PROCÉDÉS D’EXCAVATION ET DE SONDAGE

Les indications générales fournies par les études géologiques pour la découverte des gîtes métallifères , sont plutôt négatives que directes, c’est-à-dire qu’elles se bornent à indiquer les points ou les gîtes -peuvent exister. Ces premiers indices sont déjà précieux, car ils impriment aux recherches cette marche normale, rationnelle, qui peut seule inspirer confiance ; mais lorsqu'on est assez avancé dans l’étude géologique d’un district métallifère, pour bien apprécier toutes les circonstances du gisement des minéraux qu'on recherche, ces indications deviennent bien plus positives et bien plus utiles.

Ainsi , l’exploration détaillée de la constitution géologique d’une contrée indique non-seulement les terrains où peuvent se rencontrer les gîtes métallifères , maïs encore les parties de ces terrains où il y a plus de chances de les trouver. Nous pourrions en accumuler des exemples, mais il suffit de se reporter à ce qui est dit précédemment sur les roches métamorphiques, et sur leurs zones de contact avec les roches ignées. Rappelons-nous donc que certaines zones de gneiss et de schistes argileux au contact des porphyres, certaines roches argileuses ou calcaires, altérées au contact des diorites et des serpentines , sont les véritables plans de concentration des substances métallifères.

îlfi DK L’EXPLOITATION DES MINÉRAUX UTILES.

La connaissance exacte des caractères minéralogiques des gangues est de la plus grande utilité lorsqu’on se borne à l’étude d’une contrée géologique bien définie. Dans certains districts, le sulfate de baryte, le spath-fluor, plus souvent encore certains quartz compactes, cristallins ou cariés , la topaze en Saxe , l'yénite et l’amphibole en Toscane, conduisent aux gîtes métallifères. D’autres fois certains minerais communs et servant euxmêmes de gangues amènent à la découverte de minerais plus rares; le fer spathique, hydroxydé, la pyrite de fer, sont quelquefois les signes précurseurs de l’or, de l'argent , de la pyrite cuivreuse; celle-ci. dans certains districts, conduit au cobalt arsenical. En un mot, les indices souvent les plus insignifiants en apparence, tels que la texture des roches, leur couleur, la structure des couches, peuvent fournir des données importantes pour ces sortes de recherches.

C'est surtout en étudiant le lit des ruisseaux, les sillons tracés sur les flancs des montagnes par les eaux torrentielles , qu’on peut trouver quelques preuves de la présence des minerais dans une contrée montagneuse. Ces surfaces, couvertes de galets et de sables, présentent en effet le résumé des caractères minéralogiques de celles qui sont soumises à l’action des eaux ; le sable d’un torrent, soumis au lavage, indique-t-il l'existence de quelques parcelles de minerais l trouve-t-on quelques galets de leurs gangues habituelles ; en remontant le lit de ce torrent, les particules deviendront plus distinctes , les galets plus gros et plus nombreux. A chaque affluent, il sera essentiel de répéter les recherches pour vérifier de quel côté ces indices éloignés auront été charriés ; puis , remontant vers leur point de départ , on verra les fragments caractéristiques croître en nombre et en volume , jusqu a ce qu'on soit conduit aux indices directs, c’est-àdire aux affleurements des gangues ou des minerais qui auront été les points de départ des indices éloignés.

Une fois amenées sur des affleurements, les études minéralogiques peuvent prendre plus de développement et fournir des données plus précises sur la valeur du gîte. On peut reconnaître

EXCAVATIONS F.T SONDAGES. ÎI7

la forme de ce gîte, décider s’il appartient à une couche, à un amas, à un filon ou à un stocwerk; constater sa direction et ses rapports avec la stratification du terrain encaissant.

Les indices géologiques pour la recherche des mines n'ont pas une valeur absolue; ils ne sont réels que dans des districts circonscrits, hors desquels ils changent de nature. On ne peut donc en tirer parti qu’après une longue expérience et après avoir acquis cette pratique des mines qui peut seule permettre de préciser jusqu’à quel point on doit se fier aux signes extérieurs. Indépendamment des erreurs involontaires, combien de fois n’a-t-on pas abusé du langage scientifique ! mais cet abus est, lui-même, un hommage rendu à la science ; il démontre seulement la nécessité de la rendre usuelle et populaire. On apprécie bien vivement les progrès et les services des sciences géologiques en se rappelant qu’il y a moins de deux siècles on employait encore la baguette divinatoire pour découvrir les mines.

Il est d'autres indices dont il faut encore ne tirer quelque conclusion qu’avec la plus grande prudence, ce sont ceux que fournissent la tradition et l’existence de travaux anciens. Les documents qu’on possède en général sur le rendement des anciennes mines sont très-exagérés ; surtout il ne faut pas perdre de vue ce qui a été dit précédemment sur le haut prix des métaux dans l’antiquité ou même au moyen âge, et sur le bas prix de la main-d’œuvre , conditions qui permettaient d’exploiter utilement des gîtes qui seraient aujourd'hui sans valeur.

Procédés d'excavation. Emploi des outils.

Les excavations pratiquées dans le sol , pour l’extraction des matières utiles, prennent le nom de carrières lorsqu’elles sont ouvertes sur les gîtes généraux employés dans les constructions, tels que les granités , les calcaires , les gypses , les argiles , les schistes ardoisiers, les grès, etc. La dénomination de mines s’applique spécialement aux exploitations dps gîtes métallifères et de ceux des gîtes généraux qui, par leur importance, donnent lieu à des

travaux tri-s -développas; de ce nombre sont la houille, l’anthracite, le sel gemme. Enfin certains gîtes, tels que les fers d’allmion, les tourbes, les alluvions aurifères, se traitent par des travaux en grande partie superficiels que l'on désigne sous les noms spéciaux de minières, tourbières, laçages, plutôt que sous celui de mines.

L'exploitation des mines embrasse tous les procédés, moyens ou méthodes qui ont pour but l'extraction des matières utiles; cettfe extraction devant toujours être sûre pour les travailleurs et aussi économique que possible. Cette science doit encore définir le gîte , veiller à son aménagement , afin de préparer et conserver pour l'avenir les garanties de sécurité et de richesse. Tel est le but de cette réunion d'études spéciales et de procédés empruntés en partie à la Géologie et à la Mécanique, réunion qui présente à la fois les vues théoriques les plus étendues, et les détails pratiques les plus positifs et les plus minutieux *. Nous avons essayé .dans la partie précédente, de donner idée des théories; il nous reste à exposer les détails pratiques qui constituent spécialement l’exploitation et l'application des études géologiques.

Les indices fournis par l’étude des terrains ne peuvent amener qu’à découvrir les affleurements des gîtes de minéraux utiles et à faire apprécier approximativement leur composition, leur forme, leur puissance, leur direction. Pour constater d’une manière positive tous ces éléments, essentiels à connaître avant toute exploitation , il faut nécessairement ouvrir des travaux de recherche. Cette exploration directe des gîtes peut se faire soit à ciel ouvert, par des tranchées ; soit par des ouvrages souterrains , puits ou galeries; soit enfin par sondage, c’est-à-dire en forant dans le sol des trous de cinq , dix , quinze centimètres de dia-

* La science de l'exploitation, ainsi composée de principes, de procédés et d'appareils, dérive à la fois des sciences géologique, physique et mécanique ; die comprend en outre des faits spéciaux et des données pratiques qui sont acquis aujourd’hui par les travaux de loua les hommes distingués qui en ont fait l’objet de leurs études. Depuis les travaux de Werner, d 'Héron de Villefosse, de Davy, bien des ingénieurs ont continué l'étude de la science d'exploitation et lui ont imprimé une marche rapide vers le progrès. Le corps des mines en France s’est spécialement distingué dans ces travaux spéciaux, et j’essaierai d'exposer dans cette seconde partie le point auquel ils ont amené la science d'exploitation. En abordant cette tâche, je dois surtout rendre hommage à la collaboration éclairée de M. A. Perdonnet, qui m’a précédé à l’École centrale, et a bien voulu mettre À ma disposition les matériaux nombreux qu’il avait déjà rassemblés.

EXCAVATIONS ET SONDAGES. 219

mètre , qui , dans beaucoup de cas , suffisent pour donner, sur la composition souterraine des terrains , des notions assez exactes.

