SI

où la lumière est un des éléments qui peuvent rendre l’abattage prompt et économique.

éclairage ordinaire.

L’éclairage des mines, réduit aux conditions ordinaires, est tellement simple qu’il est à peine besoin de s’y arrêter. Les conditions de construction auxquelles satisfont d’ailleurs beaucoup de formes de lampes, sont d'être portatives, solides, et de ne pas laisser échapper l’huile quelle que soit leur position et lors même qu’on les laisse tomber; enfin d'avoir assez de capacité pour contenir de l’huile pour dix heures. La forme la plus ordinaire est celle d’un ellipsoïde très-aplati, horizontalement suspendu à une fourche qui tient elle-même un crochet. La mèche est ronde ; elle trempe directement dans l’huile et passe avec frottement à travers un porte-mèche fixe; une aiguille pour la gouverner, suspendue à une petite chaîne, complète l’appareil.

Ainsi que dans les lampes de sûreté, la consommation pour une lampe d’un bon calibre est d’environ 160 grammes par dix heures de travail. 11 est d’usage de donner aux mineurs l'huile en compte; de cette manière on évite le gaspillage, et l'on est arrivé à réduire la consommation moyenne à 70 grammes par poste de huit heures et par homme , car il n’est pas nécessaire d'avoir dans un chantier autant de lampes que de mineurs.

Dans quelques mines on brûle de la chandelle ; ces chandelles sont courtes et petites ; il y en entre environ 200 par kilogramme, et les ouvriers en consomment 25 par poste. On les brûle sur des chandeliers armés d’une pointe horizontale que les mineurs enfoncent dans les boisages ou dans la roche.

Airtge ipontané.

Tout ce qui a été dit précédemment sur les conditions de l’air dans les mines démontre que , dans tous les cas , il faut arriver à entretenir dans les travaux d'abattage et dans les voies de service un courant d'air assez actif pour amener la diffusion des gaz méphitiques avec l’air atmosphérique et l’entrainement du

mélange avant qu’il ait pu devenir dangereux. Il faut donc qu’il entre constamment dans une mine un volume d’air pur, pour remplacer l’air vicié ; et la création de ce mouvement continue constitue Yaérage.

L'aérage ne consiste pas seulement dans la création des courants d'air ; il embrasse encore les méthodes de distribution de l’air dans les travaux souterrains, et tous les moyens qui peuvent en rendre la circulation plus simple et plus efficace. Avant de s'occuper des directions à donner aux courants, il convient d'ailleurs de décrire les principes et les procédés qui servent à les produire ou à les activer.

L’aérage d’une mine est le plus souvent artificiel; il est quelquefois spontané.

I .lorsque des travaux souterrains sont à grande section , que les puits sont peu profonds , les galeries droites et surtout peu développées , il se produit presque toujours des courants d'air naturels qui résultent de ce qu’on appelle l'aérage spontané. Cette circulation naturelle de l’air résulte elle-même de la température constante qui existe dans les mines , tandis que la température extérieure varie dans les limites très-éloignées, d’une saison à l'autre , et dans des limites moins distantes, du jour à la nuit.

En effet , dans les travaux souterrains , la température des roches s’élève à mesure qu’on descend; cette augmentation est générale, et elle a lieu, suivant la même progression, dans toutes les purties du globe où il y a des exploitations et où l'on a pu faire des expériences. Ainsi, dans les mines métallifères de Saxe et de Bohême, dans celles duComwall,dePoullnouencnBretagne,dans les profondes mines de houille du bassin septentrional , dans les mines d’argent du Mexique , des thermomètres placés soit dans des trous de mine, soit dans des endroits où l’air n’était pas renouvelé , ont toujours indiqué une température croissante à mesure qu’on descendait, et l'augmentation a été moyenne d'un degré par 30 mètres de profondeur 1 .

1 Cette loi d‘accroissement de la température du globe a été récemment confirmée par les expérience» suivies pendant le forage du puits artésien de Grenelle, jusqu'à la profondeur de 640 mètres,

AÉRAGE DES MINES

La température des roches est donc généralement, à 50 mètres de profondeur, de 10* à 12°; ù 100 mètres, de 13° à 15°; à 200 mètres, de 16“ à 18’; à 300 mètres, de 19" à 22°; à 400 mètres , de 23° à 25°. La température de l'air dans les travaux est encore supérieure à ces chiffres dans les endroits où il n'y a pas une circulation assez vive , parce que la présence des ouvriers et des lampes amène presque toujours un suréchauffement. Ainsi, dans les mines de houille du grand Homu (Mous), l'air des tailles placées à 222 mètres de profondeur était à 19" , tandis que la température de la houille n'était que de 10° J. Ce suréchaufTement qui était de 2 J est quelquefois du double et au delà dans les mines où il se trouve des' accumulations de houille suréchauffée ou embrasée, et dans celles où il existe des pyrites en décomposition ; dans d’autres enfin où il se rencontre, comme au Mexique, des sources thermales , l’exploitation est poursuivie malgré une température de 36®, et même 40".

11 y a au contraire abaissement de la température de l'air comparativement à celle de la roche , dans les voies où la circulation est activée soit par un aérage forcé , soit par la circulation qui résulte de la chute des eaux d’infiltration en pluie fine , ainsi qu’il arrive dans un grand nombre de puits. . .

