Brevet FR2415720A1 — publié le 19790824

Le soutènement des toits de galeries de mines est réalisé aujourd'hui par application-de divers procedés, choisis notamment parmi les suivants - réalisation du soutènement définitif au plus près du front de taille, souvent par cadrage et boulonnage. I1 faut alors -grouper, dans la zone d'abattage, a la fois les équipes d'abattage et celles de mise en place du soutènement et, ainsi, subir les inconvénients d'une sécurité amoindrie et d'une gêne mutuelle des équipes présentes - utilisation de soutènements marchants classiques qui avancent en bloc après décompression totale du toit sur toute la largeur de la partie du soutènement qui avance. Le toit, soumis a une alternance de pression importantes et de détentes totales, subit un effet de pompage qui le détériore et provoque des fractures dangereuses et difficiles à contrôler. L'invention entend remédier aux inconvénients des soutènements connus, en proposant un soutènement marchant qui ne provoque pas le phénomène de pompage. L'invention a donc pour objet un dispositif de soutènement destiné à être placé entre le sol et le plafond d'une galerie de mine, comprenant un premier et un deuxième portiques d'étançonnement relies par un organe de déplacement relatif. Ce dispositif comporte un troisième portique d'étançon- nement relié au premier portique par un autre organe de déplacement relatif, cependant que chaque portique est constitue par deux semelles d'appui sur le sol, par une tête de soutien du plafond, et par au moins deux étançons de longueur réglable qui relient les semelles a la tête, cette tête comprenant au moins une poutre transversale qui est attelée à deux étançons, et une pluralité de patins d'appui qui sont attelés à la poutre, chacun par un vérin. Des chapeaux longitudinaux parallèles en nombre égal au nombre de patins attelés a l'une des poutres sont disposés entre les patins et le plafond, des patins appartenant au premier, deuxième et troisième portiques étant susceptibles d'être en appui sur chacun desdits chapeaux. Les dispositions suivantes sont en outre souvent adoptées : - le premier portique, disposé entre les deuxième et troisième portiques, comprend deux groupes de deux étançons et deux poutres transversales, longitudinalement espacées, reliées aux étançons en étant montées sur deux longerons sensiblement paralleles aux chapeaux, a chacun desquels est fixée une extrémité de chacun des étançons d'un groupe d'étançons ; - un organe de déplacement relatif est attelé entre chaque chapeau et le premier portique - chaque vérin est monté oscillant sur la poutre transversale correspondante et est maintenu en une position moyenne déterminée d'actionnement par des moyens élastiques attelés entre cette poutre transversale et ce vérin. L'invention sera mieux comprise, et des caractéristiques secondaires et leurs avantages apparaîtront au cours de la deseription d'une réalisation donnée ci-dessous à titre d'exemple. I1 est entendu que la description et les dessins ne sont donnés qu'è titre indicatif et non limitatif. I1 sera fait référence aux dessins annexés, dans lesquels : - la figure 1 est une vue en élévation d'un dispositif de soutènement conforme à l'invention ; - la figure 2 est une coupe suivant II-II de la figure 1 ; - la figure 3 est une coupe suivant III-III de la figure 1 ; - la figure 4 est un schéma d'une partie du circuit hydraulique de commande du dispositif de la figure I ; - les figures 5 à 9 représentent schématiquement les diverses configurations successives du dispositif de la figure I en cours de fonctionnement. Le dispositif de soutènement représenté réalise un sou-tènement "marchant", c'est-à-dire un soutènement susceptible de progresser de manière autonome le long de la galerie de mine. Il est constitué par un premier portique 1, dit portique principal, par des deuxième (2) et troisième portiques (3), dits portiques secondaires qui sont disposés de part et d'autre du portique 1, et par six chapeaux longitudinaux 4 situés à la partie supérieure des portiques 1, 2 et 3. Le portique principal I est constitué par - deux semelles de base 5, qui reposent sur le sol 6, en étant parallèles, espacées l'une de l'autre