Les premières études de l’exploitation sont donc naturellement appelées sur les divers moyens d’excavation qu’on doit employer suivant la nature du sol , en un mot sur ce qu’on peut appeler Y outillage des mines. Wemer a classé de la manière suivante les divers terrains , d’après leur résistance à l’excavation et d'après les divers moyens employés pour les attaquer :

1° Les roches ébouleuses, telles que les terres décomposées ou terres végétales , les terres sablonneuses , les sables et cailloux roulés , les débris de toute nature qu’il suffit de défoncer avec la pioche, pour pouvoir ensuite les enlever et les charger avec la pelle.

2" Les roches tendres, roches non scintillantes, c’est-à-dire ne faisant pas feu avec l’acier, telles que la houille, le sel gemme, les argiles, les argiles schisteuses du terrain houiller, les schistes ardoisiers, les calcaires grossiers ou oolitiques, crayeux ou marneux, les gypses, les alluvions ou débris agglutinés par un ciment calcaire ou ocreux. Toutes ces roches peuvent être attaquées au pic et être abattues avec des masses, des coins et des leviers.

3° Les roches traitables, composées de roches non scintillantes mais compactes et tenaces, ou de roches scintillantes mais à texture lâche. Tels sont, parmi les premières, les marbres, les serpentines, les schistes métamorphiques métallifères dont le kupferschiefer du pays de Mansfeld peut offrir le type, les hématites brunes et rouges non quartzeuses ; parmi les secondes, le grès houiller ou l’arkose, le grès exclusivement siliceux de Fontainebleau, le calcaire un peu siliceux, les roches cristallines avec commencement de décomposition. Ces roches sont attaquées au moyen de la poudre, mais on y joint l’action des outils tels que les pics à rochers, les masses, les coins, les leviers et les pointerolles. Ces outils peuvent même suffire au travail dans un grand nombre de cas.

4“ Les roches tenaces , toutes scintillantes , telles que le fer oxydulé, les hématites compactes, les pyrites de fer et de cuivre,

ï?0 DK L’EXPLOITATION DES MINÉRAUX UTILES,

le fer arsenical, tous les minerais ayant pour gangue le quartz, l'yénitc et l'amphibole ; la plupart des roches quartzeuses, les granités, les porphyres, les basaltes. Ces roches ne peuvent être abattues qu’à la poudre.

5° Enfin, certaines roches appelées récalcitrantes, telles que le quartz non fendillé, pur ou servant de gangues à quelques minerais , tels que l’oxyde d'étain , le cuivre gris, la galène ou la blende, avec lesquels il constitue un mélange presque intime. Ces roches sont rarement exploitées , leur nature à la fols dure et tenace en rendant l'abattage très-dispendieux; lorsque cependant il est nécessaire de les attaquer, on substitue ordinairement, à l'emploi de la poudre , l'action successive du feu et de la poinfcroüe.

Entailler, abattre, recueillir, telle est la marche du mineur, Pour entailler ou couper, il se sert dans les roches ébouleuses de pioches, carrées si la roche ne présente pas de nodules résistants, ai gués si elle en présente.

Dans les roches tendres, le sel gemme par exemple, il se sert de pics ( fig. 29 j, du poids de 2 kilog. au plus et de 2 kilog. 75 y compris le poids d’un manche ayant m. 0,90 de longueur et m. 0,35 de diamètre. Ces pics sont remplacés dans les houillères par des pics plus aigus (fig. 30 ), et quelquefois à Saint-Étienne par la rive/aine, outil en 1er plat ayant m. 1,30 de longueur

Fig. 29. Pic employé pour V abattage Fig. 30. Pic employé

du set gemme. pour l'abattage

de la houille .

EXCAVATIONS ET SONDAGES

et 0,01 d'épaisseur sur une largeur de 0,03; eet outil arrondi au manche porte à son extrémité un ciseau aciéré, perpendiculaire. Le nom de rivelaine est également donné à des pics plats et très-aigus.

Tous ces outils, même pour les roches ébouleuses ou tendres, doivent être aciérés sur 4 à 6 centimètres de longueur et recevoir une trempe aussi forte que le comporte leur diamètre. En effet, indépendamment des particules ou noyaux de substances scintillantes que peuvent renfermer ces roches, leur propre résistance suffirait pour mettre promptement les outils en fer hors de service. Il est difficile déjuger la résistance que présente une roche dans des travaux souterrains d'après , les débris extraits; l’action de l’air sur cos fragments, leur isolement et par suite la facilité avec laquelle on peut les briser empêchent d’apprécier la résistance qu'ils présentent réellement lorsqu'ils sont en masse compacte et soutenue.

Dans les roches traitables, les pics doivent être obtus et plus forts ( aussi les fait-on généralement à une seule pointe, fig. 31 ), afin de les employer à la fois comme instrument de division et comme levier coudé ; le pic à tête ( fig. 32 ) sert à la fois comme pic et comme masse. Ces pics pèsent de 2 à 3 kilog. non compris le manche.

Fig. 31. Pics à rockers. Fig. 32. Pies à télé.

' La pointerolle est d’un usage général pour entailler les roches traitables et récalcitrantes ; c'est un petit pic à tête, de ni. 0,15

Masse.

Poinlerolle.

à m. 0,20 do longueur (fig. 33), avec un manche de m. 0,25 Fig. 33. placé au milieu. Il est en acier ou aeiéré

à la fois à la pointe, qui est aiguë, et à la tête. Le mineur s’en sert en plaçant la pointe contre les saillies de la roche et frappant sur la tête avec une masse en fer, de manière à en faire sauter des éclats. Lorsque les roches sont trèsdures, les pointes s’émoussent promptement et un mineur descend ordinairement au travail en emportant pour sa journée une trousse de douze pointerolles de dimensions différentes. Les pointerolles sont d'autant plus courtes que la roche est plus dure. Quant aux masses dont on se sert pour frapper, elles sont à manche court et doivent peser environ 2 kilog.

Ces divers moyens d’entaille ne doivent pas être appliqués sans méthode; ainsi, dans un déblai superficiel, on aura soin de donner à l’excavation la forme de gradins, de telle sorte que, le premier défoncement une fois fait , tous les massifs à attaquer se présentent déjà dégagés sur deux faces. Ce dégagement est essentiel pour faciliter l’abattage.

Dans une galerie, le mineur pratique sur la face à attaquer une entaille horizontale, soit au bas, soit à hauteur du coup, c’est-à-dire à 1 mètre environ , ainsi qu’il est indiqué fig. 37. Cette entaille étant menée à la profondeur que comporte la dureté de la roche, facilite beaucoup l'abattage de toute la partie dégagée. On procède de la même manière pour foncer un puits, plaçant l'entaille ou rigole soit au milieu, soit vers l’une des parois. Lorsque le mineur attaque de cette manière mie paroi composée de plusieurs variétés de roches, il choisit les parties les plus tendres pour y faire ses entailles, et s’attache de même à suivre les points où le terrain est fissuré et par conséquent plus facile à attaquer.

Le terrain une fois entaillé , on l’abat avec des coins ou drs leviers qu'on introduit soit dans les fissures naturelles du sol, soit dans des entailles étroites faites artificiellement. On cm-

EXCAVATIONS ET SONDAGES

ploie les masses, soit directement pour briser la roche, soit pour enfoncer les coins. Les leviers sont droits ou recourbés, quelquefois épatés en pied-de-biche; les coins sont en fer, plats où à quatre pans égaux. Dans quelques circonstances on se sert aussi de coins en bois sec, que l'on fait renfler au moyen de l’eau après les avoir chassés dans le sol. Les masses sont en acier ( fig. 34), à manche long, et pèsent depuis 4 jusqu a 8 et 10 kilogrammes.

Fig. 34. Masse.

Enfin, pour recueillir les débris abattus, on emploie des pelles en fer, plates ou plus ou moins recourbées, suivant la nature des matières à ramasser (fig. 35).

