Brevet FR2220665A1 — publié le 19741004

L'invention concerne des unités de soutènement du genre comprenant un corps qui possède une cavité contenant un matériau résistant aux charges, et un piston plongeur mobile à l'intérieur de cette cavité et capable de porter sur ce matériau lors de l'applicatIon d'une charge pour le faire fléchir. La paroilatérale de la cavité est capable de contenir au moins partiel liement, dans un sens perpendiculaire au déplacement du piston plongeur, l'écoulement du matériau seuls charge. L'emploi de telles unités de soutènement a été proposé dans de nombreux domaines, y compris l'industrie minière où, par exemple, on a proposé qutelles fassent partie de supports élastiques pour le soutien du toit. Toutefois, aucune des unités de soute nement proposées Jusqu'ici n'a été employée avec succès dans la pratique. La présente invention a pour but d'éviter ces inconvénients en réalisant une nouvelle unité de soutènement qui puisse être utilisée sur un support de mine permanents Une unité de soutènement selon l'inventiont comprenant un corps possédant une cavité qui contient un matériau résistant aux charges, et un piston plongeur mobile à l'intérieur de cette cavité et capable de porter sur ce matériau lors de l'applica- tion dtune charge pour le faire fléchir progressivement, est caractérisée en ce que la totalité, ou au moins une partie, du matériau résistant aux charges est une matière plastique expansée. Alors que l'invention englobe toute matière plastique expan- sée convenable, on a trouvé qu'un polyuréthane expansé rigide convenait particulièrement bien et était donc préférable0 Le matériau résistant aux charges peut être composé dtun ou de plusieurs éléments. A cet égard, alors que ces éléments peuvent avoir toute forme convenable, l'un d'eux au moins a de préférence la forme d'une colonne à section circulaire ou autre. Le corps muni d'une cavité peut avoir plusieurs formes. Il peut par exemple consister en un corps ayant une dépression en forme de coupe dans l'une de ses extrémités. Dans une autre réalisation, il peut être l'un de deux ou plusieurs organes stembottant les uns dans les autres, et qui sont de préférence des tubes. Sous une autre forme encore, il consiste en un cylindre aux extrémités fermées, l'une de ces extrémités ayant une ouverture à travers laquelle passe la tige d'un piston plongeur muni d'une tOto. Le dessin annexé, donné à titre d'exemple non limitatif, permettra de mieux comprendre les caractéristiques de l'invention. Fig. 1 est une vue en coupe d'un support de mine dans lequel est incorporée une unité de soutènement selon l'invention. Fig. 2 est un graphique montrant le rendement du support de mine de la Fig. 1. Fig. 3 est une vue, partiellement en coupe, d'un tirant dans lequel est incorporée une unité de soutènement selon l'invention. Le support de mine représenté dans la Fig. 1 consiste essentiellement en une unité de soutènement 10 et un moyen approprié peur coincer cette unité entre un toit 12 et un mur 14. Dans la mise en oeuvre représentée, ce moyen consiste en une. ou plusieurs cales, l'une d'elles étant indiquée par 16. L'unité de soutènement 10 comprend des cylindres 18 et 20 en matériau approprié, par exemple un métal convenable tel que 1' acier, munis respectivement d'une plaque de base 22 et d'une plaque de dessus 24. A l'intérieur de ces cylindres 18 et 20 se trouvent des colonnes, respectivement 28 et 26, en polyuréthane expansé rigide. Entre les extrémités des colonnes 26 et 28 on peut prévoir deux disques de réglage 30, égalèment en polyur- thane expansé rigide. Les colonnes 26 et 28 et les disques 30 servent d'éléments résistant aux charges dans l'unité de soutènement. On a trouvé qu'un polyuréthane expansé rigide convenant pour ces éléments est celui vendu BOUS la marque de fabrique "Carapor". Pour des raisons d'économie, le cylindre t8 peut contenir un produit de remplissage 31, par exemple du sable, pour réduire au minimum les besoins en polyuréthane, car celui-ci est relativement eobteux. En outre, le cylindre 18 - qui est le cylindre intérieur - a son orifice chanfreiné, comme représenté. On forme convenablement les éléments en polyuréthane 26, 28 et 30 de la façon suivante: un mélange consistant essentiellement en un polyol de polyéther, un polyisocyanate organique, un catalyseur, de l'huile de silicone, et un agent de gonflement, est introduit dans un moule de dimensions appropriées, et on le laisse se dilater pour remplir le moule. Il faut de préférence éviter un excès de