CHAPITRE II

Une méthode d'exploitation comprend à la fois les travaux préparatoires par lesquels on pénètre dans un gîte minéral pour y préparer des chantiers d'abatage, et le dessin suivant lequel on établit et conduit ces chantiers.

Toutes les conditions de Texploitation sont intimement liées à ce dessin de la méthode, de telle sorte qu'il importe de commencer même les travaux préparatoires avec un plan théorique arrêté d'avance, plan qui se modifie ensuite suivant les accidents du terrain. Ainsi la méthode détermine à l'avance, non-seulement le groupement des ouvriers et leur marche dans le gîte, mais les conditions progressives du roulage souterrain, celles de l'aérage et de l'épuisement des eaux. Le tracé théorique qui sert de point de départ doit avoir prévu toutes ces exigences de l'exploitation.

Le tracé des premiers travaux entrepris pour recouper une profondeur, une couche ou une filon, a donc une importance réelle, importance que Ton appréciera à mesure que l'on étudiera les diverses méthodes employées et les conditions auxquelles elles doivent satisfaire.

La méthode d'exploitation à ciel ouvert est la moins coûteuse de toutes. Le dégagement facile des masses et la possibilité d'opérer sur de grands ateliers y rendent Tabatage prompt et économique. Cette méthode doit donc être préférée pour les gîtes

peu (listanis de la surface; elle est même employée pour des couches horizontales situées à des profondeurs de 10 et 20 mètres. Lorsque ces couches sont recouvertes par des roches friables et ébouleuses, il est en effet plus économique de les déblayer que de les soutenir dans des excavations souterraines.

Les roches exploitées à ciel ouvert sont : d'abord, les roches friables, telles que les sables et les roches décomposées, superlicielles, qu*on doit enlever pour remblais ou déblais; les minerais d'alluvion, tels que les alluvions aurifères, stannifères, gemmifcres, etc., et, surtout en France, les fers d*alluvion, minerais en grains généralement disséminés dans des roches friables et près de la surface. On exploite encore à ciel ouvert les roches consistantes employées dans la construction, telles que le gypse, les calcaire^, les marbres, les granités, les se! istes ardoisiers, les pierres meulières, etc.; enfin, certains minerais en amas, parmi lesquels les minerais de fer, dits mines en roche, tiennent le premier rang. La tourbe et les lij^nites superficiels qui se trouvent dans certains terrains marécageux doivent nécessairement être exploités à ciel ouvert.

Dans toute exploitation à ciel ouvert, les principes généraux qui doivent servir de guides sont :

1° donner aux excavations une forme telle, que les massifs se présentent toujours dégagés sur deux faces, ce qui conduit à les disposer en gradins ;

2° ménager des rampes pour les transports, ou, si l'exploitation est trop profonde, établir des treuils d'extraction, en ayant soin de faire le triage dans le fond, afin de ne pas avoir à remonter toutes les matières inutiles ;

3° Expulser les eaux atmosphériques et les eaux d'infiltration, soit par des tranchées, soit par des puits d'absorption, soit enfin par des moyens mécaniques, après les avoir réunies dans des puisards.

L'exploitation à ciel ouvert exige quelquefois des mouvements de terres considérables, c'est-à-dire des déblais et des remblais dont l'exécution rentre dans l'établissement et la conduite des

chantiers de terrassement. Cette exécution comprend par conséquent des mêmes éléments : 1** les tranchées ou points d'abatage et de chargement; 2** les voies de roulage ; ^ les points de déchargement.

Dans les tranchées^ on doit proportionner le nombre des chantiers d'abatage au cube à enlever et au temps qu'on veut y mettre. Comme ces travaux doivent généralement être poussés avec vigutur, on leur donne à la fois, dans le sens horizontal et dans le sens vertical, la forme de gradins ou banquettes. Les voies de roulage doivent être disposées de telle sorte qu'on n'ait à élever dans les tombereaux ou v^aggons de chargement que les terres qui, d'après leur position, ne peuvent y descendre. Dans des tranchées bien disposées on comptera pour la fouille d'un mètre cube :

Terre végétale, 0,60 c. Terre ^h\he, 2 fr.