Fig. 35

Les anciens faisaient un grand usage, dans les travaux des mines, de l'action du feu. En effet, les roches les plus dures, brusquement chauffées , se dilatent et se fendent en perdant l’eau dont elles sont péhétrées. Quelques-unes sont même altérées dans leur composition; et si l'on projette ensuite de l'eati sur la roche incandescente, elle se contracte subitement et se

DK L'EXPLOITATION UES MINÉRAUX UTILES, fissure à une profondeur plus ou moins grande. Dans cet état, les roches les plus récalcitrantes peuvent être attaquées par des pointerollcs que l'on engage dans toutes les fissures. On peut abattre ainsi la partie altérée, et lorsque la roche saine est de nouveau mise à nu on renouvelle l’application du feu

Cet usage est encore répandu aujourd’hui pour le percement des ^ galeries dans quelques mines de Saxe et de Hongrie. On se sert à cet effet d’une caisse rectangulaire en tôle qui a la largeur ; de la galerie et dont la section, est conique; de telle sorte, que la longueur étant d’environ 1,60, l’ouverture présentée à la paroi V' qu'on veut attaquer a 0,40 de hauteur et l’ouverture opposée, seulement 0,25 (fig. 40). ^3

Il résulte de cette disposition que (le fond de la caisse étant * disposé en forme de grille et un peu clevé au-dessus du sol) le feu

* Ce travail d’exploitation pur le feu est certainement le plus ancien de tous les procédés. Dans les mines de l’antiquité, l'application du feu suppléait à la poudre et au manque de bons outils; on en jugera par le passage suivant d’une ancienne traduction de Diodore de Sicile ; elle donne des détails intéressants sur les travaux de l’antiquité.

u Entre l'Egypte, l’Élliiopic et l’Arabie, il est un endroit rempli de métaux , et surtout d’or, qu’on tire avec bien des travaux et de la dépense ; caria terre, dure et noire de sa nature, est entrecoupée de veines d'un marbre très-blanc et si luisant jle quartz], qu’il surpasse en éclat les matières les plus brillantes. C’est I& que ceux qui ont l'intendance des métau^ font travailler un grand nombre d’ouvriers. Le ,rol d’Egypte envoie quelquefois aux miacs avec toute leur famille ceux qui ont été convaincus de crime , aussi bien que les prisonniers de guerre, ceux qui ont encouru son indignation, ou qui succombent aux accusation* vraies ou fausses, en un mot tous ceux qui sont condamnés aux prisons. Par cc moyen Ü. tire de grands revenus de leur châtiment.

w Ces malheureux, qui sont en grand nombre, sont tous enchaînés par les pieds et attachés au travail sans relâche et sans qu'ils puissent jamais s’échapper, car ils sont gardés par des soldats étrangers et qui parlent d'autres langues que la leur. Quand la terre qui contient l’or sc trouve trop dure, ils l’amollissent d’abord avec le feu . après quoi ils la romjMÉr j à grands coups de pic ou d'autres instruments de fer. Ils ont à leur tête un entrepreneur . qui connaît les veines de la mine et qui les conduit. Les plus forts d'entre les travailleurs fendent la terre à grands coups de marteau ; cet ouvrage ne demandant que la force des bras, sans art et sans adresse. Mais, comme, pour suivre les veines qu'on a découvertes, fl faut souvent sc détourner et qu’ainsi les allée» qu'on creuse dans ces souterrains sont folV Jn tortueuses, les ouvriers, qui sans cela ne verraient pas clair , portent des lampes attachées à leur front ; changeant de posture autant de fois que le requiert la nature du lieu, ils font tomber à leurs pieds les morceaux de pierre qu'ils ont détachés. Ils travaillent ainsi jour et nuit, forcés pur les cris et par les coups de leurs guides. De jeunes enfants entrent don* les ouvertures que les coins ont faites dans le roc, et en tirent les petits morceaux de pierre qui s’y trouvent et qu’ils portent ensuite à l’entrée de la mine. Les hommes âgés de 30 ans prennent une certaine quantité décos pierres, qu'ils pilent dans des mortiers avec des pilons de fer jusqu'à cc qu’ils les nient réduites à la grosseur d'un grain de millet. Les femmes et les vieillards reçoivent ces pierres mises en grain et les je tent sous des meules rangées par ordre; se mettant ensuite deux ou trois à chaque meule, ils les broient Jusqu’à ce qu'ils aient réduit en une poussière aussi fine que de la farine lu mesure qui leur en a été donné»'. *>

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EXCAVATIONS ET SONDAGES

allume dans la caisse et entretenu par la petite ouverture bourrée de combustible, s’échappe par la plus grande, en léchant les parois du rocher contre lequel on le dirige. Les mineurs, par l’application alternative du feu et des outils , creusent ainsi une entaille dans la partie inférieure de la galerie , et poussent cette entaille, en avançant la caisse, jusqu'à un et deux mètres de profondeur. La partie supérieure est ensuite abattue soit à la poudre, soit en appliquant le même procédé , et allumant directement le feu dans l’entaille même , au fond de laquelle on dispose une grille.

Cette méthode de travail ne peut être appliquée que dans des mines dont l’aérage est vif et facile ; la difficulté de se débarrasser des gaz produits par la combustion opposerait une impossibilité presque générale pour l’emploi de ce procédé dans les mines profondes. La découverte de la poudre , qui a permis une méthode d’abattage plus simple et plus rapide , facilita beaucoup le développement de l’art des mines, en permettant de donner aux travaux souterrains plus d’étendue et de simplicité.

Slmploî de la poudre pour l'abattage des roches.

L'emploi de la poudre dans les mines remonte à l’an 1632 ; jusqu’à cette époque l’action des outils et du feu avait suffi aux exploitations , mais le travail était d'une très-grande lenteur et cette nouvelle application de la poudre fut un des progrès les plus remarquables de l’art des mines, puisqu'elle diminua de plus de moitié le prix de revient des ouvrages.

Le volume des gaz produits par l'inflammation de la poudre est de 450 fois le volume primitif, si l'on suppose ces gaz refroidis à 0°; mais lorsque ces gaz sont incandescents , le volume est de 4,000 et 6,000 fois le volume primitif de la poudre; la force d'expansion ainsi créée est l’aide le plus actif et le plus énergique dans les travaux souterrains.

L’abattage à la poudre est ramené, dans toutes les mines, à une méthode très-simple , consistant à forer des trous cylindriques

convenablement placés dans le rocher qu’on veut faire éclater ; à y placer une cartouche, par-dessus laquelle on chasse une bourre, en se ménageant les moyens de l’enflammer. Les charges sont naturellement mises en rapport avec les dimensions des trous forés et la résistance de la roche ; dans les travaux souterrains elles varient entre GO et 150 grammes; dans les travaux à ciel ouvert, où lis massifs, mieux dégagés, permettent d'agir plus en grand, elles sont portées à 500 grammes et jusqu’à un kilogr.

Les fleurets avec lesquels on perce les trous de mine sont des

tiges cylindriques en fer, armées à leur extrémité d’un biseau un peu courbé, afin que les angles ne soient pas brisés , et un peu plus large que le diamètre de la tige, afin que le trou soit plus grand quelle.

Le mineur frappe sur le fleuret avec une masse de 2 kil. à 2,50, en tournant après chaque coup son fleuret d’un douzième à un sixième de circonférence. Pour commencer un trou , on prépare la surface avec une pointerolle , et l’on se sert , surtout dans les jnines d’Allemagne, d’un fleuret quadmngulaire dont la pointe est formée de deux biseaux croisés à angle droit (fig. 38).

Cette opération si simple du percement d’un trou de mine est la première éducation qu'on doit donner au mineur. Dans les campagnes on trouve difficilement des hommes au courant de ce travail ; il est donc nécessaire d’entrer à ce sujet dans quelques détails pratiques.

Les dimensions ordinaires pour les fleurets , lorsque le travail se fait à un seul homme, sont : pour le premier fleuret qui sert à

if 1

Fig. 38. Outils pour te ti à ta poudre.

