Brevet FR2220666A1 — publié le 19741004

La présente invention concerne un appareil pour la pose de boulons dans le toit des galeries, notamment derrière un appareil mineur travaillant en continu. Cet appareil permet également d'effectuer la pose du soutènement des galeries Il est destiné en particulier aux galeries de mines. Le boulonnage du toit des galeries doit, pour des raisons de sécurité, être effectué très peu de temps après l'absttage. Cette opération de boulonnage consistait à l'origine, à pratiquer des forages, dans lesquels étaient implantés des boulons porteurs d'un embout que, par un effet d'expansion, créaiant des contraintes dans le terrain. Par la suite, les embouts à expansion ont été remplacés par une résine malaxée provoquant la compression du terrain. En outre, les prescriptions imposent souvent la mise en place rapide d'un soutènement. constitué par une succession de cadres en bois régulièrement espacés, bien que les boulons assurent déjà par eux-mêmes le soutènement. Actuellement, même les appareils dits "mineurs en cotinu" doivent être arrêtés fréquemment, et pour des durées importantes, afin que lton puisse effectuer la pose des boulons et du soutènement, opérer les changements d'outil et autres. La présente invention vise à remédier à ces inconvénients, en fournissant un appareil permettant d'effectuer la pose des boulons et du soutènement peu de temps après le passage du mineur en continu, et sans arrêt de celui-ci, les deux appareils pouvant fonctionner simultanément. Selon l'invention, cet appareil se compose de deux ensembles symétriques, reliés entre eux par des poutres disposées transversalement par rapport à la galerie, et entre lesquels peut prendre place le mineur en continu, chacun des deux ensembles symétriques précités comportant des organes lui permettant de prendre appui sur le sol et le toit de la galerie, et dl autres organes lui permettant de se déplacer en direction du front de la galerie, tandis que sa partie avant supporte un dispositif articulé servant à effectuer le forage et le boul on- nage du toit de la galerie. Dans une forme préférée d'exécution de l'invention, la partie arrière de chacun des deux ensembles symétriques supporte un dispositif servant à effectuer la pose d'un soutènement. Il est ainsi possible d'effectuer simultanément le boulonnage et le soutènement. Ce dispositif servant à effectuer la pose d'un soutènement se compose de deux bras horizontaux, fixés chacuh à l'un des deux ensembles symétriques composant l'appareil dirigés vers l'arrière, et comportant une pluralité d'encoches aptes à recevoir des traverses destinées à former la partie supérieure ou chapeau des cadres de soutènement. Ces bras étant placés à hauteur convenable, les traverses sont mises en place sans effort, et il suffit d'ajouter des piliers, dits étançons, pour les maintenir. Avantageusement, les organes permettant à chacun des deux ensembles symétriques de prendre appui sur le sol et le toit de la galerie se composent dtau moins un pilier muni, à ses extrémités, de patins venant en contact avec le sol et le toit, et constitué par un vérin dont le corps est à un niveau fixe, et dont la tige, mobile verticalement, permet d'adapter l'appareil à la hauteur de la galerie. De préférence, chacun des deux ensembles symétriques comporte deux piliers, l'un placé en avant, l'autre en arrière, lui permettant de prendre appui sur le sol et le toit de la galerie par l'intermédiaire de patins, l'un de ces piliers occupant une position fixe par rapport au bâti de l'ensemble dont il fait partie tandis que l'autre pilier est déplaçable d'avant en arrière par rapport au dit bâti, de façon à permettre à l'appareil de se déplacer par avancement alterné de l'un et l'autre des piliers, comme s'il marchait. Les organes permettant à l'appareil de se déplacer en direction du front de la galerie sont, dans ce cas, constitués par au moins un vérin disposé horizohtalement, et permettant de rapprocher ou d'éloigner les deux piliers de chacun des deux ensembles symétriques. Les poutres reliant ces deux ensembles