ÉCLAIRAGE DES MINES

M. Léon, a établi un indicateur électrique très précis, basé sur la différence de conductibilité des fils de platine portés au rouge dans Tair * pur et dans une atmosphère grisouteuse ; cet indicateur se prête à un enregistrement continu et aux signaux à distance.

7. Éclaîrofre. — Le mode usuel d'éclairofre dans les mines métalliques est encore l'éclairage au moyen de lampes ouvertes; il y a peu de progrès à signaler sous ce rapport, le type primitif des lampes minières présentant avec la lampe antique une analogie frappante. Mais les exploitations de houille ou, plus exactement, les mines grisouteuses n'admettent pas la lampe à feu nu, et Davy a rendu aux mineurs un inappréciable service en lui substituant la lampe dite de sûreté, dont la flamme est entourée d'un réseau métallique à mailles serrées.

Cependant la lampe de Davy éclairait assez mal et n'offrait pas une sécurité absolue. Upton et Roberts, Glanny, Muesoler, etc., s'efforcèrent de remédier au défaut de lumière et au danger des courants d'air extérieurs ou d'un échauffement excessif du tamis. Ce fut la lampe Mueseler qui passa le plus largement dans la pratique, notamment autour de Liège. Puis la lampe Marsan t vint rivaliser avec elle et recueillit les préférences des pays où les exploitants étaient libres de choisir le mode d'éclairage qui leur paraissait donner le maximum de garanties. Il est juste de citer aussi la lampe Fumât, qui, au lieu de recevoir l'air par le haut comme les lampes Mueseler et Marsaut, le reçoit par le bas, disposition favorable au point de vue de l'éclairage et de la résistance à l'extinction ; cette lampe brûle d'ailleurs le grisou, au fur et à mesure de son introduction, sans qu'un volume détonant puisse se former; sa sensibilité au grisou en fait un véritable grisoumètre pour les personnes habituées à son maniement.

De nouveaux efforts ont été faits pour perfectionner les lampes Mueseler et Marsaut, pour trouver un type léger, éclairant bien, absolument protégé contre les tentatives d'ouverture de la part des ouvriers imprudents et contre les erreurs dans le montage à l'allumage. La benzine et l'essence légère de pétrole ont fourni le moyen d'obtenir

une flamme brillante, sans encrasser les toiles ou enfumer les verres ; cette flamme est d'ailleurs sensible au grisou. Des fermetures de sûreté, soit à rivet de plomb, soit à enclenchement magnétique, permettent le vissage rapide de la lampe, mais empêchent le mouvement inverse. 11 existe divers modèles de rallumeurs : les uns, automatiques, se trouvent dans la lampe et fonctionnent par la déflagration de capsules détonantes adaptées à un ruban qui est enroulé sur luimême et fixé près de la mèche ; les autres sont des rallumeurs électriques et nécessitent Imstallation de postes spéciaux à Tintérieur de la mine. La lampe Wolf et celle des mines de Lens peuvent être regardées comme très satisfaisantes.

L'éclairage électrique portatif a également provoqué des recherches actives. Jusqu'ici, la difficulté est de réunir la légèreté à une durée suffisante d'éclairage régulier (lo ou 12 heures) : en effet, les éléments d'accumulateurs indispensables ont un poids élevé. L'Exposition de 1900 montrait des types acceptables, ouvrant la voie dans laquelle le progrès des accumulateurs pourra conduire au succès. Ces modèles étaient disposés de telle sorte que l'électrolyte, renfermé dans une boîte hermétique, ne put jamais s'échapper; la lampe, munie d'un réflecteur, avait une protection très sûre.

