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Ainsi les essieux fixes, convenablement espacés, peuvent être adoptés à presque tous les cas de circulation souterraine. M. Foumet a adopté, dans une des mines de Saint-Étienne, une disposition qui résout le problème d'une manière plus générale.

Fig. 142. Plaies-forme» à roues indépendante* .

Les roues sont à double rebord et peuvent être assimilées à des poulies à gorge. Chacune est calée sur un petit essieu fixé sur une chape qui peut tourner elle-même autour d'un axe vertical traversant les deux longrines du char; dès lors chaque roue étant indépendante et pouvant se prêter à ce double mouvement, le système peut traverser les courbes les plus roides sans donner

lieu à des frottements notables. Cette disposition . dont le seul inconvénient est de compliquer un peu la construction des trains, est avantageuse dans les cas de transports considérables, entravés par uu grand nombre de courbes.

Le poids chargé dans les vagons de mine varie de 500 à 800 kilog. Or, dans l'établissement d’un transport actif, une des questions les plus importantes est le rapport du poids mort au poids utile. On sait que dans les voitures de terre il varie de m. 0,27 à m. 0,38 du poids total ; dans le traînage des mines il est ordinairement de m. 0,25 : dans les divers cas de roulage souterrain il a été établi d'après les conditions suivantes.

WJi mort.

Puiilt aille.

IM otes -formes portant 1 bennes.

600 kilog.

Plates- formes portant 2 bennes.

Vagons à caisse fixe.

Vagons & bascule.

7 CO n

Le poids mort est donc pour ces divers cas m 0,37, m. 0,45, m. 0,23, m. 0,32 du poids total. On devra, dans les constructions de vagons, s'efforcer de réduire les dimensions des bois et des fers aux strictes nécessités du service.

On a établi dans les mines de la Grand'Croix (Rive-de-Gier)

un chemin de fer à un seul rail qui mérite d'être mentionné parce qu’il réduit le jxiids mort à ce qu'il est duns le traînage, c’est-à- dite à m. 0,25. Ce chemin de fer, attaché à chaque cadre du boisage au moyen de deux pièces de bois (fig. 14.3), consiste luimême en longrines sur lesquel- „ , les on a fixé le rail. Une poulie

1 13. Gâter te de roula ge de lu mme de la

Cnnurcraix u itit-.'-Jc- cicr. supporte la benne au moyen

d’un fléau en fer et d’une tige coudée qui reporte le centre de

Fi;

ROUI. AG K F.T EXTRACTION. 4 17

gravité du système dans l’axe du rhemin de fer (fig. 144). On a disposé aux points d’arrivée et de départ une plate-forme sur laquelle les patins de la benne suspendue viennent se poser, de sorte que l’ouvrier routeur n’ait pas besoin de soulever la charge. Ce mode de construction ne s’est pas répandu à cause des inconvénients qui résultent du ballottement des vagons-bennes ; il paraît cependant susceptible d’être amélioré , et conviendrait surtout aux mines où le sol est mauvais et d’un entretien coûteux.

Fig. 141 Chemin de fer à un arvl rail pour le Iransporl dei Itennrs de Iratnage.

Les chemins de fer souterrains sont établis généralement dans des galeries d’allongement, suivant la direction des gîtes , galeries dont les pentes sont très-peu sensibles. Lorsqu’on veut les utiliser dans les galeries qui suivent l’inclinaison et qui offrent des pentes de 10, 20° et au delà, on doit les établir sous forme de plans automoteurs. Les vagons y circulent attachés par une corde renvoyée par deux poulies , qui permet de remonter les vagons vides, en faisant descendre les vagons pleins. Sur l’une des deux poulies est placé un frein qui permet à l’ouvrier de régler la vitesse du système.

Pour faire remonter de fortes pentes à des vagons pleins , cas

fort rares dans les mines , on se sert de chevaux marchant sur une galerie du niveau et tirant la charge au moyen d'une poulie de renvoi. L'effet utile du cheval n’est ainsi diminué que dans une faible proportion.

