LA MACHINE Á TAQUETS MÉHU
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INTRODUCTION |
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La ''machine à taquets'' du puits Saint-Charles était une bien mystérieuse machine d'extraction ! Avec de longues tiges mobiles, des taquets fixes ou mobiles, des glissières, des leviers, des contrepoids et tout un attirail mécanique, personne n'a jamais expliqué son fonctionnement... Autre installation, très différente mais de même principe, le grand plan incliné n'est pas mieux loti. Ici, je tente d'en décrypter les fonctionnements et les conséquences pour l'exploitation minière. Enfin, les plans de la machine au format pdf aident à la compréhension. |
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Á Ronchamp, pendant plus de 60 ans, l'exploitation de la houille s'est faite uniquement par galerie où le roulage se faisait à la brouette. Puis avec le fonçage des premiers puits, les mineurs devaient descendre et remonter au moyen d'échelles installées dans un compartiment du puits plus ou moins rectangulaire. La remontée du charbon, des déblais ou de l'eau se faisait au moyen d'un tonneau ou cuffat attaché à un câble. Jusqu'aux années 1840-1850, il était interdit aux mineurs d'utiliser les tonneaux pour la remontée et suivant les bassins houillers cette règlementation était différente et les deux systèmes pouvaient cohabiter. Avec la modernisation des systèmes d'exploitation, des ingénieurs ou autres se sont penchés sur le problème pour augmenter la vitesse de descente et de remontée des mineurs comme les échelles mobiles. Dans certains bassins où les puits descendaient à plus de 400 mètres, une prime était donnée aux mineurs. Avec les puits de plus en plus profonds, il devenait nécessaire pour la Direction de Houillères, d'accélérer la prise de poste aux chantiers sans altérer leur santé (un mineur fatigué par les échelles a moins de rendement !) et sans provoquer d'accidents. |
LA MACHINE MÉHU |
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Un ingénieur des Mines, M. MÉHU, alors directeur des travaux aux mines d'ANZIN, invente une machine, dite machine Méhu ou machine à taquets ou encore système Méhu, pour monter et descendre les mineurs, le matériel, pour remonter les berlines de charbon et épuiser les eaux. Cette machine entre en fonction début avril 1849, dans le puits Davy qui est en cours de fonçage. Le puits est équipé de cette machine sur toute sa hauteur (220 mètres) ainsi qu'aux deux niveaux d'accrochage (135 et 166 mètres). Le principe de fonctionnement de cette machine est cependant assez simple, mais à cette époque c'était assez révolutionnaire. Elle se compose de 4 tirants qui descendent jusqu'au fond du puits et sont reliés deux à deux et fixés aux quatre extrémités de deux chaines de Vaucanson qui passent sur deux plateaux polygonaux. Ces deux plateaux sont solidaires de l'arbre de transmission entrainé par des engrenages. Cet ensemble est installé à la tête du puits et son fonctionnement est assuré par une machine à vapeur. Le mouvement est transmis verticalement à la chaine de Vaucanson et anime les quatre tirants de deux mouvements inverses : l'un montant et l'autre descendant et en inversant la vapeur le mouvement s'inverse. Les deux grandes paires de tirants sont séparées par des madriers qui portent des guides et l'ensemble est munis de taquets fixes et mobiles à intervalle fixe, qui sont déclenchés par le passage des chariots (montant ou descendant). Dans le puits Davy, la longueur de la course des tirants a été calculée pour une production de 1500 hl (env. 200 tonnes) de charbon par poste de 12 heures de travail. La machine à vapeur imprime à l'appareil un mouvement rectiligne de va et vient de 15,408 mètres (admirez la précision !). Les mineurs s'installent à quatre par chariots et de 15m408 en 15m408 arrivent au fond à la zone d'accrochage. Pendant de temps, dans l'autre compartiment où arrivent les chariots pleins, c'est le processus inverse qui s'opère : les chariots montent par étapes de 15m408. Arrivé à 8 mètres du jour, le chariot déclenche une sonnette et l'ouverture d'une porte au sommet du puits. Après son passage cette porte se rabat pour boucher l'orifice montant, le chariot redescend et se pose sur cette plaque (porte) munie de rails inclinés puis s'échappe seul par gravité. Dans ce puits on a conservé le compartiment classique des échelles. Au fond du puits, dans le puisard, ce mouvement de va et vient est transmis par des cordes plates et poulies à une pompe foulante de 100 mètres de haut. Une pompe élévatrice de 25 mètres va chercher l'eau au fond du puisard et la remonte dans un petit bassin. Cette eau est reprise par la pompe foulante, puis elle est déversée dans une galerie d'écoulement située à 95 mètres du jour (35 m3 en 6 heures). Quant aux capacités de sa machine, il donne des chiffres dans les 2 tableaux suivants :