Terre franche, 0,90 Roche, 2,50

Pour faciliter les cubages, les ouvriers laissent, de dislance en distance, des témoins, c'est-à-dire des pyramides de terre qui marquent le niveau primitif du sol. On prend la moyenne de ces témoins pour le règlement des comptes, ces divers travaux se traitant toujours à forfait.

Le transport des terres abattues se fait à la brouette, au tombereau ou par des v^aggons sur voie de fer. La moyenne des terres franches défoncées pèse 1,50, et la brouette contient (m. c. b.) 0,040. La charge ordinaire et donc de 60 kilogr. Les relais sont de 30 mètres pour des distances horizontales, et de 2!) mèlres lorsque la pente est au-dessus de 0,0G par mètre. Les éléments du prix de ces premiers transports sont, par mètre cube :

Pour un jet de pelle.

les brouettes.

Pour un relais.

Terre ift'gélale, sables. 0,55 c.

Terre dure, glaise. 0,75

11 faut adopter l'usage des tombereaux pour les transports, lorsque la distance atteint 100 mètres. Enfin, pour des parcours

(le 5 à «500 mètres et au delà, lorsque les travaux doiYent durer quelque temps, il est toujours avantageux de se servir de chemins de fer dont les dimensions sont proportionnées à l'importance des transports.

Les dimensions des gradins en hauteur et largeur sont généralement fixées à 2 mètres, comme étant les plus favorables aux chargements.

Les points de déchargement doivent être choisis, sous le rap- |)ort de la position, à un niveau plus bas que les points d'abatage et de chargement. Sous le rapport de leur capacité, il faut calculer le foisonnement des terres abattues entre v ^^ -^ suivant la nature des roches. La disposition de ces chaiitiers de déchargement est des plus simples lorsque le niveau du sol permet de déverser les brouettes, tombereaux ou waggons au-dessus des talus inclinés à 40 dégrés, qui se forment naturellement; mais, si la disposition du sol est telle que la pente manque, on fait remonter les brouettes, tombereaux ou waggons par des rampes, de manière à faciliter l'accumulation des déblais.

On peut assimiler aux opérations de déblais et remblais certaines exploitations superficielles; celles, par exemple, qui ont pour but de mettre à découvert et de soumettre au lavage les alluvions qui renferment des métaux natifs, tels que for, le platine, etc., en paillettes, grains ou pépites, ainsi que celles qui contiennent des minerais, tels que Toxyde d'étain, ou foxyde de fer en grains pisolithiques et oolithiques. Le découvert exécuté, la méthode i' exploitation par lavage consiste à soumettre successivement toutes les parlies de la couche alluviale aux opérations de criblage, triage et lavage qu'elles doivent subir, en adoptant un ordre qui n'expose pas soit à opérer plusieurs fois^ sur les mêmes matières, soit à négliger aucune partie du champ d'exploitation.

Ainsi, la couche alluviale étant mise à découvert, on creuse sur le côté dont le niveau est le plus bas une rigole d'une largeur et d'une profondeur suffisantes pour pénétrer de 0'",30 dans le sol Inférieur à la couche à laver, on amène ensuite les eaux (qu'on

a eu soin de faire arriver en lête du lavage) par des saignées perpendiculaires à la rigole, ces saignées étant faites seulement dans l'épaisseur des sables. Les saignées sont espacées entre elles de 15 à 20 mètres, et les ouvriers y lavent les sables avec des râteaux au moyen desquels ils rassemblent les galets, qui sont immédiatement soumis à un triage; les parties argileuses et légères des sables sont entraînées par les eaux dans la rigole transversale où elles vont se déposer. Les saignées restent en partie remplies de sables fins qui sont déjà beaucoup plus riches que les premiers. Alors on barre toutes les saignées, excepté celle qui se trouve en tête de la rigole principale, et on soumet à l'action la plus énergique du courant d'eau toute la masse de ces sables en les agitant avec dès râbles; les parties les plus légères sont emportées an loin, et les sables métallifères sont retenus dans la rigole, où l'on achève le lavage. C'est ainsi que l'on concentre à 40 et CO pour 100 Toxyde d'étain des sables stannifères qui n'en contiennent pas plus de j^» Dans une campagne de lavage qui dure de G à 8 mois, un ouvrier extrait en moyenne des sables stannifères de Bohême ou du Cornv^all, de 5 à 10 quintaux métriques de schlick au titre d'environ 50 pour 100 d'étain.

