MINES DANS LES TERRAINS STRATIFIÉS

Parmi les roches stratifiées qui sont exploitées dans de véritables mines, il faut citer en premières lignes la houille, puis les ardoises, les argiles réfractaires, les minerais de fer en couche, le sel gemme (fig, 44). 11 est rare qu'on puisse les aborder par leurs affleu-

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rements; le plus souvent on les recoupe par des puits verticaux d'où partent des galeries horizontales ou parallèles aux couches exploitées.

Le forage des puits, la construction des machines destinées à pomper l'eau d'infiltration et à élever hors de la mine les produits de l'extraction, l'établissement des appareils d'aérage, produisent souvent des dépenses considérables ; de là la nécessité de ne rien faire avant qu'un examen approfondi n'ait indiqué la probabilité du succès.

L'objet de cette étude préliminaire est d'obtenir une idée approximative de l'étendue du champ d'exploitation, de la profondeur et de l'épaisseur des couches productives, de la continuité et de la régularité de ces couches souvent interrompues par des rejets des failles, des dykes, etc.

Nous pourrons citer beaucoup d'exemples à l'appui de cette nécessité de bien étudier toutes les données du problème qui se pose devant celui qui veut établir une mine. Il suffira de rappeler ici ce qui s'est présenté il y a peu d'années aux environs de Nancy dans les établissements destinés à l'exploitation de la couche de minerai de fer ooUlhique,

Pendant que les uns ont réaUsé des bénéfices énormes, on peut en voir de très-voisins qui n'ont jamais pu être mis en usage à cause des variations de richesse et d'épaisseur de la couche.

Recherclies préliminaires. — En faisant des re-

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cherches préliminaires dans des localités où il n'existe point de carte géologique authentique, l'investigateur possède généralement deux sources de renseignements, la naturelle et l'artificielle. Des sections naturelles trèsinstructives se présentent souvent dans les falaises, dans les ravines et dans les cours d'eau; des sections artificielles se voient dans les coupes de routes, dans les tunnels de chemins de fer, dans les puits nouvellement creusés, dans les carrières et autres excavations semblables. Chaque fois qu'une roche paraît à la surface ou se fait voir dans un fossé ou dans le drainage d'un champ, il faudrait prendre note de ce fait, en remarquant bien l'inclinaison et le caractère du gisement, car ce n'est que par de pareilles observations qu'on peut arriver à se faire une idée nette de la structure du terrain. Après avoir obtenu, par un tel examen quelque notion de l'étendue du terrain, de la succession et de l'épaisseur des couches, de leur inclinaison générale, et aussi après avoir reconnu jusqu'à quel point la superficie est régulière ou interrompue, l'ingénieur des mines peut supplémenter et corroborer ses renseignements au moyen de puits d'épreuve ou de forages.

Les forages profonds sont des opérations lentes et coûteuses, aussi doit-on mettre le plus grand soin à en bien fixer la position, et à étudier les roches à travers lesquelles on passe. Le ciseau ordinaire, dans sa descente, écrase et réduit tout à l'état de poudre ou de

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loi

pâte, et il faut une grande expérience pour reconnaître à son aide la nature précise des rochers qu'il traverse. L'introduction de machines à forer, telles que celle de MM. Kind, Beaumont, Mather et Platt, qui non seule-

FiG. 45. — Creusement d'un puits a extraction.

ment font un forage plus large, mais qui rapportent un échantillon de chaque couche qui se trouve percée, donnent des sections parfaites du terrain qui ne peuvent manquer d'être d'une haute valeurpour l'ingénieur des mines.

Sondage. — Quand on a choisi une site pour le sondage qui peut être d'une profondeur de 30 à 300 brasses, le procédé est généralement excessivement lent et dis-

pendieux (fig. 45). — Après avoir traversé à grand'peine l'épaisseur, souvent très-considérable des accumulations superficielles, l'ingénieur parvient aux couches stratifiées, lesquelles, dans la formation houillère proprement dite, se composent d'alternances de grès, d'ardoise, d'argile réfractaire, de houille, de minerai de fer et de calcaire. Quelle que soit la profoadeur du sondage, celles-ci sont les roches normales à travers lesquelles il doit passer. Il peut y avoir des variétés de grès, d'ardoise ou de houille — les unes dures, les autres tendres — mais telles sont les couches alternantes de la formation de houille, qu'elle ait une épaisseur de mille ou de dix mille pieds. Aucune de ces roches n'est difficile à perforer, mais quelques-uns des grès les plus mous sont laminés obliquement et disposés aux éboulements, tandis que les ardoises sont souvent courtes et tendres, et il est nécessaire d'assurer leur solidité par des murs ou des planches. Même en faisant sauter du grès solide, il faudrait faire attention de ne pas le briser et secouer sans nécessité en en mettant la charge trop près du bord, et on trouvera à la longue qu'il vaut mieux dépenser un peu plus pour faire creuser que de s'exposer à l'éboulement du sondage par suite de parois brisées ou faibles. Quelquefois on rencontre des masses interstratifiées de basalte ou de mélaphire, lesquels, quoiqu'ils présentent, une fois percés, des parois fortes et durables, sont souvent gênants et coûteux, puisque leur percement coûte