En comparant la température souterraine à celle de l'extérieur, qui sera quelquefois de — 15" et 20" en hiver, de + 20° et + 30° en été , on voit qu'il se présentera des cas où les densités de l'air intérieur et extérieur seront tellement différentes qu’U y aura un aérage spontané. Ainsi , il y a tel cas en hiver où les densités présenteront des différences de i, et dès lors il se produira nécessairement des courants vifs tendant à rétablir l’équilibre. En été, l’aérage sera généralement lieaucoup plus difficile, et même l’équilibre ou stagnation existera naturellement dans un assez grand nombre de cas.

11 est actuellement facile de se rendre compte des diverses circonstances que présentera Y aérage spontané , ainsi basé sur les différences des températures et sur l’équilibre des densités.

Lorsqu'une excavation , ou même une série d'excavations , ne

communiquera avec l’air extérieur que par un seul puits , l’air froid de l’extérieur descendra pendant l’hiver en suivant l’axe de ce puits, tandis que l’air chaud de l’intérieur s’élèvera en suivant les parois. Dans les galeries l’air chaud suivra le faîte de l’excavation, et l’air froid en rasera le sol . En été , les courants seront très-faibles et n’auront lieu que dans les moments du jour et de la nuit où il y aura à l’extérieur une température moins élevée qu’à l’intérieur; il y aura stagnation complète lorsque la différence sera nulle ou qu’elle aura lieu en sens inverse , c’est-à-dire lorsque l’air intérieur sera le plus dense.

Si des travaux communiquent à l’extérieur par deux orifices (puits ou galeries) et que ces deux orifices soient absolument dans les mêmes conditions de section , de niveau et d’exposition , les phénomènes seront les mêmes que précédemment ; mais ils changeront aussitôt qu’il y aura quelqu’une de ces différences entre les orifices.

S’il y a seulement différence de section sans qu’il y ait différence de niveau ; l’air froid descendra par l’orifice à grande section , et l’air chaud s’élèvera par celui dont la section sera plus petite. Un courant inverse pourra se produire en été , mais faiblement; en effet, l’air extérieur étant le moins dense et ayant un accès plus libre dans la plus grande des deux excavations , l’air pourrait être un peu plus léger dans celle-ci que dans l’autre. Mais si les deux orifices , puits ou galeries , débouchent à un niveau différent , il y aura presque toujours mouvement.

En hiver, l’air extérieur étant le plus dense entrera par l’orifice dont le niveau est le plus bas , et sur lequel il y a par conséquent une pression plus considérable ; cet air sortira suréchauffé par l’orifice dont le niveau est le plus élevé. Le courant inverse aura lieu en été lorsque ce sera l’air intérieur qui sera le plus dense , parce que la colonne la plus élevée de cet air ne pourra être équilibrée par celle de l’orifice dont le niveau est inférieur. Ce n’est que dans les moments de transition de température , vers les équinoxes, par exemple , qu’il y aura indécision des courants et même stagnation de l’aérage spontané.

Enfin l’exposition des orifices peut encore avoir une influence

AERAGE DES MINES.

notable sur l'aérage spontané , et cette influence peut aller ellemême jusqu'à renverser la direction naturelle des courants. Il peut arriver par exemple qu'une galerie , aboutissant dans une vallée froide , communique avec un puits placé au contraire sur un plateau exposé aux rayons solaires , et que dès lors , été comme hiver, le courant d'air sorte par le puits. Le vent exerce aussi de l’influence, l'orifice d une galerie pouvant être exposée de manière à recevoir les vents les plus fréquents suivant son axe ; on augmente même dans beaucoup de cas cette influence du vent en plaçant à l'orifice des puits d’entrée et de sortie de l’air, des entrées mobiles qu’on oriente à volonté , et qu'on dispose de manière à faciliter les courants. La figure 1 30 représente un puits divisé en deux sections, dont l'une sert à l’entrée et l'autre à la sortie de l’air , ce mouvement étant facilité par des orifices qui s’orientent d’eux-mêmes au moyen de girouettes. Cette disposition est très-usitée en Angleterre.

Les éléments de l'aérage spontané sont donc : la différence de section des orifices , la différence de niveau et celle de l’exposition. Cet aérage étant beaucoup plus facile en hiver qu’en été , il est évident qu’on devra faire entrer ces éléments dans la disposition des travaux , de manière à favoriser les courants d'été ; on pourra de plus ajouter par certaines dispositions artificielles , aux différences qui déterminent les courants. Ainsi , indépendamment des orifices d’entrée et de sortie déjà indiqués, on dispose souvent sur un puitd une haute cheminée destinée simplement à déterminer ou à augmenter la différence de niveau des deux orifices d'entrée et de sortie de l'air.

Fig. 130. Disposition de cheminées d'aérage au-dessus d'un puits divisé.

Dans le foncement d’un puits on serait bientôt arrêté par le manque d’air, si l’on ne divisait la section totale en deux parties inégales au moyen d'une cloison en planches, dont les joints sont hermétiquement bouchés avec de la mousse. Le compartiment principal sert au mouvement alternatif des bennes, et le plus petit est réservé pour les échelles ; le mouvement de l’air s’établit entre ces deux compartiments comme dans une excavation à deux orifices. On facilite quelquefois ce mouvement en élevant le niveau de l’orifice du plus petit compartiment au moyen d'un exhaussement en planches.