Quant aux sables aurifères, on les concentre seulement à un degré suffisant pour qu'ils puissent être' transportés et soumis dans des ateUers spéciaux, soit à des lavages mécaniques, soit à l'amalgamation. Le lavage des sables préparés par un premier débourbage est achevé par des procédés dont il sera traité dans le chapitre relatif à la préparation mécanique des minerais.

Dans les carrières, c'est-à-dire dans les exploitations à ciel ouvert, qui ont pour but d'extraire des roches solides, remplissant des conditions déterminées de qualité ou de forme, l'abatage est soumis à quelques conditions particulières.

Lorsqu'il ne s'agit que d'abattre des roches, comme, par exemple, dans les carrières de gypse, la disposition des travaux en gradins, les précautions pour ménager des rampes qui facilitent le transport, un aménagement bien entendu des eaux, suffiront pour constituer une bonne exploitation à ciel ouvert. Mais,

si Ton exploite de la pierre de taille, il ne suffit plus que Tabatage soit économique, il faut encore qu^il fournisse des blocs parés, sains, les plus gros possibles, et d'une forme telle, qu'ils puissent être employés avec avantage dans les constructions, soit en les posant suivant leur lit de carrière, soit en les posant en délit, c'est-à-dire dans le sens perpendiculaire

Un chantier étant préparé par l'enlèvement des terres superficielles et par l'ouverture d'escarpements, qui mettent la roche vive à découvert, on profite d'abord des délits de la stratification et des fissures verticales pour abattre le moellon à l'aide de leviers, de coins et de masses. Arrivé à des parties saines, propres à fournir des blocs pour la laille, on les isole par des entailles faites avec le pic ou la pointerole, et, lorsque ces blocs isolés n'adhèrent plus que par une de leurs faces, on les détache par un effort exercé simultanément sur toute la longueur de cette face à l'aide de coins, ou par une série de coups de mine. Les entailles isolantes sont d'autant plus larges qu'elles doivent être plus profondes; lorsque leur profondeur est telle que l'ouvrier est obligé de s'y engager pour Tachever, une largeur de 0",35 est nécessaire pour donner passage au corps.

Cette méthode d'abatage, dite méthode à la trace, est d'une application générale pour tous les matériaux d'un grand échantillon. C'est par ces moyens d'entailles et par des efforts simultanés pour détacher ensuite les faces adhérentes que les anciens extrayaient les immenses pierres d'appareil employéesdansleurs constructions, et les monolithes dont ils les ornaient. C'est encore de cette manière qu'on procède pour obtenir les blocs de marbre, de granité, etc., nécessaires aux constructions, à la sculpture ou à l'ornement.

Quand les roches sont tendres, comme, par exemple, le calcaire grossier, les entailles se font aisément avec des pics. La première qu'on doive pratiquer est celle de la base, dite souschèvement. Lorsque ce souschèvement a acquis une certaine profondeur, on soutient la roche avec des bois debout, afin de préserver l'ouvrier qui se trouve engagé dessous; on pratique

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ensuite les rigoles latérales. Enfin, pour détacher la masse, on fait une rainure de 5 à 6 centimètres de largeur, d'une profondeur de 10 à 20, et Ton y enfonce simultanément des coins, en ayant soin de laisser le bloc peser sur la face adhéreiite; à cet effet, on enlève les épontilles ou bois de soutènement et on les remplace par des rouleaux.

