Brevet FR2374504A1 — publié le 19780713

la présente invention-concerne un dispositif pour ltélar- gissement de puits ou cavités analogues, constitué par un cylindre de coupe entrains de façon positive et monté sur un bras de coupe, lequel est disposé sur une plate-forme pouvant pivoter autour de l'axe du puits. On a déjà décrit, dans la demande de brevet allemand nO 1.920.856, un appareil pour l'élargissement de puits de ce type, dans lequel on utilise comme outil de coupe un cylindre formant fraise, qui est monté sur un bras en porte-à-faux lui-même monté de façon à pouvoir tourner horizontalement sous une plateforme du puits et qui est déplaçable-dans le sens radial en vue de son réglage à un diamètre d'élargissement déterminé. Cet appareil pour lélargissement-de puits permet ramener à leur diamètre final requis des avant-puits qui sont creusés par exemple aux explosifs ou par forage dtun trou de grand diamètre.La faculté de réglage radiale du cylindre de coupe permet également d'effectuer l'élargissement jusqu?au diamètre requis en plusieurs stades. En même temps, du fait de cette capacité de réglage, il est possible d'adapter l'appareil d'élargissement à différents diamètres de puits. On peut tailler, à l'aide du cylindre de coupe, un corps de puits à paroi lisse, de sorte que la résistance à l'air est réduite et que lton évite, par la mise en place d'un revêtement ou cuvelage de puits, des travaux de comblement ultérieurs importants. L'appareil pour l'élargissement de puits connu permet d'élargir un avant-puits par pas successifs du haut vers le bas, jusqutau diamètre requis, les matériaux arrachés par le cylindre de coupe étant évacués vers le bas par cet avant-puits. Après chaque tronçon ou pas d'élargissement, l'appareil de coupe doit alors être descendu chaque fois avec la plate-forme du puits, ce qui est réalisé au moyen d'un treuil à câble installé à la surface ou au jour. Le but de l'invention est de réaliser un dispositif pour l'élargissement de puits du type mentionné ci-avant d'une manière constructivement plus simple et mieux adaptée au travail à effectuer, afin que le cylindre de coupe puisse couvrir une zone de travail et de réglage plus importante, ce qui permet en mdme temps d'augmenter la capacité du dispositif. Suivant ltinvention, le bras de coupe peut être relevé et abaissé par rapport à la plate-forme. Du fait de cet agencement du dispositif pour l'élargissement de puits, on peut couvrir avec le cylindre de coupe une zone de travail plus grande sans qutil soit nécessaire, après chaque opération de coupe d'élargissement, de descendre ltensemble de la plate-forme de travail avec le bras de coupe d'un pas de faible valeur. Il est en conséquence possible d'effectuer les travaux d'élargissement du puits et les travaux accessoires devant être réalisés à partir de la plate-forme, en particulier les travaux de soutènement et de maintien, avec une indépendance relative plus grande que précédemment, de sorte qutil en résulte au total une augmentation du rendement lors de l'élargissement d'un puits. Ceci est le cas en particulier lorsque, suivant lti m ention, le bras de coupe est monté de façon à pouvoir pivoter dans le plan vertical dans un palier de pivotement d'un support prévu pour ce bras. Du fait de cette disposition, on obtient, pour le cylindre de coupe, une grande zone de réglage et de travail, aussi bien dans le sens radial que dans le sens axial. Il en résulte en outre cet avantage particulier que le cylindre de coupe peut tailler une base inclinée pour le puits résultant de l'4largissement, sur laquelle les matériaux abattus peuvent glisser par gravité jusque dans l1avant-puits. De cette façon, ltévacuation des matériaux abattus hors de la zone de travail du cylindre de coupe est nettement améliorée.Suivant un agencement particulièrement avantageux de l'appareil pour l'élargissement de puits selon l'invention, le bras de coupe portant le cylindre de coupe est, d'une part, monté de façon à pouvoir pivoter dans le plan vertical et, d'autre part, agencé de façon à pouvoir être relevé