8. Transport des produîls à l'intérieur de la mine. — Dans l'antiquité, lé transport intérieur des produits de la mine^ depuis le chantier jusqu'au jour, se faisait quelquefois au moyen d'une file d'ouvriers qui se passaient le minerai de main en main, et, pour ainsi dire, morceau par morceau. Le portage à dos, le traînage sur le sol des galeries et le transport à la brouette furent déjà des procédés relativement perfectionnés : on les voit encore en usage aujourd'hui. Mais, dans toutes les mines un peu étendues, il a fallu recourir aux chemins de fer'^^, combinés avec des plans automoteurs pour racheter les différences de niveau des divers étages. Un moyen exceptionnel, spécial au cas du transport à niveau^ consiste à se servir d'embarcations circulant sur des rigoles navigables : indiqué au xviii^ siècle par l'ingénieur Bradiey

^*^ Il y a près de trois siècles , les mines de houille de Newcostle-sur-Tyne liaient déjà pourvues de chemins h rails en bois. Les premiers rails en fonte datent de 1770.

et appliqué pour la première fois près de Manchester, dans les mines de Worsley, ce système n a pu prendre beaucoup d extension.

L'emploi des chemins de fer à l'intérieur des mines a réduit les frais de transport dans une énorme proportion et permis, dès lors, d'augmenter les distances, c'est-à-dire l'étendue du champ d'exploitation de la mine et sa puissance de production.

Au début, les voies ferrées ont été exclusivement desservies par des hommes, ou par des chevaux lorsque la section des galeries le permettait et que les transports étaient longs.

En même temps qu'on reconnaissait les avantages considérables des transports sur rails comparés aux transports sur le sol naturel des galeries, on constatait aussi la nécessité, au point de vue de l'effet utile, non seulement de maintenir la voie en bon état d'entretien , mais aussi d'en améliorer le tracé et le profil en long. Les rampes durent être adoucies, et, comme il n'était plus possible, avec des voies presque de niveau , d'atteindre sans développement excessif tous les chantiers d'une couche inclinée, le complément naturel des chemins de fer sur niveau fut l'établissement de plans inclinés, sur lesquels les agents ordinaires de traction devenaient insuffisants.

Souvent, on utilisa l'action de la gravité pour remonter les wagons vides et descendre les wagons pleins sur des plans automoteurs, en tête desquels se trouvait le mécanisme recevant les câbles de remorque; Bourdaloue imagina, en i845, les plans bisautomoteurs, qui remontent les wagons vides à un niveau dépassant celui d'où descendent les wagons pleins.

Il peut arriver que le quartier à desservir soit en contre-bas de la recette inférieure. Dans ce cas, le transport en remonte sur le plan incliné (qui prend alors le nom de vallée) ne saurait plus se faire qu'à l'aide d'un moteur fixe. Au lieu d'utiliser le travail de la gravité sur les wagons pleins, le mécanisme portant les câbles de remorque doit, au contraire, recevoir l'action d'un moteur ayant à surmonter comme résistance principale le poids de ces wagons diminué de celui des véhicules vides. Primitivement, ce moteur consistait en un treuil installé au sommet du plan et mû à bras d'homme, ou en un manège actionné par un cheval. Puis l'accroissement de la production con-

duisit à remplacer les moteurs animés par des moteurs inanimés, machines hydrauliques ou machines à vapeur.

L'installation de moyens mécaniques à l'intérieur des mines pour desservir les vallées devait assez naturellement amener les ingénieurs à en étendre l'action aux transports sur niveau , lorsque les quantités à transporter étaient considérables, les distances longues et les terrains propres à donner aux voies ,de fer une stabilité suffisante. Une fois réalisé, l'établissement de la traction par câble à l'intérieur de lamine permit d'augmenter encore l'activité de la production et de donner une nouvelle extension au champ des travaux.

C'est surtout dans les grandes mines du centre et du nord de l'Angleterre que ces transports mécaniques par machines fixes ont pu se généraliser rapidement, grâce à l'allure favorable des couches. Ils y étaient déjà fort développés en 1867, alors que, sur le continent, les mines de Saarbrûck en offraient seules un exemple. Depuis, l'essor des exploitations a déterminé à les appliquer au roulage souterrain dans des conditions plus difficiles qu'en Angleterre, eu égard à l'irrégularité des couches et à la moindre section des galeries.

