CAUSES DE LA CIRCULATION DE L'AIR DANS LES MINES

Considérations générales.

L'aéragc mécanique, d'abord réservé exclusivement aux mines infestées de grisou, s'étend progressivement à toutes les mines. L'intérêt des exploitants, aussi bien que l'humanité, exige qu'il en soit ainsi; car si le travail dans une atmosphère impure engendre des maladies, abrège les jours du mineur ou, tout au moins, lui apporte une vieillesse anticipée, évidemment, la quantité des produits qu'il sera capable d'arracher, en un temps donné, diminuera avec la perte de ses forces.

M. H. Hecquet, ancien directeur des travaux de la mine de Grande-Veine du bois d'Épinois (Hainaut), a fait des

observations fort intéressantes sur la différence des résultats obtenus : d ouvriers travaillant dans Tair pur ou dans un air vicié (i).

Deux couches de la même mine étaient exploitées simultanément. Le courant d*air parcourait une galerie de roulage percée à l'étage supérieur, après avoir traversé un atelier d'arrachement établi à l'étage inférieur. Cette dernière excavation étant arrivée à son terme , on dirigea le courant d'air directement dans la voie de roulage, qui dès lors fut alimenté par de l'air frais , au lieu d'un air vicié par son passage dans une taille en activité. Ce simple changement eut sur les rouleurs une influence telle que leur travail augmenta de 12 pour cent , toutes les autres conditions étant d'ailleurs restées les mêmes. Cependant l'altération de l'air du chantier ne pouvait être fort grande, puisque dans cette mine , comme dans toutes les mines à grisou, la ventilation était fort énergique.

Dans la plupart des travaux exempts de gaz inflammable, o\x le courant, astreint à de longs circuits dans des excavations étroites, n'est provoqué que par un foyer, parfois éteint, oh la ventilation est tellement inactive que les ouvriers baignés de sueur doivent se dépouiller de leurs vêtements pour pouvoir travailler, M. de Simony pense qu'on pourrait porter à 20 pour cent l'excédant de travail que donnerait le mineur s'il se trouvait dans de bonnes conditions d'aérage.

Une autre observation mérite d'être consignée ici. C'est que la profondeur sans cesse croissante des points d'arrachement de la houille est une des causes qui rendent de plus en plus difficile la création d'un courant ventilateur.

(i) Ces observatioxis ont étâ rapportées par M. de Simony dans les Annales des Tyavauco publics de Belgique. Tome XV, page 49.

â92 CHAPITRE III.

Ea effet cette profondeur force Texploitant à développer les travaux tout en diminuant le nombre des puits. En outre, les gaz inflammables deviennent d*autant plus abondants qu on pénètre plus avant dans le sein de la terre, attendu qu*ils ont moins de communications avec Textérieur, par suite de Fimperméabilité de plus en plus grande du massif de rochers qui recouvre le gtte. Une preuve de ce fait, c*est que Ton a constaté récemment la présence du grisou dans les mines du Centre du Hainaut où il était jadis tout-à-fait inconnu.

Mesurage direct de la vitesse des courants d'air.

M. Ârnould, ingénieur des mines à Mons, se sert d'un moyen très-ingénieux pour mesurer directement la vitesse des courants souterrains. Il prend , pour cela , de petites fioles remplies , au quart, d*éther sulfurique, et les brise dans l'excavation, objet de l'expérience. La nappe verticale de vapeur qui s'élève est immédiatement entraînée par le courant d'air et transportée à une certaine distance, où se trouve un second opérateur à l'odorat duquel Téther décèle sa présence , puis disparaît aussitôt.

Les essais auxquels M. Arnould s'est livi'é dans la mine du midi du Flénu ont eu un succès complet, puisque l'opération répétée à plusieurs reprises a constamment donné des résultats identiques.

Ce procédé , aussi simple que pratique , est plus exact que ceux dans lesquels on fait usage de la fumée de la poudre , des duvets ou de toute autre substance légère. M. Arnould le considère aussi comme moins sujet ù erreurs que les divers anémomètres dont on se sert actuellement.

En effet de nombreuses expériences ont prouvé que les

coefficients fournis par les anémomètres varient avec la vitesse du courant et s'écartent d'autant plus de la moyenne que la vitesse fait de plus grands écarts. Pour supppimer cette source d'en^eurs, il faut chercher dans une expérience d'essai une vitesse approximative; puis, se servir du coefficient relatif à cette vitesse pour faire de nouvelles expériences qui seront alors définitives. Deux anémomètres sont alors indispensables : s*ils concordent , l'opération est exacte; s'ils sont en divergence, l'un des deux est menteur et il faut rechercher lequel.

M. Guibal, l'auteur de cette méthode, étudie en ce moment un manomètre multiplicateur fondé sur dix expériences ayant pour objet des vitesses de 1 , 2 , 3 , 4 , etc. mètres , pour chacune desquelles on aurait un coefficient particulier.

Anémomètre de M. Dickinson.

Les mineurs anglais n'employaient , autrefois , pour mesurser la vitesse de l'air dans les excavations , que les procédés assez grossiers décrits dans la première partie de cet ouvrage (i). Mais depuis quelques années deux anémomètres ont été inventés: l'un par M. Dickinson, l'autre par M. Biram. Le dernier est le plus en usage. On se sert aujourd'hui de Tun ou de l'autre de ces instruments pour déterminer la quantité dair nécessaire à la bonne ventilation des travaux. C'est un indicateur exact des obstacles qui peuvent s'opposer à la marche normale du courant, qu'ils proviennent, soit de la négligence du chauffeur préposé au foyer d'appel, soit d'un éboulement sur la

(0 Traité de VExpîoitation etc. Tome II, paragraphe 260.

