

L'ensemble de ce chariot esl consolidé par des lames de tôle et supporté par

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quatre roues à boudins. Dans la galerie où l'on travaille, on cale l'appareil au moyen de coins sous les roues et d'éerous appuyant contre la partie supérieure du chariot et contre le toit de la galerie. Le chariot a environ im.J>0 de hauteur.

L'air comprime* est employé à une pression de i atmosphère i/i à 1 atmosphère 3/4; l'outil peut marcher à la pression de i atmosphère, mais sans produire d'effet utile. A la pression de 1 atmosphère 1/2, il donne 2o0 a 330 coups par minute.

Cette machine fonctionne actuellement aux mines de zinc de la Vieille-Mon- s tagne, à Moresnet. On a comparé ln son travail avec celui fait à la main par les ouvriers, au point de vue de l'avancement et du prix de re\ieut; les résultats ont été les suivants .* dans un mois, le perforateur de M. Doèring a percé 8 mètres de trous, tandis que, dans la môme période, le forage à la main n'a donné que 3 mètres d'avancement; en outre, tandis que le forage la machine coûtait t20r.f>G par métro, lo forage à la main revenait a 105r.88 le mètre.

Dans celte môme mine de Moresnet, il a été constaté, nous a-t-ou dit, que le perforateur manœuvré par deux hommes avait percé 3 mètres de trous dans quinze jours, tandis que douze mineurs, dans la même période, n'en avaient percé que 0n'.50; ces trous étaient creusés dans la grauvvacke : c'est une roche assez dure formée d'un mélange de grès quartzeux et de schiste argilo-siliccux; le travail était fait dans de bonnes conditions comme facilité de manœuvre, la galerie avait 2o,.40 de large sur 2n\70 de hauteur.

A l'Kxposition, avec un foret de 0m.040 de diamètre, l'avancement dans un granit très-compact de Normandie a varié de 0»n.Q30 à 0'".05o par minute, suivant la pression de l'air.

On a vu qu'il fallait 2 hommes pour manœuvrer le perforateur; les postes étant de 8 heures, cela fait « hommes par 24 heures attachés nu service de la machine.

Le tranchant des burins que l'on adapte à l'extrémité de la tige du piston du perforateur a la forme d'un Z dont les deux bras parallèles sont arrondis; il en résulte une asses grande régularité dans le percement des trous; on ne rencontre pas dans les trous creusés par ce perforateur, qui cependant subit de Tories vibrations, les ressauts qui se présentent dans les trous percés par d'autres perforateurs mécaniques ; leur surface intérieure est sensiblement polie. Le diamètre moyen des outils est de 0m.025 environ.

Un fait qui frappe, lorsqu'on examine cet appareil, c'est que le volume du perforateur proprement dit est très-petit relativement au volume total de l'appareil; c'est l'ensemble du chariot et du bras qui porte le perforateur qui forme la majeure partie du volume de la machine. On n'a pas essayé de placer plusieurs perforateurs sur le môme arbre fileté, il en résulterait d'ailleurs un grand effort sur cet arbre qui, par l'intermédiaire des bras articulés, supporte en définitive non-seulement le poids de l'outil et de ses bras oui -mômes, mais encore tout l'effort des chocs du burin contre la roche.

La manœuvre de cette machine est simple et commode; on pourrait la rendre plus rapide en éludant la nécessité de serrer avec une clé tous les boulons qui servent à fixer les différentes parties mobiles dans la direction voulue pour percer chaque trou; il suffirait pour cela de modifier la forme des tètes de ces boulons.

PERFonATEun a Ain coMPRini!, de M. 0. Bergstrocm (Suède) .(Pl. XXV.)

L'appareil imaginé par M. Bergstroém pour percer les trous de mines est fort simple. Il est mu par l'air comprimé ; il se compose (pl. XXV) d'un tiroir d'ad-

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mission destiné à distribuer l'air comprimé au cylindre moteur. Ce tiroir est composé de deux parties cylindriques A A, faisant corps avec une lige a; il reçoit son mouvement au moyen de deux petites bielles SS, qui sont elles-mêmes reliées au volant V. Un coin B, commandé par une vis D munie d'une manivelle à volant C, permet de serrer plus ou moins le tiroir d'échappement E contre sa table, c'est-à-dire de faire varier la résistance qu'il oppose au mouvement qui lui est communiqué par les taquets FF, et, par suite, de faire varier sa vitesse. L'échappement se fait directement dans l'atmosphère, la partie supérieure de la boite à tiroir étant librement ouverte dans son milieu. Au-dessous de la boite à tiroirs cylindriques se trouve le cylindre moteur G; dans ce cylindre se meut un piston H de 0«M04 de diamètre; sa course est de 0»».208 environ. La tige I de ce piston est venue de forge avec lui; elle porte à son extrémité la douille K qui doit recevoir le foret; elle est creuse, et dans son intérieur pénètre une autre tige cylindrique L qui porte sur son pourtour des cavités destinées à loger des clavettcB M par le moyen desquelles elle fait corps avec le piston; à cette tige est fixée une roue d'engrenage N qui engrène avec une vis sans fin P ; celte vis sens fin reçoit du piston, au moyen des deux petites bielles SS et du volant V, un mouvement de rotation qui, par la roue dentée, se transmet d la tige du piston H, c'est-A-dirc au foret, et fait tourner celui-ci autour de son axe. Le foret reçoit ainsi d'une façon automatique son mouvement de va-et-vient et son mouvement de rotation.

Le mouvement d'avancement n'est pas produit par l'outil lui-même; c'est l'ouvrier qui le donne h volonté et à la main; à cet effet, l'ensemble de l'outil est porté sur une tige en fer forgé T, terminée à une extrémité par une pointe; a l'autre extrémité, elle reçoit une barre munie de deux pas de vis, portant ' chacun une tête triangulaire; c'est celte barre qui sert à mettre l'outil en place, en le calant entre les parois de la galerie où l'on perce et une planche appuyée contre les cadres de boisage, par exemple, ou bien entre le toit et le mur de la galerie; cette lige T n'est pas complètement cylindrique; elle porte, suivant une de ses génératrices, une crémaillère dont les dents sont saisies par un système de deux roues coniques; l'une de ces roues X a son axe fixé au perforateur; elle est munie d'une manivelle m, de tello sorte qu'on peut, en tournant celte manivelle, faire avancer l'outil dans les deux sens sur la barre de support T.

Le jeu de cet appareil est facile à concevoir : en ouvrant le tuyau d'admission de l'air W, en faisant tourner a la main le volant V, on mettra le tiroir d'admission A A dans la position voulue pour qu'il admette l'air sur une des faces du piston H; le piston avancera, et en même temps uu mouvement de rotation sera transmis par les bielles SS à la vis P et par suite à. la roue N et au foret lui-même; le volant continuant a se mouvoir, l'admission aura lieu sur la face opposée du piston ; l'air qui se trouvo de l'autre coté s'échappera dans la galerie, et ainsi de suite : à chaque course du piston, la tige L, entraînant le foret dans son mouvement, tournera sur elle-même, toujours dans le même sens. On a soin, pour ménageries forets, d injecter de l'eau dans le trou pendant le travail.

Comme construction, cet appareil est fort simple; il est construit entièrement en fer, en fonte et en acier; toutes les pièces qui se meuvent sont en acier fnndu ; il est très-peu volumineux : son poids est de 60 kilogr. Il est destiné à travailler à l'air comprimé à la pression d'une atmosphère, et, sous cette pression, il donne de 3100 A 400 coups à la minute. Le diamètre des forets qui sont manœuvré* par ce perforateur varie de 0m.0t8 a 0m.025.

Dix de ces appareils fonctionnent dans des mines en Suède : 6 aux mines de Pcrsberg, 2 aux mines de Langban, 2 aux mines d'Atvidaberg; un de ces perforateurs est en travail en Danemark.

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Les résultats moyens donnés par l'appareil ont été les suivants, d'après les indications qui nous ont été communiquées : dans le granit, avec un foret d'environ ûn'.020 de diamètre, en travaillant sous une pression d'air d'une atmosphère, on a obtenu un avancement de 2»'. 20 par heure, c'est-à-dire un avancement aêviron cinq t'ois plus considérable qu on ne l'obtient par le forage à la main des coups de mines.

t*n des perforateurs de M. Bcrgstroèm a fonctionné pendant 700 jours sans nécessiter aucune réparation; l'un des deux appareils qui figurent à l'Exposition à percé 1000 mètres de trous de mines dans une roche moyennement dure connue sous le nom de malacolite (c'est une variété de pyroxène diopside).

Le perforateur de M. Bergstroctn est bien combiné; il est d'une construction solide, sujet par cela même à peu de dérangement; c'est assurément l'un des plus simples de tous ceux qui figurent à l'Kvposition ; il est d'ailleurs d'un prix modéré : il coûte î»00 francs, pris en Suède. Il pourrait facilement être installé sur un chariot qui rendrait son maniement plus commode pour les grands travaux. La seule objection qu on puisse lui faire, c'est qu'il n'est pas complètement automatique, puisque l'avancement de l'outil doit élre donné à la main, ce qui nécessite une attention, pour ainsi dire, constante de la part de l'ouvrier qui le manœuvre.