Voici un demi-siècle que l'Angleterre n'bésite plus à installer dans l'intérieur de la mine des machines à vapeur spéciales actionnant soit les cordes-queue, soit les câbles ou chaînes sans fin. Mais, dans les mines grisouteuses, les générateurs de vapeur ne pouvaient sans inconvénient, ni même sans danger, être établis souterrainement : en ce cas, on a pris le parti de ne maintenir au fond que le moteur et de l'alimenter par des chaudières placées au jour. Fréquemment aussi, dans le but d'éviter les vices inhérents aux longues conduites de vapeur, on a préféré mettre le moteur au jour, à portée de son générateur, et transmettre la force par des câbles sans fin, par l'eau sous pression, par l'air comprimé ou par l'électricité, à des récepteurs disposés dans la mine. L'emploi de l'air comprimé surtout, adopté dès avant 1867 par la Compagnie de Sars-Longchamp (Belgique) et par celle des charbonnages belges, s'est largement répandu pour ce genre de transmissions.

En 1878, on pouvait constater le développement des transports mécaniques dans certaines régions où ils étaient presque inconnus

auparavant. Le système des machines fixes commençait même à ne plus suffire, et plusieurs exploitants reprenaient le problème des transports intérieurs par locomotives. À cet égard, TExposition de 1878 présentait quelques applications remarquables de Pair comprimé, dont la première remontait au percement du Saint-Gothard; elle démontrait aussi la possibilité de faire usage des locomotives à vapeur, même dans des galeries de section relativement faible.

Depuis lors, les transports mécaniques ont encore progressé. C'est ainsi que l'Amérique du Nord a créé un excellent type de locomotive électrique avec prise de courant par trolley, type qui, d ailleurs, ne saurait être introduit dans les mines grisouteuses. Les progrès se sont principalement accusés pour les transports mécaniques à la surface, transports sur le sol ou parfois transports aériens; la chaîne flottante et les plans automatiques ont permis de résoudre heureusement, dans les pays accidentés, la question du transport des produits d une exploitation vers des points éloignés ou celle de la concentration des produits de plusieurs exploitations en un point unique: tel est le cas dans le Lancashire et aux mines de Sommorostro (Espagne).

La substitution du métal au bois et de Taeier au fer dans la structure du matériel na cessé de se poursuivre. Maintenant, les voies de nombreuses mines ont des traverses métalliques, dont les types rationnels datent de quarante ans environ. Le remplacement des wagonnets en bois par des wagonnets métalliques est entrepris depuis plus longtemps encore, puisque la Compagnie d'Anzin l'opérait dès 18/18; en i884 sont apparues, dans les houillères du Nord et du Pas-de-Calais, les premières berlines en acier. Il n'est pas jusqu'aux pièces de soutènement des galeries (rappelons-le en passant), pour lesquelles la même tendance au remplacement du bois par le fer et l'acier ne se soit manifestée.

Tous ces progrès se traduisent, en fin de compte, par l'accroissement de productivité des sièges d'exploitation et par la diminution du prix de revient.

9. Extraction des produits. — L'évolution consistant à remplacer la force de l'homme par d'autres forces naturelles, pour Vexlraetion des

matières exploitées, était accomplie dès les premières années de la seconde moitié du siècle. Aujourd'hui, l'extraction au moyen de treuils à bras n'est plus qu'un souvenir du passé, sauf dans les exploitations sans importance et d'un caractère en quelque sorte^éphémère. L'emploi des chevaux lui-même, plus économique que celui des hommes, a dû céder la place à l'emploi plus économique encore des moteurs hydrauliques, quand les circonstances s'y prêtaient, et généralement des moteurs à vapeur.