Pour transmettre le mouvement vertical des grandes tiges du puits en un mouvement horizontal aux autres grandes tiges des galeries horizontales où est installé le même système, il utilise des poulies de renvois. Dans son recueil de Mémoires il dit : « Ces tirants peuvent parcourir les galeries horizontales ou inclinées d'une exploitation et servir, au moyen de taquets convenablement disposés, au transport intérieur du charbon.» Un autre dispositif est nécessaire à la bonne marche de la machine d'extraction : les contrepoids. La chaine de Vaucanson amène un excédent de poids d'environ 4 tonnes quant elle est complètement déroulée dans un sens ou dans l'autre : 2 contrepoids fixés aux extrémités rétablissent l'équilibre. A Saint Charles, ces 2 contrepoids (1600 et 1800 kg) sont installés dans un petit puits non loin de l'autre et sont commandés par des câbles et des chaines jusqu'à la tête du puits d'extraction. En 2000 ce petit puits était encore visible en bordure de route. Plus tard à Ronchamp, ce type de chaine aura de très fréquentes ruptures qui stopperont très souvent le fonctionnement de la machine d'extraction et pourtant M. Méhu disait dans son Mémoire : « L'usage des chaines de Vaucanson n'a pas reçu l'approbation générale des hommes spéciaux ; cependant elles fonctionnent bien, et présentent surtout une solidité remarquable. » Monsieur Schutz, alors ingénieur aux Houillères de Ronchamp, fait une description de la machine Méhu appliquée aux plans inclinés, dont celui de Ronchamp, dans ses notes publiées dans le même ouvrage en 1851. Deux machines à taquets ont été installées dans un puits (Davy à Anzin et Saint Charles à Ronchamp) et M. Méhu devait faire une étude d'installation de ce genre de système pour un puits dans la région de Forbach, mais sa mort prématurée vers 1850 signa aussi la fin de son invention. |
LA MACHINE AU PUITS SAINT CHARLES |
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En avril ou mai 1849, l'ingénieur des mines (ou Directeur) en poste à Ronchamp, M. SCHUTZ, se rend à Anzin et rencontre M. MÉHU qui va le convaincre du bien fondé de sa machine. De retour à Ronchamp il écrit dans son rapport du 8 juin 1849 : «Je propose d'adopter le projet d'exploitation ci-joint, il peut parfaitement être appliqué à l'exploitation de la partie située en aval du puits Saint Charles, au moyen d'un puits incliné dans la couche, d'une machine souterraine et des moyens d'extraction employés récemment à Anzin en faisant aboutir le puits incliné à un nouveau puits vertical plus près de la route royale (puits Saint-Joseph) et par lequel arriverait l'air frais, lorsque les travaux auront acquis un grand développement.» Le plan original sera sans doute modifié pour être adapté aux dimensions du puits et à celles du plan incliné. A cette époque les actionnaires et propriétaires de la mine sont principalement installés en Alsace et possèdent des usines et ce sont eux qui achètent à bas prix le charbon produit à Ronchamp. Le 16 juin, les propriétaires réunis prennent une délibération qui sera lourde de conséquences pour le bassin : « Aujourd'hui 16 juin 1849, les sociétaires de la Cie des houillères de Ronchamp et Champagney, réunis au siège de leur exploitation, ayant entendu le rapport de M. Schutz, ingénieur de l'établissement, sont convenus de ce qui suit : Ce système devait être installé dans le puits Saint Charles, puis descendre la grande galerie inclinée sur 700 mètres et remonter par le puits Saint Joseph où son fonçage débute le 24 juillet 1850. Il aurait occupé une longueur développée de près de 1500 mètres. Nous verrons par la suite que ce vaste projet n'ira jamais jusqu'à son terme. Le