Brevet FR2004040A1 — publié le 19691114

La présente invention se rapporte d'une façon générale au percement de tunnels, et elle concerne plus particulièrement un procédé de percement et un appareil pour la mise en oeuvre de ce procédé. 5 On connaît déjà divers procédés et appareils pour percer des tunnels,, Lorsqu'il s'agit de percer un tunnel par exemple à travers une structure géologique rocheuse, on perce des trous dans la face du tunnel en cours de construction, en utilisant pour cela, par exemple, un engin appelé jumbo de fora-10 ge, on introduit des explosifs dans les trous ainsi percés, on fait détoner ces explosifs, on enlève les déblais au moyen de dispositifs d'évacuation et on les transporte en un point éloigné de la zone de travail sur des chariots. Etant donné que les dispositifs classiques d'évaeua-15 tion de déblais sont tous du type dans lequel les déblais sont soulevés par un godet et sont rejetésvers l'arrière, les engins de ce type présentent certains inconvénients, à savoir : (1) l'opération d'évacuation des débiais s'accompagne de trop de bruit et d'un trop fort dégagement de poussière; 20 (2) le temps nécessaire pour soulever les déblais est extrêmement long ; (3) l'opération d'évacuation des déblais n'est pas continue et n'est donc pas. efficace ; (4) pendant la période d'évacuation des déblais, il est 25 impossible d'entreprendre le forage de nouveaux trous ; et (5) les appareils d'évacuation des déblais sont sujets à une très forte usure. Depuis peu de temps, on a mis au point êt on a commencé à utiliser sur une grande échelle des procédés de percement de 30 tunnels avec des appareils plus perfectionnés du point de vue mécanique, tels que des boucliers ou des foreuses mécaniques. Cependant, le procédé au bouclier n'est guère efficace dans un terrain rocheux et, par ailleurs, les foreuses mécaniques sont excessivement coûteuses et sont limitées à certaines applications 35 particulières. Pour cette raison, dans la plupart des percements de tunnels, on continue à utiliser le procédé classique avec des appareils d'évacuation de déblais, et ceci malgré tous les inconvénients énumérés plus haut. 40 En conséquence, les principaux buts de l'invention sont: 69 07523 2 2004040 - de fournir un nouveau procédé et de réaliser un nouvel appareil de percement de tunnels, permettant de surmonter essentiellement les inconvénients précités ; - de réaliser un appareil de percement de tunnels de 5 construction nouvelle, dont le prix initial est modéré, dont le fonctionnement est efficace, et dont le champ d'application est notablement élargi pour travailler dans les divers terrains qu'on rencontre dans la pratique ; - de fournir un nouveau procédé de percement de tunnels 10 et de réaliser un appareil pour la mise en oeuvre de ce procédé, par lesquels le travail de percement peut s'effectuer en continu sans périodes d'interruption (temps morts) ; - de réaliser un nouveau procédé et un nouvel appareil du type indiqué, par lesquels les déblais produits par l'abatta- 15 ge à l'explosif peuvent être transportés vers l'arrière au moyen d'un dispositif qui ressemble quelque peu à un ensemble comprenant un transporteur et des "pelles à poussière" ; - de réaliser un procédé et un appareil du type précité à l'aide desquels les déblais peuvent être enlevés avec moins 20 de bruit et ion plus faible dégagement de poussière que dans le cas des dispositifs usuels d'évacuation des déblais. Selon la présente invention, le procédé qui en fait l'objet est caractérisé en ce qu'il consiste à faire avancer la partie avant d'une structure principale en forme de gouttière 25 d'un appareil de percement de tunnels ayant une section transversale en U et comprenant deux plaques latérales et une plaque de fond, à une position en regard du front du tunnel ; à faire avancer un dispositif de forage supporté en mouvement libre sur la partie supérieure de l'appareil le long de la structure prin-30 cipale de manière à forer, dans le front du tunnel des trous destinés à recevoir des explosifs j à placer dans les trous ainsi forés des cartouche explosives;à faire détoner les explosifs ; à enlever les déblais produits par l'explosion au moyen d'un dispositif d'évacuation monté sur la partie ayant de la structu-35 re principale ; à transporter les déblais sur des transporteurs à travers la structure principale ; et à faire de nouveau avancer la structure principale pour effectuer d'autres opérations d'évacuation de déblais et de forage de trous dans le front du tunnel. Egalement selon 1'invention, un appareil qui permet 4-0 d'atteindre les buts énoncés est caractérisé en ce qu'il com 69 07523 3 2004040 prend une structure principale en forme de gouttière présentant une section transversale en U et comprenant deux plaques latérales et une plaque de fond ; des rails montés sur les deux plaques latérales de la structure principale s un chariot supporté sur 5 les rails de manière à pouvoir se déplacer dans le sens longitudinal de la structure principale ; un dispositif de forage pouvant être amené en dépassement sur l'extrémité avant du chariot en regard du front du tunnel ; un dispositif d'évacuation des déblais à l'extrémité avant de l'appareil faisant face au frond du tunnel ; 10 et un dispositif transporteur s'étendant le long de la structure principale en dedans de cette dernière et servant à transporter les déblais vers l'arrière. La description qui va suivre en regard du dessin annexé, donné à titre d'exemple non limitatif, fera bien compren-15 dre comment l'invention peut être réalisée. La figure 1 représente en coupe longitudinale un mode de réalisation préféré de l'appareil de percement de tunnels. La figure 2 est une vue en perspective de la partie avant de la structure principale de cet appareil de percement. 