TOUS H

SIO CHAPITRE VIII.

dessous de la surface, cesse d'élre affectée par les variations fréquentes de température qui ont lieu journelleinent dans les coucties atmosphériques voisines de la surface ; mais elle change légèrement avec les saisons de Tannée. A 35 ou 30 mètres de profondeur, la température de la roche demeure invariable pendant toute la durée de Tannée, et l'observation a fait voir que, dans nos climats, cette température est égale à la moyenne des températures de la surface pendant une année entière , augmentée d*environ un degré. A des profondeurs plus considérables , la température de la roche est encore invariable , et croit ,à mesure que Ton s'enfonce d'un degré centigrade à peu près pour des accroissements de profondeur de SO à 30 mètres. Il résulte de là que les parois des excavations souterraines sont généralement plus chaudes en hiver et plus froides en été que Tair atmosphérique , et qu'il existe encore , dans les saisons intermédiaires du printemps et de l'automne, des différences accidentelles de température, tantôt dans un sens , tantôt dans l'autre.

Concevons donc que ABGDEFGH représente un conduit souterrain. Soient Tola température de l'atmosphère , et I la température propre à la roche , qui forme les parois du conduit ,et que Ton peut supposer la même partout à partir d'une fort petite profondeur au dessous delà surface. En hiver, on aura ^^To. De Tair qui aurait séjourné longtemps dans le conduit , aurait pris la température / des parois: si les deux ouvertures H et A ne sont pas dans le même plan de niveau , il est évident que l'équilibre n'existera pas , et que Tair prendra un mouvement de l'ouverture la moins élevée H vers Tou* verture la plus élevée A. La hauteur motrice sera alors :

expression positive , puisque i est plus grand que To. Pendant la circulation de Tair , Tair atmosphérique entrant par l'ouverture H s'échauffera peu à peu sous l'influence de la température plus élevée des parois. Arrivé au bas de la première section inclinée de la conduite dont la hauteur verticale est désignée par /»« , il aura pris une température supérieure à To, mais inférieure à celle des parois. Soit P la température moyenne de Tair en mouvement dans cette première portion du conduit ; soient de même i**^V^\i*f** les températures moyennes de Tair dans les parties , dont h^^h^^ ht expriment les hauteurs verticales respectives, et Tfla température finale que Tair a acquise lorsqu'il est arrivé à Torifice d'écoulement. Les

températures /',^'',«'",<"",Ti iront évidemment en croissant en s'approciiant delà température < des parois , puisque nous supposons qu'il n'existe aucune autre cause d'élévation de température. La hauteur motrice sera alors :

1+0,00575 T. , . ^ 1+0,0^75T| . ^ 1+0,00575 T, ^ ^ Î+MÔ^ST;^"*" T-P^ÔÔSTM' • ^ 1+0,00375 *''

J-fc V 14-0,00S 75T, . 1+0,00575 T^ .

-t-«iA 1^^00375 <"' * ^ 1+0,00375<''"

On remarquera d'abord que , si la conduite présente un grand développement , et si le courant d'air est lent , la température finale T| différera fort peu de la température t de la roche. En même temps, les températures VjL*\i***^ et /"" allant en croissant, de façon que V soit voisin de To, tandis que t'*** est presque égal à ^ , la hauteur motrice sera d'autant plus grande, que les portions de conduite dans lesquelles l'air circule en descendant, telles que DC, seront plus rapprochées de l'orifice H par lequel l'air entre , et qu'au contraire les portions où l'air circule en montant , telles que £F , seront plus rapprochées de l'orifice A par lequel l'air sort. Le cas le plus favorable à la circulation est donc celui où l'air descend d'abord par un puits vertical ou incliné à la plus grande profondeur des travaux, et circule ensuite dans une galerie contenue dans un plan horizontal, jusqu'au pied d'un puits vertical ou incliné, par lequel remonte le courant d'air échauffé. Dans ce cas , si la galerie est longue de façon que l'air ait pu acquérir ,en la parcourant , une température presque égale à ^, il est évident que la hauteur motrice sera plus grande à mesure que la circulation de l'air deviendra plus rapide , parce qu'alors il aura conservé dans le [uiits de descente une température plus basse. La circulation serait au contraire fortement ralentie , si l'air , après être descendu dans la première partie de la conduite souterraine , était obligé de remonter dans une partie voisine avant d'avoir pris une température élevée , pour redescendre plus loin à un niveau inférieur.

Si la différence de niveau z des orifices des deux puits était nulle, la hauteur motrice serait nulle dans l'origine , en supposant que la conduite fût entièrement remplie d'air, qui y aurait séjourné, et aurait pris la température f de la roche. Il n'y aurait en effet aucune raison pour que le courant s'établit dans un sens plutôt qu'en sens contraire. Mais si , par un moyen quelconque , on détermine le mouvement de l'air dans un sens , la circulation continuera indéfiniment d'avoir lieu

212 CHAPITRE VHl.

dans le même sens, sans qiril soit nécessaire , pour T entretenir, de continuer remploi du moyen dont on s^esl servi pour donner la première impulsion. Cela tient à ce que le puits vertical ou incliné, par lequel Tair descend à rentrée , se remplira d'air plus froid , tandis que le puits vertical ou incliné , par lequel Tair remonte , avant de sortir , demeurera plein d*atr échauffé . Toutefois la circulation ne continuera qu'autant que la conduite souterraine sera terminée, à ses deux extrémités , par des parties verticales ou inclinées ; cela n'aurait pas lieu pour une conduite entièrement horizontale , encore moins pour une conduite telle que celle représenfée {PLXXIII^ fig, 6), dans laquelle EF et CD seraient des puits intérieurs , supérieurs au niveau de la galerie horizontale AH. Si les puits intérieurs étaient au contraire creusés au dessous du niveau de la galerie AH {Pl,XXIJI,fig,7), le courant déterminé par un moyen quelconque, dans les circonstances indiquées, persisterait d'autant mieux que le puits, où l'air descendrait, serait plus rapproché de l'orifice delà galerie , par lequel l'air extérieur pénètre , et que l'autre en serait plus éloigné.

Considérons au contraire ce qui arrivera dans le cas où la température atmosphérique To sera plus élevée que la température t des parois de la conduite. En supposant la conduite entière (/^//.S) remplie d'air à la température ^, l'équilihre ne pourra exister qu'autant que les orifices A et H seront dans le même plan horizontal, et que l'on aura js=0. Si z n'est point nul , il est clair que l'air commencera à se mouvoir , mais en sens inverse du mouvement qui aurait lieu , si l'air intérieur était plus chaud que l'air extérieur. Le mouvement aura donc lieu de l'ouverture la plus élevée A vers l'ouverture la moins élevée H. La hauteur motrice, qui rompra l'équilibre, sera dans l'origine, l'air intérieur étant supposé stagnant:

Expression positive, puisque Ton a : /ii— ft, + '^"" ^« "■ * ==0 , et que t est supposé plus petit que To .

