Brevet FR2311173A1 — publié le 19761210

ta présente invention concerne l'exploitation souterraine des gisements de charbon, et notamment les piles intermédiaires des soutènements mécanisés. Elle est appliquée avec une efficacité maximale aux soutènements du type protecteurs-porteurs (boucliers) pour le travail dans les plateures et les semidressants. Les soutènements mécanisés sont destinés à l'emploi dans les couches de 2 à 3,5 m d'épaisseur, le pendage pouvant atteindre 350. L'invention peut trouver de nombreuses applications dans les tailles d'exploitation à toit difficilement foudroyable, quand le foudroyage et les glissements importants du toit provoquent le coinçage des piles et leur pivotement dans le plan de la couche. On connait déjà des piles intermédiaires de soutènement mécanisé comprenant une semelle, un blindage et un étançon hydraulique. Le blindage des piles intermédiaires comprend un bouclier et un chapeau articulé sur le bouclier, qui surplombent la semelle de la pile. L'étançon hydraulique est lié par une articulation au bouclier et son bout inférieur s'appuie par l'intermédiaire d'une chaise d'articulation sur la semelle de la pile, une partie de la semelle étant du côté de l'arrière-taille et l'autre, du côté du front de taille. Dans la pratique de l'exploitation des mines, on sait que la bande de toit non soutenue entre le chapeau et le front de taille doit entre minimale et que sa valeur doit rester constante malgré les variations de l'épaisseur de la couche. Ceci est assuré par diverses solutions constructives, visant le maintien d'une distance constante entre le chapeau de la pile intermédiaire du soutènement et le front de taille. Dans un type de pile intermédiaire, le bouclier s'appuie sur un chariot qui est placé sur la semelle de la pile de façon qu'il puisse se déplacer sur cette semelle vers le front de taille. Le chariot peut être bloqué à plusieurs positions pour maintenir une distance constante entre le chapeau et le front de taille pour diverses valeurs de l'épaisseur de la couche. La semelle, l'étançon hydraulique et le blindage, liés par des articulations, constituent un triangle de rigidité assurant la stabilité de la pile quand le chapeau est bloqué et soutient le toit. Chaque pile intermédiaire est reliée au convoyeur par un vérin hydraulique qui permet son déplacement. Un inconvénient de cette conception est le nombre déterminé de positions de blocage du chariot ; par conséquent, il est impossible de maintenir une distance constante entre le chapeau de la pile intermédiaire et le front de taille lors de variations de l'épaisseur de la couche. En outre, le réglage de la position du chariot dans les conditions de travail du fond se heurte à des difficultés. Par suite des jeux importants dans les assemblages du blindage, du chariot et de la semelle, dus à la complexité de la fabrication et des réglages dans la mine, la pile intermédiaire a une stabilité latérale insatisfaisante, même dans les plateures, et son emploi dans les couches à toit difficilement foudroyable est pratiquement impossible. Un autre modéle de pile intermédiaire de soutènement mécanisé du type bouclier à un seul étançon hydraulique utilise, pour maintenir constante la distance entre le chapeau et le front de taille, un "quatre-barres" articulé, constitué d'une traverse et de deux brase La traverse est liée par son bout inférieur à la semelle du côté de l'arrière-taille, et par son bout supérieur à la partie du blindage dite bouclier. Les bras sont montés devant la traverse, du côté du front de taille. Les bouts inférieurs des bras sont articulés sur la semelle, et leurs bouts supérieurs sont articulés sur le bouclier. La cinématique du système assure le déplacement du blindage dans le sens de progression du front de taille lors de l'extension ou de la rétraction de l'étançon hydraulique de la pile. Durant ces déplacements, la partie du blindage dite chapeau se déplace parallèlement au front de taille. L'inconvénient de cette pile intermédiaire est sa stabilité latérale insatisfaisante si elle est utilisée dans des bancs semi-dressants. En effet, les charges latérales appliquées à la pile intermédiaire ne sont encaissées que par la traverse. De plus, la rigidité du quatre-barres articulé est insuffisante, et la présence de jeux aux articulations