Microclimat

“ On appelle degré géothermique le nombre de mètres dont il faut descendre suivant la verticale pour constater un accroissement de température de un degré.
Dans les mines, l'observation exacte de la température du sol est difficile et sujette à de nombreuses causes d'erreur. On prend la tempéra- ture de la roche en plaçant le thermomètre au fond d'un trou de mine de 60 à 80 centimètres de profondeur au moins et en bouchant l'orifice du trou à l'aide de sable ou d'étoupe. Mais il faut avoir soin d'attendre que la chaleur dégagée par le forage soit dissipée ”

“ D'après l'accroissement de température dans les profondeurs, qu'accusent si nettement, soit les mines profondes, soit les sondages artésiens, on considère les sources thermales comme dues, dans la plupart des cas, à des eaux superficielles qui ont pénétré dans le sol d'autant plus profondément que leur température est plus élevée, et qui viennent ensuite ressortir en apportant la température de la zone jusqu'à laquelle elles sont descendues, et dans laquelle aussi elles ont pu se charger des matières minérales qu'elles tiennent si souvent en dissolution. ”

“ Le fonctionnement de la ventilation est défectueux parce que l'air ne passe pas par tous les chantiers comme courant ascendant; les mines ne sont, le plus souvent, ventilées que par diffusion; le courant est ainsi insuffisant pour balayer ou délayer les émanations des gaz dangereux, tels que l'hydrogène sulfuré, les carbures d'hydrogène (très rares dans les mines siciliennes) , l'anhydrite carbonique qui s'accumulent dans les galeries en cul-de-sac; parfois même le courant se renverse, si les conditions atmosphériques extérieures se modifient ”

“ Beaucoup de mines, sauf les intervalles de stagnation momentanée, sont convenablement aérées par la ventilation naturelle : l'air ainsi appelé parcourt les galeries avec une faible vitesse de 20 à 40 centimètres par seconde, ce qui peut suffire en bien des cas. Mais quand l'air doit parcourir un long et tortueux circuit de couloirs croisés et de vastes tailles, si surtout les dégagements de gaz, acide carbonique ou grisou, sont considérables, il faut un afflux d'air puissant et rapide de 1 mètre, parfois fm 50 par seconde. Alors l'aérage naturel est insuffisant. ”

“ On sait que-si la ventilation est insuffisante, la température s'élève ; il s'agit donc de mesurer ou plutôt de juger si la température dépasse un certain degré. Pour cela on place à la partie supérieure, dans les corridors, des lames bimétalliques qui, à un moment donné, viennent par leur déformation établir un contact et faire passer un courant qui agit sur une sonnerie placée dans le cabinet d'un inspecteur.
Quant aux instruments destinés à la mesure des hautes températures, on voyait à la classe 12, à l'exposition de M. Ruhmkorff, le pyromètre thermo-électrique de M. Becquerel. ”

“ Lorsque réchauffement spontané se déclare avec intensité dans une mine, et sur des masses un peu considérables, le seul moyen d'arrêter la décomposition est de déterminer une ventilation active qui sèche et rafraîchisse l'air, d'enlever et d'aérer les charbons les plus échauffés. ”

“ En outre, M. Duclaux, professeur de chimie biologique à la Sorbonne, explique, d'une façon fort ingénieuse, la manière employée par la nature pour faire remonter de la profondeur à la surface du sol, les microbes aérobies, ceux qui ont besoin d'air pour vivre. Les microbes du sol transformant la matière organique en éléments purs simples, parmi lesquels existe toujours de l'acide carbonique, les couches du sol se saturent de ce gaz. Les couches superficielles se perdent facilement par diffusion ”

“ Les causes qui tendent à élever le thermomètre dans l'intérieur des mines sont : la respiration des hommes et des chevaux, le tirage à la poudre, la combustion des lampes, les incendies souterrains, l'absorption de l'oxygène par les massifs de houille, la décomposition spontanée de certaines substances minérales, la chaleur centrale du globe ; on sait, en effet, que la température augmente avec la profondeur et cette progrès, sion est, en moyenne, d'un degré pour 30 mètres environ-souvent même plus rapide. ”

“ Dans le cas du micro-climat, il s'agit de l'état de l'atmosphère qui peut être observé autour d'un point, du climat spécial que l'on trouve dans la couche d'air située au voisinage immédiat du sol et au sein de laquelle vivent les végétaux et les animaux, climat qui est différent de celui qui caractérise l'atmosphère libre avoisinante. ”

