CHAPITRE m

EXÉCUTIOll DES TRAVAUX DES MIMES, BOISAGE

La description des méthodes d'exploitation indique quels sont les ouvrages à exécuter dans les mines. Ces ouvrages sont des galeries, des tailles et des puits.

Les procédés d'excavation que nous avons précédemment décrits donnent les moyens de pénétrer dans les roches et de les abattre ; mais, pour assurer la conservation de ces excavations, pour soutenir le faîte et les parois du sol excavé, pour percer des galeries ou des puits dans les terrains ébouleux ou aquifères, on doit employer des procédés spéciaux qui constituent une des parties les plus importantes de la science des mines.

Lorsque des travaux souterrains sont pratiqués dans les roches soUdes, dont la nature minéralogique est telle, qu'elles résistent à la fois à la décomposition et à l'action des eaux, les excavations se soutiennent d'elles-mêmes, et il suffit de maintenir le toit, soit par des piliers de la matière exploitée, soit par des murs de remblais dont les dispositions ont été suffisamment indiquées pour les diverses méthodes d'exploitation. Mais, dans la plupart des cas, les roches sont fissurées, et, une fois entaillées, elles se fissurent encore davantage ; de plus, elles se renflent et se dilatent par le contact de l'air humide et de l'eau; en sorte que, si elles n'étaient soutenues par des appuis spéciaux, les voûtes s'ébouleraient promptement, ou les parois se resserreraient par Teffet des poussées latérales et du renflement des

BOISAGE ET MURAILLEMENT. 163

roches. C'est ainsi que la plupart des excavations dont la date est ancienne sont aujourd'hui comblées.

Il ne faut pas attendre que ces effets se produisent pour les combattre, car les efforts qui amènent les éboulements ou les resserrements vont toujours en croissant ; et il et souvent plus difficile et plus coûteux de rentrer dans des travaux écroulés que d'en excaver de nouveaux. Il faut donc prévenir Taltération des roches avant que ces effets aient commencé à se manifester, et les maintenir dans leur position première.

La pratique fait connaître assez facilement les roches qui doivent être soutenues, et, pour exécuter ce soutènement, les mineurs emploient le boisage et le muraillement^ suivant la forme des travaux, la nature minéralogique des roches et les convenances locales. Le boisage est surtout emplojé dans les travaux de mine, parce qu'il est d'une exécution facile et rapide et qu'il se prête à toutes les formes et dispositions des galeries, des puits ou des tailles.

Les bois sont très-rarement employés dans les mines pour résister, en vertu de leur foite absolue^ c'est-à-dire à deux efforts agissant en sens inverse et tendant à provoquer la rupture par l'extension des fibres. Le seul ea&<de cet emploi est celui des tiges de pompes. Dans les boisages de soutènement, les pièces résistent presque toujours en vertu de leur résistance relative; c'est-à-dire que, les extrémités étant fixes, elles doivent résister à des efforts agissant entre les appuis pour les faire fléchir. La résistance à l'écrasement ne s'exerce que lorsque la longueur des pièces est au-dessous de cinq à six fois leur diamètre ; autrement il y a flexion , c'est-à-dire transformation de ce mode de résistance en résistance relative qui est toujours beaucoup moindre.

Dans les mines on peut rarement calculer l'effort que les bois auront à supporter ; ce n'est donc que par tâtonnement et par habitude qu'on arrive à déterminer les conditions de résistance. Comme d'ailleurs, dans les boisages permanents, on veut nonseulement prévenir la rupture, mais même la flexion des bois, on emploie toujours un très-grand excès de force. Cet excès est

Dans le cas d'une exploitation par abaiage direct au-dessous de couches aquifcres, il faut laisser du sel au couronnement des excavations, afin d'éviter de découvrir les argiles du toit qui se déliteraient au contact de l'air ; puis soutenir l'exploitation par des piliers de la matière elle-même, pour éviter des mouvements du sol qui pourraient troubler le régime naturel des niveaux d'eau supérieurs et les amener dans la mine; il faut enGn distribuer les tailles de telle sorte, qu'elles puissent être au besoin isolées les unes des autres, afin que, s'il arrivait quelque irruption des eaux, le chantier envahi pût être abandonné et facilement isolé.

