Brevet FR2002820A1 — publié le 19691031

i 2002820 La présente invention est relative à un soutènement hydraulique pour galeries, dont les cadres sont- formés d'une unité du côté du remblai et d'une unité du côté du front de taille, ces unités étant ripées automatiquement à l'aide d'au moins un 5 vérin à piston pousseur . Par avances successives pas-à-pas , on peut riper en particulier des cadres dont les unités se trouvent les unes derrière les autres . De façon purement extérieure ils se distinguent des cadres hydrauliques dont les unités progressent par pas soit 10 ®n alternance, soit par dépassement mutuel, car les unités sont généralement disposées côte à côte dans les cadres de ce genre . Les cadres hydrauliques fonctionnant par avances successives peuvent être d'ailleurs d'agencement pratiquement quelconque. ; ils se composent d'unités comprenant chacune un étançon et un chapeau 15 sous leur forme la plus simple, et de groupes d'étançons dans des formes de réalisation plus compliquées . On sait £voir l'exposé de 0» Jacobi "Automatisierung des Strebausbaus zur besseren Pflege des Hangenden" dans la revue "Glueckauf", 101 (1965) , pages 860 à 876_7"que la condition préa-20 lable pour améliorer le toit dans la galerie est que les surfaces des roches avoisinantes découvertes sur la paroi soient étayées aussi rapidement et complètement que possible.On y parvient en pratique par un ripage du soutènement suivant des pas relativement courts, mais suffisamment fréquents. 25 Dans l'état actuel de la technique, les cadres sont à cet effet mis en groupes par une chaîne de commande propre à chaque groupe, qui sélectionne et libère des chaînes de commande propres à chaque cadre. Les chaînes de commande propres à chaque cadré règlent à leur tour, le plus souvent au moyen de palpeurs,la dis-50 tance séparant les unités du front d'abattage et/ou du bord arrière d'un convoyeur de taille .On obtient ainsi extérieurement une progression telle du soutènement, qu'il n'y-a jamais dans chaque groupe qu'une unité qui avance , alors que plusieurs unités du soutènement de la galerie peuvent avancer simultanément . 35 Ce soutènement hydraulique de galerie peut être considéré comme le plus perfectionné à l'heure actuelle du point de vue technique, car il exclut radicaleioebt toutes les erreurs susceptibles d'être commises dans un soutènement à commande automatique, par exemple par u^e décharge simultanée de la pression sur plusieurs 40 unités voisines il n'a été appliqué toutefois jusqu'à présent que \ BAD ©RKWN&» 69 05298 & 2Û02820 pour étayer une taille dont les cadres sont formés d'unités progressant en alternance ou par dépassement, étant donné que. la chaîne de commande propre au groupe ne peut sélectionner que les chaînes de commande propres aux cadres, qui ne possèdent 5 elles-mêmes des informations que sur la course d'avancement limitée par le front d'abattage ou le convoyeur de taille . On sait également que des unités.télescopiques travaillant par pas successifs peuvent être ripées automatiquement, mais pas par groupes ni une à une, comme le décrit par exemple la DAS 10 N° 1 182 184 .Il n'est cependant pas prévu dans ce cas de chaînes de commande d'ordre supérieur, de sorte que la commande automatique n'est pas exempte d'erreurs de fonctionnement .En théorie, un tel soutènement ne peut être réalisé que si les deux unités de chaque cadre libéré en vue du ripage progressent immédiatement 15 à la suite l'une de l'autre, ce qui est pratiquement impossible. La propriété commune à tous les types connus de soutènement hydraulique en taille à progression automatique réside donc en ce que le soutènement forme un piftd de remblai non reetiligne, même dans les groupes .Si la progression des cadres est basée sur 20 l'allure locale et irrégulière dans son ensemble , du front d'abattage ,celle-ci correspond sensiblement à la forme du pied du remblai.Pour des raisons d'exploitation et de sécurité, le pied de remblai doit toutefois être reetiligne au moins sur des longueurs importantes de la taille, en particulier dans l'abattage 25 par foudroyage ; c'est en effet à.cette seule condition que l'arrachement voulu du toit le long des extrémités arrière des chapeaux du soutènement peut être favorisé et qu'il est possible d'éviter des surcharges sur les cadres ou unités .