Des moteurs d'aérage

Les modifications apportées à la température de Tune des deux colonnes d'air ont pour but de changer les rapports de leurs densités. Ce sont, par conséquent, des

CAUSES DB LA CIRCULATION DE l'aIR. 61

forées destinées à provoquer la formation du courant ventilateur et auxquelles on peut assigner le nom de moteurs physiques.

Si, pour obtenir cette action, on utilise la différence de température qui existe presque toujours entre la température variable de Fatmosphère et la température invariable des roches terrestres ; si l'on favorise le mouvement par une différence dans la hauteur des colonnes réchauffées ou refroidies, Faérage est qualifié de physique naturel.

En condensant par un refroidissement artificiel la colonne d*air contenue dans le puits d'entrée , ou en raréfiant eelle qui occupe le puits de sortie , on établira le mode d*aérage fAysique artificiel.

Enfin, toutes les fois quà l'aide d*un appareil quelconque on aspirera l'air ou qu'on l'injectera dans Tun des deux puits , les machines dont on se servira porteront le nom de moteurs mécaniques.

De tous ces procédés employés pour contraindre l'air à pénétrer dans les mines , un seul est inusité : celui qui consiste h refroidir artificiellement la colonne descendante. Cette opération , d'ailleurs compliquée et fort coûteuse , n'a pas encore été tentée. Quant au refoulement de l'air dans les excavations , il n'a été employé jusqu'à présent que dans quelques circonstances assez rares.

69 ClAPfTRE Ul. -^ m''. fiBCTiefl.

AI^EAGS PflTSIQigS KATÏÏUL.

265. Différences de température entre Tatmosphkre et les parois des excavations.

La température de ratmosphène farie wm Im sàinm^ les heures de b journée et ies eirconstames météorologiques ) de quantités quelquefois fort oonsiéérables ; die tmlraine mee elle les mêmes Yuriatioas dans la croate terrestre , mais seulement à la -partie «upéneore de «elle* d. A 2S ou SO mètnes «unlessous du soi, la leastipémune des roches reste fixe^ invariable et égale é le moyenne des températures atmesphériques d'une année entiène wjgmentée d'environ un degré. A partir de tt point, «t à meanre que Ton s'enfonoe de 2S à 30 mèCres éam lïnlëriear de la ilerre , un Ihermottètne logé de« les stratifications «loouse un degré de plus tdans ila lem^ rature , qui , du reste , est invariable pendant tout le cours de Tannée. D'après cela, les parois des excavations seront, suivant les saisons , plus chaudes ou plus froides que Tair extérieur; et d*autant plus la latitude de la mine que Ton considère sera çlevée, d'autant plus longue sera la pé* riode pendant laquelle la température de l'atmosphère sera inférieure à celle de la roche des excavations.

Les différences considérables observées entre la chaleur du jour et celle de la nuit, surtout pendant Tété, les

ktÊLMM mrrsiQUE maturcl. 9S

variàtMifis rësnlttni des diverses ciroonstances mélAorol^ IpxfÊeÈ et d'autres encore , apportent des modiflefilîeiiii eseeatieifes ; mats dles doivent élre passées sons silenœ dam la diseussion de U* théorie générale de Taérage naturel* On divisera donc Tannée en deux périodes : celle d'hiver^ fiettdant laqw^e l'air eitérieur est plus froid que cdui de la «linè^ «l la période d*été , pendam laquelle on Buppoae q«e le oontraire « eonstamment lieu. Il y aura, en outre ^ qfoai^es joufs de tnosiiion pour «éparer les périodes d'éié tl 4l'iimr fieiidaiit lesquek on peut supposer la leiapé«> ratura intérieiiffe égale à la température extérieure*

tM. Aérajge éeft eo^ûMationê qui ne tommnnùfuent Wte tulmosphèn que par tine seule ouverture.

