Brevet FR2001286A1 — publié le 19690926

L'invention est relative aux arrêts-barrages à eau pour l'ex- ploitation minière souterraine, comprenant des réservoirs d'eau rigides, dont la chambre interne est obturée vers l'extérieur et qui sont détruits à l'instant d'une explosion. Les arrêts-barrages à eau remplacent d & lus en plus à l'heu- re actuelle les arrêts-barrages à poussières stériles qui autrefois étaient utilisés presque exclusivement pour verrouiller des chantiers d'abattage ; tandis que la quantité de poussière nécessaire dans les barrages stériles doit être d'au moins 400 kg par m2 de section de galerie, la quantité d'eau pour des barrages à auges n'est en effet que de 200 litres par m2 de section de galerie. Les récipients indispensables pour le logement de ces quantités d'eau sont généralement en forme d'auge ou cuvette et par conséquent ouverts (Revue "Montanrundschau", 12ème année, fascicule I, Janvier 1964, pages 4 et suivantes). Indépendamment du risque d'évaporation de l'eau, en particulier dans une atmosphère dont l'humidité relative est faible, l'efficacité des barrages à auges d'eau de ce genre à l'instant d'une explosion est aléatoire. Les vitesses du courant d'air, qui commencent à augmenter à l'instant d'une explosion et sont encore relativement faibles, ont pour résultat qu'au moment où les ondes de choc rencontrent les auges d'eau, une fraction plus ou moins grande de l'eau est projetée hors des auges et arrive dans la section libre sans exercer d'action. L'onde de choc venant à la suite et projetant ou détruisant les auges d'eau ne trouve donc plus le volume d'eau complet. Les pertes d'eau sont fréquemment de l'ordre de 10 à 20%. Pour éviter l'évaporation de l'eau contenue dans les auges, il a été déjà proposé (modèle d'utilité allemand No 1.898.915) de munir celles-ci d'un couvercle s'emboîtant hermétiquement sur le bord supérieur de l'auge d'eau. I1 est difficile d'effectuer au fond la fermeture correcte des auges d'eau au moyen de tels couvercles et pratiquement impossible de la contrôler. En raison de la faible résistance des couvercles emboîtés sur les auges d'eau, on ne peut pas obtenir une amélioration véritable de l'efficacité du barrage en cas d'explosion. I1 est connu également d'utiliser des poches flexibles en matière plastique remplies d'eau, qui sont détruites à l'instant de l'explosion (Grubensicherheitliche Schutzberichte der Versuchsgrubengesellschaft mbH. Dortmund III/64, pages 4 et suivantes). Pour des raisons pratiques, il n'est pas possible de remplir en tièrement d'eau des poches ou sacs de ce genre, si bien qu'une fraction importante est occupée par l'air à l'intérieur des récipients. La compressibilité de l'air inclus et la flexibilité du matériau constituant. les récipients ne permettent alors la destruction en temps utile des poches d'eau que lorsque celles-ci sont fixées dans la section de la galerie, par exemple à la paroi. I1 en est de même des réservoirs d'eau rigides ( DAS NO 1.221.178), qui, pour cette raison, doivent être ancrés solidement et formés d'une matière plastique cassante, se brisant par éclats avec une facilité relative. Le grave inconvénient commun à toutes les auges d'eau réside en ce qu'elles doivent être toujours disposées ou suspendues à peu près horizontalement pour empêcher l'eau qui y est contenue de s'en écouler. La proposition formulée à ce propos par le modèle d'utilité allemand NO 1.956.516 et consistant à combiner des parties de récipients rigides et flexibles, c'est-à-dire semblables à des feuilles, pour interdire l'écoulement de l'eau, ne représente pas une solution efficace. Le problème technique servant de base à l'invention est d'agencer des réservoirs d'eau pour arrêt-barrage, de telle manière qu'ils soient détruits en temps utile sous l'effet d'explosions, même faibles, et cela sans ancrage rigide dans la galerie. Ce problème est résolu par l'invention grâce à des réservoirs d'eau fermés sur eux-memes, dont l'air est extrait en totalité et qui sont entièrement remplis d'eau. Ces réservoirs d'eau rigides peuvent être formés, de manière connue, d'une matière plastique relativement cassante et se brisant facilement par éclats. En raison de l'incompressibilité de l'eau qui les remplit entièrement, ils ne possèdent pratiquement plus aucune élasticité et sont détruits avec certitude par le choc de l'explàsion transmis hydrauliquement. L'eau ne peut en outre ni s'évaporer, ni s'écouler, du fait que le réservoir d'eau entièrement clos est fermée façon étanche à la pression et à la vapeur Les réservoirs peuvent être installés en position quelconque dans la section de galeries horizontales ou inclinées, car ils possèdent une résistance pratiquement égale dans toutes les positions, étant donné qu'in