symétriques entre eux sont fixées, à leurs extrémités, aux patins supérieurs des piliers avant et arrière, de façon à assurer provisoirement la protection du mineur en continu, à la anière d'un soutènement. L'invention prévoit encore la constitution des dispositifs articulés servant à effectuer le forage et le bodDn- nage du toit de la galerie. Ainsi, la partieutile de chacun de ces dispositifs est articulée, autour d'un axe horizontal, à l'extrémité d'un bras téléscopique articulé lui-même, autour d'un axe horizontal, à un support monté à l'avant de l'un des deux ensembles symétriques, ledit brastéléecopique étant également apte à pivoter autour d'un axe vertical lié au support précité. En outre, les supports des bras télescopiques sont montés pivotants autour d'un axe vertical, de façon à permettre d'orienter chacun des dispositifs articulés servant à effectuer le forage et le boulonnage vers l'arri-tre, pour le transport de 11 appareil. Les bras télescopiques permettent, pour une position donnée de l'appareil, l'accès à des zonas de travail délimitées par deux arcs de cercles, concentriques, distants par exemple d'un mètre. Le réglage de l'inclinaison des bras permet l'accès à des toits de galeries plus ou moins élevés, et, gracie à la possibilité de faire basculer la partie utile à l'extrémité du bras télescopique, on peut placer cette partie utile verticalement quelle que soit l'inclinaison du bras , pour le forage et le boulonnage, ou horizontalement,lbrsque le bras luimeAme est horizontal, pour le transport de l'appareil. Avgntageusement, l'ensemble de l'appareil est ma par des moyens hydrauliques ou pneumatiques, aptes à pimenter les vérins des piliers, les vérins servant à rapprocher ou éloigner les piliers, ainsi que aes vérins dits de pivotement, de levage, d'allonge, et de basculement, qui permettent respectivement de faire tourner les bras télescopiques, de les incliner, de modifier. leur longueur et d'incliner les parties utiles articulées à 1' extrémité de ces bras télescopiques. De façon annexe, les bras télescopiques peuvent aussi servir de support à un dispositif d'éclairage de la zone de travail. De toute façon, l'invention sera bien comprise à 1' aide de la description qui suit, en référence au dessin schématique annexé représentant, à titre d'exemples non limitatifs, deux variantes de cet appareil. Figure 1 est une vue d'ensemble très simplifiée d'un appareil selon l'invention Figures 2 et 3 sont des vues en coupe partielle, respectivement longitudinale et transversale, d'une première variante de cet appareil Figure 4 est une vue en.coupe partielle par un plan horizontal correspondant aux figures 2 et 3 Figure 5 est une vue en coupe partielle longitudinale d'une seconde variante de cet appareil. Comme montré à la figure 1, l'appareil est constitué par deux ensembles symétriques À et B, reliés entre eux par trois poutres métalliques 2 disposées transversalement par rapport à la galerie 3 dans laquelle ést placé cet appareil. Les deux ensembles A et B sont situés assez près des parois latérales 3a et 3b de la galerie, de part et d'autre d'un mineur en continu 4 dont les contours sont représentés patin trait mixte. L'appareil est '1pris" entre le sol fic et le toit 3d de la galerie, Sa partie avant sert à effectuer le forage et le boulonnage, et sa partie arrière sert à mettre en place le soutènement, tandis que sa partie centrale comporte les organes. lui permettant de prendre appui sur le sol 3c et le toit 3d, et de déplacer en direction du front de la galerie, ainsi que les divers organes moteurs et de commande. La partie centrale de chaque. ensemble À ou B se compose essentiellement d'un bâti 5, et de deux piliers 6 et 7 placés l'un à l'avant du bâti 5, l'autre à l'arrière de ce bâti. Chacun de ces piliers est muni, à sa base etson sommet, de patins prenant appui sur le sol 3c et sur le toit 3d de la galerie. Le pilier avant 6 est constitué par un vérin hydraulique dont le corps 8 est solidaire du bâti 5, et dont la tige 2 peut être plus ou moins levée au-dessus du bâti 5. La base du corps 8 repose