Le percement d’une longue galerie deviendrait impossible, par le manque d’air si l'on n’avisait à y produire un aérage spontané par des moyens analogues. Ainsi, on dirigera do la surface du sol vers la galerie , des trous de sonde , qui la mettront dans le cas des travaux à deux orifices de niveaux différents et d’inégale section. D’autres fols on établira sur des traverses un plancher de roulage qui réservera la partie inférieure de la galerie, à son assèchement et au courant de l’air, lequel entrera par cette partie inférieure et ressortira par la section principale, figure 131. Si

Fig. 131. Aérage d'une galerie.

cette précaution ne suffit pas, on peut activer le courant au moyen d’un petit puits disposé de manière à accélérer la circulation pendant toute la durée du travail. A cet effet , deux portes sont placées à l’entrée de la galerie , de telle sorte que l’une des deux

AÉRAGE DES MISES

reste toujours fermée pendant le service, et que l’air est obligé de sortir par le puits. Cette disposition place le travail dans le cas d’une excavation à deux orifices de niveau différent.

Aérage artificiel. — Foyers d’aérage.

L'aérngc spontané des mines n’est plus suffisant lorsque les travaux souterrains sont profonds , développés , sinueux , à petite section , et surtout lorsqu'il se produit une proportion notable de gaz délétères. Pour entretenir un air respirable et propre à l’éclairage il devient donc indispensable de provoquer par des moyens artificiels un aérage forcé. L’aérage forcé est d’ailleurs basé sur les mêmes principes que l’aérage spontané , c'est-à-dire que les travaux souterrains étant mis en communication avec l’extérieur par deux orifices , il suffit de produire dans l’un d’eux, une dilatation ou une condensation de l’air, ou, en d’autres termes, une diminution ou une augmentation de densité , pour déterminer un courant ascendant ou descendant , de sorte que l’air appelé par un des orifices puisse être distribué dans les travaux avant de sortir par l’autre.

La question d’aérage est donc ramenée aux procédés de dilatation et de condensation de l’air en un point donné ; les procédés de dilatation sont les plus fréquemment appliqués , et parmi eux l’emploi du feu est surtout d’un usage très-répandu.

En effet, si l’on dispose un foyer dans un des puits, ce foyer, (levant puiser de l’intérieur l’air nécessaire à sa combustion , produira un appel de l’air vers le point où il sera placé ; en outre , réchauffement de la colonne d’air qui traversera ou touchera le foyer, ajoutera encore à ce mouvement d'appel, et le courant déterminé sera d’autant plus énergique que le foyer sera plus puissant. Ces foyers peuvent donc être combinés de manière à venir en aide à l'aérage spontané ; on peut à volonté les activer ou les ralentir, et même ne les faire fonctionner que dans les saisons défavorables. Les frais d’installation de ces foyers d’aérage sont d’ailleurs peu coûteux , et leur emploi est presque général dans les contrées où le combustible est à bas prix , notamment dans

.188 DE I.'i Xfl.OITATIO.N DES MINÉRAUX UTILES.

les mines de houille où l'on peut y consacrer des combustibles de rebut.

Lorsqu'il n'est besoin que de suppléer à un aérage spontané et qu'il n’existe pas de gaz inflammables dans la mine , le foyer est souvent allumé sur une grille en forme de corbeille suspendue par une chaîne dans le puits d’appel ; c'est ce qu’on appelle le toefeu. La chaîne de suspension du toefeu est ordinairement enroulée sur le tambour d’un treuil de telle sorte qu’on peut le placer au niveau qu'on juge le plus convenable ; mais cette disposition n’est pas justifiée en ce sens que la place la plus avantageuse pour le foyer est évidemment la partie inférieure du puits d’aérage, afin que le mouvement se produise dans toute la hauteur du puits comme dans une cheminée. Il est donc plus rationnel d’établir, vers la base du puits, et dans une galerie spéciale, une grille horizontale disposée de manière à appeler l’air intérieur et à jeter

dans le puits l’air chaud et les gaz de la combustion (fig.

132). Si cette galerie est une voie de roulage, on place le foyer dans un conduit latéral aboutissant également au lws du puits et on ferme, par deux portes d’aérage, le prolongement de la galerie au delà de la prise d’air (fig. 13-1).

Mais s’il existe dans la mine des gaz inflammables , l’arrangement des foyers doit être tel que la combustion soit toujours alimentée par l’air pur; ou bien si la disposition des travaux oblige à employer l’air vicié qui sort de la mine, il faut se mettre en garde contre les cas où cet air serait inflammable ou détonant . Les précautions à prendre consistent à ne faire arriver sous le foyer l’mr vicié des travaux qu’après lui avoir fait traverser des tuy aux

Fig. 132. Disposition d’un foyer d'aï mge.

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longs et étroits garnis de diaphragmes de tode métallique; de cette manière les gaz brident en traversant le foyer sans que l’in flainmntion puisse se propager au delà ; la combustion des gaz ajoute même à l'effet du foyer.

La disposition des foyers d’aérage la plus ordinaire en France et en Belgique , consiste à séparer la partie cuvelée d'un puits par une forte cloison qui réserve d’un côté , pour le service , une grande section ou bure principale, et de l'autre une petite section ou goyau qui sert à la descente des mineurs (voy. fig. 133). Après avoir traversé toute la hauteur du terrain mort et être arrivé au terrain houiller, c’est-à-dire à la base du cuvelage, le goyau s’éloigne du puits et descend de dix mètres en dix mètres par des séries de petits puits ou beurtias , isolés les uns des autres par des paliers. C'est par ces beurtias que les mineurs arrivent aux parties inférieures de l’exploitation.