EXCAVATIONS ET SONDAGES

commencer le trou, 0,30 de longueur et 0,029 de diamètre au biseau ; le second fleuret, qu’on emploie lorsque le trou a environ ni. 0,15 de profondeur, a 0,50 de longueur, et 0,021 de diamètre au biseau; le troisième a 0,70 de longueur et 0,022 de diamètre au biseau ; la pointe et la tête de ces fleurets sont en acier. Un mineur fait avec ees outils des trous de m. 0,25 à m. 0,55 de profondeur; il doit frapper, en tenant sa masse par l'extrémité du manche, avec toute la force dont il est susceptible et donner 40 à 50 coups par minute. Il entretient de l’eau dans le trou pour empêcher le ciseau de se détremper et en même temps faciliter la désagrégation de la roche. Lorsque la pâte formée par la poussière gêne l’action du fleuret , il nettoie le trou avec la curette (petite tringle en fer méplat, courbée en cuiller à son extrémité); la profondeur convenable étant atteinte, il sèche le trou au moyen d’un tampon d'étoupe passé dans l'anneau de la curette, prend une cartouche, enfonce Yépinglette dans sa partie supérieure et place la cartouche au fond. Il chasse ensuite la bourre autour de l’épinglette à l’aide d’une tige en fer, évidée dans sa partie inférieure, appelée bourroir (cette bourre est ordinairement de la roche compacte non scintillante, telle que du calcaire, de l’argile, du schiste argileux etc.), puis retire l’épinglette, en passant le bourroir dans l’anneau et la détachant à petits coups afin d’éviter la production d’étincelles par frottement. Il ne lui reste plus qu’à verser de la poudre dans le trou laissé libre par l'épinglette, ou mieux à y placer des canettes ( petits rouleaux de papier enduits de poudre délayée et séchée), puis à disposer une mèche soufrée assez longue pour qu’il ait le temps de se retirer en lieu de sûreté après l’avoir allumée.

Les détails de cette opération subissent quelques variations d’une mine à l'autre, mais il suffit de quelques jours de pratique pour faire apprécier ceux qui s'adaptent le mieux à une localité. On doit seulement insister sur certains détails généraux , tels que l'emploi des épinglettes en cuivre, et le graissage de leur tige toutes les fois qu'on va s’en servir ; on évitera ainsi une grande partie des chances d’accident. Si le trou est fissuré ou très-humide,

ou y chasse de l'argile sèche jusqu'à ce qu'on ait bouché les fentes, absorbé l’humidité, et l'on emploie des toiles goudronnées pour les cartouches. Le bourrage doit être solide, fortement chassé, et l’ouvrier aura soin* de tourner de temps en temps l’épinglette pour qu'elle n’y adhère pas. Lorsqu’il y a plusieurs ouvriers dans un même atelier, on ne fait partir les coups de mine que tous ensemble, à la fin du poste, s'il est possible, afin d’éviter toute perte de temps. On doit veiller à ce que les ouvriers soient à l'abri pendant l'explosion, et dans le forage d'un puits on exigera qu’ils remontent au moins à 15 ou 20 mètres au-dessus du fond.

Dans plusieurs cas il est avantageux d’employer la poudre à des charges plus fortes , et de forer des trous plus grands. Les mineurs percent alors à deux ou trois, l'un tenant le fleuret et le faisant tourner, l'autre ou les autres frappant dessus avec des masses de 4 et 6 kilog. Le premier fleuret a dans ce cas 0,70 de long et 0,042 de diamètre au biseau ; le second, 0,90 de long et 0,036 de diamètre; le troisième 0,1 et 0,035; le quatrième 1 ,20 et 0 ,31 . On perce ainsi des trous qui peuvent avoir un mètre de profondeur et qu’on charge de la même manière que les précédents. *

Cette méthode de forage s’emploie surtout lorsqu'on doit percer des trous de mine sous l’eau ; dans ce cas, le trou étant foré suivant les méthodes indiquées, on le charge avec des cartouches contenues dans un tuyau de fer-blanc , et l'on opère dans ce tuyau comme à l’ordinaire. A chaque coup le tuyau est défoncé et raccourci, et on lui soude un nouveau fond. D’autres fois on se sert de cartouches enveloppées dans des boîtes imperméables et communiquant à l'extérieur au moyen de tubes de même nature * que l’on remplit de poudre. ,

Après le tirage d'un coup de mine, les ouvriers doivent abattre, avec les pics et les leviers, toutes les parties fendues et ébranlées de la roche, ayant soin de ne placer un second coup qu’après s'être assurés , en frappant avec le marteau , que la roche est saine et bien adhérente.

La position des coups de mine exige de la part des mineurs

EXCAVATIONS ET SONDAGES

de l’intelligence et de l'habitude , parce qu’il est difficile de donner aucune règle à ce sujet; cette position étant déterminée par des circonstances variables et complexes. La partie qu’on veut faire sauter doit présenter moins de résistance que les autres. La forme de la paroi, le sens des fissures et leur étendue sont donc les causes principales qui peuvent guider dans le placement des coups de mine , toujours destinés à faire sauter les masses les mieux dégagées.

Lorsque la roche attaquée peut être entaillée, la méthode la plus rapide consiste à faire une entaille soit au sol d'une galerie, soit sur le côté d’un puits , puis à placer les coups de mine obliquement , de manière à détacher des fragments angulaires. On cherche les positions de chaque coup de mine en ayant soin de proportionner l'épaisseur du rocher et sa résistance à la charge, .évitant surtout d’exposer le coup de mine à se décharger comme une annc à feu. Lorsque la roche ne peut être dégagée par l'emploi des outils , on procède à ce dégagement par de petits coups de mine longs de 25 centimètres, qui permettent ensuite d’en placer de plus forts. Enfin on met à profit les fissures naturelles, les parties moins résistantes , telles que les salbandes d’un filon ; ayant soin, lorsqu’un massif est isolé sur deux faces, que le fond du coup de mine ne dépasse jamais la ligne qui termine le dégagement. La figure 36 indique la méthode d’avancement dans une galerie en roche dure, au sol de laquelle on a fait une entaille. Dans la figure 39 , le mineur , agissant sur des terrains stratifiés , creuse au sol une profonde entaille qu’on appelle havage ou souschévemenl ; il s’engage sous ce havage, en ayant soin de le soutenir par des étais, de manière à le prolonger jusqu’à 1,30 ou même 2 mètres, pendant qu’un autre mineur, monté sur un chevalet, place vers le toit de l’excavation des coups de mine ayant toute la profondeur du havage et dont l'effet sera d'opérer le rabattage, c’est-à-dire d'abattre toute la partie supérieure.

La poudre étant devenue un élément essentiel dans le prix des travaux de mines, on dut chercher d’abord à lui donner la qualité la plus convenable à cette destination, et de plus à en

réduire la consommation autant que possible. La poudre agit 1° par le choc résultant de la formation subite des gaz produits par son inflammation, 2° par la détente de ces gaz. La première action est l’effet initial de la poudre, celui qui fracture les roches et qu’on cherche à produire dans les mines ; la seconde action projette au loin les débris fracturés , c’est un effet qu'on cherche à éviter, et pour cela la poudre de mine doit être la moins vive de toutes. Ainsi la poudre de mine est composée de 65 parties de nitre, 15 de charbon et 20 de soufre ; tandis que la poudre de guerre est composée de 75 parties de nitre, 12,50 de charbon et 12,50 de soufre.

Les qualités d'une bonne poudre sont de présenter des grains égaux, secs, durs, non tachants et nets de poussière. La provision d’une mine doit être conservée dans une petite poudrière éloignée des habitations et des travaux, et à l’abri de toute humidité. La fabrication de la poudre étant d'ailleurs prohibée en France, les mines la reçoivent de l’administration. Il est bon seulement de constater sa qualité par quelques expériences comparatives faites avec les diverses éprouvettes en usage, telles que le mortier-éprouvette, les pendules balistiques ou à recul.

L’effet initial de la poudre est en grande partie proportionnel à la surface soumise à son action. On a réalisé une augmentation d’effet en plaçant au centre de la cartouche un noyau cylindrique en bois dur ou en fer, qui augmentait ainsi la surface des cartouches faites avec un poids donné de poudre. Mais ce noyau intérieur était sujet à dérangement, et l’on est arrivé au même résultat en substituant au noyau intérieur une poussière qui maintient les grains de poudre à une certaine distance les uns des autres. La sciure de bois est ordinairement préférée dans ce but; on en mélange un tiers (dans les mines de sel gemme de la Meurthe) et jusqu’à moitié du volume (mines de Tamowitz en Silésie). On a constaté , non-seulement dans ces mines, mais dans celles de Suède et d’Allemagne , que , pour un effet utile déterminé, on pouvait ainsi arriver à une économie variable

EXCAVATIONS ET SONDAGES

d'un tiers à un quart de la poudre employée. Des expériences faites par l’artillerie à Béfort ont également prouvé que l’on pouvait mélanger avec avantage jusqu’à moitié de sciure de bois dans des pétards de quatre centimètres de diamètre , placés à un mètre de profondeur. Le mélange du tiers est le plus usité dans les mines.