et abaissé dans la direction de l'axe du puits. De cette manière, il est possible d'4lar- gir des avant-puits relativement étroits, creusés par un forage de grand diamètre, jusqu'à un diamètre de puits plus grand, au cours dtun seul stade opératoire, et d'effectuer alors les travaux d'élargissement dans des conditions telles que la libre évacuation des matériaux abattus par l'avant-puits ou l'avant-trou foré soit chaque fois assuré.Afin de pouvoir tailler la base du puits élargi selon une inclinaison relativement grande, en vue de ltévacuation des matériaux abattus, il est judicieux d'agencer ensemble de telle sorte que l'axe d'articulation horizontal du palier de pivotement du bras de coupe se trouve à une certaine distance radiale de l'axe du puits. Suivant un mode de réalisation préféré de l'invention, le bras de coupe est relié à son support par l'intermédiaire d'un système de liaison rotatif à axe de pivotement vertical, ce support étant guidé sur la plate-forme de façon à être judicieusement déplaçable dans 1a direction de-l'axe du puits. En particulier lors de l'utilisation d'un appareil d'élargissement du type faisant l'objet de l'invention, il est judicieux d'utiliser une plate-forme constituée par une plate-forme porte-outils, portant l'appareil d'élargissement proprement dit, et par une plate-forme supérieure disposée à une certaine distance au-dessus de la précédente et à partir de laquelle on peut effectuer les travaux de soutènement et de maintien.Les deux plates-formes peuvent alors être bloquées chaque fois contre la paroi du puits au moyen d'un dispositif d'expansion particulier, et elles peuvent être reliées entre elles par l'intermddiaire d'un dispositif de levage et de descente constitué de préférence par plusieurs dispositifs-à pistons de poussée, à la manière d'un ensemble à avance pas à pas, dans des conditions telles que ces plates-formes puissent être descendues ou relevées l'une par rapport à l'autre, la plate-forme bloquée en place servant alors chaque fois de portée pour la seconde plate-forme, qui effectue son mouvement de descente ou de levée.La plate-forme porte-outils inférieure présente alors un embout de guidage de préférence tubulaire, qui est guidé dans un orifice de guidage central de la plate-forme supérieure. On obtient de cette manière un guidage parfait des deux plates-formes mobiles l'une par rapport à l'autre. En même temps, le support du bras de coupe est guidé de fa 9on à pouvoir effectuer une certaine course dans embout de guidage central de la plate-forme porte-outils. Une telle plateforme double, constituée par des plates-formes individuelles pouvant être bloquées contre la paroi du puits et mobiles l'une par rapport à l'autre, peut etre également utilisée sans treuil particulier. Pour pouvoir assurer le blocage sur des plates-formes dans le puits, il est judicieux d'agencer les dispositifs d'expansion de telle sorte que leur effet de blocage soit encore augmenté par le poids des plates-formes. On a déjà décrit il est vrai, dans la demande de brevet allemand nO 1. 904.684, un appareil pour le forage de puits dans lequel la tête de forage proprement dite est montée de façon rotative ou pivotante sur une plate-forme porte-outils qui est reliée par l'intermédiaire de dispositifs hydrauliques à pistons de poussée à une plate-forme auxiliaire située au-dessus, pour constituer un ensemble à mouvement pas à pas, les deux plates-formes étant équipées de dispositifs expansibles pouvant être bloqués contre la paroi du puits.Toutefois, dans le cas de cet appareil, les deux plates-formes ne sont pas centrées et guidées l'une par rapport à l'autre au moyen dtun embout de guidage prévu sur la plate-forme inférieure et traversant un orifice de guidage central de la plate-forme supérieure, qui est utilisé en même temps pour le guidage et le déplacement d'un appareil de coupe servant à assurer Itélargissement d'un puits. La description qui va suivre, faite en regard des dessins annexés, donnés à titre non limitatif, permettra de mieux comprendre l'invention. La Fig. 1 est