et s'étendant le long des parements 7 de la galerie, - deux longerons 8 qui s'étendent au-dessus desdites semelles, chacun sensiblement à l'aplomb d'une semelle 5 et situé à proximité du toit 9 de la galerie, - deux paires d'étançons 10, qui s'étendent verticalement et relient, les deux étançons 10 d'une paire, une semelle 5 au longeron 8 correspondant, en étant articulés (11) sur ces deux pièces, - deux poutres transversales 12, qui s'étendent horizontalement en étant orthogonales à la fois aux semelles 5 et aux longerons 8, chacune reliant une extrémité d'un longeron 8 à une extrémité de l'autre longeron, - des patins 13, qui sont attelés, la moitié d'entre eux à une poutre 12, chacun au moyen d'un vérin 14, et qui sont susceptibles d'être mis en appui ferme dans les rainures 15 dont sont munis les chapeaux 4, l'autre moitié à l'autre poutre transversale 12. Les étançons 10 sont maintenus en position sensiblement verticale au moyen de colliers 16 fixés sur les semelles 5 par des blocs élastiques 17. Par ailleurs, des vérins 18 sont attelés (19) entre chaque longeron 8 et les tiges des étançons 10, afin de permettre le réglage de l'équerrage transversal du portique 1. Les vérins 14 sont, euxmêmes, maintenus sensiblement verticaux au moyen d'organes élastiques 20, qui sont constitués par des "boites à ressorts", qui sont intercalés entre deux tels vérins 14 voisins, et, pour les vérins d'extrémité, entre la poutre transversale 12 et le vérin 14 correspondant.Enfin, dans la configuration de la figure 2, les vérins 14 sont en extension et mettent en appui ferme les patins 13 dans les rainures 15, ce qui a également pour effet de mettre les faces 21 des chapeaux 4 opposées auxdites rainures 15 en appui ferme de soutien sur la face 9a du toit 9. Chaque portique secondaire 2 ou 3 est constitué par - deux semelles de base 22, qui reposent sur le sol 6, en étant parallèles, espacées l'une de l'autre et s'étendant le long des parements 7, - une poutre transversale 23, qui s'étend horizontalement en étant orthogonale aux semelles 22, - deux étançons 24, qui s'étendent verticalement et relient, chacun, une semelle 22 à la poutre transversale 23 en étant articulés (25) sur ces deux pièces1 - des patins 26, qui sont attelés à la poutre 23, chacun au moyen d'un vérin 27, et sont susceptibles d'être mis en appui f e dang les rainures 15 des chapeaux 4. Les étançons 24 sont maintenus en position sensiblement verticale au moyen de colliers 28 fixés sur les semelles correspondantes 22 par des blocs élastiques 29. Par tailleurs, des vérins 30 sont attelés (31) entre la poutre transversale 23 et la tige de chaque étançon 24, afin de permettre le réglage de l'équerrage transversal du portique concerne 2 ou 3. Les vérins 27 sont eux-mêmes maintenus sensiblement verticaux au moyen d organes élastiques 32, qui sont constitués par des boîtes à ressorts", qui sont intercalés entre deux tels vérins 27 voisins, et, pour les vérins d'extrémité, entre la poutre transversale 23 et le vérin 27 correspondant. Enfin, dans la configuration de'la figure 3, les vérins 27 sont rétractés, de sorte que les patins 26 sont seulement introduits dans les rainures 15 sans etre en appui sur les fonds desdites rainures. Les commandes des vérins 14 et des vérins 27 introduites dans la rainure 15 d'un même chapeau 4 sont généralement couplées de manière analogue à la réalisation de la figure 4. Une pompe à huile ou à graisse 33 est reliée à un réservoir de fluide 34 par son conduit d'aspiration 35 et à un distributeur à trois positions 36 par son conduit de refoulement 37. Deux autres conduits 38 et 39 sont reliés au distributeur 36, cependant que les chambres supérieures 40 des vérins 14 et inférieures 41 des vérins 27 sont reliées au conduit 38 par des conduits 42 et que les chambres inférieures 43 des vérins 14 et supérieures 44 des vérins 27 sont elles-memes reliées au conduit 39 par des conduits 45. Un conduit 46 relie le distributeur 36 au réservoir 34, cependant qu'un conduit 47, muni d'un clapet de décharge taré 48, relie le conduit 37 audit réservoir 34. Les trois positions du distributeur 36 correspondent : - la première position, aux mises en communication des conduits 