L'ensemble de ces conditions conduit nécessairement au système par galeries et piliers. I^e sel gemme se prêle d'autant mieux à ce mode de travail qu'il est naturellement solide, et c'est de cette manière qu'on exploite les salines de Wieliscka, de Norwich et celles de l'est de la France. Les salines de Vie et de Dieuze (Meurthe), dont nous avons décrit le gisement dans le premier volume, peuvent nous servir de type de description pour l'application des méthodes d'exploitation directe.

La couche de 5 mètres qui existe sous une partie de l'arrondissement de Château-Salins a été le but principal des travaux. Cette couche, attaquée à Vie par des moyens puissants, dut cependant être abandonnée après plusieurs irruptions des niveaux supérieurs. A Dieuze, elle se présenta dans de meilleures conditions, et fut préparée par le percement d'une galerie principale de 6 mètres de largeur et de 4 mètres de hauteur, dans laquelle Tabatage avait lieu en deux gradins. Cette galerie fut taillée en forme de voûte, et 1 mètre de sel fut laissé à la clef pour en assurer la solidité.

A partir de cette galerie, la couche fut divisée par deux systèmes de galeries croisées et de même dimension que la précé- - dente, en massifs carrés de 90 mètres de côté ; à chaque angle de ces carrés on réserva, dans les galeries de 6 mètres, des massifs de 7 mètres de longueur et de 3'",30 de saillie, qui étranglaient la voie et réduisaient sa largeur et sa hauteur à 1",50.

iPB"

BiiiiJi

D'après la disposition de ces réserves, on pourrait, en cas d'accident, y établir des serrements ou digues qui isoleraient chaque massif du reste de Texploilation.

Ces précautions prises, on découpa chaque massif de 90 mètres en neuf massifs carrés de 26 mètres de côté, par des galeries qui avaient toujours la même section, mais en ayant soin de laisser encore des massifs d- isolement de 6 mètres d'épaisseur, ainsi que l'indique la planche VIII. Enfin, chacun de ces massifs fut ensuite découpé de manière à ne conserver, sauf les murs d'isolement, que des piliers carrés de 5 mètres de côté, destinés à soutenir le toit, comme l'indique la partie centrale du plan, partie qu'on peut regarder comme complètement exploitée.

On voit que cette marche ramène la méthode à celle des compartiments; les murs et les piliers d'isolement en forment le caractère principal. On peut arriver ainsi à l'extraction de près des deux tiers de la couche, tous les chantiers restant constamment isolés, de manière à protéger l'ensemble autant que possible.

La planche VIH indique d'ailleurs tous les détails de la méthode plus complètement qu'on ne pourrait le faire par de longues explications.

Les gites en amas sont exploités de la même manière, quoique avec moins de précautions, parce qu'on n'a pas les mêmes accidents à redouter. On laisse les sols de 3 à 5 mètres entre les divers étages, et on donne 10 et 20 mètres de hauteur aux galeries. Ce sont les vastes dimensions de ces excavations qui ont fait la célébrité des mines de sel si vantées par les voyageurs. La masse salifère de Wieliscka n'a pas moins de 300 mètres d'épaisseur, et dans cette épaisseur on a creusé plusieurs étages superposés, séparés par des sols pour lesquels on réserve les parties les moins pures du gite.

BxpkiUaaoïi par dissoiniton. — L'exploitation du sel mélangé d'argile, de gypse et de calcaire, ainsi qu'il existe dans un grand nombre de localités, ne présenterait aucun bénéfice, si on

était obligé de l'extraire dans cet état de mélange. Comme il n'y a de triage possible que par voie de dissolution, il est plus simple de rassembler les eaux existantes dans la mine et même d'en introduire de la surface, de les saturer de sel, et de les élever ensuite, en laissant au fond toutes les matières stériles.

Pour mettre cette niéthode à exécution, il est nécessaire de pénétrer dans !a masse saliferé ; car le sel est tellement peu soluble à l'état compacte où cristallin, qu'il faut une action trèsprolongée des eaux et une surface de contact très-étendue pour qu'elles puissent se saturer.