Cet appareil nécessite l'emploi d'un moteur pour comprimer l'air et d'un réservoir pour accumuler l'air comprimé et régulariser sa pression. On peut estimer à 4 ou S chevaux la force nécessaire pour comprimer l'air destiné à faire mouvoir ce perforateur.

Ar-PAREii.s CAVATEi ns, de M. Trouillct France). (Pl. XXV, fig. i à tf>.)

L'appareil imaginé par M. Trouillct et désigné par lui sous le nom de cavaleur est destiné à creuser des chambres au fond des trous de mines; il peut également servir à élargir un trou cylindrique sur toute sa hauteur en reprenant le travail par le bas.

L'avantage qu'il y a a placer la poudre qui doit faire sauter un coup de mine dans une cavité plus large que le trou lui-même et située au fond de ce trou, est facile à concevoir : d'abord on peut par ce moyen réduire la section de la partie inutile, si l'on peut ainsi dire, de celle qui ne reçoit pas la poudre, et, par conséquent, il y a là une économie de main-d'œuvre; en second lieu, l'efficacité d'un trou de mine élargi à sa base sera plus considérable que si le trou était de même diamètre sur toute sa hauteur, parce que dans ce cas la cavité où la poudre s'enflammera, où les gaz se produiront, aura une plus grande surface résistante, la section de la partie bourrée étant moindre relativement à la section de la chambre occupée par la poudre. Or, on sait que souvent les coups de mine se débourrent, et qu'en tous cas le bourrage cédant toujours un peu, il en résulte une diminution d'effet utile. On réduit encore par la la surface relative du trou de l'épinglette qui laisse toujours échapper une partie des gag produits.

Les avantages de ces chambres de mine ont été constatés depuis longtemps, mais on n'était pas parvenu à les creuser d'une façon pratique. In ingénieur des ponts et chaussées, M. Courbebaisse, a bien proposé et employé lui-même l'acide hydrochlorique pour creuser des chambres de mine dans certaines roches; mais ce procédé ne peut être appliqué qu'à des roches calcaires, et encore faut-il qu'elles soient compactes et ne présentent pas de fissures pouvant donner issue à l'acide. Nous l'avons vu appliqué d'une façon très-ingénieuse dans l'Ile de Pommadère où M. Dussaut exploitait par l'acide hydrochlorique des carrières de calcaire compacte pour la construction du port Napoléon à Marseille;

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l'inlroduclion de l'acide se faisait par un siphon a doux tubulures de diamètres inégaux; celle qui communiquait avec le réservoir d'acide et qui senait a son introduction avait un diamètre plus polit que le corps du siphon, atin que l'acide ne remplit pas entièrement le corps de ce siphon; l outre servait à l'évacuation de l'acide qui avait agi sur la roche. On mettait G jours à creuser par ce procédé un trou devant contenir 100 kilogr. de poudre.

Les appareils de M. Trouillel permettent d'attaquer toutes les roches en appropriant les oulils dont on les arme à la dureté de la roche à entamer. Us se rapportent à deux types : les uns agissant par rotation, les autres par perçus* sion. Nous allons les décrire brièvement.

Carateur à rotation (pl. XXV, fig. 1 à 8). — Cet appareil se compose d'une tige en fer a dont l'extrémité supérieure est filetée et passe dans un écrou muni d'un volant d; en tournant ce volant à la main, on fait monter ou descendre la IÎL:e a. Celte tige pénètre au centre d'un tube en fer creux f. I.a partie inférieure de ce tube est d'une épaisseur renforcée par deux segments circulaires rra cordes parallèles, cl présente deux ouvertures diamétralement opposées pour laisser passer les outils. Ce tube est saisi dans un manchon formé de deux parties st dans lesquelles il peut tourner; la partie t porte les jambes en fer qui servent à fixer l'appareil contre le sol : la partie supérieure s de ce manchon porte un système de roues d'angle et de manivelles qui permet de donner à ce manchon un mouvement de rotation ; le taquet y, qui fait corps avec le tube f, permet à ce mouvement do rotation du manchon de se transmet tre au tube f lui-même. Vn cône creux w sert à garnir l'entrée du Irou de mine, de façon a éviter toute oscillation du tube f qui le traverse. La tige a porte ;\ sa partie inférieure deux rainures inclinées qui descendent jusqu'au bas de celte tige. Lorsque la tige descend dans le tube, ces rainures pénètrent dans des rainures correspondantes que portent les burins 66, et, par suite de leur position inclinée, ces rainures écartent les burins plus ou moins l'un de l'autre et les font sortir par les fenêtres ménagées au bas du tube f d'une quantité plus ou moins considérable, suivant qu'on abaisse plus ou moins la tige a.

La manœuvre de cet appareil est fort simple: on descend le tube fù la profondeur voulue et on cale l'instrument au moyen du manchon conique et des jambes de 1er. I n ouvrier fait tourner le volant d : les burins sortent du tube f et viennent s'appuyer contre les parois du trou ; un second ouvrier tourne alors une des manivelles et fait par là tourner l'outil lui-même; a chaque fois que le tube fait un tour autour de son axe, l'ouvrier qui tient le volant fait tourner la tige a, et ainsi de suite jusqu'à ce que cette tige soit arrivée à l'extrémité de sa course; on la remonte alors, les burins rentrent dans le tube f\ on relève celui-ci de la hauteur des burins 66, on cale de nouveau l'instrument et on recommence l'opération; on continue ainsi, en allant de préférence de bas en haut sur toulc la longueur à élargir, afin de n'être pas gêné par les détritus. On peut par ce moyen faire des trous cylindriques ou des cavités de 0m.12 de diamètre. On a soin d'introduire de l'eau dans le trou pendant le travail de l'outil.

Cet instrument à rotation agit plus rapidement et plus économiquement, dit l'inventeur, que celui à percussion. Toutefois, dans les roches dures telles que le granit, le silex, les porphyres, etc., les burins d'acier s'usent trop rapidement; on leur substitue alors des outils en fer garnis de diamants noirs; il faut, dans ce cas, mettre l'outil en mouvement par un moyen mécanique; des essais qui paraissent avoir réussi ont été faits pour appliquer le moteur a eau de M. Perret à la mise en mouvement d'un ravaleur muni de burins à diamants.

M. Trouillet dit que suivant la dureté de la roche et la viteasc qu'on donne i

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l'outil, on peul faire une chambre de 0m.i»0 de hauteur et de 0«M2 de diamètre dans 2 à 3 heures.

On remarquera quo l'emploi de cet appareil suppose qu'on a creusé au préalable par les moyen» ordinaires un trou de mine pour donner passai au tube f \ c'est ce trou qu'on élargit avec le cavateur. Il faut avoir soin de le creuser d'environ un mètre plus profond que la hauteur à laquelle on veut Taire la chambre ou l'élargissement, afin de loger les détritus; il faut que co trou soit autant que possible régulièrement cylindrique. On remarquera également que, vu le diamètre des tubes du cavateur qui doivent pénétrer dans ce trou, il faut percer ce trou de mine provisoire d'un diamètre beaucoup plus grand que les trous de mines ordinaires qui n'ont que 0"'.03o à 0«".04.'i de diamètre. Celte obligation limite l'emploi des cavoteurs à de certains travaux.

I.o poids d'un cavateur de ce genre pouvant servir jusqu'à 3 mètres de profondeur est de 00 kilogr. environ.

Cavateur à percussion tPL. XXV, fig. \) à 10). — 11 se compose d'une tigo d qui pénètre dans un tube creux en fer k et fuit-saillie hors de ce tube; la partio inférieure de la tige est en acier; elle porte deux outils en acier ee assemblés au moyen d'une charnière qui permet d chacun d'eux de décrire un arc de cercle; la dimension de ces outils est variuble; on commence le travail par les plus petits, on le termine par les plus grands. Le tube k est plus long que la profondeur à laquelle on veut élargir le trou ; il est fermé par une pièce de fer j sur laquelle reposent deux enclumes convexes en acier //. Co sont ces enclumes qui écartent les outils ce lors du battage de la tige. Une pièce de serrage a, munie de quatre manettes n et formée do deux parties réunies par des boulons a écrous, sert à fixer le tube k a la hauteur voulue en s'appuvant sur le collet de la vis b b ; cette vis passe elle-même dans un écrou en fonte c fixé au sol d'une façon invariable au moyen d'une clef qui pénètre dans la roche.

L'outil fonctionne de la manière suivante : deux ouvriers impriment a la tige d un mouvement vertical de va-ct-viunl, comme s'il s'agissait d'un lleurct ordinaire; un autre ouvrier fait tourner le tube k doucement et régulièrement au moyen des manettes n; de cette façon, les outils frappent les parois du trou à élargir suivant ses lignes hélicoïdales; quand la vis arrive à l'extrémité de sa course, on recommence en sens contraire jusqu'à ce que la rondelle u vienne frapper le tube k; cela indique que les outils sont au maximum d'écartement ; on enlève alors la tige d et on remplace les burins par des outils plus grands, suivant le diamètre que l'on veut donner au trou : ce diamètre peut aller jusqu'à 0-.30. On a soin d'introduire de l'eau dans le trou pour ménager les outils.