37 et 39, et, des conduits 38 et 46 - la deuxième position, aux mises en communication des conduits 37 et 38, et, des conduits 39 et 46 ; et, - la troisième position, à la mise en communication des conduits 37, 38, 39 et 46. II faut encore remarquer d'une part, la liaison entre le portique principal 1 et chacun des portiques secondaires 2 et 3, d'autre part, les liaisons entre l'une des poutres transversales 12 et chaque chapeau 4. La liaison entre le portique I et chacun des portiques 2 et 3, est constituée par deux vérins 49 attelés (50), chacun, entre une senelle 5-et une semelle 22. La liaison entre l'une des poutres 12 et chaque chapeau 4 est elle-meme constituée par un vérin 51 attele (52) entre ledit chapeau 4 et cette poutre 12. Naturellement, les vérins 49 et 51 sont alimentés en fluide sous pression de manière classique et munis de distributeurs de commande qui en contrôle la rétraction, l'extension ou l'immobilisation. Le fonctionnement du dispositif qui vient d'être décrit peut être expliqué en regard des figures 5 à 9 sur lesquelles les éléments déjà définis portent les mêmes numéros de référence, éventuellement indicés a, b, c, ou d pour en distinguer les positions successives. La figure 5 reprend la figure 1 en schématisant la constitution du dispositif et en ne faisant figurer que les éléments intéressant la fonction "marchante" du soutènement. Dans cette configuration, les patins 13 sont tous en appui sur les chapeaux 4 correspondants et immobilisent, d'une part, lesdits chapeaux par rapport au toit 9, d'autre part, le portique 1 et ses semelles 5 par rapport au sol 6. Dans ces conditions, la commande d'extension des vérins 49 attelés entre les portiques 1 et 2 poussent ledit portique 2 jusqu'en 2a, dans le sens de la flèche F indiquant le sens de progression. Figure 6 : les semelles du portique 2a sont alors disposées en 22a, les patins attelés audit portique étant en 26a. La commande du distributeur 36 permet de mettre en appui en 26b, sur les chapeaux 4, les patins du portique 2a et de mettre, hors d'appui desdits chapeaux 4, les patins 13a du portique 1. Ce sont donc les portiques 2a et 3 qui sont immobilisés par rapport au sol 6. La commande de rétraction des vérins 49 attelés entre les portiques 2a et 1, ainsi éventuellement que celle de l'extension des vérins 49 attelés entre les portiques 1 et 3, déplace le portique 1 dans le sens de la flèche F jusqu'en la. Les vérins 51, initialement en extension et non bloqués, ont été rétractés en 51a par suite du déplacement du portique 1, les chapeaux 4 restant immobiles (figure 7). En partant de la configuration de la figure 7, on agit de nouveau sur le distributeur 36 pour bloquer en 13c les patins du portique la qui étaient parvenus en 13b, et, débloquer en 26c les patins des portiques 2a et 3. Le portique la étant immobilisé, la rétraction des vérins 49 attelés entre les portiques la et 3 permet de tirer le portique 3 jusquten Les vérins 51a sont dans leur configura- tion rétractée figure 8). Il suffit alors, à partir de la configuration de la figure 8, de commander la non-alimentation de tous les vérins de mise en appui des patins des trois portiques (troisième position du distributeur 36), pour mettre ces patins en 26c et 13d respectivement, et ce, pour un chapeau 4 seulement. Les semelles 5a du portique la restent immobilisées par rapport au sol au moyen du blocage des patins 13c correspondant aux autres chapeaux 4. Le toit 9 reste lui-meme supporté par ces autres chapeaux. Ainsi, un seul chapeau, celui représenté en 4a sur la figure 9 est débloqué par rapport au toit 9. L'extension du vérin 51a jusqu'à sa position 51b permet de faire avancer ledit chapeau débloqué de sa position 4 à sa position 4a. Puis on fait avancer de manière analogue les autres chapeaux, successivement l'un après l'autre.On retrouve alors le soutènement dans la même configuration que celle de la figure 5, mais déplacée par rapport à cette configuration de la figure 5 : ce soutènement a "marché" de manière autonome. Les avantages du dispositif, qui vient d'être décrit, sont les suivants : - Serrage au toit permanent. Aucun détentionnement pendant les opérations de ripage. Variation de l'intensité