Les chemins de fer établis dans les mines ont encore à profiter de nombreux perfectionnements apportés dans les grands chemins de fer de la surface; ainsi, par exemple, pour la circulation dans les courbes, le système de M. Arnoux serait certainement d'une application facile et avantageuse ; le premier vagon, armé d’un clou à galet directeur, comme les chiens de mine, suffirait pour gouverner des trains composés de plusieurs vagons montés sur des essieux articulés; pour le retour, le clou directeur serait retiré et placé au vagon de l'autre extrémité.

Les hommes et les chevaux sont employés comme moteurs pour le service des transports sur chemin de fer ; leur effet utile est considérable, comparé aux autres modes. Ainsi, un rouleur transporte dans les mines de la Loire 5,500 kilog. à 1 kilom. pendant son poste de huit heures ; dans les mines d’Anzin, l'effet utile moyen d’un bon herscheur est de 0,600 kilog. L'effet utile des chevaux est augmenté dans une proportion encore plus remarquable, ainsi dans sa journée un bon cheval transportera de 30.000 si 40,000 kilog. à 1 kilom. , suivant l'état des voies et du matériel.

Transformant ces résultats pratiques en dépense, on trouve que, dans les conditions moyennes, les transports faits sur les chemins de fer doivent coûter :

Pour 100 kil. transportés à 100 mitres j Pour les roulcurs. 0,0045

tle distance. * Pour les chevaux. 0,0012

Les voies sont supposées à peu près horizontales ; et s’il existe des pentes un peu prononcées, il faut modifier ces chiffres. Du reste, les moindres détails delà construction et de l'entretien du matériel et de la voie ayant une influence très-prononcée sur les résultats du roulage, l'ingénieur d'une mine doit apporter les plus grands soins à celte importante partie du service. Le graissage des roues doit se faire chaque jour pour les chars qui

ROULAGE ET EXTRACTION

'ilO

travaillent beaucoup, et, lorsqu'on donne les transports à l'entreprise, il est essentiel d'y joindre l'entretien du matériel, afin que les mineurs aient un intérêt direct à le soigner. 11 faut veiller à ce (jue les attaches des bricoles ou des palonniers de tirage ne soient pas placées trop bas ; car le train , soulevé par la traction , serait exposé à sortir de la voie.

Dans quelques mines de l’Angleterre, les transports ont atteint un tel développement que des chemins de fer souterrains y ont été établis dans les mêmes conditions que les chemins de fer de la surface. On y emploie des vagons du plus grand modèle et même des machines locomotives. Dans ces cas exceptionnels, la construction des voies et du matériel réclame des études spéciales pour lesquelles nous renvoyons à l’ouvrage remarquable de MM. Perdonnet et Polonce.au.

Extraction.

Les produits de l’abattage étant amenés par le transport au bas des puits d’extraction, il ne reste plus qu’à les élever jusqu’au jour. A cet effet, on prépare une chambre au bas du puits, c’està-dire qu’on élargit la galerie de manière à réserver un emplacement commode pour le chargement des bennes ou tonnes d’extraction et leur accrochage aux cordes qui servent à les enlever. La forme de cette chambre, dite chambre d 'accrochage dans le cas où elle sert à la sortie des produits de l’exploitation, et de recette lorsqu'elle sert à la descente des bois, remblais, etc., varie suivant les méthodes de transport. Si le roulage se fait en plaçant sur des plates-formes les bennes destinées à être enlevées au jour, on doit élargir la galerie et en exhausser le plafond, afin qu’il soit facile aux ouvriers de recevoir la benne vide qu descend en l’attirant à eux au moyen de crochets, et de la décrocher pour lui en substituer une pleine qu’ils ont préparée pendant le temps qu’a duré l'ascension de la précédente. Si, au contraire, on doit décharger les chariots du roulage et transborder le minerai dans les bennes, il est plus commode d'abaisser le sol de la ga-

■lui

DF. L'KXPLOITATK)!f DI'S MINKRAUX UTILES.

lerie, do manière à déverser les chariots dans les bennes placées à un niveau inférieur.

La chambre d’accrochage étant ainsi disposée suivant le mode de transport, il reste à déterminer la forme et la capacité des bennes, la nature des cordes, la disposition des molettes ou poulies qui servent à manœuvrer les cordes, enfin l’appareil moteur qui doit leur donner le mouvement.

