Brevet FR2217525A1 — publié le 19740906

L'invention concerne la production de minéraux utiles par exploitation souterraine, plus précisément les soutènements miniers hydrauliques. On ccnnait des soutènements miniers hydrauliques constitués de dispositifs de soutènement comprenant une semelle et un chapeau principal, entre lesquels sont placés des étançons hydrauliques extensibles articulés à ladite semelle et audit chapeau, un chapeau auxiliaire se déplaçant le long du chapeau principal sous l'action d'un vérin hydraulique, un levier oscillant à deux bras agissant sur le chapeau auxiliaire, ce levier étant accouplé à un vérin hydraulique dont l'autre extrémité est accou éeau chapeau principal. le chapeaupiincipal comporte deux appuis dans lesquels, sous l'action d'un vérin hydraulique, se déplacent deux guidages reliés par une traverse sur un axe de laquelle oscille le levier mentionné. Sur la traverse sont rigidement-fixés des tirants autour des axes desquels peut pivoter le chapeau auxiliaire. Lorsque la pression est admise dans le vérin, celui-ci avance le chapeau auxiliaire jusqu'à sa position extrême, puis le levier à deux bras pivote en relevant le chapeau auxiliaire par rapport au chapeau principal. La principale particularité d'un tel soutènement est la présence d'un chapeau auxiliaire se déplaçant le long du chapeau principal sous l'action d'un vérin hydraulique et s'en écartant sous l'action d'un levier (voir le brevet R.F.A. nO l 281 977, cl. 5c, 17/04). L'inconvénient d'un tel dispositif de soutènement consiste en ce qu'il ne comporte qu'un seul axe de pivotement du chapeau auxiliaire, permettant le relèvement de la partie avant seulement de ce -dernier et n'assurant pas un contact satisfaisant de ce'ui-ci avec la roche du toit. L'avancement du soutènement avec un contact permanent entre le chapeau auxiliaire et le toit (ripage avec contre-pression active) est rendu difficile, et il y a un risque de concentration des charges sur l'extrémité avant du chapeau auxiliaire et de dégradation du toit. le maintien fiable du toit n'est possible que dans le cas particulier où le toit a une configuration correspondant à celle du chapeau auxiliaire, c' est-à-dire une légère pente vers l'arrière-taille. On connaît un dispositif de soutènementminier hydraulique comprenant une semelle et un chapeau principal entre lesquels sont placés des étançons hydrauliques extensibles articulés à ladite semelle et audit chapeau, un chapeau auxiliaire monté mobile sur la partie avant du chapeau principal, et un vérin hydraulique pour le déplacement du chapeau auxiliaire. le chapeau auxiliaire ne comporte qu'un seul axe de pivotement situé à son extrémité orientée vers l'arrière-taille. le vérin hydraulique est accouplé au chapeau principal et agit sur le chapeau auxiliaire, dont il soulève la partie avant lors de son serrage sur le toit. Le chapeau auxiliaire se déplace dans un plan vertical lors de la mise en serrage et l'abaissement du dispositif de soutènement par rétraction des étançons hydrauliques. Le soutènement peut comporter soit un système hydraulique commun pour la commande des étançons et du vérin, soit des systèmes hydrauliques distincts. (voir le brevet anglais nO 856 720, cl 20(2)E). L'inconvénient d'un tel soutènement est qu'il ne comporte qu'un seul axe de pivotement du chapeau auxiliaire et que, de ce fait, seule la partie avant de celui-ci entre, en règle générale, en contact avec le toit, quelles que soient les configurations très diverses du-toit dans le vide de la taille. Il s'ensuit un maintien peu fiable du toit, son tranchage, des éboulements de roches dans l'espace de travail du soutènement, surtout en présence de roches encaissantes instables et d'un faux-toit En outre, la pression des terrains crée une concentration des charges sur la partie avant du chapeau auxiliaire la lutte contre la concentration des charges par accroissement de l'effort de serrage préalable provoque l'enfoncement de la partie avant du chapeau auxiliaire dans le toit et la destruction du toit. Une telle conception du soutènement ne donne pas la possibilité de faire avancer les dispositifs