1Progressivement, à partir du dernier tiers du XVIII^e siècle, la France connaît un phénomène d’industrialisation au cours lequel le charbon de terre occupe une place centrale, celui-ci étant la principale source d’énergie de cette civilisation industrielle naissante. Dans les années 1850, les besoins du pays en houille connaissent un accroissement considérable dont la cause principale reste l’expansion de certains domaines industriels, à l’image du chemin de fer qui se développe sur l’ensemble du territoire. En effet, les années 1850-1852 correspondent à la sortie de la crise agraire et industrielle débutée en 1846. Durant cette courte période, la production houillère connaît un important recul, passant de 5 153 205 tonnes à 4 433 570 tonnes entre 1847 et 1850. Dès 1853, elle remonte à 5 937 885 tonnes, pour atteindre 13 350 000 tonnes en 1870. Ainsi, la progression de l’extraction reste vive pendant près de deux décennies. Il faut attendre 1873 pour qu’intervienne un retournement de la conjoncture. Après une période de forte et brutale hausse des besoins houillers, l’entrée dans une période récessive manifeste ses effets sur le volume et l’orientation des investissements productifs, même si l’inertie du mouvement, provoquée par l’exécution des contrats en cours et les commandes domestiques, décale l’entrée dans la crise de plusieurs mois (Passaqui 2015 : 13-14).

2Entre 1850 et 1875, face à un environnement commercial très dynamique, la production doit être adaptée. Cela n’est pas chose facile au regard de la place prise par les cultures techniques passées dans les projets de mise en valeur des gisements (Rojas 2008). Durant cette période s’ouvre donc une modernisation à marche forcée des houillères dans le but d’accroître l’extraction. À cette époque, la France industrielle est essentiellement minière et métallurgique ; le monde de la mine ne connaît plus de révolution, mais s’insère dans un processus de transformations comme d’autres secteurs industriels. La machine à vapeur est devenue un objet technique commun et l’innovation n’est plus vécue comme un moment rare. La période des années 1850 aux années 1870 s’apparente ainsi à celle d’un approfondissement technique au cours duquel l’ensemble des outils, des équipements imaginés précédemment, est désormais associé au sein d’une chaine technique.

3Au premier rang de ces processus se trouve le puits. Celui-ci s’impose progressivement dans le monde des houillères depuis les années 1780. Il devient à partir de 1840 le moyen privilégié pour accéder aux gîtes. Néanmoins, il s’agit à cette époque de puits de petit diamètre, ne disposant que d’un champ d’exploitation réduit découlant du caractère rudimentaire des techniques de transport intérieur ainsi que des moyens limités en matière d’élévation des charbons au jour (Veyron 1999 : 17-19). Le puits n’est donc pas uniquement un biais pour accéder aux couches mais aussi une interface entre deux univers : le jour et le fond. Il s’agit à première vue de deux milieux discordants, le jour ayant tendance à se mécaniser à travers les ateliers de traitement des charbons ressemblant de plus en plus à des usines alors que le fond se mécanise difficilement au regard des spécificités géologiques de chaque gisement. Le puits ne peut donc être conçu comme un objet technique isolé ; les ingénieurs doivent le considérer comme une partie du complexe technique minier, une interface entre jour et fond permettant d’assurer la continuité de l’extraction qui va des chantiers d’abattage aux ateliers de traitement des charbons.

4Les ingénieurs civils des mines font face à cette forte demande en faisant évoluer le complexe technique de la houillère et notamment les puits d’extraction qui doivent désormais être en mesure de remonter au jour de grandes quantités de charbon. Néanmoins, comme le rappelle Amédée Burat dans son cours d’exploitation : « Tout travail doit en effet être proportionné au but qu’on se propose » (Burat 1876 : 336). Dans leur acte de conception, les ingénieurs sont donc pris entre l’exigence technique permettant au puits d’extraire en plus grande quantité et l’exigence économique ambitionnant d’obtenir un prix de revient acceptable pour l’entreprise. Être capable de relever un tel défi, c’est être en mesure de satisfaire à trois enjeux majeurs. S’affranchir des écueils géologiques en sécurisant la colonne du puits constitue le premier objectif à atteindre alors que l’augmentation de la vitesse et de la quantité extraite représente le second. Enfin, la régularité et la continuité de l’extraction forme le troisième enjeu, probablement le plus important pour les ingénieurs civils en matière de conception.