En Suède, on s’est servi de petits cônes en bois évidéssur les côtés et disposés au bas de la cartouche de manière à maintenir un vide entre la poudre et le fond du trou. Ce vide augmente la force initiale, et l’économie qu'on peut ainsi réaliser s’élève à plus d’un cinquième de la poudre employée. Il faut , pour que cette économie soit possible, que les trous aient au moins m. 0,40 de profondeur.

Le prix de l’abattage dans les ouvrages de mines varie entre des limites très-éloignées. En effet, ce prix dépend non-seulement de la dureté et de la ténacité de la roche à excaver, mais encore de la structure de cette roche, massive ou stratifiée, plus ou moins fissurée; de la forme et des dimensions de l’excavation ; enfin de causes moins variables, telles que le prix de la journée du mineur , son aptitude à ce genre de travaux, et le prix des consommations, qui sont la poudre, l’acier et l'huile pour éclairage. Nous ne pouvons donc fixer ces prix d’abattage qu’après avoir étudié les diverses conditions du travail, mais en nous bornant à évaluer le temps et la consommation de poudre, les principaux éléments du calcul peuvent être basés sur les données qui suivent.

Les travaux à ciel ouvert sont ceux où l’abattage présente le moins de difficultés , car non-seulement les massifs y sont parfaitement dégagés, mais on peut y faire agir la poudre à fortes charges. Ainsi, dans sa journée, un mineur abattra dans des ouvrages à ciel ouvert et à gradins ;

Dans le granité le plus dur

Hêtres cubes.

avec

Kilogrammes.

0,65 de poudre.

Dans le grès tel que le grès rouge de Strasbourg, ou le grès houiller de St-Éliennc.

avec

Dans le calcaire cristallin ou marbre.

avec

Dans le calcaire grossier parisien.

avec

Dans le gypse.

avec

Ml DF. L’EXPLOITATION DES MINÉRAUX UTILES.

Dans les galeries de mines le travail est beaucoup plus lent , les roches ne pouvant être enlevées pour ainsi dire que par écailles. Si nous prenons pour exemple les dimensions ordinaires des galeries de service ou de passage où, malgré quelques variations dans la hauteur et la largeur, les résultats peuvent être considérés comme sensiblement comparables, nous trouverons pour les quantités de temps et de poudre employées par mètre cube :

Nature de 1a rorfce.

Poadrr.

llourra de travail.

Dimroiioof de

Quartz compacte et cristallin métallifère.

U paierie.

Gneiss très-dur et très-tenace.

Minerai d'argent disséminé dans une gangue dure , formée de débris de gneiss liés par un ciment quart-

ZCtlX.

Dans un filon de même nature détaché par des salbandes argileuses.

Dans un fllon formé de débris de gneiss liés par un ciment argileux.

Dans un petit filon non adhérent à un gneiss.

Ces exemples , empruntés aux mines de Saxe et de Bohême, résument assez bien les diverses conditions de résistance que peuvent présenter les gîtes métallifères. On voit qu'indépendamment de la dureté de la roche , son état fissuré et les clivages naturels du sol exercent la plus grande influence sur le temps nécessaire au percement. Ces premières données seront complétées par les prix des mêmes ouvrages dans des roches non scintillantes, plus constamment homogènes, et dont le type est par conséquent plus facile à saisir.

Nature du la roche.

Poudre.

Heure» de travail.

Ditaeniinnt de la galerie.

Calcaire cristallin , siliceux,

dur et compacte.

Calcaire, marbre compacte.

Calcaire, marbre un peu

schisteux.

Calcairccompiicte, lithogra-

phique, stratifié.

Sel gomme.

Schiste argileux, tendre.

EXCAVATIONS ET SONDAGES

Pour les mêmes roches le prix du mètre cube abattu diminue à mesure que la section de la galerie est plus grande , et nous aurons occasion de développer ces premières données en traitant des divers travaux d’exploitation. Dans le fonçage des puits, la disposition étant encore moins favorable puisque le poids des blocs s’oppose au lieu d’aider à l’abattage , il faut compter au moins un quart en sus dans les quantités de temps et de poudre, et jusqu'à moitié si le travail est gêné par les eaux.

Procédé» de »ondage.

Les sondages sont employés, dans les mines, pour l’étude des terrains et la recherche de gîtes stratifiés, tels que les combustibles fossiles, le sel gemme, etc.; en second lieu pour établir, par des trous verticaux , inclinés ou horizontaux , des communications utiles à l’aérage des travaux et à l’aménagement des eaux ; enfin pour l'exploration intérieure des gîtes de toute espèce, et pour la recherche des amas d’eau ou de gaz délétères qui peuvent se trouver soit dans des vides naturels, soit dans de vieux travaux.

Les sondes sont naturellement proportionnées aux travaux qu’on entreprend et, sous ce rapport , on en distingue trois, qui d'ailleurs ne diffèrent guère les unes des autres que par les dimensions des pièces qui les composent. Ce sont : 1° la petite sonde ou sonde du constructeur avec laquelle on fore des trous de 10 à 30 mètres de profondeur sur 5 à 7 centimètres de diamètre; 2° la sonde du mineur avec laquelle on peut pénétrer jusqu’à 200 mètres sur un diamètre d’environ 0 m. 16 ; 3° enfin la grande sonde, ou sonde du fontainier, qui peut forer des trous de 0 m. 16 à 0 m. 30, dont la profondeur n’est limitée que par la puissance des apparaux de manœuvre , et qui a souvent dépassé 500 mètres. Toutes ces sondes peuvent être assimilées à une tarière ordinaire dans laquelle on distingue trois parties : le manche, la tige et l'outil ou foret ; la seule différence est que ces diverses parties, étant elles-mêmes composées de plusieurs piè-

ces plus ou moins pesantes, il faut y ajouter une chèvre ou appareil pour la manœuvre (fig. 41).

Les /êtes de sonde doivent satisfaire à deux conditions • 1* pouvoir être tournées et transmettre à l’outil ee mouvement de rotation ou rodage sans le transmettre à la corde ou chaîne qui sert à relever la sonde et à laquelle elle reste suspendue ; 2° pouvoir être saisies par des leviers à l'aide desquels le mouvement giratoire est imprimé par les ouvriers sondeurs. On a satisfait à ces conditions en plaçant à la partie supérieure un étrier et en saisissant la sonde, soit par des leviers passés dans des yeux, soit par des leviers entaillés qui s'adaptent à des parties méplates (fig. 45). M. Degousée a ajouté à la tête de sonde une fourche portant un galet afin d’éviter le brisement de lu corde Je susjiension. Quelquefois enfin la tête de sonde se compose simplement d'une portion de tige terminée par un étrier (fig. 42j, le mouvement giratoire étant imprimé par des clefs en fer, ou des leviers entaillés qui saisissent le carré de la tige.

Les tiges de sonde se composent de deux parties : la tige proprement dite et l’emmanchement qui sert à les assembler entre elles.

Ces tiges sont ordinairement en fer carré dont les angles sont légèrement émoussés et dont la dimension varie de 0 m. 025 à 0 m. 050 de côté, suivant la force de la sonde; elles doivent être en fer doux, corroyé et éprouvé. Leur longueur varie de 5 à 8 mètres, suivant la hauteur de la chèvre destinée à les manœuvrer. Pour maintenir la tête de sonde toujours à la hauteur la plus convenable pour la manœuvre on doit avoir en outre des rallonges de 0 m. 50, 1 m., 2 m., 4 m. Ces diverses parties de tiges sont réunies entre elles par des emmanchements (fig. 46).

