Brevet FR2207241A1 — publié le 19740614

la présente invention concerne les abatteuses-chargeuses pour le creusement en roches dures telles que les granites, les gneiss, les grès, notamment les abatteuses-chargeuses à organes actifs percutants, comportant pour la désagrégation de la roche un frappeur animé d'un mouvement rectiligne-alternatif. le creusement mécanisé, sans explosif, d'ouvrages miniers dans les roches dures reste aujourd'hui un problème réel. La pratique a établi qu'avec la croissance de l'énergie du coup, l'énergie dépensée pour l'abattage des roches diminue et la désagrégation efficace des roches du genre gneiss, granites, peut être obtenue par l'action de chocs dont l'énergie est de 10 000 à 20 000 kgm. On-eennatt un organe percutant, décrit notamment dans les brevets U.S.A. nO 7 605 915, France nO 2 068 026, R.F.A. nO 1 957 442, qui est capable de porter des coups dont l'énergie se situe dans les limites indiquées. Toutefois, lorsque l'énergie du coup atteint de telles valeurs, les déments des structures d'une machine pourvue d'un tel type d'organe actif sont soumis à de fortes sollicitations dynamiques. Ces sollicitations apparaissent soit lors de l'accélération du frappeur, soit au moment où celui-ci rencontre la roche sous un certain angle (coup oblique), soit en cas de coup à vide du frappeur, ce qui peut se produire lorsque le frappeur rencontre un vide se trouvant dans les massifs de roche. la valeur de-ces sollicitations s'élève à des dizaines de tonnes pour une durée d'action de l'ordre de centièmes de secondes. -Le but de l'invention est de créer une abatteusechargeuse de creusement, dont l'organe actif serait conçu de manière que les sollicitations engendrées lors de son fonctionnement soient transmises à la roche par l'intermédiaire d'un nombre minimal d'éléments structuraux de l'abatteuse-chargeuse. la solution consiste en une abatteuse-chargeuse du type pourvu d'un organe actif percutant comportant, pour la désagrégation de la roche, un frappeur animé d'un mouvement rectiligne alternatif, ladite abatteuse-chargeuse étant caractérisée, selon l'invention, en ce que l'organe actif est placé sur un cadre extensible pouvant être mis en position d'étayage entre les parois de l'ouvrage, de lle Qaçor que organe actif puisse pivoter dans deux plans nrthogonaux, ledit cadre d'étayage étant articulé à des éléments d'appui stappliquar.t contre les parois de l'ouvrage lorsque le cadre est en extension.Le piXJotement de organe actif dans @@@@ plans orthogonala est obtenu en montant le cadre de façon qu il pulsse pivoter autour de son propre axe vertical et en fixant sur Tu l'organe actif de façon que celui-ci puisse pivoter autour d'un axe horizontal du cadre. Le cadre d'étayage peut comporter une plaque d'appui portant deux vérins, et une traverse prenant appui, par l'intermédiaire de colonnes verticales, sur les parties mobiles desdits vérins, la plaque d'appui et la traverse étant liées aux éléments d'appui par 1 t intermédiaire de joints à rotule. Pour le pivotement du cadre d'étayage autour de sn propre axe, sont prévus des vérins dolait les parties mobiles sont reliées aux extrémités d'une channe contournant un tambour situé au-dessous de la plaque d'appui du cadre. Grâce à une telle réalisation, les sollicitations dynamiques n'agissent que sur le cadre d'étayage et se bouclent dans la roche par le chemin le plus court. L'invention est aussi caractérisée par la présence d'un mécanisme d'étayage relié au cadre d'étayage et servant d'appui lors du déplacement de celui-ci dans l'ouvrage. Le mécanisme d'étayage comprend des patins d'appui sur lequels sont montés des vérins reliés par l'intermédiaire de joints à rotule aux éléments d'appui supérieurs, dudit mécanisme, lesdits patins étant en outre reliés entre eux par des éléments déformables élastiquement. De cette façon on obtient le déplacement de l'abatteusechargeuse dans l'ouvrage par des moyens relativement simples, par effets alternés d'étayage et de ripage exercés à tour de rôle sur le cadre d'étayage et le mécanisme d'étayage. De plus, l'élément d'appui supérieur du mécanisme d'étayage est relié à l'élément d'appui supérieur du cadre d'étayage non