Brevet FR2320420A1 — publié le 19770304

a présente invention concerne l'exploitation souterraine des gisements de charbon, notamment la conception des soutènements mécanisés Elle peut être appliquée avec une efficacité maximale aux soutènements du type porteur et protecteur (boucliers) pour le travail dans les plateures et les semi-dressants. Le soutènement mécanisé faisant l'objet de l'invention est destiné à l'emploi dans les couches de 2 à 3,5 m d'épaisseur, dont le pendage va jusqu'à 35 . L'invention peut trouver de nombreuses applications dans les chantiers d'exploitation à toit difficilement foudroyable, lorsque les foudroyages et les glissements notables du toit provoquent le serrage des piles du soutènement et leur pivotement dans le plan de la couche. Actuellement on connaît un soutènement mécanisé du type porteur-protecteur (bouclier) constitué par des piles intermédiaires séparées. la pile intermédiaire de ce soutènement mécanisé comprend une semelle sur laquelle sont fixés dans des appuis des étançons hydrauliques, et un blindage constitué par un bouclier et un chapeau. le second bout des étançons hydrauliques est fixé au bouclier de la pile. le chapeau et le bouclier sont liés par une articulation ce oui assure la rotation du chapeau par rapport au bouclier autour d'un axe parallèle au mur de la couche et au front de taille. La semelle de la pile est placée dans 1' ouvrage de telle façon qu'un de ses bouts soit du côté front de taille, et l'autre, du côté arrière-taille. Le bout de la semelle côté arrière-taille est lié au bouclier par une traverse. Entre les étançons hydrauliques et la traverse, le bouclier est lié à la semelle par deux bras1 à l'aide d'articulations. Un des bras est un plat, et l'autre constitue un élément de triangulation. L'élément de triangulation est en outre lié à la semelle à l'endroit où est fixé le second bras. Les piles intermédiaires sont associées en groupes séparés, entre lesquels sont posées des piles de retendue. Chaque pile de retenue est constituée par deux ou plusieurs piles intermédiaires, dont les semelles sont liées entre elles à l'aide de plats articulés. La présence d'une liaison articulée permet aux piles de retenue de mieux s'adapter aux inégalités du mur. Dans un soutènement mécanisé ainsi conçu, les piles de retenue encaissent les pressions latérales des roches foudroyées agissant sur chaque pile intermédiaire dans le groupe lors du déplacement successif des piles les unes par rapport aux autres, exécuté en commençant par la pile intermédiaire aval dans chaque groupe. On supprime ainsi le risque de basculement des piles intermédiaires dans chaque groupe. Le pas de pose des piles de retenue est chosi selon les conditions géologiques et minières, et il dépend du pendage de la couche. La distance entre les piles de retenue détermine le nombre de piles intermédiaires dans le groupe. Quand de telles piles intermédiaires sont utilisées dans les semi-dressants en tailles à toit difficilement foudroyable, enclin à laisser dans l'arrière-taille des portions non foudroyées et à donner des glissements notables, il se produit des serrages des piles et des angulations du blindage (bouclier et chapeau) pqr rapport à la semelle. Comme l'a montré la pratique, sous un toit difficilement foudroyable ce phénomène défavorable est aussi observé lorsque les soutènements sont utilisés dans les plateures. En outre, pour le fonctionnement sans incident du soutènement pendant le déplacement, il faut prévoir un écartement entre les semelles des piles intermédiaires. Ceci est lié au fait que chaque semelle de pile intermédiaire se trouve entre des guidages du convoyeur. Chaque semelle de pile intermédiaire est engagée avec un écartent déterminé entre les guidages du convoyeur, les quels sont disposés le long des semelles des piles. Pour cette raison, fréquemment, lors du déplacement des piles intermédiaires, par suite des pivotements et des obliquités, la semelle des piles intermédiaires s' engage sous les guidages du convoyeur, ce qui provoque des ruptures de guidages et en-conséquence, des immobilisations du soutènement mécanisé. De la sorte, la présence dtécartements entre les piles intermédiaires est une nécessité technologique, garantissant un bon fonctionnement du sout;nement lors de son déplacement. Comme on l'a déjà dit plus haut, la valeur de l'écartement entre les piles intermédiaires est déterminée par la largeur des guidages du convoyeur et la valeur des eeartementS minimaux