Les tiges en fer ont une supériorité incontestable sur les autres, jusqu’à une profondeur qu'on peut fixer à 1 00 mètres, parce qu’elles seules permettent de roder, c’est-à-dire de tourner les outils dans le trou de sonde pour le régulariser et l’approfondir par l’action des tarières. Le poids de ces tiges est l’élément prin-

EXCAVATIONS ET SONDAGES. Î34

cipal du poids total d'une sonde; il est donc essentiel de ne leur donner qu'une dimension proportionnée au diamètre et à la profondeur du trou qui doit être foré. Les grandes sondes artésiennes , ayant des tiges de 0,05 de côté, pèsent 19 à 20 kilogrammes par mètre courant , poids auquel il faut ajouter un excédant pour les emmanchements, pour la tête de sonde et pour l'outil. Dans la petite sonde du constructeur, le poids est seulement de 5 kilog. par mètre courant de tige ; et la sonde du mineur pour descendre à 200 mètres , pèse environ 12 kilog. : le poids s'accroît donc rapidement à mesure que la sonde s’allonge , et , toutes les parties supérieures venant à peser sur celles du bas lorsqu’on manœuvre la sonde, les chances de rupture augmentent dans une proportion encore plus rapide.

A une grande profondeur, non-seulement le poids des tiges devient trop considérable et tend à écraser les parties inférieures ; mais lorsqu’on Aient à battre, c’est-à-dire à soulever la sonde et à la laisser retomber pour défoncer le sol, ces tiges dégradent latéralement le forage par leur fouettement et leurs vibrations, et amènent des éboulements pardessus les outils. On a cherché à remédier à ce grave inconvénient par l’emploi de tiges plus légères et surtout plus volumineuses.

Les trous de sonde sont en effet générale- Fig- 45 • Te'“ d‘ MHd'ment pleins d’eau et les tiges y perdant une partie de leur poids égale au volume d'eau déplacé, il devient avantageux d'en augmenter le volume, même à poids égal.

M. Degousée est arrivé à ce but par l’emploi de tiges en bois années de fer ou de tiges en fer creux qui pèsent en effet autant

que les tiges en fer, mais qui perdent dans l'eau plus de la moitié de leur poids et qui par suite de leur volume sont sujettes Ù beaucoup moins de vibrations.

Cps tiges ep bois (fig. 47 ) portent des emmanchements en fer semblables £ ceux des tiges ordinaires en fer, Çeg emmanche-

Fig. 46. Tige» de tonde en Jtr carré avec emmanchement à vis.

ments s’amincissent en forme de coins et pénètrent dans les tiges entadlées où on les fixe avec des rivets et des manchons mis à

EXCAVATIONS ET SONDAGES. 137

chaud. Elles sont en outre années, dans toute leur longueur, de bandes de fer ou platines rivées entre elles. Leur diamètre est de 10 et 12 centimètres.

Les tiges en fer creux sont composées des bouts les plus longs de tubes étirés que puisse fournir le commerce. Ces tubes sont réunis entre eux par des manchons taraudés. Les emmanchements pénètrent dans le vide intérieur et y sont fixés à la fois par des clavettes et par une partie taraudée. Ces tiges , par l’eau quelles déplacent , ne pèsent dans un trou de sonde que moitié de leur poids réel. Elles ont sur les tiges en bois, qui sont encore plus légères, l’avantage de permettre le rodage.

Dans un forage profond on est donc amené à composer la tige totale, de fortes tiges en fer dans la partie inférieure, et dans la partie supérieure de tiges plus légères en bois ou en fer. Cette disposition est encore commandée par la nécessité de n'opérer le battage, c’est-à-dire le défoncement du sol, que par un poids déterminé et mis en rapport avec les parties inférieures des tiges en fer, qui, sans cette précaution, sont sujettes à se briser. 11 arrive souvent que des sondeurs procèdent sans calculer ces éléments essentiels et sont dans l’habitude d’attribuer à une force majeure les nombreux accidents qui surviennent dans le forage. Celui du puits de Grenelle , qui a duré sept ans , n’est qu'une série d’accidents semblables. C’est qu’en effet la faculté de faire des tiges composées ne suffit pas encore pour rendre maître de ce poids lorsque le forage est arrivé à de grandes profondeurs , par exemple au delà de trois cents mètres, et l’on doit à M. Œynhausen un procédé qui complète celui de M. Degousée et assure en quelque sorte la réussite de tous les sondages.

On divise par le calcul la tige en deux parties, la partie supérieure est considérée comme devant être équilibrée par un con • tre-poids, et la partie inférieure doit seule agir dans la percussion. On ne laisse pas à cette partie, destinée à défoncer le sol par le battage , plus de six à huit cents kilogrammes , et la partie supérieure est équilibrée au moyen d’un levier-romaine dont la disposition est indiquée figure 41.

C’est entre ces deux portions de la tige qu'on place la coulisse dite d'Œynhausen (fig. 48 et 44). Cette coulisse est composée de deux parties glissant l’une dans l’autre sur une longueur de in. 0,30 environ; de telle sorte que dans le battage ces deux parties deviennent indépendantes l’une de l’autre pendant tout le mouvement de descente. En effet , si l’on équilibre la partie supérieure par un levier-romaine , ainsi qu’il est indiqué fig. 41 , lorsqu’on abandonnera la sonde à elle-même après l’avoir soulevée la partie inférieure frappera seule le fond, et la partie supérieure, après avoir glissé de m. 0,30, qui est la course de la coulisse, se posera doucement sur l’autre portion. La coulisse n’est employée que lorsque la sonde doit agir par percussion ; si l’on veut agir par rodage, on la supprime et on la remplace par un l>out de tige ordinaire ayant même longueur. Dans ce cas de rodage, on supprime également les tiges en bois ou les petites tiges en fer dont on a pu également se servir, pour éviter de surcharger les parties inférieures , et on compose dès-lors toute la sonde de fortes tiges , capables de bien résister aux efforts de torsion.

Les emmanchements des tiges entre elles sont aujourd'hui ramenés à deux types.

On adopte généralement les emmanchements à vis, quelquefois, et surtout dans les petites sondes, ceux à enfourchement .

Les tiges sont toujours renflées à l'emmanchement de manière

que chaque partie isolée présente une force correspondante au corps

EXCAVATIONS ET SONDAGES

de la tige. Le meilleur de ces emmanchements est à vis (fig. 46) , avec filets triangulaires1. La partie taraudée est surmontée d’une partie lisse qui facilite l'entrée et protège le pas ; au-dessous se trouve une partie méplate pour tourner avec, une clef et deux mentonnets qui permettent de suspendre la sonde sur un emmanchement au moyen d’une clef de retenue (fig. 43) et de la reprendre au moyen d’une clef de relevée [fig. 49).

Le seul inconvénient des emmanchements à vis est d’obliger à roder toujours dans le même sens, mais il est bien compensé par la solidité et l’unité qu’ils donnent à la sonde.

On pourrait d'ailleurs obviera cet inconvénient en y passant une clavette ou une goupille, mais cet inconvénient n’est pas assez réel pour qu’on ait adopté cette complication. Les tiges sont repérées avec soin et surajoutées toujours dans le même ordre.

Les emmanchements à enfourchcment sont réservés pour les petites sondes. L’assemblage des deux parties se fait avec deux ou trois boulons , suivant la force des tiges. Ce mode d’assemblage n’a pas la fixité du précédent, et les sondes font toujours entendre un ferraillement qui provient de ce que les boulons prennent promptement du jeu , et que les tenons lâchent. Un assemblage de cette espèce, lorsqu'on relève ou qu'on descend la sonde’, exige environ deux minutes , tandis qu’un assemblage à vis se fait en trente à quarante secondes. Nous ne parlerons pas des assemblages à manchon polygonal et de quelques variétés d’enfourchement ; on peut les employer lorsque les sondes existent , mais leur infériorité est tellement reconnue qu’on n’en construit plus.

* Les dimensions indiquées sur ces croquis sc rapportent toutes à la grande sonde dont les tiges o&t m. 0,00 de côté.

bé

KJ

Fig. 49.

Cltf de relevée.

2'iU DE L’EXPLOITATION DES MINÉRAl’X UTILES.