seulement par l'intermédiaire des vérins précités, mais aussi par des lames élastiques, et les patins d'appui sont reliés à l'élément d'appui inférieur du cadre par des vérins et une barre solidaire de coulisseaux se déplaçant dans des guidages. Grâce à une telle liaison entre le cadre et le mécanisme d'étayage ainsi qu'à la liaison articulée entre les éléments supérieurs et inférieurs du cadre et les éléments élastiquement déformables reliant les patins d'appui, on obtient une bonne adaptabilité de l'abatteuse-chargeuse aux inégalités de la sole et du toit de l'ouvrage. L'invention est expliquée dans ce qui suit par la description détaillée d'un exemple de réalisation non limitatif, illustré par les dessins annexés, dans lesquels - la figure 1 représente une vue d'ensemble de l'abatteusechargeuse proposée se trouvant dans une galerie et dont la première section à partir du front d'attaque est le cadre d'étayage portant l'organe actif, la seconde section étant le mécanisme d'étayage - la figure 2 représente le cadre d'étayage et l'organe actif de l'abatteuse-chargeuse, vus du côté du front d'attaque de la galerie; - la figure 3 représente une vue en coupe suivant III-III de la figure 1, à travers l'appui supérieur et les patins d'appui du mécanisme d'étayage; - la figure 4 représente la fixation des lames élastiques reliant les éléments d'appui supérieurs du cadre au mécanisme d'étayage. L'abatteuse-chargeuse proposée pour le creusement en roches dures, représentée sur la figure 1, comprend un cadre 1 extensible en hauteur et susceptible de servir d'étai entre le toit 2 et la sole 3 de la galerie 4, respectivement par l'intermédiaire d'un élément d'appuisupérieur 5 et d'un élément d'appui inférieur 6. Le cadre d'étayage 1 porte un organe actif percutant 7 dont le frappeur 8 désagrégeant la roche est animé d'un mouvement rectiligne alternatif. La construction de l'organe actif 7 ne sera pas décrite ici plus en détail, car on peut utiliser tout organe actif percutant connu assurant l'énergie de choc désirée notamment un organe tel que l'un de ceuxdécrits dans les brevets mentionnés plus haut. Pour l'attaque systèmatique de toute la surface du front 9 de la galerie 4, l'organe actif 7 est monté pivotant dans un plan horizontal et un plan vertical, comme il sera décrit plus en détail ci-après. tes éléments d'appui 5, 6 du cadre d'étayage 1 sont reliés à un mécanisme d'étayage 10 servant de support et par rapport auquel le cadre d'étayage 1 peut se déplacer avec l'organe actif percutant 7. te mécanisme d'étayage 10 comporte un élément d'appui supérieur 11 et des patins d'appui inférieurs 12 disposés au voisinage et le long des parois latérales de la galerie 4. Les éléments d'appui supérieurs 5 et il du cadre d'étayage 1 et du mécanisme d'étayage 10 jouent en même temps le rôle de couvertures protectrices soutenant le toit 2 de la galerie 4. le cadre 1 est montré plus en détail sur la figure 2. Il comporte une plaque de support 13 sur laquelle sont montées verticalement des vérins d'étayage 14, et une traverse 15 monté sur des colonnes verticales 16 passant à travers des douilles de guidage 17 et supportées par les parties mobiles 18 (piston et tige) des vérins 14. Les douilles de guidage 17 sont fixées sur deux plaques latérales 19 montés sur la plaque de support 13. L'organe actif 7 est fixé sur un axe horizontal 20 par l'intermédiaire de paliers (non représentés) montés dans les plaques latérales 19. Il peut pivoter dans un plan vertical sur l'action d'un vérin 21, comme montré sur la figure 1. Au milieu de la traverse 15 est disposée une tête-sphérique 22 s'engageant dans une cavité sphérique 23 de l'élément d'appui supérieur 5, celui-ci se trouvant ainsi lié au cadre 1 par l'intermédiaire d'un joint à rotule. A la partie inférieure du cadre d'étayage 1, au-dessous de la plaque de support 13 est disposé un tambour 24 contourné par une chaîne 25. tes extrémités de la chaîne 25 sont fixées à des vérins 26 montés sur l'élément d'appui inférieur 6.Dans la partie inférieure du tambour 24 est ménagée une cavité sphérique 27 dans laquelle s'engage une tête sphérique 28 fixée sur l'élément d'appui inférieur 6, lequel se trouve ainsi