Brevet FR2328103A1 — publié le 19770513

L'invention est relative à un soutènement de galerie. de forme polygonale, constitué de segments, de section droite en forme de gouttière, qui présentent tous une partie de longueur rectiligne et une partie de longueur incurvée, et qui sont assemblés, à l'aide d'éclisses de liaison, pour former des arceaux de soutènement éventuellement flexibles dans une mesure limitée. Lors de l'ouverture de galeries de taille souterraines à l'aide de machines d'abattage à coupe partielle ou par tir de mines, les parois de la galerie formée présentent un profil en dents de scie. Le pas de ce profil, suivant la direction longitudinale de la galerie est, par exemple, dans le cas de l'abattage par tir de mines, de 2 à 2,50 m. Ceci correspond à la pose de trois ou quatre arceaux de soutènement. Le profil en dents de scie a donc pour conséquence que les arceaux de soutènement à poser dans une section d'abattage doivent être adaptés chacun à une section droite différente de galerie, la section droite la plus grande de la galerie correspondant à la partie la plus profonde de la subdivision en dents de scie.L'exploitation minière exige donc des arceaux de soutènement dont les caractéristiques géométriques puissent être modifiées, tout au moins dans les limites d'une subdivision en dents de scie et qui puissent être adaptés immédiatement en chaque endroit à la section droite de la galerie. A cet effet, on a proposé d'utiliser des åeux de segments de profilés de soutènement qui, bien que de formes concidantes, présentent des longueurs différentes. Chaque segment présente une partie de longueur rectiligne et une partie de longueur faisant un certain angle avec la précédente, notamment une partie de longueur incurvée. L'angle formé par les deux parties de longueur est le même pour tous les segments. Â l'aide d'un tel jeu de quatre segments par arceau de soutènement, on peut construire trois arceaux de soutènement de longueurs périphériques différentes, lorsque le Jeu comprend des segments présentant deux longueurs partielles différentes.Avec un Jeu de trois segments de profilés desoutènement de longueurs différentes, on peut alors réaliser cinq arceaux de soutènement de longueurs périphériques différentes. A cet égard, on peut ne combiner que les segments présentant les longueurs partielles les plus grandes. L'arceau de soutènement ainsi formé correspond alors à une section droite de galerie déterminée. L'arceau de soutènement de dimension immédiatement inférieure se composerait de deux segments de longueur partielle la plus grande et de deux segments de longueur partielle immédiatement inférieure. De même, cet arceau de soutènement serait adapté à une section droite de galerie bien déterminée.L'arceau de soutènement de dimension à son tour immédiatement inférieure comprendrait alors quatre segments de longueur partielle la plus petite et correspondrait également à une section droite galerie déterminée. Un inconvénient essentiel de cette solution connue réside dans le fait que l'on ne peut construire que des arceaux de soutènement qui présentent une longueur périphérique exactement définie et qui correspondent ainsi à une section droite de galerie bien déterminée. On ne peut faire varier d'une manière continue la longueur périphérique, d'une valeur relativement grande à une valeur relativement petite et inversement, de ces arceaux de soutènement, pour les adapter au profil en dents de scie, c'est-à-dire aux variations de sections droite de la galerie ouverte. Dans ces conditions, on ne tient donc pas coite des exigences du travail souterrain au fur et à mesure de l'avancement de la galerie de taille, car il faudrait beaucoup de temps, de soin et d'adresse, pour adapter l'ouverture de la galerie à ces longueurs périphériques. Un autre inconvénient de ces arceaux de soutènement, en quatre pièces, connus,réside dans la grande longueur des parties rectilignes des segments, laquelle, eu égard à la pression exercée par la roche, est au point de vue statique extrêmement défavorable. Un autre inconvénient réside en outre dans le mode de réalisation des éclisses de liaison. Du fait que dans les régions de raccordement entre lez segments latéraux et les segments de toit sont réunies des parties de longueur rectilignes et des parties de longueur incurvées,tandis que dans la région de raccordement des deux segments de toit seules des parties de