ung représentation schématique d'un dispositif pour ltélargissement dcun puits suivant l'invention, en coupe longitudinale à travers le cuvelage du puits. La Fig. 2 est une vue en coupe axiale à plus grande échelle d'un dispositif pour l'élargissement d'un puits suivant l'invention. La Figm 3 est-une vue en coupe transversale du dispositif que montre la Fig. 2. Sur les dessins, on a représenté en 10 un avant-puits qui est amené à l'aide du dispositif d'élargissement suivant l'invention au diamètre requis pour le cuvelage du puits 11. Cet avantpuits est forme judicieusement en réalisant un forage pilote depuis la surface, Jusqu't une cavité ou un dégagement souterrain, par exemple un tunnel 12 ou analogue, et ce forage est élargi ensuite d'une façon en soi connue au moyen dtun appareil drélar- gissement constitué par une fraise, en opérant du bas vers le haut, jusqutau diamètre de l'avant-puits 10. Cet avant-puits 10 est ensuite élargi lui-meme du haut vers le bas au diamètre requis à l'aide du dispositif d'élargissement suivant l'invention. Le dispositif d'élargissement pour puits comporte, suivant la Fig. 1, une plate-forme 13 qui est constituée par une plate-forme porte-outils inférieure 14 et par une plate-forme supérieure 15 placée au-dessus de la précddente. Les deux platesformes peuvent être bloquées contre la paroi du puits au moyen de dispositifs d'expansion 16. Les dispositifs 16 sont constitués par des sabots expansibles qui sont montés sur des systèmes de parallélogrammes articulés 17. Ces sabots expansibles peuvent être appliqués contre la paroi de la section de dégagement au moyen de vérins d'expansion hydrauliques (non représentés), qui sont montés à articulation entre les sabots expansibles et la plate-forme. On voit sur la Fig. I que le poids total de la plate-forme 13 et de 11 appareil de coupe 18 qu'elle supporte- agit d'une manière tendant à faire pivoter les biellettes des parallélogrammes articulés 17 dans le sens anti-horaire, et ainsi dans un sens tendant à provoquer une nouvelle expansion des sabots expansibles 16 contre la paroi du puits. On obtient~ainsi avec certitude un ancrage sûr des plates-formes, mme en cas de défaillance des vérins d'ex passion. Les deux plates formes 15 et 16 sont reliées ensemble par l'intermédiaire de dispositifs à pistons de poussée pour former un ensemble à mouvement pas à pas, de telle sorte que les platesformes puissent êre relevées et descendues dans le puits 11 indépendamment l'une de l'autre, la plate-forme chaque fois bloquée servant de portée pour les dispositifs à pistons de poussée. De telles plates-formes à mouvement pas à pas sont en soi connues, comme décrit dans la demande de brevet allemand n 1.904.684. Il est prévu à la surface un treuil 19 associé à un câble 20 qui sert au transport des matériaux. Un autre treuil 21 sert au transport du personnel. Une cabine 23 est suspendue à son cd- ble 22 et elle est guidée au moyen d'un cible de guidage 24. Ce dernier est maintenu selon la tension nécessaire à l'aide dtun treuil 25 prévu sur la plate-forme. Comme indiqué en traits mixtes en 20' sur la Figo 1, le câble 20 du treuil 19 peut également s'étendre selon l'axe du puits. Il est possible dans ce cas de relier le cible du treuil à la plate-forme 26 afin de pouvoir, par exemple, extraire cette plate-forme du puits en direction du haut ou l'introduire dans le puits depuis le haut. On observera les détails de l'appareil pour l'élargisse- ment de puits suivant l'invention sur les Fig. 2 et 3. L'appareil de coupe 18 est constitué par un bras de coupe 27 qui est monté de façon à pouvoir eAtre relevé et abaissé dans un palier de pivotement 28, sur un support 29. Il est prévu à lextrémté libre du bras de coupe 27 un cylindre de fraisage ou de coupe 30 entraîné positivement, dont le dispositif dSentrainement peut dtre monté sur ou dans le bras de coupe. Le cylindre de coupe 30 tourne autour d'un axe 31 qui s'étend parallèlement à l'ase dearticulation horizontal du palier de pivotement 28.L'axe de pivotement du palier 28 coupe l'axe du puits ; il peut