Les salines d'Hàlleiri, dans le pays de Salzbourg, peuvent être considérées comme présentant le type de cette méthode; une description rapide donnera idée des moyens employés et des résultats obtenus.

Le terrain salifère est contenu dans une série de collines assez élevées, à travers lesquelles, lorsqu'on veut créer une exploitation, on ouvre une galerie de recherche. De distance en distance on pousse, à droite et à gauche de cette galerie principale, des galeries latérales qui facilitent l'exploration du sol. Sur les points reconnus riches en sel et d'une exploitation avantageuse, on ouvre des lacs ou salons^ vastes chambres destinées à devenir des ateliers de dissolution.

Lorsque les parois d'une galerie ont été reconnues assez riches pour qu'il soit utile de la convertir en lac, on y introduit de l'eau douce provenant des infiltrations supérieures ou même de la surface, et on la maintient par une digue à la hauteur d'environ 0™,60. Cette eau ronge les parois de la galerie et l'élargit ; on en augmente peu à peu le volume, et l'on finit par attaquer de cette manière le plafond lui-même en élevant successivement la digue jusqu'au-dessus de son niveau.

Un lac définitivement établi présente (fig. 54) une excavation allongée, barrée par une digue. On arrive vers le fond par une petite descenderie communiquant avec les travaux supérieurs, et par laquelle on fait descendre l'eau douce ; un escalier placé dans cette descenderie permet de venir constater le niveau des eaux

EXPL01TAT10> Df SEI, GEimit. 151>

et l'état des panais; enfin on peut arriver en têle du lac par un autre escalier montant sur )a digue.

La construction de cette digue est )a partie )a plus importante du travail : on la compose de deux rangées de pieus recouverts

taiiaei iTJfiiU&R.

par des madriers, formant une caisse dans laquelle on bat de l'argile bien choisie; cette digue est établie dans une galerie longue de 5 à 4 mètres, et ayant seulement l^jÔO de largeur. Derrière ce premier rempart on creut;e une galerie transversale, qui pénètre d'environ 5 mètres de chaque côté dans les parois, puis on établit dans cette galerie une seconde digue perpendiculaire à la première, et, comme elle, fortifiée par un boisage conligu. Un tube vertical est établi en avant de ce barrage transversal, pour laisser passer le tuyau de vidange. Ce tuyau est en bois et reçoit l'eau par des caisses percées de trous ; il esl placé verd la partie supérieure du lac, parce que, lorsque l'eau se sature de sel, le fond du lac s'envase, tandis que le plafond s'exhausse continuellement. Une vanne ou robinet permet de vider l'ean par ce tuyau, qui conduit soit au jour, soit à la prise d'eau des pompes.

Un maître mineur surveille chaque jour le niveau du lac et l'état des parois. S'il veut attaquer le plafond, il élève le niveau de l'eau de manière à en faire baigner les aspérités sans les

160 METHODES D'EXPLOITATlOiN.

noyer complètement; s il veut attaquer les parois latérales, il baisse le niveau. Le sel se dissout lentement, et les roches dont il est mélangé tombent désagrégées au fond du lac. A mesure que le fond du lac s*exhausse, on exhausse également la digue et l'entaille qui est au-dessus. La principale action s'exerce ainsi sur le plafond de telle sorte, que le tuyau de dégorgement, qui était d'abord dans la partie supérieure, se rapproche progressivement du fond.

L'eau est regardée comme saturée quand elle contient 25 pour 100 de sel. Lorsqu'elle est arrivée à ce point de saturation, on vide complètement le lac pour le remplir de nouveau, après avoir nettoyé le fond, qui est toujours très-encombré par les argiles délitées. Les eaux sont élevées à la surface par des moyens mécaniques, ou simplement conduites par une galerie d'écoulement à des usines évapora toires.