Le foyer d’appel est placé dans une galerie spéciale mise en communication avec les beurtias pour l’entrée de l’air destiné à la combustion , et les gaz brûlés ne sont jetés dans le puits que par une galerie inclinée , de quinze à vingt mètres de longueur. Deux portes solides et fermant bien isolent les beurtias de la voie de retour ; elles sont placées de telle sorte que , lors du passage des ouvriers , il y en ait toujours une de fermée. D'après cette disposition . l’air qui alimente le foyer descend toujours de l’extérieur et n’est jeté dans le puits d’aérage qu’après un trajet assez long pour qu’il n’y ait aucun danger d’inflammation pour le grisou qui est entraîné lui-mênie par ce courant d’appel.

Le foyer peut être disposé ainsi que l'indique la fig. 134.

Les flèches marquées sur cette figure supposent cependant qu’on prend l’air d’alimentation dans les travaux euxmêmes, à travers deux portes à diaphragmes qui servent à régler le tirage.

Fig. 134. Dit/Xfsition d’un foytr d’aérage.

En Angleterre , où l'emploi des foyers d'aérage est général , l’alimentation est disposée d’une manière toute différente de celle que nous avons indiquée pour les mines du nord de la France et de la Belgique. Nous avons dit précédemment que la méthode d’exploitation en usage à Newcastle (fig. 76) était celle par galeries et piliers ; mais comme la mine est divisée par compartiments ou quartiers isolés, l'air qui entre dans la mine est aussi partagé en plusieurs courants isolés , au moyen de cloisons établies dans les puits d'entrée, et c’est parmi ces courants qu’on choisit, pour alimenter la combustion, celui qui, dans son parcours, est le moins chargé de grisou. On brûle cet air dans un foyer qui présente pour la sortie des gaz de combustion une disposition analogue à celle des foyers précédemment indiqués (fig. 132 et 134).

En Belgique, on a fait communiquer les puits d’appel avec de hautes cheminées, puis on a déterminé le mouvement d’appel en chauffant l’air qui sort de la mine, soit directement au moyen de grilles, soit au moyen de calorifères. Un de ces calorifères, souvent cité comme modèle, a été établi à la mine de Seraing où il détermine un aérage suffisant en chauffant l'air dans une chambre, par l’intermédiaire de tambours et tuyaux en fonte ; sa disposition est pourtant contraire aux principes élémentaires de chauffage d'après lesquels l’air froid sortant du puits devrait d’abord être mis en contact avec les parties du calorifère dont la température est la moins élevéeet sortir après s’être suréchauffé au contact des parties les plus chaudes. En d’autres termes , le courant d'air froid à chauffer, au moyen d'un calorifère , doit suivre dans ses contacts une marche inverse de celle de l'air chaud qui a traversé le foyer. Cette condition est assez difficile à remplir à l'orifice d’un puits de mine lorsqu’on veut éviter de faire parcourir à l’air sortant trop de contours, dans des conduits dont la section est toujours étranglée comparativement à celle du puits. Si d’ailleurs on considère que, dans les foyers d’Anzin (fig. 133), la position du foyer est telle que la colonne qui détermine le mouvement d’appel atteint une hauteur maximum sans qu’il en résulte de grands frais d’installation ou d’entretien, on est conduit à préférer l'emploi des foyers inté-

AÉRAGE DF.S MINES

rieurs, disposas comme ceux d'Anzin ou de Newcastle, à celui des foyers extérieurs placés à l’orifice des puits ou à la base d’une cheminée.

Dnns les puits d'aérage du nord de la France et de Newcastle, le courant d'air ascendant reçoit, par son mélange avec l’air qui a passé à travers le fourneau d’appel, une température supérieure de quinze à vingt degrés à la température moyenne des travaux Ce suréchaufTement suffit pour déterminer un courant dont la vitesse est de 0,60 à 1 mètre par seconde, et cette vitesse est elle-même suffisante pour aérer les travaux souterrains dans les conditions ordinaires de développement et de section. La température se trouve ainsi portée à quarante et au plus à quarantecinq degrés, dans lapartiedu puits supérieure au foyer. Les foyers consomment en moyenne de six à huit cents kilog. de houille par vingt-quatre heures. Il faut, pour en alimenter la combustion , 4000 à 6000 mètres cubes d’uir atmosphérique par vingt-quatre heures; la chaleur dégagée est de 3 à 5 millions de calories.

Si, dans ces conditions, l 'effet des foyers se trouvait insuffisant pour des travaux sinueux et étendus , on serait conduit à augmenter encore la température moyenne de l'air ascendant du puits d’aérage , en augmentant la proportion du combustible brûlé ; mais, ainsi que le démontrent les recherches de M. Combes, dans ses Mémoires remarquables sur l'aérage des mines , il deviendrait très-désavantageux , sous le rapport de la consommation du combustible, d’augmenter la puissance du foyer de manière à élever la température du courant ascendant au delà de cette limite pratique d'environ 40 degrés. L’addition d’une cheminée, pour augmenter la hauteur de la colonne ascendante, serait trop coûteuse, comparativement à l’effet produit; il sera donc préférable de chercher dans l’agrandissement des sections ou dans les artifices mécaniques, un moyen d’activer l’aérage.