©es surcharges se produisent en particulier lors d'un blocage des étançons ou 30 chapeaux du côté du remblai par suite de 1*écoulement de la roche avoisinante . Pour cette dernière raison, il est également souhaitable que les unités du côté du remblai exécutent des pas de. grande longueur, afin qu'elles soient amenées aussi loin que possible de la zone de foudroyagë .Ceci est toutefois incompatible avec-la nécessité de prévoir des pas aussi courts et .fréquents que possible pour le soutènement rapide du toit au front de taille . ; Le problème technique servant de. base à l'invention est de réaliser un soutènement hydraulique de galerie remplissant ces . 40 conditions jusqu'à" présent contradictoires . . 69 05298 3 2002820 Le soutènement conforme à l'invention est agencé à cet effet de telle façon qu'aux unités du coté de l'abattage des cadres mis en. groupes de manière connue est associée une chaîne de commande propre à chaque groupe, qui sélectionne et libère 5 des chaînes de commande propres aux cadres réglant la distance entre l'unité du côté de l'abattage et le front de taille et/ou un convoyeur de taille, cependant qu'aux cadres du côté du remblai faisant partie du même groupe est adjointe une chaîne de commande d'ordre supérieur, dont la grandeur d'entrée est un écartement minimum conjugué (selon la norme allemande DIN 19 226, projet de Mai 1962 page 11, tableau 2, deuxième ligne) entre les unités dans les cadres et qui fait progresser successivement de quantités égales les unités du côté du remblai. Dans ce soutènement de galerie, une ligne fictive passant 15 par les unités du côté de l'abattage reproduit pareillement l'allure du front de taille, étant donné que ces cadres sont ripés, en fonction des surfaces de toit découvertes dans chaque cas , à de courts intervalles de temps et par pas de faible longueur. C'est seulement lorsque les unités du côté de l'abattage se sont 20 éloignées des unités du côté du remblai à l'intérieur du groupe, au cours du cycle actionné en permanence par la chaîne de commande propre au groupe, d'une quantité telle que leurs écartements correspondent partout à l'écartement minimum, qtie sont ripées les unités du côté du remblai qui suivaient précédemment une ligne 25 droite .Etant donné que ce ripage a lieu sur des distances égales, il se forme de nouveau après le ripage un pied de remblai reetiligne . Moyennant un choix approprié de l'écartement minimum conjugué, on peut d'ailleurs régler pour les cadres du côté du remblai un j50 parcours de progression déterminé, suffisamment grand et ne dépendant pratiquement que de la longueur déployée des vérins à piston pousseur . L'écartement minimum est pratiquement fixé à une valeur inférieure aux distances maxima des unités dans les cadres, défi-^5 nies par les vérins à piston pousseur . La mesure de 1'écartement minimum et de la course de progression, nécessaire pour une commande automatique, est effectuée avantageusement par détermination de la longueur déployée des vérins à piston pousseur assurant l'avancement . 40 Un exemple de réalisation de l'invention est décrit ci-après, 69 05293 n 2002820 en référence au dessin annexé, dans lequel : la Fig.l représente, en une vue en plan perpendiculaire à la stratification, une galerie équipée d'un soutènement hydraulique selon l'invention ; 5 la Fig.2 est un schéma hydraulique destiné à expliciter le soutènement hydraulique de galerie conforme à l'invention . Dans une galerie A, le charbon B est abattu avec l'aide d'un convoyeur C .L'abattage est effectué avec remblai de fou-droyage D, de sorte qu'il se forme dans la galerie une ligne de 10 foudroyage E sensiblement reetiligne . Le soutènement de la galerie est constitué par des cadres hydrauliques 1,2,3,4 qui sont identiques entre eux ;il suffit par conséquent de décrire l'un d'eux . Chaque cadre se compose de deux unités la et lb , disposées 15 l'une derrière l'autre et identiques entre elles . L'unité la du côté du front de taille comporte deux étançons 10,11, réunis entre eux à l'aide d'une semelle 12. Les étançons 10 et 11 servent à soutenir des chapeaux lia et 12a en encorbellement , qui ne sont reproduits que schématiquement à la Fig.l, 20 aux chapeaux lia, 