De la lutte contre la nature à l’acceptation des forces naturelles

La volonté de mettre la nature en demeure

6Portés par une vision positiviste du progrès technique, les ingénieurs voient dans le cuvelage une solution pouvant, pour reprendre l’expression forgée par Martin Heidegger, mettre la nature en demeure et stopper définitivement les inondations mais aussi les éboulements (Heidegger 1958). Dès les années 1840, les cuvelages sont en bois ou, pour les plus modernes, en maçonnerie. Combes précise dans son cours de 1844 que les puits sont généralement muraillés avec des pierres brutes ou dégrossies, des moellons piqués ou des briques. Ces matériaux sont liés par des mortiers hydrauliques, notamment lorsqu’il s’agit de traverser des terrains aquifères, sinon le mortier n’est pas appliqué et les vides sont remplis avec de la mousse et de petites pierres (Combes 1844 t. 2 : 85-86). S’il est mis en œuvre plus rapidement que les autres, le cuvelage en bois apparaît, dès les années 1850, comme une solution provisoire avant d’appliquer à la colonne du puits un autre revêtement, l’objectif étant de rendre le plus rapidement possible la colonne totalement imperméable, notamment dans les zones aquifères (Ponson 1852 : 348-382). Néanmoins, jusqu’en 1869, certains ingénieurs présentent les cuvelages en bois comme des moyens sûrs afin d’étanchéifier les colonnes des puits. Ainsi, Imbert revient sur son expérience accumulée à Rive-de-Gier depuis 1855. Il prétend qu’en quinze mois, il est possible de rendre un puits étanche grâce au cuvelage en bois, à condition de l’entretenir et de le renforcer régulièrement (Imbert 1869).

7Cependant, c’est avec l’apparition dans les années 1860 des cuvelages en fonte que les ingénieurs pensent avoir triomphés de la nature et de ses inondations. Cette question est notamment étudiée dans la Ruhr par l’ingénieur irlandais Mulvany qui emploie un système composé de segments cylindriques en fonte pour rendre les puits imperméables. Les joints entre les segments sont faits en planchettes. Celles-ci sont standardisées afin de rendre l’entretien du puits, c’est-à-dire le remplacement des joints, plus rapide et plus facile. Il en va d’ailleurs de même pour les segments en fonte (Ducker 1860). Bien qu’ils considèrent la fonte comme la matière la plus efficace pour imperméabiliser les colonnes, les ingénieurs prônent son utilisation uniquement au sein des terrains les plus ardus car ce tube apparaît plus difficile à monter et plus onéreux qu’un cuvelage en maçonnerie (Burat 1876 : 180).

8En apparence, le cuvelage en fonte permet aux exploitants de mettre la nature en demeure et de s’affranchir des inondations. Dans la réalité, la lutte est permanente car l’entretien des cuvelages doit être régulier sous peine de voir les arrivées d’eaux réapparaître. Ainsi, les ingénieurs s’octroient, par les procédés techniques qu’ils mettent en œuvre, du temps pour extraire les houilles car la nature bouleverse bien souvent l’exploitation.

Composer avec la nature

9Malgré les progrès des cuvelages passant du bois à la fonte, les arrivées d’eaux sont à terme inéluctables même si un entretien régulier est effectué. Dès 1844, Combes estime qu’un puits muraillé et cuvelé en maçonnerie avec des mortiers hydrauliques ne peut raisonnablement rester ouvert plus de sept ans (Combes 1844 t.2 : 86). Il faut ensuite se livrer à des réparations sur la colonne et, par conséquent, immobiliser l’extraction. L’enjeu est ici de conserver le plus longtemps possible le puits ouvert et, lorsqu’il ferme, y opérer les réparations à la fois les plus rapides et les plus efficaces. Ainsi, le cuvelage et le muraillement des colonnes ne peuvent stopper définitivement les eaux, mettant à mal l’objectif initial des ingénieurs et leur faisant renoncer à celui-ci pour s’adapter aux caprices de la nature. En 1874, Jules Callon conseille, pour une mine profonde, le recours au cuvelage car celui-ci peut la faire durer plus longtemps. Nous sommes ici loin d’avoir balayé la nature. Au contraire, c’est elle qui impose ses conditions aux exploitants (Callon 1874 t.2 : 270).

10Les inondations ne sont pas les seules avaries avec lesquelles les ingénieurs doivent composer au moment de concevoir un puits. Les mouvements de terrain constituent la difficulté la plus importante car ils endommagent régulièrement les colonnes des puits au sein de nombreuses exploitations. Au début des années 1860, l’exemple de Félix Devillaine est à ce propos éloquent. Celui-ci se voit dans l’obligation d’édifier de nouveaux centres d’extraction afin d’approfondir l’exploitation et d’augmenter le tonnage extrait des Houillères de Montrambert et de la Béraudière. Face à ce projet, l’ingénieur doit affronter des mouvements de terrain réguliers et destructeurs pour les colonnes des puits de la compagnie. En effet, la plupart des anciens puits ont été redressés à plusieurs reprises et se sont inclinés de 1,5 à 2 mètres, voire davantage vers les affleurements des couches, malgré les piles de houille réservées à leur protection. Cela tient principalement à deux causes : la puissance des couches exploitées et l’inclinaison de celles-ci. La situation est jugée préoccupante, notamment pour la stabilité des installations du jour comme les machines d’extraction (Rojas 2013). Entre 1863 et 1869, l’ingénieur édifie les puits Devillaine dans la division de Montrambert et les puits Dyèvre à la Béraudière. Ceux-ci ont la particularité d’être composés, non pas d’une section, mais de deux : ce sont des puits jumeaux. En 1873, Félix Devillaine justifie ses choix :