Quand les roches sont dures, comme le marbre ou le granité, les entailles ou rigoles d'isolement se font soit à la pointerole, soit à Taide de la poudre employée à petites charges , on détache ensuite les blocs isolés à l'aide de coins, et, quelquefois, par des coups de mines alignés auxquels on met le feu par une même traînée de poudre.

L'exploitation des meules à la Ferté-sous-Jouarre fournit un exemple remarquable de cette acti n simultanée, nécessaire pour détacher les blocs dont la forme a été préparée à la trace et qui n'adhèrent plus que par une de leurs faces. Dans un massif horizontal de- ces roches siliceuses, on isole par une rigole circulaire la meule qu'on veut détacher ; puis, après avoir creusé à la base du bloc ainsi isolé un petit souschèvement horizontal, on y engage une rangée circulaire de coins en bois formés chacun de deux coins superposés. Ces coins sont en bois de chêne très-sec; après les avoir chassés avec force, on les fait renfler en jetant de l'eau dans la rigole, puis on achève de détacher le bloc en forçant des coins en fer entre les coins de bois.

Les ardoisières d'Angers, ouvertes dans des couches de schiste argileux, inclinées de 70 à 80 degrés, peuvent être présentées comme résumant les conditions d'une exploitation à ciel ouvert.

La surface de la carrière étant déblayée, on pratique au milieu et suivant la direction des couches du terrain une rigole d'un mètre de largeur sur une profondeur de 3 mètres ; cette rigole est ce qu'on appelle la foncée. Ue chaque côté de cette première foncée on abat ensuite deux gradins de même dimension pendant qu'on ouvre une seconde foncée au fond de la première. L'excavation ainsi pratiquée doit avoir une légère incUnaison vers une des extrémités, qu'on a soin de couper ver-

90 MKTHODÎS D'EXPLOITATION.

ticalement, afin de pouvoir y établir les moyens d'épuisement des eaux ainsi que les appareils d'extraction des niatériaux.

En continuant ensuite les foncées et les gradins latéraux (on pousse jusqu'à 30 foncées), la carrière présente une série de gradins d'un mètre de largeur sur 3 mètres de hauteur. On abat alors ces gradins en détachant le schiste avec les coins et les leviers, après les avoir isolés par des rigoles. Ce travail est d'autant plus facile qu'outre le système de fissures de la stratification, indiquée par les délits ou feuillets des ardoises, il en existe souvent d'autres qui facilitent les entailles. On détache ainsi de grands prismes qui sont ensuite débités en ardoises dans la carrière même, afin d'éviter les frais de l'extraction de tous les déchets. L'ardoisière s'élargit de plus en plus par l'abatage successif des gradins; elle reste au contraire limitée dans le sens de la longueur, la paroi qui fait face à la paroi verticale d'extraction étant disposée pour la descente des ouvriers.

La profondeur des ardoisières est généralement limitée à un maximum de 80 à ?>0 mètres, bien qu'à cette profondeur l'ardoise soit de meilleure qualité que dans les parties supérieures ; mais, les frais relatifs à l'exploitation ou à l'entretien augmentant à mesure que les travaux s'approfondissent, il arrive un point où les prix de vente ne suffisent plus pour les compenser.

Dans quelques cas asgez rares, on exploite à ciel ouvert la houille et le sel gemme. La forme des excavations varie alors suivant la disposition des masses dans le terrain encaissant; mais la méthode est toujours ramenée à découvrir Tamas par l'enlèvement du terrain superposé, puis à l'abattre en le découpant en gradins.

L'exploitation à ciel ouvert ne convient qu'à des couches puissantes, et son opportunité est déterminée par la comparaison des frais de dé! lai que nécessite le découvert de la couche, avec les produits que l'on obtient par ce découvert. Ainsi, par exemple, pour une exploitation de ce genre, le découvert coûtait 1 fr. 50 le mètre cube mesuré sur le massif, y compris tous les frais d'abatage, transport et mise en tas des déblais. Chaque

mètre carré de la couche produisait 400 hectolitres. Le découvert étant arrivé, par suite de Tinclinaison de la stratification, à une hauteur de 20 mètres, il en résultait que chaque mètre carré de couche mis à découvert coûtait 30 francs, soit par hectolitre 0^,075. A ce taux, il y avait encore avantage à exploiter à ciel ouvert, car l'exploitation souterraine aurait entraîné plus de 7| centimes par hectolitre de frais supplémentaires.