12a correspondait sur les unités du côté du remblai des chapeaux 11b , dont le porte-à-faux est moins grand que celui des chapeaux du côté du front de taille . La liaison entre les unités dans les cadres est assurée par un vérin à piston pousseur, qui comprend un cylindre 13, un pis-25 ton 14 et une tige de piston 15.L'extrémité du cylindre 13 et l'extrémité libre de la tige de piston 15 sont assujetties aux semelles 12 des cadres . Dans les cadres 1 à 4, les unités la ,1b ; 2a,2b , etc .. progressent par avances successives pas-à-pas .Par déploiement 30 du piston pousseur l4 alors que l'unité lb du côté du remblai est bloquée , 09. fait avancer l'unité la du côté du front de taille,tandis qu'en alimentant en sens inverse le vérin,à l'état bloqué du cadre la du côté du front de taille, on tire à la suite l'unité lb du côté du remblai . 35 L'ensemble du soutènement de la galerie est subdivisé en groupes.Dans l'exemple de réalisation représenté, les quatre cadres 1 à 4 forment un groupe . Une chaîne de commande propre au groupe rassemble les uni -tés la,2a., etc . . du côté du front de taille dans les cadres 1 à 4 40 cette chaîne n'est pas représentée, car elle est connue .Dans un BAD ORIGINAL 69 05298 •s; 2002820 ordre déterminé , elle sélectionne chacune des unités la,2a,etc. Au moyen d!une chaîne de commande propre au cadre et de régulateurs appropriés, l'unité sélectionnée est soulagée, ripée et bloquée de nouveau dans le cas où la course de progression est 5 libre. Il ne progresse .-taisais qu'un seul cadre par groupe, mais des cadres de plusieurs groupes peuvent progresser simultanément. La situation créée par les chaînes de commande sus-décrites est reproduite à titre d'exemple à la Fig.l. Eji raison d'une extraction F' de la veine de charbon F dans la zone des cadres 2 10 et 3 , les unités 2a et 3a de ces cadres ont progressé davantage que les unités la et 4a des cadres voisins 1 et 4. La roche est par conséquent étayée partout jusqu'au front de taille .La position des unités la,2a etc.. du côté de la"veine de charbon suit une ligne, dont l'allure est sensiblement la même que celle du 15 front de taille . Indépendamment du soutènement du front de taille, les unités lb ,2b,3b,4b du côté du remblai progressent à l'intérieur du groupe formé par les cadres 1 à 4. Ce mouvement est assuré par une chaîne de commande d'ordre supérieur propre au groupe, qui 20 sélectionne dans un ordre déterminé les chaînes de commande propres aux cadres . Cette commande est représentée schématiquement à la Fig.2. L'élément principal de cette chaîne de commande propre à chaque groupe est un mécanisme d'avance pas-à-pas 50, qui peut être 25 alimenté en air à basse pression par une conduite 31, de façon à fournir des signaux de pression dp durée définie, dans un ordre fixé à l'avance, aux sorties désignées par les chiffres de référence des cadres 1 à 4 .Les chaînes de commande propres à chaque groupe ont été reproduites de façon simplifiée dans le schéma 30 selon la Fig.2 et montrent seulement la commande du cadre du côté du remblai . Un signal apparaissant à la sortie du mécanisme d'avance de groupe 30, par exemple sur la conduite 32,- détermine l'inversion d'une soupape-pilote 33. Les distributeurs 34,37,36 quittent ain-55 si la position reproduite à la FLg.2. Le distributeur 34 relie alternativement ur.e conduite hydraulique - à haute pression" 35 et une conduite à basse pression 36 aux chambres de pression des étançons 10 et 11 .-Le distributeur 37 sert à charger et déchargér les é-tançons 16,17 du côté du remblai,tandis que le distributeur 38 4"o coc^ande le vérin à piston pousseur . A l'état représenté, les étançons du côté du front de taille BÂD ÛfiiGî^ÂL » 69 05298 6 002820 10 et 11 de l'unité la sont soulagés de la haute pression et serais à la basse pression . La chambre du cylindre délimitée par- le-face circulaire du piston l4 èst alimentée et les étançons de 1 ç Daçis la disposition conforme à l'exemple de réalisation représenté, la progression des unités la-4a du côté du front d#"Çai_ le détermine le développement des vérins à piston pousseur 13-15-G Dans chacun de ces vérins est logé un organe de commande, quivliné^. sure la longueur déployée du piston pousseur = Les organes de Dans l'exemple