294 CHAPITRE III. — It* SECTION.

route,soit de touteautre cause.Lescontre-mattres, toujours munis de leurs iûstruments, sont chargés de consigner les résultats de leurs observations, toutes les semaines et quelquefois tous les jours , dans un registre à ce destiné. Cet exemple mériterait d'être suivi dans les mines du continent.

L'anémomètre de M. Dickinson (PI. XI, fig.i et 2) offre une grande analogie avec celui que H.Devillez, professeur et directeur de l'École des mines de Mons, proposait dès l'année 1850 (i).

A la partie supérieure d'un cadre en cuivre jaune , aa , est suspendu, par des tourillons, un léger volet, b^ ou cloison mobile formée d'un châssis recouvert de taffetas gommé. Ce volet, naturellement très-sensible à l'impulsion de l'air et munie d'une tige, c, que surmonte une sphère à contrepoids, s'incline plus ou moins, suivant Tintensité du courant. Un quart de cercle gradué (fig. 2) est attaché, au moyen d'une charnière, ee, sur l'un des montants verticaux du cadre, de manière à pouvoir se placer perpendiculairement à son plan. Les graduations de ce quart de cercle, indiquées par les déviations du volet donnent, en pieds, les diverses vitesses' du courant. Cette graduation purement expérimentale n'est pas accompagnée de formules. Pour l'obtenir, on attache l'anémomètre à l'extrémité d'un rayon horizontal de 4.50 m. qui , lié avec un arbre vertical , est mis en mouvement par un mécanisme quelconque. Le mouvement étant imprimé à l'appareil , il suffit de marquer sur le quart de cercle les diverses inclinaisons du volet qui correspondent aux vitesses angulaires.

(0 L'anémomètre pendulaire de M. DeviUez a été décrit dans le Traité de V Exploitation, etc. Tome II, § 260. C'eat par erreur que nous en avons d'abord attribué l'invention & M. Dehennaut, qui n'en a été que le constructeur.

C*est ainsi que les nombres 200, 300» etc. inscrits dans la figure se rapportent à des vitesses de 200, 300 etc. pieds que parcourt le courant d'air. Vingt pieds est le minimum d'appréciation (i).

L opéi*ateur , pour se servir de cet instrument , passe Tindex dans l'anneau, /", ou fixe cet anneau contre une paroi ou contre un bois de revêtement; dans tous les cas, il maintient le cadre verticalement en se guidant sur les indications du niveau à bulle d'air , g , placé audessous; puis il lit sur le cadran la graduation ou la vitesse correspondant aux angles d'oscillation indiqués par l'écartement du volet. Lorsque l'observation est terminée, il rabat le quart de cercle sur le cadre, fait tourner Tappendice sur son articulation , le niveau sur son axe et enlève le contrepoids et sa tige, pour les appliquer sur l'un des côtés du cadre et renferme le tout dans un étui.

Cet instrument, exigu , léger et très-portatif, est principalement en usage dans les mines du Lancashire; on le met entre les mains des surveillants do la ventilation ; mais il ne sert qu'accidentellement au jaugeage des courants d'air, pour lequel on préfère l'anémomètre suivant :

Anémomètre Biram. {PL XI, fig. 3 et 4).

Cet instrument, plus précis que le précédent, offre trois modèles ayant respectivement 0.10, 0.15 et 0.30 m. de diamètre. Le premier porte six ailettes, les deux autres huit ou douze. Ces ailettes, implantées obliquement sur Taxe de rotation, à la manière des ailes de moulins à vent

(1) Ce procédé de graduation, usité depuis longtemps pour la vérification des anémomètreH , a été décrit dans la première partie de cet ouvrage. Tome II, § 260.

296 CHAPITRE III. — n* SECTION,

constituent une roue qui tourne dans une enveloppe circulaire formée d'une mince lame de cuivre. Elles sont reliées entre elles par un fil métallique soudé à la circonférence et destiné à consolider la roue.* Quatre tringles disposées latéralement suivant Tun des diamètres de Fenveloppe partent du noyau, sur lequel sont installés les cadrans indicateurs et se terminent à la circonférence. Le plus léger déplacement de Tair suffit pour imprimer à cet appareil un mouvement circulaire. Du nombre de tours accomplis dans un temps donné se déduit la vitesse du courant.

Le compteur , petit mécanisme placé dans le noyau de rinstrument, sert à indiquer le nombre de tours. Il se compose d*une vis>sans-iin , ajustée sur l'axe des ailettes, et dont le nombre de pas est tel que la vis engrenant avec une roue à six dents, celle-ci s'avance d'un dixième lorsque le courant d'air parcourt une longueur de dix pieds. Sur Taxe de la roue est fixée une aiguille qui peut indiquer successivement les dix chiffres d*un cadran, a, placé à l'extérieur du noyau , en sorte que , quand l'aiguille a fait le tour du cadran , les molécules de l'air ont franchi un espace de 10X10=100 pie^s. Le même axe porte un pignon qui engrène une seconde roue également munie d'une roue et d'un cadran, b. Ces deux organes étant dans le rapport de 1 à 10, lorsque la seconde aiguille a avancé de 1, 2, 3 etc. chiffres, l'air a parcouru 100, 200, 300 etc. pieds.