M. Trouillct indique, d'après ses expériences, que, lorsqu'on se sert de petits outils, la barre d doit donner 30 coups pour un tour de la vis, tandis qu'avec les grands outils, on va jusqu'à 70 coups par tour de la vis. Ce mémo outil peut servir comme cavateur à rotation duns les pierres tendres.

Les deux outils d'une même paire ont l'un le biseau vertical, et l'autre le biseau horizontal. Un cavateur à percussion pouvant opérer jusqu'à 3 mètres de profondeur pèse 100 kilogr.

Pour faire une cavité de 0m.30 de diaraètro sur 0m.50 de haut, contenant 35 kilogr. de poudre, il faut, dit l'inventeur, b0 heures de travail dans les roches de dureté ordinaire.

Ces outils peuvent travailler sous l'eau ; celui qui agit par rotation peut être employé à creuser les métaux et le bois.

L'enlèvement des détritus peut se faire par les moyens ordinaires, ou avec une

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curette composée d'une vis d'Archimède dont l'enveloppe cylindrique s'enlèvo pour la vider lorsqu'elle est amenée au jour.

On a pu voir à l'Imposition des chambres creusées dans différentes roches au moyen de ces cavatcurs et composées d'une partio cylindrique terminée par deux calottes sphériques.

Machine a ieiiceii des gai.emks dans les roches, de MM. les capitaines Benumont et Lncock (Angleterre). XXVI.)

La machine de MM. Beaumont et l/rcock est destinée à percer des galeries do mines ou des tunnels dans le roc en creusant toute la section de la galerie a la Tois. Elle est mue par l'air comprimé. Voici en quoi elle consiste et comment elle fonctionne. I n plateau circulaire très-solide en Tonte A (pl. XXVI) porte A sa circonférence ;>0 forets en acier «a ; en son centre est fixé un autre foret b. Ce plateau limite le diamètre de la galerie que l'on pourra percer; il est porté A l'extrémité d'un arbre creux en fer forgé U de 0"».200 de diamètre extérieur; A cet arbre est tixé un piston qui se meut dans un cylindre C; la course de ce piston est petite, elle n'est que de 0".200 environ. L'air est distribué aux deux faces du piston par un tiroir D qui reçoit son mouvement au moyen do deux leviers articulés et coudés, commandés par un taquet; ce taquet est porté par un bras M fixé à la tige B du piston. Le tiroir, par suite de la disposition générale de la machine, a une course très-petite, 0n,.030 environ; il offre une particularité qui est reproduite dans l'une des figures : c'est qu'il est en quelque sorte double, c'est-à-dire que les épaisseurs du tiroir destinées à masquer les lumières sont percées olles-méraes d'une lumière, et que la table du tiroir offre une disposition semblable; la course de ce tiroir étant forcément trèspetite, on arrive par cette disposition A donner aux lumières, lors de l'échappement une section beaucoup plus considérable que cela ne serait possible avec un tiroir ordinaire ; on diminue ainsi la résistance de la contre-pression de l'air non encore échappé; c'est une disposition analogue à celle des soupapes à papillon qui, dans les locomotives, servent à prendre la vapeur pour les cylindres; par un très-petit mouvement angulaire de ces soupapes à papillon, on démasque une grande surface de prise de vapeur. En arrière du bras qui commande le tiroir se trouve, calée sur l'arbre du piston, une roue d'engrenage A dents courbes It ; elle engrène avec une vis sans fin et donne à l'arbre B et, par suite, au plateau A et aux forets qu'il porte, un mouvement de rotation autour de l'axe. En F se trouvent sur l'arbre de la vis sans (in deux secteurs à jantes coniques; chacun de ces secteurs butte contre un ressort et embrasse la gorge conique d'une roue à axe vertical contre laquelle ils frottent ; ils sont destinés A remplacer une roue à rochet cl un chien d'arrêt ; le bras M, qui commande les leviers coudés du tiroir, communique à l'arrière avec une tringle horizontale qui fait tourner l'uu des secteurs coniques et, par suite, la vis sans fin et la roue dentée R ; le second secteur, qui est fixe et retenu par un ressort , empêche le mouvement en sens contraire de la roue à gorge conique qui est fixée sur l'axe de la -vis sans fin. A son extrémité d'arrière G, l'arbre B du piston est terminé par un plus petit diamètre, de façon à recevoir un petit tube sur le bout duquel s'adapte un tuyau en caoutchouc qui amène de l'eau sous preB«ion ; cette eau passe A travers le vide intérieur de l'arbre B, et, par des tuyaux embranchés sur cet arbre, elle est conduite A la circonférence du plateau A pour aller pénétrer dans la rainure creusée par les forets. Des barres H, munies de pas de vis et terminées par des pointes ou des têtes A écrous, servent A caler la machine contre différents points de la paroi cylindrique de la galerie qu'elle perce.

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En K se irouvo un grand plateau où l'on peut déposer les outils de rechange ou nécessaires à la manœuvre. Les coussinets N reçoivent les roues qui servent a déplacer la machine et à l'amener au point où elle doit travailler. Dans les tunnels ou galeries en percement, celte machine est portée par des roues à boudins, I.

La manœuvre de l'appareil est facile a saisir: une fois la machine amenée, devant le front de la galerie à percer, on la cale au moyen des barres II et de coins placés sous les roues. On ouvre alors l'admission de l'air comprimé, en tournant le petit volant m. Le piston reçoit un mouvement de va-et-vient qui est transmis directement au plateau et aux 50 forets qu'il porte; en mémo temps la vis sans fin F transmet à l'arbre D, au plateau A, et par suite aux forets un mouvement de rotation autour de l'axe du piston, de toile façon que les forets font dans la roche une entaille circulaire, en même temps que le foret central perce un trou au milieu du bloc de roche cylindrique isolé. L'air qui a agi dans le piston s'échappe librement dans la galerie par les parois latérales de la boîte à tiroir et sert à l'aérage des travaux. On avance la machine autant qu'il est nécessaire pour produire la rigole circulaire de la profondeur voulue ; quand on a creusé la roebe sur une profondeur suffisante, ou recule la machine, on charge de poudre le trou central, on le fait sauter, et par son explosion il détache tout le cylindre de roche qui a été isolé par les fleurets. On enlève les déblais; on remet alors de nouveau la machine en place contre le front de la galerie, et on recommence l'opération.

Il pourrait arriver que l'on eût quelque difficulté à maintenir droit l'axe de la galerie dans ces différentes reprises successives : pour permettre de mettre toujours de niveau l'axe de l'arbre moteur, les roues à boudins, I, qui supportent la machine sur les rails de la galerie, sont portées par des coussinets excentriques qui peuvent se déplacer au moyen de vis sans fin; en tournant avec une clef les arbres PP qui commandent ces vis sans lin, on peut élever ou abais«cr le coussinet de chacune des roues indépendamment et ramener l'axe de l'arbre dans la direction voulue.

Enfin le chariot qui porte l'arbre du piston peut recevoir un mouvement d'avancement au moyen du mécanisme 0 qui commande une vis reliée au bïti de la machine; cet avancement peut être donné à la main ou par le mouvement même de l'arbre B, au moyen d'un système de deux secteurs à jantes coniques et d'une roue à jante conique, semblable à celui décrit précédemment ; cela permet d'avancer le plateau A d'une certaine quantité sans déplacer la machine; on voit sur l'une des figures qu'à cet effet l'arbre U passe a son extrémité dans un coussinet S qui lui permet de se mouvoir longitudinalement.

Celte machine pèse 10,2o0 kilog. ; elle travaille normalement avec de l'air à deux atmosphères dc'pression; elle donne alors 2o0 coups par minute; un réservoir de 3H','Ki suffit pour emmagasiner l'air nécessaire a sa marche régulière. La machine, telle qu'elle est exposée au Champ de Mars, n'a pas encore été essayée pratiquement. Les premiers essais faits par le capitaine Beaumont, à Dublin, se rapportent à une machine n'offrant pas la même disposition que celle-ci. Celle nouvelle machine est assez volumineuse et d'un poids considérable : il serait possible de réduire les dimensions de quelques-unes des pièces qui la composent en les faisant en acier fondu.