admissibles entre les semelles des piles intermédiaires et le guidage du convoyeur. Mais, comme l'a fait apparaître la pratique, la valeur de l'écartement entre les piles intermédiaires varie constamment et dépend des facteurs suivants : - du glissement des piles intermédiaires vers l'aval suivant le pendage de la couche, - de l'obliquité des piles, due aux variations de l'hypsométrie de la couche dans les zones où se trouvent les piles intermédiaires du groupe, ainsi qu'à la pénétration de menus débris de produits abattus sous la semelle des piles intermédiaires du soutènement. Les mimes effets sont observés sur les éléments du convoyeur auxquels les piles intermédiaires du soutènement mécanisé sont liées par les vérins hydrauliques de déplacement - du pivotement séparé des piles intermédiaires dans le plan de la couche sous lteffet d'une forte pression latérale des roches foudroyées. De la sorte, outre les inconvénients considérés plus haut, le soutènement mécanisé ne résout pas la question du réglage de l'écartement entre les piles intermédiaires dans le groupe. On connaît un soutènement mécanisé dans leque7 chaque pile intermédiaire est dotée d'appuis de guidage réglables. mes appuis de guidage réglables sont montés sur les cotés latéraux des semelles, sur leur bout côté arrière-taille. Charue appui ce guidaCe - -Elisé sous la forme !une lame élastique à surface extérieure bombée. Les appuis de guidage réglables montés sur les deux côtés de la semelle de chaque pile intermédiaire garantissant la valeur nécessaire de l'écarteinent entre les semelles successives des piles intermédiaires. Les surfaces extérieures bombées des appuis réglables des piles successives du soutènement sont posées de telle façon que leurs surfaces extérieures bombées soient en vis-à-vis. Une telle réalisation des appuis de guidage abaisse l'effort pour le déplacement des piles intermédflaires. L'abaissement de l'effort pour le déplacement des piles intermédiaires est le plus marqué quand la pile intermédiaire sus-jacente à celle déjà déplacée est pivotée dans le plan de la couche sous l'action de la pression latérale des roches foudroyées. Dans ce cas, au début du déplacement, le bout de la semelle coté arrière-taille glisse avec son appui réglable suivant la surface extérieure bombée de l'appui réglable de la pile intermédiaire sous-jacente, en assurant ainsi le déplacement de la semelle le long des guidages du convoyeur. Ceci exclut l'engagement de la semelle de la pile intermédiaire sous le guidage du convoyeur. lie réglage de l'écartement entre les piles intermédiaires est réalisé, par exemple, à l'aide d'un coin qui écarte de la semelle la lame élastique, en augmentant ainsi sa largeur. Un inconvénient de la solution venant entre décrite est la grande dépense de main-d'oeuvre nécessitée par le maintien d'un écartement constant entre les piles intermédiaires. En outre, le montage d'appuis de guidage réglables sur chaque pile intermédiaire complique la conception des piles et au--ente le prix de leur fabrication. Pour pallier les inconvénients énumérés, on s'est proposé de disposer, sur les piles de retenue et les piles intermédiaires du soutènement mécanisé, des appuis de guidage non réglables et des appuis de guidage réglables, de façon à permettre un réglage simple et fiable de la position des piles dans les couches à pendage allant jusqu'à 350 et sous un toit difficilement foudroyable. La solution consiste en ce que, dans un soutènement mécanisé comprenant des piles intermédiaires sur la semelle desquelles sont articulés des dispositifs porteurs liés par des articulations au blindage, les piles intermédiaires étant associées en groupes entre lesquels sont placées des piles de retenue constituées par au moins deux piles intermédiaires dont les semelles sont liées entre elles par des articulations, chaque pile intermédiaire et chaque pile de retenue comportant des appuis de guidage sur les côtés latéraux du bout c8té arrière-taille de la semelle, d'après l'invention les appuis de guidage montés sur les piles intermédiaires ne sont pas réglables, et ceux montés sur les piles de retenue sont réglables suivant la largeur de la semelle, ces appuis assurant le guidage du déplacement des piles du soutènement le long du front de taille dans les semi-dressants. Il est avantageux, pour des conditions géologiques et minières compliquées en semi-dressants, ainsi que sous des toits difficilement foudroyables, tant en plateures qu'en semi-dressants, d'employer