Les anémomètres de 0.10 et de 0.15 m. de diamètre suffisent aux observations des contre-mattres et surveillants de la ventilation, qui les portent dans des poches en cuir. Ces instruments sont munis d'un anneau, que l'on peut saisir avec le doigt. Le compteur, composé de deux cadrans seulement, se borne à indiquer des vitesses mesurées par des distances de 1000 pieds au maximum. Les ingénieurs

8*en servent également pour jauger les courants d*air dans les mines, leur manière de procéder est Fort simple et une seule personne suffit pour reconnaître la vitesse moyenne de Tair. Pour cela , l'opérateur promène l'instrument dans toute la section de la galerie conformément aux lignes ponctuées de la figure 11, en le fesant stationner pendant des temps égaux, aux points indiqués par des croix.

Les anémomètres de 30 centimètres de diamètre servent rarement aux observations ordinaires relatives au jaugeage; mais on les installe à demeure dans des lieux inaccessibles aux ouvriers et ils font connaître la vitesse du courant , cest-à-dlre Fétat de la ventilation pendant une longue période, par exemple pendant deux à trois semaines.

Pour pouvoir remplir cette dernière condition , ils comprennent six cadrans, liés entre eux par des pignons ; ces cadrans sont marqués de lettres X, C, M, XM, CM et M, suivant qu'ils sont affectés aux dizaines , aux centaines, aux milliers, aux dizaines de mille, aux centaines de mille et aux millions. On a supprinoé les unités parce que l'expérience est continuée assez longtemps pour que cette omission n'entraîne pas d'erreur sensible sur un nombre très-considérable.

Quel que soit le modèle, il suffit , pour connaître la vitesse d*un courant, d'observer les indications des aiguilles au commencement et à la fin de l'expérience, de soustraire la première valeur de la seconde, de multiplier le résultat par une constante et de diviser parle temps de l'observa- :îon exprimé en minutes ou en secondes, puis d'ajouter lu résultat obtenu une valeur correspondante, que l'obser- /ateur trouvera dans les tables annexées à l'instrument.

La formule spéciale à chacun d'eux est de la forme: ;==aB-t-M, dans laquelle R est le nombre de révolutions le Tanémomètre; a, une constante relative au nombre de

pieds que parcourt Tair en une révolution et v , les pertes de vitesses dues au frottement ou, en d*autres termes, une vitesse capable de vaincre les frottements de Taxe, avant qu il se mette en mouvement. Le second terme du coefficient, ou la constante , résulte de la comparaison entre les diverses indications de l'anémomètre et les vitesses réelles de Fair qui correspondent à ces indications et qu'on observe au moyen de la fumée ou d'espaces parcourus par l'instrument dans un temps donné.

Ces anémomètres , analogues aux ventilateurs des cabarets, sont plus précis que ceux de H. Dickinson ; ils reposent sur le même principe que l'anémomètre de M. Combes, dont ils ne diffèrent d'ailleurs que par la disposition des ailettes et des indicateurs. Mais ils sont moins sujets à se détraquer et de leur solidité découle l'avantage de pouvoir toujours employer la même formule , puisque les ailettes conservent toujours les mêmes relations réciproques, ce qui n'est pas le cas pour l'instrument de M. Combes, dont les ailettes en paillon, facilement déformées, forcent l'opérateur de prendre une nouvelle formule à chaque nouvelle expérience.

L'anémomètre Biram — aux indications duquel on ne peut se fier pour des vitesses inférieures à 1 mètre par seconde — est plus particulièrement en usage dans les districts de Durham , de Northumberland et de Sheffield. Ils sortent généralement des ateliers de M. Cail , fabricant d'instruments à Newcastle et coûtent 50, 75 et 100 fr.

Anémomètre autographe de M. Biram.

Les anémomètres autographes, qui résultent de l'adjonction d*un petit anémomètre à l'instrument suivant, servent

il annoter aulomaliquement la vitesse du courant, c'est-àdire le nombre de révolutions accomplies par les ailettes dans un temps donné. — (PI. XI, fig. 5).

Sur la partie supérieure d'un axe vertical, A, de section cylindrique en bas, carrée en haut, est calé un tambour, B. L*axe traverse une vis creuse, C, invariablement fixée sur une plaque métallique, D, faisant partie de la boite d'une pièce d'horlogerie. Celte pièce agit en tirant une chaîne enroulée sur une fusée ou roue, également fixée à la partie inférieure de l'axe de rotation. La vis, munie de huit filets rectangulaires par pouce linéaire anglais, supporte la base du tambour, oii se trouve un écrou qui correspond à la vis et sur lequel le tambour peut s'avancer.

Une feuille de papier, sur laquelle sont tracées des parallèles, séparées par des intervalles égaux à la hauteur des pas de la vis, recouvre le cylindre. Ces diverses lignes comprennent des zones alternativement blanches et noires, qui doivent être disposées de telle sorte qu'il en résulte des spirales et que les extrémités des zones noires correspondent aux extrémités des zones blanches et réciproquement. La longueur de la feuille , égale au développement de la circonférence du tambour, est divisée en douze parties égales représentant les douze heures du jour ou de la nuit. Chacun de ces espaces est subdivisé en six parties correspondant à des périodes de dix minutes. On apprécie les minutes par des échelles transversales décrites à la base du tambour. La figure indique la position occupée par celui-ci le lundi matin, immédiatement après qu'il a été remonté. A partir de ce moment, sollicité par le mouvement d'horlogerie, il commence ses révolutions qu'il accomplit chacune en 42 heures et en s'avançant de i/s de pouce , suivant la direction de la flèche, pendant que son écrou parcourt l'un des filets de la vis.

