III. — Disposition des appareils
La description complète de notre installation a été donnée, avec vues et plans à l'appui, dans notre travail paru fin 1902 dans les Annales des Mines de Belgique sur r « Emploi des Explosifs dans les mines de houille de Belgique en 1901 ». Nous n'en rappellerons ici que les traits principaux.
Les Explosifs.
La galerie, en bois, cerclée de fer, a une longueur de 30 mètres et une section elliptique de 1°*85 de hauteur sur 1™40 de largeur (fig. 1).
Elle est ouverte à une extrémité, tandis que, de l'autre, elle est appuyée sur un massif en maçonnerie dans lequel est encastré le bloc d'acier percé d'un trou qui représente le'fourneau de mine. Les cinq premiers mètres de la galerie, les plus rapprochés du massif, peuvent être isolés du reste et former un espace hermétiquement clos qui est la chambre d'explosion; celle-ci a donc sensiblement 10 mètres cubes de capacité. C'est dans cette chambre que nous amenons la proportion voulue du grisou, proportion que nous mesurons avec un compteur d'usine à gaz.
Il s'agit de mélanger intimement ce grisou avec l'air qui remplissait la chambre. Pour réaliser ce mélange : tout d'abord nous amenons le grisou au bas de la galerie par un long tube horizontal percé; dans sa paroi inférieure, de trous étroits et nombreux, de diamètre croissant en s'éloignant du point d'arrivée; ensuite, et surtout, nous mettons la chambre d'explosion en communication par ses deux extrémités avec une petite galerie extérieure munie d'un ventilateur que nous maintenons en rotation rapide pendant tout le temps de Tintroduction du grisou (fig. 2) ; l'entièreté de l'atmosphère de la chambre passe ainsi plusieurs fois dans le ventilateur; d'où résulte un brassage énergique du gaz.
ML
Nous avons pu constater, par des analyses de Tair de la galerie, recueilli en divers points de celle-ci, que l'homogénéité est pratiquement absolue.
Ces analyses, que nous renouvelons au début de chaque série d'essais, nous permettent aussi de contrôler la teneur en grisou pur de la galerie, teneur qui pourrait varier si la composition de notre grisou naturel venait à se modifier, ce qui arrive d'ailleurs rarement.
L'isolement de la capacité de 10 mètres cubes s'obtient simplement au moyen d'un disque en papier, pincé, sur le pourtour, dans un cadre en fer qui a les dimensions et la forme du périmètre intérieur de la galerie.
C'est également au moyen de disques en papier que nous fermons les orifices de sûreté aménagés de distance en distance au-dessus de la galerie. Ces disques remplacent avec avantage les lourdes soupapes dont on se servait primitivement et qui bien souvent étaient, malgré les fortes chaînes qui les retenaient, lancées au loin par l'explosion, au grand danger du voisinage.
Le tir des mines se fait du local d'observation au moyen de connexions électriques.
Des regards vitrés ménagés de distance en distance permettent d'observer aisément les phénomènes lumineux qui se passent à l'intérieur de la galerie.
L'expulsion, après chaque expérience, des fumées et des gaz est activée par un ventilateur aspirateur installé dans un bâtiment spécial et mis facultativement en communication avec le fond de la chambre d'explosion par un large tuyau traversant le massif de maçonnerie. Cette expulsion nécessite 4 à 6 minutes.
Les bombes de plomb dont nous nous servons actuellement pour mesurer la puissance des explosifs ont 0"'20 de hauteur et 0"'20 de diamètre. Le fourneau a 0"'120 de longueur et 0"^25 de diamètre.
L'élargissement uniforme dont nous avons parlé plus haut et que nous cherchons à obtenir par des charges variables des divers explosifs étudiés est celui produit par 10 grammes de dynamite-Guhr à 75% de nitroglycérine.
L'explosion est provoquée par un détonateur n** 8 (2 gr.); 15 centimètres cubes de sable sont versés sur la charge, et l'on bourre avec de l'argile. Après quoi on cale solidement par un étrier et des coins.
Gomme nous l'avons dit plus haut, la galerie doit servir dans l'avenir à d'autres expériences qu'à l'essai des explosifs de sûreté, d'où sa grande longueur qui pourra être portée à 100 mètres et même être augmentée encore par des ramifications; nous aurons ainsi sous les yeux une sorte de mine artificielle dans laquelle nous pourrons étudier les différents phénomènes qui se passent lors des explosions, notamment le rôle des poussières charbonneuses.
Les Lampes.
L'appareil pour l'essai des lampes consiste aussi en une galerie, mais celle-ci n'a que la section sufiisante pour que les lampes puissent y être disposées commodément (0"'31 X 0°*14); la lampe n'étant influencée que parles filets gazeux qui passent sur elle, une plus grande section serait inutile et aurait le grave inconvénient d'exiger une consommation énorme de grisou.