toutefois être excentré par rapport à cet axe du puits. La référence 32 désigne des vérins de pivotement hydrauliques qui sont montés entre le bras de coupe 27 et le support 29. Ces vérins de pivotement 32 permettent de faire pivoter ainsi le bras de coupe 27 depuis la position sensiblement verticale indiquée en 27' jusqu'd la position sensiblement horizontale indiquée en 27", et inversement. Le bras de coupe 27 est relié au support 29 par une couronne d'orientation 33. L'axe de rotation de la couronne 33 cotn- cide avec l'axe du puits. En conséquence, le bras de pivotement 27 peut pivoter autour de l'axe du puits. La plate-forme porte-outils inférieure 14 présente un orifice central associé à une cage de guidage 39 dans laquelle le support 29 du bras de coupe est guidé de façon coulissante dans la direction de l'axe du puits. La référence 35 désigne des organes de guidage et de centrage pour assurer le guidage du support 29 tout en permettant son déplacement, ainsi que son centrage. Ce support 29 présente, comme visible sur la Fig. 3, des bras de guidage diamétralement opposés 36, qui sont guidés dans des rails de guidage 37 en forme d'U de la cage de guidage, avec interposition des organes de guidage et de centrage 35.Des vérins hydrauliques à double effet 38 sont montés à articulation entre le support 29 et la cage de guidage 34 et ils permettent de relever et d'abaisser ce support 29 et ainsi le bras de coupe 27 par rapport à la plate-forme porte-outils 14, dans la direction de l'axe du puits. Il est prévu à l'intérieur de la cage de guidage 34 un mécanisme d'entrainement en rotation 39, qui peut être constitué par exemple par plusieurs moteurs hydrauliques pouvant faire pivoter le bras de coupe 27 autour de l'axe de pivotement de la cou ronne rotative 33 et ainsi autour de lwaxe du puits, par l'intermédiaire d'une couronne dentée et de pignons. Etant donné que le bras de coupe 27, avec le cylindre de coupe 30, peut pivoter autour de l'axe de la couronne 33, et-peut en outre être relevé et abaissé au moyen des vérins 38, et etant donné par ailleurs qu'il peut pivoter dans le plan vertical autour de ltaxe d'articulation horizontal 28, l'avant-trou foré 10 ou bien l'avant-puits peut être élargi jusqu'à un diamètre qui représente un multiple du diamètre de cet avant-trou ou de cet avant-puits. En meme temps, on peut tailler la base 40 du puits 11 selon une inclinaison telle que les matériaux abattus ou détachés par le cylindre de coupe puissent glisser vers le bas sur cette base 40 jusque dans l'avant-trou 10. Ces matériaux tombent alors dans la galerie inférieure 12 (Fig. 1) où ils sont évacués. Les deux plates-formes 14 et 15 présentent chaque fois un dispositif d'expansion au moyen duquel elles peuvent être bloquées contre la paroi 11' du puits. I1 est -prévu à cet effet, sur chaque plate-forme, quatre sabots expansibles 16 qui sont articulés sur des bras -41, lesquels sont reliés à leur tour à arti cula ti on à la plate-forme correspondante. La référence 42 désigne des vérins d'expansion hydrauliques qui sont montés de façon articulée entre la plate-forme correspondante et le bras dtarticu- lation conjugué 41. Lors de la mise en pression des vérins 42 dans le sens de leur rentrée, les sabots expansibles 16 sont bloqués contre la paroi 11' du puits.Les bras 41 sont alors inclinés par rapport à la paroi du puits de telle sorte que le poids des plates-formes et des dispositifs -mécaniques qutelles supportent agisse contre la paroi du puits dans le sens dcun pivotement des bras 41 vers l'horizontale, et ainsi.dans le sens dune application des sabots expansibles 16 contre cette paroi. Les deux plates-formes 14 et 15 sont reliées par liintermédiaire de vérins d'avance hydrauliques 43 à la manière dtun ensemble à mouvement pas à pas. Ces vérins 43 permettent par exemple d'abaisser la plate-forme porte-outils inférieure 14, après le rappel de ses sabots expansibles 16, par rapport à la plateforme supérieure 15 en position bloquée. I1 est possible, de manière correspondante, de faire descendre la plate-forme supérieure 15 par rapport à la plate-forme inférieure bloquée. Les deux plates-formes 14 et 15 peuvent en conséquence être descendues ou bien remontées par un appui en alternance à l'intérieur du puits. La~plate-forme supérieure 15 sert de plate-forme de travail pour la pose dtun revêtement ou cuvelage de puits.