Lorsque le mouvement aura une fois commencé, l'air entrant par Torifice A se refroidira dans le parcours de la conduite; et si l'on désigne par t\ ^',<"',< "^', les températures moyennes de l'air enmouvemement dans les portions respectives AB, CD, EF, GH de la conduite; par T| , la température finale avec laquelle l'air sort par l'orifice H,on aura pour la hauteur motrice :

ÀÉRAGE DES MINES. 213

1+0 ,00575 T» , 1+0,00575 T, , . 1+0,0e5 75Tt

"» ^ 1 +0,00575T * 1+0,00375 ^"""^ ,^ 1+0,0037 5^"' 1 +0,00075 T, 1 + 0,005 75 Tt

Les températures I', /", ^", /"" et Ti vont progressivement en diminuant et en se rapprochant de la température invariable ^ des parois. Si le développement de la conduite est très-long, la température finale T|, ainsi que la température ^^^^^, seront sensiblement égales à /. La hauteur motrice sera donc ici d'autant plus grande que les portions, telles que CD, dans lesquelles Tair circule en montant, seront plus rapprochées de Torifice d'entrée A de Tair atmosphérique, et que les portions telles que EF, dans lesquelles Tair circule en desccndant,seront plus rapprochées de Torifice de sortie. Si la conduite se réduit à une longue galerie, dont Taxe soit contenu dans un plan sensil^ement horizontal, aboutissant à deux puits verticaux ou inclinés, foncés sur ses extémités, on aura ht «= 0, A,=3 0, et la hauteur motrice, une fois le mouvement commencé, sera à peu près égale à :

h y 1+0>00 S/5 t 1+0,00575 t " ^ l+Ô,00D75t' ^* *'^T+0,00375To *

Gomme <' est plus grand que t, cette hauteur motrice est moindre que celle qui a rompu l'équilibre dans l'origine, d'autant moindre d^ailleurs que la circulation est plus rapide.

Si Ton a a = , c'est-àr-dire si les deux orifices A et H sont au même niveau, l'équilibre existera dans l'origine. Si on trouble cet équilibre, en imprimant à l'air qui remplit la conduite, im mouvement dans un sens ou dans l'autre, ce mouvement imprimé, se ralentira, et s'arrêtera bientôt. Car la hauteur motrice prise, en supposant que la circulation de l'air continue dans le même sens, prend alors une valeur négative, ce qui fait voir que l'action des forces dues à la gravité et aux variations de température , tend à ralentir et à éteindre le mouvement. On s'en rend compte en observant que la colonne d'air descendante dans le puits, par où l'air entre, est nécessairement plus chaude , et par conséquent spécifiquement moins pesante que la colonne d'air montante dans le puits de sortie. Cependant ceci n'aurait pas lieu si la conduite était formée {PL XXI U^ fig. 8) de deux galeries horizontales et d'une petite longueur AC,FH s'ouvrant dans un même plan de niveau, et réunies par deux ouvrages montants, DC et FE, communiquant entre eux par une longue galerie horizon-

taie ou inclinée DE. Alors si le mouvement avait commencé dans le sens indiqué par les flèches dans la fig.S^ il persisterait dans le même sens , par la raison que la colonne d^air montante en CD serait plus chaude que la colonne d'air descendante en EF. En désignant la hauteur verticale des puits intérieurs, CD et EF par A, par ^'et i^^, les températures moyennes de Pair en mouvement dans ces puits intérieurs par T| la température de Tair sortant en H, qui diffère peu delàtempérature de la roche , et par T« la température de Taif , ïa hauteur motrice serait :

. 1+0.00375 T, 1+flr,00S7ST, .

et comme t^ serait nécessairement plus £^rand que i''^ cette valeur serait positive. Elle aurait d*£iilleurs une valeur numérique d^autarit plus grande que le courant serait plus rapide.

Nous résumerons, ainsi qu'il suit, les déductions précédentes ^ sur les courants d'air naturels qui s'établissent dans une conduite s6u* terraine , communiquant avec l'atmosphère par deux issues dififék*ente$.

11 s'établit un courant naturel dans une conduite souterraine de ce genre , toufés les fois qu'il existe , entre les deux issues , une diffé« rence de niveau en même temps qu'une différence de température entre l'air atmosphérique, et la roche qui forme les parois de la conduite. Cette dernière circonstance suffit, dans beaucoup de cas, sans le concours de la première , pour que le courant s'établisse. La température de la roche est d'ailleurs invariable , et égale ou supérieure à la moyenne des températures annuelles , observées à la surface.

(a) Quand Vair extérieur est pfus froid que la roche- y comme cela a toujours lieu en hiver :

lo L'air circule en entrant , par l'ouverture située au niveau le plus bas, et sort, après s^être échauffé, par l'ouverture la plus élevée;

2» Lorsque tes deux ouvertures sont au même niveau , la moindre force suffit pour dcHerminer un courant dans un sens ou dans Tautre, et la circulation de l'air persiste dans le même sens , une fois qu'elle à commencé , pourvu que la plus grande partie de la conduite souterraine soit située à un niveau plus bas que celui des orifices aboutissants au jour. Il existe généralement des circonstances locales quidé<> terminent le sens du courant ^

AÉRâGE des mines. 315

3^ La disposition particulière des diverses parties de la conduite est plus ou moins favorable à Pactivilé de la circulation. La plus favorable est celle où le puits par lequel Tair entre,est approfondi jusqu'au point le plus bas des travaux, et où le parcours est horizontal, du {ond de ce puits jusqu'au bas de celui par lequel Tair sort. La disposition la moins favorable est celle où Tair, après être descendu par le premier puits , remonte , pour redescendre ensuite une ou plusieurs fois , dans des puits intérieurs, avant d'atteindre celui par lequel il revient au jour. Si les deux ouvertures sont situées dans le même plan de niveau, il pourra arriver, dans ce dernier cas, que la circulation soit impossible.

(b) Lorsquel'air extérieur est plus chaudque les parois despuits eê galerie», comme cela a lieu sauvent pendant V été :

\o L^air extérieur entre par l'ouverture la plus élevée, et sort, après s'être refroidi, par l'ouverture la plus basse;

S" Lorsque les deux ouvertures sont situées^au même niveau, il ne s'établit pas de circulation naturelle, à moins que la conduite ne soit, en très-grande partie, creusée au dessus du niveau commun de ces d«ux ouvertures, cosMAe cela est indiqué, par exemple, flg. 8.

30 La disposition des diverses parties des excavations est plus ou moins favorable à la circulation. La moins favorable est celle où le puUfr d'entrée de l'air descend au point le plus bas des travaux , qui se prolongent ensuite horizontalement jusqu'au bas du puits de sortie. La plus favorable est celle où l'air, après avoir parcouru une galerie, remonte pav un puits intérieur à un niveau plus élevé, pour redescendre, à use distance assez considérable , par un autre puits intérieur. Les replis de la conduite dans le sens vertical favorisent la circulation , lorsque ces replis sont parcourus de façon que l'air monte avant de descendre. Les conditions les plus favorables à la circulation sont exactement l'inverse de celles qui lui sont favorables, lorsque l'air extérieur est plus froid que les parois des puits et galeries, et vice versa.

Lorsqu'il ne s'établit pas naturellement un eourant d^air continu dans un«; excavation à deux ouvertures, l'air nes'y renouvelle que lentement, par suite de la propriété de diffusion, dont jouissent les gaz. Influences des émanations gazeuses swr la circulation de Pair. — C'est en affectant le poids spécifique de l'air , que les variations de température produisent un courantcontinu dans une mine. Toutes les circonstances qui modifieront, comme le ferait une élévation ou un

31G CQAPITRE TIU.

abaissement de température , le poids spécifique, produiront des résultats semblaUes.TeHes sont les émanations gaseusesquiTiennent se mêler an courant d'air circulant dans des galeries de mines. Les variations dues à cette cause pourront être dans le même sens que celles qui sont dues aux changements de température, ou en sens contraire. Dans le premier cas, elles contribueront à activer le courant ; dans le second, elles le retarderont, et pourront Tannihiler, ou même déterminer un courant en sens contraire . Les émanations de gaz moins denses que Tair , tels que la vapeur d'eau dont Tair se sature près, que toujours, dans le parcours des galeries souterraines, et Thydrogêne proto-carboné, agiront dans le même sens qu'une élévation de température; les émanations de gazplusdenses que Tair, comme le gaz acide carbonique , agiront, au contraire, dans le même sens qu'une diminution de température , due à Faction des parois de la conduite.