tassement. Une fois durci l'élément est retiré du moule.La densité du matériau ainsi obtenu est déterminée par la quantité de mélange introduite dans le moule. En service, la longueur totale de l'unité de soutènement est ajustée pour être légèrement inférieure à la distance entre le toit et le mur, et ce par ltinsertien du nombre approprié de disques de réglage 30. La cale 16 est ensuite enfoncée entre la plaque de dessus 24 et le toit 12 peur coincer en position l'u- nit de ssutèverent. Â mesure que l'excavation se ferme et que le toit et le mur se rapprochent l'un de l'autre! les éléments 26, 28 et 30 fléchisseat progressivement tout en résistant à la charge* et soutiennent par cbnséqueat le teint. La Fig. 2 représente les caractéristiques de résistance aux charges d'un certain nombre de supports de mine permanents, et donne ma graphique de la fermeture du toit que ces supports admettent, mesurée en centimètres par rappert à la charge appli quée en kgf/mm. La courbe Â a été obtenue en employant un soutènement du type couramment utilisé an Afrique du Sud où il est connu sous le nom de "s@lid wattle mat packw (littéralement: remblai plein garni de clayonnages), et la courbe B a été obtenue en utilisant un autre support classique, tandis que la courbe C se rapporte à un support selon l'invention. Ce dernier, qui était semblable à celui représenté dans la Fig. 1* a été calé avec une pr4-coi- traite de 39 kgf/mm. La surface de sa section transversale était d'environ 335 centimètres carrés, et la densité du pely uréthanne expansé rigide était d'environ 0s72 g/cc. Initialement, le support selon l'invention fléchit plastique ment par suite de la déformation élastique du polyuréthane et a une caractéristique d'accompagnement considérable du teit. En- suite, la flexien est moins élastique du fait que le bottier du sappert commence à bomber, mais il y a encore un certain degré de rétablissement une fois la charge retirée. Finalement, on arrive à un stade (au-delà de celui représenté dans le graphique) où le polyuréthane devient granulaire, et-le toit est soutenu par les granules de polyuréthane se trouvant à l'intérieur d'une structure métallique déformée. Au lieu des éléments meulés séparément 26, 28 et 30 représen- tés dans la Fig. 1, dans une autre forme de l'invention il y a simplement un seul corps de matériau résistant aux charges, qui remplit les cylindres et qui peut titre meulé soit séparément seit *in situ". Dans la Fig. 3 l'invention est représentée applique à un tirant destiné à servir dans Xes mines pour rattacher à une base solide la roche d'une zone de fracture. Comme représenté dans cette figure, un cylindre 40 est fermé à chaque extrémité par une plaque 42, 44. L'une de ces plaques dtextrémité est solidaire d*une tige 46 portant une tette extensible classique indiquée en 48, tandis que autre possède une ouverture à travers laquelle passe la tige 50 d'un piston plongeur 9 tette 52, lequel est capable de coulisser dans le cylindre 40. Ce piston 52 a un tenon 54 de section carrée ou autre section non circulaire qui peut s'embotter dans un évidement 56 profilé en correspondance dans la plaque d'extrémité 42. Ce tenon 54 est normalement maintenu engagé dans I'évidement 56 pour coupler en rotatien le piston 52 et la tige 46, et ce au moyen d'un élément résistant aux charges 58 en polyuréthane expansé rigide qui remplit le cylindre 40 derrière la tte du piston. Cet élément 58 peut être meulé "in situe autour du piston plongeur* avant la mise en place de la plaque d'extrémité, ou bien titre moulé dans un moule séparé et avoir un alésage central de manière à pouvoir s'adapter sur la tige 50 du piston. La tête extensible 48 est du type comprenant une série de lames qui stétendent radialement vers l'extérieur quand on visse dans un certain sens le mécanisme de manoeuvre de cette tette. Il s'agit là d'un dispositif classique qu'il n'est pas nécessaire de décrire plus en détail. L'extrémité dépassante de la tige 50 du pisten est façonnée avec un carré 590 Une portion filetée portant une rondelle 60 et un écrou 62, prévue sur cette extrémité dépassante, complète 1 ensemble. En service, on introduit le dispositif dans un trou 64 préalablement percé dans un front de roche 65 jusqu'à ce que sa tete soit en place au fond du trou. A l'aide d'une clé placée sur le carré 59 on fait tourner la tige 50, ce qui provoque l'élargis- sement de la tdte 48 dont les lames s'écartent et portent sur la paroi du trou en ancrant ainsi le dispositif dans celui-ci. L'écrou 62 est ensuite