20 La figure 3 est une vue de côté d'un dispositif auto moteur utilisé dans l'appareil de percement de tunnels selon une forme de réalisation de l'invention. Comme on peut le voir clairement sur le dessin, un appareil de percement de tunnels selon un aspect de l'invention 25 comprend une structure principale A ayant une section transversale en gouttière et comprenant deux plaques latérales et -une plaque de fond. La structure principale A est divisée en trois blocs I, II et III qui peuvent être reliés les uns aux autres comme on le verra plus en détail par la suite. Un dispositif auto-» 30 moteur tel qu'une chenille 1 et plusieurs transporteurs 2, 3* 4 sont incorporés dans la structure principale A % une pelle creuse 5 et deux lames de raclage 7a, 7b capables de s'enfoncer dans les déblais et de les enlever (comme on le verra plus loin) pour les transférer à l'aide d'appareils hydrauliques sur les 35 transporteurs 2, 3 et 4, sont montées sur la partie avant du bloc antérieur I de la structure principale A. Au-dessus du transporteur 2, plusieurs plaques de protection 8a, 8b, 8£ sont supportées par des ressorts 9a, 9b et 9ç respectivement. De toutes ces plaques de protection, seule 40 la plaque 8a peut être amenée à pivoter vers le haut autour d'un 69 07523 4 2004040 arbre de support 10 au moyen d'un cylindre hydraulique 11, ce qui permet de faire descendre cette plaque au moment où l'on fait détoner l'explosif. Un vérin hydraulique 12 est monté devant l'appareil de percement pour soulever la pelle 5, et plusieurs cylin-5 cires hydrauliques 6 commandent le fonctionnement des plaques de raclage 7a, 7b. Comme on l'a déjà dit, les trois blocs I, II, III de la structure principale A de l'appareil peuvent être reliés ensemble au moyen de bielles 13* 13 ..., et ainsi, par une manoeuvre 10 appropriée du dispositif automoteur 1, on peut obliger tout l'ensemble de la structure principale A à progresser vers l'avant. En dedans du bloc III sont disposés des rails 14 servant à supporter des chariots 15* 15 ..., et les déblais acheminés par le transporteur 4 sont transférés sur les chariots 15,15 qui roulent sur 15 les rails 14. Sur les deux côtés de la structure principale A, le longues bords supérieurs de ces côtés, on a installé d'autres rails 16, et un chariot B comportant des moyens pour le fixer solidement à la structure A est supporté sur les rails 16. Sur 20 ce chariot B est monté un dispositif de forage C ayant un bras 18. On peut faire tourner le bras 18 au moyen d'un mécanisme rotatif 17. Lorsque l'on fait tourner le bras 18 et que l'on actionne de façon appropriée des cylindres hydrauliques 19,20, on peut modifier à volonté l'orientation et la position d'un 25 trépan de forage 21 monté sur le dispositif C. Dans le ehariot B, on a également prévu des organes mobiles 23 que l'on peut entraîner vers l'avant ou vers l'arrière par rapport à la structure principale A et bloquer dans les positions choisies. Sur les organes mobiles 23 est montée une 30 pelle rétrocaveuse D que l'on peut faire pivoter dans un plan horizontal à l'aide d'un mécanisme hydraulique (non représenté) et que l'on peut également faire pivoter dans un plan vertical à l'aide d'un cylindre hydraulique 24. On peut allonger ou raccourcir la longueur totale de la pelle rétrocaveuse au moyen d'un 35 autre mécanisme hydraulique, et une raclette 25 montée à l'extrémité avant de la pelle rétrocaveuse D peut pivoter autour d'un axe transversal sous l'action d'un autre cylindre hydraulique 26. En conséquence, les déblais se trouvant devant la structure principale A de l'appareil de percement peuvent être ramenés 40 dans le bloc 1 à l'aide de la pelle rétrocaveuse D et aussi à 69 07523 5 2004040 l'aide d'autres organes qui seront décrits par la suite. Un treuil 27 monté à l'arrière du chariot B peut servir à des opérations accessoires diverses. On décrira maintenant le fonctionnement de l'appareil 5 de percement selon un aspect de l'invention. Au cours du stade initial, l'extrémité avant de la structure principale A est amenée en une position aussi proche que possible du front du tunnel, après avoir fait pivoter les plaques de raclage 7a et 7 b à la position d'ouverture qui est 10 indiquée sur la figure 2. On fait avancer le chariot B de la façon indiquée sur la figure 2. On fait avancer le chariot B de la façon indiquée et on fore des trous dans le front du tunnel au moyen du dispositif de forage C. On-introduit des cartouches explosives dans les trous et on escamote le chariot B vers la 15 partie supérieure du bloc II, la plaque de protection 8a étant abaissée et toutes les sources d'énergie