On a proposé de mettre à profit , pour l’aérage , les foyers des machines à vapeurs établies à l’orifice des puits pour le service de l’extraction ou de l'épuisement. On alimenterait ainsi la combustion de ces foyers avec de l’air emprunté aux travaux souter-

rmns. Ce procédé, impossible pour les mines à grisou , est susceptible d'applications fréquentes et peu coûteuses dans les mines où les mélanges détonants ne sont pas à craindre , et dans lesquelles le combustible a assez de valeur pour qu’on cherche à l'économiser. Il ne faut pas d'ailleurs perdre de vue que tous ces procédés d’appel de l’air intérieur, par des appareils placés au jour, nécessitent la fermeture du puits , et , par conséquent , en interdisent l’emploi pour l’extraction.

Emploi de la vapeur.

L’emploi direct de la vapeur a été souvent proposé pour l'aérage des mines et n’a jamais été appliqué que d'une manière incomplète. Ainsi , on a d'abord proposé de chauffer l'air d'un puits au moyen de tuyaux de fonte dans lesquels on ferait circuler de la vapeur ; ce procédé est évidemment moins avantageux que celui des foyers d’aérage , et son établissement serait aussi beaucoup plus dispendieux. Dans plusieurs mines, on a utilisé la la vapeur d'échappement de machines à haute pression , en lui donnant issue, soit dans une cheminée d’appel, soit dans le puits d'aérage par un tuyau dirigé de bas en haut. On a déterminé, par cette disposition , un courant ascendant de vapeur qui, bien qu'il soit intermittent , suffit encore pour imprimer à l'air ambiant un mouvement dans le même sens. Ce moyen est incomplet, mais peut avoir sa valeur comme expédient additionnel en ce qu’il ajoute au mouvement général de l’aérage , sans exiger aucune dépense. Un procédé d'aérage sûr, économique et sans danger pour les grisous , est fourni par l’action mécanique du jet de vapeur, tel qu’il a été employé dans les usines évapora toi res. M. Pelh-tan qui a , le premier , expérimenté sur la valeur de cette action mécanique a reconnu qu’en dirigeant un jet de vapeur à haute pression ( cinq ou six atmosphères , par exemple ) dans un canal d'un diamètre un peu plus grand que celui du jet, on produisait un mouvement d’entraînement tel que, si l’appel avait lieu dans un vase clos , le vide y pouvait être produit der-

AÉRAGE DES MINES

rière le jet. Un vide aussi prononcé que celui qu’on obtient dans les chaudières évaporatoires ne serait pas nécessaire pour déterminer l’aérage ; il résulte nu contraire des expériences de M. Pelletan que moins on cherche à produire un mouvement énergique et mieux on utilise la vapeur. Ainsi , dans ces expériences, un jet de m. 0,006 de diamètre, lançant de la vapeur à cinq atmosphères dans un canal de m. 0,02 de diamètre et de m. 0,25 de longueur, produisait derrière lui un vide de 16 centimètres de mercure. La dépense constatée dans le générateur était de 58 litres d’eau vaporisée par heure , et l'entraînement qui résultait de ce mouvement d'appel était , dans le même temps, de 200 mètres cubes. Ainsi la circulation aurait pu être d'environ trois mètres cubes d’air par seconde , avec une consommation d'environ 160 k. pour vingt-quatre heures et, pour produire un courant d’un mètre par seconde dans un puits ayant une section de 9 mètres , la dépense pour trois jets de vapeur serait de 480 k. de houille. Ce procédé aurait , comme les calorifères extérieurs , l'inconvénient d'exiger la fermeture complète du puits d’aérage, mais il serait plus économique et aurait surtout l’avantage de ne présenter aucun danger dans les mines les plus infectées par les gaz inflammables.

Moyen* mécanique* d’aérage.

Les moyens mécaniques de dilatation de l'air, dans un puits d’aérage, sont fournis par toutes les machines soufflantes qui dans les mines sont plus souvent employées pour aspirer que pour refouler. L’action de ces machines est pratiquement plus sûre , exposée à moins de dérangements et de déperditions lorsqu’elles agissent par aspiration que lorsqu’elles agissent par refoulement.

Les conditions particulières des machines destinées à l’aérage sont ainsi résumées par M. Combes : 1“ déplacer des volumes d’air considérables ; 2° n’imprimer à ces masses d’air que de faibles vitesses; 3° n'augmenter que très-peu la pression de l’air qu’elles puisent dans la mine , si elles sont aspirantes , et

dans l'atmosphère si elles sont soufflantes. Ces machines sont donc dans des conditions tout à fait différentes de celles des machines soufflantes appliquées aux travaux métallurgiques; car ces dernières déplacent des masses d’air peu importantes , mais leur impriment des vitesses et par conséquent des pressions considérables. Il en résulte que , comparées à ces machines soufflantes , les machines appliquées à l’aérage ont des dimensions bien supérieures et des orifices à très-grande section.

La mine de l’Espérance près de Liège est aérée par des cylindres aspirants mis en mouvement au moyen d’un cylindre à vapeur de 25 chevaux. La pression moyenne est de m. 0,076 d’eau distillée ; le volume d’air aspiré est théoriquement (par le calcul des cylindres) de mcb. 9,024 par seconde; pratiquement, il est de mcb. 8,016; la section totale des deux puits d’aéiage est de 3 mètres carrés , et la vitesse de l'air ascendant est par conséquent m. 2,62 par seconde. Comparant l'effet utile à la consommation du combustible qui correspond à 25 chevaux vapeur, M. Combes trouve que cet effet n'est que le tiers (chev. 8,05) du travail réel. Dans deux machines du même genre établies aux environs de Charleroy, il n’a trouvé que le quart dans un cas et le cinquième dans l'autre.