Un petit aDémomètre Biram est installé auprès du tambour. Rien n*est changé à son indicateur, si ce n*est qu'un poinçon ou petite tringle pointue est mise en relation avec la roue qui fait tourner l'aiguille du ^^ cadran. Après chaque révolution de cette roue, c est-à-dire après le temps nécessaire pour que le courant qui traverse les ailettes ait franchi un espace de 10,000 pieds , le poinçon détaché vient heurter le tambour et perce un trou dans le papier. Supposant donc un appareil de cette espèce, propre à relever le diagramme d une semaine ; le point de départ est le lundi à minuit. En cet instant le poinçon doit se trouver au-dessus de la zone inférieure et au point marqué XII. Après 12 heures le tambour a fait une révolution et s*est avancé de la hauteur d*un pas de vis dans le sens de la flèche. II est midi. Le poinçon passe alors dans la zone blanche, où il reste jusquà minuit, etc. Le lundi suivant la feuille de papier est remplacée par une feuille neuve.

Cet appareil possède, pour la surveillance, de nombreux avantages sur lanémomètre à six cadrans, composé postérieurement par M. Biram. Le dernier ne fait connaître qu'en bloc le nombre de révolutions effectuées pendant la période; il faut donc se contenter d'une moyenne. Le premier, au contaire, indique les diverses phases de la ventilation ou le nombre de tours pour tous les instants de la semaine. Il rend sensible tout ralentissement et toute irrégularité du courant. Il dénonce les négligences en indiquant Tépoque où elles ont été commises ; en sorte qu'on sait toujours à qui s'en prendre. On peut expédier ces diagrammes par la poste aux personnes qui ont intérêt à connaître l'état de l'aérage et d'un coup d'œil elles peuvent s'en instruire. Enfin il n'y aura plus à craindre que les contre-maîtres ou les surveillants chargés d'annoter à divers intervalles la vitesse ^du courant s'acquittent

sans soin de leur devoir, car ils se sauront surveillés par un appareil dénonciateur inflexible.

Emploi des anémomètres en Angleterre.

Les mineurs anglais regardent comme fort important de s'assurer si le volume d'air est suffisant pour toutes les pressions atmosphériques. C'est pour ce motif qu'ils le mesurent régulièrement dans les principales galeries de roulage, dans les galeries de retour d'air et en quelques points déterminés des divisions du champ d'exploitation. Ils se servent de la poudre, mais surtout de l'anémomètre. C'est celui de M. Biram, de 0.15 m. de diamètre, que l'on confie au personnel chargé de la surveillance. Le petit volume et la simplicité de celui de M. Dickinson et la facilité de son emploi le mettent à la portée des ouvriers.

Ces mesurages à la poudre ou à l'anémomètre sont exécutés à des époques prescrites et plus ou moins éloignées. A la mine de Houghton , par exemple, le maîtremineur en chef observe tous les jours — à la poudre — la quantité d'air entrant. A Pendlebury, l'opération s'exécute au moins une fois par semaine, particulièrement dans les voies d'aérage. A Pelton, elle a lieu une ou deux fois mensuellement. Enfin, à la mine de Harton, une fois seulement par trimestre.

On emploie , dans le voisinage des foyers , de grossiers anémomètres-à-aîlettes , qui ne donnent aucune mesure , mais fournissent au chauffeur des indications qui lui permettent d'apprécier si la vitesse du courant est suffisante et lui font connaître la manière de régler le feu du foyer.

Manomètres installés à demeure dans les mines.

Les exploitants ont l'habitude d'installer, sur la porte

OU la paroi quelconque qui interrompt la communication entre le puits d'appel et l'air atmosphérique, un manomètre, qui leur permet de contrôler & chaque instant l'état de la dépression.

Dans les mines duconlinent, Tinstrument, composé, comme à l'ordinaire, d'un tube de verre assez mince, ne possède pas toute la solidité désirable : il se brise accidentellement peu après avoir été placé ; ou bien, l'intérieur des branches, étant exposé à l'air libre, s'encrasse promptement par l'adhérence des poussières de houille et cesse de fontionner.

Les mineurs du nord de l'Angleterre (i) se servent d'un instrument, de M. Davy de Derby. (fig.l3) qui consiste en un syphon renversé ou tube de verre en U , exactement calibré et assez épais , dont les deux branches , d'environ 0.15 m. de longueur, sont recouvertes d'un chapeau massif en laiton, a. Ce chapeau est accompagné d'une vis creuse, b, disposée latéralement et assez longue pour traverser, d'outre en outre, la paroi contre laquelle l'appareil est appliqué. Il est percé de deux canaux, aboutissant chacun à une branche du syphon ; l'un débouche directement par un orifice, c, dans l'atmosphère, qu'il met aussi en communication avec la branche correspondante ; l'autre, prolongement du canal ménagé suivant Taxe de la vis, fait communiquer la seconde branche avec le puits d'appel ou l'espace existant derrière la paroi. La différence de niveau est indiquée par une échelle mobile entre les deux branches du tube.

Un semblable manomètre a été établi dans la chambre d'accrochage de la mine de Houghton le Spring, près de

(1) Mémoire de MM. Fischer et Dejaer , Élèves de YÉcole des Mines de Liège , inséré dans la Revue universelle des Mines. Tome VIII, page 18.

Durham. Il est mis en relation avec le puits d'appel par un tube de faible pression , passant à travers les portes de séparation des puits de retour de Tair et de descente. Cet instrument , renfermé dans une botte pour éviter les accidents, indique à chaque instant la hauteur motrice du courant d*air, qui s'élève ici de 38 à 50 millimètres en colonne d'eau. Le prix du manomètre est de fr. 21.90.

Ce manomètre est fort solide. Il est disposé de telle façon que les poussières de houille ne peuvent guère pénétrer à son intérieur.