de soutènement avec un contact permanent entre le chapeau auxiliaire et le toit (ripage avec contre-pression active), surtout sous les toits constitués par des roches faiblesetinstables. Quant à l'avancement avec détachement du chapeau auxiliaire du toit, il ne permet pas, lui non plus de préserver l'intégrité du toit. le but de l'invention est de supprimer les inconvénients indiqués. Il s'agissait donc de créer un dispositif de soutènement minier hydraulique qui assurerait l'auto-positionnement du chapeau auxiliaire suivant la configuration du toit, aussi bien lors de l'immobilisation du dispositif que lors de son avancement, afin de maintenir d'une façon fiable le toit dans le vide de la taille, et qui pourrait être avancée tout en maintenant en contact permanent le chapeau auxiliaire avec le toit (ripage avec contre-pression active), contribuant ainsi à la conservation de l'intégrité du toit et augmentant la stabilité du dispositif de soutènenent. Ce problème est résolu du fait que dans un dispositif de soutènement minier hydraulique comprenant une semelle et un chapeau principal -entre lesquels sont placés des étançons hydrauliques extensibles articulés à ladite semelle et audit chapeau, un chapeau auxiliaire monté mobile sur la partie avant du chapeau principal, et des vérins hydrauliques servant à déplacer le chapeau auxiliaire, selon l'invention ledit dispositif comporte, pour chaque vérin hydraulique un levier avant et un levier arrière, comportant chacun deux bras inégaux, et articulés au chapeau principal, lesdits vérins étant accouplés aux bras courts de ces leviers, tandis que sur leurs bras longs prend appui le chapeau auxiliaire, de telle façon que sous l'action des vérins les leviers à deux bras pivotent chacun d'un angle correspondant à la résistance opposée au chapeau auxiliaire par la partie du toit située au-dessus du levier respectif, en permettant ainsi l'autopositionnement du chapeau auxiliaire suivant la configuration du toit. Les leviers avant et arrière précites-peuvent être avBntageusement articulés au chapeau principal par leurs parties terminales respectives opposées à leurs extrémités sur lesquelles prend appui le chapeau auxiliaire, tandis que les vérins peuvent être articulés aux parties médianes respectives desdits leviers. Cela permet de réduire les efforts devant être produits par les vérins, d'utiliser des vérins de diamètre plus petit, de réduire la quantité de métal utilisée dans la constitution du dispositif de soutènement, ainsi que de déporter les vérins-au-delà deq limites du chapeau auxiliaire en utilisant, pour la transmission des efforts des vérins aux leviers, un élément souple. il est avantageux que les leviers avant reliés aux leviers arrière par les vérins, soient reliés entre eux par un élément de liaison rigide. Cela permet de distribuer plus régulièrement les charges, tant sur le chapeau auxiliaire que sur le chapeau principal, d'obtenir un dispositif de soutènement de structure plus rigide et plus robuste, et d'augmenter sa fiabilité et sa longévité. Grace à l'invention, on obtient un dispositif de soutènement minier hydraulique assurant l'auto-positionnement du chapeau auxiliaire suivant la configuration du toit, aussi bien lors de l'immobilisation que de l'avancement du dispositif afin d'assurer un maintien fiable du toit dans le vide de la taille et de réaliser l'avancement du dispositif de soutènement tout en assurant un contact permanent entre le chapeau auxiliaire et le toit (ripage avec contre-pression active), ce qui contribue à la conservation de l'intégrité du toit, augmente la stabilitd du dispositif et la sécurité des travaux dans la taille. Dans ce qui suit, l'invention est expliquée par la description de deux exemples de réalisation non limitatifs, illustrés par les dessins annexés dans lesquels - la figure 1 représente un dispositif de soutènement minier hydraulique, réalisé conformément à l'invention, le chapeau auxiliaire étant en position initiale (vue en élévation); . - la figure 2 représente le chapeau auxiliaire de la figue 1, dont l'extrémité atat est relepke, le levier avant étant relevé, le levier