Au delà de 50 mètres, qui représentaient 50 ou 60 francs de frais de découvert par mètre carré, il y avait avantage, dans Texemple que nous citons, à passer à l'exploitation souterraine.

Beaucoup de minerais en amas peu distants de la surface sont exploités à ciel ouvert. Les inépuisables mines de fer de l'ile d*Elbe, la plupart de celles de la Suède, les mines de cuivre de Falhun, sont dans ce cas.

I^ forme du gîte, sa position en plaine ou à mi-côte, sa composition plus ou moins homogène, qui conduit à poursuivre certaines parties tandis que d'autres sont abandonnées, donnent à ces diverses exploitations des aspects très-variés. Les mines de Falhun, ouvertes suivant une zone de contact, ont Tapparence d'une immense tranchée longue et étroite, poussée à 80 mètres de profondeur et dont les parois abruptes semblent souvent verticales et même surplombantes; des appareils d'extraction sont placés de distance en distance au-dessus de ces . vastes excavations. L'abatage du minerais s'y fait acluellement par travaux souterrains, et l'on peut en conclure que cette profondeur de 80 mètres est une limite générale pour la profondeur des exploitations à ciel ouvert. En effet, cette méthode conduisant à abattre dans les gîtes métallifères une grande proportion de roche stérile, plus la profondeur est grande, plus ses avantages disparaissent. Ainsi on exploite à ciel ouvert, près d*Arendal, en Norvège, une réunion de petits filons argentifères dont l'ensemble se trouve ainsi compris dans une même excavation ; mais, à une profondeur de 10 à 15 mètres, on abandonne les plus pauvres, et on suit seulement les plus riches par des travaux souterrains.

Ijorsque rexploitation se fait sui" un gîte placé à mi-côte, elle peut é(re poursuivie à ciel ouvert pendant bien plus lontemps ; c'est dans ces conditions que se trouve la célèbre mine de fer de Rio, dans Tîle d'Elbe. La partie centrale du gîte est divisée par des plans horizontaux en cinq gradins de 10 à IT» mètres de hauteur et de 30 à 60 mètres de largeur; les faces verticales de ces gradins sont ensuite attaquées sur les points les plus riches et découpées en petits gradins ayant des dimensions ordinaires, c'esi-à-dire 2 mètres de hauteur. Les divers plans de cette exploitation sont réunis par des rampes qui permettent la circulation des chariots pour les transports.

La tourbe se rencontre dans quelques contrées basses et marécageuses et dans certaines vallées, où elle résulte de la décomposition de petits végétaux accumulés par une végétation sur place. Elle est le plus souvent formée par des plantes basses et des herbes marécageuses dont le tissu encore reconnaissable et entrelacé lui fait donner le nom de tourbe mousseuse. Quelquefois aussi elle est formée par l'accumulation de feuilles entremêlées de tiges et de troncs d'arbres, et prend alors le nom de terre d^ ombre ou de tourbe feuilletée.

Le gisement de la tourbe est en couches, presque toujours superficielles ou très-rapprochées de la surface. Elle forme des bassins dont la surface plane et humide est couverte d'une végétation active, même dans les temps de sécheresse. Quelquefois elle est recouverte par des alluvions, d'autres fois par des eaux dormantes. Les tourbes de la vallée d'Essonc, près Corbeil, celles des vallées de la Somme, de l'Aisne, de la Loire-Inférieure, résument les différents cas que peut présenter l'exploitation de la tourbe au-dessus et au-dessous du niveau des eaux.