puits Saint Charles avait une ouverture de 4,20 m X 1,70 m à l'intérieur des cadres et le compartiment d'extraction ne faisait que 1.70 m X 1.76m dans lequel il fallut installer la machine à taquets. Ce puits, de section rectangulaire et uniquement soutenu par des cadres en bois, subissait une énorme pression du terrain qui déformait toute la structure de la machine d'extraction. Il fallait constamment raboter, réaligner ou changer les guides afin que tout l'ensemble puisse coulisser sans blocage. Le puits était constamment encombré de chariots et cela freinait la descente d'air frais qui était très insuffisant pour assurer un bon aérage des galeries et des chantiers. Dans un premier temps la machine à taquet du plan incliné est solidaire de celle du puits d'extraction. Mais les arrêts très fréquents de cette dernière vont entrainer la mise en place de toute une machinerie souterraine. Chaque mois une moyenne de 10 000 francs (1850) est dépensée uniquement pour l'entretient, les réparations et le salaire des ouvriers spécialement employés à la surveillance. Cette machine devait permettre aux ouvriers de descendre et remonter en toute sécurité et sans fatigue inutile mais la fréquence des accidents qui se produisaient dans le mouvement des chariots ne pouvait permettre de descendre les ouvriers par ce moyen avec sécurité. Malgré la profondeur du puits, tout le personnel était obligé de monter et descendre par les échelles, soit du puits 7, soit du puits Saint Charles, ce qui était une aggravation notable des conditions de travail. Il y eu une reprises des accidents graves, résultant de l'imprudence des ouvriers qui, pour éviter une ascension fatigante par les échelles, s'introduisaient illicitement sur les chariots pleins de la tige montante en marche, pour les quitter à la dernière station. La moindre hésitation, un faux mouvement pendant le court arrêt qui se produisait à la fin de la course, et l'ouvrier était précipité dans le puits ou tué sur place. L'installation de chaudières au milieu du charbon fut la cause de ce que tout le monde craignait : le feu dans la mine. Toutes les installations du puits sont démontées pour faire place à la nouvelle. La machine à vapeur Meyer est remplacée par deux autres horizontales et couplées qui donnent une course de 12.38 mètres aux grandes tiges verticales. Ces tiges au nombre de quatre, sont taillées dans du bois de sapin, sans nœud ni aubier, et de section 0.15 X 0.25 m. Elles sont réunies par des platines en fer et de 11 mètres en 11 mètres, elles portent les étages à taquets et tous les 55 mètres une chaine de retenue évite leur chute dans le puits en cas de rupture. Le 22 août 1849, l'ingénieur des mines Schutz dit : «La machine Méhu peut seule permettre une augmentation de travail, si elle est adaptée au puits Saint Charles.» Le 24 mai 1850 il devient urgent de songer à établir un moteur assez puissant pour faire fonctionner la machine du puits d'extraction. Le 27 mai 1850, les eaux d'épuisement continuent de se faire au moyen de caisse en tôle. Le 20 décembre 1850, à 230 mètres sous terre, dans la première couche de charbon et dans une zone failleuse, la chambre des chaudières est commencée et celle des machines est terminée. Deux vides énormes (17m X 8m X 4m) sont soutenus par un boisage impressionnant en pièces de chêne équarris de 0,40 m X 0.40 m. Au bout de quelques temps, ces madriers se brisaient suite à l'énorme pression du terrain. Ils sont consolidés à l'aide de forts tendeurs dans les cadres. Mais ce n'était pas suffisant et ils seront renforcés par d'autres en dessous. Ces renforts successivement ajoutés ont fortement diminués l'espace d'air disponible autour des chaudières. On perce la houille sur 30 mètres pour de passage de la cheminée des chaudières et de l'air chaud. Le 18 mars 1851 les maçons construisent une cheminée souterraine de 51 mètres de haut. Le 9 février 1852 tout est prêt dans la grande salle, mais la machine à vapeur n'est toujours pas arrivée. Le 19 février 1852 l'administration des mines impose le muraillement de la chambre des chaudières pour une meilleure protection contre l'incendie possible dans la mine. Le 24 février le travail d'extraction est suspendu pour l'installation de la machine Méhu et les anciennes voies de roulage en