Brevet FR2353703A1 — publié le 19771230

L'invention concerne un ensemble compact formé d'un véhicule automoteur et d'un appareillage de forage, ainsi que le procédé d'abattage par pré-découpage réalisable avec cet ensemble. L'objet de l'invention se rattache aux secteurs techniques des travaux publics et des exploitations minières, et plus particulièrement aux engins de forage. On connais de nombreux appareils et dispositifs de forage dans le sol ou dans des ouvrages construits. Parmi eux on distingue les véhicules à chenilles articulées sur un chassis portant tous les organes hydrauliques nécessaires au fonctionnement de 1' outil de forage qui est monté sur une poutre articulée à un bras pivotant sur le châssis. Différents vérins et articulations permettant l'orientation de l'outil sous de nombreux angles. Cependant, ces engins ne permettent pas d'exécuter toutes sortes de forages, soit par les dimensions importantes du véhicule et de la poutre qui peuvent rendre impossible le forage en des lieux où l'on dispose de peu de place, soit par la hauteur des chenilles qui empêche le forage transversal au ras du sol. De plus, certains travaux nécessitent le forage de trous rapprochés, voire tangents , suivant une ligne horizontale. C'est le cas, notamment lorsqu'on veut enlever une partie de maçonnerie en soubassement sur une grande longueur. Pour cela on doit entailler la partie supérieure de la bande à enlever, puis enlever cette bande soit par des outils pneumatiques, soit par explosif, sans dommages pour la partie de l'ouvrage restant. Dans ce cas, le taillage de la limite supérieure de lapartie à enlever, par des outils du type scie ou par forages successifs de trous rapprochés ou tangents, s'avère long et onéreux, donc peu rentable. On comprend que si ce genre de travaux doit en outre être réalisé. dans un espace restreint, les engins automoteurs connus ne seront pas aptes à opérer et en tout cas ne pourront pas le faire efficacement et économiquement. L'ensemble de forage compact suivant l'invention supprime ces inconvénients et apporte de nombreux avantages, en ce sens qu'il permet de réaliser ce type de travaux précité ainsi que beaucoup d'autres, d'une manière économique et efficace, par les dispositions techniques améliorées que l'on énumère ci-après. Suivant une première caractéristique, l'ensemble de forage comprend un véhicule formé d'un chassis équipé d'un clé de deux roues chenillées dont l'une est motrice, tandis que l'autre côté, présente deux roues reliées par la même chenille motrice et d' empattement plus court, une roulette d'appui complètant le train. Une autre caractéristique se trouve dans le fait que l'en- semble formé par la poutre portant les organes de forage, qui est montée coulissante sur un fourreau articulé au bras-porteur, est monté rotatif, par un pivot relié à un plateau orientable angulairement et transversalement sur le châssis. Ces caractéristiques et d'autres ressortiront de la description qui suit. Pour fixer l'objet de l'invention, sans toutefois le limiter, dans les dessins annexés à caractère très schématique. La figure 1 est une vue arrière de l'engin selon l'invention, représenté en position de travail dans un tunnel. La figure 2 est une vue en plan correspondante. La figure 3 est une vue de côté correspondant aux figures 1 et 2. La figure 4 est une vue à plus grande échelle illustrant 1' ensemble de forage porté par le véhicule. La figure 5 est une vue en coupe considérée suivant la ligne 5-5 de la figure 4, montrant le détail de montage de la poutre et des têtes de forage. La figure 6 esbin schéma illustrant un procédé de forage de trous sensiblement tangents. Afin de rendre plus concret l'objet de l'invention, on le décrit maintenant sous des formes non limitatives de réalisation illustrées aux figures des dessins qui sont à caractère très schématique. On voit le châssis 1 de tout type classique et composé d'éléments assez lourds pour obtenir une bonne stabilité malgré son étroitesse. Le châssis porte d'un côté un train de roues; 2 et 3 reliées par une chenille 4 supportée de manière connue