Le monde souterrain
Les Mineurs et l'art des Mines
Les Mines
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Les mineurs de fond & l'art des mines
Les techniques minières du XIXème siècle
Les mineurs de fond & L'art des Mines
Les conditions de travail dans la mine
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Aussi curieux que cela puisse paraître, cette vie misérable et absolument inconcevable pour n'importe lequel d'entre nous est "enviable" à cette époque. La mine offre un emploi régulier, un logement, de quoi se nourrir toute l'année. Dans certains pays proches, des immigrants traversent les frontières dans l'espoir de partager ce sort. Certains ouvriers agricoles abandonnent leurs exploitations dépendant du climat, des sécheresses ou des inondations pour cette "stabilité" relative qui ne connaît pas l'hiver, pour éviter simplement la famine et la misère.
Les mineurs de fond & L'art des Mines L'extraction de la roche : abattage, havage et coupement Pour obtenir le plus grand rendement possible, les mineurs utilisent des méthodes simples. Ils n'attaquent pas directement la roche massive mais commencent à creuser une saignée qui facilitera l’abattage. Les travaux souterrains sont toujours exécutés avec méthode, à l'aide d'outils simples. Dans la galerie de mine, ‘la Taille’ doit être préparée pour extraire du minerai. A la base du chantier, on creuse une tranchée de 50cm à 1m50 de profondeur, à l'aide de pioches ou de barres à mine permettant le "sous-chèvement" (souchèvement) aussi appelé le "havage". Lorsque la roche s'y prête, on utilise la partie de la couche la plus tendre pour réaliser ce souchèvement et/ou on fixe de petits étais pour soutenir la masse de charbon se trouvant au dessus, de manière à ce qu'elle ne s'affaisse pas. On découpe ensuite deux tranchées verticales pour délimiter un périmètre, ces saignées sont appelées les "coupements". Notez au passage la très forte similitude avec le vocabulaire désignant l'exploitation de carrières de pierre où l'on procède exactement de la même manière par "souchevage" (ou sous-chèvement) et par "défermage" (au lieu de "coupement").
La disposition et la hauteur du filon peut également imposer de bâtir des échafaudages pour exploiter toutes les couches du "gîte". On évacue ensuite les morceaux au fur et à mesure dans les wagonnets les plus proches, acheminés aux recettes pour être remontés à la surface.
Les mineurs de fond & L'art des Mines Le soutènement et le boisage Quand on creuse la roche, on forme des vides, et c'est bien connu, la nature a horreur du vide. Ces masses géologiques situées très en profondeur ne risquent généralement pas de s'effondrer d'un bloc, sauf quand le gîte se situe dans des couches "meubles" pouvant provoquer des éboulements. Il est cependant nécessaire de procéder à un étayage très régulier pour éviter la chute de blocs situés sur le "toit" de la mine (au plafond), et qui peuvent se détacher par la suite, soumis aux pressions locales de la roche.
Il faut également souligner que le bois supporte mal l'atmosphère chaude et humide qui règne dans les souterrains : il se décompose, moisit, et finit par ne plus supporter les charges qu’il devrait soutenir. Ces moisissures sont d'autant plus redoutées qu'elles se transmettent très facilement de piliers en piliers, et contaminent rapidement tout le réseau. La seule solution apportée à ces problèmes résidait donc dans le choix de la qualité des bois et dans la ventilation des galeries aidant à la conservation des poutres. Ce boisage, généralement confié aux mineurs a souvent été négligé et fut la source de nombreux accidents, par incompétence ou ignorance, mais aussi par économie de la part des entrepreneurs ou même des mineurs qui luttèrent longtemps pour être payés « au boisage » autant que pour l'extraction, une demande justifiée mais rarement satisfaite à une époque où seule la quantité de charbon extraite fixait la paie du mineur.