Cette énorme déperdition d’effet utile démontre bien tous les inconvénients de ees machines. Les frottements de l'air et des immenses pistons employés, les différences de pression nécessaires pour le jeu des clapets, sont des défauts inhérents aux conditions de ce travail , défauts auxquels on n’a pu remédier malgré tous les artifices mécaniques mis en œuvre. Frappé de ces inconvénients, M. Combes a fortement insisté pour l'adoption du ventilateur à force centrifuge. Ce ventilateur est en effet la machine par excellence pour le cas particulier de l'aérage. Les frottements y sont faillies , il n’y a point de jeu de soupapes , et les conduits de l’air peuvent y être très-grands ; enfin c’est une machine peu coûteuse à établir. Le ventilateur à force centrifuge est d’ailleurs d’un emploi très-fréquent dans l'intérieur des mines pour porter de l'air vers lui point déterminé où le travail est gêné par des mofettes.

AÉRAGE DES MINES

On emploie souvent en Allemagne, pour l’aérage des mines , un ventilateur, dit ventilateur du Hartz (fig. 135), très-remarquable par la simplicité de sa disposition : deux tonneaux sont construits de manière à entrer l’un dans l’autre ; le plus grand est rempli d’eau et sa partie supérieure communiqué par un tuyau à soupape avec les travaux ; le second tonneau , placé l'ouverture en bas , porte un clapet à sa partie supérieure.

L'eau forme le joint de telle sorte que , si l’on imprime au tonneau supérieur un mouvement alternatif, soit à bras, soit en l'attachant à quelque organe mécanique déjà mis en mouvement pour le service de la mine , on détermine évidemment l’aspiration de l’air intérieur, quand le tonneau mobile est enlevé , et son expiration à l’extérieur quand il est abaissé.

Il arrive quelquefois qu’on peut disposer de chutes d’eau, soit à l’intérieur, soit à l’extérieur des mines. Ces chutes peuvent être utilisées au moyen de l'établissement de machines hydrauliques quelconques mettant en mouvement des appareils d’aérage; cela est facile, surtout lorsque le service d'extrnetion ou d’épuisement à déjà nécessité la construction de machines hydrauliques. Lorsque l’eau n’a pas d'autre emploi, lorsqu’il y en a en abondance et qu’elle doit être directement appliquée à l’aérage, on s’en sert pour établir la ventilation des travaux souterrains, au moyen de /rompes, si la chute a beaucoup de hauteur, et au moyen de caisses, dites machines de Schcmnilz, si elle en a peu.

Fig. 135. Ventilateur du Hartz.

La construction des trompes pour l’aérage des mines ne diffère pas de celle des trompes pour les usages métallurgiques, mais il faut pouvoir disposer d’au moins 5 mètres de chute. L’eau tombe dans un ou plusieurs tubes ou arbres verticaux, et se brise sur un tablier, dans une caisse qui porte le conduit d'air à sa partie supérieure ; l’air entre , à la naissance de la chute , par des trous percés dans la partie supérieure de l'arbre, au-dessous d’un resserrement dit étranguillon. Ces appareils ont d’ailleurs un effet utile très-faible (0,15 de la force réelle); on en jugera par l’exemple suivant pris dans une mine des Pyrénées. Une trompe à un arbre, de m. 0,2l de diamètre intérieur, appliquée à une chute de 8 mètres , reçoit mcb. 2,70 d’eau par minute. L’air en re après un étranguillon, qui réduit le diamètre de l'arbre à m. 0,13, par quatre trous ayant ensemble 90 centimètres carrés de section ; l’air porté nu fond d’une galerie de 427 mètres de longueur, par un tuyau en fer blanc de 0,10 de diamètre , est de mcb. 3,6G par minute.

La machine de Schemnitz consiste en une caisse en tôle ou en bois, recevant l'eau par un tuyau qui descend intérieurement jusqu'au fond; l’arrivée de l’eau refoule l’air, qui remplissait la caisse, par un autre tuyau qui le conduit au point le plus convenable de la mine. Lorsqu’on ouvre ensuite le robinet de vidange, la caisse se remplit de nouveau d’air pur au moyen d’un troisième conduit, et cette nouvelle quantité est, de même, refoulée dans les travaux, et ainsi de suite. On substitue donc un volume d’air égal au volume d’eau employé, et plusieurs caisses mises successivement en action produisent ainsi un courant continu. On arrive, de cette manière, à utiliser les plus faibles chutes, et notamment l’eau qui sort des galeries d’écoulement. Ces machines de Schemnitz servent à conduire de l’air sur un point donné des travaux plutôt qu’à déterminer un système général d’aérage.