Ces derniers ont, d'ailleurs, subi de profondes transformations, et il n'y a presque plus rien de commun entre l'installation primitive, utilisée avant i84o dans le Nord at dans la Loire pour sortir quelques centaines ou un millier d'hectolitres de houille par jour, et celles dont sont maintenant pourvues les exploitations bien outillées des mêmes régions; quoique la profondeur des puits ait notablement augmenté, on leur demande une production triple ou quadruple, et parfois bien davantage.

Vers 1867, les appareils d'extraction ordinairement employés dans les houillères, tant françaises que belges, étaient des machines à deux cylindres conjugués, à haute pression, à faible détente et sans condensation. L'attaque directe de l'arbre des bobines par la manivelle, appliquée pour la première fois en Belgique parMarcellis (18/17), avait prévalu avec l'accroissement des vitesses d'extraction. À peine est-il besoin de faire remarquer que les machines d'alors péchaient au point de vue essentiel de la dépense de combustible.

Gomme l'approfondissement des puits augmentait notablement les frais d'extraction des produits, l'attention se porta vers les économies de combustible, auxquelles les exploitants de charbonnages n'avaient guère songé jusque-là. On dut recourir aux moteurs à détente, et, dès 1878, on n'installa plus qu'exceptionnellement des machines à pleine pression. Après avoir admis timidement la détente fixe, les ingénieurs se rendirent compte des avantages de la détente variable pour l'équilibre des machines; en 1878, ils étaient arrivés dans plusieurs installations à ne plus rechercher cet équilibre autrement que par la variation de la détente.

Lors de l'Exposition de 1889, les tâtonnements avaient cessé, et le

type de la machine d'extraction, pour les grandes profondeurs, semblait désormais fixé: c'était la machine horizontale à deux cylindres, avec détente variable par le régulateur, datant à peine de la précédente Exposition.^

Cependant les études ont continué pendant la dernière période décennale. Une machine exposée en 1900 par la Société des mines d'Anzin inaugurait les applications du compoundage aux moteurs d'extraction.

Parmi les tendances modernes, Tune des plus caractéristiques a été de grouper l'extraction en un nombre minimum de sièges et d'accroître, par suite, la puissance des installations.

Un autre fait à noter est le développement considérable qu'ont pris l'usage des treuils à air comprimé, comme appareils d'extraction souterrains, et leur emploi à la remonte des remblais dans les couches qui ne donnent pas assez de pierres. La production de la vapeur au fond de la mine se heurte à de telles difficultés, qu'on n'y a recours, sur le continent, que dans des conditions spéciales; les conduites de vapeur venant de la surface présentent également de graves inconvénients. Au contraire, l'air comprimé offre une solution simple et facile; le système Woolf et le système compound permettent, d'ailleurs, de l'utiliser à détente complète.

Récemment, les treuils électriques sont entrés en lutte avec les treuils à air comprimé. Ils avaient une représentation brillante à l'Exposition de 1900.

Les causes qui amenaient la transformation des machines d'extraction ont aussi conduit à modifier les autres parties de l'outillage, les câbles, les bennes, les dispositions accessoires.

Il est manifeste que l'accroissement de la profondeur des puits donnait une importance capitale à la question des câbles. Les câbles métalliques, dont la fabrication et l'emploi paraissent avoir pris naissance en Allemagne et s'être introduits en Angleterre vers i835 ou i84o, ont sur les câbles végétaux l'avantage indiscutable de la légèreté. Malgré la tendance générale à adopter l'acier, comme la matière la plus légère pour une même résistance, certains ingénieurs persistent à se servir des câbles en aloès.