Le ffiiiotfvelleiiienc de l'air dans lés galeries d les fiuils (• UMUsiiiieat se produit en vertu de la propriété de diffusion dont jouissent les gaz , et de la différence de aeifi^ pérature de l'atmosphère et de l'air intérieur , qui , après un certain laps de temps , prend celle des parois avec lesqueRes il est en Contact.

fin été, falr contenu dans un puits vertical, étant plus froid que l'air atmosphérique, ne pourra se renouveler que très-difficilement; mais il n'en sera pas de même pendant l'hiver; )ear« réchauffé par les panois de la toAe, i Umim à «^élever , <en venu de sa légèreté , posr ee ré^ ptttdi^ dans r«tmospfaère , et sera immédtadieiiieBt remplacé par êe fair phM froid venant dû dehors. De là «m deuUe eaunani 7 l'un > aaeondant et «haud , qui s'établit ondinaire^ meitt iitt «entna du puits; l'«i»tre^ froid, qui descend le kng des ipanois. Il en est de même pour une galerie ineKciée^ dont le <x'6ttaement s'opère en desoendaot»

léC renonveUement de l'air dans une f[alerie mamamt

64 CHAPITRE m. — m*, sectîon.

sera , au contraire, plus facile si Tair extérieur a une tem^ pérature plus élevée que le rocher, parce que, se refroidissant par son séjour dans Texcavation, il lui est facile d*en sortir en descendant, pour faire place à un nouveau volume de fluide attiré du dehors.

Enfin, une galerie horizontale est aérée par deux courants, dirigés en sens inverse l'un de Tautre, qui s'établissent au faite et au sol de Texcavalion. Pendant l'hiver, l'air extérieur pénètre eu suivant la partie inférieure de la galerie et sort par le faite; en été, l'air venant du dehors entre par la partie supérieure, tombe sur le sol après s'être refroidi, et sort de la galerie.

On verra plus loin les circonstances propres à favoriser l'activité de ce double courant dirigé en sens inverse, ou à y mettre obstacle , et les dispositions adoptées , pendant le creusement des puits et des galeries , pour les assimiler aux excavations à deux issues et déterminer un eearant continu.

26S. Nullité de la circulation de tair dune mine malgré sa communication avec l'atmosphère par deux issues différentes.

Soient deux puits verticaux a6,Gd (fig. iO), liés par une série de galeries dirigées en différents sens et formant une seule conduite sinueuse débouchant dans ratmosphère par ses deux extrémités; Que les deux orifices soient ou mm sur le même plan de niveau , si l'air atmosphérique et odui que contient la mine sont à la même température , les deux colonnes d'air des deux puits et leur prolongement jusqu'aux dernières limites de l'atmosphère étant de même hauteur et de même densité , il n'y aura aucune raison

pour que Tune des deux déplace jLautce, et il y aura équilibre absolu. Mais cette circonstoace ne se présente jamais si ce n'est pendant un espace de temps tellement court qu'il ne peut avoir aucune influence sur la circulation de Tair.

266. Direction du courant ventilateur pendant la période d'hiver.

Pendant la période d'hiver , la température de la roche étant supérieure à celle de Fntmosphère, l'air qui aura séjourné quelque temps dans la conduite se sera mis en harmonie de calorique avec les parois de l'excavation. Si les orifices des deux puits sont situés dans le même plan de niveau, on aura deux colonnes d'air dont les deux pallies inférieures, échauffées par la chaleur centrale^ ont même hauteur verticale et même température; soumises» en outre ^ à la même pression atmosphérique, elles auront même poids, et, par conséquent, l'équilibre ne pourra être détruit ; une partie de Tair chaud de la mine sera bien remplacée partiellement par l'air atmosphérique plus froid; mais il n'y aura aucun motif pour qu'un courant s établisse dans un sens plutôt que dans un autre. Si , au contraire, les deux orifices a et 6 (fig. 9} ne sont pas dans le même plan de niveau , il y aura mouvement. Car , faisant d'abord abstraction des deux colonnes d'air atmosphérique situées au-dessus du plan horizontal 6/*, dont les hauteurs et les densités sont égales , il restera à considérer bd ei fg ; or, la tempéraiure de 6d , étant plus élevée que celle de fg, sera aussi plus légère; ei bd^ d'une pcsanleur spécifique moindre que fg^ devra céder sous la pression de cette dernière et prendre un mouvement de l'ouverture la moins élevée a vers la plus élevée 6 , après , toutefois , avoir circulé dans les travaux.

TOMB n. 5

Ë6 CHAPITRE tlh — ili*. SECTION.