Les ventilateurs et tous les appareils qui peuvent refouler l’air sont employés assez souvent pour envoyer de l'air sur des points envahis par les gaz méphytiques. On est même quelquefois obligé d’y avoir recours dans des travaux simples , comme pour

AERAGE UES MIMES.

foncer un puits , percer une galerie. Dans ce cas , l'appareil ventilateur est adapté à des conduits d'air, composés de quatre planches formant un tube prismatique quadrangulaire les joints de ces planches sont garnis avec de la mousse et les abouts disposés de telle sorte que les joints transversaux ne se correspondent pas sur les quatre faces. Ces conduits d’air, appelés canards, se posent habituellement dans des angles et au sol des galeries ; on doit toujours en avoir une certaine quantité pour les monter en cas d'accident. Lorsqu'on les pose pour un service qui doit durer longtemps, il faut avoir soin de les placer à l’abri des chocs, et souvent même on creuse , dans une des parois de la galerie , une rigole pour les recevoir.

Distribution de l'air dans les travaux.

Lorsqu’il s’agit de créer un système général d’aérage, il est essentiel de déterminer d'abord la quantité d’air pur qu’on doit introduire dans les travaux pendant un temps donné, puis il faut faire circuler l’air introduit de manière à entretenir dans les chantiers d’abattage l’air le plus pur possible.

La quantité d'air introduite dans les mines est très-variable , car elle dépend à la fois du développement des travaux souterrains et des conditions particulières de l'air intérieur. Les mines de houille, étant celles qui exigent l’aérage le plus actif, fournissent, sous ce double rapport , les meilleurs éléments , car il peut rarement y avoir excès d'air; tandis que la plupart des mines profondes, celles même qui ne donnent lieu à aucun dégagement spontané de gaz délétères , laissent beaucoup à désirer sous le rapport de l'aérage.

La vitesse de l'air dans les travaux doit être assez grunde pour amener la diffusion des gaz délétères et empêcher leur liquation et leur stationnement dans les anfractuosités des excavations. Une vitesse de m. 0,60 par seconde est convenable et détermine à la fois la diffusion du grisou et de l’acide carbonique ; 1 m. 20 par seconde, est un maximum qu’on ne doit pas dépasser dans les tailles : car une vitesse supérieure pourrait occa-

sionner la projection de la flamme à truvers les toiles métalliques des lampes , sans compter qu'il en résulterait un vent gênant pour les ouvriers.

Si l'on vient actuellement à constater les quantités d’air pur envoyées dans les mines, on trouve que les mines de houille les moins bien ventilées reçoivent, dans les bassins du nord de la France et de la Belgique, 1 m.c.b. 700 par seconde; les mines ventilées par un foyer d'aérage reçoivent 3 à 5 métrés cubes par seconde; enfin les mines dont le développement souterrain est considérable , et dans lesquelles il se dégage du grisou , comme la mine de l'Espérance citée précédemment, reçoivent dans le même temps 7 à 9 mètres cubes.

Dans une mine où il n’y a aucun dégagement de gaz délétères à craindre, on peut compter le nombre des ouvriers et des lumières, doubler ou tripler la quantité d'air ainsi altéré, faire la part des causes d'altération qui iic peuvent être calculées, et déterminer ainsi à priori la quantité d’air à introduire par un aérage artificiel. Ce sera toujours un très-faible travail. Le plus souvent même, et notamment dans les mines métalliques, on attend que les ouvriers soient incommodés par l'altération de l'air atmosphérique pour aviser aux moyens de le purifier. Mais dans les mines de houille, dans toutes celles qui sont sujettes nu grisou ou aux mofettes, il y aurait imprudence à ne pas combiner à l’avance un système d'aérage et à ne pas en préparer les moyens d'après les chiffres précédemment indiqués.

La double condition de quantité et de vitesse conduit d’ailleurs à des relations nécessaires avec la section des travaux. Ainsi

3 m. 70 sur 3 m. 70 serait la section d’une galerie recevant 8 mètres cubes à la vitesse de m. 0,60 par seconde. Les galeries n’ayant ordinairement que 4 m. de section, le volume d’air nécessaire serait seulement de 2 m.c.b. 400 à la vitesse de m. 0,60, et

4 m.c.b. 800 à la vitesse maximum de 1 m. 20. C’est qu’en effet, dans les mines fortement ventilées , le courant principal se divise toujours en plusieurs artères qui vont assainir les diverses parties de la mine. 11 y en uura, pur exemple, trois recevant

AÉRAGE DES MINES

3 mètres cubes par seconde , et tous ces courants pourront d’ailleurs entrer par un même puits, qui pour cela sera divisé en trois et quatre sections, et ne se réunir ensuite qu’à leur sortie dans le puits d’appel.

La quantité d’air à introduire dans une mine ne peut guère être déterminée que par tâtonnement , et c’est en étudiant la composition de l’air à sa sortie de la mine, et en constatant les vitesses dans les travaux qu’on pourra reconnaître si l'aérage est suffisant. Or il peut arriver, dans les mines sujettes aux gaz délétères, que l'air soit déjà très-impur et très-nuisible dans les dernières parties de son parcours sans qu’il y ait possibilité d'augmenter la vitesse. Dans ce cas , l'air entrant doit être divisé, comine il est dit plus haut, en plusieurs branches, et circuler dans des groupes isolés qui se trouvent ainsi aérés indépendamment les uns des autres. Cette division est surtout avantageuse pour les mines à grisou. Ainsi les grandes exploitations houillères d'Angleterre et de Belgique sont généralement divisées en trois ou quatre quartiers dont l'aérage est entièrement indépendant. Ces distributions de l'air nécessitent des murs d'isolement, des portes d’aérage qui ne s'ouvrent que pour le service et qui retombent d'elles-mêmes ou sont servies par des enfants. Le plan d’exploitation par galeries et piliers (fig. 76) usité en Angleterre indique la disposition des cloisons et des portes nécessaires pour l’aérage par compartiments. Sur les plans des autres méthodes d'exploitation, par gradins, par grandes tailles (fig. 74), par massifs longs (fig. 75), la direction du courant d’air est également indiquée par les flèches.