« L’augmentation du prix de revient n’a point paru assez forte pour empêcher d’accorder la préférence au puits de 4m60 ou aux puits jumeaux, et en définitive à ces derniers, parce que les rochers à traverser étant habituellement fissurés, friables et souvent ébouleux, on a pensé que, vu leur petit diamètre, ils seraient creusés avec plus de sécurité, plus solides et par suite plus facilement accessibles aux nombreuses recettes qu’on aurait à ouvrir à différentes profondeurs ; et, ensuite, parce que deux puits offriraient plus de ressources pour l’aérage, plus de sécurité pour la circulation des hommes et des cages, attendu que, en cas de chute par le puits, d’une cage ou d’un objet quelconque, il n’y avait qu’une ligne de guidage qui pouvait en souffrir, au lieu de deux ; et enfin, ce qui peut dans certaines circonstances avoir beaucoup d’importance, parce que l’un des puits pourrait continuer la majeure partie et même la totalité de la production, en travaillant jour et nuit pendant que des réparations importantes ou l’approfondissement du second puits se feraient au moyen d’un cabestan, d’un manège ou d’une locomobile. » (Devillaine 1873)

11Ce discours démontre, chez l’ingénieur, une réflexion liée à la gestion du risque encouru. En effet, le concept de puits jumeaux devient pertinent car il permet d’assurer la continuité de la production et de composer avec des terrains géologiquement hostiles. Néanmoins, cette conception est possible car Félix Devillaine s’ouvre aux autres charbonnages européens, augmentant ainsi son propre espace de connaissances qu’il peut désormais mobiliser. C’est au nord du Pays de Galles qu’il puise son inspiration, dans les houillères de Brynmaley qui viennent d’édifier, à la fin des années 1850, un groupe de puits jumeaux. Celui-ci possède les mêmes caractéristiques que les puits de Montrambert : petite section et machine d’extraction au centre. Si ces structures sont identiques, le technicien français détourne la culture technique britannique en modifiant l’objectif de l’installation. En effet, les Gallois ont pour ambition de faciliter le fonçage et le cuvelage de leur puits en utilisant des petites sections généralement dévolues à des puits de service. Malgré les difficultés pour franchir les morts terrains, ils n’envisagent à aucun moment d’utiliser leurs puits jumeaux comme centre d’extraction. À l’inverse, Devillaine comprend que ce procédé, originellement voué à un autre but, peut lui permettre de contourner les difficultés imposées par les mouvements de terrain (Rojas 2013).

12Concevoir un puits, c’est donc également pour les ingénieurs accepter le rôle de la nature dans le projet et trouver le moyen de composer avec celle-ci. Ainsi, les moments d’immobilisation dus aux réparations deviennent incontournables dans l’esprit des concepteurs. En 1877, Henri Fayol prend en compte dans sa réflexion l’impact des détériorations dues aux mouvements de terrain sur le nouveau système de guidage des puits de Commentry et préconise l’utilisation du bois. Celui-ci n’est sujet qu’à des dégâts limités et l’ingénieur voit dans cette caractéristique une opportunité car il est possible de profiter d’un ralentissement dans le rythme des expéditions pour réparer le guidage, sans interrompre totalement l’extraction (Fayol 1877). S’il faut accepter les immobilisations, celles-ci ne peuvent compromettre la vitesse d’extraction ainsi que le tonnage remonté à la surface.

Lutter contre le goulet d’étranglement

La question de la vitesse de circulation dans les puits

13À mesure que les exploitations deviennent plus profondes, on voit apparaître la volonté d’étendre les chantiers au fond afin d’augmenter la production (Callon 1874 t. 2 : 61). Si les techniques d’abattage évoluent peu, celles-ci étant toujours centrées majoritairement autour du havage au pic, c’est l’augmentation des effectifs ouvriers qui explique la croissance de l’extraction (Veyron 1999 : 78). Le fond devient une fourmilière extrayant des quantités de houille considérables qu’il faut désormais remonter au jour. Une telle situation met en lumière le goulet d’étranglement naturel que constitue une mine et pose implicitement la question de la vitesse de circulation dans les puits.