Les bennes ont ordinairement la forme de tonneaux ; elles sont renflées vers le milieu, afin d’empêcher qu’elles ne soient accrochées pendant leur course ascensionnelle, par les anfractuosités que présentent toujours les parois d’un puits. La partie supérieure porte trois crochets ou trois anneaux qui s'attachent aux trois bouts de chaîne par lesquels doit se terminer la corde. La capacité des bennes est très-variable parce qu’elle doit être proportionnée à la force du moteur.

Lorsqu’on a une machine à vapeur, on se sert de bennes qui contiennent de 500 à 800 kilog. ; et si l'on veut directement enlever au jour les petites bennes qui ont été traînées dans les galeries à petite section conduisant aux tailles, sans en transborder le contenu, on en attache deux ensemble au moyen d’un fléau horizontal , et souvent même une troisième accrochée au liout de la corde au-dessous des deux autres. Lorsqu'on se sert d’hommes ou de chevaux pour moteurs, les bennes ont une capacité beaucoup moindre, et ne chargent que de 200 à 400 kilog.

On emploie, pour le service dos bennes d'extraction , des câbles en chanvre ou en fil de fer, ronds ou plats, et quelquefois des chaînes en fer. Le choix de câbles solides et durables est d'autant plus important que les puits sont plus profonds et que le poids des câbles, s’ajoutant au poids à enlever, augmente d'autant les chances de rupture. Aussi, dans les puits d'une grande profondeur, doit-on s’opposer constamment à la descente des mineurs par les bennes, et les obliger à prendre la voie des échelles. La rupture des câbles a lieu surtout au départ d’une benne pleine , parce qu’à ce moment il sc produit toujours un choc , et que la charge est à son maximum, puisque le câble est entièrement déroulé.

ROULAGE ET EXTRACTION

Les câbles plats sont surtout préférés dans les grandes exploitations pour les profondeurs de 200 mètres et au delà.

On les compose de quatre câbles ronds, de m. 0,20 à 0 ,23 de diamètre , réunis par des coutures transversales; ces câbles sont accolés de tel le sorte que les torons se trouvent en sens inverse (fig. 145). Cette disposition a l'avantage de ne pas briser les fils extérieurs qui , lorsqu'une corde ronde de m . 0,05 à m. 0,0(i de diamètre s’enroule surun tambour, sont soumis à une tension bien supérieure à celle qu’éprouvent les fils en contact avec le tambour. Il résulte de cette disposition une plus grande durée pour le câble ; l'emploi des bobines qui servent pour les câbles plats est en outre bien plus avantageux pour le moteur que celui des tambours nécessaires aux cordes rondes.

On se sert déjà, dans un grand nombre d’exploitations, de câbles en fils de fer très-peu tordus et tressés autour d’une âme en chanvre. Ces câbles, qui peuvent être d’ailleurs ronds ou plats comme les câbles en chanvre, ont moins de poids et durent plus long-temps. Dans les mines du Nord on se sert de câbles plats en chanvre pesant de 4 à 5 kilog. par mètre, et qui ne durent pas plus d’une année; tandis que les câbles en fer, placés dans des circonstances analogues, durent de dix-huit mois à deux ans. Les câbles en fil de fer non recuit sont les meilleurs ; l'âme en chanvre leur donne d’ailleurs une flexibilité qui permet de les enrouler sur des diamètres de 1 m. 50 à 1 m. 80 ; enfin, en ayant soin de les tenir bien goudronnés, on empêche complètement l’action de l’oxydation. M. Combes, comparant dans les mines d’Allemagne la dépense des câbles en chanvre à celle des câbles en fil de fer, a trouvé que, par 1000 kilog. de houille extraite, la dépense était :

Ir.

Pour les câbles de chantre. 0,0078

Pour les câbles en fil de fer recuit. 0, 0219

Pour les câbles en fil de fer non recuit. 0,0009

Fig. 140.

Corde plate.