sur un patin 10 dont la partie relevée ?Oa est située à l'avant du bâti 5. Le sommet de la tige 2 supporte un patin 2 sur lequel sont fixées les extrémités de deux des poutres 2. Le pilier arrière 7 est constitué par un vérin hydraulique analogue à celui du pilier avant 6, mais le corps 13 de ce vérin peut être déplacé d'avant en arrière par rapport au bâti 5. La base du corps JI repose sur un patin 14, tandis que le sommet de la tige 15 du vérin considéré supporte un patin 16. Sur ce dernier est fixée une extrémité de la troisième poutre 2. En outre, le sommet de la tige 15 supporte un bras horizontal 17 qui s'étend vers l'arrière du bâti 5; ce bras comporte trois encoches 17a, ce qui permet de stocker trois traverses 18 destinées à former la partie supérieure du soutènement. Dans la variante représentée à la figure 2, un vérin horizontal unique 19, dit vérin d'avance, relie les basez des piliers 6 et 7, et permet de rapprocher ou d'éloigner l'un de ltautre ces piliers. Dans la variante représentée à la figure 5, le vérin 19 est associé à un second vérin horizontal 20 qui relie les sommets des corps 8 et 13 des vérins verticaux formant les piliers. Cette variante de réalisation est prévue pour le cas où la hauteur des corps 8 et 13 est importante, autrement dit pour des appareils adaptés à des galeries de grande hauteur. Les positions représentées aux figures 2 et 5 sont celles où les piliers 6 et 7 sont écartés au maximum. À l'avant du bâti 5 est articulé, autour d'un axe vertical 22, le dispositif 23 permettant d'effectuer le forage et le boulonnage du toit 3d de la galerie. Cette articulation permet d'orienter ce dispositif 23 soit vers l'avant, dans sa position d'utilisation, soit vers l'arrière, comme montré en traits mixtes à la figure 4, dans sa position de transport. Sur l'axe vertical 22 est articulé un support 24 du dispositif 23. Sur un axe vertical 25 solidaire de ce support 24 est articulé un bras télescopique 36, à l'extrémitX duquel est elle-même articulée la partie utile 23a du dispositif de forage et de boulonnage 23. Plus précisément, les différents mouvements possibles sont les suivants : le bras 26 peut pivoter autour de l'axe vertical J2, sous l'action d'un vérin 27 dit de pivotement. Ce même bras 26 peut être incliné à volonté, grâce à une articulation d'axe 28 horizontal et à un vérin 29, dit vérin de levage. il peut aussi etre allongé, l'une de ses deux parties, formant le corps de vérin dit d'allonge, étant apte à coulisser dans llautre. Enfin, la partie utile 27a du dispositif 23 est articulée autour d'un axe horizontal 30 à l'extrémité du bras 26, si bien qu'elle peut basculer, sous l'action d'un vérin 32 dit de basculement. Cette dernière possibilité de mouvement permet de disposer la partie utile 23 a à l'horizontal?, lorsqu'elle n'est pas utilisée, comme le montre le tracé en traits mixtes de la figure 2 Sur le bras télescopique a6 est en outre fixé un dispositif d'éclairage 33 de la zone de travail. La partie utile 23a est appliquée contre le toit 3d de la galerie par le vérin de levage 29, et par un vérin supplémentaire 34 qui, placé à la base de la partie 23a, exerce une pression sur le sol 3c par l'intermédiaire d'un pied 35. Une glissière 36 permet le déplacement vertical d'un chariot 37, pour le forage, la pose des boulons et leur serrage. Dans une variante, la partie utile 23a peut être conformée en tourelle avec deux glissières et deux chariots, ce qui permet d'effectuer simultanément un forage et un boulonnage, en deux points décalés angulairement par rapport à l'axe d'articulation vertical 22 du bras 26. L'ensemble de l'appareil est mû par des moyens hydrauliques ou pneumatiques. Sur chaque bâti 5, un groupe moto-pompe 38 associé à un réservoir d'huile 39 assurent l'alimentation des divers vérins, par l'intermédiaire de canalisations flexibles. te moteur est électrique et antidéflagrant ; il est alimenté depuis l'extérieur par un câble non représsnté. Le bâti 5 supporte enfin les diverses commandes de I' appareil, placées en 40. L'appareil se déplace en direction du front de la