Lorsque la tourbe est superficielle et au-dessus du niveau des eaux, comme c'est une substance toujours molle et facile à cou-

per, on l'exploite en y creusant des fossés à petits gradins. Ces gradins ont pour hauteur celle de la bêche qui sert à les découper, par exemple, 0",30 ; ils sont séparés par une largeur d'au moins un mètre sur laquelle les ouvriers marchent à la suite les uns des autres, enlevant sur chaque arête une série de prismes de 0^,12 à 0",i 5 d'épaisseur. Ces prismes sont aussitôt recueillis par les chargeurs qui suivent les découpeurs avec des brouettes. Enlever ainsi une ligne de prismes, sur toute la longueur d'un gradin, c'est ce qu'on appelle enlever un point de tourbe. Les ouvriers peuvent se suivre sur le même gradin en enlevant des points successifs.

La tourbe extraite est portée sur des aires de dessiccation dans les endroits le3 plus secs et les mieux ventilés des environs. On y dépose d'abord les prismes de tourbe à plat, comme des briques et superposés à une faible hauteur; puis, quand ils ont pris assez de consistance, on les empile en murailles à jour, d'environ un mètre de hauteur, qui forment une série de lignes brisées, afin qu'elles présentent de la solidité et que l'air y circule sans que le vent puisse les renverser. Ce n'est qu'après une dessiccation complète qu'on peut empiler la tourbe et en former des meules qu'on couvre de chaume pour en empêcher la détérioration. Si elle n^était pas bien sèche avant d'être mise en meule, la tourbe s'échaufferait ; si, au contraire, elle atteignait un point de dessiccation trop avancé, elle s'écraserait et donnerait beaucoup de déchet.

Lorsque la tourbe est recouverte d'eau, et qu'on peut faire écouler ces eaux, on rentre dans les conditions précédentes; mais, bien souvent, on est obligé d'exploiter sous l'eau après en avoir fait baisser le niveau par tous les moyens possibles^ tels que les tranchées de dérivation, les puits absorbants, et même les moyens mécaniques.

La consistance de la tourbe étant très-faible lorsqu'on vient de faire écouler les eaux, on emploie pour la retirer des outils appelés louchets, dont les formes ont pour but d'augmenter l'adhérence des surfaces tranchantes à la matière découpée. Le louche!

9i )IËT110DE^ D'EXPLOITATION.

h |ilus ordiiiairt! est laiti bâche avec un aileron latéral faisaut uit angle obtus avec sa surface. D'un seul coup, cet oulil peut delàcher un prisme de tourbed'ongVadin, d l'adhérence déterminée par la surface angulaire de la lame facilite l'enlirenient. m, D'autres loucbets portent une fourche à I I ,|!' I ressort qui vient serrer le prisme de

< tourbe contre la surface de la lame. M I I ^i l'un doit eiploiter aunlessoue de

M *■■ I l'eau et au delà de 0",50de profondeur,

D I les louchets ordinaires ne suffisent plus.

I I ï' I On emploie alors le grand louchet

(fig. Tti], composé d'une lame coupante

NI i|i|||| armée de deux ailerons à angle droit et :'|l in d'un bâti en fer à jour qui encaisse la lame de chaque càté. L'élasticité de ce bâti presse et maintient le prisme qui a été détaché dans toute sa longueur par un seul coup de louchet. Cet outil, d'environ un mètre de longueur, est fixé à un manclie de 5 à 6 mètres. Il se ma- } noeuvre par deux hommes ; des marques tracées sur le manche permettent de l'enfoncer au point convenable, puis on le relève en le faisant basculer de manière à maintenir sur l'outil le prisme coupé. On opère d'ailleurs, quant à la 4-riiad I M^^^ e disposition des points de tourbe, comme

lit la lonrbf. gvec le petit louchet.

Dans certains vas, la tourbe est tellement Ouide et coulante, qu'on est obligé de l'extraire à l'aide de dragues. La plus simple (il la plus emplovt'^ consiste en un filet disposé autour d'un cercle en fer dont les bords sont tranchants ; avec cet outil, placé à l'extrémité d'un manche de 4 mètres de longueur, on drague la tourbe, dont on remplit des batelets ; puis on la porte