Manomètre à étranglement ou à verres plats.

Les oscillations auxquelles est soumis le liquide manomélrique, quand il est en relation avec un ventilateur agissant par intermittence, rendent les observations de la moyenne des dépressions fort difficiles et compromettent les résultats. Il est possible de diminuer Tamplitude de ces oscillations en augmentant le diamètre des branches verticales de Tinstrument et en rétrécissant le canal qui les met en communication par leur base. Deux spécimens fondés sur ce principe ont été exécutés, l'un à Durham pour M. Atkinson, l'autre à Birmingham pour M. Dickinson, inspecteurs gouvernementaux des mines. Le premier de ces appareils est représenté par les figures 6 et 7. (PI. XI).

Une botte rectangulaire en cuivre, de 125 millimètres de largeur sur 75 millimètres de profondeur, est divisée par une paroi de même métal en deux compartiments ^aux et étanches, a et b, qui constituent les deux branches du manomètre. Leurs bases communiquent au moyen d'un petit tube horizontal, ce y qu'un robinet peut à volonté laisser libre ou obstruer. L'une des branches , a, ouverte

ciiAriîne iiL — îi*^ SEcriOJï»

à sou sommât» donne accès à Tair atmosphërique ; Tatilre, enlièreraeut fermée, est mise en relation, pnr sa partie supL^rieurô , avec le puîls d'appel, au moyen d'un tube en cuivre, fi, destiné i traverser les portes d*aérage ou les autres barrages. Si le prolongement du tube doit ôlre soumis à des inflexions, on y ajoute uu tuyau élastique en gulta -percha,

La face antérieure du manomètre est garnie de deux gkces tandis que celui de M, Dickinson n*eu a qu'une seule.

L'instrument mis en place, Topérateur verse le liquide manométrique par l'ouverture supérieure de la branche de gauche; le liquide passe eu partie dans Tautre branche en traversant le tube ce; dès que le robinet de communication est ouvert, le liquide se dénivelle dans les deux branches en cédant k la différence des pressions; enfin roporateur mesure avec une échelle quil tient à la main la ditîéreace de hauteur des deux colonnes. Lorsque les observations sont achevées , on Terme le robinet , avant de retirer le manomètre de la cloison et sans que les deux colonnes d*eau changent de relation entre elles. S'il faut vider Vinstrument, on ouvre le robinet et Ton rejette l*eau par rouverture supérieure.

L'idée première du principe sur lequel repose cet appareil appartient à M. Trascnster, qui, dès 1844, cherchant à se soustraire h rinfluence des oscillations des colonnes liquides, avait introduit dans Fune des branches d'un instrument ordinaire, un bouchon destiné à rétrécir le passage de Veau.

M. Guibal a reproduit cet appareil sous une autre forme. Son instrument (fig. 8 et 9) se compose de deux vases ou cylindres métalliques , verticaux, de 0.60 m, de hauteur et de 0.10 m. de diamètre, qui reposent sur un piédestal

en bois et sont réunis h leurs bases par un tube de faible section pourvu d'un robinet. Les espaces supérieur et inférieur de chaque cylindre communiquent par des tubes en verre. Chaque couvercle porte une tubulure ; Tune , entièrement ouverte, met en relation l'intérieur du vase avec l'atmosphère ; tandis que l'autre reçoit un bouchon que traverse suivant son axe un tube en laiton ; sur ce dernier est vissé un tuyau en caoutchouc, qui fait communiquer le cylindre avec le puits de retour de l'air. Cet appareil , qui est muni d'une enveloppe métallique et dans lequel les vitres en verre sont remplacées par des tubes de faible section, est moins exposé aux fractures que les précédents. C'est ici le lieu de dire quelques mots sur le manomètre différentiel de M. Àtkinson dont on peut se servir pour les expériences qui exigent beaucoup d'exactitude. Dans cet instrument, représenté par la figure 12, la section intérieure de chaque branche verticale est beaucoup plus grande que celle du tube horizontal qui les réunit. Celuici renferme une bulle d'air qui indique l'excès de pression de la colonne descendante sur une échelle divisée d'après les rapports des sections de tuyaux.

Indicateur de Vaérage ou inanomètre multiplicateur.

L'appareil indicateur de M. Devaux, en son vivant inspecteur général des mines , est une modification d'un instrument décrit dans la première partie de cet ouvrage (i).

Dans une caisse rectangulaire (fig. 15 et 16) , aux deux tiers remplie d'eau , est immergé un cylindre vertical renfermant un flotteur métallique creux. Un espace annulaire

(1) Tome II, § 2."x>.

306 CHAPITRE III. — if SECTIOX.

de 4 à 5 millimètres est ménagé entre la base du cylindre et le fond de la caisse, afin que le niveau du liquide soit le même dans les deux vases lorsque les surfaces reçoivent les mêmes pressions, et que ce niveau difiere dans le cas contraire. Deux montants, soudés sur la caisse et lecvlindre supportent un limbe ou cadran j^radué, au centre duquel tourne Faiguille indicatrice; Taxe- de celle-ci reçoit sur son prolongement la poulie de renvoi d'un fil de suspension qui se rattache, par un bout, au flotteur et, par Tautre bout, à son contrepoids. Des tubes, supportés par des colonnes et accompagnés de robinets, mettent, à volonté, la capacité intérieure de la caisse en communication , soit avec Tair ambiant, soit avec le quartier de la mine dont on veut connaître la pression relative. Tous les organes qui précèdent sont en fer blanc. Un long tuyau flexible, en caoutchouc et d'une longueur indéterminée, sert h mettre l'appareil en relation avec l'air du puits de retour. Un manomètre ordinaire est fixé à l'extrémité de l'un des tubes en fer blanc. Enfin une vis surmontée d'un bouton ferme l'ouverture d'évacuation de l'eau que contient la caisse.