L’outil est, dans la sonde, la partie agissante. Sa forme est donc variable suivant le but qu’on se propose et la consistance du terrain dans lequel on opère. La première condition de l’outil est d’avoir un diamètre égal a celui du forage ; chaque outil est soudé à un bout de tige qui porte l’emmanchement. Dans l’emmanchement à vis les outils portent la vis , les boîtes devant toujours être descendues en recouvrement. Relativement au but, on peut distinguer : 1° les outils pour entamer

EIH

Fig. 50. Tarùre. Fig. 51 . Tarière à soupapes.

EXCAVATIO.'S I.T SOXDAC l.S.

et défoncer le terrain par la percussion ou battage; 2° les outils pour extraire du trou de sonde les roches tendres et désagrégées soit naturellement, soit parle battage ; 3° les outils pour calibrer et égaliser le forage ; 4® enfin , les outils pour les opérations accidentelles, par exemple pour retirer les sondes cassées, descendre ou enlever des tuyaux , etc.

Les outils de percussion consistent en diverses laines tranchantes qu’on appelle ciseaux ou trépans. Ces trépans sont trèsvariés dans leurs formes, et il suffit d’indiquer les. plus ordinaire-

ment employés pour montrer les modifications qu’on peut encore leur faire subir. Ces modifications ont d'ailleurs beaucoup moins d'importance que les ouvriers semblent y en attacher ; des trous de sonde ont été souvent pratiqués dans des terrains très-divers avec des trépans de forme pareille.

La première forme, qui convient aux terrains les plus durs, est un ciseau simple, ayant pour largeur le diamètre du trou à forer, et terminé par un biseau tranchant; la seconde forme, dite trépan élargisseur, parce qu’elle divise l’action , coudent mieux aux roches tenaces : cette forme est représentée fig. 52. Quant aux trépans ronds et cannelés, à pointe de diamant ou à taillants croisés perpendiculairement, leur utilité est tellement bornée et contestable que la plupart des équipages de sonde n’en ont pas : nous en exceptons le trépan rubané (fig. 53), souvent utile pour désagréger les roches tendres.

La plupart des tarières ressemblent pour la forme à celles qui sont employées pour forer le bois. Elles se composent d’une mèche qui entame par le rodage, d'un mentonnet qui soutient les matières entamées, et du corps de tarière qui les emmagasine en même temps qu'il alèse le trou ainsi formé (fig. 50). Il est évident que l'emploi des tarières est borné à l'extraction des matières tendres ou désagrégées par l’action des trépans ; leur emploi direct ne produirait aucun effet dans un terrain dur.

Les détails de forme des tarières varient suivant la nature du terrain dons lequel on opère. Ainsi le corps des tarières est ouvert et cylindrique dans les terrains argileux ou calcaires dont les éléments broyés présentent encore de la cohésion ; il est fermé et quelquefois conique pour les terrains sablonneux mouvants et les argiles coulantes, et dans ce cas on est même obligé d'employer des tarières fermées par le bas au moyen de soupapes (fig. 51) ou d'un boulet mobile (fig. 60) : de telle sorte que les matières accumulées ne puissent retomber lorsqu'on vient à relever la sonde.

Quelques outils tiennent à la fois des trépans et des tarières : tels sont le trépan rubané (fig. 53), et divers tire-bourres dont l’usage est abandonné.

excavations et sondages.

Pour élargir un trou on se sert dans les terrains durs du trépan déjà indiqué, de tarières ouvertes d’un diamètre croissant. Enfin, pour égaliser un trou de sonde, lorsqu'on veut y descendre des tuyaux, l'équarrissoir de M. Degousée est le meilleur outil qu'on puisse choisir par la simplicité de sa construction. Cet équarrissoir est composé de deux plateaux ronds en fer, ayant un peu moins du diamètre du trou de sonde ; ces plateaux placés à une distance de 1 ,50 à 2 mètres, sont réunis entre eux par des barres en fer carré , un peu cintrées , et disposées de telle sorte que, par le rodage, elles agissent sur les parois et les égalisent. 11 suffit donc , pour calibrer le forage , de faire agir successivement cet outil dans toute sa hauteur. Si l’on veut ensuite réparer ces barres , lorsque les angles sont émoussés ou lorsqu'elles sont faussées, le démontage en est simple et facile.

Les outils destinées à retirer les sondes brisées sont au nombre de trois ; la caracole (fig. 54), la cloche d’accrocheur (fig. 55) et la souricière.

La caracole s’emploie lorsque la fracture est faite dans un emmanchement ou immédiatement au-dessus, de telle sorte qu’on puisse saisir la sonde par l'épaulemcnt qui se trouve au-dessous du renflement. C’est une barre de fer façonnée en clef horizontale, quelquefois en hélice, mais faisant seulement un tour de spire. Après s’être assuré de la position de la tige restée dans le trou, en descendant dessus la sonde munie d’une pelote d’argile

qui prend l’empreinte de la partie brisée , on descend la caracole en la maintenant dans une position convenable pour saisir la sonde au-dessous de l'emmanchement. Lorsqu'on sent que la tige est engagée dans la caracole on peut la retirer ainsi soutenue sur 1 cpaulement.

La cloche d'accrocheur (fig. 55) convient lorsque c’est la tige elle-même qui est cassée. C’est un entonnoir taraudé à l'intérieur et présentant ainsi une filière conique qui , après avoir coiffé l’extrémité de la tige, s’y incruste par le rodage en y creusant le pas de vis, de telle sorte qu'on peut retirer la sonde après l'avoir saisie. Enfin la souricière sc compose d’une cloche dans laquelle la tige peut entrer, mais dont elle ne peut sortir au moyen de crans en acier disposés angulairement et pressés par des ressorts. L’acier s’incruste dans la tige et la saisit solidement. Lorsque aucun de ces moyens n’a permis de retirer un outil brisé, il ne reste plus d’autre ressource que de chercher à incruster cet outil ou fragment d’outil dans les parois du trou, afin de pouvoir continuer au delà.

La description de cet outillage rend très-facile celle de la manœuvre de la sonde.

Sur le point où l'on veut forer, on commence par creuser un puits de quelques mètres de profondeur et l’on y place bien verticalement une buse en bois qui a le diamètre maximum des outils, en la soutenant en haut par un cadre en bois, et remblayant ensuite le puits. Sur cette amorce du forage on place la chèvre ; elle peut être à deux, trois ou quatre montants; l'important est qu’elle soit solidement établie, qu'elle ait assez de hauteur pour qu’on puisse retirer à la fois une lige et un outil placés à l’extrémité , enfin qu'elle soit munie d'un treuil pour relever ou descendre la sonde et d’un levier pour battre (fig. 41) . Descendre la sonde , battre avec des trépans, roder avec des tarières et relever la sonde, telles sont en effet les manœuvres qui doivent être constamment répétées pendant la durée du sondage, et pour lesquelles une installation bien calculée est indispensable, afin d’éviter les pertes de temps et d’efforts.

La remonte et la descente de la sonde se font avec un treuil à

— Biottaed-by-Coagle

excavations et sondages.

deux vitesses, afin que quatre, six ou huit hommes puissent remonter toute la sonde, et accélérer la vitesse lorsque la sonde est devenue plus légère par la suppression d'une partie des tiges. Pour faire l’emmanchement, on dispose à l’entrée du trou de sonde un cadre en bois armé de fer qui s'ouvre à charnière et ne laisse passer que la tige. Sur ce cadre on place horizontalement la clef de retenue (fig. 43), et on appuie l’emmanchement à vis sur cette clef au moyen des épaulements inférieurs. On coiffe la vis avec la boîte, et on tourne avec des clefs dites toume-à-gauche. Les épaulements supérieurs servent à saisir la lige avec la clef de relevée lorsqu'on doit remonter la sonde après avoir enlevé une des tiges supérieures.

Le battage s’exécute au moyen d'un levier spécial. On peut faire agir ce levier soit au moyen des hommes, soit au moyen de cames placées sur le treuil (fig. 41). Si la sonde est devenue trop pesante, on y place la coulisse d’Œynhausen suivant les indications données précédemment, et on équilibre la partie supérieure au moyen d'un levier-romaine dont on peut faire varier l’effet lorsqu’on varie la position de la coulisse.

Enfin, pour le rodage, on se sert de simples toume-à-gauche ou des leviers déjà indiqués comme agissant à la tête de la sonde.

