Brevet FR2332417A1 — publié le 19770617

Cette invention se rapporte à la technique miniers et en particulier aux opérations dans lesquelles le toit ou couronnement deux puits de mine exige un renforceaent pour des raisons de sécurité. L'invention concerne plus particulièrement le renforcement du toit d'un puits de mine par perforation de trous verticaux a travers ce toit, puis insertion d'éléments de transition forant bouchons injecteurs dans chaque trou suivie du raccordeuent avec un appareil d'injection de ces éléments en vue d'injecter par exemple un polynêre thermodurcissable forné de deux composés qui est injecté sons pression à travers le toit du puits de mine, de telle sorte qu'après que les trous sont remplis de ce polymère thersodurcissable, l'appareil dtinjection puisse être dégagé de l'élément de transition du toit du puits de mine, ce qui assure l'étanchéisation autonatique après dégagement de l'appareil d'injection, et bouche les trous précits. Le polypore thersodurcis- sable se stabilise ensuite dans les crevasses et les fissures coiiuniquant avec les trous pratiqués dans le toit du puits de Mine, ce qui renforce ce toit. La technique de l'injection des résines ou des polymères thernodurcissables dans des trous verticalenent alignés pratiqués dans les toits des puits de mine est un développement relativement récent dans les opérations de sécurité dans la technique Minière. Une néthode antérieure d'injection de matériau dans un toit de puits de mine inpliquait l'insertion partielle d'un tube nétallique dans le trou pratiqué dans le toit du puits de mine. Ce tube métallique était maintenu en place par un dispositif caoutchouté en forne de pet de nonne quton engageait par coulissement pardessus le tuyau, le dispositif étant naintenu d'un cbté par un anneau soudé tandis que de l'autre côté un écrou de coincement ou une rondelle associée était prévue pour imposes une dilatation au diamètre de cet anneau afin d'assurer son engagement par friction avec les parois du trou perforé, ce qui naintenait et étan chemisait le tube dans le trou pendant le processus d'injection du liquide.Après injection du liquide dans le trou, le tuyau était dégage et remplacé par un tapon en nattière caoutchoutée qui était dilaté de même pour venir en contact avec le trou afin d'expêcher l'échappement du polymère injecté thermodurcissable. Typiquement, un polymère thermodurcissable formé de deux éléments était soumis un mélangeage préalable avant son injection dans le toit du puits de mine. Ce procédé nécessitait une injection médiate et un nettoyage de l'appareil d'injection afin d'entacher une stabi- lisation prématurée des polymères thermodurcissables dans cet appareil. L'invention est matérialisée dans un appareil d'injection avec bouchon capable d'ôte mis au rebut et agissant conte élément de transition qui est installé å demeure dans un trou pratiqué dans le toit d'un puits de mine ou d'une excavation analogue.Cet élé- ment d'injection formant bouchon ou tampon est constitué, par exemple, par une matière plastique moulée par injection comportant un cylindre A paroi à griffes faisant partie intégrante d'un corps comportant des orifices d1admission pour l'introduction, par exemple, d'un système de polymère liquide thermodurcissable formé de deux éléments, et des canaux pour acheminer le polymère dans un dispositif mixeur prévu dans l'élément ou il est mélangé et envoyé dans l'intérieur du trou du toit couronnant le puits de mine.Le bouchon dtinjection comprend, en outre, des valves de retenue en élastomère placées dans chacun des orifices du corps et qui permettent le passage du liquide dans une seule direction, â savoir â l'intérieur du toit du puits de mine en passant å travers le dispositif mixer. Un appareil d'injection de polymère est appareillé avec l'élément de transition de telle sorte que les orifices de cet élément se placent dans l'alignement des orifices de cet appareil. Deux verrous du type en forme de doigts viennent en prise avec un épaulement prévu sur le pourtour du corps de l'élément de transition afin d'assurer l'appareillement entre appareil d'injection et cet élément de transition pendant le processus d'injection.Les éléments constitutifs du polymère thermodurcissable (en principe un élément A et un élément B du type des polymQres thermodurcissables) ne sont pas préalablement mélangés dans l'appareil d'injection mais sont mélangés dans le dispositif mixeur prévu