en tant que piles intermédiaires des piles comportant deux étançons hydrauliques situés sur les bords de la semelle dans un plan parallèle à l'axe du convoyeur. Pour des conditions géologiques et minières plus favorables, c'est-à-dire dans les semi-dressants et les plateures à toit facilement foudroyable, il est avantageux d'employer dans la pile intermédiaire un seul étançon hydraulique articulé sur la semelle et sur le bouclier du blindage. Grâce au montage d'appuis de guidage non réglables sur les piles intermédiaires, et d'appuis de guidage réglables suivant la largeur de la semelle sur les piles de retenue, on assure : a) le déplacement guidé des piles en plateures et en semi-dressants sous des toits difficilement foudroyables b) le déplacement guidé des piles sur hypsométrie variable de la couche c) la prévention des coincements des piles dans diverses conditions géologiques et minières. L'invention peut être appliquée au stade actuel du développement de la mécanisation complexe de l'extraction du charbon pour le soutènement des tailles en semi-dressants et sous des toits difficilement foudroyables. Dans ce qui suit, l'invention est expliquée par la description de deux exemples de réalisation concret mais non limitatif illustrés par les dessins annexés, dans lesquels: - la figure 1 représente un soutènement mécanisé (vue d'ensemble du côté du front de taille) ; - la figure 2 représente une pile intermédiaire (vue de c8té) - la figure 3 représente une vue d'ensemble d'une pile intermédiaire ; - la figure 4 représente une vue d'ensemble d'une pile de retenue - la figure 5 représente la disposition des piles de retenue et intermédiaires en utilisation normale (vue de dessus sans blindage) - la figure 6 représente la construction de l'appui de guidage non réglable (vue de dessus) ;; - la figure 7 représente la construction d'un appui de guidage réglable par coin (vue de dessus) - la figure 8 représerte la construction d'un appui de guidage réglable par vis et écrou vue de dessus) - la figure 9 représente la disposition des piles intermédiaires par rapport aux piles de retenue en présence d'un pivoter-ent limite des piles, requerrant un réglage de l'écartement (vue de dessus sans blindage) - la figure 10 représente le schéma de disposition des piles intermédiaires du soutènement avant le déplacement (vue de dessus sans blindage) ; - la figure 11 représente le schéma de disposition des piles intermédiaires du soutènement après déplacement (vue de dessus sans blindage) ;; - la figure 12 représente une pile intermédiaire à un seul étançon hydraulique (vue du c8té du front de taille) Le soutènement mécanisé comprend des piles intermédiaires 1 (figure 1) associées en groupes, et des piles de retenue 2 placées entre ces groupes. La pile intermédiaire 1 du soutènement mécanisé (figures 2, 3) comprend une semelle 3 sur laquelle, sur des appuis 4, sont articulés des étançons hydrauliques 5 ; un blindage constitué par un bouclier et un chapeau 6 et 7 respectivement ; et des vérins 8 de déplacement. Le second bout des étançons 5 est articulé sur le bouclier 6 du blindage situé au-dessus de la semelle 3. La liaison par une articulation du chapeau 7 et du bouclier 6 permet la rotation du chapeau 7 par rapport au bouclier 6 autour de l'axe 9 parallèle au mur de la couche et au front de taille 10. Le bout de la semelle 3 cOté arrière-taille (non représentée) est lié au bouclier 6 par une traverse 11. La traverse 11 est une plaque comportant deux articulations 12 à sa partie inférieure et deux articulations 13 à sa partie supérieure. lies articulations 12 et 13 liant respectivement la traverse a' la semelle 3 et au bouclier 6. Entre les étançons hydraulirues 5 et la traverse 11, le bouclier 6 est lié à la semelle 3 par deux bras 14, 15. Les bouts inférieurs des bras 14, 15 sont articulés sur la semelle 3 et leurs bouts supérieurs sont articulés sur le bouclier 6. L'un des bras, à savoir le bras 14, est un plat, et le second bras est réalisé sous la forme d'un élément de triangulation 15 pour assurer une liaison 16 supplémentaire avec la semelle 3, à l'endroit où est articulé le bras 14. Chaque pile de retenue 2 (figure 4) est constituée par deux piles intermédiaires 1, dont les semelles 3 sont liées par des articulations 17 et des plats 18. Les articulations 17 permettent aux semelles 3 de mieux s'adapter aux inégalités du mur. D-ns un soutènement mécanisé ainsi conçu, les piles de retenue 2 préviennent les basculeenh