Lorsqu’il faut maintenir les parois du trou de sonde, on emploie des tuyaux (ordinairement en tôle , quelquefois en bois ou en fonte ). Ces tuyaux sont descendus avec la chèvre après que le trou a été bien calibré. On réunit successivement les divers tuyaux qui composent la colonne au moyen d’assemblages à recouvrement réunis par des boulons. Ces boulons, descendus à l'intérieur au moyen d’un fil, sont ramenés par 1 ouvrier, qui saisit ce fil par un crochet passé dans le trou. L’écrou, en goutte de suif, est mis ensuite avec une clef spéciale, et l’extrémité du boulon est coupée et rivée .

La descente d’une colonne de tuyaux oblige à diminuer le diamètre du trou de sonde. Ainsi l’épaisseur des tuyaux en tôle varie progressivement de 0 m. 005 à 0 m. 002, les tuyaux ayant depuis 0,30 de diamètre jusqu’à 0,09. Ces tuyaux doivent

•4fl DE L’EXPLOITATION DES MINÉRAUX UTILES,

on outre être sensiblement plus petits que le diamètre du trou ; on est donc obligé, à chaque descente de tuyaux , de diminuer le diamètre du forage et par conséquent celui des outils.

Dans certains cas on peut descendre une colonne de tuyaux et forer encore au-dessous au même diamètre à l’aide d’outils à ressorts (fig. 56) qu’on introduit dans la colonne en les forçant. Ces outils, après avoir passé la colonne, s'ouvrent et peuvent continuer le forage en dessous. On fait au besoin descendre la colonne de tuyaux en frappant dessus à mesure que l'outil agit. Dans les sables mouvants, on peut aussi descendre une Fig. m. Trépan à rmoru. colonne en faisant agir en dessous une tarière à boulet (fig. 60), ou plus simplement encore un seau à soupape qu'on manœuvre avec une corde. Un mouvement oscillatoire imprimé à cet outil le remplit comme une pompe, et le sable, raréfié par cette action, permet la descente delà colonne.

Pour retirer des tuyaux d’un trou de sonde, on se sert d’outils analogues à celui qui est représenté fig. 57 : c’est un manchon cylindrique pourvu de deux crochets qui s’ouvrent lorsqu’on tourne la sonde dans un sens, et se ferment lorsqu'on tourne en sens inverse ; cet outil peut servir également soit pour les descendre, soit pour agrandir le diamètre du forage au-dessous d'une colonne déjà descendue.

Nous avons dit qu'on avait souvent besoin de faire dans les mines des sondages inclinés ou horizontaux. Dans ce cas les outils employés sont identiques à ceux que nous venons de décrire, mais la manœuvre de la sonde doit nécessairement subir des modifications. Ainsi , par exemple , pour faire un sondage horizontal , on disposera la sonde sur plusieurs poulies ou galets à gorge qui la

EXCAVATIONS ET SONDAGES

soutiennent , mais il est évident que dans cette position l’action par percussion est presque annihilée. C’est seulement en frappant avec des masses sur la tête de la sonde, et surtout en pénétrant dans la roche par le rodage, qu'on pourra forer dams cette position. Dans certains cas on s’est servi , pour soutenir la sonde , d'une tige ronde passant à travers un tuyau en fonte, suivant l’axe duquel elle était maintenue à l’aide de deux stuffing-box ; des chaînes attachées à la sonde permettaient de la faire frapper au fond du trou et, la partie soutenue étant ronde, le mouvement de rodage était également très facile à imprimer à l'ensemble de l’outil .

Cependant on ne fait jamais de sondages horizontaux dans des roches dures ; c'est seulement dans les roches tendres et surtout dans la houille, le sel gemme, les calcaires, les argiles, etc., qu'on emploie ce genre de forage ; encore a-t-on soin de réduire les diamètres des trous forés au strict nécessaire, par exemple à m. 0,035 ou 0,50. Les sondages les plus considérables qui aient été faits horizontalement n’ont pas dépassé 30 mètres de longueur sur un diamètre de 0,10, mais ordinairement ils n'excèdent pas 10 ou 15 mètres sur un diamètre de 0,035.

Les sondages inclinés sont d’une exécution d’autant plus facile que leur inclinaison est plus forte, et qu’ils se rapprochent davantage des conditions de forage des trous verticaux.

On a fait plusieurs sondages en Prusse et en France à l’aide du procédé chinois. Ce procédé consiste à faire battre un outil dans un trou de sonde au moyen d’une corde armée de nœuds en bois pour en empêcher l’usure par le frottement contre les parois du trou. L’outil se compose d'abord d’une tige longue de m. 1 ,G0, représentée fig. 58 : cette tige est terminée à sa partie supérieure par un anneau de suspension, et à sa partie inférieure par un écrou destiné à recevoir les trépans (fig. 59). Elle porte en outre deux manchons cannelés destinés à servir de guides dans le trou et à prévenir les déviations. L’ensemble de la tige armée peut peser de 100 à 150 kil. Après l’avoir fait agir par percussion pendant un temps proportionné à la dureté de la roche, on descend, pour curer le trou, une tarière à soupape (fig. 60). Cette

Dr. L'EXPLOITATION DES MINÉRAUX UTILES.

tarière se manœuvre à la corde comme l'outil , et , par le mouvement alternatif qu’on lui imprime , elle ne tarde pas à se remplir des matières désagrégées par l'action des trépans.

Cette méthode de sondage à la corde n’a été employée d’une

9 manière suivie dans aucune contrée. Les inconvénients qu’elle présente en cas de rupture de la corde, de la chute d’une pierre sur l'outil, de la déviation encore possible du forage dans un terrain peu homogène , et par conséquent la difficulté de tubcr des trous ainsi forés , enfin l’impossibilité de traverser ainsi les sables mouvants et les argiles coulantes, l’empêcheront de prendre aucune extension. Elle ne se recommande d’ailleurs que par l’économie de l'outillage, avantage bien faible lorsqu'il en résulte une pareille incertitude sur le résultat du travail.

■§ D’après cette courte description des appareils

de sondage , il est facile de

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à des profondeurs de 4 et '13’ 500 mètres , profondeurs

jjg Fig. 59. Trépan*. auxquelles autrefois on ne pouvait plus que roder. En écartant la majeure partie des chances de rupture , on a évité aussi les pertes de temps et d’argent , et donné à ces procédés une certitude qu’ils n’a-

Fig. 69. Trépan tt.

EXCAVATIONS ET SONDAGES. 2*9

vaient jamais eue. Par suite de ces mêmes améliorations, l’emploi des manèges doit être regardé comme très -défectueux. Le manège n’est appelé en effet à travailler d’une manière utile que pendant une très-petite partie de la journée, et M. Degousée, en adoptant les treuils à coussinets mobiles, de manière à pouvoir en changer le pignon à volonté, a démontré l'inutilité de tout l'attirail dont on a quelquefois surchargé les appareils de sondage. Un sondage peut être conduit à 400 mètres de profondeur et même nu delà avec dix ouvrière, dont huit seulement sont appliqués au treuil, soit pour battre, soit pour relever ou descendre la sonde.

Le diamètre du forage, la dureté plus ou moins grande des roches traversées sont les éléments principaux de la rapidité avec laquelle on peut faire des sondages dans un terrain donné. A mesure qu'on descend, les difficultés et la longueur des manœuvres, le danger croissant des accidents augmentent beaucoup le prix de revient; enfin, il faut encore ajouter à ces éléments les opérations accessoires : telles que la descente des tuyaux et le passage des terrains mouvants qui peuvent être rencontrés.

Il résulte de ces diverses conditions une différence très-grande

Coupe

de la soupape.

Fig. GO Tarière avec soupape à boulet pour le sondage à la corde.

entre le prix de revient des sondages de mines, qui se font sur de petits diamètres, dans des terrains solides et homogènes, n’ayant pour but que l'exploration de la nature des roches, et les sondages artésiens qui se font sur de grands diamètres , à travers des couches hétérogènes qu'il faut soutenir à mesure qu’on avance.

Dans le premier cas, nous citerons pour exemples deux sondages pratiqués dans des terrains houillère composés, le premier, d'alternances de grès et schistes; le second, de grès fins et de poudingues. Les divers éléments de temps et d’argent ont été comptés par mètre courant.