La graduation du limbe se fait comme suit: le liquide intérieur ayant reçu la pression atmosphérique par l'ouverture du robinet b, l'opérateur fait coïncider l'axe deTaiguille avec lo diamètre vertical du cadran ; puis , après avoir fermé ft, et ouvert a, il applique la bouche à rextrémilé du ttiyaueoeaoutchoucet y fait une succion telle que TâiguîUe parcoure la «rconférence entière du limbe. Après avoir fermé le robinet a» il observe ta hauteur itû ta cotonite métrique, mesure de la dépressi i luic indjqut r '^t divise la oirc «'olonne lii|

et >

A^aVGE, ÉCLAtltAUK, rNCENDiES SOUTERRAINS.

dîvisioas, subdivisées chacune en 4 parties, de manière qtierinsLrumeiU accuse les quarts de millimètre de dépression ei même les huitièmes , ce qui constitue un fraclionnement plus que suflisaol pour les observations les plus délicates. Avant de procéder, Fopérateur doit s assurer que Vaiguilie corresponde au zéro de la graduation au moment où la surface liquide de la caisse est soumise à la pression atmosphérique; si raîguille s*écarte de celte position, il Fy ramène après avoir soulevé le contrepoids.

M. De vaux propose d employer cet instrumeut pour avertir les mineurs, en temps utile, des perturbations que peut éprouver le courant ventilateur * d'une négligence dans la manœuvre des portes, du fait que l'ouverture d*ua guichet a été mal réglée, do la perméabilité des remblais, d'éboulementâ dans les voies ou dans les ateliers dabatage etc. etc. , afin qu'ils puissent se soustraire aux cou-* séquences dangereuses de cet état anormal de la ventilalion. Cet ingéûieur pense que les hauteurs motrices , dont les variations sont en raison des carrés des vitesses du courant, offriront des éléments précis pour apprécier Tétat du courant ventilateur. Par exemple , une mine est divisée sous le rapport de Taérageen quartiers, dont chacun est ventilé par une branche du courant principal; la circulalion de Fâir est réglée dans chacun d eux suii'ant les besoins; mais, lorsqu'elle a été établie d'une manière convenable, elle doit rester constante et le sera, en effet, aussi longtemps que la hauteur manométrique ne variera pâi. Cependant la dépression peut s'écarter du point précis; mats seulement entre des limites telles que la ventilation ne soit pas compromise. L'indicateur proposé par M. Devaux a pour but d'avertir les mineurs quand ces limites sont dépassées.

A cet effet, un tube en fer élire, d'environ 20 millimètres

308 CHAPITRE IIÎ. — II* SECTIOX.

de diamètre , partant de la galerie principale d'entrée de Tair dans la mine , serait dirigé, par le chemia le plus court, sur un point — delà galerie de retour de l'air — assez rapproché du puits d*appel ; puis, aux points ob les observations doivent avoir lieu , on établirait des embranchements pourvus de robinets et l'on y placerait Tindicateur. La surface extérieure de l'eau serait alors soumise à la pression de Tair ambiant et la surface de Teau dans la capacité intérieure de l'appareil, à la pression de l'atmosphère que renferme le puits de retour de l'air. Lorsque le mineur connaît, par expérience, la hauteur motrice nécessaire pour faire circuler l'air dans chaque quartier de la mine * de même que l'écart au-dessus etau-dessous qui peut être toléré, rien ne lui est plus facile que de constater, en tout temps, sil'aérage se trouve dans son état normal, c'est-àdire si le courant est toujours réparti suivant les besoins respectifs de chaque compartiment.

A cette fin, l'indicateur peut occuper deux positions diflfcrentes : L'une en dehors du courant principal et en aval des portes h guichet destinées à restreindre le passage de Fair dans une mesure donnée: l'intérieur de la caisse étant mise en relation avec le puits d'appel, l'instrument accuse la différence de pression entre l'atmosphère de cette excavation et celle du compartiment, c'està-dire la hauteur motrice absorbée par les frottements de celte partie de la mine. Dans l'autre position, en amont de la même porte modératrice, lorsque l'intérieur communique avec l'air quji circule dans le quartier, les indications de l'instrument se rapportent à la différence de dépression entre l'intégrité du courant et l'une de ses branches dérivées, ou à la pression qui chasse lair à travers le guichet.

Ces recherches exigeraient l'emploi d'autant d'indicateurs qu'il y a de subdivisions du courant d'air; mais,

comme il est à craindre que les exploitants ne prêtent pas volontiers leur concours à ces installations et à Torganisation d*Qne surveilance assez continue pour que les observations soient utiles, l'inventeur pense qu'il vaut mieux n*exiger, pour le moment, qu un seul appareil par étage et se borner à observer les phénomènes qui se produiront en cas de trouble dans la ventilation.

L'indicateur convient aux expériences qui réclament une grande précision. On pourrait s'en servir pour vérifier les formules généralement adoptées dans le calcul de la résistance des fluides aériformes et pour constater l'influence. des inflexions I des coudes et des rétrécissements sur la hauteur motrice.

Autre manomètre multiplicateur.

H. Denis, directeur de l'usine à gaz d*Arras, est l'inventeur d*ua autre appareil multiplicateur qui se soustrait à la nécessité d'avoir le niveau d eau à un point constant et déterminé.