L'action dissolvante dès eaux sur le sel s'exerce très-lentement, et il faut par conséquent, pour entretenir un travail continu et actif des usines évaporatoires, avoir un assez grand nombre de lacs. La mine de Durenberg renferme, par exemple, trente-trois lacs salés, qui contiennent en moyenne 20 000 mètres cubes. Le temps de saturation est très-variable et proportionné, indépendamment de la richesse du terrain, au rapport qui existe entre les surfaces de contact et le cube total des eaux. 11 y a de petits lacs qui sont saturés au bout d'un ou deux mois, et qu'on remplit cinq ou six fois par an ; d'autres ne sont vidés qu'une fois l'an ; les plus grands exigent deux et trois années pour arriver à saturation complète.

On voit, en résumé, que ce genre d'exploitation par dissolution nécessite, dans les travaux souterrains, un niveau supérieur pour l'entrée des eaux douces, et un niveau inférieur pour la sortie des eaux salées. 11 faut avoir soin d'isoler les eaux des lacs des eaux d'infiltration, qui pourraient apporter des perturbalions dans le régime adopté. Deux lacs doivent toujours être séparés par 30 mètres dans le plan horizontal, et 10 mètres dans le plan vertical.

EXPLOITATION DU SEL GEMME. i61

On exploite à Bex, dans le canton de Vaud, une roche calcaire pénétrée de sel gemme. Celle roche n'ayant pas, comme les argiles, la propriété de se déliter dans Teau, on l'abat et on la concasse en fragments qui sont entassés dans des cavités disposées pour y établir des lacs ; Teau pénètre dans les vides qui séparent chaque fragment et dissout le sel. Ce moyen est en quelque sorte mixte; car il comprend tout à la fois la méthode par abatage direct et la méthode par dissolution.

Lorsque des cavités souterraines, naturelles ou artificielles existent dans un terrain salifère, ces cavités sont ordinairement notées par des eaux supérieures qui s'y saturent. On peut alors mettre à profit cette disposition et y exploiter les eaux en les atteignant parades sondages de 20 à 25 centimètres de diamètre ; on descend dans les trous de sonde des pompes élévatoires en cuivre qui restent suspendues à l'orifice par la colonne de tuyau dans laquelle se trouve la tringle du piston. Si l'on a soin que la pompe se trouve descendue au-dessous des niveaux d'eau douce qui peuvent se trouver dans les couches supérieures, son action élèvera seulement les eaux salées. Cette méthode est employée en Souabe.

Dans les exploitations où l'on procède par travaux souterrains et par abatage direct, lorsqu'on aura enlevé la moitié ou les deux tiers du sel gemme, on peut encore continuer l'exploitation par «lissolulion, et procéder ainsi à un véritable dépilage. Dans ce cas y il suffit de laisser pénétrer un courant d'eau dans la mine, après avoir préparé les moyens d'amener les eaux au jour, lorsqu'elles ont séjourné assez longtemps au contact du sel.

m EStClITtON' DES TRAVAUX OBS IIIKE&.

.ximples et trcs-imporlanls pour la sûreté des mineurs, on leur en confie toujours la pose et la disposition.

Lorsque les boisages doivent supporler des déblais, comme, par exemple, dans les galeries placées au-dessous d'ouvrages en gradins renversés (lîg. 65 et 64), les bois, toujours établis perpendiculairement au toit et au mur, sont encastrés dans des entailles ou serrés contre des coins disposés de telle sorte,, que la charge augmente le serrage.

MUntlLLEMEHT DES GAtERIES-

Le muraillement est employé pour le soutènement des galeries , lorsque la poussée est trop forte pour être longtemps soutenue par le boisage dont l'entretien devient trop onéreux ; il est également prérérable dans les terrains qui s'altèrent et se gonflent par le contact (le l'air humide, parce qu'il constitue un revêtement complet qui arrête ces effets. Enfin , pour les galeries qui doivent durer trèslongtemps, le muraillement a l'avantage de ne donner lieu qu'à peu d'entretien.

Le muraillement complet d'une

galerie (fig. 65) se compose d'une

voûte élablie sur deux pieds-droils

' pour soutenir le couronnement et

les parois, et d'une voûte renversée

pour empêcher le gonflement et la poussée du sol.