Mofens de détermina im courant d'air continu dans les mines.

Pour qu'une mine soit bien aérée, il faut qu*on courant d\iir incessant et sufiisamment rapide, venant du jour, circule dans toutes ses parties, afin d'entraîner au dehors les gaz nuisibles qui s*y forment continuellement. Ce courant peu t^tre déterminé par la senle influence des difit^rences de poids siiécifique entre Ta ir atmosphérique et celui qui remplit les galeries, combinée avec une disposition convenable de l'ensemble des excavations souterraines, et des ouvertures qui les mettent en communication avec le jour. On dit alors que l'aérage est naturel. Ou bien, il exige l'emploi d'une force motrice continuellement agissante. Alors l'aérage est dit artificiel.

on doit, autant que possible, disposer l'ensemble des travaux souterrains, et les puits et galeries aboutissant au jour , de telle sorte que la circulation de l'air ait lieu naturellement , et que la force motrice, quand on est obligé d'y avoir recours , vienne aider l'action des causes naturelles. C'est pourquoi nous examinerons d'abord les circonstances, qui sont , pour les excavations de diverses formes , favorables à l'aérage naturel.

Jérage naturel. Excavations à une seuie ouverture; puits et galeries enereusement — L'air se renouvelle dans toutes les excavations de ce genre , par suite de la propriété de diffusion dont jouissent les gaz , mais il amve rarement que cela suffise pour que l'air y soitsalubre. Le renouvellement a lieu avec plus de facilité , lorsque la différence de poids spécifique entre l'air atmosphérique et celui qui a séjourné quelque temps dans l'excavation , concourt avec la propriété

AëR.\GE DES MINES. 217

de diffiisiof) , pour opérer le mélange. Si, parexemple, oirereuse un puits vertical , et que les fissures de la roche ne laissent dégager aueun gaz d^une nature particulière, Tair se renouvellera en général asser abondamment pendant rhiver , et difficilement , au contraire, pendant Pété. Dans Tbiver, en effet, Pair qui occupe le puits est moins dense qae T air atmosphérique, parce que,d*une part, Il reçoit, des parois du puits de la chaleur qui élève sa température, et que de Tautreil se sature presque toujours d*bumidité à cette température plus élevée. Il tend donc à monter dans Tatmosphère, en vertn de sa plus grande légèreté spécifique ; il est remplacé par de Pair froid venant du dehors , qui s'échauffe , se sature d*humidité[, et s'élève à son tour. S'il existe dans la roche des fissures qui laissent dégager de Phydrogène proto-carboné , celui-ci , en se mêlant à Pair intérieur, le rendra encore moins dense , et favorisera par conséquent le renou» vellement. Si , au lieu d'hydrogène carboné , il arrive par les fissures du gaz acide carbonique , Peffet inverse aura lieu , et comme l'acide carbonique est irrespirable à un haut degré, Paérage naturel pourra devenir insuffisant , à une très-petite profondeur. Pendant l'été , le refroidissementdû à l'action des parois du puits rend Pair intérieur plus dense , et la diffusion s'opère lentement , à moins qu'un dégagement naturel assez abondant d'hyprogène proto-carboné ne vienne la favoriser : aussi Pair sera-t-il généralement insalubre dans cette saison , si Pexcavation n'a pas de grandes dimensions , et une trèslarge issue.

L'aérage naturel d'un puits vertical est considérablement activé par desôltralions d'eau venant de la partie supérieuredu puits, parce que les filets d'eau , en tombant , entraînent de Pair avec eux , et déterminent ainsi des courants descendants le long de la paroi à l'endroit où Peau tombe , tandis que des courants ascendants s'établissent près de Paxe ou sur la paroi opposée. Enfin , plus les dimensions du puits sont grandes , et plus Pair s'y renouvelle avec facilité.

Si l'on creusait une galerie inclinée en montant, les circonstances favorables à Paérage seraient inverses de celtes que nous venons d'indiquer : il serait meilleur en été qu'en hiver ; un dégagement de gaz acide carbonique ne le contrarierait point, tandis qu'un dég^ement d'hydrogène proto-carboné le ralentirait beaucoup.

Dans une galerie horizontale dont la section transversale est un peu grande, i| s'établit ordinairement deux courants en sens inverse , Pun à la partie inférieure, l'autre vers le faite. En hiver, le courant d'air sortant est à la partie supérieure,tandis qu'un courant d'air plus froid, venant du jour, s'établit près du sol. L'inverse a lieu pendant Pété ,

à moins qirun dégaçementd'hydrogèneppoto-carboné ne rende encore Pair intérieur moins dense que Tair extérieur , quoique celui-ci soit plus chaud. Ces deux courants s^établissent d*ailleurs d*autant plus nettementet plus facilement que la galerie a plus de hauteur et de largeur. On peut remarquer que , les divers points de Tembouchure d'une galerie horizontale se trouvant à des niveaux différents j il se passe ici quelque chose d*analogue au courant continu , qui s^élabllt dans une conduite communiquant avec le jour par deux ouvertures situées à des niveaux différents.

Cloison» établie» dan» le» puit» ou galerie» , pour faciliter le renouvellement de l'air. -^ Lorsque Taérage n*est pas suffisant dans un puits ou une galerie isolés , il suffit, pour Tactiver, de les diviser en deux parties par une cloison en planches dont les intervaHes sont bouchés avec de la mousse ou de la terre argileuse , et que Von prolonge au furet à mesure de Tavancement jusqu*àu près do fond de Texcavation. L'un des compartiments dans lequel passent les ouvriers et les vases qui servent à enlever les déblais , est généralement plus grand que Tautre. Celui-ci peut être mis en communication avec une cheminée ou tourelle en maçonnerie qui s*élève à une hauteur de pftisieurs mètres au dessus de Torifice. Si c'est un puits dont il s^'agit , la cloison sera établie dans un plan vertical parallèle à Paxe du* puits. S'il s'agit d'une galerie , cette cloison sera encore parallèle à l'axe de la galerie , horizontale ou verticale. Bans le premier cas , elle pourra former un plancher sous lequel couleront les eaux filtrant des parois, tandis qu'on établira au dessus le chemin pour les ouvriers et le passage des brouettes ou chariots. Ce plancher devant avoir une grande solidité , sera établi sur des traverses horizont«rle» appuyées sur les deux parois. La cloison pourra aussi être établie près du faîte de la galerie en laissant au dessous d'eHe , comme sous un plafond , la voie de passage. Lorsqu'on est déterminé à construire un plancher solide avec voie de roulage par dessus ^ il est souvent utile de mettre le com^ partiment supérieur en communication avec la cheminée , et de laisser entièrement ouvert l'espace au dessous du plancher. Il est alors nécessaire de tenir la galerie supérieure au plancher fermée par une' ou deux portes, qui ne s'ouvrent que pour livrer le passage aux ouvriers et aux chariots. La cheminée est étabKe en arrière des portes , et communique avec la galerie par un petit puits foncé sur sa direction. La fig. 9, PL XXI Jl^ montre cette disposition; G est une galerie horizontale percée sur le flanc d'une montagne MN , F le boat de celte galerie , ABC le plancher horizontal qui se continue jusqu'en C à quelques mètres du fond ip^p^ sont deux portes qui doivent être

ÂÉRAGft DES Mlil£S. SIO

iemies constamment fermées , et s^ouvrent seulement pour le pas* sage des ouvriers et des chariots. On les place à une assez grande distance Tune de Tautre pour qu*un routeur et son chariot , ou un train de chariots , quand le roulage s'opère de cetl« façon , puisse tenir dans V intervalle qu'elles laissent entre elles , de sorte que, lors-' qu^on ouvre la porte p^ , on ait déjà refermé la première. P est un* petit puits surmonté d'une cheminée K. Si le puits P était suffisamment profond , cette dernière construction deviendrait inutile.