14Le premier problème à résoudre est celui de la descente et de la remontée des hommes dans les chantiers. Avant les années 1860 et l’approfondissement des exploitations, les ouvriers descendent bien souvent par le biais d’échelles situées le long de la colonne des puits ou dans les vases servant à remonter les houilles. Certains charbonnages mettent en place des systèmes dédiés uniquement à la résolution de cette difficulté. À Marcinelle, près de Charleroi, on installe dans la fosse n° 6 une Fahrkunst, c’est-à-dire une machine à vapeur manœuvrant des échelles mobiles. Ce procédé permet aux mineurs d’atteindre plus rapidement les postes de production, mais il faut pour cela élargir la section des puits ou creuser un autre puits réservé à la circulation des hommes (Hanrez 1860). Dans la région stéphanoise, la Compagnie des mines de la Loire importe en 1850 la machine de Warocquée : une plateforme mécanique disposée dans la colonne du puits devant descendre les ouvriers au fond (Rojas 2008 : 164).

15Néanmoins, il ne s’agit que de solutions techniques transitoires avant l’arrivée des cages guidées. Celles-ci apparaissent, pour l’espace franco-belge, à Seraing en 1844, avant de se répandre en Belgique et dans le Nord. Il faut attendre 1860 pour qu’elles gagnent le centre de la France (Veyron 1999 : 89-109). Les ingénieurs de ces houillères commencent par adapter le guidage aux vases qui circulaient habituellement dans les puits afin de rendre la sortie des charbons plus prompte et plus rapide. Deux types de guidages coexistent durant les années 1860 : en fil de fer ou en bois (Manigler 1861).

16Si la cage guidée s’impose rapidement, un problème majeur subsiste durant toute notre période, celui des câbles faisant mouvoir la cage dans la colonne du puits. Dès 1844, en Belgique, le poids des câbles équipant les puits profonds crée des difficultés dans l’équilibrage (Combes 1844 : 268). L’approfondissement rend impossible l’emploi des chaînes et entrave celui des câbles de chanvre, dont le diamètre croît rapidement, posant le problème de la flexibilité. Ainsi, l’objectif est d’obtenir les câbles les plus légers possibles tout en étant résistant et ne se dégradant pas dans une atmosphère humide. Tout au long des années 1860, les expériences se multiplient à l’image de celles entreprises par Ernest Leseure en 1861 qui identifie le rapport de la charge aux dimensions du câble comme le problème technique majeur à résoudre pour les ingénieurs (Leseure 1861). Durant cette décennie, la question est débattue sans arriver à des conclusions absolues : on discute des avantages et des inconvénients des câbles en chanvre, en aloès et des câbles en fil de fer. La controverse est ardue car certains paramètres changent d’une mine à l’autre. C’est ce que M. de Dot, fabricant de câbles, rappelle en 1865 :

« Il n’est pas possible de déterminer d’une manière exacte le travail qu’accomplira un câble. L’installation des machines, la température du puits, la nature des eaux, le guidonnage plus ou moins parfait et, pour une plus forte part, le plus ou moins de soins et d’aptitude du machiniste, sont pour beaucoup dans la durée. En effet, si le machiniste enlève la cage avec secousse, sans bien tendre sa corde auparavant, la partie de l’enlevage se détériorera rapidement. Si les molettes ne sont pas très bien montées et maintenues en bon état de marche, chacune dans le plan de la bobine correspondante, il se produira des frottements destructeurs. » (Burat 1865 : 43)

17Aucune solution définitive n’est donc trouvée. C’est pourquoi les ingénieurs tentent de contourner cet écueil en modifiant les autres composants du complexe technique minier. Ils jouent notamment sur le poids des cages, qu’ils souhaitent diminuer autant que possible, afin de ne pas avoir, à chaque ascension, une masse inutile à mettre en mouvement et surtout pour pouvoir réduire d’autant les dimensions des câbles et par conséquent leur poids (Demanet 1879 : 389). À l’instar de ce problème, tout est fait pour abaisser le temps dévolu à la circulation des bennes dans le puits. Ainsi, les cages guidées rendent le chargement et le déchargement plus rapides car de nombreux détails sont améliorés. Les systèmes de fermeture des cages sont pensés pour être sûrs mais aussi rapides, afin de ne pas perdre de temps lors de l’encagement et du décagement dans les différentes recettes (Demanet 1879 : 392).