de réalisation représentés chaque organe de commande 1 ' -4 ' est formé d'une languette de commande 40, réunie 15 à la tige de piston 15 et entourée par deux barres 4l. •. . • ; Les barres 4l sont réunies au cylindre 13 dans le présent exemple , alors que la languette 40 est mobile entre les barres" et fixée à la tige de piston 15. * . Dans chaque organe de commande, l'une des barres 4l porte, un 20 groupe de buses d'émission 42, pour lequel il est prévu un racèorc, d'air comprimé 45= La barre située du côté opposé est munie cPun nombre correspondant de buses de réception 43., désignées par les chiffres romains I à IV. Au premier groupe de buses d'émission -et de réception 42 et 43 correspond un perçage 44 dans la languë'tt 25 40. Un autre groupe de buses d'émission et de réception, ainsi qu'un perçage correspondant dans la languette 40, sont désignés 1. par 42' â 44' . _ Une progression des unités la du côté du front de taille s'e. 30 compagne d'un déplacement des languettes 40 en direction de la fit che . Le raccord 0 reçoit en permanence de l'air comprimé à basse., pression par une conduite de branchement 50, une conduite de répartition 51 et des conduites d'alimentation 52 à 55• Au moment où le perçage 44 franchit le plan des buses d'émission et de ré-35 ception I dans uh organe de commande l' à 4', une impulsion e~t envoyée à une commande ET-60, comprenant au total quatre robinets à deux voies "en série 6l, qui contrôlent la conduite d'arrivée- jl du mécanisme d 'avance "de groupe 30. Il en" résulte que ce mécanisme; ne reçoit de" l'air comprimé à basse pression et ne commence à 40 fonctionner "que si, sous l'action de la commande 60, tous les BÂD ORIGINAfc"" 69 05? 200282C orfanes de commande à l'intérieur du groupe ont ouvert le passade I et conjugué par conséquent les écartements rninima entre toutes les unités du coté du remblai et du côté du front de taille . L'air comprimé est pareillement amené en permanence aux bu-5 ses d'émission II à IV par le raccord 45. Lorsqu'au cours du mouvement des vérins à piston pousseur, la languette de commande franchit ces autres buses d'émission, il se forme au passage devant chacune d'elles une impulsion d'air, qui parvient aux commandes ET 100, 200 et 300 .Les buses d'émission II appartiennent -10 à la commande ET 100, les buses d'émission III à la commande ET 200 et les buses d'émission IV à la commande ET 300. Une commande-pilote représentée en 400 reçoit les signaux conjugués venant des conduites 101 à 301. Pour un renversement de l'alimentation des vérins à piston pousseur, cette cornmande-15 pilote bloque les impulsions qui partiraient sans cela des groupes de buses 42',43' .L'ensemble est agencé de telle façon que l'impulsion sur la conduite 101 efface l'impulsion de commande II du groupe de buses 42',43' ,l'impulsion sur la conduite 201 l'impulsion III, et le signal sur la conduite 301 l'impulsion IV. 20 Cette commande indique donc la longueur parcourue par tous les vérins à piston pousseur .Dans l'exemple de réalisation représenté, il s'agit de la longueur la plus petite, savoir 1*écartement I . En raison de la mise en pression de la conduite 32, la con-25 duite 70 est alimentée également en air comprimé à basse pression, de même que les buses de commande se trouvant à droite dans le schéma de la Fig.2. La soupape-pilote 33 s'inverse, de sorte qur après le blocage de l'unité la du côté du front de taille l'unité-lb du côté du remblai est ripée à la suite . Au cours de ce mou-30vement, la languette de commande 40 est immobile, tandis que les barres 4l portant les buses d'émission et de réception sont déplacées en direction des flèches du dessin . Des buses d'émission et de réception sont alors franchies dans l'ordre I,II,III,IV, correspondant à l'ordre suivant lequel 35sont parcourus les groupes de buses 42,43. Le vérin à piston pousseur se rétracte jusqu^ ce que les buses de commande I se trouvent de nouveau l'une devant l'autre . La soupape-pilote peut alors s'inverser, puisqu'il ne règne plus aueune pression dans la conduite de commande correspondante.Dans 40 le schéma selon la Fig.2, cette soupape possède une surface .plus BAD ORIGINAL 69 05298 8 2002820 grande à droite qu'à gauche .La même opération a lieu sûr les unités de soutènement 2 à 4. Il en résulte qu'à l'intérieur du groupe toutes les unités du côté du remblai sont ripées d'une quantité égale dans l'ordre fixé . 