Le principe sur lequel est basé cette machine, c'est qu'il faut percer les galeries ou les tunnels en quelque sorte d'un seul coup et d'une façon entièrement automatique, si bien que, lorque la rigole circulaire aura isolé un bloc de roche, et qu'au moyen du coup de mine central on l'aura fait sauter, les ouvriers n'aient à intervenir dans le travail que pour enlever les déblais; en un mot, la

s* LfcS MINE». »o

machine doit luire elle-même toul le travail de l'abattage de lu roche. Sans entrer ici dans la discussion théorique de cette question, nous dirons que la solution du problème qui consiste à percer une galerie économiquement au moyen des machines, ne nous semble pas devoir être réalisée ainsi. Il est facile de comprendre que quand on creuse une rigole autour d'un bloc de pierre, et qu'on Tait ensuite sauter un trou de mine au centre de ce bloc, on a limité d'avance et d'une façon absolue l'action de lu poudre placée dans ce trou central; rien ne prouve que, placé dans un massif de roche intacte, ce trou de mine n'aurait pas fait tomber un bloc plus considérable que le cylindre limité par la machine; celle considération est importante, car la machine ne donnera que rarement le diamètre définitif voulu pour la galerie ; de plus, le coup de mine agira sur une surface de roche d'autant plus grande que la dureté de la roche, se» tissures, ses clivages, ou bien encore sa propre direction, s'y prêteront le mieux: or, ce sont là autant de circonstances dont la machine en question ne tient aucun compte, puisqu'elle agit toujours sur un même diamètre et que les forets travaillent dans une direction déterminée d'avance. Il nous semble d'ailleurs que la manière la plus avantageuse d'abattre les roches ne consiste pas à écarter complètement le travail du mineur, mais au contraire à le combiner avec le saulage des trous de mines creusés soit à la main, soit par les perforateurs mécaniques. L'effet des coups de mines ne doit pas, en effet, consister tant à abattre la roche qu'à la fendre, à la désagréger, de façon à ce que l'ouvrier, qui devra toujours forcément intervenir dans le travail, au moins pour enlever les déblais, puisse facilement la débiter, l'enlever avec son pic ou sa pelle. C'est une erreur, croyons-nous, de vouloir percer des galeries entièrement à la machine ; en outre, c'est un travail qui ne parait guère praticable d'une façon courante.

Indépendamment des considérations générales qui précèdent, il importe de faire quelques observations spéciales à la machine de MM. lieaumont et Locock : dans l'absence des résultats d'expériences, nous les présentons sous toute rcsenc, comme signalant des faits probables.

D abord, on remarquera que la machine donne dos galeries de sections circulaires : or, les tunnels de chemins de fer, en vue de la construction desquels cet appareil a été imaginé, non plus, d'ailleurs, que les galeries de mines, n'ont pas celle scelion-îà; donc, pour en arriver définitivement à la section voulue, il faudra faire, à la main ou à l'aide de perforateurs, des trous destinés par leur sautage à ramener celte forme cylindrique à la forme d'une voûte à section circulaire reliée par des pieds-droits à un sol horizontal ou à toute autre forme qiic celle du cylindre. D'ailleurs, les tunnels de chemins de fer out généralement des sections assez considérables, taudis que celles de la machine dont il s'agit sont forcément limitées; pour le percement des tunnels de chemins de fer, il faudra donc faire, au moyeu delà machine, souvent un nombre considérable de galeries parallèles pour arriver à la section voulue, ce qui est une grande complication.

En outre, il est à craindre que dans les roches très dures les fleurets ne mordent pas tous également, et d'ailleurs leur grand nombre (on a vu qu'il y en a ûl) augmente les chances de ruplurc et par suite les causes«d'arrêt de la machine. Dans les roches tendres, un inconvénient inverse pourrait se produire: si le bloc cylindrique de roche isolé par les fleurets venait à se détacher, il \ tendrait appuyer contre les fleurets du bas et pourrait fausser leur direction ; il serait alors nécessaire d'arrêter le travail et de reculer la machine pour dégager ce bloc d'entre les fleurets. On remarquera que la longueur des fleurels est limitée pur la résistance qu'ils doivent présenter, quel que soit d'ailleurs le métal qu'on emploie à leur construction; or, chaque l'ois que les lleurels auront

4« LES MINES. a-

pénétré de loule leur longueur, il faudra ramener la machine en arrière, soi! pour les changer et en mettre de plus longs, soit pour faire fauter le bloc; or, les changements de fleurets seront longs et assez difficiles, caria machine remplit presque complètement la galerie qu elle perce, et la profondeur des rainures cylindriques qu'on pourra creuser par ce moyen nous semble devoir être assez courte par rapport aux difficultés de mise en marche de l'appareil.

Enfin le poids considérable de cette machine rendra son transport peu commode sur les routes inclinées ou mal entretenues.

M. Bcaumonl espère pouvoir bientôt faire travailler «\ An/in la machine qui est au Champ de Mars. Nous croyons qu'il n'est que juste d'attendre les résultats de ces essais avant de se prononcer définitivement sur la machine de MM. Beaumonl et Locock, l'expérience étant le juge suprême dons de semblables questions.'

En terminant l'étude de cette machine, nous signalerons le mode de transmission adopté par les inventeurs pour remplacer les roues à rochets et les chiens d'arrêt qui les manœuvrent habituellement. Les inventeurs, nous l'avons déjà indiqué sommairement, ont remplacé ces roues dentées par deux fractions de disque en forme de secteurs circulaires A jantes coniques saillantes, qui appuient contre la gorge conique d'une poulie intermédiaire fixée A l'arbre que l'on veut faire tourner; l'un des secteurs, animé d'un mouvement de va-et-vient, transmet le mouvement de rotation A la poulie qui commande l'arbre A Taire mouvoir; l'autre sert a empêcher le mouvement de retour de la poulie sur ellemême; des ressorts empêchent le mouvement des secteurs en sens contraire. Cette disposition ingénieuse offre le grand avantage de supprimer les rochets A dents; or, dans une machine du genre de celle-ci, cette suppression présente un très-grand intérêt, car les chocs et les vibrations nombreuses qui s'y produisent amèneraient fréquemment la rupture des dents; en outre, dans le cas de résistance accidentelle très-grande de l'arbre de la poulie, les deux sccteuis glissent l'un contre l'autre sans inconvénient.

Sautage des coups de mines.

Il nous reste a compléter l'étude des perfectionnements apportés au travail des coups de mines proprement dits ; nous avons étudié les machines qui servent a percer les trous; il faut maintenant examiner les différents procédés proposés pour le sautage de ces trous.

.Iftc/ics de sûreté. — Le premier perfectionnement A signaler dans celte voie est l'emploi des mèches de sûreté [safety fttsces). Leur invention est due A M. William Bickford; dès IS33, elles étaient adoptées en Angleterre pour le travail des mines ou des roches à faire sauter, notamment A celle époque au port de Kingslown. Ces mèches de sorclé consistent essentiellement en une corde tressée et goudronnée, contenant dans son axe une traînée de poudre ; cette corde est formée de neuf fils de chanvre ou de coton enroulés de gauche A droite en hélices parallèle et jointives autour de la poudre qui en occupe le centre; une deuxième enveloppe extérieure est formée par cinq tlls plus fins enroulés de droite A ga.iche en hélices juxtaposées, mais non jointives. Pour se servir de ces mèches, on les coupe de la longueur voulue, de façon A ce qu'une des extrémités fas?e saillie de quelques centimètres hors du trou de mine; l'autre extrémité pénèlre dans la charge de poudre qui est enfermée dans une cartouche de papier fort, graissé ou non, ou de toile goudronnée; la mèche se loge le long des parois du trou. Il se comprend que l'on supprime ainsi remploi de 1 épingletle, qui élnit une source de danger par suite de9 chocs qu'elle pou-

LES MINES

\uil recevoir du bourroir lors du bourrage du coup de mine: l'emploi d'épingletlcs et de bourroirs en cuivre n'a pas supprimé {-empiétement ce danger; de plus, tandis que l'épinglelle dans un Irou de mine de 0",03 de diamètre laisse un vide de 0~,01 environ, le canal qui reste après la combustion de la poudre de la mèche est seulement de 0m,00! de diamètre.

Pour bourrer le trou tout autour de la mèche de sûreté il n'y a d'nntre précaution à prendre que d'éviter l'introduclion dans le bourrage des fragments de roches qui pourraient couper la mèche et lui communiquer le feu; il est facile d'éviter cet inconvénient en triant les débris qui servent à ce bourrage ; on met ensuite le feu à la mèche : elle brûle avec lenteur à raison de CNSOpar minute environ, dans un trou bourré, ce qui permet à l'ouvrier de se mettre à l'abri de l'explosion; à l'air libre ces mèches brûlent à raison de i»,2:î par minute; elles contiennent de 11 à il grammes de poudre par mètre courant.

On comprend de reste l'importance de cette invention, et les grands services qu elle a rendus depuis près de trente ans dans fous les pays, Bont faciles a imaginer. Les avantages de ces mèches se résument en deux points : in une plus grande sécurité pour les ouvriers employés au snutage des mines; 2° une économie dans les frais du tirage a la poudre, l'expérience ayant démontré que l'emploi des tusées permet de diminuer le poids de la charge d'un trou de mine donné, tout en réalisant une économie notable sur le temps employé au chargement du trou, et que de plus les coups amorcés avec des mèches ratent moins souvent que ceux amorcés avec l'épingletle.