longueur incurvées sont reliées l'une à l'autre, il faut par conséquent des éclisses de liaison de configurations diffEren- tes.Ceci exige, lors du montage des arceaux de soutènement, non seulement une attention relativement grande de la part des mineurs pour utiliser les éclisses de liaison convenables, mais encore un stock d'éclisses important, avec l'obligation d'amener-à l'emplacement de montage toujours les éclisses de liaison convenables, à l'instant convenable et en quantités convenables. Enfin, un autre inconvénient essentiel réside dans le fait que les arceaux de soutènement qui doivent entre posés dans une subdivision de dents de scie, abstraction faite id de lalongueur périphérique bien définie des divers arceaux de soutènement, doivent être assemblés d'une manière définie avec précision. Les mineurs doivent eneffet veiller à ce que les longueurs de seg ment s correctes soient assemblées suivant la combinaison correcte. Pour éviter toute confusion au cours du montage des arceaux de soutènement, les mineurs doivent donc veiller, ce qui demande beaucoup de temps, à identifier correctement aussi les segments nécessaires.En outre, le stockage des segments amenés sur le lieu du montage doit être différencié exactement, en ce qui concerne les longueurs des diverses parties de ceux-ci, ce qui entraîne de grosses difficultés, vu le peu de place dont on dispose dans la galerie de taille au voisinage de son fond. En outre, il faut veiller également avec le plus grand soin à ce que les longueurs de segments correctes, en quantités nécessaires, soient amenées sur le lieu dtinstallation. L'invention a donc pour but de fournir un soutènement de galerie, de forme polygonale, dont on puisse faire varier les caractéristiques géométriques des arceaux, par exemple au fur et à mesure de l'avancement de la galerie de taille ouverte à l'aide de machines à coupe partielle ou à l'aide de tirs de mines, dans les limites des diverses sections de galerie obtenues, en utilisant des segments latéraux et des segments de toit respectivement semblables, et dont les arceaux de soutènement présentent, relativement aux divers segments et à leurs éclisses de liaison, des facilités de montage et de stockage adaptées aux exigences de l'avancement de la galerie. Conformément à l'invention, ce résultat est obtenu par le fait que les segments drun arceau de soutènement comportent au moins deux parties d'extrémités rectilignes et une partie de longueur incurvée sitùée entre les parties d'extrémités rectilignes, les parties d'extrémités du segment de toit ou des segments de toit étant essentiellement plus fortement inclinées l'une par rapport à l'autre que les parties d'extrémités des segments latéraux et, en outre, les-segments successifs, suivant la direction périphérique, d'un arceau de soutènement, s'engageant l'un dans l'autre à l'aide de parties d'extrémités réalisées sous forme rectiligne et étant accouplées l'une à l'autre, dans ces régions, par des éclisses de liaison. Indépendamment du fait qu'on assemble des arceaux de soutè- nement en trois, quatre ou cinq parties en utilisant des segments conformes à l'invention, on peut, grâce aux parties d'extrémités, rectilignes, des segments, assurer, dans les régions de recouvrement situées entre deux segments successifs suivant la direction périphérique, des déplacements relatifs rectilignes continus de ces segments. De cette manière, avec les mêmes segments de soutènement et dans les limites des possibilités de variation offertes par les régions de recouvrement, on peut effectuer une adaptation radiale des arceaux de soutènement à la section droite de galerie existant à ltemplacement d'installation considéré.Les arceaux de soutènement conservent alors leur forme géométrique fondamentale, ce qui évite l'écartement relatif, préjudiciable à la résistance du soutènement, des parties d'extrémités rectilignes, engagées l'une dans l'autre, de segments avoisinants. Du fait, en outre, qu'en principe seules des parties de longueur rectilignes sont engagées l'une dans l'autre et serrées l'une contre l'autre, les éclisses de liaison peuvent aussi tre réalisées sous forme identique pour toutes les régions de recouvrement. Le mineur n'a donc pas besoin de mettre en oeuvre de soin particulier, dépassant la moyenne usuelle. De même, le stockage, d'une part, dans la région du fond de la galerie et, d'autre part, dans les régions arrière de la