Cet appareil (fig. 17 et 18) est renfermé dans une caisse métallique divisée en deux compartiments qui communiquent par leur partie inférieure ; dans chaque compartiment plonge un flotteur dont les mouvements , causés par les changements de niveau , se transmettent par l'intermédiaire d'un balancier, à un arc denté qui fait tourner une aiguille sur le cadran. Gomme le cadran et le mécanisme ne forment qu'un tout supporté par les flotteurs, les indications manométriques sont indépendantes du niveau de Feau dans la caisse et le niveau peut s'élever et s'abaisser sans troubler les résultat. Cette disposition donne au manomètre Denis une incontestable supériorité sur tous

les manomètres connus jusqu'à ce jour, entre autres, sur celui qui a été décrit dans le paragraphe précédent, et auquel est inhérente la condition fort difficile à remplir, mais indispensable, de maintenir Peau à un niveau déterminé et de régler Faiguille à chaque changement.

Emploi du baromètre et du thermomètre dam les mines de V Angleterre.

Beaucoup de mines du Yorkshire et la plupart de celles du nord de TAngleterre possèdent un baromètre et un thermomètre, suspendus dans une armoire fermée et placée auprès de la chambre d'accrochage, et d^autres installés dans les bureaux du jour, ce qui permet d*apprécier en tout temps la pression de l'air «et sa température, tant à Tintérieur qu'à l'extérieur.

On peut considérer ces deux instruments comme des indicateurs de l'état des courants, puisque la quantité d*air qui afflue dans les galeries est naturellement liée avec les hauteurs des colonnes barométrique et thermométrique. En effet, la densité de l'air, diaprés la loi de Mariotte, étant proportionnelle à la pression qu'il supporte, il est évident que les hauteurs du baromètre seront les indices du degré de densité et, par conséquent, de la quantité de Tair qui entre dans la mine.

Il en est de même du thermomètre : rascension oa la dilatation de la colonne indicatrice , conséquence de Féiévation de la température, concorde avec une raréfaction de l'air des courants , de là l'introduction d'une moindre quantité de ce fluide dans un temps donné.

Il ne semble pas que la pression plus ou moins grande de l'atmosphère ait pour effet de retenir le gaz inflam*

AtRACE, ÉCtAIiAnË, INCENDIES SOUTERRArSS. 3il

mable dans les eellules de la bouilld , mais biea dans les fiââures, dans les interstices des remblais et les anciens travaux, doJi il se répand dans les excavations habitées. Et comme, pour les mêmes motifs, la veolilation, dans son état normal, est ordinairement trop défectuetise pour potivoir provoquer le mélange du gaz inflammable avec la masse d'air frais, dans laquelle il doit ùtre noyé, rabaissement de la eolonnc du b..io mètre et Télévation de celle du thermomètre doivent être considérés comme indices probables d'un prochain dégagement de grisou-

Il est toujours bon da consulter ces indices sur fétat de la ventilation intérieure ; aussi les exploitants du Yorksbire et la plupart de ceux du nord de f Angleterre ont-ils soin de faire tous les jours plusieurs observations^ tant à riolérieur qu'à rextérieur,

A Pelton , on ne descend le baromètre dans les travaux que quand on doit s'en servir et les observations souterraines liront lieu que quand les apparences peuvent faire supposer des différences de pression assez sensibles. An jour ces observations sont régulières, A la mine de Harion, au contraire, elles ont lieu deux fois par jour au fond et, à la surface» accidentellement, AMonkwearmouth, on pratique les deux modes d observation à 5 heures du matin et à 5 heures du soir.

Appareil conirôleur de la marche des foifers*

Souvent le tiseur d'une mine dont la ventilation est provoquée par un foyer d'appel charge les grilles à intervalles inégaux ; il arrive aussi que, après s'être adonné au sommeil ou par suite d'une négligence quelconque, il projette en une seule fois, dans le foyer une trop grande quantité de bouille.

M. Burlon, directeur de la mine de Springwell, dans le Derbishire, désirant faire cesser ces manœuvres nuisibles à la ventilation , a fait construire un petit mécanisme qui rappelle le chauffeur à son devoir, contrôle son activité et dénonce, après coup, la faute qu il a pu commettre.

Un arbre est mis en rotation par un mouvement d'horlogerie, un poids et un ressort, ou même par une petite roae hydraulique agissant sous l'impulsion d*un mince filet d*eau. Une roue calée sur cet arbre agite une sonnette après une période de douze minutes, temps reconnu nécessaire, dans la mine de Springwell, pour la combustion d'une charge de houille. L'arbre reçoit, en outre, un disque circulaire, à la circonférence duquel des chevilles sont implantées à des distances convenables. La caisse qui renferme Tappareil est percée, suivant le plan du disque, d'une fente à travers laquelle chaque cheville vient alternativement faire une apparition à l'extérieur au moment oii 4g sonnette est en vibration. A ce signal, le liseur se hâte de nettoyer la grille et de la charger à nouveau ; puis il tire la cheville. Ce mouvement produit îi l'intérieur une marque. La marque est-elle absente , la négligence du chauffeur est signalée. Or , comme la pénalité appliquée à celte faute tombe sur le vrai coupable, les ouvriers diligents n'ont qu'à se louer de ce contrôle.

Aj)i)areil pour contrôler la vitesse des ventUatetirs.

. Il importe d'adjoindre aux vcntilaleurs rotatifs des indicateurs qui marquent la vitesse de la marche de ces appareils ou tout au moins signalent le ralentissement de leur mouvement. Le mécanisme le plus usité est un compteur semblable à ceux des machines d'épuisement.

