Brevet FR2135464A1 — publié le 19721222

L'invention concerne les dispositifs pour le forage rotatif de trous et de puits de mine, surtout dans les diamètres de 300 à 4200 mm. Cela n'exclut pas la possibilité de créer sur la base de l'invention des dispositifs pour le forage de trous et de puits de mine de diamètre plus petit ou plùs grand. On connait déjà, notamment par le brevet NO 881484 de la République Fédérale Allemande du 29 juin 1953, dans la classe 5a 14/ 20, des dispositifs pour le forage rotatif de trous et de puits de mine, comprenant un train de tiges et un outil de forage disposécoaxialement avec ce train et le précédant, ainsi qu'un corps monté sur le train de tiges à l'aide de paliers et portant des arbres latéraux désaxées par rapport à l'outil avant.Lesdits arbres sontmontés par un bout dans les paliers du corps, tandis que sur l'autre bout, dépassant hors du corps, ils portent un outil de forage disposé au-dessus de l'outil avant, en le chevauchant partiellement,de façon que lors du forage le front de taille soit attaqué sur toute sa section par étages, les arbres latéraux étant entrainés en rotation à partir du train de tiges au moyen de chaines de transmission. Par suite du fait que le corps est assemblé au train de tiges par des paliers, on perd le contrôle de la rotation de ce corps, car dans le cas d'un certain enfoncement des outils de forage dans la roche, ou bien dans le cas de rencontre d'obstacles sur le front de taille (inégalités, gros morceaux de roche, etc...) la résistance au mouvement d'entratnement des outils de forage latéraux peut devenir supérieure au couple moteur appliqué au corps sous l'effet des forces de réaction du front de taille t le corps s'arrêtera, ce qui provoquera l'engagement excessif des outils latéraux et la perforation du trou s'interrompra quoique la rotation de l'outil avant et des outils latéraux continue.En outre, la présence de commandes (transmissions à chaîne) pour chaque arbre latéral, rendant interdépendant le travail des outils de forage, complique le dispositif et abaisse sa fiabilité. La présente invention vise à supprimer les inconvénients men- tionnés. I1 s'agissait donc de créer, en montant d'une façon différente le corps et les arbres latéraux, un dispositif qui serait saffisamment fiable, plus efficace en service et de fabricationpOs site. La solution consiste en ce que, dans le dispositif suivant l'invention, le corps estmonté fixe sur le train de tiges, et les arbres latéraux sont montés fous dans le corps, de sorte qu'ilspuSw sent tourner autour de leur propre axe indépendamment les uns des autres. Grâce à la présente invention, on obtient un dispositif paur le forage de trous et de puits de mine, ayant une série d'avantages comparativement aux dispositifs connus. Du fait du montage fixe du corps sur le train de tiges et du montage fou des arbres latéraux, le dispositif proposé travaille in dépendamment de la pénétration des outils de forage dans la roche et de l'état du front de taille, en permettant de varier dans une plage étendue le régime de forage et de réaliser aussi l'alésage des portions du trou forées auparavant. Tout cela augmente en définitive l'efficacité du forage et ses perfomances économiques. Plus loin l'invention est explicitée par des exemples de réalisation et des dessins qui représentent la fig. 1, la vue d'ensemble du dispositif proposé pour le forage de trous et de puits de mine, avec une rangée d'outils latéraux la fig. 2, la vue d'ensemble du dispositif proposé pour le forage de trous et de puits de mine de grand diamètre, avec deux rangées d'outils latéraux la fig. 3, la coupe IIIZ sur la fig. 2 la fig. 4, la coupe IV-IV sur la fig. 2. Comme le montre la fig. 1, le dispositif pour le forage de trous et de puits de mine peut comprendre un train de tiges 1, un corps 2 avec un tube central 3, des arbres 4 avec des roulements 5, des masses d'alourdissement 6, un écrou 7,-un outil de forage avant 8 disposé au centre et des outils de forage latéraux 9. Le corps 2 est monté fixe sur le train de tiges 1 à l'aide du tube central 3 qui est soudé au corps, ou bien est taillé avec lui dans une même ébauche, ou bien lui est solidarisé par n'importe quel autre moyen. Les arbres latéraux 4 sont montés par un bout dans le corps 2, à l'aide des roulements 5, de sorte que chacun d'eux peut tourner fou autour de son axe, indépendamment des autres. Bur