“ La vitesse des cyclônes dépasse de beaucoup celle des vents, même les plus violents. Elle atteint dans les couches voisines du sol 45 mètres par seconde, soit 162 kilomètres par heure.
Cette rapidité extrême du mouvement de l'air,amenant un frottement considérable de molécules, explique réchauffement de l'eau après les tempêtes, phénomène déjà mentionné par Cicéron dans son traité De nalurâ Deoram. Les flots sont soulevés à des hauteurs qu'on a vu dépasser de 22 mètres le niveau habituel de la mer. ”

“ Non-seulement, on a vu jaillir du sol des eaux et des vapeurs douées d'une haute température, mais on s'est assuré qu'en portant le thermomètre dans les plus grandes profondeurs que l'homme ait atteintes, soit par les mines, soit par les sondages, on trouvait un accroissement de chaleur qui atteint moyennement 1 degré pour 30 mètres. ”

“ Somme toute, les médecins qu’on a entendus se sont accordés pour soutenir qu’un travail régulier était impossible dans l’air humide, à une température approchant de 37 degrés. Dans un air sec, la chaleur est mieux supportée. Or, les mines les plus profondes étant en général les plus sèches, cette circonstance jointe aux puissans moyens de ventilation dont on dispose aujourd’hui permettra probablement de pousser les exploitations à des profondeurs d’au moins 1,200 mètres. ”

“ Tous les faits recueillis dans les mines, toutes les observations qu’ont permis de faire les forages de puits artésiens, s’accordent en outre pour démontrer que la température s’élève très rapidement à mesure qu’on s’enfonce dans l’intérieur du globe. Pour chaque vingt-cinq ou trente mètres, le thermomètre monte d’un degré, et, en admettant avec M. Cordier que cet accroissement de température reste toujours proportionnel à la profondeur, il s’ensuit qu’à moins de vingt-cinq lieues de nous, les roches les plus réfractaires sont en pleine fusion. ”

“ On ne peut accepter le résultat d'expériences déterminées comme l'expression de ce qui se passe dans des régions où l'homme trouve le dangereux conflit d'une pression atmosphérique amoindrie, d'une température chaude présentant des variations quelquefois considérables, d'une humidité énorme, d'une tension électrique continue produisant de fréquents échanges entre l'atmosphère et le sol. ”

“ En outre, ces machines, presque toutes mues par l'air comprimé, dégagent dans les chantiers de grands volumes d'air à haute pression,qui entraîne mécaniquement les gaz nuisibles, active la ventilation et produit un courant d'air à une basse température due à l'expansion subite du fluide moteur, circonstance très-favorable dans les mines profondes, dont la chaleur est intense. ”

“ Dans les cheminées d'appartement et les cheminées d'appel servant à la ventilation des lieux habités, la température des gaz est peu élevée, la hauteur souvent insuffisante, et le vent exerce fréquemment une action marquée qui, non seulement diminue le tirage, mais fait quelquefois refluer les gaz en sens inverse. Cet effet se produit d'autant plus facilement que dans le voisinage se trouvent des bâtiments plus élevés, dépassant le faîte de la cheminée ”

“ Dans une cheminée comme celle-là, la masse d'air est tellement grande que jamais les perturbations atmosphériques n'influent sensiblement sur le tirage; alors on peut y envoyer l'air brûlé à une température un peu moindre que dans les autres. Il y a aussi moins de frottement et moins - de refroidissement par les parois, car le volume d'air écoulé est proportionnel au carré de son diamètre, tandis que le refroidissement et le frottement sont proportionnels au diamètre. Il y a donc économie de combustible dans l'emploi, il y en a aussi dans le prix delà construction , par les mêmes raisons. ”

“ L’accroissement inévitable de température, qui peut se calculer en ajoutant à la température moyenne de l’extérieur (qui est de 10 degrés environ) 1 degré par trentaine de mètres, ne constituera pas la difficulté la plus grande pour le mineur : il pourra être combattu par un aérage perfectionné. Quant à l’extraction et à l’épuisement des eaux, les poids des câbles et des tiges de pompes créeront des obstacles qui ne pourront être vraisemblablement surmontés que par l’introduction de relais. ”

“ On doit même sentir toute la difficulté que l'air a à s'établir un courant dans ces faisons, où il est tantôt au-dessus & tantôt au-dessous de dix degrés , furtout dans les ouvrages un peu considérables, où l'air a beaucoup d'étendue à parcourir. Comme le degré de chaleur varie plusieurs fois dans la même journée, les colonnes d'air de l'atmosphere pressent alternativement sur les différentes ouvertures des mines, ce qui en rend la circulation fort difficile. ”