des piles intermé- diaires 1 dans le cas d'exploitation en semi-dressant. lie pas de pose des piles de retenue 2 est choisi selon les conditions géologiques et minières et dépend du pendage de la couche. Le pas de pose des piles de retenue 2 détermine le nombre de piles intermédiaires 1 dans chaque groupe. Entre les semelles 3 des piles de retenue 2 et des piles intermédiaires 1 on prévoit un écartement h pour l'engagement des guidages 19 (figure 5) du convoyeur. Les guidages 19 du convoyeur sont disposés le long des semelles 3 des piles. L1écartement h entre les semelles 3- des piles intermédiaires 1 et de retenue 2 est déterminé par la largeur du guidage 19 du convoyeur et l'écartement minimal admissible entre les semelles 3 et le guidage 1 9 du convoyeur. Pour le maintien de l'écartement voulu entre les semelles 3 des piles intermédiaires 1 et de retenue 2, on monte des appuis de guidage non réglables 20 sur les piles intermédiaires 1, et des appuis de guidage réglables 21 sur les piles de retenue 2. Les appuis de guidage non réglables 20 sont des saillies réalisées comme montré à la figure 6. es appuis ae guidage réglables 21 peuvent entre de diverses concertions. Par exemple, les appuis de guidage réglables peuvent être réalisés, comme montré sur la figure 7, sous la forme d'une lame élastique 22 et d'un coin mobile 3 Quand le coin mobile est déplacé vers le bas, il écarte la lame élastique 22 de la semelle 3, en auCentant ainsi la largeur de la semelle 3. Une autre variante de réalisation de l'appui de guidage reglable 21 est montré à la figure 8. Dans cette variante, l'appaiest constitué par un segment métallique 24 séparé, poussé par des ressorts 25 et pouvant entre déplacé suivant la largeur de la semelle 3 à l'aide d'une vis et d'un écrou 26. Il est préférable de réaliser les appuis de guidage réglables 21 et non réglables 20 (figure 6) avec une surface extérieure bombée cylindrique. La largeur des appuis de guidage réglables 21 (figures 7, 8) et non réglables 20 (figure 6) est choisie selon l'écartement requis entre les semelles 3 (figure 5) des piles intermédiaires 1. Les appuis de guidage réglables 21 et non réglables 20 sont donc montés sur les semelles 3 de façon que leurs surfaces extérieures bombées soient en vis-à-vis. Ainsi placés dans les écartements entre les semelles 3, les appuis de guidage réglables 21 et non réglables 20 assurent le maintien des piles intermédiaires 1 dans la position requise par rapport au convoyeur 27. Entre les appuis de guidage doit être prévu un écarten;ent h (figures 9,10), qui est nécessaire pour compenser les variations de la longueur au pendage dans les groupes de piles intermédiaires 1. La valeur de h dépend du nombre de piles intermédiaires H dans le groupe et est multiple de H , où n est le nombre n+1 de piles intermédiaires dans le groupe, H, la valeur admissible de l'acarte.~clit entre les semailles 3 des piles intermédiaires et les guidages 19 du convoyeur, pour laquelle il nty a pas de risque d'engagement de la semelle 3 sous le guidage 19 lors d'un pivotement de la pile intermédiaire 1. lies variations de la longueur au pendage du groupe de piles intermédiaires dépendent des facteurs suivants : - du glissement des piles intermédiaire vers l'aval - de l'angulation des piles due aux variations de l'hypsométrie de la couche à ltendroit où se trouvent les piles intermédiaires du groupe, ainsi qu'en cas de pénétration de menus débris de roches sous la semelle des piles intermédiaires, Les mêmes phénomènes sont aussi observés aux éléments du convoyeur auxquels les piles intermédiaires du soutènement mécanisé sont liés par les vérins hydrauliques de déplacement ;; - du pivoteinent des piles intermédiaires constitutives dans le plan de la couche sous l'action d'une pression latérale notable des roches foudroyées. La disposition la plus favorable des piles intermédiaires 1 du soutènement, du point de vue de la prévention de tout incident, est donc celle représentée sur la figure 5. lies piles intermédiaires 1 sont disposées dans les groupes de façon qu'entre les surfaces actives des appuis non réglables 20 il y ait un écartement h rendant possible le réglage de la position des piles intermédiaires 1 lorsque les facteurs mentionnés plus haut se manifestent. L'écartement h doit aussi entre prévu entre l'appui de guidage réglable 21 et l'appui de guidage non réglable 20. Au cours de l- lisation du soutènement, on observe, en règle générale, des dérangements de la disposition