galerie comme s il marchait. Àu départ d'un cycle, les vérins des piliers 6 et 7 sont en pression, de sorte que ces piliers sont "pris" entre le sol 3c et toit d. Pour faire avancer l'un des ensembles À et B, le patin supérieur 16 du pilier arrière 7 est abaissé ; l'ensemble A n'est alors maintenu. que par son pilier avant 6, et l'on rapproche le pilier 7 du pilier 6 au moyen du vérin d'avance 19, ou des vérins d'avance 19 et 20, au fonctionnement synchronisé, dans le cas de la variante de figure 5. te patin supérieur 16 du pilier arrière 7 est alors relevé, et c'est au tour du patin supérieur 12 du pilier avant 6 d'être abaisse Ce pilier avant 6 libéré est alors avancé au moyen du vérin 19 ou des vérins 19 et 20, qui écartent les deux piliers. Quand le pilier avant 6 atteint sa position extrême d'avance, son patin supérieur 12 est remonté, et 1' ensemble se retrouve dans sa position initiale, en ayant effectué un "pas" de l'ordre d'un demi-mètre. Àu cours de cette manoeuvre, les patins inférieurs 10 et 14 glissent sur le sol 36. Il faut veiller à ce que l'un des piliers reste toujours. ancré, pour éviter le basculement du cadre. Les deux ensembles À et B peuvent être avancés l'un après l'autre, des attaches par rotules 42 permettant aux poutres 2 de prendre une certaine inclinaison par rapport à leur position normale. La vitesse moyenne d'avance de l'appareil est la même que celle du mineur en continu 4, de sorte que les deux appareils se suivent. La galerie 3 ayant par exemple une largeur de 6 à 7 mètres, le mineur en continu 4 travaille en deux passes successives de 3 m à 3,50 m. il est disposé en oblique, pour passer entre les ensembles À et 3 et pour pouvoir déverser les produits extraits dans 1'axe de la galerie. Les poutres 2 assurent provisoirement l'auto-protection du mineur en continu, avant la mise en place du soutènement. Ce soutènement est constitué par des cadres mis en place à intervalles réguliers,à l'arrière de l'appareil. Ces cadres sont construits en intercalant des piliers ou étançons 43 en bois, de hauteur convenable, entre le sol 3c et les traverses 18 portées par les bras 12. On construit par exemple un cadre de soutènement chaque fois que 11 appareil a avancé w de deux "pas Les bras télescopiques 26 permettent la pose des boulons avec une répartition régulière, malgré les déplacements discontinus du cadre.Les vérins de levage ?9 et de basculement 32 permettent d'atteindre le toit 3d de la galerie, pour toute hauteur comprise par exemple entre 1,60 m et 2,60 n. Le vérin de pivotement 27 et le vérin d'allonge logé dans le bras télescopique 26 permettent à la partie utile 23a de balayer une zone de travail 44 délimitée par deux arcs de cercle concentriques 45 et 46, comme montré à la figure 4. La profondeur de cette zone de travail 44 est par exemple de l'ordre d'un mètre. Chacun des deux ensembles articulés dessert une moitié de la galerie. Le forage et le boulonnage sont effectués suivant un procédé connu. Les glissières 36 sont par exemple prévues pour que la course des chariots 22 soit d'un mètre. Bien entendu, llinvention ne se limite pas à la seule forme d'exécution de cet appareil qui a été décrite ci-dessus à titre d'exemple non limitatif ; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes de réalisation. En particulier, le dispositif servant à la pose d'un soutènement est facultatif, et le dispositif servant à effectuer le forage et le boulonnage du toit de la galerie peut utiliser les divers procédés existants. REVENDICAE S 1. - Appareil pour la pose de boulons dans le toit dus galeries, notamment derrière un appareil mineur travaillant en continu, caractérisé en ce qu'base compose de deux ensembles symétriques, reliés entre eux par des poutres disposées transversalement par rapport à la galerie, et entre lesquels peut prendre place le mineur en continu, chacun des deux ensembles symétriques précités comportant des organes lui permettant de prendre appui sur le sol et le toit de la galerie et d'autres organes lui permettant de se déplacer en direction du front de la galerie, tandis que sa partie avant supporte un dispositif articulé servant à effectuer le forage et le boulonnage du toit de la galerie. 2. - Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que la partie arrière de chacun des deux ensembles symé- triques supporte un dispositif servant à effectuer la pose d'un soutènement. 3. - Appareil selon la revendication 2, caractérisé en ce que le dispositif servant effectuer la pose dtlm soutènement se compose de deux bras horizontaux, fixés chacun à l'un des deux ensembles symétriques composant l'appareil dirigés vers l'arrière, et comportant une pluralité d'encoches aptes à recevoir des traverses destinées à former la partie supérieure au chapeau des cadres de soutènement. 4. - Appareil selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les organes permettant à chacun des deux ensembles symétriques de prendre appui sur le sol et le toit de la galerie se composent d'au moins un pilier muni, à ses extrémités, de patins venant en contact avec le sol et le toit, et constitué par un vérin dont le corps est à un niveau fixe, et dont la tige, mobile verticalement, permet d'adapter l'appareil à la hauteur de la galerie. s. - Appareil selon la revendication 4, caractérisé en ce que chacun des deux ensembles symétriques comporte deux piliers, l'un placé en avant, l'autre en arrière, lui permettant de prendre appui sur le sol et le toit de la galerie par 1' intermédiaire de patins, l'un de ces piliers occupant une position fixe par rapport au bâti de l'ensemble dont il fait partie tandis que l'autre pilier est déplaçable d'avant en arrière par rapport au dit bâti, de façon à permettre à l'appa- reil de se déplacer par avancement alterné de l'un et l'autre des piliers, comme s'il marchait. 6. - Appareil selon la revendication 5, caractérisé en ce que les organes lui permettant de se déplacer en direction du front de la galerie sont constitués par au moins un vérin disposé horiKntalement, et permettant de rapprocher ou d'éloigner les deux piliers de chacun des deux ensembles symétriques. 7. appareil selon l'ensemble des revendications 3 et 5, caractérisé en ce que chacun des deux bras servant à la pose du soutènement est fixé au sommet du pilier arrière de l'un des deux ensembles symétriques. 8. - Appareil selon l'une quelconque des revendications 5 à 7, caractérisé en ce que les poutres reliant les deux ensembles symétriques entre eux sont fixées, à leurs extrémités, aux patins supétieurs des piliers avant et arrière, de façon à assurer provisoirement la protection du mineur en continu, à la manière d'un soutènement. 9. - Appareil selon l'une quelconque des revendiCations 1 à 8, caractérisé en ce que la partie utile de chacun des dispositifs servant à effectuer le forage et le boulonnage du toit est articulée, autour d'un axe horizontal, à l'extrémité d'un bras télescopique articulé lui-même, autour d'un axe horizontal, à un support monté à l'avant de l'un des deux ensembles symétriques, ledit bras tléscopique étant également apte à pivoter autour d'un axe vertical lié au support précité. 10. appareil selon la revendication 9, caractérisé en ce que les supports des bras télescopiques sont montés pivotants autour d'un-axe vertical, de façon à permettre d'orienter chacun des dispositifs articulés servant à effectuer le forage et le boulonnage vers l'arrière, pour le transport de l'appareil. 11. - Appareil selon l'une quelconque des revendications 9 et 10, caractérisé en ce que l'ensemble de appareil est mû par des moyens hydrauliques ou pneumatiques, aptes àalimen- ter les vérins des piliers, les vérins servant à rapprocher ou éloigner les piliers, ainsi que des vérins dits de pivotement, de levage, d'allonge, et de basculement, qui permettent respectivement de faire tourner les bras télescopiques, de les incliner, de modifier leur longueur et d'incliner les parties utiles articulées à l'extrémité de ces bras télescopiques. 12.-ApFareilselon l'une quelconque des revendications 9 à 11, caractérisé en ce que les bras télescopiques servent de support à un dispositif d'éclairage de la zone de tratail.