Brevet FR2254715A1 — publié le 19750711

La présente invention concerne des boulons-pour terrains rocheux et particulièrement un boulon d'ancrage à scellement chimique. Elle concerne-également le procédé de scellement du boulon d'ancrage de l'invention. Le scellement chimique d tun boulon d'ancrage selon l'invention consiste à placer une cartouche d'ancrage contenant les éléments dune résine dans un trou foré, par exemple, dans le soit d'une galerie de mine et à disposer'à sa suite un boulon comprenant à une extrémité un élément ou une partie carrée forgée qui dépasse le trou foré dans le toit de la galerie. Un outil à douille, ou comme on 11 appelle couramment dans la techni- que, un mandrin est dispose sur I'extrémité carrée et forgée du boulon et il est monté par son autre extrémité sur une machine de boulonnage. les produits chimiques de l'ancrage sont "mélange géie" par une rotation et une poussée transmises simultanément au boulon.Après le mélange, le boulon est maintenu en position pendant une période comprise par exemple entre 20 secondes et une minute, destinée à permettre à ancrage chimique de se durcir. Le mandrin de mélange est ensuite enlevé et un écrou est disposé avec une rondelle plate sur une partie filetée et à découvert du boulon l'écrou est serré par un mandrin de serrage séparé qui le fait tourner afin d'exercer la traction voulue sur le boulon. La présente invention concerne donc un boulon d'an- crage à scellement chimique ne nécessitant pas deux outils ou mandrins séparés pour sa mise en place et permettant une réduction du temps nécessaire à sa fixation. te boulon d'ancrage selon l'invention offre l'avantage d'entre économique à produire. I1 faut des quantités considérables de ces boulons et une réduction de leur prix unitaire a une grande importance. le procédé selon l'invention destiné à la fixation chimique d'un boulon d'ancrage consiste à forer un trou dans un matériau, à placer dans le trou un récipient contenant une résine d'ancrage chimique et à disposer une partie, au moins, du boulon dans le trou. Le boulon comprend une partie filetée, situe au moins à son extrémité éloignée de ladite partie disposée dans le trou et sur laquelle est vissé un élément de serrage. L'élément de serrage et le boulon peuvent tourner sensiblement en bloc jusqu'à ce que le couple exercé entre l'élément de serrage et le boulon soit supérieur'à un couple résistant déterminé. L'élément de serrage est entratné afin de provoquer la rupture du récipient par le boulon et,en conséquence,l'expulsion des éléments chimiques de la résine d'ancrage. On laisse ladite résine durcir et sceller le boulon, puis on exerce sur l'élément de serrage un couple accru, suffisant à surmonter ledit couple résistant prédéterminé, afin de permettre à l'élément de serrage de tourner par rapport au boulon. D'une manière générale, le boulon d'ancrage à scellement chimique selon l'invention comprend un boulon comportant une partie filetée au moins à l'une de ses extrémités, unélément de serrage comprenant une partie, contenant un filet de vis interne, disposée sur la partie filetée du boulon, un dispositif maintenant ltélément de serrage et le boulon en contre l'autre de façon qu'une rotation transmise à l'élément de serrage provoque ltentratnement par ce dernier du boulon jusqu'à ce qu'un couple donné soit exercé sur le boulon de façon que l'élément de serrage tourne ensuite par rapport à ce dernier. Dans un premier mode de réalisation de l'invention, les pas des filets de vis des parties filetées de l'élément de serrage et de la tige du boulon sont différents l'un de l'autre de façon que ltélément de serrage soit maintenu en prise avec la tige du boulon. Dans un autre mode de réalisation de l'invention, des déformations embouties sur l'élément de serrage empêchent une rotation relative de ce dernier par rapport au boulon jusqu'à ce que le couple prédéterminé soit dépassé. Lorsque le couple prédéterminé est dépassé, les déformations cessent d'agir et l'élément de serrage peut alors étre déplacé le long de la partie filetée du boulon sur la distance voulue. L'invention sera décrite plus en détail en regard des dessins annexés à titre dtexemples nullement limitatifs et sur lesquels la figure 1 est une vue schématique d1un premier mode de réalisation du boulon à ancrage chimique pour terrains ro cheux selon I2 invention la figure 2 est une vue schématique d'un boulon classique à ancrage chimique pour terrains rocheux et montre la mise en oeuvre de mandrins séparés de mélange et de serrage la figure 3 est une vue schématique d'une variante du boulon d'ancrage selon Ilinvention ; la figure 4 est une coupe partielle d'un écrou et représente les creux emboutis ; et la figure 5 est une vue de l'écrou représenté sur la figure 4, observé dans la direction de la flèche A. La figure 