diminue encore plus cette rigidité. Ainsi, l'emploi de telles piles n'est pas toujours efficace, même dans les plateures. Dans les semi-dressants et sous un toit difficilement foudroyable, quand des charges latérales sollicitent la pile, l'emploi de telles piles est impossible, vue l'éventualité de perte de la stabilité latérale. Dans les piles décrites, la stabilité latérale insuffisante est causée par la présence d'un seul étançon hydraulique. La liaison entre le blindage et la semelle du cbté de l'arribre- taille par un seul étançon hydraulique, n'assure pas une rigidité suffisante de la pile dans les semi-dressants et sous un toit difficilement foudroyable. Dans le cas d'un seul étançon hydraulique, la pression sur la semelle est appliquée en un seul endroit, au centre de la semelle, ce qui provoque la déformation de la semelle. On connaît un autre type de pile intermédiaire de soutènement mécanisé, comprenant une semelle au-dessus de laquelle est monté, sur'un étançon hydraulique, un blindage constitué d'un chapeau et d'un bouclier, un vérin hydraulique de déplacement et un mécanisme assurant le maintien d'une distance constante entre le chapeau et le front de taille, ce mécanisme étant un quatre-barres articulé. Le quatre-barres articulé se compose d'une traverse et de deux bras. L'un des bras est réalisé sous la forme d'un élément de triangulation lié par une articulation supplémentaire avec la semelle à 11 endroit où le second bras est fixé à la semelle. Il est préférable que l'articulation supplémentaire de l'élément de triangulation sur la semelle soit situé en aval par rapport au pendage de la couche. Dans ce cas les qualités et les paramètres favorables du quatre-barres restent conservées au cours de son utilisation. En outre, la réalisation de l'un des bras sous la forme d'un élément de triangulation permet d'employer la pile intermédiaire dans les semi-dressants, étant donné que les charges latérales appliquées à la pile sont encaissées non par la traverse seule, comme c'était le cas dans la pile intermédiaire décrite plus haut, mais conjointement par la traverse et ltélément de triangulation. Un inconvénient de ce type de pile est la rigidité insuffisante du bouclier par rapport à la semelle ; en conséquence, lorsque des charges latérales sont appliquées à la pile, le bouclier tend à tourner par rapport à la semelle. Le risque de rotation du bouclier par rapport à la semelle est particulièrement marqué sous un toit difficilement foudroyable, enclin à laisser des portions non effondrées dans l'arrièretaille. En outre, lorsque de grandes portions du toit restent non effondrées et que des glissements du toit se produisent, la pile se trouve coincée et elle est pratiquement mise hors d'usage. Le but de l'invention est de supprimer les inconvénients énumérés plus haut. On s'est proposé de disposer l'étançon hydraulique et l'élément de triangulation par rapport à la semelle de la pile intermédiaire de façon à accrottre la rigidité de toute la pile intermédiaire dans les couches dont le pendage peut atteindre 350 et dont les toits sont difficilement foudroyables. Une telle pile intermédiaire de soutènement mécanisé, comprend une semelle, un dispositif d'appui articulé sur cette semelle et lié par une articulation au bouclier de la pile, un chapeau s'appuyant sur le bouclier par l'intermédiaire d'une articulation et un système, assurant le maintien d'une distance constante entre le chapeau de la pile et le front de taille, constitué d'une traverse liée par articulation au bouclier et à la semelle de la pile et de deux bras liés par des articulations au bouclier de la pile et à sa semelle, ces bras étant placés après les traverses quand on va de l'arriere-taille au front de taille et l'un des bras étant réalisé sous la forme d'un élément de triangulation dont le profil assure, sur la semelle de la pile, une articulation supplémentaire commune avec le second bras, le dispositif d'appui étant constitué par deux étançons hydrauliques et les chaises inférieures d'articulation de ces étançons étant situées aux endroits où l'élément de triangulation est articulé sur la semelle. Avantageusement, dans ce type de pile intermédiaire de soutènement mécanisé, les bras sont coudés du côté de l'arrièretaille, afin de créer un espace libre derrière les