18Néanmoins, l’ingénieur Alayrac qui travaille aux mines de Courrières rappelle en 1872 que la modernisation des puits via l’apparition de la cage guidée engendre des installations fort coûteuses. Celles-ci n’ont de pertinence, selon ce technicien, que dans le cadre d’une exploitation à grande profondeur afin d’extraire d’importants tonnages. C’est pourquoi il met en lumière les systèmes d’extractions des années 1850 sans cage guidée ni machine très puissante qui sont, selon lui, préférables aux systèmes modernes pour les mines n’excédant pas 300 mètres de profondeur (Alayrac 1872). En effet, l’augmentation de la vitesse de circulation dans les puits pousse les ingénieurs à faire évoluer l’ensemble des procédés techniques participant directement à l’extraction.

Adapter la chaîne technique de l’extraction

19L’apparition des cages guidées oblige la chaîne technique de l’extraction à évoluer et notamment les machines remontant la production du fond. Celles-ci deviennent plus puissantes et plus rapides. Néanmoins, ce phénomène ne naît pas de l’approfondissement car, depuis 1816, les machines à vapeur remplacent progressivement les manèges à chevaux. Mais on assiste, à partir des années 1850, à une multiplication de ces appareillages, si bien qu’en 1869, on compte dans les mines françaises 28 manèges à chevaux pour 859 machines à vapeur (Veyron 1999 : 89-109). Les ambitions sont clairement établies, l’objectif étant de construire des machines puissantes, peu encombrantes, avec un coût modéré et d’une grande maniabilité. Si, à partir de 1830, les premières machines à un cylindre horizontal et à haute pression et sans condensation tentent de répondre à ces exigences, c’est véritablement dans les années 1850, avec la mise au point des grandes machines à deux cylindres et à haute pression, que la situation évolue.

20L’emploi des cages et des grandes machines exige une importante modification dans la conception des chevalements. Si les premiers sont en bois ou en maçonnerie et généralement d’une hauteur qui oscille entre 8 à 10 mètres, il faut désormais élever ces charpentes bien plus haut. Le fer permet d’édifier des structures plus solides, trônant à plus de 20 mètres du sol. Le premier emploi de ce matériau pour un chevalement en Europe continentale est réalisé à Saint-Étienne, en 1861, pour le puits Jabin. Celui-ci reste durant de nombreuses années, pour les ingénieurs, une référence en matière de chevalement métallique. En 1873, Robert y fait encore référence en 1873 dans un article publié par le Bulletin de la société de l’industrie minérale. Dans celui-ci, l’ingénieur revient sur les avantages du fer. Il permet d’ériger des chevalements moins imposants que dans le cas de la maçonnerie ou le bois, tout en équipant les houillères se trouvant sur des contreforts montagneux (Robert 1873).

21Malgré les besoins générés par la mise au point des cages guidées, quelques ingénieurs remettent en cause l’utilisation des machines puissantes dans certaines conditions. Ainsi, Amédée Burat rappelle qu’il est essentiel de proportionner tous les appareils d’extraction au service qu’ils doivent rendre car les grandes charges enlevées et les grandes vitesses coûtent chères. De fait, si la production n’est pas considérable, le prix de revient est plus élevé. Il est donc essentiel, aux yeux du technicien belge, de ne pas exagérer la force des machines (Burat 1865 : 44-47). Les années 1860 sont ainsi le théâtre d’un débat entre ingénieurs sur le choix des machines d’extraction. Les uns préfèrent la machine verticale à la machine horizontale ; d’autres, au contraire, passent sur les inconvénients reprochés au second système et rejettent le premier. Des questions de détails, telles que le mode de distribution, la place que doit occuper le machiniste, l’emplacement des bobines et la disposition des appareils accessoires, frein, arrête cage, compliquent encore le débat (Evrard 1867).

22De ces échanges accouchent parfois des réflexions et des réalisations élargissant l’espace de connaissance des ingénieurs civils des mines. En 1867, Jules Chansselle établit une note au sein du Bulletin de la société de l’industrie minérale sur l’emploi de la contre-vapeur comme frein pour les machines d’extraction. Il souhaite mettre en lumière le travail des ingénieurs des Ponts et Chaussées sur l’emploi de la contre-vapeur, pour modérer la vitesse ou arrêter les trains. L’auteur affirme que le transfert entre le chemin de fer et la mine est possible car une machine d’extraction, notamment à deux cylindres, est finalement très proche des machines pour locomotive. Ce système compléterait, selon l’ingénieur des mines, les freins à bras et à vapeur et permettrait une marche plus régulière car, souvent, le machiniste doit jouer avec la machine pour éviter les vitesses excessives dans la descente ou la remonte des cages (Chansselle 1867). La même année, Alfred Evrard signale les potentialités techniques de l’air comprimé. Pour lui, il est déjà utilisé dans certaines mines à l’alimentation des appareils d’abattage ou encore au transport intérieur et devrait, à terme, l’être pour l’extraction. Il en veut pour preuve les nombreuses adaptations et notamment le réseau de tubes atmosphériques servant au transport souterrain des dépêches dans les principaux quartiers de Paris. Il n’hésite d’ailleurs pas à conclure ainsi :