représentent des corps de forme fermée sur elle-même. L'efficacité de l'arrêt-barrage à eau peut être encore sensiblement améliorée lorsque, selon une autre caractéristique de l'in- vention, les réservoirs sont remplis d'eau sous une pression qui dépasse la pression les entourant, et sont mis et maintenus intérieurement à l'état de pré-contrainte par cette pression. Cette précontrainte est avantageusement choisie suffisamment élevée pour annuler complètement la faculté de déformation élastique résiduelle des réservoirs après leur remplissage-total. I1 suffit en général à cet effet de limiter la pression de remplissage à 0,1 kp/cm2. Dans la plupart des conduites d'eau posées au fond et servant également au remplissage des auges d'eau, on dispose de pressions d'eau notablement plus élevées, qui peuvent être utilisées le cas échéant. Chaque réservoir est pourvu, de préférence, de deux ouvertures. L'air s'échappe par l'une de ces ouvertures, tandis que l'autre sert au remplissage du réservoir. On peut d'ailleurs se contenter d'une seule ouverture, dans laquelle l'entrée de l'eau et la sortie de l'air sont séparées l'une de l'autre. Selon une autre caractéristique importante de l'invention, les réservoirs sont exécutés en plusieurs parties, un premier groupe de ces parties servant à la suspension du récipient et étant formée d'un matériau réfractaire, c'est-à-dire résistant à la chaleur, tandis que l'autre partie renferme l'eau contenue dans le réservoir. Ces parties de récipient sont assemblées de telle manière que le souffle d'air rencontre au moins une portion de surface, par exemple au voisinage du centre, de la partie du réservoir renfermant -le volume d'eau. Les parties servant à la suspenslondl réservoir peuvent être relativement résistantes, car il n'est pas nécessaire qu'elles soient détruites à l'instant de l'explosion. L'avantage notable qu'offre un tel réservoir est de rester encore longtemps efficace en cas d'incendie de mine, ce qui n'est pas le cas des auges usuelles. Le pouvoir réfractaire des parties servant à la suspension du réservoir empêche sa destruction prématurée, tandis que la par tie du réservoir renfermant l'eau esbiefroidie d'un côté par l'eau qui s'y trouve, de sorte qu'elle n'a pas besoin de posséder un pouvoir réfractaire et une résistance mécanique élevés. Ce principe est mis en pratique au moyen de réservoirs oblongs circulaires ou prismatiques, dont les parties servant à la suspension sont assujetties aux extrémités du réservoir et laissent libre entre elles la partie entourant le contenu de réservoir. Le courant d'air rencontre cette partie et la détruit lorsque sa vitesse atteint une valeur très élevée, comme dans le cas d'une explosion. L'invention peut toutefois être mise en pratique aussi bien avec des réservoirs sphériques, dont les parties servant à la fixation sont disposées sur l'équateur de la partie du réservoir qui entoure le contenu. Des exemples de réalisation de l'invention sont décrits ciaprès en référence au dessin annexé, dans lequel la Fig. 1 représente, en élévation de face et en coupe transversaIe, un réservoir d'eau selon une première forme de réalisation de l'invention ; la Fig. 2 représente, en élévation de profil une deuxième forme de réalisation d'un réservoir d'eau selon l'invention la Fig. 5 montre un arrêt-barrage à à eau utilisant une autre forme de réalisation des réservoirs la Fig. 4 représente une variante d'exécution des réservoirs d'eau ; la Fig. 5 montre la disposition verticale de réservoirs d'eau conformes à l'invention. Le réservoir d'eau selon la Fig. 1 sert à l'édification d'ar rêts-barrages à eau au fond. I1 est constitué par un réservoir d'eau 1 fermé sur lui-même, en un matériau sensiblement rigide. Dans l'exemple de réalisation représenté, le réservoir comprend un premier groupe de parties 2, qui servent à sa suspension et dont chacune est pourvue d'un couvercle de forme circulaire 3 épousant la section ronde du réservoir 1; couvercle auquel font suite plusieurs segments 4 orientés axialement. Ainsi que le montre la vue en coupe transversale du réservoir, ces segments sont munis d'appendices 5 de forme prismatique, dans lesquels s'engagent les branches 6 de pinces dont l'autre extrémité est fixée au soutènement. Les parties 2 sont exécutées en un matériau réfractaire, qui peut être une matière plastique ayant des propriétés convenables. Une autre partie 7 du réservoir renferme l'eau 8 qui y est contenue. L'air inclus dans la partie 7 lorsque le réservoir est vide est entièrement extrait de celui-ci et remplacé par l'eau. Dans l'exemple de réalisation représenté, l'eau remplissant le réservoir est en outre sous une pression supérieure à celle de l'air entourant le réservoir. Ce dernier est par conséquent