Nous ne pouvons indiquer ici en détail les produits de ce genre, exposés pnr les différents fabricants; ils sont d'ailleurs peu variables entre eux comme aspect, et les différences qu'ils peuvent présenter ne sont susceptibles d'être appréciées que dans la pratique. Aussi, sans vouloir en quoi que ce soit diminuer le mérite des autres fabricants, nous ne serons que juste en faisant observer que MM. Bickford, Davey, Chanu et O, sont les premiers qui aient fabriqué ces mèches de mineurs inventées par l'un deux, M. William Hickford ; celte fabrication prit, au bout de quelques années, une telle importance que ces industriels durent établir a Rouen, Marseille, Marcinelle près Charleroi, Stockolm et Rilbao, des succursales de leur maison d'Angleterre,

Les mèches de mineurs reçurent bientôt de très-nombreuses applications en dehors des mines : parmi les plu» importantes nous citerons les travaux de Kingstoxvn, du tunnel du l.ioran, du chemin de fer de la Marne au Hhin , des bassins de Cherbourg, de Brest, des chemins de Paris & Mulhouse, Paris à Lyon» Lyon à Marseille, du Grand Central, du port de Marseille, du Mont Ccnis et tout récemment du Trocadéro. Nous ajouterons que ce3 mèches ont été employées également avec succès comme étoupillcs de guerre. En présence d'une lellc consécration de la pratique, et en considérant les accidents qui ont été évités par l'emploi de ces mèches de sûreté, le nombre de vies qui ont été préservées, on uc peut qu'encourager le développement de cette utile industrie; c'est ce qui n'a peut-être pas été suffisamment fait jusqu'ici.

Parmi les types principaux que présentent ces mèches de mineurs, nous citerons : celles destinées au tirage des mines dans les terrains secs, dont l'enveloppe extérieure est en coton ordinaire ; les mèches dont l'enveloppe extérieure eM goudronnée pour le travail dans les terrains humides et marécageux. Dans les terrains oû la proportion d'eau est encore plus considérable, on emploie des fusées avec enveloppe de gutta-percha ; mais comme le prix de cette substance est assez élevé, on a utilisé récemment la parafliue pour en faire l'enveloppe extérieure des mèches hydrofuges; on réalise ainsi une diminution de prix sur les mèches à enveloppe degutta-percha. On fabrique également des mèches dont

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la corde csl entourée d'une enveloppe métallique en plomb et qui préscnlcut une grande résistance à l'action du bourrage. Les mèches qui sont destinées à être employées dans des travaux mal aérés sont fabriquées de façon à donner le moins de fumée possible. Ces différents types varient d'ailleurs suivant les établissements qui les fabriquent.

Le prix des mèches de sûreté ordinaires pour Ierraiti8 secs qui était, il y a vingt-cinq ans, de Or,tl le mèlrc courant, est aujourd'hui réduit a 0f,00; c'est, on le voit, une diminution de moitié. Les mèches en gulta-pcrcha valent en- \iron 0f,to c. le mèlrc courant.

L'emploi de ces mèches de mineurs permet démettre le feu simultanément à plusieurs mines au moyen de la bobine d'induction : dans ce cas, on a soin d'introduire dans le centre de la charge de chaque trou une petite cartouche entourée de til de cuivre recouvert en gulta-percha. Nous avons vu employer ce procédé aux carrières de Lrioul, près Marseille, pour extraire la pierre destinée à former les blocs artificiels employés a la construction des jetées du port Napoléon. La cartouche qui reliait les deux exlrémilés des fils en Ire lesquels dexail se produire l'étincelle contenait du fulminate de mercure : on a fuit sauter par ce procédé, en 1800 notamment, deux galeries contenant chacune dix mille kilogrammes de poudre.

Emploi de la poudre comprimée. L'idée de comprimer la poudre pour augmenter les effets qu'elle peut produire sous un poids donné, appartient à MM. Dorcmus et Hudd de New-York qui sont possesseurs d'un brevet relatif a cette invention. C'est M. IL Uianchi qui a fait eu France et dans différents pays les premiers essais pour employer la poudre comprimée au tirage des coups de mines.

La compression que l'on fait subir a la poudre a pour effet de rapprocher les grains les uns des autres, de telle sorle que quand lofeu est communiqué a celle poudre ainsi comprimée, la combustion est plus complète et lefforl produit par son explosion sur un point donné plus considérable. Il résulte de là qu'on produit un effet donné avec une charge de poudre comprimée notablement plus pelile que si l'on employait la poudre de mine ordinaire. La compression csl proportionnée à la compacité du terrain qu'il s'agit de faire sauter; la réduction de volume qu'où fait subir à la poudre varie suivant la nature du terrain de 1/3 à 2/:> du volume initial. Les moules dans lesquels on comprime la poudre destinée aux mines lui donnent la forme d'un cylindre de dimensions variables et dans lequel est ménagé, latéralement suivant une génératrice, un petit canal cylindrique qui se prolonge à la base suivant un rayon pour aboutir a un trou suivant l'axe. Ce canal est destiné à loger la mèche de sûreté qui doit communiquer le feu à la charge de poudre comprimée; on a soin de recourber l'extrémité de celte mèche de façon à la faire entrer dans le trou central afin que le feu se transmette au milieu de la charge. On entoure au besoin chaque cylindre de poudre et sa mèche d'une enveloppe de papier un peu fort recouvert de kaolin ou d'un autre silicate qui le préserve de l'action de l'humidité; lorsqu'ils sont recouverts de celte enveloppe, ces cylindres peuvent se transporter trèsfacilement et sans danger; on a constaté par expérience qu'on peut les placer sur des brins de paille enflammés sans qu ils prennent feu. I n cylindre de poudre comprimée ayant 0M,,to de long et 0m,03 de diamètre contient '200 grammes de poudre. Quand on veut arriver à un poids exact de poudre, si la cartouche csl trop légère, on introduit de petits cylindres de poudre dans le trou central réservé dans la cartouche,

Quand on casse une de ces cartouches de pjudre comprimée, on aperçoil trèsnettement tous les grains de poudre rapprochés et réunis cuire eux par la pot;-

a LES MINES. 40

drc en poussière, comme par un ciment; la surface extérieure est complètement lisse et unie.

I.a fabrication de ces cartouche» de poudre comprimée n'est pas dangereuse. Elle n'a pas encore été appliquée en France cl ne le sera peut-être pas de longtemps, le gouvernement français ayant acheté le brevet pour la France de MM. Dorémus et Budd, et l'adoption de ces carlouches devant avoir pour effet de diminuer considérablement la consommation annuelle de la poudre.

M. Bianchi a fait sur la combustion de la poudre ordinaire des expériences Irès-inléressantcs que nous regrettons de ne pouvoir décrire ici; il en résulte notamment que « pour brûler dans les meilleures conditions et produire le maximum d'effet utile, la poudre doit brûler dans des espaces aussi restreints que possible tout en conservant la forme granulaire qui facilite la circulation delà llamme. » C'est la la justification de l'emploi de la poudre comprimée. Al. B. Bianchi a expérimenté l'emploi de cette poudre dans plusieurs pays avec succès. 1. application la plus importante a été foile au mont Ceuis pour le percement du tunnel des Alpes. On fabrique là, sur place, les cartouches de poudre comprimée par le procédé dont il s'agit ici et on les emploie pour charger tous les coups de mines. Or, l'avancement mensuel des travaux du tunnel qui était auparavant de 42 mètres par mois est arrivé à 72 mètres dans le même temps, depuis l'adoption de celle poudre ; il esl bien probable qu'une partie au moins de cet accroissement considérable est duc a l'emploi de la poudre comprimée.

Il importe d'ajouter que le prix de fabrication de ces cartouches de poudre comprimée est peu élevé, et qu'en tenant compte de l'économie de poudre que l'on réalise cl qui parail être de I .'.'», il y a avantage à les employer.

Les résultats obtenus par la compression de la poudre de guerre sont tout aussi remarquables; des expériences failes par M. Bianchi, devant une commission spéciale, il est résulté que dans un canon de gros calibre recevant des boulets de I2U kilog., une charge de 'A kilogrammes de poudre comprimée a donné au projectile la même vitesse et la même portée qu'une charge de 7 kilog. de poudre ordinaire.

Ajoutons que la compression de la poudre constitue une découverte récente, cl qu'en ce qui concerne les mines spécialement, elle esl loin d'avoir reçu tous les perfectionnements dont elle parait susceptible.

