Brevet FR2163563A1 — publié le 19730727

Lors de l'abattage de veines de charbon ou similaires, il se forme des cavités dans la roche au fur et à mesure de la récupération du matériau. Le travail est généralement exécuté au moyen de cadres de soutènement, qui étayent le toit dans la zone de cette cavité. Au fur et à mesure que le front de taille progresse, les cadres de soutènement sont ripés et la cavité se trouvant der rière chaque cadre est dégagée. Si le toit n'est pas étayé dans cette cavité, il s'effondre, ce qui a pour conséquence un mouvement de terrain pouvant se propager jusqu'à la surface du sol. Un tel mouvement de terrain est donc inacceptable, en particulier dans des régions à forte densité de population.Pour éviter ces mouvements de terrain, on comble habituellement d'un matériau de remblayage l'espace situé derrière le cadre de soutènement après l'abattage du charbon, mais ce remblayage ne peut être pleinement efficace que si le toit reste stable Jusqu'au remplissage entier de l'espace d'où le charbon a été extrait, ce qui n'est pas tou Jours le cas. Le tout, qui n'est plus étayé par suite du ripage des cadres de soutènement, s'affaisse ou s'effondre complètement. MMme s'il ne se produit qu'un abaissement du toit, le remblayage de l'espace libre ne donne pas de bons résultats et des mouvements de terrain ne sont pas exclus. C'est seulement si l'espace précité, dans lequel est introduit le matériau de remblayage, conserve toute sa hauteur que le remblai peut assurer un étayage efficace du toit et que des mouvements de terrain peuvent être évités dans une large mesure. L'invention est relative à un cadre de soutènement pour mines comportant au moins un chapeau principal qui prend appui sur un cadre de base par l'intermédiaire d'étançons, en particulier d'étançons hydrauliques, disposés à la suite les uns des autres en direction du chapeau, et dont l'extrémité tournée vers le front de taille est munie d'au moins une rallonge avant rapportée. Un tel cadre de soutènement, d'application courante, étaye le toit au-dessus du convoyeur de la galerie Jusqu'au front de taille par les rallonges avant, et le chapeau principal assure le soutien du toast dans la zone des étançons.L'invention réside essentiellement en ce que ltextrémité du chapeau principal tournée vers l'es- pace de remblayage est pourvue d'au moins une rallonge supplémentaire rapportée, qui est orientée vers l'espace de remblayage et est dénommée par la suite pour cette raison rallonge de remblai". Ces rallonges de remblai soutiennent supplémentairement le toit derrière le chapeau principal, de telle sorte que le toi:t est maintenu dans sa position Jusqu a ce que l'espace de remblayage soit entièrement comblé de remblai. L'espace de remblayage peut être ainsi entièrement rempli de remblai, et au cours du ripage des cadres de soutènement, il ne peut plus se produire que de très faibles mouvements du toit provenant d'un tassement du matériau de remblayage introduit qui autorise un tel mouvement du toit.Les mouvements de terrain sont par conséquent limités à un minimum et ne peuvent-plus se propager jusqu'à la surface du sol; un effondrement du toit derrière le cadre de soutènement est ren du impossible, ce qui est particulièrement important, étant donné qu'un tel effondrement du tons, non seulement peut être à l'ori- gine de mouvements de terrain se propageant jusqu'à la surface du sol, mais représente de plus un danger pour l'exploitation minière, car un effondrement du tot peut entraSner des surcharges des cadres de soutènement. Conformèment à l'invention, -le nombre des rallonges de remblai est avantageusement égal à celui des rallonges avant, de sorte que le toit est étayé dans l'espace de remblayage de la même manière que dans la zone du front de taille. Pour un cadre de soutènement classique, dont le chapeau principal est constitué par un élément qui prend appui sur le cadre de base par l'intermédiaire de deux rangées d'étançons disposées l'une derrière l'autre en direction du chapeau et auquel sont raccordées deux rallonges avant, le cadrè de soutènement selon l'invention comporte par conséquent deux rallonges de remblai faisant vis-à-vis aux rallonges avant. L'étayage du toit dans l'espace de remblayage est d'autant plus efficace que les rallonges de remblai se prolongent plus loin dans l'espace deremblayage. Conformément à l'invention, la longueur des rallonges de remblai est donc d'au moins 1 m, de préférence d'au moins 1,50 m. Dans une forme de réalisation préférée de l'invention, la longueur des rallonges de remblai est au moins égale à celle des rallonges avant.Le matériau de remblayage introduit forme un eône d'éboulement en pente descendante vers les cadres de soutènement, de sorte que le toast n'est efficacement étayé par le remblai qu'à une distance des cadres de soutènement définie par l'angle de talus du cône d'éhoulement. Il est judicieux pour cette raison que les rallonges de remblai s'enfoncent à l'intérieur du cône d'éboulement du matériau de remblayage, car elles peuvent en Aetre extraites de nouveau lors de l'avance de ripage suivante du cadre de soutènement.Des zones non étayées du toSt dans l'espace de remblayage sont donc théoriquement évitées si les rallonges de remblai pénètrent dans le