Lorsque la galerie que Ton veut aérer a une grande largeur, il peut être plus commode de la diviser en deux compartiments par une cloison verticale. Dans tous les cas , la division de Texcavation en deut compartiments en fait une véritable conduite allongée qui communique avec le jour par deux ouvertures. La cheminée a pour but d'élever Tune de ces ouvertures à un niveau supérieur à Taotre ; unecirculation continue d'air s'établit alors naturellement, tantèt dans un sens, tantôt dans l'autre, suivant la différence de température des parois de l'excavation et de l'air atmosphérique.

Caisses d'aérage. — On ne donne le plus souvent aux puits, et surtout aux|;aleries de mines, que de petites dimensions , dans un but d'économie ou de solidité. La nécessité de conserver un passage suffisamment large, pour le service de la mine, oblige à faire uii compartiment beaucoup plus grand que Tautre , et quelquefois , surtout lorsque rétablissement de lâ cloison ne doit être que temporaire, on lui substitue une simple conduite en bois , composée ée caisses cafrées ou rectangulaires mises bout à bout. Chaque caisse est formée de quatre planches bouvetées et clouées; elles s'emboitent les unes dans les autres à la' manière des portions de tuyaux dépoêle, ainsi qite Tindiquela fig, 10, Pl„ XXIII. A, section d'une des caisses par uâ plan normal à son axe; B, section longitudinale de deux caisses mises bout à bout. Les joints des caisses sont calfatés avec desétoupes ou eUdiiits dé glaise. Cette conduite est placée dans un angle du puits ou de la galerie , suspendue à des crampons en fer s'il s'agit d'un puits , posée sur le sol ou suspendue près du faite si c'est une galerie. En dehors de l'excavation , elle est mise en communication avec une cheminée. On se contente même souvent de prolonger la conduite en bois {flg, 10) en l'élevant verticalement de quelques mètres en dehors de l'excavation. Une tourelle en maçonnerie est préférable , parce que la température de ses parois inférieures est beafucoup moins a£Pectée par la température de l'air extérieur.

Pour que l'établissement d'une cloison continue ou d'une conduite en planches soit efficace, la condition la plus importante est que la-

220 CHAPITRE VllI.

secUon du compartiment étroit , isolé par la cloison , ou la section intérieure de la conduite soit aussi grande que possible. Il résulte , en effet , des formules données précédemment que le volume d*air qui circule dans une conduite augmente, toutes choses égales d^aiUeurs, à mesure que la section est plus grande. On doit donc , sans se laisser influencer par le désir d'économiser sur la C4instruciion de la cloison ou de la conduite , disposer, pour l'établir , de la totalité de Tem* placement que Ton peut se ménager, sans trop gêner la circulation des ouvriers et des vases d'extraction (1).

Les moyens indiqués ci-dessus pour Taérage d'une excavation isolée en voie de creusement , sont généralement efficaces et suffisants pendant Tliiver « lorsque l'excavation n'est pas Irès-^teudue , et que la circulation n'est pas contrariée par un dégagement assez abondant de gaz d'une densité différente de celle de l'air atmosphérique , comme , par exemple , un dégagement de gaz acide carbonique sortant des fissures de la roche sur les parois d'un puits. Ils sont au contraire ordinairement insuffisants*, dès que la température atmosphérique devient égale ou supérieure à celle des parois de l'excavation , à moins que l'aérage ne soit favorisé par un dégagement particulier de gaz, ou par la très-grande section de l'excavation principale , et de la conduite établie pour l'aérage.

Manches ouvertes du côté du vent, ou à l'opposé du vent*— Momentanément, on peut utiliser l'influence du vent , en surmontant l'orifice supérieur de la conduite ou de la cheminée par une manche en grosse toile, ouverte du côté d'où vient le vent, comme cela se pratique pour aérer les chambres basses des navires, ou pour amener de l'air dans l'espace où est établi le foyer des machines dans les bateaux à vapeur. Mais ce remède temporaire ne peut être donné comme un moyen sur; il n'est applicable d'ailleurs que dans lecasoù l'air frais descend parla conduite ou le tuyau d'aérage, ce qui est le cas le plus rare. Si l'air sort de la mine par cette conduite, il faut la terminer par une sorte de chapeau qui s'ouvre dans une direction opposée à celle

(1) On emploie quelquefois, au lieu décaisses en planches, des tuyaux de tôle ou même de zinc. Quand on emploie la tôle, il arrive presque toujours qu'on se laisse aller, pour éviter une trop grande dépense, adonner à la conduite un diamètre trop petit. Les conduites en zinc sont d'un très-mauvais usage dans les mines, à cause de la facilité avec laquelle elles sont percées par le moindre choc. Nous n'hésitons pas à conseiller l'emploi de conduites en bois dans tous les cas.

AÉRAGE DES MINES. Sil

du vent. Ce dernier moyen a peu d'efficacité. Lorsque la circulation naturelle est insuffisante, il faut généralement y pourvoir par remploi d*une force motrice continue, et recourir à rim des moyens d*aérage artificiel qui seront décrits plus loin*

Excavations communiquant avec le jour par deux ou plusieurs ouvertures.— Si Texcavation se réduit à un long boyau, débouchant au jour par ses deux extrémités, elle constitue une conduite unique, dans laquelle s'établira naturellement un courant d'air confinu, toutes les fois que les deux ouvertures seront ù des niveaux différents. Nous avons fait connaître les cir<;onstances qui déterminent le sens du courant, et donné l'expression de la hauteur génératrice du mouvement avec assez de détails pour nous dispenser d'y revenir. Mais nous devons insister ici sur Tinfluence qu'exercent , toutes choses é^^ales d'ailleurs , sur la circulation , la longueur et les dimensions de l'excavation. Pour fixer les idées, concevons qu'elle consiste en une galerie horizoniale , aux extrémités de laqueIle*sont foncés deux puits verticaux. Si la longueur de la galerie G (fig. Il, pi. XXfll.) est très-grande , par rapport à la profondeur verticale des deux puits, si ceux-ci ont une section égale à celle de la galerie , ou plus grande, et si en même temps les variations de température de l'air, dans le parcours , sont comprises entre des limites peu étendues , ne dépassent pas, par exemple , 50 ou 40 degrés centigrades , les termes du dénominateur delà valeur de Q, dans la formule générale de la page 207 seront tous assez petits, par rapport à celui qui est introduit , par le frottement de Pair dans la galerie G; désignant par L la longueur de cette galerie, par A. l'aire de sa section, par P le périmètre de celte aire , le dénominateur de la valeur de Q différera trèspeu de :

'a ^ A2 14-0,00575 Ti

En supposant les températures /^ t^* et Ti identiques, on voit que

le volume Q sera inversement proportionnel à la racine carrée de l'ex-

P^L pression —X-j.

Si l'aire A était un cercle de rayon R, on aurait As=*R* et le périmètre P de celte aire serait la circonférence de rayon R égale à 2xR.

Le rapport— serait donc égal à ^. En général , on pourra poser

3Î2 CHAPITRE Vill.

--«r-, R étant une certaine longueur qu'on appelle le rayon moyen

de la section de la galerie ; on aura alors :

D*où Ton voit que le volume Q est proportionnel à Taire A d€ la section 9 à la racine carrée du rayon moyen , et inversement proportionnel à la racine carrée de la longueur de la galerie. D'ailleurs , pour des sections de figures semblables, les rayons moyens sont entre eux comme les contours, ou comme les racines carrées des aires des sections.