1 représente une cartouche ou récipient 3 d'ancrage contenant un produit chimique, introduite et disposée à ltextrémité supérieure 4 d'un trou 5 foré, par exemple, dans le toit d'une galerie de mine. La cartouche ou récipient 3 est suivie par un boulon 6 pour terrains rocheux, fileté à ses deux extrémités 7 et 8. L'extrémité 7 du boulon est filetée de façon que sa surface, rendue rugueuse, puisse Btre retenue dans le trou convenablement par 11 ancrage chimique. Cependant, l'extrémité 7 peut être préparée d'une façon appropriée par n'importe quel autre procédé connu. Une rondelle 9 et un élément de serrage ou écrou 10 sont disposés sur l'extrémité 8 du boulon 6. De plus, le pas de ltextrémité filetée 8 a une longueur déterminée plus grande, dans un rapport donné, que celle du pas de l'écrou, de façon quiil se produise un grippage de l'écrou 10 sur leboulon, Pendant le "mélange" des produits chimiques de l2an- crage, l'écrou 10 est maintenu dans un outil à douille ou dans un-mandrin de serrage 11 monté sur une machine de boulonnage. La machine fait tourner l'écrou, et en conséquence le boulon, du fait de la différence entre les pas de leurs filets de vis. Elle entrasse simultanément le boulon vers l'avant de façon à écraser la cartouche 3 et à mélanger la-résine chimique d'ancrage qu'elle contient. Après le mélange, on laisse durcir la résine d'ancrage afin de verrouiller le boulon 6 dans le trou 5. le boulon 6 ne peut plus tourner de sorte qutil faut accrottre le couple exercé pour que l'écrou tourne par rapport au boulon. La différence entre les pas des filets des vis est déterminée de façon à offrir au serrage une résistance réglée qu'une machine de boulonnage classique surmonte, lorsque le boulon 6 est étroitement retenu dans le trou 5, afin de permettre un serrage normal. les machines de boulonnage classiques peuvent exercer, par exemple, un couple de 10 kgm pour des machines portatives à 35 kgm pour des machines de boulonnage à moteur.Si l'on considère un boulon pour roche dsun diamètre de 19 mm d'un filet whitworth normal, de 2,54 mm et si l'on modifie le pas du boulon de façon que sa valeur soit de 2,63 mm, le couple résistant d'un écrou à pas whitworth de tolérances moyennes sur ce boulon est d'environ 5,5 kgm pour un écrou de faibles tolérances et de 4,8 kgm pour un écrou à tolérances serrées-. Après durcissement des éléments chimiques de l'ancrage et rotation de l'écrou-jusqu2à ce qu'il soit vissé completement, le couple résistant tombe à une valeur environ 2,0 kgm et l'on voit qu'initialement le couple résistant de l'écrou est tel qu'il se produit un mélange des produits chimiques. le couple nécessaire pour le mélange est d'habitude de l'ordre de 1,4 kgm. Il convient de noter que le boulon pour terrains rocheux représenté sur la figure 1 est semblable au boulon classique de la figure 2 à l'exception du fait qu'il ne comporte pas de partie carrée et forgée 12 à son extrémité 8 et qu'en conséquence il ne nécessite aucun mandrin 19 de mélange. les figures 3, 4 et 5 représentent un autre mode de réalisation de la présente invention dont les éléments semblables à ceux des figures 1 et 2 sont indiqués par des références numériques semblables. Des déformations ou creux 15, représentés au nombre de six sur la figure 5, sont formés sur l'écrou ou élé- ment de serrage 14 de ce mode de réalisation. Un écrou déformé d'une façon appropriée est produit par un emboutissage ou un pressage d'un écrou classique, destiné à la formation des creux sur l'une des faces 16 de l'écrou 14. il est possible de faire varier la pression exercée sur l'outil d'emboutissage afin de produire des écrous offrant divers réglages prédéterminés du couple résistant, lorsqutils sont vissés sur le boulon 6. La production d'un tel écrou déformé 14 consiste à exercer une poussée d'environ 1600 kg par une presse sur 12 outil d'emboutissage afin de produire des déformations qui se traduisent par un couple résistant au vissage compris entre 2,0 et, 3,5 kgm environ. Si écrou doit transmettre des charges plus élevées au boulon pendant le mélange des résines chimiques de scellement et d'ancrage, il est possible d'obtenir un couple résistant plus élevé par un accroissement des dimensions ou du nombre des déformations de l'écrou. L'une des variantes de la présente invention est semblable au mode de réalisation décrit ci-dessus dans lequel les pas des filets de vis de l'écrou et du boulon sont différents. l'écrou 14 est placé sur la partie filetée 8 du boulon, de façon que ses déformations 15 embouties soient écartées de celui-ci. La cartouche contenant le scellement chimique est placée dans l'ouverture 5 et elle est suivie par le boulon 6. le mandrin Il de mélange et de serrage est mis en position ensuite sur écrou déformé et il est monté sur la machine de boulonnage. Celle-ci fait tourner