dans l'élément de transition, ce qui supprime la nécessité de prévoir une opération de nettoyage copine celle que connaissent les méthodes appartenant & la technique antérieure.Les polymères A deux constituants sont injectés séparément à travers les orifices de l'appareil dtinjection dans l'élément de transition en franchissant les valves de retenue agissant dans un seul sens placées dans des orifices ad hoc de ltélésent de transition.Ces valves de retenue comportant dans leurs extrémités de petites fentes qui sont ouvertes à force quand un liquide visqueux est envoyé & travers ces valves, la pressiom de réaction du liquide dans l'élément de transition étant suffisante pour ferner ces fentes des valves en élastomère, en exptchant par î & mOme le liquide de refluer hors du trou du toit du puits de nine quand l'appareil d'injection est dégagé de lté- lOuent de transition. Au cours du fonctionnement, le bouchon d'injection formant élément de transition en matière plastique moulée est enfoncé dans le trou pratiqué dans le toit da puits de mine. La paroi externe munie de griffes de la partie cylindrique vient en prise avec la paroi du trou, cette paroi barbelée ayant un diamètre nettement supérieur au trou pratiqué de façon qu'un emboîtement soit assuré, les griffes s'encastrant d'elles-mênes dans la paroi du trou du toit du puits de mine en ménageant ainsi non seulement un joint étanche s'opposant à ltéchappesent du liquide a partir de ce trou mais un montage ferme de l'appareil dtinjection qai est temporairement serré ou maté par rapport à cet élément de transition. On voit donc qu'une fois que cet élément de transition capable entre mis au rebut est enfoncé dans le trou pratiqué dans le toit du puits de mine, il demeure dans ce toit en réalisant ainsi une obturation effective après que le processus d'injection est achevé. Ceci posé, un but de l'invention est de créer, envue de son application & la technique considérée, un élément formant bouchon d'injection capable d'être mis au rebut et utilisable pour l'in jection de polymères thermodurcissables dans un trou pratiqué dans le toit d'un puits de an e. De façon plus spécifique, un but de l'invention est de créer un élément de transition capable d'être mis au rebut après usage servant à la fois d'organe injecteur et de bouchon quand il est inséré & force dans un trou pratiqué dans le toit d'un puits de mine, cet élément de transition servant alors de base rigide pour la fixation d'un appareil d'injection pour l'injection de résines thermodurcissables dans le trou, et ensuite de bouchon d'obturation quand cet appareil d'injection est dégagé lors de l'achèvement du processus d'injection, Un avantage par rapport aux appareils appartenant & la technique antérieure estle fait que le fonctionnement ne comporte qu'une phase opératoire, l'élément de transition servant également de bouchon quand le processus dtinjection est achevé. Un autre avantage par rapport à la technique antérieure est l'injection séparée des polymères thermodurcissables à travers l'appareil d'injection dans l'élément formant bouchon d'injection, le mélangeage se produisant dans l'élément capable d'erre mis au rebut après usage, ce qui supprime l'opération de nettoyage et la nécessité de prévoir une opération rapide pour le temps de stabilisation des polymères préalablement mélangés, qui sont typiques des procédés appartenant à la technique antérieure. Un autre avantage encore de l'invention par rapport à la technique antérieure est la possibilité de mise au rebut possible suivant 14quelle le bouchon d'injection reste en place å titre permanent sur le toit qui couronne le puits de mine après que les résines thermodurcissables se sont stabilisées. Un autre avantage encore de l'invention par rapport à la technique antérieure utilisant des bouchons du type capable d'être maintenu engagé par friction est l'emboftesent positif entre l'élément de transition et la paroi du trou pratiqué dans le toit du puits de mine, ce qui eF$che en principe tout risque que l'élément de transition ne soit chassé par soufflage hors de ce trou quand il est soumis à une pression, Ces buts et avantages de l'invention sont plus complètement décrits dans la suite de cette description qui se lit en regard du dessin annexé. La figure unique constituant ce dessin est une vue en coupe de l'élément de transition en matière plastique qui est noyé dans le trou d'un toit de puits de mine, l'appareil