De là les conséquences suivantes :

1° Dans des galeries de sections égales, et qui ne différeront que par la longueur, les volumes et les vitesses des courants d'air qui circuleront naturellement, sous Tinfluence des mêmes circonstances, seront inversement proportionnels auiE racines carrées des longueurs. Ainsi , si la longueur d'une galerie est quadruple de la longueur d'une autre galerie de même section , le volume et la vitesse de l'air dans la première seront la moitié du volume et de la vitesse de l'air dans la seconde.

2** Dans des galeries de même longueur, mais de sections difiPérentes, si le rayon moyen reste le même , les volumes d'air qui circuleront, sous rinduence des mêmes causes, seront directement proportionnels aux sections. Les vitesses de l'air seront les mêmes, puisque ces vitesses sont proportionnelles aux volumes, et en raison inverse des sections, et que le rapport des volumes aux sections demeure constant. Par exemple, supposons que, deux puits P^ P^ {fig. 11 , p/. XXKI), étant réunis par une galerie très-longue G, une circulation continue d'air s'établisse d'un puits à l'autre. Si les mêmes puits P, P^ sont réunis pardeux galeries parallèles en tout semblables à la galerie G {flg. 13) , le volume d'air total qui circulera dans les deux galeries G, G', sera, dans les mêmes circonstances, sensiblement double du volume qui circule dans la galerie G {fig. 11), et par suite chacune des galeries G, G^ sera parcourue par un courant ayant à très-peu près même volume et même vitesse que le courant qui passait dans la galerie unique G, c'est-à-dire que les deux galeries G, G^ seront aussi bien aérées, sous l'influence des mêmes causes, que l'était une seule d'entre elles. Cette conclusion est fort importante. Elle subsiste , dans tous les cas où la profondeur des deux puits P, P^ est une petite fraction

AERAGE DES MINES. 223

du développement total de Tune des galeries 0, G^ qui les réunissent et que ces puits ont d'ailleurs une section égale ou plus grande que les sections réunies des deux galeries G et G^, de sorte qu'on puisse négliger TinCluence des résistancesdues à Taction des parois des puits* Ces eond liions se rencontrent dans les mines dont les travaux ont une grande étendue.

3» Dans des galeries de même longueur et de sections différentes , les volumes d'air qui circuleront sous Tinfluence des mêmes circonstances seront, en général, directement proportionnels aux produits des sections multipliées par les racines carrées des raxons moyens ; «i si les sections sont des figures semblablos, les volumes seront proportionnels aux prodmts des sections par les racines carrées de leurs côtés iiomologues. Dans ce dernier cas , les volumes d^air croîtront plus rapidement que les sections , et par conséquent les vitesses du courant augmenteront dans le même sens que les volumes. Elles seront entre elles eorame les racines carrées des côtés homologues des sections. Celte proposition esl sujette aux mêmes restrictions que la précédente : elle n'est applicable qu'à des galeries très-longues , par rapport au développement des puits, ou bouts de galeries qui les mettent en communication avec le jour. On se tromperait beaucoup, §i on voulait en faire l'application à des galeries souterraines d'une petite étendue , qui feraient partie d'un grand développement de travaux.

L'ensemble des excavations souterraines qui forment une mine ne se compose ordinairement pas d'une ou deux galeries parallèles, mais d'un grand nombre de galeries , percées dans différents sens , qui communiquent entre elles , et occupent une étendue superficielle plus ou moins considérable , dans le plan du gîte exploité. Quelquefois aussi l'exploitation s'étend à la fois sur plusieurs gites parallèles, ou qui se croisent. Dans tous les cas, il est nécessaire que l'air se renouvelle dans tous les lieux fréquentés par les ouvriers. Lorsque ces galeries ont une grande section et une longueur médiocre , si les deux issues par lesquelles elles communiquent avec le jour ne sont pas très-éioignées , et s'il n'y a pas de dégagement de gaz nuisibles venant des fissures ou des cavités de la roche , l'air se renou* velle ordinairement partout en quantité suffisante, sans qu'il soit besoin d'avoir recours à des dispositions particulières. 11 en est ainsi dans les mines de sel gemme de la Lorraine , du comté de Chester , et dans presque toutes les mines de bouille du centre et du midi de la France , qui sont exemptes d'un dégagement d'hydrogène carboné, on d'acide carbonique ; la grande puissance des couches , dans ces

un CHAPITRE VIll.

localilés, permet de donner aux galeries de grandes dimensions , et les puils y sont fort rapprocbés*

Portes destinées à ralentir la circulation de l'air dans certaines galeries. — 11 arrive souvent , en hiver , lorsque Taérage naturel est le plus actif , que le courant d*air serait trop vif ^ et générait les ouvriers dans les galeries qui mettenten communication directe les deux ouvertures allant au jour. On remédie à cela en plaçant dans les passages où le courant prend une vitesse gênante pour le travail , des portes qui , fermant mal , laissent libres des intervalles par lesquels Tair passe , et que l'on peut augmenter ou diminuer à volonté. On crée ainsi des rétrécissements à travers lesquels Pair prend une grande vitesse « et éprouve des résistances qui absorbent une partie de la hauteur génératrice du mouvement. IL y a dimiBution de la rapidité du courant d'air dans les galeries où ces portes sont placées; une portion de cet air reflue dans les galeries latérales où il passe en faisant un plus long circuit^ enfin la masse totale d^air , circulant dans les travaux , est diminuée.

Cheminées construites pour activer l'aérage naturel. — Pour activer la circulation , due aux différences naturelles de température de la roche et deTair atmosphérique, ilsufiit d'augmenter ladifférence de niveau entre les orifices d'entrée et de sertie de Tair. On atteint ce but en surmontant le puits dont Torifice est le plus haut d'une cheminée, ou plutôt d'une tour en maçonnerie. Pendant la safsea '^roide ^ lorsque l'air sort par l'orifice le plus élevé, la colonne d'air, qui s'élève dans l'intérieur de la tour , y conserve à peu près la ten~ pérature qu'elle a acquise dans le parcours des galeries souterraines, et la hauteur génératrice du mouvement est augmentée d'une quantité proportionnelle à toute la hauteur de la cheminée. Pendant l'été, le courant ayant lieu en sens inverse , ce moyen est beaucoup moins efficace , parce que les parois intérieures de la cheminée finissent par prendre , sous l'influence du courant d'air qui y descend , une température sensiblement plus élevée que celle des galeries souterraines, et qui s'approche de la température de l'air entrant. La section intérieure de la tour doit être suffisamment grande pour que le termeintroduit au dénominateur de la valeur de Q ( page 3d7 ) , par le frottement de l'air qui y circule , n'influe pas d'une manière notable £ur cette valeur de Q.

Lorsque les travaux d'une mine communiquent avec le jour par plus de deux ouvertures , l'aérage devient généralement d*atttantplu5 facile à opérer queles ouvertures sont plus multipliées. Quand 4^les sont rapprochées les unes des autres, et que les galeries sont spa-

AÉRAaE 0B8 MINES. nS

câeittes , la drcHlatkm naturelle y est presque toiiJours suttiaotc , «ans quMl soit nécessaire de recourir à des dispositions partieuUère&. Lorsqu'elles sont éloignées, et que les galeries ont un grand dé?eloppeatent , on peut distribuer les travaux en divers groupes dont eteeun est aéré par un courant qui va de Tune des ouvertures à une autre. La même issue peut d'ailleurs élre commi^ne à Tair entré par deux ou plusieurs orifices différents , comme aussi le courant d'air , qui est entré par une des ouvertures, peut se diviser en deux ou plusieurs branches , qui aboutissent à des issues diverses. Nous reirieiidrons sur ce si^et , que bous ne faisons qu'indiquer ici, dans la piariie de ce ebapitre, où nous traiterons delà distribution du courant d^airdaas Tensemble'des excavations souterraines.