par des galets 5 portés par une barre de liaison 6. La roue 2 est accouplée à un moteur de traction 7 lui-même relié à un frein automatique 8 à disques. De l'autre côté, le châssis porte en alignement avec la roue motrice 2 une autre roue chenillée 9 également accouplée à un moteur de traction 10, et à un frein 11, tandis qu'à l'avant du châssis, une autre roue chenillée 12 complète le train de roulement du châssis. A noter que le côté à chenille enroulée sur les roues 2 et 3 a un empattement plus court que 1' autre côté, ceci pour éviter une trop forte traction par rapport à la roue chenillée 9.Pour rétablir l'équilibre du châssis, on a prévu à l'avant, du côté de la chenille 4, une roulette d'appui 13 sensiblement alignée avec la roue chenillée 12. A noter que l'empattement peut aussi être égal de chaque côté. Dans la partie centrale du châssis qui peut présenter une ouverture la, s'arti- cule par des paliers 14 et des axes 15a, un plateau 15 dont la partie opposée à l'articulation est reliez au châssis par des vérins 16, permettant ainsi d'oriefltoeangulairement le plateau, comme le montre la figure 1. La partie médiane du plateau reçoit à rotation libre, un pivot 17 présentant un secteur 18 percé de trous en arc de cercle 18a pour indexer en rotation le pivot par l'intermédiaire d'une goupille 19 coopèrant avec un trou correspondant du plateau (figure 1). Le secteur est relié à un vérin 20 articulé en 15b du plateau, pour assurer la rotation du pivot (figure 2]. suivant un angle de 90C environ de part et d'autre de l'axe tranversal du véhicule. Un contrepoids ou autre masse d'équilibrage étant prévu sur le châssis à l'opposé du dispositif de forage. A la partie supérieure du pivot s'articule un bras 21 relié à la base du pivot par un vérin de commande 22. A l'extrémité opposée, du bras s'articule une chape 23 reliée au bras par un autre vérin 24 destiné à commander la rotation dans un plan vertical d'un fourreau 25 solidaire d'une articulation 26 de l'extré- mité du bras (figure 1). Le fourreau peut également tourner suivant un plan orthogonal au précédent par un axe ou pivot 27 solidaire de l'extrémité du bras et relié au fourreau par un vérin 28 (figure 4). A sa partie supérieure, le fourreau présente des guides 25a dans lesquels coulissent les ailes de deux profilés en U assemblés par leurs ailes opposées et avec un espacement pour le logement'd'une channe sans fin 29 tournant sur deux roues dentées 30 (figures 1 et 4) ; la chaîne étant convenablement tendue par un système de vis et de butées 31 (figure 4). La chaîne est entraînée de manière connue par un moteur à pistons 42 fixé à 1' extrémité de la poutre opposée aux outils de forage, afin de dégager cette extrémité. L'ensemble constitue une poutre P desti née à porter les organes de forage, qui est montée à coulissement dans le fourreau par un vérin de commande 41. Une plaque-support 32 avec guides latéraux 32a est reliée en 33 à la chaîne (figure 5). Cette plaque présente une ou plusieurs équerres34 supportant des moteurs à pistons 35 destinés à entraîner en rotation des perforateurs à air comprimé 36 coopèrant avec des broches 37 dont l'extrémité opposée reçoit les outils de forage 38 (figures 1 et 4). Les broches sont guidées près de leur extrémité libre dans des paliers ou guides 39 solidaires de la poutre, qui forment de manière connue, des étaux de retenue-des broches. Les étaux-guides 39 portent, du côté des outils, un déflecteur conique 40 en matériau souple ou semi-rigide destiné à s' appuyer contre la surface à forer pour éviter le dégagement de poussière si l'on fore à sec ou pour concentrer le liquide fixateur de poussière ou utilisé comme lubrifiant. On voit encore aux figures 1 et 4 un compas gradué 43, fixé en bout de la poutre, à l'opposé des outils de forage et destiné à mesurer l'angle d'attaque désiré des outils sur la surface à forer. Bien entendu, certains organes précités : moteurs à pistons de traction du châssis, de rotation et d'avance des têtes de forage, vérins hydrauliques de commande des différent6 mouvements, ainsi que les circuits d'air