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généralement plus par pied que les roches ordinaires stratifiées ne coûtent par brasse.

Exploitation. — En exploitant une couche quelconque (fig. 46), houille, ardoise, argile réfractaire, minerai de fer, calcaire ou sel gemme, beaucoup dépend de sa dureté ou de sa mollesse, la nature du plafond {loii) et du plancher (mur), la présence d'eau et le développement de gaz méphitiques. Les houilles dures, comme la schisteuse et la cannelée exigent un traitement différent de celui que demandent les houilles molles ; les ardoises dures et les argiles réfractaires ne peuvent pas être traitées comme le calcaire cristallin, et il ne faut pas se fier à un toit d'ardoises à courtes écailles brisées, comme à un toit d'une nature solide et pierreuse.

Les exploitations humides demandent un tout autre dispositif que les exploitations sèches, et les houilles exigent des précautions tout à fait inutiles dans les mines qui sont exempts de gaz explosifs.

Ici nous devons faire remarquer que, vu la consommation annuelle continuellement croissante de produits minéraux, l'augmentation des prix (de la houille en particulier) et la certitude que la provision en est limitée et doit nécessairement, à une époque plus ou moins éloignée, se trouver épuisée, les efforts de tout ingénieur des mines doivent tendre à tirer la plus grande quantité possible d'une môme exploitation ou, ce qui revient au môme, d'en laisser la moindre partie

FlQ. 46. — Tray^ d'exploitation dans une galerie de mine,

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possible SOUS terre. Là où l'on peut pratiquer avec succès le système des longs murs, rien ne reste, et rien de plus ne peut être désiré, mais dans la méthode la plus ordinaire, une portion considérable, quelque dextérité, quelque hardiesse qu'on déploie dans le déplacement des piliers, reste toujours hors de portée; et cela vaut certainement la peine d'adopter l'autre méthode partout où il est possible de l'employer avec prudence.

Mais quel que soit le système adopté pour l'extraction du combustible, il faut toujours étudier avec soin nonseulement la structure et la texture de celui-ci, mais la nature des parois supérieures et inférieures par lesquelles la couche est limitée, de manière à assurer la sécurité du travailleur et à empêcher une perte exagérée du minéral. Quelques planchers sont mous et ondulent sous la pression adjacente; ils peuvent ainsi gêner la ventilation. Certains toits, surtout ceux d'ardoise, sont si peut solides qu'il faut fréquemment les étayer et les caler pour éviter des éboulements. Tout le secret d'opérer avec succès l'exploitation des mines consiste en ceci : tirer d'un espace donné la plus grande quantité possible de minéral et dans le meilleur état, et cela avec le moins de frais possible et avec le plus de sécurité pour les mineurs.

Obstacles qui peuvent se présenter. -^ Nous ne disons rien des niveaux d'eau, des sources de gaz, de la ventilation, des pompes, de la nécessité de pratiquer des communications entre une couche et une

autre, quand plus d'une se trouvent exploitées par le môme sondage, etc., car ces choses appartiennent aux mines sous leurs aspects purement technologiques ; mais il est bon de faire observer qu'en usant de prévoyance, en notant les changements minéraux qui ont lieu dans les couches, on peut reconnaître la possibilité de bien des accidents et prendre avec succès des précautions pour les éviter. — Il y a presque toujours quelques indications prémonitoires de la présence de l'eau, de gaz, de dykes, de failles (fig 47), d'épaississements ou d'amincissements de couches, des changements, par exemple, de la houille cannelée à la houille ordinaire, et d'autres phénomènes semblables ; et l'ingénieur qui fait attention à ces indications doit se tenir toujours à un point de vue plus élevé que celui qui ne songe point à les noter, ou qui môme les ayant remarqués ne sait point tirer parti de leurs enseignements.