Les mineurs de fond & L'art des Mines Les outils de mine et de mineurs
illustration : les outils de mine et de mineurs - © geopedia.fr - Reproduction interdite. L'inventaire des outils de mine est beaucoup plus varié par les formes et les noms, que par le nombre des outils eux même. L'outillage de mineur est simple et rudimentaire. Les outils de grande taille sont tout simplement les pelles, les pioches et les pics (qu'on appelle aussi lances ou barres à mines). On utilise aussi des outils plus petits comme les coins (en bois, puis en fer, puis mécaniques : les coins éclateurs), la hache (pour le boisage comme pour le taillage de la roche), les pointeroles (petits burins) qu'on enfonce avec des masses ou des massettes. Des outils plus spécifiques comme « la rivelaine », servent au havage des saignées. Les "pinces" définissent les outils utilisés comme leviers ressemblant aux "pieds de biche". D'une manière générale, les outils rudimentaires des mineurs sont robustes et très bien entretenus. La solidité des manches est déterminante, si on considère qu'une simple pioche sert à creuser, sonder, et peut être utilisée comme levier pour séparer des roches fissurées ou détourées par des saignées. L'usage de l'explosif et la poudre, remplacés à la fin du 19ème siècle par la dynamite, s'effectue en introduisant des charges dans des cavités profondément creusées dans la roche. Ces trous de mine nécessiteront l'emploi d'une deuxième gamme d'outils spécifiques : des lances de mines, des fleurets ou des curettes (pour retirer les éclats de roche encombrant les trous). Ceux-ci vont permettre d'introduire des charges explosives assez faibles mais comprimées dans la roche que la déflagration fera exploser. Bien entendu l'usage des explosifs sera uniquement réservé aux mines non grisouteuses... L'industrialisation va tardivement, mais efficacement libérer les mineurs de ces travaux de forçats, ou tout du moins soulager progressivement leur peine grâce à l'invention d'outils mécaniques, puis pneumatiques pour automatiser les extractions demandant le plus d'efforts. On utilisera de la même manière des haveuses mécaniques qui permettront de tailler de larges saignées et de pré-découper des blocs de minerai pour un meilleur rendement. Les outils manuels resteront utilisés pour les travaux plus délicats.
Les mineurs de fond & L'art des Mines Les dimensions des galeries de mine L'organisation et le percement des galeries de mines répondent à des critères très précis. Les dimensions doivent être suffisantes pour circuler et transporter les matériaux, mais cette taille est limitée par des nécessités économiques : plus les galeries sont volumineuses, plus elles coûtent cher. Contrairement aux percements modernes de tunnels (routes, chemins de fer…) de très vastes dimensions, les galeries anciennes utilisées aux 17, 18, 19 et début du 20ème siècle sont tout juste suffisantes pour extraire le minerai. Cette énorme différence de taille est également justifiée par les dimensions des tunneliers actuels et aux exigences de normes de sécurités imposées.
La dimension des galeries dépendra de leur « importance » : les voies principales sont les mieux dotées avec des hauteurs de l'ordre 2m à 2m50 pour manœuvrer les chargements. Leurs largeurs atteignent jusqu'à 2m50 avec une double voies de rails pour la circulation simultanée des wagonnets pleins et vides. La hauteur se réduit progressivement dans les galeries transversales uniquement calibrées pour y tenir debout : 1m80, pour s'achever dans des galeries d'extraction à une voie d'1m30 de large. Enfin, les filons sont exploités a minima, dans la veine de charbon où les mineurs travaillent dans des boyaux juste assez réduits pour se faufiler et utiliser leurs outils. Dans certains cas, les lampes de mines devaient même être inclinées, leur taille dépassant la hauteur de la galerie... Ces lampes ne dépassaient pas 30 cm.