étançons. Grâce au fait que la pile intermédiaire est dotée de deux étançons hydrauliques s'appuyant sur la semelle aux endroits où est articulé le bras de triangulation, on obtient a) un accroissement important de la stabilité latérale de la pile intermédiaire du soutènement dans les plateures et les semi-dressants, ainsi que sous les toits difficilement foudroyables b le maintien d'une distance constante entre le chapeau et le front de taille malgré les variations de l'épaisseur de la couche exploitée, prévenant ainsi l'effondrement du toit c) une distance maximale entre les étançons hydrauliques et le front de taille pour le passage de l'abatteuse-chargeuse et du personnel d) une distribution rationnelle de la pression du toit sur la surface de la semelle de la pile intermédiaire, qui se traduit par un meilleur soutènement et une longévité accrue. L'invention peut être appliquée, dans l'état actuel de la mécanisation de l'exploitation du charbon, au soutènement du toit dans les tailles semi-dressantes et dans celles présentant un toit difficilement foudroyable. Dans ce qui suit, l'invention est mieux expliquée par la description d'un exemple de réalisation illustré par des dessins. dans lesquels - la figure 1 est une vue d'ensemble avec arrachement partiel d'une pile intermédiaire de soutènement mécanisé - la figure 2 est une vue latérale de la même pile intermédiaire de soutènement mécanisé - la figure 3 représente un type d'élément de triangulation de la pile - la figure 4 représente le montage d'un élément de triangulation plat et du bras dans une pile intermédiaire de soutènement mécanisé vu du côté du front de taille - la figure 5 représente un autre type d'élément de triangulation vu de face du côté du front de taille ; - la figure 6 représente, en vue latérale, un autre type de bras. La pile intermédiaire 1 (figures 1 et 2) de soutènement mécanisé conforme à l'invention, est destinée au service dans les plateures et les semi-dressants, sous des toits difficilement foudroyables. La pile intermédiaire 1 de soutènement mécanisé comprend une semelle 2 portant des chaises 3, sur lesquelles sont articulés, par un de leurs bouts, deux étançons hydrauliques 4. Sur ces étançons est fixé un blindage constitué par un bouclier 5 et un chapeau 6. La pile 1 est équipée d'un vérin hydraulique 7 pour son déplacement. Les seconds bouts des étançons hydrauliques 4 sont liés par des articulations au bouclier 5 de la pile. Le chapeau 6 est articulé sur le bouclier 5, ce qui lui permet d'osciller par rapport au bouclier 5, autour de l'axe 8 qui est parallèle au mur de la couche et au front de taille 9. Un côté de la semelle est du côté du front de taille 9, et l'autre du côté de l'arribre-taille (non représentée sur la figure). La partie de la semelle 2 se trouvant du côté de l'arrièretaille est liée au bouclier 5 par une ou deux traverses 10, chacune présentant à sa partie inférieure et à sa partie supérieure deux articulations 11 et 12, au moyen desquelles elle est liée respectivement à la semelle 2 et au bouclier 5 de la pile. Entre les étançons hydrauliques 4 et la ou les traverses 10, le bouclier 5 est lié à la semelle 2 par deux bras 13, 14. Les bouts inférieurs des bras 13,14 sont articulés sur la semelle 2, et leurs bouts supérieurs sont liés par des articulations au bouclier 5 de la pile. Un des bras, le bras 13, est réalisé sous la forme d'une plaque ; et l'autre, sous la forme d'un élément de triangulation 14, assurant avec la semelle 2 une liaison supplémentaire 15 commune avec celle du bras 13. Le bras 13 et l élément de triangulation 44 peuvent être réalisés coudés (figures 1,2, 3). Une telle variante rend commode la circulation du personnel entre le bras 13 et ltélé- ment de triangulation 14 (figure 2) d'une part, et les étançons hydrauliques 4 d'autre part. D'autres variantes de réalisation du bras 13 et de l'élément de triangulation 14 sont représentées sur les figures 4,5,6. Dans ces variantes le bras 13' et l'élément de triangulation 14' sont réalisés plats. Le bras 13 (figure 2), l'élément de triangulation 14 et la ou les traverses 10 constituent un quatre-barres articulé, dont la cinématique assure le maintien d'une distance constante entre le chapeau 6 de la pile et le front de taille 9 lors de l'extension ou de la rétraction des étançons hydrauliques 