comprimé, de lubrification ou autres, sont convenablement reliés à leur source et agencés pour être manoeuvrés commodément par l'opérateur, depuis par exemple un tableau ou pupitre 44 fixé au châssis (figure 2). I1 n'est pas nécessaire d'expliciter tous ces circuits qui sont bien connus de tout technicien. On a illustré seulement les départs de ces circuits en traits interrompus. Comme on l'a dit dans le préambule, les dispositions particulières de l'engin selon l'invention permettent, outre tous les travaux de forage réalisables par les engins connus, d'effectuer des forages dans des lieux où l'on ne dispose pas d'un grand espace de manoeuvre et de réaliser des forages successifs avec un excellent rendement. On a illustré par exemple la figure 1 l'engin en position dans un tunnel en voûte où l'on doit, à partir d'une ligne a par exemple, enlever la voûte jusqu'au niveau du sol ou même en-dessous du sol si le tunnel est une construction annulaire, cela fin par exemple d'abaisser le niveau de circulation automobile ou ferroviaire. On voit que même si la ligne a de forage est à une distance b réduite du sol, on peut forer suivant une direction sensiblement perpendiculaire à la voûte. Ce genre de travail, ainsi que bien d'autres dans de nombreuses positions de forage, est facilement réalisable par les agencements classiques de l'engin que complètent efficacement les dispositions particulières de ltin- vention, à savoir : ensemble de forage monté sur un plateau articulé au châssis, dégagement du châssis du côté du point de forage par le chenillage partiel permettant le passage du bras porteur, extrémité de forage dégagée de tous organes encombrants, autorisant ainsi le forage près du sol ou d'une surface adjacente à la surface de forage. La compacité du châssis et la longueur réduite de la poutre, permettent de travailler dans des espaces restreints, ce qui est le cas dans des tunnels où souvent on ne doit pas emcombrer toute la largeur. Par exemple dans les tunnels ferroviaires ou' passent deux voies, il faut laisser une voie libre et même ne pas gêner le passage des convois. A titre d'exemple non limitatif, on a illustré à la figure 6 une opération de forages successifs dans un ouvrage tel que tunnel, comme décrit précédemment, ctest-à-dire sur la ligne a et à une distance b du sol (figure 1), en vue de l'abattage d' une partie de l'ouvrage . Pour cela on fore simultanément les deux premiers trous T1-T2 à l'aide des deux têtes de forage. Les deux trous sont réalisés à un entraxe x qui, compte tenu du diamètre des outils, permet par déplacement du véhicule, le forage des deux trous suivants T3 - T4 tangents ou approximativement au trou T2.On déplace ensuite le véhicule pour forer les trous T5 - T6 de manière à ce que le trou T5 soit sensiblement tangent au trou T4 et ainsi de suite. il suffit ensuite de placer des explosifs en-dessous de cette ligne pour faire sauter exactement cette partie de'ouvrage qui se détache nettement sans choc en retour sur la partie restante de l'ouvrage. A noter que pour augmenter les possibilités du forage, on prévoit de monter de manière règlagle transversalement les têtes de forage sur la poutre. Pour cela on peut prévoir soit le dd- placement transversal simultané des têtes sur leur support, par vérin ou autre moyen, ce qui permet sans déplacer le véhicule de forer par exemple deux fois deux trous, soit le déplacement transversal individuel des têtes sur leur support, afin de régler 1' entr'axe des trous à forer suivant le diamètre des outils utilisés ou l'espacement prévu des trous. Bien entendu, les étaux-guides seront également règlables transversalement dans ce cas. D'autre part, il n'est pas exclu que les têtes de forage soient en plus grand nombre, en aménageant pour cela leurs supports de fixation et que les têtes de forage soient espacées pour réaliser directement des trous tangents sans déplacements, comme décrit précédemment. Les avantages ressortent bien de la description et des dessins. L'invention ne se limite aucunement à celui de ses modes d'application non plus qu'à ceux des modes de réalisation