galerie, ainsi que le transport entre ces deux régions, ne posent aucun problème particulier. L'engagement l'une dans l'autre des parties d'extrémités rectilignes des segments entraîne, dans les régions de recouvrement, un doublement des profilés et, par conséquent une augmentation de la résistance porteuse-à la flexion.Dans ces conditions, on obtient aussi, dans les parties de longueur rectilignes des arceaux de soutènement, une résistance à la flexion analogue à celle présentée dans les parties de longueur incurvées. Malgré la forme à peu près polygonale des arceaux de soutènement, on obtient ainsi une résistance porteuse à la flexion comparable à celle que l'on obtient avecdes arceaux de soutènement formés essentiellement uniquement de segments incurvés. Il est en outre avantageux que, grâce à la différence considérable des angles des parties d'extrémités rectilignes du segment de toit ou des segment de toit en comparaison des parties d'extrémités rectilignes des segments latéraux, ces divers segments sont faciles à identifier, meme dans les conditions difficiles qui règnent dans la région avoisinant le fond de la galerie, et qu'ils ne risquent pas d'être confondus au cours du montage. De même, toute erreur d'appariement est impossible, car les segments ne peuvent être assemblés qu'en des emplacements prédéterminés le long d'un arceau de soutènement. En raison de la possibilité d'identification, d'une manière non ambiguë, des divers segments, aucun soin exagéré n'est nécessaire pour leur stockage dans la région voisine du fond de la galerie.En outre, l'amenée des segments des régions arrière de l'exploitation souterraine à l'emplacement d'installation est facilitée par le fait que l'on doit toujours transporter les mêmes segments latéraux et de toit et qu'aucune précaution particulière n'est nécessaire relativement à la livraison de segments qui ne pourraient être adaptés qu'à une section droite bien déterminée de galerie. Les parties d'extrémités, incurvées et rectilignes des segments, peuvent présenter des longueurs partielles différentes pour s'adapter aux diverses sections droites de galerie que'on rencontre. Il peut cependant être recommandable, conformément à l'invention, que les parties de longueurs incurvées et rectilignes des segments présentent approximativement la même longueur partielle. Dans le cas d'arceaux de soutènement constitués de quatre segments, un mode de réalisation avantageux de l'invention se caractérise par le fait que tous les segments d'un arceau de soutènement présentent une partie de longueur centrale incurvée et deux parties d'extrémités rectilignes s'y raccordant de chaque côté suivant la direction périphérique, aussi bien les segments latéraux que les segments de toit, opposés l'un à l'autre par rapport à l'axe longitudinal de la galerie, étant réalisés sous formes respectivement identiques. Dans un tel arceau de soutènement, par conséquent, on n'a besoin que de deux formes différentes de segments pour pouvoir poser, dans une galerie de taille à parois profilées en dents de scie, des arceaux de soutènement d'étendues différentes en les adaptant à la section droite de galerie considérée. Les régions de recouvrement des parties d'extrémités des segments de toit et des segments latéraux se trouvent alors à peu près à mi-hauteur de la galerie, tandis que les régions de recouvrement des segments de toit sont disposées à peu près dans la région du plan longitudinal médian de la galerie. En ce qui concerne le mode de réalisation précité, un per fectionnement constituant un mode de réalisation préférentiel de 1'invention est caractérisé en ce que, du fait de l'insertion de parties de longueur incurvées, les parties de longueur rectilignes des segments latéraux sont inclinées l'une par rapport à l'autre d'un angle d'environ 25 à 35- de préférence d'environ 300, et en ce que les parties de longueur rectilignes des segments de toit sont inclinées l'une par rapport à luire d'un angle d'environ 55 à 65 , de préférence d'environ 600. Un-autre mode de réalisation également avantageux de l'invention, dans le cas d'arceaux de soutènement constitués de trois ou de cinq segments, consiste en ce que les segments latéraux opposés l'un à l'autre par rapport à l'axe longitudinal de la galerie sont réalisés sous forme identique et présentent, comme le segment de toit, une partie de longueur incurvée centrale, comprise entre deux parties