Les interruptions les plus fréquentes dans les mines de houille sont : les fissures, les failles ou dislocations qui dérangent les couches de leur situation normale ; les dykes meubles, c'est-à-dire remplis de matériaux fragmentaires ; des dykes compactes constitués par des roches plutoniques injectées de bas en haut ; des interruptions subites de la couche exploitable qui reparaît plus ou moins loin ; des puits naturels ou cavités cylindroïdes remplies de substances amenées par les eaux.

Comme on le voit, la pratique des mines est entourée

de nombreuses difficultés ; mais il est remarquable de voir comment elles peuvent être souvent surmontées par l'ingénieur au fait des vérités géologiques.

à. — EXPLOITATION DES FILONS.

L'exploitation des filons diffère beaucoup de celle des couches , les premiers étant plus ou moins verticaux tandis que les autres approchent toujours de la situation horizontale. Les filons sont des fissures de la croûte terrestre, remplies de minéraux métalliques ; il en résulte qu'ils peuvent offrir toutes les variétés de direction, d'inclinaison, de richesse et de composition. Nous n'avons d'ailleurs pas à nous occuper ici des hypothèses faites pour expliquer l'origine et le mode de remplissage des filons ; disons seulement que les fissures paraissent déterminées par la contraction générale due au refroidissement spontané de la terre, et que les substances métalliques ont été manifestement amenées de la profondeur avec des eaux thermales.

L'intérieur de presque tous les filons exploités apparaît comme un réceptacle rempli de minéraux concrétionnés et cristallisés, soit pierreux soit métalliques. Les matières principales y sont fréquemment disposées avec une certaine symétrie par bandes parallèles (fig. 48), et présentent une foule d'accidents minéralogiques très-curieux. Les matières minérales pier-

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reuses qui accompagnent le minerai sont appelées gangues. Parmi les matières les plus habituelles sont le quartz, le calcaire, le barytine et la fluorine.

Les filons se croisent souvent et se font alors subir des rejets plus ou moins considérables. Des rejets peuvent être causés aussi par des faille vides.

Recherche. — Le mineur, pour découvrir les filons, peut s'aider d'indications de diverses sortes. L'examen du versant des montagnes, des précipices et des ravins (fig.49) est très-instructif et il en est de même de l'analyse des sources qui souvent ont dissout des substances au travers desquelles elles passent. Les débris, charriés par les torrents, contiennent aussi des échantillons souvent éloquents, car les parcelles métalliques demeurent de plus en plus abondantes à mesure qu'on approche du gîte qui les a fournies. D'ailleurs il ne faut jamais oublier que l'aftleurement des filons, ou leur chapeau, pour employer le terme technique, diffère profondément des régions exploitables et qui n'ont pas été altérées par les eaux et les autres agents superficiels. Dans la plupart des pays on est guidé par l'âge des terrains que l'on rencontre, les gîtes métalliques étant bien plus nombreux dans les couches anciennes ; cependant on connaît des filons relativement très-récents comme en Transylvanie, par exemple.

Exploitation. — Le travail d'exploitation est fortement influencé par le relief de la région, suivant que

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celle-ci est montagneuse ou composée de plateaux étendus. Dans le premier cas il est bien plus facile

Fi G. 49. — Filons métallifères affleurant le long des parois d'un ravin.

d'aborder la veine par des galeries et de la drainer par des conduits qui débouchent au fond des vallées ; dans l'autre, il faut forer d'abord des puits verticaux

et établir des pompes épuissantes. Il arrive très-souvent d'ailleurs que les deux systèmes doivent être employés simultanément, le premier pour la région supérieure du filon et l'autre pour sa partie profonde.

Généralement la ventilation est bonne dans les mines et il n'y a guère à craindre des gax explosifs. Il y a cependant parfois des dégagements de gaz irrespirable, et par exemple à Pontgibaud (Puy-de-Dôme) les travaux sont remplis d'acide carbonique qu'il faut avoir grand soin d'extraire.

Il serait difficile de donner des principes généraux quant à l'exploitation des veines, essentiellement variables d'un point à un autre. Ainsi on a vu les filons s'appauvrir à mesure qu'on approfondissait les travaux, tandis que d'autres présentent la particularité exactement inverse, et il est impossible de ne pas rappeler, sans garantie d'ailleurs, l'influence que la roche encaissante paraît avoir sur la fertilité du filon qui la traverse. Il en résulte qu'en passant d'une formation à une autre la même veine offre des résultats très-différents aux efforts du mineur. Il n'y a rien non plus de bien certain à dire quant aux associations signalées cependant par Werner des minerais métalliques entre eux, et il faut retenir seulement que, dans certaines régions du moins, les filons ont une tendance à se présenter en groupes caractérisés par un âge commun et une direction unique. La fig. 50 montre au Harz des systèmes analogues*