cône d'éboulement d'une quantité approximativement égale à la longueur d'un pas de ripage une fois achevée l'introduction du remblai et cette condition peut être remplie si la longueur des rallonges de remblai est au moins égale ou même supérieure à celle des rallonges avant. Conformément à l'invention, les rallonges de remblai sont dimensionnées, de préférence, pour supporter sur leurs extrémités en porte à-faux une charge correspondant à 2,5% Jusqu'à 4% de la force portante totale du cadre de soutènement. Dans ses éléments principaux le cadre de soutènement conforme à l'invention peut être toutefois en général sensiblement symétrique par rapport à son plan transversal médian vertical. Les rallonges de remblai, de moeme que les rallonges avant, peuvent être articulées selon l'invention au chapeau principal de manière à pouvoir pivoter dans des plans verticaux et être soutenues sur ledit chapeau par un vérin hydraulique, la force d'appui des rallonges de remblai pouvant être limitée en outre par une vanne de surcharge connue en soi, associée aux vérins hydrauliques. Compte-tenu de la grande longueur d'appui de l'ensemble du chapeau, il est Judicieux de prévoir un dispositif de redressement efficace, qui amène les étançons en position normale au sol de la galerie, ou les maintient dans cette position. Conformément à l'invention, il peut être prévu à cet effet, un dispositif de redressement actionné par un vérin hydraulique dont la force de déplacement est maintenue constante ou limitée par une vanne de surpression, qui est reliée à la chambre de refoulement du vérin hydraulique, ledit dispositif attaquant un étançon ou deux étan çons voisins, de préférence à une hauteur d'au moins un tiers de la longueur des étançons, de sorte que la force de redressement agit sur le ou les étançons par l'intermédiaire d'un bras de levier relativement grand. Pour soutenir le toit au moyen des rallonges de remblai jusqu'au moment où il est soutenu par le matériau de ramblayage luimême, il est avantageux, dans le cas d'un remblayage pneumatique, d'installer la conduite de soufflage aussi près que possible du cadre de soutènement. Celui-ci peut être pourvu à cet effet, par exemple sur le cadre de base ou sur les étançons arrière, d'un moyen pour la suspension de la conduite de soufflage. Un exemple de réalisation de l'invention est décrit ci-après en référence au dessin schématique annexé, dans lequel Fig. 1 représente le cadre de soutènement en élévation de profil. Fig. 2 représente le cadre de-soutènement en proJection horizontale aveccoupe partielle suivant la ligne II-II de la figure 1. Le cadre de soutènement comporte un chapeau principal 1, prenant appui par quatre étançons 2,3,4, 5 sur le cadre de base 6. Le sol de la galerie est désigné par 7 et son tott par 8. La référence 9 correspond au front de taille et la référence 10 désigne l'espace de remblayage. Sur 11 extrémité du chapeau principal 1 tournée vers le front de taille 9 sont articulées deux rallonges avant 11, susceptibles de pivoter autour d'axes horizontaux 12. Sur l'extrémité du chapeau principal 1 tournée vers l'espace de remblayage 10 sont articulées deux rallonges de remblai 1D, pivotant autour d'axeshorizontaux 14. Les rallonges avant 11, de même que les rallonges de remblai 13, sont constituées par des leviers oscillants doubles, aux bras les plus courts 16 et 17 desquels sont fixés des vérins hydrauliques- 18, 19 à axes approximativement verticaux. Par~l'intermédiaire des pistons hydrauliques non représentés se déplaçant dans les cylindres de ces vérins, les rallonges avant 11 et les rallonges de remblai. 13 prennent appui sur le chapeau principal et sont ainsi repoussées vers le haut contre le toSt 8. Comme le montre le dessin, les rallonges de remblai 13 sont plus longues que les rallonges avant 11. Les dimensions sont choisies de telle façon que chacune des deux rallonges de remblai 13 peut absorber sur son extrémité 20 en porte-à-faux une charge concentrée comprise entre 2,5 et 4'de la force portante totale du cadre de soutènement. Une surcharge peut être évitée à l'aide d'une vanne reliée aux chambre de refoulement des vérins hydrauliques 19.Une disposition identique peut être adoptée pour les vérins hydrauliques 18 des rallonges avant. Les étançons 2,3,4 et 5 sont articulés de manière classique au cadre de base et au chapeau principal 1, de sorte qu'un pivotement d'amplitude limitée peut avoir lieu sans risque de rupture. Les étançons sont maintenus à la verticale par un dispositif de redressement comprenant deux mâchoires 21'. Ces mâchoires sont actionnées par un vérin hydraulique non représenté et la chambre de travail du piston hydraulique est reliée à une vanne de surpression, qui maintient constante la force de déplacement du dispositif de redressement. Le matériau de remblayage peut être introduit de manière quelconque dans l'espace de remblayage 20. Il peut s'agir d'un remblayage manuel, hydraulique ou pneumatique. La préférence est donnée à un remblayage pneumatique et le tuyau de soufflage 21 est suspendu dans ce cas à un bras 22 d'une colonne 23, montée à pivotement atour d'un axe 24 sur le cadre de base 6. Cette colonne est constituée par un tube télescopique, formé d'un piston 25 coulissant dans un cylindre 26. La