d'injection étant appareillé A cet élément de transition pendant le processus d' injection. L1élément de transition formant bouchon d'injection désigné dans son ensemble par 10 comprend un corps ou carter 12 pourvu d'une tige cyltidrique 14 s'étendant & partir de celui-ci. Cette tige 14 comporte une série de griffes équidistantes 16 qui s'étendent radialement vers ltextérieur. La partie 12 formant corps a une forme cylindrique et comporte une partie intérieure destinée & etre appareillée avec un appareil d'injection de liquide désigné dans son ensemble par 60 qui est engagé d travers un orifice 13. A proximité de cet orifice béant 13 du corps 12 se trouve un épaulement s'étendant vers 11 extérieur qui assure l'ancrage de deux doigts de verrouillage 76 associés avec cet appareil d'injection 60. intérieurement au corps 12 se trouve une couronne interne montante 28 qui s'étend longitudinalement par rapport b l'embase 33 du corps 12. Un embout central 39 s'étend également & partir de l'embase 13 dans le corps 12. Un orifice 20 est pratiqué & travers la couronne interne 28 dans le corps 12. De même, nn orifice 26 est pratiqué a travers un bouton central 39 et traverse complètement ltelinent 10 du bouchon d'injection. Un tuyau transversal 22 fait communiquer l'orifice 20 avec ltorifice central 26. Un bouchon 24 obture l'orifice 22 qui foiFunigae avec l'orifice 26 placé centralement dans le corps 12. La base 46 d'un dispositif mixeur 44 est ancrée dans une douille 48 du corps 12; son assujettissement est assuré par un agent de liaisonaesent qui est distribué dans des gorges de liaison 50 de cette douille 48. Le but de ce dispositif mixeur 44 a été expliqué ci-avant. Deux valves de retenue élastiques 32 et 38 ne fonctionnant que dans un seul sens sont placées dans les orifices 20 et 26. La valve de retenue 32 en forme de cône peut être établie, par exemple en caoutchouc, en polysulfure ou en tout autre élastomère convenable. Cette valve de retenue comporte une lèpre épaulée formant base de support 34 qui est fixée à et chevauche Itembouchure 21 de I1ori- fice 20. Une base de support semblable 40 est fixée à l'embouchure 27 de orifice 26 qutelle chevauche. L'élément de transition 10 peut être moulé par injection en utilisant, par exemple, une matière plastique à base de polyéthylé- ne & densité élevée. Cet élément peut aussi être usiné ou coulé & partir d'un métal ou d'un alliage convenable. Toutefois, par mesure d'économie, la matière plastique convient pour la plupart des applications. Pour utiliser ce bouchon d'injection 10, un trou 17 est pratiqué verticalement dans le toit couronnant le puits de Bine, le diantre du trou désigné par B dans le dessin étant déterminé par le diamètre A de la tige cylindrique 14 de 1 1appareil dtinjection 10.C'est ainsi, par exemple, que si le diamètre B du trou 17 du toit de couronnement du puits de mine est de 1,00V1,06* le diamètre A de la tige cylindrique 14 serait égal A 1,07, en assurant ainsi un embottement quand l'élément 10 formant bouchon d'injection est enfoncé à force dans le trou prévu. Etant donné que l'élément 10 est établi de préférence en une matière plastique, la tige cylindrique 14 est suffisamment flexible ou semi-rigide pour fléchir légèrement quand ce bouchon est enfoncé dans le trou 17.Ceci donne la certitude que les griffes 16 solidaires de la tige cylindrique 14 s'encastrent d'elles-m%nes dans les parois du trou prévu, en assurant ainsi on barrage rigide ainsi que ltétan- chéisation de l'élément du bouchon d'injection 10 dans le toit couronnant le puits de mine ou la partie analogue.Après que le bouchon 10 est enfoncé dans l'orifice du toit couronnant le puits de mine, 11 appareil d'injection 60 est appareillé avec les confins de la partie 12 formant corps de l'élément de transition par l'in termédiaire de l'orifice 13. Uncanal circonférentiel 62 est pratiqué par usinage dans l'appareil d'injection 60 afin de se conformer & la forme de la couronne circonférentielle montante 28 du corps 12.Des canaux 64 à profil torique sont pratiqués dans les parois du canal 62 pour servir de logements aux segments à profil torique 66, ce qui assure l'étanchéisation requise entre le canal 62 et la couronne 28 du corps 12. Unorifice central 70 est prévu dans l'appareil d'injection 60 pour s'aligner avec l'orifice 26 du corps 12. Toutefois, une rainure plus petite 62 est prévue à l'intérieur de la base du canal circonférentiel 62 de