Il s'agit de produire, dans cette galerie, des courants d'une vitesse déterminée et ayant une teneur en grisou également déterminée. Tout cela s'obtient au moyen de dépressions produites à une extrémité de la galerie, tandis que l'entrée de l'air et du grisou se fait à l'autre extrémité.
La dépression est provoquée par un Koerting à vapeur dans lequel s'engage l'une des extrémités du chenal d'expérience. L'autre extrémité n'est pas tout-à-fait libre;
elle est fermée par un diaphragme percé de trous constituant des orifices à mince parois et que l'on fait plus ou moins grands suivant que Ton désire que l'afflux d'air soit plus ou moins abondant pour une aspiration donnée du Koerting.
Le grisou est amené dans la galerie à peu de distance de l'orifice d'entrée d'air; mais avant d'arriver là, il a passé aussi par un orifice à mince paroi, réglable à volonté suivant que l'on veut obtenir une arrivée relative de gaz plus ou moins grande.
Les traversées respectives de l'air et du grisou à travers ces orifices correspondent à deux dépressions différentes causées par le même aspirateur; ce sont ces dépressions que l'on fait varier en agissant sur la soupape du Koerting ou sur la soupape d'entrée du gaz.
Ces dépressions sont mesurées par des manomètres Schondorf que l'on règle d'avance à la dépression voulue et dont on ramène le niveau normal.
A chaque paire de dépressions correspond une vitesse de courant et une proportion de grisou. Un double tableau, obtenu par une longue série d'expériences préalables de tarage, se trouve sous les yeux de l'opérateur et indique les dépressions qu'il faut provoquer pour obtenir tel pu tel courant (depuis 0°^50 jusque 20 mètres par seconde) avec telle ou telle teneur en grisou (depuis 4 7o jusque 14 7o de GH*).
Il va de soi que le tarage n'est valable que pour un gaz contenant une proportion déterminée de grisou pur ou de formène; il faut un nouveau tarage chaque fois que la composition du grisou naturel se modifie.
Pour obtenir le mélange intime du grisou et de l'air, nous amenons le grisou dans la g^tlerie par l'intermédiaire d'une boîte mélangeuse qui consiste en un faisceau de 36 tubes dont chacun est percé, sur son pourtour, de 12
ouvertures étroites disposées en spirales. L'air passe par l'intérieur de ces tubes et le grisou pénètre par les petites ouvertures. Ce gaz se met donc ainsi en contact avec l'air en mouvement par 36 x 12=432 filets minces, et, grâce en outre aux remous qui se produisent à la sortie de la boite, le mélange est devenu très intime sans qu'un autre brassage soit nécessaire.
La galerie contient des parties verticales et inclinées ; des clapets spéciaux placés à l'intérieur permettent de créer à volonté des courants horizontaux et des courants inclinés ou verticaux.
L'appareil pour l'essai des rallumeurs dans une atmosphère sous pression consiste dans une boîte en tôle dans laquelle lair est refoulé par un piston d'eau qu'actionne la conduite d'eau sous pression du charbonnage. Le grisou est jaugé par son passage à travers un compteur. Un petit ventilateur à ailettes permet de faire le mélange. La pression se lit sur un manomètre à eau.
L'extrait suivant d'une conférence que nous avons donnée en août dernier, conjointement avec M. Stassart, à V Association des Ingénieurs sortis de l'Ecole de Liège et dont le résumé a été publié par la Retme Universelle des Mines, tome IV, 4® série, précise le but et la disposition de cet appareil qui n'était pas encore construit lorsque nous avons publié dans les Annales des Mities de Belgique la description du siège d'expériences.
« On sait, écrit M. Stassart, que la pression de l'atmosphère des exploitations souterraines est plus grande que celle régnant à la surface et que cette augmentation grandit avec la profondeur.
» J'ai mesuré cet accroissement dans différents charbonnages profonds :
à 1150 mètres au n"" 18 des Produits; à lOuO mètres au nMO de l'Agrappe; à 940 mètres au puits St-André du Poirier.
> Différentes causes, outre le poids de Pair, interviennent pour fixer cette valeur, telles que : la température, le degré hygrométrique, la chute de pression correspondant aux résistances. Néanmoins, on peut adopter, pour les charbonnages belges, une valeur moyenne qui serait de 118 millimètres d'eau par 100 mètres. A 1500 mètres, on aurait donc une surpression de l'^'SOO.
» Dans ces conditions, on était autorisé à se demander si une lampe, trouvée de sécurité au point de vue du rallumage, dans des essais exécutés au jour, le serait encore au fond. En effet, dans ce dernier cas, le poids de grisou explosionnant est plus grand, vis-à-vis d'une même surface de toile refroidissante.
FiG. 3.