La voûte renversée du fond est supprimée lorstjue le sol ne se gonfle pas, et Ton fonde alors les pieds-droits dans des entnilles latérales (lig. 66).

Le muraillement s'exécute en moellons piqués ou en briques.

»Un.\[LLE»ENT DES GALERIES. 173

Le choix des matériaux doit être fait avec soin : on emploiera des chaux hydrauliques toutes les fois que le terrain sera humideet l'on devra veiller à ce que les nioelions ou les briques soient taillés de telle sorte, que les joints soient aussi étroits que

l.e percement d'une galerie mu- |[ raillée se conduit de la méme^ manière quecelui d'une galerie boi-K sée; car la construction du muraillement ne s'exécute que par || sections et après un certain avancement que l'on soutient par un boisage provisoire. Comme ces galeries doivent durer longtemps, on "*' *"' apporte en général plus de soin àjeur exécution.

Une section de 8 à 10 mètres de longueur étant percée et boisée, les maçons prennent possession du chantier, établissent aux deux extrémités de la section des gabarits qui donnent la forme exacte du muraillement, en assurant la position par des (ils à plomb qui doivent correspondre avec ceux qui sont placés dans là partie déjà faite, de manière à bien fixer la direction que doit suivre la galerie. Ils tendent ensuite les cordeaux d'un gabarit à l'autre et procèdent à la construction en s'aidant de cintres mobiles. A mesure que le muraillement avance, les maçons enlèvent les bois qu'ils peuvent retirer sans inconvénient, sinon ils les laissent derrière le revêtement, mais en ayant soin de remblayer tous les vides qui peuvent exister entre les parois du sol et la maçonnerie, de manière à répartir la pression du sol sur toute la surface du muraillement; îlsenfoncent même des pierres en coins, afin d'établir une sorte de tension générale autour des murs et des voûtes.

Lorsque la galerie est ]>lacée sur un versant incliné, son entrée doit être construite avec soin, de sorte qu'elle soit mise à l'abri des éboulements supérieurs.

n; EXÉCUTION dks thavai'k des hines.

De même que le boisage, le miiraill^nent peut s'exécuter par portions suivant les besoins. Ainsi on ne lait qu'un pied-droil et même une seule voûte lorsqu'il n'y a à soutenir qu'une partie des parois ou du couronnement.

On construit dans certains cas des voûtes jetées du toit d'un filon à son mur, ou du toit au mur d'une couche très-inclinée, de manière à soutenir des déblais supérieurs (fig. 67).

Ces voûtes sont employées lorsque les bois sont chers el lorsque leur portée devrait êtro trop grande. A Almaden, par exemple, on construit, du toit au mur des filons, des voûtes surbaissées qui ont plus de 10 mètres de portée.

Toutes les rassources du boisage et du muraillement ont peine quelquefois à maintenir les galeries dans les terrains ébouleux, et nous entrerons dans quelques détails sur les moyens d'exécu-' ter ces percements, qui exigent toute l'attention de l'ingénieur. PerccMcnt d'ane (alerle dans le* sables m*BTanl«. — Lorsqu'une galerie vient à rencontrer des terrains ébouleux , Ih paroi du fond, au lieu de se lenir verticalement, prend l'inclinaison d'un talus d'éboulemcnt. Si l'on enlève les terres qui Forment ce talus, d'autres s'y substituent, el l'avancement devient d'autant plus difficile à obtenir que, si l'on continue l'enlèvemenl des terres, on détermine dans le sol à traverser des vides supérieurs ou latéraux qui rendront les éboulements encore plus dangereux. Dans ce cas, on devra relever les terres et les soutenir verticalement par des madriers butés contre la paroi du fond.

Ces madriers appliqués contre la paroi du fond constituent ce que l'on appelle un bouclier. L'atelier étant ainsi soutenu de tous côtés, on ne doit procéder au percement, au boisage et au mu-

MURAILLEMENT DES GALERIES. 175

raillement qu'avec une série de précautions qui se trouvent résumées par certains exemples. Parmi ces exemples, nous citerons le percement de la galerie d'Engis sur la Meuse, qui a dû traverser les sables aquifères dits sables boulants^ dans lesquels tant d'ouvrages de mines sont venus échouer.