4. Les étançons hydrauliques 4 sont montés sur la semelle 2 par l'intermédiaire de chaises 3, en présentant une petite inclinaison vers le front de taille 9 et l'un vers l'autre, par exemple du bas vers le haut. Chaque étançon 4 est fixé à la semelle 2 à l'endroit où est articulé l'élément de triangulation 14. Une telle fixation est réalisés pour conserver la cinématique du quatre-barres articulé et assurer la rigidité de la structure en cas de glissement notable des roches. Comparativement à la structure de pile intermédiaire de soutènement mécanisé à un seul étançon hydraulique, l'emploi de deux étançons hydrauliques 4 assure l'augmentation de la rigidité transversale de toute la pile intermédiaire 1. Ceci est très important dans le cas d'un toit difficilement foudroyable. La colncidence des chaises 3 des étançons hydrauliques avec les endroits de fixation de l'élément de triangulation 14 assure une distance maximale entre les étançons hydrauliques 4 et le front de taille 9, ce qui est très important pour rendre commode les déplacements de l'abatteuse-chargeuse et du personnel. Afin de simplifier la fabrication, les articulations fixant les étançons hydrauliques 4 et l'élément de triangulation 14 à la semelle 2 sont rapprochées les unes des autres au maximum. Le vérin de déplacement 7 est lié au convoyeur (non représenté sur les figures). La pile intermédiaire 1 (figure 2) de soutènement mécanisé fonctionne de la façon suivante. Lors de l'extension des étan çons hydrauliques 4, le chapeau 6 se déplace vers le toit parallèlement au front de taille 9, jusqu'au serrage complet des étançons 4 contre le toit de la couche. Lors de la rétraction des étançons 4, le chapeau 6 de la pile se déplace, aussi parallèlement au front de taille 9, vers le mur de la couche, jusqu'à formation d'un écartement entre le chapeau 6 et le toit, rendant possible le déplacement de la pile intermédiaire 1 du soutènement mécanisé, Si des charges latérales apparaissent sur la pile intermédiaire 1 du soutènement quand elle est employée dans les semi-dressants ou sous un toit difficilement foudroyable, l'inclinaison et la rotation du bouclier 5 et du chapeau 6 par rapport à la semelle 2 n'ont lieu que jusqu'au rattrapage des jeux dans les articulations intéressant la ou les traverses 10, le bras 13, l'élément de triangulation 14 et les étançons 4. On obtient donc une pile intermédiaire 1 dans laquelle, du fait de l'emploi de deux étançons hydrauliques 4, la rigidité du blindage par rapport à la semelle 2 est accrue et les conditions sont favorables au maintien d'une distance constante entre le chapeau 6 de la pile et le front de taille 9. La disposition des bouts inférieurs des étançons hydrauliques 4 tout près des endroits de fixation de l'élément de triangulation 14 sur la semelle 2 n'encombre pas l'espace de travail du soutènement. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation décrits et représentés qui n'ont été donnés qu'a' 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 E V E N D I C A T I O N S 1. Pile intermédiaire de soutènement mécanisé, comprenant une semelle, un dispositif d'appui articulé sur cette semelle et lié par une articulation au bouclier de la pile, un chapeau s'appuyant sur le bouclier par l'intermédiaire d'une articulation et un dispositif, assurant le maintien d'une distance constante entre le chapeau de la pile et le front de taille, constitué d'au moins une traverse liée par une articulation au bouclier et à la semelle de la pile et de deux bras liés par des articulationsay bouclier de la pile et à sa semelle, ces bras étant placés après les traverses quand on va de l'arrière- taille au front de taille et l'un des bras étant réalisé sous la forme d'un élément de triangulation dont le profil assure sur la semelle de la pile une articulation supplémentaire commue e ne avec le second bras, caractérisi en ce que le dispositif d'appui est constitué par deux étançons hydrauliques et en ce que les chaises d'articulation inférieures de ces étançons sont situées aux endroits où l'élément de triangulation est articulé sur la semelle. 2. Pile intermédiaire de soutènement mécanisé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les deux bras Sont coudés du côté de l'arrière-taille pour créer un espace libre derrière les étançons hydrauliquer.