Les mineurs de fond & L'art des Mines La forme des galeries de mine Les galeries étaient généralement creusées en forme de trapèze : large à leur base, et réduites au niveau du toit. En cas d'effondrement, on procédait au "ranchage" consistant à réparer les parois des galeries éboulées pour leur redonner leur aspect initial et ne pas gêner la circulation dans la mine. Si ces voies devaient changer de direction, on s’arrangeait pour donner à la galerie une forme courbe afin d’assurer la circulation des wagons et l'écoulement des eaux drainées dans les rigoles. On imagine facilement que lors du creusement, l'axe et la forme des galeries pouvait poser des problèmes pour rester rectiligne et correspondre aux exigences des ingénieurs.
Fig 1 à 6 - Les galeries de mine boisées © geopedia.fr - Reproduction interdite. Pour les garder bien droites, on utilisait donc un système de fils reliés par des clous fixés sur le toit de la mine et servant de guide aux ouvriers. Elles étaient ensuite « boisées » et « étayées » au fur et à mesure de manière presque systématique. Même quand leur aspect inspirait confiance, la roche dure pouvait évoluer au cours de l'exploitation, se fendre ou se morceler. On évitait ainsi des réparations imprévues provoquant des problèmes bien plus compliqués en période de pleine production.
Fig 7 à 12 - Les galeries de mine maçonnées © geopedia.fr - Reproduction interdite. Cette organisation qui peut paraître archaïque était pourtant particulièrement étudiée. On aménageait tout d'abord des circuits entre les étages et les puits d'aérages pour permettre la circulation de l'air. Les anciennes galeries de transport des étages exploités étaient le plus souvent recyclées pour augmenter cette ventilation, servant en quelque sorte de "gaines d'aération". L'eau souterraine et les infiltrations étaient également canalisées et drainées pour assécher les galeries. On taillait donc fréquemment une petite rigole sur le coté des voies de circulation pour recueillir ces eaux évacuées grâce à une pente vers des réservoirs situés au niveau des puits. Celles-ci étaient très régulièrement entretenues afin de conserver toute leur efficacité.
Fig 13 à 18 - Les galeries de mine cintrées © geopedia.fr - Reproduction interdite. Dans certains cas exceptionnels et en présence de terrains difficiles on pouvait recourir à des maçonneries (ou muraillements), plus coûteuses que le bois, mais exigeant moins d'entretien, ou à des soutènements métalliques. Toutes ces galeries creusées avec tant d'énergie n’avaient cependant qu'une durée de vie limitée. Elles n’étaient entretenues que pendant la période d'exploitation, puis laissées à l’abandon ou recyclées en galeries d'aération où plus personne ne circulait par la suite. On concentrait donc toute l'activité sur la zone d'extraction. Illustrations : Différents types de consolidation de galeries de mine : fig. 1 à 5 avec garnissage au moyen de poutres bois (boisages), avec (1) ou sans (2) "poussards" (ou jambes de force), doublées (3) ou simplement consolidées par le coté ou le haut (4 et 5) selon l'état de la galerie. Remarquer au passage la rigole d'évacuation d'eau située au sol. Dans certains cas la consolidation peut être maçonnée par deux rangées de maçonneries formant une voûte en plein cintre. L'utilisation des maçonneries et des formes de galeries rondes répond à des terrains instables où la pression est particulièrement importante. (fig. 7 à 12). La forme de la galerie peut également s'adapter au terrain lui même en utilisant des cadres en forme de trapèzes ou un plancher surcreusé surmonté d'un plancher pour évacuer des quantités d'eau d'infiltration plus importantes (fig. 13 à 16). Certaines galeries peuvent être garnies de boisages de voûtes ou de piliers de maçonnerie pour renforcer leur structure.