Les câbles ordinaires doivent avoir une force d autant plus grande que les puits sont plus profonds. A la fois plus gros et plus longs, ils se surchargent par leur propre poids, tout en créant une irrégularité croissante dans la résistance que doit vaincre la machine. On a imaginé, pour les grandes profondeurs, des câbles ce diminués ??, dont la section diminue du sommet à la base; ces câbles permettent d augmenter sensiblement la profondeur accessible dans les puits d'extraction. Ils ne peuvent être enroulés que sur des tambours cylindriques ou coniques. Les tambours cylindriques sont simples et donnent un bras de levier constant pour Tenlèvement de la charge, mais nécessitent un système d'équilibrage des câbles, régularisant le travail de la machine; ils ont en outre le défaut de provoquer lobliquité du câble entre le tambour et la poulie-molette , par rapport au plan d'enroulement sur le cylindre et à celui de la molette : M. Morgans est Tauteur d un dispositif de déplacement du tambour parallèlement à son axe, qui maintient constamment le câble dans le plan de la poulie-molette. Dune construction moins facile, les tambours coniques remédient en partie à l'augmentation de la charge lors du déroulement, par la variation du bras de levier; ils présentent une gorge hélicoïdale.

Des dispositions très variées ont été mises en pratique pour prendre le minerai arrivant à laccrochage, l'élever au jour et le déposer au bord du puits. Originairement, les bennes ou cuffats n'étaient pas guidés dans le puits; la vitesse d'ascension restait limitée à i mètre par seconde et descendait quelquefois à om. 60. Un grand progrès fut réalisé, du jour où on prit des mesures afin de guider les bennes, d'éviter ainsi leurs dégradations et celles des parois du puits, de prévenir par surcroît les dangers de rencontre, et surtout afin d'accroître la vitesse d'ascension. Le guidage, dont la nécessité devient plus impérieuse quand les centres d'extraction augmentent de profondeur, se concentrent et sont appelés à un service plus intensif, peut être assuré de différentes manières. Un système recommandable est celui des guides rigides et des cages à un ou plusieurs étages, recevant plusieurs wagons à la fois et permettant de faire arriver très rapidement au jour les produits du chantier sans aucun transbordement.

Les effets de tassement des puits peuvent, s'il y a lieu, ^tre compensés par un guidage en longrines écli^ssées.

L'importance du service de l'extraction dans les mines exige que ce service ait une marche non seulement économique, mais encore très régulière: quelques heures de chômage suffisent, en effet, à jeter la perturbation dans les ateliers et à occasionner des pertes sensibles. Aussi les exploitants se sont-ils grandement préoccupés de tout ce qui paraissait de nature à prévenir les intermittences si fâcheuses dans la production. Divers moyens ont été proposés et employés pour rendre le mécanicien entièrement maître de sa machine, pour lui permettre à tout instant d'en régler la vitesse et de l'arrêter, pour maintenir l'enroulement régulier des câbles. Il convient de signaler particulièrement les évite-molettes qui limitent automatiquement la vitesse à proximité de la recette supérieure, qui bloquent le frein lorsque la cage dépasse cette recette d'une hauteur donnée et qui empêchent ainsi cette cage de monter jusqu'aux poulies.

Des accidents graves peuvent résulter de la rupture du câble, notamment quand la cage porte des hommes. On a cherché à s'y soustraire ou à en atténuer les effets au moyen de parachutes. Ces appareils, dont l'usage commençait à se propager en Angleterre lors de l'Exposition universelle de i85i à Londres et dont se servait à la même époque l'administration des mines de Decize, sont aujourd'hui fort répandus et se rattachent à des types très multiples ; ils agissent sur les faces des guides, soit par friction, soit par pénétration.

Pour augmenter le rendement de l'extraction, on s'est efforcé de réduire au minimum la durée de l'encagement et du décagement des berlines, en rendant ces manœuvres automatiques. Des modèles d'installations de ce genre ont été créés à Anzin et à Dourges.

Toutes les recettes des puits sont pourvues d'appareils de sécurité, barrières, taquets, signaux, etc., qui, en général, fonctionnent automatiquement. Les chutes du personnel et du matériel ne surviennent plus que très rarement.

Le matériel moderne d'extraction est le plus souvent construit en vue des grandes profondeurs. Avec cette tendance, les installations devaient nécessairement subir des transformations analogues à celles