“ Dans le premier cas, la température ne sera pas augmentée et l'économie sera proportionnelle à la quantité de chaleur qui sera donnée au vent par le chauffage préparatoire. Mais lorsqu'on emploie l'air chaud sans diminuer la proportion du combustible dans les charges de minerai, la température ne sera pas seulement augmentée dans l'ouvrage, mais dans toute la cuve, ce qui a pour résultat de faire arriver plus vite le minerai dans une région dont la température sera suffisamment grande pour porter l'oxydule de fer et les laitiers à l'état de mélange pâteux. ”

“ Cette pellicule s'opposa à la perte de la chaleur centrale de la terre ou du fluide igné qu'elle enveloppait; l'espace voisin de notre globe où tant de matières étaient à l'état de gaz, n'étant plus échauffé avec la même puissance par le rayonnement de notre planète se refroidit ; l'abaissement de la température transforma les gaz invisibles en vapeurs minérales, puis en nuages sombres, ardents, pleins d'électricité, roulant autour de la terre, où ils durent occasionner d'épouvantables tempêtes. ”

“ ATMOSPHÈRE DES MINES. — L'aérage des travaux souterrains-constitue un problème de la plus liante importance ; c'est une des parties de l'art des mines que l'ingénieur doit tendre à améliorer constainniment ; elle présente non seulement un intérêt d'humanité en ce qui concerne la santé et la sécurité de l'ouvrier, niais elle indue aussi très sensiblement sur le rendement que peut donner cet ouvrier. L'aérage doit concerner à la fois la température et la composition chimique de l'atmosphère souterraine ”

“ Mais il me restoit encore beaucoup à faire pour empêcher que la chaleur produite ne se bornât pas à une première action ; celle sur-tout que le courant d’air entraîné par les cheminées dut particulièrement fixer mon attention ; car on doit être effrayé de l’immense quantité de combustible qu’il faut brûler en pure perte, pour entretenir à une température aussi élevée un courant d’air dont on peut à peine calculer la rapidité. ”

“ Ayant discerné un cycle des masses d'air en accord avec le mécanisme des anticyclones émissifs, nous devons donc retrouver, si notre point de vue est valable, un cycle thermique corrélatif, du moins sur les stations où la notion de masse d'air garde toute sa valeur. ”

“ Ainsi, chaque mode de gisement des sources thermales fait comprendre comment la chaleur interne du globe intervient pour les échauffer. Toutefois, sans pénétrer aussi bas que le ferait supposer leur degré de chaleur, comparé au taux normal d’accroissement, les eaux peuvent acquérir une température élevée, en l’empruntant à certaines roches éruptives, poussées des profondeurs vers la surface de la terre et qui conservent encore une partie de leur primitive chaleur. En général, elles remontent par l’effet d’une pression hydrostatique, comme dans les puits artésiens ”

“ Les échangeurs, moins froids que la colonne, l'entourent et l'on fait son possible pour obtenir la meilleure isolation.
Nos expériences nous montrent que pour traiter 500 mètres cubes à l'heure d'air atmosphérique il faut compter sur l'introduction de 32 litres d'air liquide par heure dans la colonne pour maintenir le régime constant. Avec cet appareil régulier on compense très
exactement les insuffisances d'isolement et le résultat incomplet des échangeurs de température. ”

“ L'influence de l'excès de température sur le coefficient de transmission peut s'expliquer par le rôle que joue le rayonnement dans ces expériences ; la transmission ne s'effectue pas uniquement par convection, mais aussi en partie par radiation, parce que le tuyau d'eau chaude rayonne sur les parois de l'enveloppe, qui s'échauffent et communiquent leur chaleur à l'air qui se meut à leur contact. ”

“ Pour arriver à des résultats dignes de confiance, il ne faut pas se contenter d’observer la température de l’air au fond de la mine, ou celle des eaux qui pénètrent dans les galeries, il faut enfoncer les thermomètres dans des cavités percées dans la roche vive, et les y laisser un temps suffisant pour qu’ils prennent la température du milieu ambiant. ”

“ Il semble, tout d'abord, que la chaleur agissant directement dans une cheminée, le rendement doit être plus grand que pour les appareils mécaniques où elle n'agit que par l'intermédiaire de la vapeur produite dans une chaudière, puis d'une machine et enfin de transmissions. Mais, quand on pense à la grande quantité de chaleur perdue par les gaz s'échappant au sommet des cheminées, on conçoit que, malgré tous ces intermédiaires, les appareils mécaniques puissent avoir un rendement supérieur, et c'est en effet ce qui a lieu dans la plupart des cas. ”