La force motrice qui rompra Téquilibre dans forigin^ sera due à la différence dé densité des deux colonnes. Oh leut supposer que ce mouvement à lieu pendant un cerin laps de temps divisé en une grande quantité d'intervalles égaux et infiniment petits. Pendant le premier instant ^ la différence de pesanteur fait pénétrer dans le puits d'entrée un quantité d'air froid ao^ où il remplace , en le refoulant , même volume d'air échauffé par les parois du puits , et la colonne a g , primitivement de même densité que bd , devient plus pesante par suite de cette substitution* La force motrice s'aecroit; la rapidité du èourant augmente dans le même instant ^ et un Tolume pluâ considérable d'air Irdid ap dedoend dans le puiti tn repoussant celui qui le préeôde. Nouvel accroîssemeitt de fol'ce motrice et de vitesse , suivi de Taugmentation du Volume d'air froid qui pénètre à l'intérieur; en sorte que la différence entre la pesanteur des deux ookmnes et la vitesse du courant ventilateur augmentent constamment jusqu'à ce que la forée motrice due aux différenceâ de température soit complètement absorbée par l'effet produit et les frottements de l'air contre les parois. Alors le mouvement devient uniforme et persiste tant que les cirèonstances restent les mêmes. Quant & la température dé Y^t , die n'est plus , dafts lés diteirsésf parties de la conduite , là même qu'elle était atant laf formation du courant * mais elle est d'autant plus élevée ^tt'on la prend danaf une partie de la mine pitis fapprdfchée de Poriflce de sohié. Ainsi ^ dans le puits de détente, dte est nû ]peu sûp^rieuféi A là température atnK>Bphérkftte; dans lesf galeries^ elle Va pfogres^vement en augnf^Mtant et en se rappf'ôéhant de la température invariable des parois , fi ettûn , lorsqu'elle s'élance dans le |^its de sortie, la température du courant est un peti ail'-deâisod^

ÀÉRAGE PHYSIQUE NATUREL. 67

de celle de là roche, quant aux travaux offrant iiii grand développement.

z67. Mouvement de l'air pendanï la période d'été,

La teiiit>érature atmosphérique dépassant là moyenne iles températures de la roche, si les deux orifices ne sont pas dans le même plan de niveau et si Fair a séjourné dans la conduite un temps suffisant pour se refroidir et se mettre en équilibre avec les parois, la colonne d'air contenue dans te puits bd sera plus dense, en moyenne , que la colonne /*</ , puisque af appartient à latmosphère. Cette différence dans les pesanteurs des deux colonnes engendrei^a un mouvement de Forifice le plus élevé b vers Forifice inférieur à. Dans le premier instant, la colonne d'aîr renfermée dans le piiits bd s'aï^aisseria d'une certaine quantité et sera suivie par Faîf atmosphérique plus chaud qui occupera Fespace 6«, en remplacement d*un même volume d'air plus ^rôid. La colonne bd devenant plus légère, le mouvement se ralentit , en sorte que Fair atmosphérique 6 1 qui pénètre dans le deuxième instant est plus petit qîié le voluiàe introduit dans le prcnfiici^. Nouvelle décroissance dans la vitesse, et ainsi de suite jusqu'au moment où elle aevîent uniforme , c'esi-à-dîrc jusqu'à ce que , par sa lenteur, le courant baisse aux parois ^é temps de dépouiller successivement là colonne descendante d'une (partie de sa chaleur. Le mouvement régulièrement établi, la température du courant dîminué pro'gressivcineht i partir de 6 jusqu'en a; en sorte que, en sup- ^osarii Tes travaux fort développés , la température finale Àë tàiv sorisLui par forifice à sera sensiblement égale à oèffe dès pÀi^ôls de la conduite. Si les orifices dés deux

08 CHAPITRE Ilf. — III*. SECTION.

puits étaient situés dans le môme plan de niveau, il y aurait équilibre; une impulsion donnée par une cause quelconque à l'une des deux colonnes produirait bien un courant dans un sens déterminé; mais dés que cette force motrice viendrait à cesser, comme le puits bd se remplirait , en vertu du mouvement , d'un air plus chaud que le puits ag ^ \e mouvement imprimé se ralentirait et s'arrêterait tout- à-fait , lorsque cette force dimpulsion serait absorbée par la différence de densité des deux colonnes.