bois sont remplacées par des voies ferrées. Le 20 mai a lieu le premier essai de la machine à taquets installée dans le puits mais un chariot est mal reçu et se renverse et son contenu fait quelques dégâts. Le 22 mai, c'est la machine à vapeur qui a une marche irrégulière et les chariots en tôle sont déformés suite à une dépose trop rude. Jusqu'au mois d'août, il y aura toujours de gros problèmes de fonctionnement qui nécessiteront des périodes d'arrêt plus ou moins longues pour les réparations. En 1850 un petit puits a été creusé à une vingtaine de mètres du grand puits, pour y installer 2 contrepoids pour équilibrer le poids de la chaine de Vaucanson quand elle est complètement déroulée dans un sens ou dans l'autre. Le 5 juin la marche désordonnée de la machine à vapeur nécessite plusieurs jours de réparations. Le 10 août, ce petit puits, qui pourtant communique avec le grand par un trou de sonde, s'est rempli d'eau au 2/3. C'est un ouvrier qui avait bouché ce trou pour ne pas être incommodé par l'eau qui tombait. Au débouchage, l'eau entraine un grand nombre de débris de toutes sortes qui vont empêcher la machine à taquets de fonctionner. Le 13 août la machine fonctionne à peu près normalement et on sort 60 chariots à l'heure alors qu'elle était prévue pour 90. Mais chaque jour 3 ou 4 heures sont perdues et se répercutent sur les 98 hommes employés au fond qui ne peuvent travailler. Le 16 août l'extraction est arrêtée 3 à 4 fois par jour pour resserrer les boulons de la chaine de Vaucanson. Le 19 octobre c'est le premier essai de la mise à feu de la chaudière souterraine qui consomme presque tout l'air qui arrive par le puits et l'aérage des travaux en souffre énormément car le grisou envahit tous les travaux. Le 29 octobre un nouvel essai des chaudières est couplé à celui de la machine à vapeur et les problèmes d'aérage sont toujours les mêmes et on pense à un aspirateur mécanique au puits N°7. Les chaudières vont consommer de 3 à 4 tonnes de charbon par jour. Le 12 mars 1853 le premier essai de la machine à taquets du grand plan incliné de 700 mètres est satisfaisant. Ce système consiste en deux voies ferrées parallèles installées au sol et munies de taquets fixes et mobiles : une voie monte les chariots pleins tandis que l'autre descend les chariots vides. De chaque coté les tailles sont installées à intervalle fixe. Le mouvement de va et vient est assuré par les grandes tiges installées sur des supports fixés au toit de la galerie. Ces tiges sont également munies de taquets mobiles et sont mises en mouvement par un plateau polygonal, lui même entrainé par la machine à vapeur installée sous terre. Mais bientôt les poussées de terrain et les éboulements se produisent malgré la solidité du boisage spécial qui supporte le toit. On se rend compte alors qu'il sera impossible d'installer cette machine au-delà de la 12em taille (environ 500 mètres). Durant l'été les chaudières souterraines sont éteintes pour ne pas gêner l'aérage. Le 19 octobre on remet en marche les chaudières et le 24 octobre une température de 50° est relevée au-dessus d'elles. « C'est sur ce volcan que l'on vécut pendant quatre ans.» (François Mathet) L'année 1854 est un peu plus calme au niveau des incidents mais les arrêts sont beaucoup plus longs (12, 15, 20 et 30 jours). Deux incidents sans conséquences graves préfigurent déjà ceux de 1857 et 1858 : l'incendie dans la gaine d'aérage du puits et les grandes quantités de grisou qui se dégagent. Le 7 mai 1854 les tailles supérieures de l'Est son envahies par le grisou. Des gardiens sont mobilisés pour suivre la marche du grisou et au besoin pour éteindre les foyers des chaudières. De septembre 1856 à février 1857, sous l'impulsion de l'ingénieur des mines François Mathet, tout est mis en œuvre pour tirer le maximum de la machine à taquets. Il est soutenu par le Conseil d'Administration et par l'Ingénieur Conseil Pierre-Jules Callon. Le bilan est catastrophique : en 1850 l'exploitation par le système classique donnait 191 tonnes de charbon par jour, pendant l'exercice 1855-1856 la production était de 180 tonnes par jour et de septembre 1856 à février 1857 la production descend à 130 tonnes par jour. Le Conseil d'Administration est mis en face de ses responsabilités et le 29 mars 1857, il décide