Les mineurs de fond & L'art des Mines Atmosphère et l’air ambiant dans la mine On peut déjà imaginer les conditions pénibles qui régnaient dans ces galeries souterraines. La profondeur augmente progressivement la température contribuant à une sensation d'étouffement. L'air lui même n'est pas toujours renouvelé de manière optimale. Dans des conditions "normales", sans être toxique, l’atmosphère est déjà relativement peu respirable : aux galeries et aux volumes de faibles dimensions s'ajoutent le gaz carbonique produit par la respiration continue de tous ces ouvriers et des chevaux utilisés pour certaines tâches. Chaque lampe consomme également une quantité d'oxygène non négligeable pour alimenter la flamme qui éclaire les ouvriers.
Les mines « non-grisouteuses », et donc réputées non dangereuses vont aussi indirectement produire des gaz. (acides sulfuriques, mercure, gaz carbonique...) dégagés par l'homme lui même avec les explosifs utilisés pour l'excavation de ces mines... pourtant "non explosives. La ventilation se révélera généralement suffisante pour évacuer ces gaz présents en faibles quantités dans les galeries. Quand par malheur il se formera des poches où se concentreront des émanations nocives, la sanction sera immédiate : ce sera la mort par asphyxie.
Les mineurs de fond & L'art des Mines Le Grisou. Dangers et explosions dans les mines.
A l’intérieur du monde souterrain, le moindre accident est généralement fatal. Le nombre des victimes causées par d’inexplicables explosions ne va cesser de croître au cours du développement de l’exploitation des mines. On lui donnera un nom souvent synonyme de mort : « le grisou ».
* Ce phénomène se produit avec la précipitation de la vapeur d'eau soudainement refroidie par le gaz qui devient alors "visible". Lorsque ces émanations sortent avec un débit important en forme de chalumeau projetant du gaz, ces projections sont appelées des "soufflards" C'est un gaz léger composé d'un dérivé d'hydrogène et d'azote, un gaz irrespirable et toxique avant même d'être en contact avec le feu. Il se mélange facilement à l'air et reste en suspension dans la partie supérieure des galeries, sur le "toit de la mine", à hauteur d'homme. Pour un mineur, sa présence en forte quantité provoquera un léger picotement dans le nez, puis des maux de tête et des malaises. Lorsque ce gaz entrera en contact avec une « lampe de sûreté », celle-ci va brusquement s'échauffer, ses pièces composées de fines toiles métalliques vont être portées au rouge, il sera déjà pratiquement trop tard pour éviter l'embrasement imminent de toute la galerie. Cette incandescence ne suffira pas à provoquer l'explosion, il faudra qu'une flamme s'échappe de la lampe pour devenir dangereuse. Souvent, c’est le mineur paniqué qui va chercher à tout prix à l'éteindre en la secouant vivement ou en la couvrant pour tenter de l'étouffer qui sera la cause de l’embrasement. Une petite flamme bleu vif apparaîtra un bref instant, très semblable à celle d'un briquet, puis ce sera l'explosion mortelle.
Les mineurs de fond & L'art des Mines La lampe de mine et le grisoumètre
Lampe de mineur et grisoumètre : la teneur en grisou © geopedia.fr - Reproduction interdite.
Si le gaz est présent en faible quantité, la flamme reste d’une taille très réduite : on peut même mesurer le danger en abaissant la mèche, et en élevant doucement la lampe vers le haut de la galerie, là où se concentre le grisou. - A l'inverse, quand la concentration de gaz est importante, il n'y a plus suffisamment d'air pour permettre à l'explosion de se produire ; il ne sera pas inoffensif pour autant, puisque cette proportion constitue un risque d'asphyxie.