La question du choix des câbles est, comme on le voit, trèsimportante dans une grande exploitation, et, dans beaucoup de cas , on a trouvé avantageux de leur substituer des chaînes , dont l’entretien est plus facile et la durée plus considérable. Celte sulistitution eût été générale s’il n’en fût résulté d'autres inconvénients : d’abord le fer s’étire et s’altère par la traction ; une chaîne , bien que fabriquée avec le plus grand soin, subit, au bout d'un certain temps de service, des ruptures nombreuses , or il est rare que la fracture d’une benne ne soit pas le résultat d'une rupture de la chaîne. En second lieu, le poids des chaînes étant constamment supérieur à celui des câbles, il faut employer un moteur plus puissant pour enlever la charge.

Les meilleures chaînes qui aient été faites sont celles de certaines mines du Comwnll ; elles sont formées par la juxtaposition de deux chaînes dont les anneaux sont très-allongés , les anneaux dont le plan est vertical étant réunis et maintenus dans cette position par des tasseaux en bois. La chaîne, ainsi faite d'éléments dont la position ne peut changer pendant le mouvement , s’enroule sur des molettes polygonales; mais cette disposition a conduit à des chaînes très-pesantes dont l'usage ne s’est pas répandu. Enfin on a essayé sans succès, dans une mine de Belgique, l’emploi direct du fer feuillard. L'usage des câbles en fil de fer non recuit se répand au contraire de plus en plus ; leur supériorité étant incontestable sous le double rapport de la durée et de la légèreté.

Lorsque les hommes sont employés comme moteurs, ils agissent au moyen d’un treuil placé suivant l'axe du puits. Les cordes sont directement enroulées sur le tambour du treuil, et la manœuvre est tellement simple qu'elle n’a besoin d'aucune explication. Mais le tambour du treuil ne pouvant avoir qu’un très-petit diamètre, m. 0,30 à m. 0,40, par exemple, cette méthode d'extraction est très-lente et ne peut convenir que pour le fonçage d'un puits où les matières à extraire sont de peu d'importance ; elle est tout à fait insuffisante pour une exploitation de-quelque

aciluli

ROU.UiE KT E\TH >CriOX. 423

activité, et il faut substituer au treuil une machine ù molettes mue par des chevaux ou par une machine à vapeur.

Le manège convient spécialement aux gîtes métallifères , ordinairement situés loin des villes et des centres d’industrie; aussi est-il d'un emploi très- fréquent pour l’ extraction. La figure 1 16 représente la disposition généralement adoptée pour les machines à molettes : un nrbrq vertical porte un tambour composé de deux cônes tronqués , afin que la corde puisse s’y enrouler d’elle-même avec régularité. Les deux cordes, enroulées en sens inverse, passent sur deux poulies qui les renvoient dans l’axe du puits, de telle sorte qu'une benne descend pendant que l'autre monte. 11 suffira d’ailleurs de jeter un coup d’œil sur la planche pour comprendre cette disposition et les détails de sa construction. Les chevaux sont attelés au moyen d’arcs tournants ; ils peuvent donc se retourner facilement lorsque la benne du fond est parvenue à l'accrochage et qu'il faut en remonter une autre au jour. Il est rare , dans les mines métallifères, que le manège nit suffisamment à extraire pour utiliser sa journée; dans ce cas on peut enrouler les cordes après avoir décroché les bennes, embrayer un engrenage pour renvoi de mouvement, et consacrer le reste du temps soit à l'épuisement, soit à des préparations mécaniques. Sur la figure 116, cette disposition est indiquée par un engrenage qui donne le mouvement à un tordoir composé de deux meules verticales affectées à l'écrasement des minerais.

La vitesse des manèges est de cinq à six tours par minute ; le diamètre des tambours est déterminé par le poids à soulever au départ, poids qui se compose de la charge en minerai et du poids de la corde : la benne qui monte étant équilibrée par la benne qui descend. Dans les conditions moyennes d’une profondeur de 100 mètres, le diamètre de m. 1 ,30 peut enlever avec deux chevaux une charge de 600 à 800 kilog. tout compris ; le manège ayant 5 mètres de rayon : lorsque le départ est effectué, la charge est de plus en plus équilibrée par le poids de la corde descendante qui se déroule. Le mouvement des bennes a , dans ce cas, une vitesse de 20 mètres par minute ou m. 0,33 par seconde.