La iempéraiurê de Pair , dtm$ les gtUeriea des mines étendues , . eei généfolemêni supérieure é celle des parois, — - L'aérage naturel est toujours meilleur dans les climats tempérés ou septentrionaux , comme celui de la Irance et du nord de FEurope , pendant l'hiver que fiendant l'été. Cela tient, d'une part , à ce que la différence de tem* pérature entre les parois des excavations et l'air atmosphérique est plus grande en hiver qu'en été , et , d'autre part , à ce qu'il existe toujours , dans les mines , d'autres causes qui élèvent la température 4e Vair qui y circule , de sorteque celle-ci est généralement supérieure à celle de ta rocke {%). Ces causes sont la présence des ouvriers , des

(1) Le 6 septembre 1837 , j'ai trouvé la température du courant d'air qui aérait les travaux delà fosse n» 6, aux mines de houille du Grand- Hornu (Belgique), de 19 degrés centigrades. Le thermomètre que fat placé dans un trou de fleuret , qui avait été pratiqué une heure d'avance au front de taille située à 323 mètres de profondeur verti* cal^ , devant laquelle j'ai pris la température de l'air , n'a marqué que 1C degrés 1/2 centigrades. Ainsi l'air était à une température supérieure de 2 degrés 1/2 à celle de la roche. La température de l'air atmosphérique, près de l'orifiee du puits d'entrée, était de 10 degrés 1/4 centigrades au moment où je descendis dans la mine , et de 19 degrés an moment où je remontais au jour.

Dans les premiers jours d'octobre 1857 , j'ai trouvé la température du courant d'air qui passait sur le front d'une taille de la mine de houille de l'Espérance , près Seraing-sur-Meuse , de 21 degrés centigrades , tandis que le thermomètre placé dans un trou de fleuret pratiqué dans cette taille, n'a marqué que 19 degrés. La profondeur verticale delà taille au dessous de l'orifice du puits était de 444 mètres. La température de l'air atmosphérique près de l'orifice du puits d'entrée de rair,étaitde 11 degrés. Sur lefrpnt d'une autre taille delà

TOMK II.

SS6 CHAPITRE Vlil.

feux allâmes , et quelquefois les actions chimiques qui s>xerceBt sur les matériaux déposés dans les galeries. A cela il faut ajouter que Tair se sature toujours d*humidité , ce qui contribue à diminuer sa pesanteur spécifique , et agit comme le ferait une surélévation de température , c*e8t-à«dire pour favoriser la circulation en hiver et la ralentir en été.

Si les circonstances locales , qui tendent à diminuer le poids spécifique deTair à mesure qu*il parcourt les travaux, n^xîstaientpas, et si la température de la roche était la seule cause qui déterminât le courant , nous avons vu que le sens de ce courant devrait être en été, inverse de cequMl est en hiver. Cependant il n*en est pas toujours ainsi. Dans quelques mines de houille des environs de Liège , qui sont aérées naturellement, et dans lesquelles il existe entre les puits d*entrée et de sortie de Pair une grande différence de niveau , augmentée encore par la construction d'une tour en maçonnerie sur le puits supérieur, le sens du courant demeure le même en été et en hiver. Il y a dans ces mines un dégagement d'hydrogène proto-carboné qui joue sans doute le rôle le plus important dans ce phénomène. Je n*ai pas constaté moi-même le fait, qui m^a été communiqué par M. A. de Vaux, ingénieur en chef des mines de la province de Liège.

L'aérage naturel est irrégulier par ce que les conditions qui le déterminent sont très-variables. Il est généralement insuffisant pour les mines étendues dans lesquelles les puits ne sont pas très-rapprocbés Tun deTautre, elTon est obligé, pour y déterminer une circulation d'air suffisante , de recourir à l'emploi d'un des moyens suivants:

Jérage artificiel. Des appareils employés pour déterminer la circulation de l'air dans les mines , lorsque Vaérage naturel est insuffisant. Foyers d'aérage, — La variation de température que l'air subit dans le parcours des galeries souterraines est la cause déterminante de la circulation qui s'y établit naturellement. Pour l'activer, il suffirait d'augmenter par un moyen artificiel cette varialion de température, de sorte qu'on serait conduit à établir au bas du puits par lequel l'air sortirait naturellement, un appareil capable d'a£Pecter la température de l'air dans le même

même mine, plus éloignée du puits vertical d'extraction et de descente de l'air , la températuae de l'air était de 24 degrés. Je n'ai pas pris la température de la roche; mais elle était certainement tout au plus égale à 19 degrés , car cette taille était située à une moindre profondeur verticale , que celle où j'ai pris la température de la roche.

sens que les parois des galeries , c*est-à-dire d^échauffer Tair sortant ou de le refroidir, suivant que la température aurait déjà augmenté ou diminué dans le parcours des galeries souterraines. Mais celte imitation simple du procédé de la nature présenterait des inconvénients et des difficultés de plus d*un genre. D*une part, on n*aurait pas de moyen simple et économique de refroidir artificiellement le courant d*air; d^autre part, il faudrait changer, suivant les saisons , les procédés d^aérage en même temps que le sens du courant , et il serait impossible à toutes les époques de Tannée ou même de la journée , de saisir le moment ou un procédé devrait être substitué à Tautre. Il y a au contraire un moyen facile et généralement économique d'élever la température d*un courant d'air; il consiste à faire passer sur un foyer en combustion le courant ou simplement une portion de Tair qui se réunit ensuite et se mêle , ainsi que les gaz chauds y produits de la combustion , au courant général, l/action d*un foyer semblable sera secondée pendant Thiver par Tinfluence de la température des parois , par les sources de chaleur particulières qui existent dans les mines, par la vapeur d'eau dont Pair se sature. Elle sera contrariée , il est vrai, pendant Tété, par rinfluence de la température des parois; mais la plupart des autres circonstances locales agiront encore dans le même sens que le foyer , et d'ailleurs la différence de température de l'air atmosphérique et des parois de la mine sera toujours moindre en été qu'en hiver, et d'autant moindre que les mines seropt à une plus grande profondeur. On n'a donc jamais tenté, à ma connaissance , d'activer la circulation natu* relie de l'air, dans les mines, par un abaissement artiâciel de température; et les foyers destinés à élever la température de l'air sont au contraire un moyen commode et généralement en usage en toute saison. On les appelle foyers d'aérage.

Choix de l'emplacement du foyer d'aérage. — Le foyer d'aérage, pour avoir toute l'efficacité possible , doit être établi au bas du puits par lequel l'air sort de la mine , et remonte au jour après avoir parcouru les galeries souterraines.

L'établissement du foyer en dedans des travaux , sur un point éloigné du puits de sortie , aurait le double désavantage de rendre impossible le passage des ouvriers dans la partie des galeries com^ prise entre le foyer et le puits , et d'augmenter en pure perte les résistances au mouvement de l'air dues au frottement , par ce que l'élévation de température , en dilatant l'air , augmente sa vitesse. D'un autre côté , un foyer établi sur un point intermédiaire entre le ^nd du puits et la surface du sol, serait moins efficace que s'il était

|ildeé au bas du pufts; car la température due à Taction du toftit au^pooente la hauteur génératiice du mouTement d*ttne quantité proportionnelle à la hauteur terticale de la colonne d'air chaud comprise entre le foyer et Torifice d'écoulement de Tair au jour. C'est donc une disposition très-videuse que celle des foyers situés à une petite profondeur an dessous de la surfece , ou des toc-féux suspendus dans un puits peu profond , même quand ce puits est surmonté d'une cheminée en maçonnerie.