Cette flamme qui provoque l'explosion dans certaines conditions, peut donc aussi servir d'indicateur. La lampe va commencer à "marquer" (1) autour de 3% de grisou dans l'air. La flamme va s'allonger de plus en plus jusqu'à environ 7%. Autour de 10% elle deviendra un danger mortel. A 20% tout risque d'explosion est écarté, si la proportion atteint 30% la lampe s'éteint d'elle même par étouffement. A la fin du 19ème s., certains grisoumètres parviendront à détecter des proportions infimes de l'ordre d'1% et même moins. (1) marquer : terme désignant sur une lampe la présence d’une flamme caractéristique de la combustion du grisou. Ces lampes de mines servent donc aussi à mesurer la teneur en gaz Sur certaines d'entre-elles, on aménagera des marquages et des graduations (à l'intention des ingénieurs et des géomètres) pour permettre de mesurer précisément la présence du grisou. La lampe devient alors un grisoumètre. Lorsque les lampes fonctionnant au Benzine (lampes à essence) vont faire leur apparition (autour de 1890), on s'apercevra que la mesure se fera de manière encore plus précise et on concevra des grisoumètres à part entière, uniquement destinés à la mesure du gaz.
Les mineurs de fond & L'art des Mines Les poussières charbonneuses
Dans la mine la présence de grisou, de poussières et de flammes est un cocktail explosif. La poussière seule suffit déjà à embraser une galerie. Elle peut aussi se conjuguer à une explosion du gaz grisouteux dont le souffle repousse toutes les poussières dans les vides souterrains, puis revient immédiatement après, aspiré en sens inverse en s'enflammant de nouveau. Ces deux redoutables explosions brûlent tout sur leur passage, consomment l'air et produisent un troisième effet tout aussi dévastateur : il produisent du gaz carbonique en énorme quantité. Les rares survivants aux deux premiers souffles étaient alors tous simplement asphyxiés. Document extrait du magasine "l'assiette au beurre" n°260 édition de 1906 - spécial Courrières - Dessin : Grandjouan
Les mineurs de fond & L'art des Mines Aérage et sécurité dans la mine
Exploitation des mines : aérage et ventilation d'une mine de charbon © geopedia.fr - Reproduction interdite. Devant ces grands dangers encourus par les ouvriers, on tenta de prévenir ces accidents en pulvérisant de l'eau pour agglomérer les poussières et éviter les explosions, mais surtout en aménageant un véritable circuit d'aération dans la mine. Celui-ci étant de toute évidence nécessaire pour renouveler l'oxygène et abaisser la température ambiante. L'aérage fut donc particulièrement calculé pour rendre l'exploitation viable et limiter au maximum le danger. On cru maîtriser ainsi le grisou en expulsant les gaz vers l'extérieur, mais sans succès. Le gaz se concentrant dans des poches de roches ou des galeries, échappait totalement au contrôle des ingénieurs et des exploitants des mines. Les moyens les plus sophistiqués (de l'époque) furent cependant mis en oeuvre pour assurer une ventilation efficace... il faudra calculer le volume d’air consommé par ouvrier, les chevaux (quand on en utilise), et l'évacuation de l'air vicié par le grisou ou les poussières, variable selon les mines et leurs dimensions. On va naturellement utiliser les puits d'aérage et les galeries pour acheminer l'air frais puis le guider vers la sortie. Pour réguler ces courants, la mise en place de "portes" amovibles ou de galeries cloisonnées (doubles toits, canalisations...) permettront d'acheminer d'avantage d'air là où travaillaient les ouvriers. On installera également des systèmes de ventilation, de véritables usines entraînant des rouages, des pales, des moteurs et des pistons pour brasser et aspirer les flux de la mine : des centrales d'aérages.
Les mineurs de fond & L'art des Mines L'éclairage minier : les lampes de mines et les lampes de sûreté.
Lampes de mine et lampes de sûreté © geopedia.fr - Reproduction interdite.
[ Voir aussi : les différents types de lampes de Mine ]
Au début du 19ème siècle, l'éclairage de toutes les mines sans distinctions est fourni par des lampes à huile, guère plus évoluées que celles de l'antiquité. Les mineurs utilisent des lampes à réservoir dotés d'une simple mèche trempée dans le combustible, accrochées à l'aide d'une lame de métal planté dans la roche, ou d'un crochet de suspension (les "Raves" ou raves Stéphanoises, utilisées dans le bassin minier de St Etienne). Les accidents causés par le grisou vont se conjuguer au développement de l'industrialisation des exploitations minières, causant par conséquent de plus en plus de victimes. Ce problème croissant va devenir une préoccupation majeure dans les mines Françaises et plus encore dans les mines Anglaises, qui vont concentrer leurs efforts pour concevoir des lampes spécialement destinées à l'usage des mines.