L’air appelé dans une mine doit d’abord être dirigé vers les chantiers principaux , puis sortir par les voies les moins fréquentées. Si le chemin qui remplit ces conditions est le plus court, il n’est besoin d’aucun artifice pour obliger l'air à le suivre , il prend naturellement les voies les plus directes et les plus faciles. Si, comme cela est le plus ordinaire, ce chemin n’est pas le plus direct, on oblige l’air à le suivre en lui barrant toute autre issue.

Les portes d’aérage sont fuites en bois et uvec une solidité

d’autant plus grande que leur fonction est plus importante. Si cette fonction est indispensable, on établit deux portes à une certmne distance l’une de l'autre, afin que, dans le passage nécessité par le service, il y en ait toujours une des deux qui soit dose. S'il est à craindre que ces portes soient renversées par une explosion, on fixe au faîte de la galerie une porte à charnière dite porte flottante qui reste toujours relevée, mais est disposée de manière à tomber et à fermer la galerie lorsqu’elle est atteinte par une commotion assez forte pour défoncer les deux autres. Lorsqu’on a besoin de partager un courant d’air à plusieurs travaux , on établit à l'entrée de chacun d'eux une porte avec des diaphragmes dont on détermine l'ouverture d’après la proportion de la répartition de l'air.

Les cloisons d'aérage, qui n’ont d’autre but que de diriger la circulation, peuvent être construites en bois, briques ou remblais, et sans beaucoup de soin ; mais celles qui sont destinées à s’isoler de vieux travaux remplis de grisou ou des sources spéciales de ce gaz, doivent, comme celles destinées à parquer des feux souterrains, être exécutées en corrois, c’est-à-dire garnies d’argile et engagées dans les parois entaillées de manière à être complètement imperméables. On exécutera avec le même soin les constructions qui doivent déterminer la circulation , tels que les croisement de deux directions, indiqué fig. 136.

Fig. 136. Croisement de deux courants d'air.

Dans les mines sujettes au grisou, les courants d'air doivent avoir autant que possible une direction constamment ascensionnelle, condition indispensable pour empêcher les accumulations

AÉRAGE DES MINES

dans les parties supérieures. Les ouvriers auront en outre le soin de boucher et de balayer les anfractuosités dans lesquelles le gaz pourrait se liquater. Enfin il faut éviter de faire revenir le courant sur lui-même, de peur qu'après une explosion il n’y ait suppression d’aérage par le renversement des cloisons d'isolement.

Malgré toutes ces précautions, lorsqu’une explosion est déterminée, il arrive presque toujours que l’aérage est renversé et qu’il y a stagnation, soit par suite du défoneement des portes et des cloisons, soit par l'extinction des foyers , ou le dérangement des appareils mécaniques. Dans ce cas, la mine est envahie par les gaz délétères qui y stationnent, et il est difficile, quelquefois même très-long de rentrer dans les travaux pour porter secours aux mineurs et rétablir les conditions de la circulation .

11 est donc essentiel qu’une mine sujette au grisou soit pourvue des moyens de rétablissement immédiat de l’aérage renversé, ou tout au moins d’appareils pour le sauvetage des ouvriers asphyxiés. Dans le premier cas on peut disposer à l’avance un ou plusieurs foyers de secours et rétablir le courant, immédiatement après l'explosion , à l’aide de matières facilement inflammables ; on peut encore avoir, comme en Angleterre, des réservoirs d'eau placés près de l’orifice des puits d’entrée de l’air, et faire tomber dans ces puits un courant d'eau divisé qui entraîne l’air et rétablisse la ventilation. Des mineurs descendent dans les travaux munis d'ammoniaque et d’eau de chaux , et ils ont soin , en y pénétrant, de suivre la marche du courant d’air ventilateur.

On a encore disposé des appareils respiratoires pour pénétrer directement dans les gaz méphytiques. Les uns consistent en une provision d’air contenue dans un réservoir à paroi flexible ; l'ouvrier aspire cet air par un tube et l’expire par un autre ; deux soupapes empêchent le jeu inverse de se produire. D’autres fois l'air est comprimé dans une caisse en fer-blanc, et la respiration est entretenue par un jeu de soupapes. Ces appareils, trop compliqués, ne sont pas encore devenus pratiques.

Enfin, si, à la suite d’une inflammation de grisou, le feu vient à se déclarer, soit dans les boisages, soit dans la houille, on doit

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i<n DK L’EXPLOIT ATION DES MINÉRAUX UTILES,

boucher immédiatement tous les orifices de la mine, et l’incendie est bientôt éteint par l'acide carbonique qu'il a produit ; mais il faut se garder de vouloir rentrer trop promptement dans les travaux; car si on donnait trop tôt accès à l'air extérieur, et que certaines parties de la houille ou des boisages vinssent à se rallumer, l’atmosphère, étant infailliblement redevenue explosive, se rallumerait aussi et provoquerait de nouveaux accidents.

MOULAGE ET EXTRACTION