Les foyers doirent être établis à la plus grande profondeur possible , c'est-à-dire au bas du puits par lequel l'air sort; plus ce puits est profond, plus une même élératlon de température communiquée à l'air est efficace. C'est ainsi que sont placés les foyers dans les grandes mines de houille du nord de l'Angleterre , et dans celles du département du Nord , en franco.

Dispositions des foyers d'aérage ei des puits de sortie de l'air échauffé, — Le fbyer peut-être établi , ainsi que le représente la fig, 14 f PL XXII I^ dans le bout d'une galerie G, aboutissant au puits P , par laquelle arrive la totalité de Pair qui a circulé dans les travaux. Il consiste alors simplement en une grille horizontale posée à une élévation suffisante au dessus du sol de la galerie G , pour que les cendres et autres résidus solides de la combustion puissent être enlevés à l'aide de crochets et de pelles. Le combustible est chargé en a sur le devant de cette grille. Une grille basse hc^ inclinée en arrière de façon à ce que son plan forme un angle obtus avec celui de la première , est destinée à retenir le combustible pour qu'il ne tombe pas en arriére. Ce genre de foyer doit être parfaitement dégagé sur le devant , et autant que possible en arrière \ il est même convenable d'élargir la galerie G à l'endroit où il est placé , de façon que la surface libre pour le passage de l'air , y soit au moins aussi grande que celle de la galerie en avant.

Il est presque inutile de dire qu'il faut revêtir les parois et le faite de la galerie, à l'endroit du foyer, et Jusqu'à une petite distance en arrière, d'un bon muraillement en briques, et que si l'on est dans une mine de bouille, il convient déplacer le foyer dansunegalerie creusée, non dans répaisseur de la couche mais dans le rocher, dût-on en pratiquer uae exprès povr cet usage. La totalité de l'air, qui arrive par la galerie G, traverse l'emplacement du foyer, et le courant chargé des pro-

duits de la combastion , ayant acquis une température plus élevée , arrive au puits P par lequel il remonte au jour. La disposition décrite ei-dessus est la plus simple, mais elle prée»to des inconvénients qui font qu'elle est rarement adoptée. Ainsi le

loyer intercepte la communication de la galerie avec le puit$. Celui* ci ne peut donc servir ni à Textraction des minerais , ni au passai des ouvriers ; il est peu convenable , d'ailleurs , d'y placer des pompes d'épuisement, parce que Teau élevée par les pompes r^froir dirait Pair chaud ascendant, que les fuites d'eau des tuyaux montants ou des bâches contrarieraient l'ascension de l'air, et qu'enfin les réparations aux pompes , qui sont toujours assez fréquentes » se feraient difficilement, à cause de la fumée et de la température élevée. Aussi cette disposition n'est adoptée que dans le cas où le puits P n'a pas d'autre usage que celui de servir à la sortie de Tair; alors, on peut augmenter l'efiFet du foyer , en surmontant ce puits d'une tour en maçonnerie , qui prolonge la colonne d'air chaud au dessus de la surface du sol. La section intérieure de cette tour doit être grande, pour que l'air ne soit pas obligé d'y prendre une trop grande vitesse , qui serait accompagnée d'une résistance considérable.

Foyers d'aérage établis latéralement à la galerie principale^ dans une excavation spéciale, —Une disposition plus fréquemment adoptée consiste à établir le foyer , dans une excavation latérale au puits, pratiquée exprès, ou dans une galerie secondaire abandonnée, qui ne sert plus au roulage des minerais. La fig. 13 représente cette disposition. La galerie principale G demeure tout à fait libre. E est l'excavation dans laquelle est établi le foyer F. Elle communique avec la galerie G , par un boyau hh. C'est une galerie inclinée , qui partant de l'excavation E ,va rejoindre le puits P, à une hauteur variable au dessus du fond. p,p, sont deux portes établies dans le boyau AA, qui ne ferment pas hermétiquement, et dans lesquelles on ménage de petites fentes pour laisser passer un filet d'air, qui se détache du cou* rant général , et vient alimenter la combustion du foyer. La plus grande partie de Pair se rend au puits , en continuant de suivre la galerie G. L'air chaud et les produits gazeux de la combustion , montant par la cheminée inclinée C , se réuuissent et se mêlent au courant ascendant dans le puits , qui reçoit ainsi le même acroissement de température que si la masse totale d'air eût passé sur le foyer. Dans l'un et Pautre cas , Paccroissement de température du courant est proportionnel à la quantité de chaleur produite parla combustion, et par conséquent à la quantité de combustible brûlé, et en raison inverse de la masse totale du courant d'air.

Avantages des foyers établis dans des excavations spéciales, — • Avec le foyer latéral on peut utiliser le puits P et la galerieG pour le passage des ouvriers et Pextraclion des minerais. Cette disposition permet aussi de régler plus facilement la combustion , en raiton 4e

250 CHAPITRE TIH.

ractivitéque doit avoir la circulation de Tair, puisque Ton peut augmenter ou diminuer le volume d*air arrivant sur le foyer. Elle offre surtout un avantage de la plus haute importance , et sur lequel nous devons insister d^une manière toute particulière , dans les mines où il se dégage du gaz hydrogène carboné. En effet , dans ces mines , il peut arriver que le courant d*air qui a parcouru les travaux , soit chargé , en arrivant au bas du puits de sortie , d'une quantité de gaz inflammable assez grande , pour que Tinflammation avec détonation pût avoir lieu au contact de la flamme. Dans ce cas , il y aurait une grande imprudence à diriger le courant d'air chargé de gaz inflammable^ sur un foyer, et il semble d'abord que ce motif doit faire proscrire les foyers d'aérage dans les circonstances indiquées cidessus. Cependant on peut encore employer avec sécurité un foyer disposé latéralement, comme l'indique la fig. 15 , en ayant soin d'alimenter la combustion avec de l'air non chargé de gaz , et de donner à la galerie C un développement assez grand , pour qu'aucune étincelle venant du foyer , n'arrive dans le puits où les gaz chauds se mêlent au courant vicié. Une longueur de 15 à 20 mètres suffit toujours pour cela , lorsque le combustible employé est de la houille. G*estavec ces précautions que les foyers d'aérage sont usités dans les mines du nord de l'Angleterre et de la France , où il y a dégagement de gaz inflammable.

Disposition des foyers dans les mines de houille du nord de r Angleterre, — En Angleterre , dans les raines du Northumberland et du comté de Durham , le courant d'air arrivé au bas du puits d'entrée est subdivisé en plusieurs branches qui parcourent divers quartiers d*une mine étendue , lesquels sont isolés complètement les uns des autres , en ce qui concerne l'aérage , par des piliers de houille massive , des cloisons en briques ou des portes doubles fermant hermétiquement. Il n'arrive guère que tous \qs quartiers^ dans lesquels les travaux souterrains sont ainsi subdivisés , soient également infectésdegaz inflammable. Les uns sont beaucoup plus dangereux que les autres. En conséquence , on emprunte à la branche du courant d'air qui a parcouru le quartier le moins infecté , la quantité d'air nécessaire pour alimenter la combustion du foyer d'aérage , tandis que les autres branches du courant, beaucoup plus chargées d'hydrogène carboné, viennent déboucher dans le puits de sortie de l'air, par une ou plusieurs galeries disposées à cet effet, et dont les extrémités sont à un niveau inférieur ou supérieure l'orifice de la cheminée ou do conduit par lequel arrivent dans le puits les gaz chauds qui ont passé sur le foyer. La méthode de diviser une mine de houille en quar-

AÉ&AOE DBS MINES. 251

tiers isoiét , de subdiviser le courant d'air en plusieurs branches , et d'alimenter le foyer arec l*air quia parcouru les travaux situés dans le quartier le moins infecté, parait avoir été introduite assez récemment dans les mines de houille du nord de Tàngleterre , par M. Buddie« célèbre inspecteur des houillères de ce pays, auquel Tart des mines est redevable de beaucoup d*autres améliorations également importantes.