des piles intermédiaires , 1, dont la position limite est montrée sur la figure 9. Quand l'écartement entre la pile intermédiaire supériere et le guidage 19 du convoyeur atteint la valeur H, lors du déplacement venant dans ltordre la semelle 3 de la pile intermédiaire 1 supérieure du soutènement risque de s'engager sous le guidage 19 du convoyeur. Afin d'exclure ce fait, au cours de l'utilisation du soutènement on expanse l'appui de guidage réglable 21 sur la pile de retenue 2. Il en résulte une réorientation des piles intermédiaires 1 lors de leur déplacement, ce qui assure ensuite un fonctionnement normal du soutènement (position des piles intermédiaires montrée en traits interrompus sur la figure O ; la flèche indique le pendage de la couche). La forme bombée de la surface extérieure des appuis réglables 21 et non réglables 20 permet de réduire l'effort nbcessaire au déplacement des piles intermédiaires 1. Cette dimlinution de l'effort pour le déplacement des piles intermédiaires 1 est la plus marquée quand la pile intermé filaire 27 sus-jacente (comme montré sur la figure 10) devant être déplacée à pivoté dans le plan de la couche sous l'action des roches foudroyées, par rapport à la pile intermédiaire venant au être déplacée.Dans ce cas, au dé du déplacesfentS le bout cOté arrière-taille de la semelle 3 glisse avec son appui réglable 21 suivant la surface extérieure bombée de l'appui de guidage réglable 21, ou non réglable 20, de la pile sous-jacente de retenue 2 ou intermédiaire 1, ce qui assure le déplacement de la semelle 3 le long du guidage 19 du convoyeur et sa remise en position normale, comme montré à la figure Il t1 engagement de la semelle 3 de la pile intermédiaire 1 sous le guidage 19 du convoyeur est alors exclu. Dans chaque groupe de piles intermédiaires, c'est la pile de retenue 2 (figure 5) aval qui est d'abord déplacée. La pile de retenue 2 est mise en position normale par rapport au convoyeur 29 par sa paire de vérins hydrauliques de déplacement 8. Après déplacement de la pile de retenue 2 et mise en position normale, cette pile sert de référence pour l'orientation des piles intermédiaires sus-jacentes dans le groupe. Conformément à l'invention, pour le soutènement mécanisé constitué par une pluralité de piles intermédiaires 1 associées en groupes et placées entre des piles de retenue 2, le schéma adopté de disposition des appuis de guidage réglables et non réglables 21 et 20 est également possible si les piles intermédiaires n'ont chacune qu'un seul étançon hydraulique, en accord avec la figure 12. De la sorte, le montage d'appuis de guidage réglables sur les piles de retenue du soutènemfent mécanisé conforme à l'invention, et d'appuis de guidage non réglables sur les piles intermédiaires de ce soutènement, permet une utilisation efficace du soutnement, en employant pour la commande des piles des moyens automatiques fiables et de conception simple, qui suppriment les effets défavorables des facteurs naturels. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation décrits et représentés qui n'ont été donnés 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. REVErJDTCATlONS 1. Soutènemenx mécanisé comprenant des piles intermédiaires sur la semelle desquelles sont articules es dispositifs porteurs liés par des articulations à un blindage, lesdites piles intermédiaires étant associées en groupes entre lesquels sont placées des piles de retenue constituées par au moins deux piles intermédiaires dont les semelles sont liées entre elles par des articulations, chacune desdites piles intermédiaires et desdites piles de retenue comportant, sur les cotés latéraux du bout cOté arrière-taille de la semelle, des appuis de guidage, caractérisé en ce que les appuis de guidage montés sur les piles intermédiaires ne sont pas réglables, et ceux montés sur les piles de retenues sont réglables suivant la largeur de la semelle pour permettre le guidage du déplacent des piles du soutènement le long du front de taille dans les semi-dressants. 2. Soutènement mécanisé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on emploie en tant que piles intermédiaires des piles comportant deux étançons hydrauliques situés sur les bords de la semelle dans un plan parallèle à l'axe du convoyeur. 3. Soutènement mécanisé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on emploie en tant que piles intermédiaires des piles comportant un seul étançons hydraulique articulé sur la semelle et sur le bouclier du blindage.