Km [loi de la nitroglycérine. C'est M. Nobel, ingénieur suédois, qui a proposé de substituer la nitroglycérine A la poudre dans le travail des mines. Cette substance, dont la formule chimique est C*ll5Az»0,M est composée de :i équivalents d'acide azotique et d'un équivalent de glycérine. Elle fait explosion à environ 183° centigrades et donne alors pour un volume de liquide 1208 volumes de gaz à une température beaucoup plus considérable que ceux provenant de l'explosion de la poudre : A volume égal son activité est 13 fois plus grande que celle de la poudre ordinaire, et à poids égal elle esl 8 fois plus grande. Il y aurait donc grand avantage à charger Un trou d'un volume donné avec ce corps-lA de préférence A la poudre ; de plus, comme celte substance est insoluble, elle pourrait être employée aux explosions de mines sous l'eau : elle permet d'ailleurs de supprimer le bourrage du trou ; mais elle constitue un poison énergique el son prix est très-élevé, ce qui empêche son emploi de se vulgariser. Pour lui enlever ses propriétés explosives el faciliter son transport, M. Nobel propose de la mélanger avec de l'esprit de bois : dès lors elle ne fait plus explosion ni par la chaleur ni par les chocs. Pour lui cendre ses propriétés explosives il suffit d'y ajouter de l'eau; l'esprit de bois mélangé a l'eau surnage, la glycérine se précipite au fond du vase où l'on opère, d'où on la tire facilement.

études sua l'exposition. (2« Série.) *

30 LES MINES, jv

Des essais ont été faits avec celle substance en Amérique, en Allemagne, on Suède el en Suisse ; elle a été aussi employée avec succès dans des carrières de grès vosgien du Bas-Hhin.

M. E. Kopp a décrit (Voir les Annales du Génie civil, 3e année, page 561 et suivantes) la préparation et les propriétés do la nitroglycérine; il indique la façon suivante de s'en Befvir : on creuse un trou de 0n,,0R de diamètre environ et de 2 mètres à 3 mètres de profondeur ; on le déblaie grossièrement et on y verse lk,5 à 2 kilogs de nitroglycérine ; on y introduit ensuite une cartouche fixée au bout d'une mèche de mineur; on l'enfonce jusqu'à ce qu'elle touche le liquide; on remplit alors le trou de sable et on met le feu. L'explosion a lieu si subitement qu'on n'a pas besoin de bourrer le sable : il n'est pas jeté hors du trou ; le rocher détaché n'est pas projeté et la pierre n'est pas broyée. Avec la charge indiquée ci-dessus on peut détacher de 40 i\ 80 mètres cubes de roche dure.

L'un des inconvénients de celte substance c'est qu'elle engendre, par son explosion, des gaz qui occasionnent aux ouvriers de violents maux de tète. Son emploi, à part toute autre considération, est donc forcément limité aux travaux trèsbien aérés.

MACHINE A l '.01' PEU LA Uul 1L1.K ET UOTKl'H A l'HKSSION d'eAI:

de MM. Carrctt Marshall ci C« (Angleterre). (I>1. XXVII.)

La machine a couper la houille de MM. Carret Marshall et Ce agit comme une raboteuse; elle est mue par l'eau employée à la pression de xingl atmosphères. Elle parait au premier abord très-compliquée, ce qui s'explique par cette considération qu'elle est automatique dans tous ses mouvements. Elle se compose essentiellement d'un cylindre moteur de fonte A, dans lequel se meut le piston dont la tige reçoit à son extrémité la barre M qui porte les couteaux c, c, c; le mouvement de cette barre est guidé par un galet V thé à une autre barre parallèle à la précédente. La distribution de l'eau se fait dans le cylindre A au moyen d'une combinaison d'un tiroir et d'une valve qui agit comme un robinet à quatre eaux et envoie l'eau alternativement sur chaque face du piston moteur. En relation avec le cylindre A se trouve un autre cylindre en fonte B, dont l'axe est vertical ; c'est une véritable presse hydraulique. Le piston de ce cylindre porte une lige à l'extrémité de laquelle est fixé un élai ou béquille de calage C, pouvant tourner autour de son point de suspension. L'eau envoyée alternativement eu dessous et au-dessus du pislon de ce cylindre B par la même distribution qui commande le cylindre A, appuie la béquille V, contre le toit de la galerie où se trouve la machine, la cale sur les rails pour donner aux' couteaux r, c, c, le point d'appui nécessaire à leur travail el décale ladite béquille lors de la marche en arrière de la tige M et des couteaux. Cette béquille est assez longue pour franchir les irrégularités que pourrait présenter le toit de la g«lerie; dans le cas où l'on rencontrerait des failles ou des crevasses on introduit dans cette béquille une poutre en bois suffisamment longue pour s'appuyer sur un toit résistant.

L'ensemble de ces deux pistons et de leurs accessoires, dans le détail desquels nous ne pouvons enlrer ici, est supporté par un bAli en fer P, qui peut s'élever ou s'abaissera la hauteur voulue le long des glissières E. E. qui sont fixées aux essieux du chariot ; ce mouvement est donné au moyen des vis sans fin F, F; le pignon G el la crémaillère II permettent de faire varier la direction du cylindre A par rapport à l'axe de la galerie, c'esl-A-dire de faire varier l'angle sous lequel les couteaux attaquent le charbon. Les écrous I, I permettent de régler 1 inclinaison du porte-couteau M pur rapporta lu verticale, c'est-à-dire par rapport au front de taille.

LES MINKS

Le mouvement du chariot sur les rails de la galerie est dérive d'un goujon qui relie la barre porte-couteau M h la lige creuse du piston moteur A; ce goujon est situé en-dessous de la machine (il n'est pas visible dans les figures); il déplace autour de son axe le levier m ;i auquel il est relié par un petit bras; ce levier commande lui-môme par l'intermédiaire de chiens d'arrêt e et d'un rochet h une poulie sur la gorge de laquelle s'enroule une chaîne K amarrée a un point fixe L, établi dans la galerie en avant de la machine, dans le sens où elle doit se mouvoir. L'ne chaîne p, indiquée dans le plan, et reliée au mouvement du porte-couteau, ramène lors de la course en avant le levier m n dans la position voulue pour que le goujon le manœuvre lors de la course en arriére du piston.

La machine fonctionne de la manière suivante :

L'ouvrier ouvre le robinet d'admission : l'eau arrive à la valve de distribution ; elle agit sous le piston de la presse B; elle applique la béquille C contre le toit de la galerie. Pendant ce temps l'eau arrive aussi derrière le piston du cylindre A et les outils avancent chacun de 0m,i0; il y en a, dans le modèle qui nous occupe, 3 A 0n,,30 l'un de l'autre; on voit qu'ils donnent un approfondissement total de tm,20 à chaque course du pislon. Quand le? outils sont arrivés à l'extrémité de leur course, l'eau pénètre au-dessus du piston de la presse H, et décale la béquille C, landisque le piston du cylindre A et les outils reviennent en arrière ; le goujon indiqué précédemment fait alors tourner le rochel A, la machine tire sur la chaîne K et avance de la quantité voulue pour venir faire une nouvelle entaille. L'eau arrive alors de nouveau en-dessous du piston de la presse B, cale de nouveau la béquille C, pousse les outils en avant et ainsi de suite.

Quand les couteaux rencontrent un obstacle, le tiroir de distribution continue sa course, en sorte que les couteaux reviennent sur eux-mêmes et donnent une série de petits coups. Au besoin on supprime l obitacle par un coup de mine, l e plan des couteaux peut être rabaissé ou élevé à l'»,00 au-dessus des rails et les dimensions de la machine sont elles-mêmes variables suivant celles des galeries où elle doit travailler. Cette machine peut travailler sur un sol très-incliné, presque à iî>° ; on la soutient au besoin par un contre-poids.

Le cylindre A peut tourner entre les roues du chariot de façon à travailler à volonté soit à droite, soit à gauche comme l'indiquent les traits ponctués d'une des figures. U machine peut, d'ailleurs, se démonter facilement pour être transportée d'un point à un autre.

Des renseignements qui nous ont été donnés sur cette machine par M. Louis Perret, ingénieur à Paris de MM. Carrelt, Marshall et O, il résulte qu'elle absorbe une force de 3 chevaux; en marchant à raison de 15 coups de piston par minute, elle fait par heure un havage de 1 mètre à t".20 de profondeur sur 1 3**.i>0 & 15 mètres d'avancement; l'épaisseur de la houille enlevée par les couteaux est de0*.075. Ce travail correspond à une dépense de 135 litres d'eau par minute ; cette eau doit être employée à la pression de 20 atmosphères ; elle est amenée par des tuyaux eu caoutchouc qui résistent très-bien à cette pression. Au delà de 30 atmosphères, on a recours à des tuyaux en fer assemblés par des joints hermétiques à genoux ou à emboîtement ; on a soin d'ailleurs d'établir sur la conduite une soupape de décharge pour laisser échapper l'eau, si la pression devenait trop considérable. L'eau qui a agi dans la machine est ramenée au besoin au point de départ par un tuyau. Le poids de cette machine est de 1000 kilogrammes.

Les couteaux sont en acier et peuvent être changés à volonté; ils agissent sans bruit et sans choc, par simple pression ; on évite par là l'éboulement du charbon. Cette machine ne fait pas d'entailles verticales. Quand le havnge a été fait

o2 LES MINES, h

successivement au toit et nu mur de la paierie ou de la couche, on agit sur le massif de charbon ainsi isolé sur doux faces sensiblement parallèles, afin qu'il s'affaisse sur le mur de la galerie; on diminue beaucoup par là le déchet; en outre on diminue beaucoup la proportion des menus. L'économie de déchet peut être évaluée à J/.'», cl, de plus, le charbon ainsi obtenu a une augmentalion de valeur de I fr. 35 cent, par tonne.