de serrage limitée au strict minimum. Par exemple, pour un serrage global de 360 tonnes avec six chapeaux, soit 60 tonnes par chapeau, le serrage chute à 300 tonnes pendant l'avancement d'un chapeau, soit une baisse d'intensité limitée à 15 Z environ. L'élimination du phénomène de "pompage" du toit réduit considérablement le risque de fracture de celui-ci ; - Sécurité totale du personnel travaillant dans la zone d'abattage, les chapeaux constituant un bouclier continu au toit depuis le front jusque arrière de la machine d'abattage.Ce dispositif protecteur peut d'ailleurs être complété, si nécessaire, par des panneaux latéraux en cas d'instabilité des parements ; - L'ensemble des portiques dégage un volume central important laissant toute liberté de manoeuvre à la machine d'abattage et au personnel préposé ; - Séparation de l'abattage à l'avant du bouclier et de la pose du sotitènement définitif à l'arrière Les remarques suivantes peuvent en outre être faites - Les vérins de serrage 14 et 27 sont montés oscillants sur les poutres transversales 12 et 23. Ils sont maintenus en position verticale par les "boites à ressorts" 20 et 32, ce qui leur permet de coulisser facilement dans les rainures centrales 15 des chapeaux 4 pendant la translation d'un portique, même si les chapeaux ne sont pas rigoureu serinent paralleles entre eux.D'autre part, cette disposition assure le recentrage automatique d'un chapeau détentionné, pendant son avancement. Il y a donc, à chaque pas, remise en parallèle des chapeaux entre eux - Les étançons 10 et 24 sont maintenus verticaux par les sytèmes élastiques 16, 17 et 28, 29 ; - Les vérins 18 maintiennent l'équerrage transversal des portiques et autorisent, si nécessaire, des déplacements transversaux du soutènement ; - Sur les figures sont représentés six chapeaux. Il est bien évident que le nombre adopté peut être différent selon les galeries concernées. A noter que plus les chapeaux sont nombreux, plus faible est la variation d'intensité de serrage global au toit. L'invention n'est pas limitée aux réalisations représentées, mais en couvre au contraire toutes les variantes qui pourraient leur être apportées sans sortir de leur cadre, ni de leur esprit. REVENDICATIONS 1. Dispositif de soutènement destiné à être placé entre le sol et le plafond d'uné galerie de mine, comprenant un premier et un deuxième portiques d'étançonnement reliés par un organe de déplacement relatif, caractérisé en ce qu'il comporte un troisième portique d'étançonnement relié au premier portique par un autre organe de déplacement relatif, cependant que, de manière connue en soi, chaque p4 ti- que est constitué par deux semelles d'appui sur le sol, par une tête de soutien du plafond, et par au moins deux étançons de longueur regla- ble qui relient les semelles à la tête, cette tête comprenant au moins une poutre transversale qui est attelée à deux étançons, et une pluralité de patins d'appui qui sont attelés à la poutre, chacun par un vérin, et en ce que des chapeaux longitudinaux parallèles en nombre égal au nombre de patins attelés à l'une des poutres sont disposés entre les patins et le plafond, des patins appartenant au premier, deuxième et troisième portiques étant susceptibles d'etre en appui sur chacun desdits chapeaux. 2. Dispositif de soutènement selon la revendication 1, caractérisé en ce que le premier portique, disposé entre les deuxième et troisième portiques, comprend deux groupes de deux étançons et deux poutres transversales, longitudinalement espacées, reliées aux étançons en étant montées sur deux longerons sensiblement parallèles aux chapeaux, à chacun desquels est fixée une extrémité de chacun des étançons tin groupe d'étançons. 3. Dispositif de soutènement selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérise en ce qu'un organe de déplacement relatif est attelé entre chaque chapeau et le premier portique. 4. Dispositif de soutènement selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que chaque verin est monté oscillant sur la poutre transversale correspondante et est maintenu en une position moyenne déterminée d'actionnement par des moyens élastiques attelés entre cette poutre transversale et ce vérin.