« L’ingénieur qui, séduit par ces applications, cherchera à réaliser dans ce sens la solution du problème de l’extraction à de grandes profondeurs, trouvera sans doute plus aisément une disposition satisfaisante qu’une compagnie assez hardie pour en oser faire la première application. » (Evrard 1867)

23Au début des années 1870, c’est Zulma Blanchet qui, finalement, entreprend le dessein qu’évoque quelques années auparavant Alfred Evrard. Cet ingénieur de Saône-et-Loire, qui assure la direction technique des mines d’Épinac, s’inspire de nombreuses réalisations, comme le chemin de fer de Saint-Germain ou le monte-charge des hauts fourneaux de l’usine Saint-Jacques, à Montluçon, pour adapter l’air comprimé à un puits qui doit descendre à plus de 700 mètres de profondeur. Initialement, il est prévu d’adjoindre au puits Hottinguer un puits d’aérage nécessaire aux grandes profondeurs, mais Blanchet décide de le remplacer en mettant au point un système d’extraction contribuant aussi à l’aérage. Le puits Hottinguer est équipé d’un tube composé de viroles en tôle faisant de celui-ci un cylindre dans lequel un piston voyage avec les cages sous l’action de l’air, supprimant par la même occasion les câbles (Blanchet 1872).

25Parer aux problèmes qu’imposent les grandes profondeurs pousse les ingénieurs à disrupter avec leur culture technique en s’ouvrant à d’autres industries. Cela leur permet également de répondre aux exigences de continuité et de régularité d’une exploitation minière.

Assurer une extraction continue et régulière

Le puits, une composante du roulage intégral

26L’extraction n’est pas uniquement synonyme d’arrachage de la houille. Il faut également prévoir sa remontée au jour. Cela implique pour les ingénieurs de concevoir le parcours que vont emprunter les charbons depuis les chantiers jusqu’aux ateliers de préparation situés sur le carreau. Le puits s’intègre au sein de cette réflexion et devient une composante de cette chaîne technique. Celle-ci voit son évolution débuter dans les années 1820 avec le perfectionnement du trainage dans les mines de Rive-de-Gier. Désormais, ce ne sont plus des hommes qui traînent les bennes au fond mais des chevaux. Dans les années 1840, cette pratique est apparemment courante même si, à Alès ou Commentry, le brouettage reste utilisé. Rapidement, le trainage fait place au roulage qui se fait sur des voies de fer. Certaines houillères, comme celles de la Grand-Croix, en 1824, utilisent des voies étroites en fonte à ornières creuses. Néanmoins, ce chemin de fer interne ne débute souvent qu’à proximité du puits et de sa recette du fond. L’idée d’un roulage allant des chantiers d’abattage au puits commence à émerger doucement, bien que la compagnie des mines d’Anzin l’applique au sein de certains de ses chantiers dans les années 1820 (Veyron 1999 : 80-88).

27Dans les années 1840, le roulage intégral s’impose dans les débats, notamment lorsque l’on compare le chemin de fer aux canaux souterrains, comme le fait Combes dans son traité d’exploitation :

« » […] Enfin ils ne peuvent pas, comme les chemins de fer, être prolongés jusqu’aux tailles, et se ramifier dans toutes les parties d’une mine. Aussi les canaux de navigation souterrains des mines de Fuchsgrube et de Walkdenmoor sont-ils des exceptions, que l’on ne devra pas imiter […] » (Combes 1844 : 85)

28On voit poindre la nécessité pour les ingénieurs d’assurer un transport par roulage dans tous les recoins du fond et ce, jusqu’à la recette du puits. Dans les années 1850, l’influence anglaise fait définitivement prendre conscience aux houillères françaises et européennes de l’importance du roulage intégral. L’exemple des mines de Newcastle qui utilisent notamment des « tubs », véritables petites berlines classiques en fer, de petites dimensions, capables d’aller partout, devient une référence sur le continent (Veyron 1999 : 84-85). À cette époque, les bennes circulant au fond sont destinées à parcourir la totalité du roulage les menant des chantiers à la chambre d’accrochage. De fait, des ingénieurs comme Ponson font le lien entre l’extraction par le puits et le roulage interne :

« L’extraction, ou le transport de la houille du fond d’un puits à son orifice, est tellement liée avec le transport intérieur, que ces deux opérations ne peuvent être considérées isolément ; elles doivent être disposées de manière à concorder ensemble et à ne jamais se causer aucun retard réciproque. Il en est de même quoiqu’à à un moindre degré, du transport à la surface relativement à l’extraction. » (Ponson 1852 : 99)

