Le charbon des mines européennes et américaines était le combustible universel de l’industrialisation. Pourtant, le rôle joué par les innovations techniques dans l’histoire des mines est insignifiant. Cela s’explique par l’offre constamment excédentaire de main d’œuvre : les propriétaires des mines n’avaient en effet qu’à engager toujours plus d’ouvriers pour atteindre une plus grande capacité d’extraction. C’est pour la même raison qu’ils ont longtemps pu se dérober au problème des conditions de travail désastreuses des mineurs.

Ce sont donc des découvertes techniques datant du Moyen âge, éprouvées surtout dans les mines d’argent et d’or d’Europe centrale, qui demeuraient valables encore pendant des siècles. On gagnait de l’énergie avec la force hydraulique : pour drainer l’eau qui filtrait dans les puits, on installait de grandes roues à godets souterraines et on les reliait avec des pompes aspirantes grâce à un système de tuyauteries sophistiqué. Les minerais abattus étaient également transportés à la surface grâce à la force hydraulique. Plus tard, on construira des lacs de barrage pour ne plus être dépendant de l’alimentation naturelle et de ses irrégularités : le lac Oberteich dans le Harz, qui date de 1720, passe pour le premier barrage d’Europe.

A cette époque, les ressources minières en surface avaient été exploitées à beaucoup d’endroits. Si l’on voulait atteindre de plus grandes profondeurs, il fallait des roues à godets de plus en plus grandes pour faire fonctionner les pompes. La machine à colonnes d’eau, inventée en France en 1731, proposait une solution plus efficace : une chute d’eau poussait un piston vers le bas qui était vidé après la phase de travail pour remonter ensuite. L’innovation décisive fut cependant la machine à vapeur. La première, développée par Thomas Newcomen en 1712, fut utilisée pour lever l’eau dans une mine près de Wolverhampton. Cet exemple fut rapidement suivi par d’autres mines britanniques. Il est vrai que les machines de Newcomen consommaient d’énormes quantités de combustible. Cela n’avait pas d’importance puisqu’elles se trouvaient juste au-dessus des ressources de charbon. Quelques unes seulement furent introduites sur le continent, dans les bassins houillers belges, autour de Liège et de Mons. La technique de la vapeur, grâce aux perfectionnements du modèle de Newcomen et aux nouvelles machines de James Watt, finit par s’imposer autour de 1800.

Déjà à cette époque, l’exploitation de charbon était devenue le secteur le plus prospère de l’industrie minière. En Grande Bretagne, on avait réussi à cokéfier le charbon de terre dès 1709. Vers la fin du siècle, le nouveau combustible s’imposait dans les fonderies. La demande de charbon sur les îles britanniques monta en flèche : l’amélioration des techniques d’abattage devint une nécessité. La capacité d’exploitation augmentera avec les machines à vapeur, et sans doute aussi avec le remplacement des anciennes cordes en chanvre par des câbles d’acier, développés en 1834 dans les exploitations de minerais de fer du Harz. Dans les houillères britanniques, on installa des ascenseurs dans les puits et, au-dessus des puits, des chevalements en poutrelles de bois furent construits pour le disque de la corde.

En ce qui concerne l’apport d’air, on n’utilisa pas les nouvelles possibilités techniques, pour de simples raisons économiques. Non seulement les mineurs sous terre avaient besoin d’air frais, mais la concentration de gaz inflammables dans la fosse, produisant les fameux coups de grisou qui produisaient des accidents meurtriers, aurait pu être radicalement réduite. Des pompes à air furent certes mises à l’essai en 1807 dans les bassins britanniques, mais les propriétaires des mines trouvaient que l’investissement était trop cher. De nombreux mineurs étaient toujours victimes des explosions de grisou. Leurs sources de lumière ouvertes, de simples bougies ou des lampes à huile, ne faisaient qu’augmenter le risque d’explosion. En 1815, le scientifique Humphry Davy développa une première lampe de sécurité, dont la flamme était protégée des gaz par une très fine grille en fer.