bloqué à fond contre le front 65. A mesure que l'excavation se ferme > l'élément 58 résistant aux charges va céder élastiquement pour amortir la charge de traction dans le piston plongeur. Bien que l'invention n'ait été étudiée ici que pour des soutènements et des tirants pour les mines, elle peut également être utile dans d'autres applications où il faut encaisser des charges analogues. Revendications 1. Unité de soutènement comprenant un corps pourvu d'une ca- vité qui contient un matériau résistant aux charges, et un piston plongeur mobile à l'intérieur de cette cavité et capable de porter sur ce matériau lors de l'application d'une charge afin de le faire fléchir, caractérisée en ce que la totalité ou au moins une partie du matériau résistant aux charges est une matière plastique expansée. 2. Unité de soutènement suivant la revendication 1, comprenant deux éléments télescopiques entre les extrémités desquels se trouve un matériau résistant aux charges qui cède élastiquement, caractérisée en ce que la totalité ou au moins une partie du matériau résistant aux charges est une matière plastique expansée. 3. Unité de soutènement suivant la revendication 2, caractérisée en ce qu'elle comprend une matière de remplissage disposée entre le matériau résistant aux charges et l'une des extrémités des éléments télescopiques ou ces deux extrémités. 4. Unité de soutènement suivant l'une quelconque des revendications 2 et 3, caractérisée en ce que les éléments télescopiques consistent en deux tub stembottant l'un dans l'autre. 5. Unité de soutènement suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que le matériau résistant aux charges est sous forme d'un ou plusieurs éléments. 6. Unité de soutènement suivant la revendication 5, caractérisée en ce qu'elle comporte plus d'uni élément en matériau résistant aux charges, tandis que l'un au moins de ces éléments revit la forme d'une pièce de réglage capable d'être introduite ou retirée pour faire varier la longueur de l'unité. 7. Unité de soutènement suivant l'une quelconque des revendications 5 et 6, caractérisée en ce que l'élément résistant aux charges, ou au moins l'un d'eux, a la forme d'une colonne. 8. Unité de soutènement suivant l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que la manière plastique expansée est une matière expansée rigide. 9o Unité de soutènement suivant l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisée en ce que la matière plastique expansée est un polyuréthane. 100 Unité de soutènement suivant l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisée en ce qu'en combinaison avec un moyen pour la coincer entre le toit et le mur dans une mine elle constitue un support élastique pour mines. 11. Unité de soutènement suivant la revendication 1, caracté- risée en ce que son corps est constitué par un bottier par l'une des extrémités duquel dépasse la tige du piston plongeur, le matériau résistant aux charges étant disposé entre cette extrémité et la tete du piston et étant capable de fléchir lors de l'application d'une charge de tractien à la tige du piston, ce matériau étant constitué en totalité ou en partie par une matière plastique expansée. 12. Unité de soutènement suivant la revendication 11, carac- térisée en ca que le matériau résistant aux charges remplit le bottier entre la toute du piston plongeur et l'extrémité de ce bottier par laquelle dépasse la teste dudit piston. 13. Unité de soutènement suivant l'une quelconque des revendications 11 et 12, caractérisée en ce que la matière plastique expansée est une matière expansée rigide. 14. Unité de soutènement suivant l'une quelconque des revendications 11 à 13, caractérisée en ce que la matière plastique expansée est un polyuréthane. 15. virant construit à l'aida d*une unité de soutènement suivant ltune quelconque des revendications 11 à 14, caractérisé en ce qu'il comprend une tête extensible capable de s'ancrer dans un trou préalablement percé dans un front de taille, et une tige de tirant reliée à l'une de ses extrémités à la tete extensible et à sen autre extrémité à des moyens capables entre bloqués contre le front de taille pour tendre le tirant, tandis que l'unité de soutènement est couplée à la tige entre les ex trémités de celle-ci pour lui permettre de céder élastiquement lors de l'application d'une charge de traction. 16. Tirant suivant la revendication 15, caractérisé en ce que le piston plongeur de l'unité de soutènement est capable d'être couplé en rotation au mécanisme de manoeuvre de la ttte extensible.