5 La zone désignée par 0 dans la commande correspond à la cote sSoii dans le soutènement . Cette cote est une fraction de la plus grande longueur déployée S du vérin à piston pousseur . rnax Il ressort de ce qui précède qu'aussitôt que toutes les unités la,4a du côté du front de taille ont été ripées d'au moins 10 Sgons toûtes les unités lb-4b du côté du remblai sont ripées à la suite dans l'ordre donné . Dans la situation reproduite à la Fig.l, les vérins à piston pousseur des cadres de soutènement du cadre de soutènement 1 et celui du cadre de soutènement 4 ne 15 sont déployés que d'une fraction de cette quantité . Tous les vérins à piston pousseur ont parcouru néanmoins à l'intérieur du groupe le chemin sson L'invention a donc~également pour ob^et un procédé'de"soutènement fonctionnant suivant le schéma annexé . 20 Ce procédé pour le soutènement de galeries au moyen de cadres disposés par groupes prévoit que les unités de soutènement du côté du front de taille sont ripées dans un ordre déterminé en fonction de la progression locale de l'abattage qu'elles suivent . Le procédé conforme à l'invention réside en ce que les i&nités lb -4b du 25 côté du remblai sont ripées par groupes, indépendamment des unités du côté du front de taille et dans un ordre prédéterminé,après avoir atteint une distance prescrite S' i^ des unités du côté du front de taille, d'une quantité correspondant à cette distance. La commande automatique des- cadres du côté du remblai, telle 30 qu'elle est représentée au dessin et a été décrite en détails ci-dessus peut être remplacée par une commande manuelle de ces cadres Cette commande manuelle peut être recommandée dans le cas où l'abattage doit être séparé dans l'espace et dans le temps du tra-r vail de reprise des cadres . 35 Dans le soutènement de galerie représenté, fonctionnant par avances.successives pas-à-pas, on obtient en permanence un pied de remblai E reetiligne et un pas d'avance de grande longueur, qui empêche les unités lb-4b du côté du remblai de converger par suite d run éboulement de la roche provenant du toit . 05298 o 2002820 REVENDICATIONS 1-Soutènement hydra.uliqi.ie de galeries, dont les cadres sont formés d'une unité 'du coté c!u remblai et d'une unité du côté du front de taille, ces unîtes étant ripées automatiquement à l'aide 2 d'au moins un vérin à piston pousseur, caractérisé en ce qu'aux unités du côté de l'abattage fla-^a ) des cadres (1-4) ,disposés par groupes de manière connue, est associée une chaîne de commande propre à chaque groupe, qui sélectionne et libère des chaînes de commande propres aux cadres réglant la distance entre l'unité du 10 côté de l'abattage et le front de taille et/ou un convojreur de taille, cependant qu'aux cadres du coté du remblai (lb-4b )du même groupe est adjointe une chaîne de commande d'ordre supérieur , dont la grandeur d'entrée est un écartement minimum conjugué ) entre les unités dans les cadres et qui fait pro- 15 gresser successivement de quantités égales les unités du côté du remblai =. 2-Soutènement hydraulique de galeries selon la revendication 1, caractérisé en ce que l1écartement minimum est plus petit que la distance maximum des unités dans les cadres (S ) , définie max 20 par les vérins à piston pousseur (13-15) = 3-Soutènement hydraulique de galeries selon les revendications 1 et 2, caractérisé en ce que, pour déterminer 1'écartement minimum et la course de progression des unités du côté du remblai, on utilise la longueur déployée des vérins à piston pous--* oc seur . 4-Procédé pour le soutènement de galeries au moyen de cadres rassemblés en groupes, dans lequel les unités de soutènement du côté du froçt de taille sont ripées à la suite dans un ordre déterminé en fonction de la progression locale de l'abattage se- 30 Ion la revendication 1, caractérisé en ce que les unités- (lb-4b) du côté du remblai sont ripées par groupes, indépendamment des unités du côté du front de taille et dans un ordre prédéterminé, après avoir atteint une distance prescrite (S des unités du cûté du front de taille, d'une quantité correspondant à cette 35 distance . ËAD OniUiftÂk ù*