les bouts desar- bre 4 dépassant hors du corps 2 sont fixés des outils de forage 9 ces outils sont situés à un même niveau et ils sont désaxés parez port à 11 outil avant 8 se trouvant dans l'axe du train de tiges 1. Les outils latéraux 9 chevauchent partiellement l'outil avant 8.En tant qu'outils 8 et 9 on peut utiliser aussi bien des trépans jeune molette, sphérique ou conique, à trois molettes, à molettes multiples, que des trépans à trois disques ou à disques multiples, ainsi que des trépans et des couronnes à lames ou aux diamants. Le dispositif proposé permet de réaliser le forage au diamant, à cet effet, l'outil avant peut être un trépan aux diamants, par exemple de 212 à 214 mm de diamètre, et les outils latérauxpeuvent Autre des couronnes armées de diamant. Pour le forage de trous de grands diamètres, par exemple de 4200 mm, le dispositif peut, comme représenté par les fig. 2, 3 et 4, être constitué par un train de tiges 1, un outil avant 10 disposé au centre, par exemple du type coupant, et un corps comprenant un tube central 1l avec une plaque d'appui 12 et trois traverses, 14 et 15 portant respectivement des arbres latéraux 16, 17 et 18 avec des outils (trépans) 19, 20 et 21, désaxés par rapport à l'outil avant 10, qui est disposé dans l'axe du train de tiges 1. Les arbres latéraux 16, 17 et 18 sont montés dans les traverses 13, 14 et 15, de meme que les arbres 4. Les traverses 13, 14 et 15 sont superposées et serrées contre la plaque d'appui 12 par des boulons 22, de façon à former un système monolithe.Dans ce dispositif, les outils latéraux sont désaxés par rapport à l'outil 10 à des distances différentes, de telle façon que les outils 19 de la traverseinférieure 13 chevauchent partiellement l'outil avant 10, les outils 20 de la traverse 14 chevauchent partiellement les outils 19 et les outils 21 de la traverse 15 chevauchent partiellement les outils 20. On obtient ainsi une attaque étagée du front dans toute sa section. Une telle réalisation du dispositif permet de forer un trou du diamètre prescrit soit directement, soit par pré-forage à l'aide du dispositif proposé avec une seule traverse 13 (sans traverse3 14 et 15), suivi de l'élargissement ultérieur avec le même dispositif sur lequel ont été ajoutées les traverses 14 et 15. Le dispositif représenté par la fig. 1 fonctionne de la fa çon suivante. On fait tourner le dispositif à l'aide du train de tiges 1, et l'outil avant 8 fore un avant-trou. Grâce au montage fixe du corps 2 du dispositif sur le train de tiges 1, les outils 9 montés sur les arbres latéraux 4 sont animés d'un mouvement d'entrainemoeit autour de l'axe du dispositif, résultant de la rotation du train de tiges 1. Etant donné que les arbres 4 portant les outils 9 ceuvent tourner fous, chacun des outils latéraux est animé d'un mocvement de rotation indépendant par rapport aux autres, autour de son axe, par suite du contact avec le front de taille. Grâce à ces mouvemente, les outils latéraux désagrègent la roche sur une surface annulaire autour de l'avant-trou foré par l'outil avant. Lors du forage avec le dispositif proposé, on peut appliquer soit la circulation directe, soit la circulation inverse. Dans le cas de circulation inverse, la roche désagrégée entre dans le train de tiges à travers un orifice (non représenté) de l'outil avant. Le dispositif représenté par les fige 2, 3 et 4 fonctionne d'une façon analogue, aussi son fonctionnement n'est-il pas décrit. Comme il va de soi, et comme il resulte d'ailleurs déjA de ce qui précède, l'invention ne se limite nullement à ceux de ses modes d'application et de réalisation qui ont été plus spécialement envisagés ; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes. REVENDICATION Un dispositif pour le forage rotatif de trous et de puits de mine, comprenant un outil de forage avant disposé coaxialement avec le train de tiges et un corps lié au train de tiges et portant des arbres latéraux désaxés par rapport à l'outil avant, ces arbres latéraux étant montés par un bout dans le corps, à l'aide de paliers, et portant sur leur autre bout un outil de forage monté au-dessus de l'outil avant qu'il chevauchent partiellement, caractérisé en ce que le corps (2 ou 11, 12, 13, 14, 15) est monté fixe sur le traindetiges (1), et que les arbres latéraux (4 ou 16, 17, 18) sont montés fous dans le corps (2 ou 13, 14, 15) de façon qu'ils puissent tourner librement.