de ses diverses parties ayant plus spécialement été indiqués ; elle en embrasse au contraire toutes les variantes. REVENDICATIONS 1- Ensemble compact formé d'un véhicule automoteur et d'un ap pareillagesse forage ainsi que le procédé d'abattage par prédécoupage réalisable avec cet ensemble, du type comprenant un châssis chenillé qui présente un pivot portant par un bras articulé, une poutre également articulée au bras et sur laquelle sont montés les organes de forage, caractérisé en ce que le pivot est monté sur un plateau orientable transversalement par rapport au châssis surbaissé qui présente un train de roulement à chenillage partiel d'un côté, permettant le passage de la poutre portant au moins deux têtes de forage. 2- Ensemble compact suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le châssis lesté est équipé d'un côté de deux roues reliées par une chenille et dont l'une est motrice, tandis que l'autre côté de la roue motrice alignée avec celle de l'autre côté, et la roue avant sont également chenillées mais individuellement ; les roues reliées par la même chenille ayant un empattement égal ou plus court que les roues à chenilles indépendantes, une roulette d'appui rétablissant l'équilibre du châssis dans ce dernier cas. 3- Ensemble compact suivant les revendications 1 et 2 ensemble, caractérisé en ce que le plateau portant le pivot est articulé latéralement et transversalement au châssis par des charnières pour être orienté angulairement par l'intermédiaire de vérins ou moyens équivalents portés par le chassis et le plateau. 4- Ensemble compact suivant la revendication 1, comprenant une poutre coulissant dans un fourreau par l'intermédiaire d'un vérin, le dit fourreau étant articulé au bras porteur et orientable dans deux sens par des vérins, la poutre présentant une chaine sans fin ou moyen équivalent, entraînée par un moteur à pistons et entraînant les organes de forage, caractérisé en ce que le moteur d'entraînement de la chaîne ou moyen équivalent, est monté à l'extrémité opposée à l'outil de forage, tandis que le support entraSné par la chaîne ou moyen équivalent, porte au moins deux têtes de forage commandées par des moteurs à pistons et qui sont orientées pour assurer simultanément le forage d'au moins deux trous dans le sens horizontal. 5- Ensemble compact suivant la revendication 4, caractérisé en ce que les têtes de forage et les étaux-guides sont montés règlables transversalement sur leur support, soit pour se déplacer simultanément d'un côté ou de l'autre de leurs supports, soit individuellement-pour faire varier l'entraxe des broches porteoutils. 6- Ensemble compact suivant les revendications 1 et 4 ensemble, comprenant des étaux-guides montés en bout de la poutre pour guider les broches porte-outils pendant leur rotation et les retenir pendant les manoeuvres, caractérisé en ce que les étaux guides sont équipés de déflecteurs souples ou semi-rigides destinés à s'appliquer contre la surface de forage pour collecter la poussière ou éviter les pertes d'eau ou autres liquides fixateurs de poussière ou lubrifiants. 7- Ensemble compact suivant la revendication 1, caractérisé en ce que à l'extrémité de la poutre située à l'opposé des outils de forage est monté-un compas gradué, destiné à mesurer l'angle d'attaque du forage. 8- Procédé d'abattage par pré-découpage réalisé avec l'ensemble suivant l'une quelconque des revendications 1, 2, 3, 4, 5, 6 et 7, caractérisé en ce que à la limite supérieure de la partie de ltouvrage à enlever, on exécute des forages approximativement jointifs ou tangents sur toute la longueur de la partie à enlever ; ces forages tangents étant exécutés soit directement par une même avance de deux têtes de forages ou plus,accouplées et espacées pour réaliser ces forages tangents, soit par séries et déplacements des têtes de forage et/ou du véhicule ; des orifices étant ensuite exécutés en-dessous de la ligne de pré-découpage pour loger des explosifs destinés à faire sauter proprement et d'une seule pièce la partie de l'ouvrage concernée, sans rdpercussions néfastes sur le reste de l'ouvrage.