II se compose (iig. 19 et SO) de six roues à rochet en cuivre, a, by c^ etc., calées chacune sur un axe spécial et sans contact entre elles. Une bielle oscillante, m, se rattache à un excentrique, placé sur Farbre du ventilaleur et met en mouvement un cliquet moteur, n , dont Textrémité est conformée de manière à s*intercaler dans chaque entre-dent de la première roue, a. Comme cette dernière, de même que les ciiq autres, est munie de dix dents, chaque révolution du ventilateur fait avancer la circonférence de cette roue d'un dixième. Puis, au moment cil la dernière dent est poussée en avant, un petit appendice en acier, x, fixé sur la roue et fesant fonction de rochet, heurte l'une des dents de la roue 6, qui avance d'un dixième et accomplit sa révolution lorsque la première a fait dix tours; alors le rochet qu'elle porte elle-même, agit de la même manière sur c, mouvement qui se propage 6uccessivement suvdy e et /*, de manière que les vitesses décroissent suivant une progression géométrique dont 10 est le quotient.

Sur chacun des six axes est calé un disque circulaire ou cadran et sur ce cadran sont inscrits les dix chiffres de 0 à 9 qui viennent se présenter successivement par une ouverture pratiquée dans la paroi antérieure de la botte du mécanisme. Il suffit alors de lire — de gauche à droite, comme à l'ordinaire, — le nombre que forment les chiffres dans leur ensemble pour connaître combien de tours le ventilateur a faits dans un temps donné. Toutes les ouvertures doivent naturellement montrer zéro lorsque l'opération commence. Le nombre maximum étant 999,999, on peut compter jusqu'à un million.

Les pièces en acier, a\b\ etc. , sont des arrêts qui se placent entre deux dents consécutives , afin de prévenir la marche rétrograde des roues. Ces arrêts, de même que le

cliquet moteur, sont pressés par des ressorts qui mettent ces organes en contact continuel avec les dents.

H. Delsaux, ingénieur de la houillère de TAgrappe, ai construit pour les puits n"^ 3 et 5 de cet établissement ua petit appareil d'alarme peu coûteux , qui satisfait à toutes* les conditions de sûreté exigées par Tadministration de^ mines (i).

Le mouvement a pour origine un modérateur mis em0 relation avec Farbre du ventilateur. Le modérateur entraîne^ dans ses courses ascendante et descendante un levier hori — zontaU dont on attache par tâtonnements l'extrémité en des points convenables d*une échelle verticale. Le mouv^nent se communique à deux autres leviers, qui agissent sur deux sifflets destinés à signaler le premier les ralentissements» le second les accélérations de vitesse nuisibles à la sûreté.

Influence dés cages sur le courant ventilateur.

Les cages d'extraction , dont la vitesse concorde rare^ ment avec celle du courant, marchent tantôt dans le même sens , tantôt dans un sens contraire. Elles sont toujours nuisibles à la ventilation , ainsi que le démontrent à l'évidence les expériences faites à la mine de Kirkless-Hall , près de Vigan, dans le Lancashire (a).

Dans cette mine, l'extinction s'effectue par deux puits accolés, ayant chacun une section de 7.90 m. de surface et une profondeur de 274 m. L'un, servant à l'entrée de Tair dans la mine, est exclusivement réservé aux produits de la couche Arley ; l'autre, faisant fonction de puits d'appel, est appliqué à l'extraction des produits de la couche Yard Coal, gisant au-dessus de la première.

(i) 3« Bulletia des ingénieurs sortis de TÉcoIe de mines de Mon8,p.43. (2) Report of Joseph Dichinson^ insp€ci07' ofcoal mines ^ 1854. p. 51.

i" Expérience.

Les appareils d'extraction étant immobiles à Torifice et à la base des excavations, les volumes d'air circulant dans les travaux étaient:

Pour Arley : 23 m. cubes.

Pour Yard Coal : 5 »

Total : 28 » par seconde. Les cages étant douées d'une vitesse de 4.57 m. par seconde, c'est-à-dire moindre que celle du courant ventilateur, doivent accélérer ou retarder celui-ci, suivant la direction de leur marche.

2** Expérience.

Une des cages s'élevait dans le puits d'extraction, tandis que l'autre descendait dans le puits d'appel ; en sorte que les deux appareils suivaient une marche contraire à celle du courant. La mesure de celui-ci a été :

Couche Arley: 12.54 m. cubes.

Yard Coal : • 4.26 »

Total: 16.80 »

Ainsi la comparaison de ce résultat avec le précédent prouve que la perte d'air due à la résistance des cages s'est élevée à H. 20 m. cubes par seconde.

3* Expérience,

Une des cages descendait dans le puits d'entrée de l'air et l'autre faisait son ascension dans le puits d'appel. Leur marche ayant eu lieu dans le sens du courant, les volumes ont été : ^

Pour Arley : 24.72 m. cubes.

Pour Yard Coal: 5.57 »

Total : 30.29 »

doii résulte un accroissement de volume de 2.29 m. c.

316 CHAPITllE III. — II* SECTION.

La moyenne de volume d'air débité par le puits, lorsque les cages marchent en sens contraire et dans le même sens que le courant est de23.54 m.c.Ge nombre, inférieur de 4.46 m. au volume obtenu quand les cages, stationnaires, n exercent aucune influence, est une preuve de Faction considérable de ces appareils sur la circulation de Tair. Il importe donc , quelle que soit la section du puits, que les cages soient aussi étroites que possible. Et il est avantageux, lorsqu'il s*agit d*élever simultanément plusieurs voitures, de les superposer, afin d'offrir la plus petite résistance au courant.

AÉRAGE PHYSIQLK ARTIRCIEL. 317

I¥« SECTIOM.