Le travail souterrain demeurait extrêmement dangereux et très nocif pour la santé : en raison du risque permanent d’une explosion ou d’un coup de grisou, en raison des effondrements et du travail harassant. Le piqueur était envoyé avec sa hache, son fer et sa massette dans des galeries qui étaient sommairement sécurisées, mal aérées, et parfois si étroites qu’il ne pouvait s’y tenir que couché. Le charbon était ensuite placé dans des paniers ou dans des berlines pour le transport. Quand les galeries étaient assez hautes, ces berlines étaient traînées sur des rails en bois ou en fer par des chevaux, sinon les hommes devaient pousser ou tirer les chariots. Dans les mines de charbon britanniques, c’étaient souvent les femmes ou les enfants qui déplaçaient des charges pouvant aller jusqu’à 250 kg, en rampant, ou à quatre pattes.

Depuis le début du 19^e siècle, de nombreuses machines d’exploitation furent brevetées. L’Anglais Richard Trevithick inventa un trépan animé d’un mouvement de rotation et alimenté à la vapeur, puis des outils de forage à piston sur le modèle de la machine à vapeur. Ces outils auraient facilité le travail du piqueur, mais les moyens qu’il aurait fallu déployer pour pouvoir alimenter le souterrain en énergie étaient encore trop élevés pour les propriétaires des mines. Le progrès n’arrivera qu’avec la traction à air pulsé qui fut introduite pour la première fois en 1853.

Sur le continent, on construisait des chevalements massifs, en murs de briques ou de moellons, depuis les années 1840. Ils résistaient mieux aux forces de traction du câble d’extraction, que l’on descendait dans des profondeurs de plus en plus grandes, que les anciennes constructions en bois. Au bout de quelques décennies, ces « tours Malakoff », nommées d’après la fortification qui défendait la ville de Sébastopol pendant la guerre de Crimée, étaient souvent rehaussées par un échafaudage en acier ou carrément remplacées par des échafaudages en acier encore plus élevés.

C’est au début du 20^e siècle que les haveuses qui permettaient de réaliser une coupure horizontale dans un filon, une invention britannique, sont apparues aux USA et en Grande Bretagne : ces machines, équipées de trépans placés sur des disques rotatifs, de tiges ou de chaînes, taillaient une saignée dans la roche se trouvant sous le charbon : une brèche horizontale qui facilitait l’exploitation du charbon. Cette technique d’abattage soulageait certes le travail physique des mineurs, mais elle créait de nouvelles nuisances sonores. Le vacarme était tel qu’il couvrait les craquements de la roche au niveau supérieur, qui permettaient d’identifier les éboulements. Au début, ces machines de forage fonctionnaient avec de l’air pulsé. L’isolation des moteurs par encapsulage, empêchant l’infiltration de la poussière et mettant fin aux flammèches, permettra leur alimentation électrique.

Là où les gisements de charbon étaient plus tendres, les marteaux piqueurs alimentés par air comprimé s’avéraient plus avantageux. Développé dans les puits de charbon belges, cet outil révolutionnera aussi l’exploitation minière dans la Ruhr après la Première guerre mondiale. De la sorte, le travail manuel souterrain, qui avait à peine changé depuis le Moyen âge, se rapprochait progressivement de sa fin.

Le charbon était alors de plus en plus souvent véhiculé au moyen de toboggans accrochés à des chaînes et secoués avec de l’air pulsé. Ce n’est que dans les années 1920 que les premières mines furent équipées avec des convoyeurs à bande électriques. Les plus grandes galeries pouvaient accueillir des trains avec des locomotives électriques. En 1934, on utilisa pour la première fois un chargeur-haveur en Grande Bretagne, une machine qui permettait de détacher et de charger le charbon en une seule opération. L’alternative pour les gisements plus tendres était un rabot à charbon, une machine éprouvée en France et aux USA, perfectionnée ensuite par des ingénieurs de Westphalie qui en firent un produit de série : longeant le mur du filon, elle rabotait le charbon et le transbordait directement sur un convoyeur à bande. A partir des années 1940, l’exploitation de charbon deviendra de plus en plus automatisée.