Cette machine est en service courant a la houillère de kippax, près l,eeds, dans différents charbonuages de l'Ecosse, du Northumberland, des comtés

d'York et de Stafford, dans les mines de fer «lu district de Clevcland ; elle va être mise en service dans les mines d'anthracite de Pensylvanio cl dans les mines de cuivre du Brunswick. A la houillère de Kippax, elle donne journellement I3".S0 d'avancement par heure avec les économies cl la plus-value du charbon indiquées plus haut. C'est 1A qu'elle a été appliquée pour la première fois et que les ouvriers, en la voyant travailler, lui ont donné le surnom de « the iron man • (l'homme de fer). Un homme et un gamin suffisent à la conduite de la machine, car on a vu que Ions ses mouvements étaient automatiques ; le rôle des ouvriers se borne alors a surveiller la distribution et le travail des outils, et à avancer, lorsque cela devient nécessaire, l'appui Oxe I., auquel la chaîne qui donne l'avancement est attachée.

I .'usage de cette baveuse automatique n'est pas exclusivement borné aux mines de houille; elle peut travailler également dans les mines de fer et de cuivre, comme on vient de le voir, et aussi dans les carrières de pierres a bfllir, d'ardoises, etc., en général dans toutes les roches qui peuvent se tailler au cou-

*! LES U1NB8. Îi3

teau. La seule condition indispensable, en dehors de celle-la, est d'avoir un bon toit, afin que la machine puisse y prendre son point d'appui ou moyen de la béquille de calage, sans quoi il faudrait l'agrafer sur les rails, ce qui ralentirait beaucoup le tra\ail, compliquerait le mécanisme et ne serait d'ailleurs possible

Fig. 3.

que sur des rails exceptionnellement établis. On peut >oir a l'exposition des morceaux de houille et de pierre à bâtir, dans lesquels des havagesont été faits par la machine, avec une assez grande régularité.

Nous avons dit que la machine baveuse de MM. Carrett et Marshall, pour travailler dans des conditions normales, absorbait par minute la force de 135 litres d'eau à la pression de 20 atmosphères, soit 8,(00 litres d'eau par heure; ces conditions se trouvent réalisées naturellement dans un grand nombre de mines. Dans les mines où la pression n'est pas suffisante, on peut l'augmenter dans la proportion qu'on voudra, au moyen de colonnes montantes surmontées d'un réservoir dans lequel l'eau sera accumulée par un petit moteur spécial, jusqu'à un volume double, triple et quadruple de celui absorbé par la machine baveuse. L'eau qui sort du cylindre de cette machine haveuse peut être envoyée dans une galerie d'écoulement, s'il en existe dans la mine; dans le cas con-

Digitizec

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Irairo, ou ferme le circuit des conduites et on la ramène à la bâche de la pompe de compression d'où elle est prise et renvoyée dans le cylindre de la haveuse ; c'est alors la même eau qui sert toujours. On peut satisfaire a eus différents besoins des travaux des mines où l'on emploie la haveuse de MM. Carrell et Marshall, au moyen d'un petit moleur à pression d'eau imaginé par les mêmes constructeurs. Ce moteur se compose essentiellement d'un cylindre vertical en bronze dans lequel se meut un piston. La tige du piston porte un bras qui commande une barre verticale ; sur cette barre sont deux taquets qu'on peut y tixer à la hauteur voulue. Kntrc les deux taquets, la barre passe dans un manchon que porte l'arbre qui commande la valve de distribution ; la distribution est analogue à celle de la machine baveuse. Le moteur, dans ces conditions, est alternatif Voir la figure 2, page î>2).

Pour le rendre rotatif, il suflitd'y ajouter un volant, un arbre, une manivelle et une bielle en dessus reliée à la tige du piston. Le moteur rotatif représenté figure 3 page ii3) a été construit pour l'Imposition, et la disposition adoptée pour transformer le mouvement du piston a eu pour but de rendre la machine aussi peu volumineuse que possible, et surtout de diminuer sa hauteur afin de ne pas masquer les autres appareils exposés. Dans ce modèle, la tige du piston porte, suivant deux génératrices diamétralement opposées, deux crémaillères ; ces crémaillères commandent des leviers à secteurs placés entre les deux disques que l'on voit dans la figure ; ces disques portent chacun et à la même distance de l'arbre une rainure circulaire où s'engagent des coins mobiles reliés aux secteurs et qui ne pouvent se mouvoir que dans un sens : l'un fonctionne à la montée, l'autre à la descente du piston, pour faire tourner l'arbre du volant. L'ne tige courbée reliée à l'un des secteurs règle l'admission. Les axes de rotation de ces deux secteurs sont portés par des tringles fixées contre le cylindre moteur. Dans le moleur représenté figure 3 et destiné aux travaux souterrains, on aperçoit autour de la jante évidée du volant la corde qui commande les treuils; la corde plus petite, qui est fixée aux deux petites manivelles calées sur l'arbre du volant , sert A commander d'en haut le mouvement de latnachine. On a ajouté là comme accessoire un engrenage destiné a accélérer le mouvement de rotation, a transmettre le mouvement dans toutes les direclions et a montrer à quels usages la machine se prête.

Cette machine, dont le piston a 0",<)50 de diamètre", est du prix de H 00 francs environ ; elle est ordinairement fort simplifiée, quant à la construclion, et revient moins cher. Elle dépense lili litres d'eau par minute, soit 3B,.30O par heure. Sous 25 mètres de chute, elle donne la force d'un homme, soit l/fl d'un cheval ; elle peut, dans ces conditions, mettre en mouvement, par exemple, 2.i machines à coudre. A 20 atmosphères et à Ii0 tours, elle fait 3 chevaux.

Les mêmes constructeurs font des machines de ce type ayant jusqu'à 0«.t7fl de diamètre du cylindre moteur.

Le modèle à mouvement alternatif peut être appliqué à actionner, directement et sans volant, des pompes, des accumulateurs, des soufflets d'orgues, des forges, des scies pour le bois ou la pierre, etc. On peut rendre le mouvement de ce moteur alternatif différentiel, en créant, au moyen d'un robinet convenable, un retard à l'échappement de l'eau qui a agi sur l'une des faces du piston.

L'autre type, le moteur rotatif, peut recevoir toutes les applications dont sont susceptibles les moteurs rotatifs: il offre l'avantage d'être compact, simple et d'un prix assez modéré ; aussi un grand nombre de ces machines ont-elles été déji\ construites.

Dans les mines, ce moteur peut profiter de la pression d'eau installée pour faire marcher soit un plan incliné, soif des pompes, soit un ventilateur ou

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d'autres appareils. C es! a ce point de vue qu'il peul êlre considéré comme un auxiliaire utile de la machine baveuse.

MACHINE A COLI'ER LA HOUI.LE ET MOTRl'R A AIR COMPRIME

de Mil. Jones et Levick (Angleterre). (Pl. XXVIII).

La machine à couper la houille de MM. Jones cl Levick constitue en réalité un véritable pic de mineur mis en mouvement par l'air comprimé ; elle peut être mue également par la vapeur. (Pl. XXVIII, fig. 1, 2, 3./

Cette machine se compose d'un cylindre A dans lequel se meut un piston R; a ce piston est fixée, par une de ses extrémités, une bielle G qui commande par un bras D l'arbre E auquel est fixé le pic a; cet arbre E est maintenu par des tourillons F, V dans l'intérieur desquels il peut tourner; ces tourillons sont fixés au cylindre G muni d'une roue dentée; ce cylindre peut tourner librement dans deux colliers I, I fixés au chariot qui porte le cylindre A ; on peul, au moyen de la manivelle a volant m et du pignon n qu'elle commande, transmetlre au cylindre G un mouvement de rotalion autour de son axe, et par suite placer l'arbre K et le pic lui-même dans telle position où l'on voudra le faire travailler. L'arbre E et par suite le pic lui-même sont maintenus dans la position voulue par une broche qui traverse un des trous don! la roue m est percée, ce qui permet de la fixer à volonté. Le mouvement est transmis au piston R par le moyen du tiroir H ; ce tiroir est conduit par le piston de la façon suivante : la tige C du piston est creuse; dans cette partie creuse pénètre une tige M plus petite, portant à chaque extrémité un taquet; entre ces deux taquets une pièce de fonte ou de laiton cylindro-conique P, est enfilée sur cette lige le long de laquelle elle peut glisser sans frottement ; la tige M à son extrémité libre est reliée u l'un des deux brîis d'un levier ayant un point fixe G, et dont l'autre bras commande la tige N du tiroir. Une poignée S permet de manœuvrer le tiroir à la main.