écrou et le boulon pendant que jce dernier est enfoncé simultanément jusqutau sommet du trou de façon à écraser la cartouche et à libérer la résine chimique de scellement. A ce --stade, l'écrou 14 ne tourne pas et reste verrouillé, de façon à permettre au boulon de mélanger la résine chimique d'ancrage et de scellement. Après le mélange de la résine chimique, l'écrou 6 reste immobile pendant une période de durée suffisante pour permettre à'la résine de former un gel. Certaines résines classiques ne nécessitent par exemple que 20 secondes pour la formation du gel. Finalement, après la formation du gel de la résine et le scellement du boulon, on exerce sur l'écrou un couple de valeur suffisante pour surmonter la résistance des déformations embouties et pour déplacer l'écrou le long des filets de vis du boulon afin de le tirer. les spécialistes comprennent que la suppression d'une opération supplémentaire, c'est-à-dire le remplacement d'un mandrin de mélange par un mandrin de serrage, améliore considérablement la productivité de l'exploitation minière par une accélération des opérations de boulonnage dans -les roches. De plus, les économies de production des éléments, obtenues par la suppression de la pièce carrée et forgée de mélange 12 du boulon classique, sont également importantes si l'on tient compte du grand nombre d'éléments produits. les spécialistes comprendront de plus que les déformations peuvent être réalisées sur la partie filetée 8 de la tige du boulon et non sur l'écrou. Ces déformations peuvent Qtre disposées sur la partie filetée à distance suffisante pour que l'écrou puisse être vissé sur le boulon avant d'être coincé par les déformations. Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent etre apportées au dispositif décrit et représenté sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICADIONS ~ 1. Boulon d'ancrage scellé chimiquement, caractérisé en ce qu'il comprend un boulon dont une extrémité au moins porte une partie filetée, un élément de serrage comprenant une partie taraudée disposée sur la partie filetée du boulon, l'élément de serrage et le boulon étant agencés de manière à rester en prise l'un avec l'autre afin que, lorsqu'un mouvement de rotation est transmis à l'élément de serrage, il entratne le boulon jusqu'à ce qu'un couple donné soit exercé sur ce dernier, l'élément de serrage tournant ensuite par rapport au boulon. 2. Boulon d'ancrage suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément de serrage est un écrou. 3. Boulon d'ancrage suivant Itune des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que l'agencement maintenant en prise l'élément de serrage et le boulon comprend des filets de vis de pas différents de leurs parties filetées et taraudées. 4. Boulon suivant l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que l'agencement maintenant en prise l'élément de serrage et le boulon comprend au moins une déformation de l'élément de serrage en prise avec le boulon. 5. Boulon dtancrage-suivant l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que l'agencement maintenant en prise l'élément de serrage et le boulon comprend une déformation au moins réalisée sur la partie filetée du boulon. 6. Procédé de scellement chimique d'un boulon dnn- crage, caractérisé en ce quril consiste à forer un trou dans un matériau, à placer dans ce trou un récipient contenant une résine chimique d'ancrage, à disposer une partie au moins du boulon dans le trou, une partie filetée étant réalisée sur une extrémité au moins du boulon éloignée de ladite partie introduite dans le trou, un élément de serrage étant vissé sur cette partie filetée de façon que l'élément de serrage et le boulon puissent tourner sensiblement en bloc jusqu'à ce que le couple exercé entre l'élément de serrage et le boulon ait dépassé la valeur d'un couple résistant prédéterminé, à entratner ltélément de serrage de manière que le boulon rompe le récipient et libère, de ce fait, la résine chimique d1ancrage, à laisser celle-ci durcir de façon à sceller le boulon et à exercer sur l'élément de serrage un couple accru de valeur suffisante pour surmonter ledit couple résistant prédéterminé et pour permettre à llélé- ment de serrage de tourner par rapport au boulon. 7. Procédé suivant la revendication 6, caractérisé en ce que l'élément de serrage est un écrou. 8. Procédé suivant l'une des revendications 6 et 7, caractérisé en ce que les pas des filets de vis des parties filetées ou taraudées de ltélément de serrage et du boulon sont différents. 9. Procédé suivant l'une des revendications 6 et 7, caractérisé en ce qu'une déformation au moins réalisée sur ltélé- ment de serrage est en prise avec le boulon. 10. Procédé suivant l'une des revendications 6 et 7, caractérisé en ce qu'une déformation au moins est réalisée sur la partie filetée du boulon.