colonne 23 peut être ainsi allongée ou raccourcie, le cas échéant par voie hydraulique. A la colonne 23 est articulé en 27 un vérin hydraulique 28, assu Jetti en 29 à une paroi 30 du cadre de base.On peut par conséquent faire pivoter la colonne 23 et l'allonger ou la raccourcir, si bien que, selon la conformation du cône d'éboulement du matériau de remblayage indiqué par une ligne 31, le tuyau de soufflage 21 peut être déplacé par rapport à l'espace de remblayage 30. L'avantage de cette disposition réside en ce que la distance de soufflage peut être réglée sur une valeur optimale pour un tassement correct du matériau de remblayage, la suspension du tuyau de soufflage 21 au cadre de soutènement offrant ellemême l'avantage que lecône d'éboulement du matériau de remblayage peut être très rapproché du cadre de soutènement. Ce rapprochement est favorisé par la paroi 30, ainsi que par des écrans élastiques 32, par exemple en caoutchouc, qui obturent ltespace compris entre deux cadres de soutènement. Le cône d'éboulement du remblai est retenu de cette manière et s'établit suivant la ligne 31, cependant qutiXsuit la ligne 31'-au-dessous des écrans 32 entre les deux cadres de soutènement. Au fur et à mesure que l'abattage progresse sur le front de taille 9, le cadre de soutènement est ripé vers le front de taille, les extrémités des rallonges de remblai 13 étant alors extraites du cône d'éboulement. REVENDICATIONS 1. Cadre de soutènement pour mines, comportant au moins un chapeau principal qui prend appui sur un cadre de base pa4L'in- termédiaire d'étançons, en particulier d'étançons hydrauliques, disposés à la suite les uns des autres en direction du chapeau, et dont l'extrémité tournée vers le front de taille est munie d'a; oins une rallonge avant rapportée, ledit cadre étant caractérisé en ce que l'extrémité du chapeau principal tournée vers l'espace de remblayage est pourvue d'au moins une rallonge supplémentaire rapportée (rallonge de remblai). 2. Cadre de soutènement selon la revendication 1, caractérisé en ce que le nombre des rallonges de remblai est égal à celui des rallonges avant. 3. Cadre de soutènement selon l'une des revendications 1 ou 2, dont le chapeau principal est d'un seul tenant et prend appui sur le cadre de base par l'intermédiaire de deux rangées de chacune deux étançons disposées l'une derrière l'autre en direction du chapeau auquel sont raccordées deux rallonges avant, et qui est caractérisé en ce qu'il comporte deux rallonges de remblai faisant vis-à-vis aux rallonges avant. 4. Cadre de soutènement selon l'une quelconque des revendications 1 à 3 caractérisé en ce que la longueur des rallonges de remblai est d'au moins l-mètre de préférence d'au moins 1,50 mètre. 5. Cadre de soutènement selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la longueur des rallonges de remblai est au moins égale à celle des rallonges avant. 6. Cadre de soutènement selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que, dans ses éléments principaux, il est sensiblement symétrique par rapport à son plan transversal médian vertical. 7. Cadre de soutènement selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que chacune des rallonges de rem bai est dimensionnée pour supporter sur son extrémité en porteà-faux une charge concentrée allant de 2,5 à 4% de la force portante totale du cadre de soutènement. 8. Cadre de soutènement selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'il est muni d'un dispositif de redressement actionné par un vérin hydraulique agissant sur les étançons, dont la force de déplacement est maintenue constan te ou limitée par une vanne de surpression qui est reliée à la chambre de refoulement du vérin hydraulique, ledit dispositif attaquant le ou les étançons de préférence à une hauteur d'au moins un tiers de la longueur des étançons. 9. Cadre de soutènement selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que les rallonges de remblai, de mAeme que les rallonges avant, sont articulées au chapeau principal de manière à pouvoir pivoter dans des plans verticaux et prennent appui contre le chapeau principal par l'intermédiaire d'un vérin hydraulique. 10. Cadre de soutènement selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que les rallonges de remblai sont constituées par des leviers oscillants doubles, dont les bras tournés vers le chapeau principal servent à la fixation des vérins hydrauliques dont les axes sont de préférence sensiblement verticaux. 11. Cadre de soutènement selon l'une des revendications 9 ou 10, caractérisé en ce que la force d'appui des rallonges de remblai est limitée par une vanne de surcharge connue en soi, associée aux vérins hydrauliques. 12. Cadre de soutènement selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisé en ce qu'il est pourvu, par exemple sur le cadre de base ou sur les étançons arrières, d'un dispositif pour la suspension de la conduite de soufflage nécessaire pour un remblayage pneumatique. 13. Cadre de soutènement selon l'une quelconque des revendications 1 à 12, caractérisé en ce outil comporte une paroi de retenue disposée transversalement par rapport la longueur du chapeau et, le cas échéant, des écrans élastiques en saillie latérale pour retenir le cône d'éboulement du matériau deremblayage.