Que Ton se représente des sables fins et meubles, pénétrés d'eau sous une pression telle, qu'un simple trou de sonde leur permet de sortir avec impétuosité et d'envahir la portion de la galerie déjà exécutée ; il est évident que les précautions du boisage par les palplanches, et d'un bouclier appliqué contre la paroi verticale du fond pour la maintenir, seront tout à fait sans résultat , et qu'une galerie arrivée devant un pareil obstacle doit être abandonnée, si l'on n'a un procédé spécial pour le combattre.

La galerie d'écoulement d'Engis avait été commencée pour recouper en profondeur le gite calaminaire du Dos, un des plus importants delà vallée de la Meuse par ses dimensions. Cette galerie avait déjà 550 mètres de longueur sur 650 qu'elle devait avoir; elle avait coûté plus de 80000 francs et quatre années d'un travail incessant. Les exploitants pouvaient fonder à juste titre des espérances sur sa. terminaison prochaine, lorsqu'à ce point de 550 mètres la rencontre des sables mouvants aquifères sembla devoir compromettre tout le travail. 11 fallait traverser à tout prix les sables mouvants, et l'on y parvint, par le procédé que nous allons décrire, qui fut appliqué sous la direction de M. Victor Simon.

Pour bien comprendre les difficultés du travail, il faut se représenter d'abord quelle était la nature du sable à traverser. Ce sable était quartzeux, très-fin et homogène, tellement pénétré d'eau sous une pression considérable et par suite tellement fluide, que des trous de sonde horizontaux pratiqués pour le reconnaître donnèrent heu à des jets d'eau sablonneuse de plusieurs mètres de longueur. En prenant le sable dans la main et le serrant de manière à expulser l'eau qui le pénétrait, on reconnaissait qu'il était tellement friable, qu'il suffisait d'une petite secousse pour que la pelote ainsi formée sous la pression

tombât en poudre désagrégée. Celte grande fluidité fut d'ailleurs mise en évidence par le fait même de la découverte des sables : un ouvrier faisait une entaille au sol de la galerie pour y placer un montant du boisage, lorsque tout à coup il atteignit non pas même les sables, ainsi qu'on le reconnut par la suite, mais une fissure de Targile schisteuse qui leur ouvrit une issue : Je sable Ht irruption comme une source artésienne, et remplit la galerie sur 10 mètres de longueur.

Aussitôt après cette irruption des sables, on les enleva rapidement, on boucha l'ouverture par laquelle ils arrivaient, et Ton établit contre la paroi du fond, que l'on craignait de voir céder sous la pression, une armature consistant en une digue d'argile maintenue par des madriers jointifs. La digue une fois établie, on pratiqua plusieurs sondages horizontaux, afin de reconnaître exactement la position des sables. II fut constaté qu'ils constituaient un banc incliné, dont la paroi du fond se trouvait encore séparée par une épaisseur moyenne de 2 mètres d'argile.

Les trous de sonde percés débitaient tous une quantité plus pu moins grande d'eau et de sable; et, pour empêcher le sable de sortir ainsi avec l'eau, on bourra dans chacun d'eux du foin (|ui établissait une sorte de filtre. Quelques-uns de ces trous s'obstruèrent par le mélange de fragments d'argile ; on fut obligé d'en boucher d'autres, à travers lesquels on ne pouvait empêcher le sable de sortir avec l'eau. En résumé, le débit d'eau se trouva réglé à 3 mètres cubes d'eau par heure, mais sans que ce débit parût diminuer.

La première idée fut d'assécher les sables. Les trous de sonde ne pouvaient pas évidemment suffire à cet assèchement. 11 y avait d'ailleurs un grand intérêt à ne pas se servir pour cela du fond de la galerie ; l'eau entraînait , en effet, des quantités de sable plus ou moins grande, quelles que fussent les précautions prises, et déjà les quantités ainsi soustraites avaient dû créer des vides et des éboulements dans les terrains à traverser. Ces vides et ces éboulemenls altérant la consistance des terrains, il importait de ne pas les augmenter.