29Désormais, l’extraction devient dans l’esprit des exploitants une continuité qu’il ne faut pas rompre et qui est permise grâce au chemin de fer. Au fil du temps, les points de blocages et les éléments à perfectionner sont identifiés : bennes, transbordement du roulage au puits, chevalement, câbles, moteurs… Chaque progrès participe à la continuité de l’extraction. L’utilisation des cages guidées évite le transbordement des produits dans les recettes du fond, manœuvre généralement coûteuse qui, de plus, détériore le charbon. Les petites berlines circulant sur les roulages internes peuvent donc être introduites dans les cages. Néanmoins, en fonction des bassins houillers, des spécificités apparaissent. À Saint-Étienne, par exemple, les cages n’ont pas de plancher, les bennes étant tenues par les côtés. Cependant, il y a des planchers fixes avec des rails au fond des puits et à la recette. Demanet note que ces cages sont simples en matière de construction et que leur faible poids peut les rendre avantageuses dans certaines circonstances (Demanet 1879 : 385-386). Les planchers avec rails intégrés, au même titre que les plans inclinés automoteurs, assurent la continuité du parcours des bennes entre les chantiers et la surface. L’objectif est finalement d’éviter les manutentions intermédiaires.

30Enfin, le couple chevalement-machine d’extraction est également touché par cette volonté de continuité. Le chevalement doit être stable et limiter le plus possible les vibrations durant la remontée ou la descente de la cage. Il joue donc le rôle d’un amortisseur permettant une circulation régulière et fluide. Il en va de même pour la machine d’extraction dont la puissance doit être proportionnée à la mine et qui, selon Demanet, doit également viser la régularité dans son fonctionnement (Demanet 1879 : 446-455). Les ingénieurs privilégient donc des mécaniques sûres, dont la marche n’est pas perturbée, afin d’éliminer les réparations qui sont sources de blocages.

Lutter contre les avaries et rechercher l’automatisation

31Assurer la continuité de l’exploitation, c’est aussi limiter les réparations dans les colonnes des puits ou sur les appareillages nécessaires à l’extraction. Ainsi, les ingénieurs s’évertuent dans leur conception à prendre en compte les éventuelles réparations et les temps nécessaires à celles-ci. Au début des années 1870, lorsque Blanchet conçoit le puits Hottinguer, il prend en compte l’entretien régulier à effectuer sur la colonne du puits. D’ailleurs, son système atmosphérique remplaçant les câbles d’extraction, laisse libre le puits dans lequel il est possible de circuler même durant des réparations (Blanchet 1872). Les puits jumeaux édifiés par Félix Devillaine intègrent également cette donnée. Il est bien prévu de poursuivre l’extraction par un puits pendant que l’autre subit les réparations nécessaires, ce qui garantit de fait la continuité et la régularité de l’extraction (Devillaine 1873).

32Si les années 1860 correspondent à la mise en place massive au sein des puits de moyens d’extraction plus puissants comme la cage guidée, c’est aussi une période durant laquelle les ingénieurs tentent d’anticiper les accidents qui peuvent interrompre la production. Le guidage des puits est d’ailleurs vécu comme un procédé limitant les incidents lors de la descente et de la remontée des cages. En 1861, l’ingénieur Manigler précise que le guidage doit faire parcourir à une benne un chemin constant, en évitant les rencontres avec les autres bennes au milieu de leur course. Il doit aussi éviter les oscillations préjudiciables à l’intégrité du matériel et de la colonne (Manigler 1861). Bessy, en 1864, préconise des chevalements à quatre montants pour certains systèmes de guidage, afin que la plate-forme supporte l’effort exercé par la traction des guides et qu’elle ne subisse pas, à la longue, des mouvements exigeants des réparations importantes (Bessy 1864). Le moindre détail est envisagé lorsqu’il compromet la pérennité de l’installation. Certaines recettes sont conçues pour ne plus altérer les taquets sur lesquels reposent les cages lorsqu’elles sortent du puits. Isidore Roche met au point un système de recette mobile qui offre à la cage une large surface de pose inaltérable alors qu’habituellement, il s’agit de faibles appuis qui se détériorent rapidement. Cela évite de multiplier les réparations et de briser la continuité de l’extraction (Roche 1861).

33Néanmoins, ce sont les parachutes qui apparaissent comme l’innovation la plus importante car ils permettent d’arrêter les cages dans les puits en cas de rupture des câbles, ce qui limite les dégâts envers la colonne et au niveau des recettes souterraines. C’est aussi un moyen de convaincre les exploitants d’abandonner les échelles et de passer définitivement à la cage guidée en matière de circulation du personnel (Veyron 1999 : 89-109). Si les premiers parachutes apparaissent dans les années 1840, ils sont améliorés durant les décennies suivantes grâce aux travaux d’ingénieurs comme Machecourt, Audemar ou encore Fontaine. À partir de 1860, ils permettent de limiter l’ampleur des accidents (Burat 1865 : 36-37).