de reprendre l'extraction par l'ancienne Á en enlevant toute la machinerie du puits. Le 30 mars 1857 on commence l'enlèvement de la machine à taquets du puits et 48 jours plus tard ce travail est terminé. On réinstalle le puits et le 17 mai on remonte 900 kg de charbon dans une cage guidée. Cette transformation a nécessité la remontée de 36 455 kg de fer, 37 405 kg de fonte et 4895 m3 de bois et le tout sera vendu et compensera une partie des frais. La machine Méhu du puits aura eu une durée de vie très courte : 4 ans et 10 mois. La moitié du but qui avait été fixé était atteint et il restait le gros problème des chaudières souterraines. Áce stade il était impossible de les arrêter sans un arrêt complet de l'extraction. Une solution d'attente est le percement d'un travers banc du puits en direction de la deuxième couche afin d'ouvrir de nouveaux chantiers. Á cette époque les 2/3 de l'extraction proviennent de la machine du plan incliné à raison de 300 tonnes par poste de 12 heures. Les chaudières fonctionnaient à marche un peu forcée pour maintenir une pression élevée de la vapeur afin de vaincre les résistances « qui se produisaient dans le mouvement des divers organes de la machine, brisés, disloqués et en fort mauvais état.» Dans ces conditions de marche la chambre des chaudières était surchauffée et ce que l'on craignait est arrivé. Le samedi 7 novembre 1857 le poste s'est terminé sans incidents inquiétants et les chauffeurs se retirent après avoir éteint leurs feux. Dans la nuit, une étincelle sans doute, enflamme les boisages de la chambre avec une grande rapidité. F. Mathet descend avec un maître mineur et un charpentier mais les fumées sortant de la cheminée refluaient dans le puits avec l'air frais. Ses deux compagnons tombent asphyxiés avant de pouvoir atteindre la tête du plan incliné ou l'air est respirable. Devant l'impossibilité de remonter par le puits, il gagne le jour par le puits N°7 et prend les mesures pour boucher hermétiquement les orifices des 2 puits. Le 13 novembre une tentative de rentrée par le puits N°7 est un échec : un feu flambant est présent à Saint Charles. Le 16 décembre les autorités préfectorales interdisent la rentrée par les deux puits avant d'avoir justifié que le feu était éteint ! Le 7 janvier 1858 la Direction adresse une demande au Préfet pour ouvrir les puits. «Á la suite de cette demande, des expériences très concluantes avaient été faites les 17 et 18 janvier, en présence de l'ingénieur ordinaire des mines, M. Descos. D'après les observations thermométriques faites chaque jour depuis un mois, qui dénotaient une marche descendante et régulière de la température régnant près du foyer de l'incendie, qui de 42° au moment de la fermeture était descendue à 27°, il y avait tout lieu de penser que l'incendie était éteint et qu'il n'y avait plus de danger réel à descendre au puits Saint-Charles pour s'en assurer et prendre les mesures en conséquence.» Le 17 janvier le puits St Charles est ouvert et aéré et le 18 on descend un chien et une lampe allumée sans qu'il y ait de problèmes. Puis un ingénieur descend avec 2 hommes et remontent sans avoir été incommodés mais l'administration fait refermer le puits. Le 27 janvier le Préfet autorise l'ouverture et la rentrée dans les travaux mais avec un grand nombre de conditions restrictives susceptibles de perdre complètement la mine. Mais devant des impératifs sociaux et financiers, les 2 puits (Saint Charles et puits N°7) sont ouverts et pendant 3 jours la ventilation fonctionne comme le stipule l'arrêté préfectoral. Mais après 60 heures de ventilation forcée, le feu reprend, mais cette fois c'est dans la couche de houille et les 2 puits sont refermés. Le 7 février un courrier est envoyé au Préfet demandant le retrait de son arrêté à l'aide d'observations motivées et faisait valoir «que l'on ne pouvait comprendre comment, après avoir toléré, pendant plusieurs années, des foyers allumés dans le local des chaudières, il ne nous fût pas permis d'y pénétrer un instant pour éteindre un reste de feu qui pouvait s'y trouver. » Le 12 avril le Préfet retire son arrêté et le 17 les hommes pénètrent dans les deux puits après 5 mois et demi de chômage. Un grand nombre de barrages sont installés dans les ouvertures pour isoler complètement le