Avec quatre chevaux on pourra doubler la vitesse, ou, ce qui est mieux, enlever une charge double.

Dans les calculs de manège on peut compter l'effort du cheval comme équivalant à 60 kilog. L’effet utile d’un cheval en une journée et pour une profondeur moyenne de 1 00 mètres est toujours un peu au-dessus de 1 ,000,000 kilog. élevés à un mètre. 11 faudrait plus de six hommes, travaillant à un treuil, pour arriver au même résultat. (L'effet utile, réel., d'un homme appliqué à l'extraction est de 150,000 kilog.; l’effet théorique étant, d’après Belidor, de 170,000 kilog i

La vitesse des manèges ne permettant qu’une extraction faible et insuffisante lorsqu’il s'agit de matières telli* que la houille, ou de minerais de peu de valeur qui doivent être triés au jour, il faut avoir recours à un moteur plus puissant ; ce moteur est ordinairement la vapeur.

Un tambour composé comme celui de la machine à molettes, est placé horizontalement à 10 ou 15 mètres du puits; les molettes sur lesquelles roulent les cordes du tambour étant supportées par une charpente isolée, placée au-dessus du puits (fig. 147 ). ce tambour est mis en mouvement par une machine à vnpeur dont la force doit être calculée d'après les éléments de la charge, la vitesse moyenne dans le puits étant de 1 mètre par seconde.

Dans les puits profonds, l'effort à surmonter pour la mise en mouvement est considérablement augmenté par le poids des cordes; et si l’on se bornait à calculer les dimensions du cylindre moteur d’après la résistance moyenne, il pourrait arriver que le départ ne pût avoir lieu. Dès lors il serait avantageux de faire varier le diamètre du tainliour afin que la vitesse , faible au départ , s'accrût à mesure que la charge monterait et que la corde descendante se déroulerait en ajoutant son poids toujours croissant à la force motrice. Tel est le but des tamlxiurs coniques, mais cette condition est bien mieux remplie par les cordes plates enroulées sur des bobines. Le rayon minimum existe en effet lorsque la corde, étant déroulée jusqu'au bas du puits , va s'enrouler de nouveau , et ce rayon augmente à chaque tour de l'épaisseur

de la corde; or la vitesse, étant proportionnée au rayon , est à so n minimum au départ et s'accélère jusqua la fin de l’ascension.

Fig. 147. Chevalet * avec motet le* ptur l' direction.

Supposons une bobine de 1 m. 30 de diamètre au point de départ; la machine à vapeur, faisant 28 révolutions par minute, mirait une vitesse beaucoup trop grande si elle donnait directement le mouvement à l'arbre des bobines , car la vitesse serait de 1 m. 80 par seconde au départ ; un engrenage est donc nécessaire ; admettons que le pignon de la machine ait un diamètre égal au quart de celui de la roue , la vitesse au départ sera de ni. 0,45 ; mais à chaque tour, le diamètre étant augmenté de m. 0,05, s'il doit y avoir en totalité 30 tours superposés, le diamètre sera augmenté de m. 1 ,50 à la fin de la course

et la circonférence sera de m. 8,80 , ce qui portera la vitesse à la fin de la course <\ plus d’un mètre par seconde : le développement total de la corde étant de ] 02 mètres. Avec ce même point de départ, si la profondeur est de 000 mètres, la vitesse moyenne deviendra considérable.

On voit qu'il sera facile de combiner l’engrenage et le diamètre des bobines ou du tambour, de manière à obtenir une vitesse moyenne d'un mètre; quant à la disposition des bobines, elle est représentée (fig. 148). L’arbre du volant de la machine

Fig. 148. Plan d'nn sytteme de bobine! j/our le tcrvice d'extraction.

donne le mouvement au pignon qui engrène avec la roue de l'arbr des bobines ; entre ces deux bobines , on place un frein qui sort„ à arrêter l’appareil en cas d accident tel que la rupture d’une corde , etc. Il reste à calculer la force nécessaire pour mettre ce système en mouvement. Ce calcul est assez facile en prenant pour base l'efTort total en kilogramètres ; mais le point de départ est également un élément essentiel , et , pour n’éprouver aucun embarras de ce côté, on est dans l'usage de donner aux cylindres moteurs une force bien supérieure à celle qui est strictement nécessaire. Ainsi, dans les houillères du Nord on a généralement adopté, les conditions suivantes qui déterminent le poids totn que le moteur doit enlever au point de départ :

ROULAGE ET EXTRACTION

Profondeur. i*.)0

ni. ir«u.