Dùponitan des foyers d'aèrage à ^nstn.-* Dans les mines de houille du nord de la France , exploitées par la compagnie d^Ânzin , la combustion du foyer d*aérage • disposé latéralement au puits de sortie deTair, n*est jamais alimentée par de Tair qui ait circulé dans des excavations , où se dégage de Thydrogène carboné. L'air qui passe sur ce foyer, descend le plus souvent du jour par une série de petits puits, creusés à côté du grand puits vertical qui sert à Textraction de la houille , en même temps qu'à la sortie de Tair ; ces petits puits , appelés beurtiaSf contiennent les échelles par lesquelles montent et descendent les ouvriers, auxquels il est expressément défendu de se placer dans les bennes ou cuffats élevés par les machines d'extraction. Du pied du beurtia qui se trouve au niveau de la chambre du foyer, part une galerie qui conduit dans cette chambre Tair descendant du jour, avant qu'il ait circulé dans aucune galerie souterraine. La quantité d'air est réglée par deux portes, dans lesquelles on ménage des ouvertures suffisantes^ et toujours très-petites. Les beurtias aux échelles ne sont d'ailleurs indépendants du puits principal que dans le terrain houiller. Sur toute la hauteur des terrains aquifères , qui dans les exploitations du Nord recouvrent celui-ci sur une épaisseur variable de 30 à 80 ou 00 mètres, ils sont remplacés par un compartiment séparé du puits principal par une cloison en planches , appelé gojrau ou rojron^ qui se termine au dessous des trousses colletées et picotées formant l'assise fondamentale du cuvelage. Là , il est fermé par le bas , et mis en communication , par un bout de galerie , avec le beurtia supérieur.

Lorsqu'il existe des galeries aboutissant au puits de sortie de l'air , dans lesquelles il n'y a pas de dégagement d'hydrogène carboné, on se sert aussi à Anzin, pour alimenter la combustion, de l'air qui a circulé dans ces galeries.

Le principe de l'établissement des foyers d'aérage , dans les mines où il se dégage du gaz inflammable , est donc , dans les environs de Newcastle surTyne, le même qu'aux environs de Valenciennes (Nord). Son application bien entendue (et cela ne présente aucune difficulté) écarte tout danger d'inflammation sur le foyer d'un mélange explosif

99S CHAPITRE Vllt.

d*air et de gaz inflantiables, tant que let portes établies pour empêcher Tair chargé de gaz d*arriver sur le foyer, demeurent exactement fermées. C'est un devoir rigoureux pour le directeur d^une mine d*or^ ganiser à cet égard , comme en tout ce ^pii concerne la circulation de Pair, des mesures spéciales de surveillance , d'où peut dépendre le salut de la mine et de tous les ouvriers qui y travaillent.

De la température du courant d'air échauffépar les foyers d'aèrage,— Lorsque les foyers sont établis au bas de puits profiMids, et et d'une grande section (5 à 4 mètres de diamètre) , de telle sorte que la colonne d'air chaud ascendante ait une grande hauteur verticale, et qu'un volume d'air considérable puisse s'écouler dans le puits, sans y prendre une vitesse supérieure à celle de 1 mètre à la^50 par seconde , lorsque d'ailleurs les galeries souterraines , où circule le courant d'air, ont des dimensions assez grandes et un développement qui n'est pas trop étendu , il est généralement suffisant que le foyer communique au courant d'air ascendant une température supérieure /^* ^ i^^^tjL^^ ^^ à 20 degrés centigrades à celle que possède l'air, en arrivant

*au bas du puits de sortie , de sorte que la température du courant / <^H^/}iL ^*^'' chaud ascendant ne dépasse guère 40 degrés centigrades. C'est

à peu près Ift le maximum de température communiquée par les foyers d'aérage dans les grandes mines de houille de l'Angleterre et du nord de la France. Les puits par lesquels remonte l'air chaud peuvent alors servir comme puits d'extraction, et les ouvriers peuvent même y descendre et monter par les tonnes , sans être fortement incommodés par la chaleur ou la fumée.

Si la circulation déterminée par un tel accroissement de température était insuffisante pour l'assainissement des travaux, on pourrait l'activer en augmentant , soit la température de l'air ascendant, soit la hauteur du puits de sortie de l'air, que Ton surmonterait à cet effet d'une tour en maçonnerie. Nous discuterons successivement l'efficacité de ces deux moyens.

' lo Les lois du mouvement de l'air , résumées par les formules don-

nées au commencement de ce chapitre, montrent qu'un accroissement de température de la colonne d'air chaud ascendante , au delà d'une limite assez basse , augmente assez peu la masse totale d'air qui circule dans les galeries , tout en exigeant un accroissement considérable de consommation de combustible sur le foyer d'aérage. Il est facile en effet de conclure de ces formules , que les masses d'air qui sortent par l'orifice du puits, lorsque la température de l'air chaud varie, toutes choses demeurant égales d'ailleurs, sont à très-peu près proportionnelles à l'expression :

AÉiuas M$ mms. t&

dans laquelle T est la tempéraUire de Tair chauffé par le loyer» et t la température de Pair atmosphérique.

En effet, si nous désignons par H la profondeur du puits par lequel Tair sort, et au bas duquel est installé le foyer d^aérage , parT la température que Vair prend sur le foyer d'aérage , par i la température de Tair atmosphérique , et si nous admettons, d'une part, que Tair conserre « dans les galeries , la température ^jusqu'à ce qu'il arrive au foyer d'aérage , et , d'autre part , que le développement des galeries soit fort grand par rapport à la profondeur du puits H , de sorte qu'on puisse regarder la résistance au mouvement de l'air dans le parcours des galeries comme beaucoup plus grande que toutes les autres résistances qu'il éprouve par suite du passage sur le foyer, el de la circulation dans le puits H , il est clair que le volume d'air sortant, dans une seconde de temps, mesuré à la température T , sera donné par la formule :

/ H / 1+0,00575 T , \ V 1 j-n.oo.^7.n *

dans laquelle G est un nombre qui dépend des dimensions et de la longueur des galeries parcourues , les hypothèses que nous avons faites permettant d'ailleurs de négliger au dénominateur de la fraction sous le radical , tous les termes qui ne sont pas multipliés par

1+0,00375^ le rapport rT-Trrrrzrz;. Or, pour ramener le volume d'air Q, de la

température T à la température t de Tatmosphère, il faut le multi-

l+0,00375f plier par le rapport ' f^^^^ y «t par conséquent en désignant

par q le volume d'air ramené à la température t, on aura :

CaàPlTRE VIII.

H et C étant constants , ainsi que la température ty le volume q varie proportionnellement à \ / .

, ainsi que nousPavoifô

dit.

On conclut de là que si 1= 10 degrés , les masses d'air correspondantes à des températures T de 30 , 40 , 50 , 60 et 100 degrés centigrades, seront respectivement proportionnelles aux nombres 43, 51 , 58,64,79.

Les quantités de combustible brûlées, sur le foyer, pour obtenir ces diverses températures, seront d'ailleurs à peu près proportionnelles aux produits des masses d*air par Taccroissement de température que le foyer doit leur communiquer. Gomme nous avons admis que l'air conservait la température t jusqu'au bas du puits de sortie, les accroissements respectifs de température , communiqués par le foyer, seront respectivement égaux à 20, 50, 40, 50, 90 degrés ; et les quantités de combustible brûlées seront en conséquence respectivement proportionnelles aux nombres 86 , 155 , 232 , 320 , 71 1 . On peut donc former le tableau suivant :