précontraint intérieurement et maintenu dans cet état. Dans l'exemple de réalisation représenté, cet état de précontrainte est matérialisé par un léger bombement 9 des surfaces découvertes du réservoir. Ce bombement montre que le pouvoir de déformation élastique du réservoir 7 est pratiquement épuisé par la précontrainte. La partie 7 contenant l'eau du réservoir est formée par un matériau rigde, par exemple d'une matière plastique, qui peut être également cassante pour se briser par éclats. Le réservoir reproduit à la Fig. 1 est installé de telle manière que le souffle d'air peut rencontrer les portions de surface 10, comprises entre les parties 2 et les segments axiaux 4, de la partie 7 du réservoir renfermant l'eau 8 qui y est contenue. Le réservoir représenté à la Fig. 2 est sphérique et possède deux ouvertures de remplissage 12 et 15, dont l'une permet à l'air de s'échapper pendant que l'eau y est déversée par l'autre ouverture. Dans ces deux ouvertures se trouvent évidemment des clapets appropriés, afin que la pression de remplissage soit maintenue dans le réservoir. Le réservoir selon la Fig. 1 comporte dgale- ment de telles ouvertures, mais celles-ci ne sont pas représentées. Le réservoir selon la Fig. 2 est formé pareillement de deux groupes de parties, parmi lesquelles les parties 2', correspondant aux parties 2 de la Fig. 1,sont disposées sur l'équateur de la partie 7', qui est sphérique et renferme l'eau. Les réservoirs 1' utilisés pour l'exécution de l'arret-bar- rage à eau de la Fig. 3 sont prismatiques et de section nexagonale. Le réservoir selon la Fig, 4 présente la forme d'un cylindre oblong. Ses parties 2" servant à la suspension sont constituées par des segments cintrées 4', ininterrompus sur toute la longueur du réservoir. Des anneaux 15, 15' coopèrent avec les segments 4' pour former une ossature, qui-entoure la partie 7" du réservoir contenant l'eau. Le courant d' air rencontre des portions de surfaces 10' de cette partie du réservoir. La suspension du réservoir est assurée par des pinces 16 avec des branches 6, semblables à celles de la Fig. 1. Le réservoir selon la Fig. 5 peut être monté ou suspendu verticalement sur la paroi de la galerie. Ses parties 2"' servant à la suspension constituent comme précédemment un genre d'ossature et entourent la partie 7"' contenant l'eau, encaissant subsister des surfaces libres 10"' que peut frapper le courant d'air. Le réservoir est rempli par des ouvertures 12';-1D' et sus pendu au moyen des organes 6". Les réservoirs n'ont pas besoin d'être ancrés dans la galerie, comme dans les formes de réalisation de l'invention représentées au dessin et décrites ci-dessus. La suppression de leur faculté de déformation élastique en raison de leur remplissage total en eau, la cas échéant sous pression, assure la destruction des réservoirs sur place, même s'ils ne sont pas ancrés et sont simplement posés librement, en position horizontale ou verticale, sans aucune liaison rigide aved des éléments fixés à demeure. REVENDICATIONS 1) Arrêt-barrage à eau pour l'exploitation minière souterraine, comprenant des réservoirs d'eau rigides, dont la chambre interne est obturée vers l'extérieur et qui sont détruits à l'ins- tant d'une explosion, caractérisé par des réservoirs d'eau (1) fermés sur eux-mêmes, dont l'air est extrait en totalité et qui sont entièrement remplis d'eau. 2) Arrêt-barrage selon la revendication 1, caractérisé en ce que les réservoirs sont remplis d'eau sous une pression qui dépasse la pression les entourant et sont mis et maintenus intérieurement à l'état de précontrainte par cette pression. 3) Arrêt-barrage selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que chaque réservoir est pourvu de deux ouvertures (12, 13), dont l'une sert à l'échappement de l'air et l'autre au remplissage. 4) Arrêt-barrage selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé par des réservoirs en plusieurs parties, dont un premier groupe de parties (2) sert à la suspension et est formée d'un matériau réfractaire, tandis que l'autre partie (7) renferme l'eau contenue (8) dans le réservoir, ces parties de récipients étant assemblées de telle manière que le courant d'air rencontre une portion de la surface de la partie du réservoir renfermant le volume d'eau. 5) Arrêt-barrage selon la revendication 4, caractérisé par des réservoirs oblongs circulaires ou prismatiques, dont les parties servant à la suspension sont assujetties aux extrémités du réservoir et laissent libre entre elles la partie entourant le contenu du réservoir. 6) Arrêt-barrage selon la revendication 4, caractérisé par des réservoirs sphériques, dont les parties servant à la fixation sont disposées sur l'équateur de la partie du réservoir qui en entoure le contenu (Fig. 2).