Lampes de mine et lampes de sûreté © geopedia.fr - Reproduction interdite.
[ Voir aussi : Histoire et fonctionnement des lampes de Mine ] Ces lampes de sûreté vont être conçues pour éclairer tout en maintenant la flamme hors de portée du grisou pour éviter le déclanchement des explosions. Une fantastique ère de recherche va mener scientifiques, savants et chimiste en quête de l'invention qui permettra d'éradiquer les ravages des mines grisouteuses. Des dizaines, des centaines, voir des milliers de lampes de conception différentes seront produites, sans cesse améliorées pour être plus sûres, plus solides, plus lumineuses. Les lampes "Davy" marquent la première moitié du 19ème en proposant des modèles utilisant une fine toile métallique placée autour de la flamme pour la protéger. On aménage ensuite une cage de verre et des barreaux de protection pour augmenter la luminosité. Ces lampes Mueseler seront encore améliorées par divers systèmes de sécurité : des verrouillages, des rallumeurs, puis par l'ajout d'une "cuirasse" métallique et de systèmes sophistiqués de circulation d'air dans la lampe. A la fin du 19ème siècle les premières lampes au Benzine (à essence) vont progressivement remplacer ces lampes à huile, jusqu'à l’avènement de la lampe électrique qui marquera la fin de cette épopée de l'éclairage souterrain... et le progressif démantèlement des mines. Le déclin des mines de charbon
Le début du 20ème siècle verra s'éteindre une par une les exploitations minières devenues moins rentables, et devant produire encore plus pour survivre, épuisant leurs gisements, réduisant leurs effectifs. Les bassins houillers vont lentement perdre leur activité, les mineurs ne seront plus remplacés, puis les mines seront fermées. Les plus importantes réussiront à survivre à la seconde moitié du 20ème siècle; à peine trente ans plus tard, même les friches laissées en places ont été démantelées. Les derniers chevalements seront abattus dans les années 80, marquant la fin définitive de l'histoire Minière de la Houille. Définitive ? Peut-être pas totalement puisqu'en 2005 certains gisements ont été rachetés devant la pénurie annoncée du pétrole. Le prix du baril augmentant inexorablement, la ré-exploitation du charbon pourrait presque redevenir rentable...
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rev..03-2010
La mine
elle-même "respire" à sa manière. Comme on a pu le voir dans le chapitre consacré à la formation du charbon,
ce minerai s'est constitué à partir de la décomposition de végétaux. Ces
réactions ont également produit différents gaz pendant leur lente formation;
des émanations s’échap-pent donc lentement de la roche à mesure qu’on creuse
des galeries de mine. Le secret de leur présence posa d’ailleurs de sérieux problèmes aux chimistes qui arrivèrent à analyser ces gaz, sans jamais parvenir à identifier avec certitude dans quelles conditions ils pouvaient apparaître, ni à quel moment
ou à quel endroit précis on pourrait les rencontrer. On y découvrira de l'Azote, du gaz carbonique, de l'acide carbonique, et le célèbre « grisou ». 
Les
lampes dites de "sûreté" vont être conçues pour tenter d'éviter de
causer des explosions dans une atmosphère grisouteuse, et même d'essayer de
les "prévenir". On va s'apercevoir en effet qu'à l'instant où la lampe entre
en contact avec le gaz, la flamme réagit. et ne provoque pas
systématiquement une explosion - Pour que l'embrasement se produise, la
proportion de grisou et d'oxygène doit être d'une précision absolue.