telle sorte que les orifices 68 & l'intérieur de l'appareil d'injection 60 n'aient pas besoin autre rigoureusement alignés avec l'orifice 20 du bouchon d'injection 10 puisque la rainure 63 communique avec l'orifice quel que soit l'alignement axial des orifices. Des segments 74 à profil torique sont logés dans la rainure 72 de l'appareil dtinjection 60 pour étanchéiser l'orifice central entre les conduits 70 et l'orifice 26. Au cours du fenctionnement, l'appareil dtinjection 60 est ap pareillé avec l'élément 10 formant bouchon d'injection, les doigts 76 s'enclenchant par-dessus lrépaulement 18 de ce bouchon 10, ce qui assure le verrouillage de l'appareil 60 avec l'élément 10. Une fois que l'appareil d'injection est relié au bouchon formant lé- ment de transition, un polymère thermodurcissable formé de deux éléments est injecté par les conduits 68 et 70 & travers les valves de retenue 32 et 38 associées avec les orifices 20 et 26.Ce polymère à thermodurcissage formé de deux éléments peut être choi- si parmi les résines époxy, les polymères étendables par de l'eau ou leurs équivalents. Ces polymères sont mesurés en passant à travers les conduits 68 et 70 selon des proportions convenablement déterminées, les deux liquides visqueux se mélangeant dans le mixeur 44 dans le corps expansible 12. Rn principe, ces polya- res sont refoulés dans le trou pratiqué dans le toit couronnant le puits de mime sous une certaine pression de telle sorte que ces polymères thermodurcissables mélangés puissent pénétrer effectivement dans les crevasses et les fissures communiquant avec le trou 17 de telle sorte que les couches de matière dans le toit couronnant le puits de mine soient convenablement assujetties, ce qui s'oppose & toute avariesurvenant dans la mine.Après que les polymères formés de deux éléments sont injectés dans le bouchon injecteur fornant élément de transition 10 mélangés entre eux dans le mixeur 44 et ultérieurement injectés dans le trou perforé, 11 appareil d'injection 60 peut être dégagé du bouchon 10. Quand les verrous 76 constitués par des doigts enclenchables sont dégagés, l'appareil d'injection 60 est dégagé par traction des confins du bouchon 10, les fentes 36 et 42 des valves de retenue 32 et 38 en forme de cônes étant obturées automatiquement par la contre-pression des polymères qui ont tendance à refluer en s'échappant hors des orifices 20 et 26, ce qui obture les orifices et étanchéise les polymères mélangés dans le couronnesent du toit du puits de sine. L'élément d'injection ou de transition constitue ainsi une partie permanente de ce couronnement et sert ensuite de bouchon s'opposant à tout reflux des polymères hors du trou perforé 'pendant leur cycle de stabilisation. Le mixeur 44 solidaire de l'élément dtinjection 10 est cons- titué simplement par une série de chicanes retordues (non repré- sentées) logées dans le tube mixeur pour donner la certitude que les deux polymères séparés soient intégralement mélangés entre eux avant qu'ils ne soient injectés dans le toit formant le couronnement du puits de mine. Il convient de remarquer que l'élément d'injection 10 pourrait être utilisé dans d'autres circonstances. C'est ainsi, par exemple, que l'appareil pourrait trouver son emploi dans un orifice délimité par les parois d'un réservoir ou d'une cuve où il serait nécessaire d'injecter une certaine substance, le bouchon d > injec- tion étant utilisé comme bouchon obturateur après l'injection comme décrit dans ce qui précède. Ce bouchon d'injection n'est donc pas strictement limité A son application dans les opérations intéressant la technique minière. Les détails de réalisation peuvent être modifiés, sans s'écarter de l'invention, dans le domaine des équivalences techniques. REVENDICATIONS 1. Elément formant bouchon d'injection insêrabîe dans an orifice délimité par une paroi telle que le toit d'un puits, no ta lent dans la technique minière, cet élément assurant 3a transition avec un appareil d'injection et de distribution d'un liquide relié temporairement & lui, cet élément agissant en outre comme obturateur quand l'appareil d'injection en a QtE dégagé, cet élé- ment de transition et d'injection étant caractérisé en ce qu'il comprend 2- a) un corps comportant une partie cylindrique semi-rigide fais saut saillie par rapport à une première extrémité de ce corps munie de plusieurs griffes circonférentielles faisant saillie vers l'extérieur par rapport à cette partie