arrière abaissé et le vérin est en extension partielle (vue en élévation); - la figure 3 représente le chapeau auxiliaire de la figure 1, dont l'extrémité arrière est relevée, le levier arrière étant relevé, le levier avant abaissé et le vérin en extension partielle (vue en élévation); - la figure 4 représente le même chapeau auxiliaire relevé à fond, lez leviers avant et arrière étant relevés et le vérin en extension totale (vue en élévation);; - la figure 5 représente un mode de réalisation du chapeau auxiliaire, dans lequel les leviers avant et arrière sont accouplés aux vérins par leurs extrémités (chapeau en position initiale, vérin rétracté à fond, leviers abaissés) (vue en coupe longitudinale); - la figure 6 représente une vue en coupe suivant VI-VI de la figure 5;; - la figure 7 représente un autre mode de réalisation du chapeau auxiliaire, dans lequel les leviers avant et arrière sont accouplés aux vérins par leur partie médiane (chapeau en position initiale, vérin en extension totale, leviers abaissés) (vue er coupe longitudinale) le dispositif minier hydraulique de soutènement représenté sur la figure t comprend la semelle t du dispositif, et des étançons hydrauliques extensibles 2 et 3 articulés à la semelle 1 et au chapeau principal-4 du dispositif Sur la partie avant du chapeau principal 4 est monté mobile un chapeau auxilXiaire 5 prenant appui sur les extrémités de leviers avant6àdeux bras (figures 5 et 6) et de leviers arrière 7 à deux bras, par l'intermédiaire d'appuis cylindriques 8. les leviers avant 6 et arrière 7 sont articulés sur les poutrelles 9 du chapeau principal 4 à l'aide d'axes 10 et 11. Des axes 12 accouplent les leviers 6 et 7 à des vérins 13. Les leviers 6 et 7 à deux bras portent sur leurs extrémités les appuis cylindriques 8 qui, lorsque les leviers 6 et T pivotent, déplacent le chapeau auxiliaire 5. les leviers avant 6 à deux bras sont reliés entre eux par une poutrelle 14. les figures 5 et 7 représentent différents modes de réalisation du chapeau auxiliaire 5 la différence consiste en ce que, sur la figure 5, les leviers 6 et 7 à deux bras sont accouplés aux vérins 17 par leurs parties extrêmes, tandis que sur la figure 7 113 leur sont accouplés par leurs parties médianes. Pour cette raison, dans le premier cas, le relèvement du chapeau auxiliaire 5 (figure 5) est obtenu par extension des vérins, tandis que dans le second cas le relèvement d chapeau auxiliaire 5 (figure 7) est obtenu par rétraction des vérins. D'ordinaire, les dispositifs de soutènement minier hydraulique fonctionnent dans une taille d'abattage de la façon suivante. les dispositifs sont disposés en rangée dans la taille d'abattage le long du convoyeur sur lequel se déplace ltabatteuse-chargeuse. Chaque dispositif du soutènement est reliée par un vérin au convoyeur, qui sert de moyen de référence pour tous les dispositifs (non représentés). les étançons 2 et 3 sont en extension, le chapeau principal 4 est en serrage contre le toit, les vérins 13 sont en extension dans une mesure telle, que chaque chapeau auxiliaire 5 soit en serrage contre le toit, dans une position dépendant de la configuration du toit au-dessus du dispositif considéré. Ceci est la position initiale du dispositif à l'état statique. Au fur et à mesure de l'avance de l'abatteuse-chargeuse sur le convoyeur de l'enlèvement d'une bande de charbon, une bande de toit est mise à nu sur le front de taille. les dispositifs de soutènement sont avancés à tour de rôle. Afin de préserver 1'intégrite et d'assurer le maintien fiable du toit, l'avancement s'effectue alors que le chapeau auxiliaire se trouve en contact permanent avec le toit. l'avancement de chaque dispositif de soutènement stef fectue de la façon suivante. Pour décharger le dispositif de soutènement soumis à la charge de pression du terrain, les étançons hydrauliques 2 et 3 sont rétractes dans une certaine mesure, c'est-à-dire de manière que le chapeau principal 4 et le chapeau auxiliaire 5 ne se détachent pas du toit. Ensuite,le fluide moteur est admis sous pression dans le vérin reliant chaque dispositif de soutènement au convoyeur. Le dispositif commence