de longueur rectilignes.Dans le cas d'arceaux de soutènement en trois parties, un perfectionnement particulièrement avantageux de l'invention consiste en ce que les parties de longueur rectilignes des segments latéraux sont inclinées l'une par rapport à l'autre d'un angle d'environ 35 à 500, de préférence d'environ 450, tandis que les parties de longueur rectilignes se raccordant, suivant la direction périphérique, de chaque c.8té à la partie de longueur incurvée du segment de toit sont inclinées l'une par rapport à l'autre d'un angle d'environ 1000, Dans le cas, au contraire, d'arceaux de soutènement en cinq parties, un autre perfectionnement, tout aussi avantageux,de l'invention,se caractérise par le fait que les parties de longueur rectilignes des segments latéraux sont inclinées l'une par rapport à l'antre d'un angle d'environ 20 à 300, de préférence d'environ 250, tandis que les parties de longueur rectilignes, se raccordant suivant la direction périphérique de chaque c8té à la partie de longueur incurvée, du segment de toit,sont inclinées l'une par rapport à l'autre d'un angle d'environ 120 à 1300. Un autre mode de réalisation de l'invention, dans le cas d'arceaux de soutènement constitués de trois ou de cinq segments, consisté en ce que les segments latéraux, situés à l'opposé l'un de l'autre par rapport à l'axe longitudinal de la galerie, sont réalisés sous forme identique et présentent une partie de longueur incurvée centrale comprise entre deux parties de longueur rectilignes, tandis que le segment de toit comporte trois parties de longueur rectilignes et deux parties de longueur incurvées. Dans ce cas, la partie de longueur rectiligne centrale du segment de toit est à peu près parallèle au sol de la galerie. Dans le cas d'arceaux de soutènement constitués de trois segments, il est à cet égard prévu que les parties de longueur rectilignes des segments sont inclinées l'une par rapport à l'autre d'un angle de 35 à 500, de préférence d'environ 450, alors gaau contraire, dans le cas d'arceaux de soutènement constitués de cinq segments, il peut être prévu, conformément à l'invention, que les parties de longueur rectilignes des segments sont inclinées l'une par rapport à l'autre d'un angle d'environ 25 à 50, de préférence d'environ 300 L'invention est expliquée plus en détail ci-après dans certains de ses modes de réalisation, pris à titre illustratif mais nullement limitatif, en se référant aux dessins annexés dans lesquels - la figure 1 est une coupe longitudinale horizontale d'une galerie de taille à profil en dents de scie, étayée par des profilés de soutènement de section droite en forme de gouttière et - les figures 2 à 6 représentent schématiquement divers modes de réalisation d'arceaux de soutènement adaptés chacun à trois sections droites différentes de galerie. On a désigné par 1, sur la figure 1, l'axe longitudinal d'une galerie de taille 2, ouverte par exemple par tir de mines. Grâce à la particularité de ce procédé d'abattage pour l'ouverture d'une galerie, on obtient un profil en dents de scie des parois de celle-ci, desquelles on a représenté une paroi latérale 3 en coupe longitudinale horizontale. Chaque "pasU a de la subdivision en dents de scie est d'environ 2 mètres, de sorte que dans chacun des pas, il faut poser trois arceaux de soutènement 4. On voit nettement sur la figure 1 que chaque arceau de soutènement d'un pas a de dent de scie doit être adapté à une section droite de galerie particulière. Comme arceaux de soutènement, on utilise des profilés de section droite en forme de gouttière. Les rembourrages et le plan cher soutenant celui-ci n'ont pas été représentés sur la figure 1 dans un but de simplification. L'arceau de soutènement 4 de la figure 2 se compose de deux segments latéraux 5 et d'un segment de toit 6. Tous les segments comportent une partie de longueur centrale incurvée 7 ainsi que des parties de longueur rectilignes 8 qui se raccordent suivant la direction périphérique à la partie de longueur incurvée 7, de chaque côté de celle-ci. Les parties d'extrémités rectilignes 8 du segment de toit 6 sont alors engagées à l'intérieur des parties d'extrémités rectilignes 8, dirigées vers le toit de la galerieXdes segments latéraux 5. Des éclisses de liaison 9 accouplent les segments l'un avec l'autre. Elles assurent une résistance au coulissement des segments l'un dans l'autre d'au moins- 40 tonnes.Les parties