lié à la plaque de support 13 du cadre 1 par l'intermédiaire d'un joint à rotule. De la sorte, le cadre d'étayage 1 est lié par l'intermédiaire de joints à rotule aux éléments d'appui 5 et 6 et peut pivoter autour de son propre axe vertical conjointement avec l'organe actif 7, sous l'action des vérins 26 agissant sur la chaîne 25. Le mécanisme d'étayage 10 comporte deux vérins 29 (figures 1 3) montés sur les patins d'appuis 12. Sur les parties mobiles 30 des vérins 29 prennent appui des colonnes 31 passant à travers des douilles de guidage 32 fixées à des contre-fiches 33 rigidement solidaires des patins d'appui 12. L'élément d'appui supérieur 11 du mécanisme 10 repose sur les têtes sphériques 34 des colonnes 31. les patins d'appui 12 sont reliés entre eux par des éléments 35 déformables élastiquement et constitués, par exemple, par des empilages de lames élastiques, comme montré sur la figure 3. Les lames peuvent être fixées à une poutrelle rigide 36. Grâce à un tel agencement, les patins d'appui 12 s'adaptent bien aux inégalités de la sole 3 de la galerie 4. Comme déjà mentionné ci-dessus, le mécanisme d'étayage 10 est relié au cadre d'étayage 1. Son élément d'appui supérieur 11 est relié à l'élément d'appui supérieur 5 du cadre 1 par deux vérins 37 (figure 1) et par des lames élastiques 38 dont la fixation dans les éléments d'appui 5 et 11 est montrée plus en détail sur la figure 4. les lames 38 sont fixées à l'une de leurs extrémités à un axe horizontal 39 placé dans l'élément d'appui 11 du mécanisme d'étayage 10, tandis que leur autre extrémités est engagée entre des limiteurs latéraux 40 placés dans un évidemment 41 de l'élément d'appui 5 du cadré 1. Lorsque l'abatteuse-chargeuse se déplace dans la galerie, les éléments d'appui 5 et 6, en 's'adaptant aux inégalités du toit et de la sole, pivotent sur les joints à rotule par rapport au cadre 1, lequel est maintenu dans la direction longitudinale par les vérins 37, et dans la direction transversale par les lames élastiques 38. - Les-patins d'appui 12 sont reliés à l'élément d'appui 6 du cadre 1 par deux vérins 42. Afin de guider le déplacement du mécanisme d'étayage 10 dans la galerie 4 au fur et à mesure de la progression du cadre 1, l'élément d'appui inférieur 6 est pourvu d'une barre 43 (figure 1 et 3) dont une extrémité est rigidement fixée à cet élément. la seconde extrémité de la barre 43 est artieuléeà un coulisseau 44 se déplaçant dans une glissière 45 fixée à la poutrelle 36. Il ressort de la description qui vient d'être faite du cadre d'étayage 1 et du mécanisme d'étayage 10, que l'espace de travail de l'abatteuse n'est pas encombré, aussi, le personnel a-t-ii librement accès aux mécanismes et aux éléments de l'abatteuse-chargeuse. e déplacement de l'abatteuse-chargeuse dans la galerie 4 s'effectue de la on sulvante. On considère d'abord le cadre 1 en position d'étayage de la galerie 4. Pour le déplacement de l'abatzeuse-chargeuse, on met le mécanisme 10 en position d'étayage entre le toit et la sole de la galerie à l'aide des vérins 29, puis on libère le cadre 1. de sa position d'étalas au moyen des vérins 77 et 42 on déplace dans la galerie le cadre 1 (portant l'organe actif 7) conjointement avec les éléments d'appui 5 et 6 par rappcrt au mécanisme d'étayage 40 immobile. Ensuite, à l'aide des vérins 14 on met le cadre 1 en position d'étayage entre le toit et la sole de la galerie, et on libère le mécanisme 10 de sa position d'étayage. Par rétraction des vérins 37 et 42 on tire le mécanisme 10 vers le cadre 1. De ia sorte, le déplacement de l'abatteuse-chargeuse dans la galerie s'effectue suivant le principe connu de la marche pas à pas. Les pivotements de l'abatteuse-chargeuse lors de ses déplacements sont obtenus en ne mettant en action que les vérins 77 et 42 de droite seulement ou de gauche seulement. la barre 43 et les coulisseaux 44 se déplaçant dans la glissière 45 prédéterminent les pivotements de l'abatteuse-chargeuse. la roche est désagrégée par l'organe actif 7 sur toute la surface du front d'attaque, en portant succeSsivement des coups en des endroits proches l'un de l'autre. la roche abattue est-évacude par n'importe quel appareil connu de chargement et de transport, qui-ne sera pas décrit car il n'entre pas dans le cadre de l'invention. L'utilisation pratique de l'abatteuse-chargeuse-a montré sa fiabilité vis-à-vis des sollicitations auxquelles elle est soumise ainsi que la simplicité et la commodité de son utilisation, dues au fait que son espace de travail intérieur n'est pratiquement pas encombré. En outre, l'abatteuse-chargeuse proposée nécessite -peu de métal pour sa fabrication (près de 45 à 50 tonnes), ce qui est très important pour son montage et son démontage dans les conditions d'exiguité des ouvrages miniers. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée au mode de réalisation décrit et représenté qui n'a été donné qu'à titre d'exemple. En particulier, elle comprend tous les moyens constituant des équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons, si celles-ci sont exécutées suivant son esprit et mises en oeuvre dans le cadre des revendications qui suivent. R B V E N D I C A ? I O N S 1. Abatteuse-chargeuse pour le creusement en roches dures, du type comprenant un organe actif percutant comportant, pour la désagrégation de la roche, un frappeur animé d'un mouvement rectiligne alternatif, caractérisé en ce que l'organe actif monté sur un cadre d'étayage extensible, à la possibilité -de pivoter dans deux plans orthogonaux, et en ce que ledit cadre d'étayage est articulé à des éléments d'appui qui s'appliquent contre les parois de l'ouvrage lorsque le cadre est en extension. 2. Abatteuse-chargeuse selon la revendication 1, caractérisée en ce que le cadre d'étayage extensible est monté pivotant autour de son propre axe vertical par rapport auxdits éléments d'appui, et en ce que l'organe actif est monté pivotant autour d'un axe horizontal du cadre d'étayage. 3. Abatteuse-chargeuse selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisée en ce que le cadre d'étayage extensible comporte une plaque de support, deux vérins montés sur celle-ci et une traverse reposant par l'intermédiaire de colonnes verticales sur les parties mobiles de ces vérins. 4. Abatteuse-chargeuse selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce qu'à la partie inférieure du cadre d'étayage, au-dessous de la plaque de support précitée est placée un tambour contourné par une chaîne dont les extrémités sont fixées à des vérins assurant le pivotement du cadre autour de son propre axe vertical. 5. Abatteuse-chargeuse selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que la traverse et la plaque de support précités sont reliés aux éléments d'appui du cadre d'étayage par l'intermédiaire de joints à rotule. 6. Abatteuse-chargeuse selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que le cadre d'étayage portant l'organe actif est relié à un mécanisme d'étayage servant d'appui lors des déplacements du cadre d'étayage dans la galerie. 7. Abatteuse-chargeuse selon l'une des revendications précédentes précédentes, caractérisée en ce que ledit mécanisme d'étayage comprend deux vérins montés sur deux patins d'appui et reliés par l'intermédiaire de joints à rotule à un élément d'appui supérieur, lesdits patins étant disposés le long des parois de la galerie. 8. Abatteuse-chargeuse selon l'une des revendications précédente,-caractérisée en ce que les patins d'appui sont reliés entre eux par des éléments déformables élastiquement, 9. Abatteuse-chargeuse selon l'une des revendications précédentes. caractérisée en ce que l'élément d'appui supérieur du mécanisme d'étayage eat relié à 11 élément d'appui supérieur du cadre d'étayage par deux vérins et par des lames Plastiques dont-une extrémité est articulée à l'élément d'appui- supérieur du mécanisme d'étayage et dont l'autre extrémité s'engage entre deux éléments de limitation latéraux disposés sur l'élément d'appui supérieur du cadre d'étayage. 10. Abatteuse-chargeuse selon l'une des revendications précédentes, caractérisée eh ce que l'élément d'appui inférieur da cadre d'étayage est relié par deux vérins aux-patine d'appui du mécanisme d'étayage et porte une barre articulée à des coulisseaux se déplaçant dans des glissières disposées sur les éléments précités reliant entre eux les patins d'appui du mécanisme d'étayage.