Profondeur, 100 mètre».

Charge.

750 kilog.

Charge. 75o

Renne.

Benne. 250

Poids de la cordc.

Poids de U corde. 2,000

Cylindre moteur.

j Diamètre. 0,33

t Course. 1,10

Cylindre moteur.

j Diamètre. 0,40 I Course. 1,30

Dans le premier cas la force est comptée pour douze chevaux, et dans le second cas pour seize. Les machines sont à haute pression sans condensation ; la pression est de 2 à 3 atmosphères.

L’effet utile d’une machine d'extraction est d'autant plus faible tjue la profondeur est moindre, parce que le temps perdu est plus considérable. Ces machines donnent entre 30 et 45 dynamodes d’effet utile par kilogramme de houille brûlée ; la détente ne leur est pas applicable à cause de la nécessité d'arrêter souvent et de retourner le sens de la marche. Pour un puits de 400 mètres il faudra environ 8 à 9 minutes pour l’ascension d'une l>enne , environ 3 à 4 minutes pour la manœuvre ; on en montera donc 4 à 5 par heure.

Les appareils de détente comportent peu les renversements de mouvement qui se répètent trois fois par benne, et, lorsqu’on veut l’employer, c’est-à-dire lorsque le combustible a une valeur notable, il faut adopter, ainsi que l'a fait la compagnie d'Anzin, les machines de Woolf, à deux cylindres.

Quant à la disposition des machines, les meilleures sont celles à balancier; mais, pour les faibles forces, on a adopté dans beaucoup de mines les machines à cylindre horizontal dont l’ensemble est monté sur une seule plaque de fonte ; ces machines sont faciles à déplacer, condition souvent nécessaire pour les fonçages. Le dispositif pour le renversement du mouvement doit être simple et facile à manœuvrer; le mécanicien qui tient les manettes a l’œil sur l’orifice du puits et l’arrivée de la benne étant indiquée à l'avance par un repère sur la corde ou par une sonnette placée dans le puits, il ralentit le mouvement pour l’arrêter subitement, et le renverser lorsque la tienne est arrivée à la hauteur convenable.

Les bennes sont tirées à leur arrivée au jour par des ouvriers dits receveurs qui les décrochent, les renversent et les vident. La halde sur laquelle se fait cette manœuvre doit être exhaussée d'environ 3 mètres au-dessus du terrain environnant ; elle doit être disposée de telle sorte que les matières extraites soient faciles à entasser et à cuber si elles doivent rester sur place , ou faciles à charger si elles doivent être transportées plus loin. Lorsque les bennes sont employées à des épuisements , la halde doit être également pourvue d’un canal d’écoulement; la manœuvre de ces épuisements se fait d’une manière très-commode à l’aide d’un chariot que l'on pousse sur le puits lorsque la benne est en haut et sur lequel on la fait ensuite descendre ; la benne porte à son fond un clapet avec une tige qui se lève lorsqu’elle est posée et permet à l’eau de s’écouler. Toutes ces dispositions de détail sont d’ailleurs inutiles à décrire parce qu’elles varient suivant les localités, et qu’on ne peut être embarrassé pour trouver celles qui conviennent le mieux aux circonstances.

Lorsque des vagons doivent transporter plus loin les produits de l’extraction , on peut rouler les bennes jusqu'à l'estncade de chargement et les vider dans les vagons. On évitera ainsi un transbordement toujours préjudiciable à certaines matières; à Newcastle, on se sert même d’appareils qui prennent les vagons ainsi chargés et les descendent du haut des falaises jusque dans les bateaux.

ÉPUISEMENT DES EAUX