d'extrémités rectilignes, emmanchées l'une dans l'autre, du segment de toit 6 et des segments latéraux 5, permettent, en cas de besoin, un certain déplacement relatif des segments, de sorte que lton peut faire varier la longueur périphérique totale de l'arceau de soutènement 4 de la figure 2 d'une manière continue, entre des limites prédéterminées par la longueur des régions de recouvrement x. Les trois positions échelonnées A, B, C indiquées sur la figure 2 correspondent aux emplacements A', B', C' d'un pas a dé dent de scie, qui ont été indiqués sur la figure 1. On voit en outre sur la figure 2 que les parties d'extrémités rectilignes 8 du segment de toit-6 sont plus fortement inclinées l'une par rapport à l'autre que les parties d'extrémités rectilignes 8 des segments latéraux 5. L'angle dont sont inclinées les parties d'extrémités rectilignes 8 du segment de toit 6 est d'environ 1000, tandis que l'angle dont sont inclinées les parties d'extrémités rectilignes 8 des segmentslatéraux 5 est d'environ 45 . Le mode de réalisation de l'arceau de soutènement 4 de la figure 3 se distingue de celui de la figure 2 par le fait que le segment de toit 6 comporte trois parties de longueur rectilignes 8 et deux parties de longueurs incurvées 7. Les segments latéraux 5 correspondent, en configuration,à ceux du mode de réalisation de la figure 2. L'angle dont sont inclinées l'une par rapport à l'autre les parties de longueur rectilignes 8 situées de chaque côté d'une partie de longueur incurvée 7, aussi bien du segment de toit 6 que des segments latéraux 5, est d'environ 45 . Les trois positions A, B, C indiquées correspondent encore aux sections droites A', B', C' de la figure 1. Dans l'arceau de soutènement 4 en quatre parties de la figure 4, tous les segments 5,6 comportent chacun une partie de longueur cent-rale incurvée 7 à laquelle se raccorde en direction périphérique, de chaque coté1 une partie de longueur rectiligne 8. Les deux segments latéraux 5 et les deux segments de toit 6 sont réalisés respectivement sous forme identique. L'angle dont sont inclinées l'une par rapport à l'autre les parties de longueur rectilignes 8 des segments latéraux 5 est de 30 , tandis que cet angle, pour les deux segments de toit, est de 600. Les trois positions A, B, C indiquées correspondent encore aux sections droites A', B', C' de la figure 1. L'arceau de soutènement 4 en cinq parties de la figure 5 est composé de segments 5, 6 qui comportent chacun une partie de longueur centrale incurvée 7 et deux parties de longueur rectilignes 8 s'y raccordant de chaque côté en direction périphérique. Les segments latéraux 5 situés à l'oppose l'un de l'autre par rapport à l'axe longitudinal de la galerie sont réalisés sous forme identique. L'angle dont sont inclinées l'une par rapport à l'autre les deux parties de longueur rectilignes 8 des segments latéraux est de 250, tandis que cet angle, pour le segment de toit 6, est de 1200. Les trois positions A, B, C indi quées correspondent encore aux sections droites A', B', C' de la figure 1. L'arceau de soutènement 4 en cinq parties deb k figure 6, utilise des segments latéraux 5 analogues à ceux de la figure 5 mais le segment de toit 6 comporte trois parties de longueur rectilignes 8 et deux parties de longueur incurvées 7, la partie de longueur centrale incurvée 8 étant à peu près parallèle au sol de la galerie. Dans ce cas, les parties de longueur rectilignes 8, reliées par une partie de longueur incurvée 7, de chaque segment 5, 6, sont inclinées de 300 l'une par rapport à l'autre. Les trois positions A, B, C indiquées correspondent encore aux trois sections droites Al, B', C' de la figure 1, Comme il va de soi et comme il résulte d'ailleurs déJà de ce qui précède; l'invention ne se limite nullement à ceux de ses modes d'application et de réalisation qui ont été plus spé- cialement envisagés ; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes. REVENDICATIONS A Soutènement de galerie de forme polygonale, constitué de segments, de section droite en forme de gouttière, qui présentent tous une partie de longueur rectiligne et une partie de longueur incurvée, et qui sont assemblés, à l'aide d'éclisses de liaison, pour former des arceaux de soutènement éventuellement flexibles dans une mesure limitée, lequel soutènement est caractérisé en ce que les segments (5, 6) d'un arceau de soutènement (4) comportent au moins deux parties d'extrémités rectilignes (8) et une partie de longueur incurvée (7) située entre les parties d'extrémités rectilignes (8), les parties d'extrémités (8) du segment de toit (6) ou des segments de toit (6) étant essentiellement plus fortement inclinées l'une par rapport à l'autre que les parties d'extrémités (8) des segments latéraux (5) et, en outre, les segments successifs (5-5, 5-6, 6-6), suivant la direction périphérique, d'un arceau de soutènement (4)s'enga- geant l'un dans l'autre à l'aide de parties d'extrémités (8) réalisées sous forme rectiligne et étant accouplées l'une à l'autre, dans ces régions, par des éclisses de liaison (9). 