à avancer vers le front d'attaque. Simultanément, le fluide moteur est admis sous une pression déterminée dans les étançons 2et 3 pour les mettre en serrage, ainsi qu'aux vérins 13 agissant sur le chapeau auxiliaire 5, lequel glisse sur le toit en suivant sa configuration. Une fois le dispositif de soutènement, complètement avancé le fluide moteur est admis dans les étançons 2 et 3 et dans les vérins 1 3 sous la pression complète de serrage préalable Ensuite, les -étançons 2 et 3 et les vérins 13 sont bloqués par des soupapes de sûreté et maintiennent le toit jusqu'au cycle de ripage suivant. Lors de la mise en serrage et lors de ltavancement des dispositifs de soutènement, le chapeau auxiliaire 5 est positionné automatiquement de façon qu il s'applique sur le toit par toute sa surface supérieure. les vérins 13, en se mettant en extension figure 5) ou en se contractant (figure 7) sous l'action de la pression du fluide moteur, font pivoter les leviers avant 6 et arrière 7 à deux bras. le levier opposant le moins de résistance au vérin pivote le premier, c'est-à-dire que la partie du chapeau auxiliaire au-dessus de laquelle il y. a un vide s'élève d'abord. De la sorte, le chapeau auxiliaire est positionné automatiquement suivant la configuration du toit dans la zone considérée du vide de la taille. le pivotement des leviers 6 et 7 et, par conséquent, le déplacement du chapeau auxiliaire 5, sont limités par appui des leviers 6 et 7 contre la tige ou le cylindre du vérin 13. Bien entendu, l'invention-n'est nullement limitée aux modes de réalisation décrits et représentés, qui n1 ont été donnés qu'à titre d'exemple. En particulier, le chapeau auxiliaire peut etre réalisé de façon qu'il soit positionné automatiquement suivant la configuration du toit non seulement dans la direction d'avancement du soutènement, mais aussi suivant une direction parallèle au front de taille (au convoyeur). L'invention comprend donc tous les moyens constituant des équivalents techniques des moyens décrits ainsi qui leurs combinaisons, si cells-ci sont exécutées suivant son esprit et mises en oeuvre dans le cadre des revendications qui suivent. REVENDICATIONS 1. Dispositif de soutènement minier hydraulique, du type comprenant une semelle et un chapeau principal entre lesquels sont placés des étançons hydrauliques extensibles articulés à ladite semelle et audit chapeau principal, un chapeau auxiliaire monté mobile sur la partie avant du chapeau principal, et des vérins hydrauliques servant à déplacer le chapeau auxiliaire, caractérisé en ce qu'il comporte, pour chaque vérin hydraulique, un levier avant et un levier arrière comportant chacun deux bras inégaux, et articulés au chapeau principal, les vérins hydrauliques étant articulés aux bras courts respectifs desdits leviers tandis que sur les bras longs respectifs de ceux-ci prend appui le chapeau auxiliaire, de telle façon que sous l'action des vérinsles leviers pivotent chacun d'un angle correspondant à la résistance opposée au chapeau auxiliaire par la partie du toit située au-dessus du levier correspondant, en permettant ainsi ltauto-positionnement du chapeau auxiliaire suivant la configuration du toit. 2. Dispositif de soutènement minier hydraulique selon la revendication 1 caractérisé en-ce que les leviers avant et arrière précités sont articulés au chapeau principal par leurs parties médianes respectives, les vérins étant articulés à leurs extrémités opposés à celles sur lesquelles prend appui le chapeau auxiliaire. 3. Dispositif de soutènement minier hydraulique selon la revendication 1, Maractérisé en ce que les leviers avant et arrière sont articulés au chapeau principal par leurs parties terminales et arrière respectives opposées aux extrémités desdits leviers sur lesquelles prer-1 appui le chapeau auxiliaire, les vérins étant articulés aux parties médianes respectives desdits leviers 4. Dispositif de soutènement hydraulique minier selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les. leviers avant précités, reliés auxdits leviers arrière par les vérins, sont reliés entre eux par un élément de liaison rigide tel qu'une poutrelle.