» Pour élucider ce point, j'ai employé le petit appareil (fîg. 3) qui sert à essayer le rallumage sous pression. Il se compose d'une caisse étanche en fer de 0.40 x 0.40 x 0.40, munie de deux fenêtres A et de quatre soupapes de sûreté B', chargées par des ressorts. La tige manœuvrant le rallumeur passe dans une boîte à bourrage C.
» Cette caisse est reliée au gazomètre; un compteur D, intercalé sur la conduite, permet de jauger le grisou introduit; une roue à palettes E effectue le mélange.
» La caisse peut être mise en communication d'autre part avec un réservoir F contenant de l'air. Cet air est chassé, en telle quantité qu'on désire, dans la caisse, sous l'effet de l'eau sous pression prise sur une conduite d'alimentation du charbonnage. On peut ainsi établir telle pression que l'on veut. Un manomètre à eau 6^, de 2 mètres de hauteur, sert à mesurer celle-ci.
» Enfin, des becs Bunsen, alimentés par le grisou, servent à élever la température de l'enceinte à 40**. »
Appareils pour l'arrivée dt^ grisou et autres installations.
Le grisou provient de vastes travaux pratiqués de 1878 à 1892, par le puits n*^ 3, vers les profondeurs de 600 et 700 mètres. Un serrement isole ces travaux, et le gaz qui s'en dégage est recueilli et amené à la surface par une conduite de 51 millimètres de diamètre et de 1,000 mètres de longueur. La quantité dégagée par jour est de 400 mètres cubes environ. La teneur en GH* de ce gaz est d'environ 80 7o; celle en G0% de 2 1/2 7o.
Le grisou est amené dans un gazomètre de 150 mètres cubes de capacité.
Pour le cas où le gaz n'arriverait pas avec une pression suffisante, nous avons installé un aspirateur à vapeur suivi d'un condensateur.
Il y a aussi un épurateur à 'chaux pour retenir l'excès d'acide carbonique.
Près de la cloche à gaz se trouve une petite galerie tubulaire destinée au tarage des anémomètres qui servent à la mesure des courants d'air dans les mines; ces instru-
ments doivent en effet, pour donner des indications exactes, être tarés très minutieusement et l'être de nouveau chaque fois que des réparations ont été effectuées ou que, par suite de l'usage, leur état s'est modifié. Cette installation supplémentaiie, suggérée par M. le Directeur général des mines J. De Jaer, est destinée à rendre de grands services.
Voici, extraite de la conférence prérappelée, la description de notre station de tarage des anémomètres :
« Le manège est l'appareil habituellement employé pour tarer les anémomètres.
» Il présente cependant des causes d'erreur résultant de la mise en mouvement de l'air ambiant sous l'action même de l'appareil {Mitwind) et de la trajectoire curviligne de l'anémomètre.
» M. Althans a employé, pour la première fois, la méthode du gazomètre à l'usine à gaz de Breslau. Ces expériences n'ont pas été renouvelées, à notre connaissance, par suite de la nécessité coûteuse de disposer d'un gazomètre.
» Dans le cas présent, le gazomètre était imposé pour les besoins du laboratoire; nous n'avons pas hésité à l'utiliser pour le tarage des anémomètres.
» L'anémomètre à tarer est placé dans une conduite de 0"*25 de diamètre en relation avec le gazomètre.
> Il suffit de manœuvrer une vanne, pour obtenir tel débit, et partant telle vitesse, qu'on désire.
» Le déclanchement du compteur est effectué par une tige manœuvrée de l'extérieur; une fenêtre permet d'observer les indications du cadran.
» Le volume sorti du gazomètre dans un temps donné est proportionnel à la chute de la cloche. Celle-ci est mesurée par un index dépendant de la cloche et se déplaçant le long d'une règle graduée.
» Pour tenir compte de l'obliquité de la cloche sous
l'action du vent, ce dispositif de mesure est dédoublé. La densité de l'air est plus grande dans le gazomètre que dans la section où se trouve l'anémomètre ; des mesures manométriques donnent les éléments de la correction.
» Le tarage par le gazomètre nécessite un temps assez long; il servira uniquement à former des anémomètres étalons. Ceux-ci serviront ensuite à tarer les anémomètres des industriels et de l'Administration des mines. »
Un banc photomèlrique pour la mesure des pouvoirs lumineux des lampes, et des appareils d'analyses pour le grisou complètent le siège d'expériences.
Pour l'installation de tous ces appareils et pour le choix des méthodes d'expérimentation, nous nous sommes inspirés de ce qui avait été fait avant nous à l'étranger, notamment en Allemagne où l'on procède, depuis assez longtemps déjà, dans d'excellentes conditions, à des expériences de ce genre. Nous avons peu innové, nous contentant, comme étant les derniers venus, d'introduire ça et là quelques améliorations qui nous ont été suggérées par l'expérience des autres.