34Le puits met en contact le jour et le fond, deux univers très dissemblables en matière d’organisation et de gestion. En effet, il est possible à la surface d’appliquer une organisation très rationnelle dans laquelle la mécanisation et l’automatisation restent des objectifs réalisables alors qu’au fond les spécificités géologiques rendent compliquées et même impossibles la mécanisation et l’automatisation. Ce constat semble implacable en matière d’abattage, mais n’est pas aussi catégorique lorsqu’il s’agit du transport des houilles allant des chantiers jusqu’aux ateliers de traitement en passant par le puits. Dès les années 1860, les ingénieurs tentent d’automatiser cette chaîne technique et de limiter l’influence humaine sur celle-ci.

35Par exemple, Payen souhaite adapter aux machines d’extraction, un mécanisme permettant de surveiller le personnel et généralement employé durant les postes de nuit pour comptabiliser les bennes. Selon l’ingénieur, cela devrait permettre de dénombrer les bennes remontées et d’éliminer les manœuvres frauduleuses (Payen 1865). Le système d’arrêt des bennes dans les cages est également symbolique. Les moyens employés sont suffisants si les hommes chargés de manœuvrer ne s’oublient jamais mais, d’après plusieurs ingénieurs, l’expérience démontre qu’il n’en est pas ainsi. C’est pourquoi des mécanismes sont mis au point pour parer à la négligence humaine. Mâle, ingénieur aux mines de Bézenet, dans l’Allier, modifie en 1868 les cages d’extraction en ajoutant des pièces servant de butées, afin de seconder les ouvriers chargés de manœuvrer la machine (Mâle 1868). On note ici la volonté d’automatiser chaque point pouvant bloquer la circulation des bennes. En 1873, l’ingénieur Audemar, des mines de Blanzy, va plus loin et envisage de rendre la détente dans les machines d’extraction complètement indépendante du machiniste en multipliant les organes mécaniques pour qu’elle varie ou soit supprimée automatiquement au passage des recettes au jour et au fond (Audemar 1873).

36Si l’automatisation est surtout nécessaire dans le puits lui-même, avec l’encagement et le décagement, elle est aussi fort logiquement appliquée au jour. À la fin des années 1870, les puits sont équipés en surface afin de transporter les wagons. Pour cela, ils sont armés de culbuteurs permettant de basculer les bennes venant du fond en direction des ateliers de triage, criblage et lavage (Callon 1878 : 3-4). À cette époque, les houillères adoptent le lavoir-classificateur de Maximilien Evrard (mines de La Chazotte, à Saint-Étienne) qui met fin à l’intervention humaine dans le triage et le lavage des houilles (Rojas 2008).

Conclusion

37Les houillères françaises font face, à partir des années 1850, à une croissance de la demande à laquelle elles ne peuvent répondre en l’état car les complexes techniques ne sont pas en mesure d’extraire immédiatement les quantités de houille que réclame l’industrie du pays. Si l’on augmente considérablement l’intensité de l’abattage au fond, les charbonnages ne sont pas en mesure de faire remonter rapidement au jour cette production, les puits n’étant pas capables d’élever de telles quantités en si peu de temps. Ainsi, répondre à cette crise suscitée par l’intensité de la demande implique, pour les ingénieurs, de repenser les puits et de mettre sur pied de véritables interfaces entre le fond et le jour.

38À partir de la fin des années 1840, les ingénieurs identifient les enjeux qu’ils estiment essentiels dans la conception d’un puits : être en mesure de gérer les forces de la nature, limiter le goulet d’étranglement que constitue un puits, obtenir une extraction continue et régulière. La poursuite de ces objectifs engendre des évolutions en cascade au sein de la chaine technique de l’extraction, démontrant l’interdépendance des différents procédés qui la composent. Par ailleurs, concevoir un puits à cette époque, c’est aussi faire évoluer des techniques héritées des décennies précédentes, en prenant le risque d’innover voire de disrupter, à l’image des réalisations de Blanchet ou Devillaine. C’est possible dans la mesure les ingénieurs étoffent leur espace de connaissances et s’inspirent d’autres charbonnages, mais aussi d’autres secteurs industriels.

39Si le puits est conçu par les ingénieurs comme une interface entre le jour et le fond, il est aussi pensé comme une composante du roulage intégral qui fait son apparition aux alentours de 1850. Celui-ci est envisagé comme un véritable trait d’union entre deux univers que les ingénieurs ambitionnent, dans les années suivantes, de livrer à la mécanisation et à l’automatisation.