quartier des chaudières car le feu menace de reprendre dans la couche de houille. Un volume de 3000 m3 de béton a été nécessaire pour mettre en place ces barrages et plus tard cette même quantité sera utilisée pour les entretenir et les consolider. Les barrages en tête du plan incliné affichaient une température de 80 à 90° en 1875. Les notes laissées par F. Mathet ne précisent pas ce qu'il est advenu de la machine à taquets du grand plan incliné mais elle est a sans doute été démontée pour être remplacée par des installations classiques. L'exploitation va continuer avec la découverte de belles couches de charbon mais tout en surveillant le feu dans la mine. En 1881 le feu reprend et on isole le foyer par de nouveaux barrages et colmatages de fissures. En 1886 la température à proximité des barrages est encore de 50°. |
ÉPILOGUE |
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Cette machine à taquets installée au puits Davy à Anzin, souffrait des mêmes problèmes que celle de Ronchamp. Les archives du Centre Minier de Lewarde, ont conservés les notes manuscrites des rapports hebdomadaires des travaux du fond de Léon Dumont. En parlant de cette machine , il dit ceci en janvier 1851:« Depuis quelques temps, il arrive assez fréquemment que les taquets de l'appareil ne fonctionnent pas régulièrement et que plusieurs bacs viennent se superposer, ce qui souvent entraîne de grands retards et nous oblige à faire des dépenses pour la débarrasser… ». François Mathet (1823 - 1908) est un ancien élève de l'École des Mines (promotion 1849). Il passe 4 années aux Mines de la Grand 'Combe et en septembre 1856, Pierre Jules Callon vient le chercher pour lui confier le poste d'Ingénieur Principal des Mines de Ronchamp. En 1875 il quitte Ronchamp pour les mines de Blanzy où il exerce son métier pendant 20 ans. A Blanzy il rédige un Mémoire (une véritable bible !) de près de 800 pages sur son passage à Ronchamp entre 1856 et 1875, qui sera publié en 1881 par l'Industrie Minérale. En guise de conclusion, je cite ses quelques phrases où il critique sévèrement le mauvais choix des actionnaires, des administrateurs, de l'ingénieur des mines M. Schutz ainsi que les services de l'État (Préfecture et Administration des Mines). « J'ai dit, dans la première partie de ce mémoire, comment les administrateurs, sous l'inspiration de leur ingénieur M. Schutz, furent amenés à adopter l'installation de la machine à taquets, système Méhu, pour remplacer la machine à vapeur verticale Meyer du puits Saint-Charles, considérée comme insuffisante ; comment, non contents d'en faire l'application la plus malheureuse possible, au puits Saint-Charles, ils adoptèrent le même système pour la remonte des charbons le long d'un grand plan incliné qui devait réunir le puits Saint-Charles au puits Saint-Joseph, lequel devait également être muni d'une machine à taquets.» « C'était, comme on le voit, tout un système qui ne manquait pas de hardiesse, mais qui était dénué de tout sens pratique et qui consistait à garnir de tiges mobiles, de taquets et contre taquets, de glissières et de tout un attirail de leviers et de contrepoids, une longueur de puits et plans inclinés de près de 1.500 mètres. En outre, et c'était là ce que ce projet comprenait de plus irrationnel et de plus imprudent, tout l'ensemble mécanique intérieur devait être mis en mouvement au moyen de machines et chaudières à vapeur installées au fond des travaux.» « Quand on songe que les couches nouvellement exploitées à Saint-Charles étaient excessivement grisouteuses, que déjà une première explosion s'était produite dans le fonçage du puits, qu'il n'existait aucun moyen énergique pour activer l'aérage, que les projets présentés avaient précisément pour résultat d'encombrer le puits d'appel d'air frais et d'introduire dans les travaux deux très grands générateurs qui devaient à eux seuls consommer une majeure partie de l'air ; que le nombre d'ouvriers employés dans les travaux était déjà considérable ; quand on songe, dis-je, à toutes ces conditions détestables au point de vue de l'exploitation, on se demande comment l'Administration des mines, toujours si soucieuse de la vie des travailleurs, a pu autoriser de pareils projets.»(François Mathet)
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