cylindrique, ces griffes mesurant un diamètre légèrement supérieur au dianètre de cet orifice pratiqué dans la paroi pour mordre dans la paroi de cet orifice et assurer son engagement d' étanchéisation quand la partie cylindrique de cet éliment de transition est engagée à force dans cet orifice, le corps étant conformé pour se trouver appa raillé avec l'appareil d'injection et de distribution du liquide, et comportant au moins un orifice cos uniquant avec l'intérieur de la partie cylindrique de ce corps et avec un orifice au moins de cet appareil d'injection et, b) une valve flexible auto-obturatrice placée dans cet orifice de l'élément de transition et acheminant le liquide dans un seul sens & partir de l'appareil d' injection & travers son corps dans l'orifice pratiqué dans la paroi précitée. 2.- élément formant bouchon d'injection suivant la revendication 1 caractérisé en ce que la valve auto-obturatrice est constituée par une valve de retenue flexible comportant un corps en forme de cône mini d'une première extrémité d'admission ouverte fixée au moins & un orifice de ce corps, le corps de cette valve de retenue présentant des parois fuselées convergeant vers une seconde extrémité pourvues d'une fente délimitée dedans pour le passage du liquide, la pression de reflux de ce liquide après qu'il a été injecté dans cet orifice pratiqué dans la paroi précitée agissant sur la partie extérieure des parois fuselées de cette valve de retenue, en obturant ainsi la fente pratiquée dans la seconde extrémité de la valve. 3.- Elôment formant bouchon d'injection suivant la revendication 2, caractérisé en ce que la valve de retenue flexible est établie en caoutchouc ou en succédané. 4.- élément formant bouchon d'injection suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'il est constitué par une matière plastique à base de polyéthylène A densité élevée. 5.- élément formant bouchon d'injection suivant la revendica- tion 1, caractérisé en ce qutil comporte deux orifices délimités par un corps et qui communiquent avec l'intérieur de la partie cylindrique du corps et avec deux orifices de l'appareil dtinjec tion et de distribution d'un polymère thermodurcissable forné de deux éléments à travers cet élément dtinjection dans l'orifice pratiqué dans la paroi précitée. 6.- élément formant bouchon d'injection suivant la revendication 5, caractérisé ence qutil comprend, en outre, un moyen pour faire converger les deux orifices délimités par le corps vers wn orifice unique du corps qui débouche b l'intérieur de la partie cylindrique, un dispositif mixeur étant associé & cet orifice unique pour mélanger le polymère thermodurcissable tandis qu1 il est injecté dans l'orifice pratiqué dans ladite paroi. 7.- élément formant bouchon d'injection suivant l'une quelconque des revendications précédentes, utilisable en vue de son insertion dans un trou pratiqué dans le toit formant le couronnement d'un puits de mine, caractérisé en ce que cet élément assure la transition avec un appareil d'injection et de distribution d'un liquide relié temporairement & lui, cet élément faisant en outre office de bouchon après que cet appareil d'injection a été dégagé, cet élément dtisjection étant caractérisé en ce qucil comprend a) un corps pourvu d'une partie cylindrique semi-rigide faisant saillie par rapport A une première extrémité de ce corps munie de plusieurs griffescirconférentielles faisant saillie vers ltex- térieur à partir de cette partie cylindrique, ces griffes ayant un diamètre légèrement supérieur au diamètre de ce trou pratiqué dans le toit formant le couronnement du puits de mine afin de mordre dans les parois de ce trou et d'assurer un engagement étanche quand la partie cylindrique de cet élément de transition est enfoncée à force dans ce trou, le corps précité étant conformé de manière & entre appareillé avec l'appareil d'injection et de distribution du liquide et comportant deux orifices communi- quant avec l'intérieur de la partie cylindrique du corps précité et deux orifices de cet appareil d'injection d'un polymère thermodurcissable formé de deux éléments, et b) une valve auto-obturatrice élastique en forme de cône logée dans les orifices de cet élément de transition et servant à faire passer ce polymère thermodurcissable dans un seul sens & BR l'appareil d'injection et à travers le corps de cet élément de transition dans le trou pratiqué dans le toit for nuant le couronnement du puits de mine.