étant coupées. On demande à-tout le personnel de se mettre à l'abri et on fait détoner les explosifs. Les déblais qui tombent entre le front du tunnel et l'extrémité avant de l'appareil de percement doivent alors être 20 enlevés et évacués vers 1'arrière. Dans ce but, on commence par fermer l'interrupteur principal d'amenée de courant, on fait pivoter vers le haut la plaque de protection 8a et on racle les déblais pour les faire pénétrer dans le bloc I de 1'appareil à 1'aide de la pelle rétro-25 caveuse D. Quand la pile de déblais a diminué, on fait avancer toute la structure principale A à l'aide du dispositif automoteur 1 et on racle le reste des déblais dans le bloc I à l'aide de la pelle 5. Pendant cette opération, certains types de déblais, qu'il est impossible de racler pour les admettre dans la structure 30 principale A par la seule opération d'avancement de cette structure, peuvent être raclés à l'aide de la pelle rétrocaveuse D. Le transporteur est étudié de façon appropriée pour que, lorsque le transporteur s'étend sur les deux blocs, aucune gêne ne résulte de la progression rampante de la structure principale A. 35 II convient de remarquer que, pendant cette opération d'évacuation des déblais, on peut amorcer le forage de trous pour recevoir des nouvelles charges d'explosif, sur la partie du front du tunnel d'où les déblais ont déjà été enlevés. Une fois le forage achevé, on introduit les cartouches explosives et 40 on les fait sauter. On enlève de nouveau les déblais ainsi formés 69 07523 6 2004040 en procédant de la façon expliquée et on fait de nouveau avancer la structure principale de l'appareil de percement. Bien que le prix initial d'u appareil de percement de ce genre soit légèrement plus élevé que celui d'une machine 5 classique d'évacuation des déblais dont l'utilisation est la plus répandue, l'efficacité en fonctionnement de l'appareil selon l'invention est très supérieure. De plus, ce prix initial élevé reste toujours très en dessous de celui d'une perceuse mécanique de construction connue, et le présent appareil convient parfaite-10 ment pour percer des tunnels dans des zones dont la structure géologique est extrêmement complexe. 69 07523 7 2004040 REVENDICATIONS 1.- Procédé de percement de tunnels, caractérisé en ce qu'il consiste à faire avancer une structure principale profilée en gouttière d'un appareil de percement de tunnels ayant 5 une section transversale en U et comprenant deux plaques latérales et une plaque de fond, à une position dans laquelle la structure principale est en regard d'un tunnel % à faire avancer un dispositif de forage supporté en mouvement libre sur la partie supérieure de l'appareil dans le sens longitudinal de la struc-10 ture principale de manière à forer des trous dans le front du tunnel ; à placer dans les trous ainsi forés des cartouches explosives ; à faire détoner ces cartouches ; à enlever les déblais produits par l'explosion au moyen d'un dispositif d'évacuation monté sur la partie avant de la structure principale ; 15 à transporter les déblais sur des transporteurs à travers la structure principale ; et à faire de nouveau avancer la structure principale pour effectuer des opérations ultérieures réitérées d'évacuation de déblais et de forage de trous dans le front du tunnel. 20 2.- Appareil de percement de tunnels, caractérisé en ce qu'il comprend une structure principale en forme de gouttière présentant une section transversale en U et comprenant deux plaques latérales et une plaque de fond ; des rails montés sur les deux plaques latérales de la structure principale ; un chariot 25 supporté sur les rails de manière à pouvoir se déplacer dans le sens longitudinal de la structure principale ; un dispositif de forage pouvant être amené en dépassement sur l'extrémité avant du chariot en regard du front du tunnel ; un dispositif d'évacuation des déblais à l'extrémité avant de l'appareil faisant face au 30 front du tunnel ; et un dispositif transporteur s'étendant le long de la structure principale en dedans de cette dernière et servant à transporter les déblais vers l'arrière. 3-- Appareil selon la revendication 2S caractérisé en ce que la structure principale est divisée en trois blocs qui 35 sont reliés les Tins aux autres à l'aide de dispositifs de jonction, des transporteurs étant prévus dans lesdits blocs. 4.- Appareil selon la revendication 2 ou 3* caractérisé en ce qu'une plaque de protection susceptible d'être ouverte et fermée librement est montée au moins sur la partie avant du 69 D7523 8 2004040 transporteur la plus proche du front du tunnel. 5. Appareil selon la revendication 2, 3 ou 4, caractérisé en ce que le dispositif d'évacuation des déblais comprend une pelle montée à l'extrémité la plus avancée de la structure 5 principale et pouvant se déplacer dans le sens de la longueur de cette Structure, et deux raclettes articulées sur les plaques latérales respectives de la structure principale, à 1'extrémité avant de cette dernière, ces raclettes pouvant pivoter librement autour de leurs axes verticaux respectifs. 10 6.- Appareil selon la revendication 5* caractérisé en ce que le chariot précité supporte la pelle ainsi que le dispositif de forage.