Celte disposition nouvelle qui consiste à évider la tige du piston el à y loger cette pièce de bronie ou de Tonte mobile sur la tige intérieure M, a pour effet de rendre le mouvement du piston automatique et de faire commander ce mouvement parle pic lui-même. Quand le piston se meut dans la direction indiquée par la flèche, la pièce P est entraînée avec lui ; si le piston complète sa course, cette pièce P, en vertu de sa vitesse acquise, vient buttor contre le taquet qui termine à l'avant la tige M et fait alors mouvoir le levier N et le tiroir H pour l'admission en sens inverse concurremment avec le piston lui-même. Le tiroir se déplaçant, l'air comprimé arrivera à l'avant du piston et le fera rétrograder; le taquet d'avant de la tige M entraînera alors la pièce P et le piston lui-même en arrivant à l'extrémité de sa course en arrière buttera contre le collier que porlc la tige M et déplacera le tiroir; les mêmes effets se produiront ainsi à chaque course du piston. Si le piston, par suite de résistances accidentelles que le pic peut rencontrer dans la houille, ne parcourt pas sa course complète dans un sens ou dans l'autre, la pièce P continue sa course et vient, en vertu de sa vitesse acquise, butter contre un des taquets de la lige M et déplacé le tiroir pour l'admission en sens inverse. Cette disposition fort* simple et récemment introduite dans la machine a pour but de la rendre automatique. Quand la machine fonctionne on entend très-distinctement, à chaque course du piston, un petit coup sec ; c'est précisément le mouvement de la pièce P qui se manifeste par ce bruit ; précédemment l'ouvrier déterminait au moyen d'une pédale les mouvements du tiroir.

L'ensemble de cette machine est porté sur un charriotmuni de quatre roues à boudins; ce charriot se prolonge en arrière en une plate-forme en fonte T, des-

sr.

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ir.

linée à recevoir l'ouvrier qui conduit la machine; celle plaie-forme est soutenue à l'arrière par une autre paire de roues, l'no manivelle à volant R commande un système de roues d'engrenage coniques V, W, qui fait mouvoir la machine le long des rails de la galerie.

La manœuvre de cette machine est facile à concevoir : l'ouvrier accroupi sur la plate forme T, tourne la roue m de façon à amener le pic dans la direction où il veut le faire travailler; il ouvre alorsle robinet d'admission de l'air comprimé et manœuvre à la main le levier S, jusqu'à ce que, l'admission ayant lieu, le piston se mette en mouvement ; à partir de ce moment il n'a plus qu'ù donner à la machine au moyen de la roue R le mouvement d'avancement, suivant le travail du pic; l'air au sortir du cylindre s'échappe librement dans la galerie.

Les résultats donnés par cette machine ont été les suivants : à la houillère dile High Royd, dans un charbon Irès-dur et dans une galerie où les rails étaient en mauvais état*, la machine a fait en moyenne, en une heure, une entaille de 8n,,2° a 0">,t:i de long sur G"',90 à ln>,00 de profondeur, y compris les temps d'arrél; le sillon creusé par le pic a 0,n,030 d'épaisseur au front de taille et 0U,,037 au fond : il va en se rétrécissant. Le travail précédemment indiqué a été fait sous une pression de 2 à 2 1/2 atmosphères, le pic donnant 70 à 80 coups par minute. On voit que dans un poste de 10 heures la machine ferait une longueur de 81 "90 à 9 l,n, 40 d'entaille toujours sur une profondeur de 0,n,90, qui est celle du travail normal du pic et en enlevant une épaisseur de charbon qui varie de 0»',0.»o â 0'",o:n ; dans un même temps et dans la même mine, un ouvrier mineur ne Taisait que 3-fiO à i»\:i0 d'entaille.

Dans une mine (Oaks colliery) de charbon moins dur que le précédent et sur des rails solidement établis, la machine de MM. Jones et Levick a donné les résultats suivants : elle a fait par heure, le pic travaillant toujours sur la même profondeur et enlevant la même épaisseur de houille, elle a fait 12n,,«S0i i:i'",70 d'entaille en frappant 00 à 70 coups par minutée! avec de l'air comprimé a une pression de 2 1/2 atmosphères. En prenant le rapport des chifires indiqués cidessus on voit que la machine fait près de 20 fois plus de travail que le mineur, c'est-à-dire que l'ouvrier qui conduit une semblable machine accomplit le Iravail que 20 mineurs feraient avec! leurs bras.

II importe de faire cette remarque que ks machines a couper la houille diminuent beaucoup le déchet de charbon, car le mineur est obligé d'en enlever une bien plus grande épaisseur, par suite même de la manière dont il travaille.

La machine de MM. Jones et Levick peut travailler, on l'a vu, dans toutes les directions voulues, c'est-A-dire qu'après avoir fait des havages suivant l'inclinaison de la galerie, elle peut faire des enlailles verticales pour isoler complètement sur cinq faces le bloc de houille à abattre. Cette machine fonctionne dans plusieurs mines en Angleterre; elle va être introduite dans les charbonnages d'Anzin; elle travaille également dans des minerais de fer ; en général elle peut être appliquée à l'abattage de toute roche susceptible d'être entamée par le pic.

Des expériences faites sur ces machines pendant leur travail ont établi qu'elles absorbaient par minute 0»'s,270 d'air a la pression de 24,,10; elles donnaient alors 98 coups par minute, ce qui- représente une dépense d'air correspondant à la force de 3 chevaux.

Pour fournir a ces machines l'air nécessaireà leur marche MM. Jones et Levick ont construit une machine à comprimer l'air d'une grande simplicité (pl. XXVIII, fig. 4). Le cylindre à vapeur À et la pompe à air H sont fixés horizontalement sur le même bati et en prolongement l'un de l'autre; les pistons C, D, de ces deux cylindres, sont fixés sur la même lige E; aux deux extrémités du cylindre B sont placées les soupapes M qui prennent l'air dans l'atmosphère et lessoupa-

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pes N qui envoient l'air comprimé dans le tuyau P; de ce tuyau l'air se rend soit dans un réservoir, soit directement dans les machines a couper la houille. Ces soupapes sont en fonte et reposent par leurs bords sur des rondelles de caoutchouc. Le cylindre B est muni d'une double enveloppe F, F, dans laquelle on tient de l'eau ; cette eau a pour effet d'empêcher réchauffement du cylindre B et de l'air qu'il renferme ; on sait, en effet, que la température de l'air augmente proportionnellement à la pression, à mesure qu'on le comprime.

La distribution de la vapeur a lieu de la façon suivante : une tige H H' pénètre à travers des boites à «Hou pes dans le fond de 'chacun des cylindres A,B, et fait toujours saillie soit dans l'un soit dans l'autre de ces cylindres; elle est reliée a un levier G muni d'une poignée y qui a son point tixe en 0 ; un taquet que porte ce levier s'engage dans la coulisse qui termine la lige H du tiroir; entre le tiroir et le levier G, se trouve un petit cylindre à vapeur S, dont la distribution est commandée par la bavro I articulée au levier G. Le tiroir de ce petit cylindre S a une avance sur celui du grand cylindre A. L'autre extrémité de la tige H porte deux taquets J, J', qui limitent la course du tiroir en venant butter alternativement à chaque course contre la pièce K garnie de rondelles de caoutchouc. I n levier placé dans la boite L soutient le tiroir et diminue le frottement qu'il exerce contre sa table.

Quand ou veut faire marcher la machine, on appuie dans un sens ou dans l'autre sur la manivelle du levier G; alors, en considérant la machine dans la position indiquée par la tig. 4,1e piston C en arrivant à l'extrémité de sa course viendra butter contre l'extrémité H de la tige H H'; le levier G tournera autour du point 0, et par l'intermédiaire du bouton et de la coulisse qui termine la tige, H, il déplacera le tiroir à vapeur. Le piston du petit cylindre S a pour effet d'éviter le choc des grands pistons contre les têtes de la tige H H' et de commander le déplacement du tiroir du grand cylindre; c'est pour cela qu'il a une légère avance sur ce dernier; dans le cas où le piston du cylindre S manquerait de déplacer le tiroir du grand cylindre, le bouton du levier G venant butter contre le fond de la coulisse de la tige H, commande directement le tiroir et le met dans une position telle que la machine s'arrête immédiatement. Il résulte de la que dans la marche normale de la machine c'est le cylindre S qui commande la distribution, et que le boulon du levier G ne doit jamais venir huiler contre le fond de' la coulisse de la tige II ; on évite par cette disposition de transmettre directement au tiroir les chocs exercés par les pistons C et D contre les têtes de la tige H H'.

Il n'y a rien de particulier à dire de la pompe à air B : elle fonctionne comme toutes les machines de ce genre. L'air comprimé est transmis aux machines a couper la houille par des tubes de caoutchouc : pour traverser les puits on peut employer des tubes métalliques avec joints hermétiques.

La machine à comprimer l'air de MM. Jones et Lcvick est, on le voit, d'une extrême simplicité; elle est peu pesante et son prix est relativement peu élevé; sa manoeuvre est facile, et son cnlrelien, dans ces conditions, ne saurait être couleuv.

Éhile S0UL1É , Ingénieur cWil, nucien Klèie de l'fcole dis mine».

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