2. Soutènement selon la revendication 1, caractérisé en ce que les parties de longueurs incurvées (7) et rectilignes (8) des segments (5, 6) présentent approximativement la même longueur partielle. 3. Soutènement selon l'une des revendications 1 et 2, à arceaux de soutènement constitués de quatre segments, caractérisé en ce que tous les segments (5, 6) d'un arceau de soutènement (4) présentent une partie de longueur centrale incurvée (7) et deux parties d'extrémités rectilignes (8) s'y raccordant de chaque côté suivant la direction périphérique, aussi bien les segments latéraux (5) que les segments de toit (6) opposés l'un à l'autre par rapport à l'axe longitudinal de la galerie, étant réalisés sous formes respectivement identiques. 4. Soutènement selon la revendication 3, caractérisé en ce que du fait de l'insertion de parties de longueur incurvées (7), les parties de longueur rectilignes (8) des segments laté raux (5) sont inclinées l'une par rapport à l'autre d'un angle d'environ 25 à 350, de préférence d'environ 300, et en ce que les parties de longueur rectilignes (8) des segments de toit (6) sont inclinées l'une pàr rapport à l'autre d'un angle d'environ 55 à 650, de préférence d'environ 600. 5. Soutènement selon l'une des revendications 1 et 2, à arc eaux de soutènement constitués de trois ou cinq segment s1 caractérisé en ce que les segments latéraux (5) opposés l'un à l'autre par rapport à l'axe longitudinal (1) de la galerie sont réalisés sous forme identique et présentent, comme le segment de toit (6), une partie de longueur incurvée centrale (7) comprise entre deux parties de longueur rectilignes (8). 6. Soutènement selon la revendication 5, à arceaux de soutènement constitués de trois segments, caractérisé en ce que les parties de longueur rectilignes (8) des segments latéraux (5) sont inclinées l'une par rapport à l'autre d'un angle d'environ 35 à 50 , de préférence d'environ 450, tandis que les parties de longueur rectilignes (8) se raccordant, suivant la directioapé- riphérique, de chaque coté à la partie de longueur incurvée (7) du segment de toit (6),sont inclinées l'une par rapport à l'autre d'un angle d'environ 1000. 7. Soutènement selon la revendication 5, à arceaux de soutènement constitués de cinq segments, caractérisé en ce que les parties de longueur rectilignes (8) des segments latéraux (5) sont inclinées l'une par rapport à l'autre d'un angle d'environ 20 à 300, de préférence d'environ 250, tandis que les parties de longueur rectilignes (8) se raccordant suivant la direction périphérique de chaque côté à la partie de longueur incurvée (7), du segment de toit (6),sont inclinées l'une par rapport à l'autre d'un angle d'environ 120 à 130 . 8. Soutènement selon l'une des revendications 1 et 2, à arceaux de soutènement constitués de trois ou cinq segments, caractérisé en ce que les segments latéraux (5), situés à l'opposé l'un de l'autre par rapport à l'axe longitudinal (1) de la galerie, sont réalisés sous forme identique et présentent une partie de longueur incurvée centrale (7) comprise entre deux parties de longueur rectilignes (8), tandis que le-segment de toit (6) comporte trois parties de longueur rectilignes (8) et deux parties de longueur incurvées (7). 9. Soutènement selon la revendication 8, à arceaux de soutènement constitués de trois segments, caractérisé en ce que les parties de longueur rectilignes (8) des segments- (5, 6) sont inclinées l'une par rapport à l'autre d'un angle de 35 à 50 , de préférence d'environ 450 10. Soutènement selon la revendication 8, à arceaux de soutènement constitués de cinq segments, caractérisé en ce que les parties de longueur rectilignes (8) des segments (5, 6) sont inclinées l'une par rapport à l'autre d'un angle d'environ 25 à 350, de préférence d'environ 300.