- La référence 44 désigne un dispositif de projection prévu sur la plateforme supérieure 15, au moyen duquel on projette contre la paroi exposée 11' du puits du béton ou une autre masse durcissable. I1 est prévu sur la Fig. 2, sur la plate-forme porte-outils inférieure 14, une foreuse 45 au moyen de laquelle on peut-forer des trous pour la réception de tirants ou d'organes d'ancrage. Ce dispositif peut également être prévu sur la plate-forme de travail supérieure 15. La cage de guidage 34 comporte un embout tubulaire central 46 qui est guidé de façon coulissante dans un orifice de guidage 47 de la plate-forme supérieure 15. Cet embout de guidage 46 sert ainsi à aligner et à guider les deux plates-formes dépla çables 14 et 15 l'une par rapport à l'autre L'invention concerne également l'agencement particulier de la plate-forme ainsi prévue. Des modifications peuvent être apportées au mode de rda- lisation décrit, dans le domaine des équivalences techniques, sans s'écarter de l'invention. REVENDICATIONS 1.- Dispositif pour ltélargissement de puits ou cavités analogues, comportant un cylindre de coupe entrainé positivement, monté sur un bras de coupe qui est lui-meme porté par alune plateforme de façon à pouvoir pivoter autour de l'axe du puits, carac térisé en ce que le bras de coupe (27) peut être relevé et abaissé par rapport à le plate-forme (13)-. 2.- Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le bras de coupe (27) est monté dans un palier de pivotement (28) d'un support (29) prévu pour ce bras de coupe, de manière à pouvoir pivoter dans le plan vertical. 3.- Dispositif suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le bras de coupe (27) est monté sur un support (29) déplaçable verticalement par rapport à la plate-forme (13) dans la direction de l'axe du puits. 4.- Dispositif suivant la-revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que le bras de commande (27)-est relié à son support (29) par l'intermédiaire d'un-dispositif de liaison rotatif (33) à axe de rotation vertical. 5.- Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que l'axe de rotation (31) du cylindre de coupe (30) s'étend parallèlement à l'axe d'articulation du palier de pivotement (28) du bras de coupe (27). 6.- Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le support t27) du bras de coupe-est guidé de-façon à pouvoir se déplacer verticalement dans un guide (37) de la plate-forme. 7.- Dispositif suivant la revendication 69 caractérisé en ce que le support (29) du bras de coupe est guidé par des bras de guidage diamétralement opposés (36) dans des rails de guidage (37) de la plate-forme porte-outils (14). 8,- Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le bras de coupe (27) est disposé sur une plate-forme porte-outils (14), qui peut être bloquée contre la paroi (11') du puits au moyen d'un dispositif expansible (16, 41, 42) et qui est reliée par l'intermédiaire d'un dispositif de levage et de descente (43) à une plate-forme supérieure (15) de façon à pouvoir se déplacer dans la direction de l'axe du puits, cette plate forme supérieure pouvant de meme être bloquée contre la paroi du puits an moyen d'un dispositif expansible (16, 41, 42), et en ce que la plate-forme porte-outils (14) comprend un embout de guidage (46) de préférence annulaire s'étendant vers le haut, qui est guidé dans un orifice de guidage central de la plateforme supérieure (15). 9.- Dispositif suivant la revendication 8, caractérisé en ce que les dispositifs expansibles sont constitués par des sabots expansibles (16) qui sont montés sur des bras d'articulation (41) de telle sorte que le poids de la plate-forme et de ses dispositifs mécaniques agisse dans le sens d'une application des sabots expansibles contre la paroi du puits.