extraction dans les mines (suite)

Une cage de mine remonte les berlines pleines. À la recette du jour, celles-ci sont poussées hors de la cage par les berlines vides, qui sont encagées pour être redescendues au fond ; les pleines bouclent un petit circuit qui les amène dans un culbuteur pour être vidées, puis sur une chaîne releveuse les remontant de la hauteur voulue pour qu’elles roulent toutes seules jusqu’à se placer du côté de l’encagement.

Un skip classique est une caisse de section rectangulaire dont le fond est fermé par une porte ; le skip, rempli à la recette du fond, est vidé au jour grâce à l’ouverture automatique de sa porte par des galets qui s’engagent dans des glissières incurvées. Le skip basculant sans porte, sorte de cuve que des galets font pivoter au jour autour du cadre vertical auquel elle est articulée à sa partie inférieure, est moins employé.

La cage ou le skip est fixé à un câble, qui va à la machine d’extraction située au jour. Pour diminuer le couple moteur et le rendre toujours positif, il faut un contrepoids qui descend quand la cage monte et vice versa. Le contrepoids peut être passif, constitué par un empilement de pièces de fonte dont le poids est intermédiaire entre celui de la cage pleine et celui de la cage contenant les berlines vides ; c’est l’extraction à simple effet, une cordée sur deux remontant les produits. Aussi est-ce généralement une seconde cage (ou skip) identique qui joue le rôle de contrepoids : une des cages monte avec les berlines pleines pendant que l’autre descend avec les vides ; à la cordée suivante, le rôle des cages s’inverse.

La production d’une mine est limitée par la capacité d’extraction. Un puits étant très coûteux à équiper, habituellement une mine ne comporte qu’un puits d’extraction ; un second puits sert pour les services et l’aérage, généralement relié à un ventilateur aspirant au jour pour le retour de l’air qui descend par le puits d’extraction (entrée d’air) et circule dans les chantiers. Le (ou les) puits de service est équipé de cages qui permettent de descendre le personnel et le matériel, de remonter les terres de creusement des galeries au rocher, au besoin de faire un complément d’extraction. Le puits d’extraction peut aussi être utilisé pour le personnel, car la descente et la remontée de nombreux ouvriers prend du temps, qu’il y a intérêt à réduire. Dans les terrains rocheux solides, les puits sont d’une section rectangulaire utilisable sans place perdue. Mais, en général, les puits sont de section circulaire, avec revêtement en béton ; ils résistent mieux aux poussées de terrain, mais ils ont des segments inutilisés.

On n’exploite pas jusqu’aux abords d’un puits, pour éviter que les mouvements de terrain consécutifs à l’exploitation ne provoquent des désordres dans le puits : cassures, ovalisation du revêtement, hors-aplombs par déplacements horizontaux, etc. Le diamètre d’un puits, mesuré à l’intérieur du revêtement, se tient entre 3,5 et 8 m. La plupart des grands puits des houillères ont 6,5 m de diamètre. L’encombrement horizontal des cages (skips) est déterminé par la circonférence du puits, qui doit être utilisée au mieux, compte tenu des jeux minimaux à respecter entre cages et paroi. Les tuyauteries d’exhaure et d’air comprimé, les câbles électriques, le compartiment des échelles de secours sont placés dans les segments libres de la circonférence.

Si on doit extraire d’une grande profondeur une forte production, le puits est équipé de deux machines d’extraction, avec 4 cages ou skips, ce que permet un diamètre de 6,5 m. Comme aux recettes les berlines entrent d’un côté de la cage et sortent de l’autre, celle-ci est longue, mais étroite ; aussi, les berlines ont-elles habituellement au plus 1,2 m de large, mais elles peuvent avoir toute la longueur de la cage, de l’ordre de 4,5 m. Pour être stable, une berline ne peut guère dépasser une hauteur de 1,5 m au-dessus du rail. Ces dimensions correspondent à un volume de la caisse des berlines limité à environ 4,5 m³, soit 4 t de charbon ou 6 t de remblai.

Pour avoir une capacité d’extraction suffisante, les cages ont plusieurs plateaux, espacés en hauteur de 2 m. Il est courant d’avoir une cage à 4 étages, sortant ainsi à chaque cordée 4 berlines, soit 16 t de charbon. La durée totale du cycle s’en trouve allongée, car il faut tenir compte du temps des manœuvres à la recette pour changement de plateau de la cage, qui est déplacée de 2 m chaque fois, et du temps d’encagement sur chaque plateau, ce qui fait, pour une cage à 4 étages, un total d’environ 40 s de séjour à la recette. Ces planchers sont utilisés aussi pour la descente du personnel : à 25 ouvriers par plateau, on descend 10 hommes par cordée. Le skip, dont la section est généralement analogue à celle d’une cage (rectangle allongé), est de la hauteur nécessaire pour la charge utile prévue ; celle-ci est du même ordre de grandeur ou même supérieure à celle d’une cage, n’étant limitée que par les possibilités des constructeurs de la machine d’extraction et des câbles. La limite actuelle est de l’ordre de 30 t de charge utile. Un gros avantage du skip est qu’il n’y a pas de manœuvres aux recettes : le skip du fond se remplit par écoulement de la charge accumulée entre-temps dans sa poche doseuse, et simultanément celui du jour se vide dans une trémie réceptrice ; on compte moins de 1 s d’arrêt par tonne de capacité. À charge utile identique, le débit horaire d’une extraction par skip est donc supérieur à celui d’une extraction par cage. Cet arrêt unique aux recettes permet facilement l’automatisation de la machine d’extraction, qui peut fonctionner sans conducteur, et il n’est plus besoin, comme dans l’extraction à cages, de receveur aux 2 recettes pour actionner les dispositifs d’encagement, le skip une fois rempli déclenchant la mise en route de la machine.

Avec l’extraction par skip, les berlines ne remontent plus au jour ; leur largeur n’est plus limitée, car on peut les descendre une fois pour toutes attachées à un câble après avoir dégagé la section du puits. On peut donc avoir des berlines de très grande capacité (15 à 20 t de charge utile), ce qui simplifie le roulage dans les galeries. D’autre part, en jouant sur la hauteur, un skip peut contenir une charge utile importante tout en étant moins encombrant horizontalement qu’une cage ; il peut donc s’accommoder d’un puits moins large et être utilisé pour moderniser un vieux puits de faible diamètre. En contrepartie, la recette du fond à skip est plus complexe, car elle doit comporter un culbuteur à grandes berlines, avec en dessous en général un concasseur dégrossisseur — pour éviter que les gros blocs transportés par les berlines ne se coincent dans le skip, dont la largeur est plus faible —, souvent un silo de stockage pour rendre l’extraction indépendante du roulage, enfin deux poches doseuses, chacune de la capacité d’un skip, et leur alimentation. Ces équipements occupent une hauteur verticale importante (le skip s’arrête bien au-dessous du niveau de roulage) et exigent le creusement de vastes excavations. En fait, l’emploi de skips est maintenant généralisé dans les équipements de mines nouvelles et dans les modernisations d’anciens puits, sauf, toutefois, si le produit extrait est fragile et se dévalorise en s’effritant, comme par exemple l’anthracite. Pour une circulation auxiliaire de personnel et de matériel, il y a le plus généralement, au-dessus de la caisse du skip, un ou deux plateaux de cage. Si la mine comporte deux étages d’extraction, le puits est équipé de deux extractions, une pour chaque étage.