Brevet FR2470852A1 — publié le 19810612

La présente invention concerne une plaque pour bou Ion de toit de mine et plus particulibrement une plaque de soutène ment relativement mince destinée a etre utilisée en combinaison avec un boulon de soutènement ancré au terrain dans des ouvrages ou des lieux souterrains tels que les mines. Les plaques de ce genre sont conçues en particulier pour Autre utilisées dans les mines, -tunnels, entailles dans des massifs rocheux et autres excavations, en combinaison avec des boulons de soutènement ou boulons de toit, destinés a rendre solidaires les uns des autres les bancs ou strates de roche afin de stabiliser la formation rocheuse et d'éviter son éboulement. Les plaques sont utilisées conventionnellement avec un boulon qui présente un dispositif d'ancrage mécanique ou chimique d son bout intérieur et est placé dans un trou foré dans la roche a renforcer ou à soutenir. L'art antérieur en ce qui concerne les plaques du type auquel se rapporte l'invention est le mieux illustré, par exemple, par le brevet des Etats-Unis d'Amérique 4 112 693, délivré le 12 septembre 1978 a A. L. Collin et autres et intitulé "Mine Roof Support Plate". Ce brevet décrit une plaque de soutènement en tôle métallique conçue pour satisfaire a des normes industrielles quant A la résistance au fléchissement et 3 la charge portante. Un nouveau type de stabilisateur de toit, qui commence a s'utiliser, comporte un tube fendu longitudinalement. Le meilleur exemple d'un tel stabi lisateur est donné par le brevet des Etats-Unis d'Amérique 3 922 867, délivré le 2 décembre 1975 a James J. Scott et intitulé "Friction Rock Stabilizer".Comme les plaques de l'art antérieur ne conviennent pas très bien a ce type relativement récent de stabilisateur, llinven tion vise a remédier A cette lacune en apportant une plaque convenant aux stabilisateurs de roche a frottement. Dans le cadre des travaux de recherches en ce sens, il a été découvert qu'il est possible de fabriquer une plaque de toit de mine (a) de tôle d'acier doux, qui répond aux caractéristiques de résistance a la flexion et de charge portante fixées par la norme AN5I/ASTM F 432-77, avec environ un tiers de matière en moins que pour les plaques de l'art antérieur ou (b) d'acier faiblement allié a haute résistance (42,17 kg/mm), qui répond à cette même norme avec environ 46% de matière en moins que pour les plaques antérieures, ce qui donne donc une plaque plus légère et moins coûteuse. L'invention apporte par conséquent une plaque de toit de mine légère3 en acier, utilisable avec des stabilisateurs de roche à friction, qui est conforme à la norme ANSI/ASTM F 432-77. Plus spécialement, l'invention apporte une plaque de toit de mine dont la charge portante n'est pas inférieure a environ 1 430 kg (23 000 pounds), formée d'une plaque quadrilatérale rigide qui comporte une partie sensiblement centrale surélevée par rapport à une partie périphérique généralement plane, la partie centrale présentant une base, laquelle est entourée par la partie périphérique, et un renflement pourvu d'un trou situé sensiblement au centre du renflement, qui est essentiellement caractérisée en ce que la base correspond à un rectangle avec des parties angulaires arrondies qui s'élèvent de la partie périphérique et définissent le renflement, la plaque ayant une épaisseur sensiblement uniforme comprise dans une gamme d'épaisseurs allant d'environ 4,2 mm si elle est en acier à basse teneur en carbone à environ 3,4 mm si elle est en acier faiblement allié. Selon un autre mode de réalisation, l'invention apporte une plaque de toit de mine formée d'une plaque carrée rigide qui comporte une partie sensiblement centrale surélevée par rapport à une partie périphérique généralement plane, la partie centrale présentant une base, laquelle est entourée par la partie périphérique, et un renflement pourvu d'un trou situé sensiblement au centre du renflement, le renflement possédant une surface terminale formant portée qui circonscrit le trou, qui est essentiellement caractérisée en ce que le renflement comprend des moyens formés en lui, qui coopèrent avec la portée et la partie périphérique et rendent la plaque capable de supporter une charge d'au moins 1 430 kg environ (23 000 pounds) et lui confèrent une résistance à la flexion qui est conforme à la norme ANSI/ASTM F 432-77. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront plus clairement de la description qui va suivre de deux exemples de réalisation non limitatifs, ainsi que du dessin annexé, sur lequel - la figure 1 est une vue en perspective d'une plaque de toit de mine selon un premier exemple de réalisation de l'invention; et - la figure 2 e-st une vue en perspective d'une plaque de toit de mine selon une variante de réalisation. Sur les deux figures, les plaques sont représentées en position retournée par rapport à leur position d'utilisation sur un toit de galerie ou de taille de mine ou d'une autre excavation. Autrement dit, la surface se trouvant en bas et non visible sur le dessin excelle qui est en réalité en contact avec le toit. Comme représenté sur la figure 1, la plaque 10 selon le premier exemple est formée d'une plaque d'acier 12 mesurant environ 152 mm de côté (6 pouces) et comprenant une partie périphérique plane 14 d'où s'élève une partie centrale surélevée 16. Cette dernière présente une base carrée 18 qui s'élève de la partie périphérique 14 en direction d'un sommet carré 20. Le sommet 20, nécessaire pour former un appui ou portée pour un stabilisateur de roche à friction, possède un trou central 22 pour la réception d'un tel stabilisateur. I1 a été trcuvé que la réalisation de la partie surélevée ou renflement 16 avec des parties angulaires 24, formant des angles droits et s'élevant par rapport à la partie périphérique 14, donne lieu à la formation de nervures 26 dont la résistance et la rigidité sont telles que la plaque peut être faite d'une tale relativement mince. Dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique 4 112 693 déjà cité, il est indiqué que la plaque est formée d'une tale d'acier doux ayant une épaisseur environ 4,4 a environ 6,4 mm. Selon l'invention, grâce à la formation des nervures 26 entre les parties angulaires 24 de la base 18 et le sommet 20 du renflement 16, il est possible de réaliser la plaque 10 d'une tole dont l'épaisseur va dlenvi- ron 4,2 mm à environ 3,4 mm, tout en répondant aux critères de résistance au fléchissement et de charge portante de la norme ANSI/ASTM F 432-77. La figure 2 représente une plaque de toit îOa selon une variante de réalisation de l'invention. Cette plaque possède un renflement 16a qui se termine par un sommet circulaire 20a et qui comporte des nervures 26a s'élevant d'une base carrée 18a - limitrophe å la partie périphérique 14a - et s'aplatissant avant d'atteindre le sommet 20a. Dans les deux exemples de réalisation, les renflements 16, 16a présentent chacun un trou qui est circonscrit par une partie de surface ou portée 28 ou 28a qui est sensiblement plane et dont la largeur n'est pas inférieure à 3,8 mm environ. La plaque 10 du premier exemple possède une base carrée 18 qui mesure environ 82,5 mm de côté. Le trou 22 a un diamètre de 40,6 mm environ. Le sommet 20 est également carré et mesure environ 44,5 mm de catie. Le sommet 20 se raccorde a la paroi latérale 29 du renflement 16 par un rayon d'environ 3,2 mm, tandis que la paroi latérale 29 se raccorde à la partie périphérique 14 par un rayon d'environ 4,8 mm. Les parties angulaires 24 de la base 18 forment des arrondis avec un rayon d'environ 8 mm, tandis que les angles 30 du sommet 20 ont des arrondis d'un rayon d'environ 5 mm. La profondeur ou la hauteur de la plaque 10, de la face inférieure de la partie périphérique 14 jusqu'au-dessus du sommet 20, n'est que d'environ 25,4 mm (1 pouce). Le sommet 20 et la portée 28 transfèrent la charge du stabilisateur de roche à friction å la paroi latérale 29 du renflement. La disposition représentée réduit au mimimum les contraintes de flexion à la jonction entre le sommet et cette paroi latérale. La pratique a montré que cette jonction est soumise å des contraintes élevées sur les plaques antérieures, entraînant des défaillances de plaques. Le renflement 16 affecte la forme d'une pyramide, afin de réduire au minimum les contraintes de flexion, et il transfère la charge du stabilisateur a la partie périphérique 14 en premier lieu sous forme d'efforts de compression. Le renflement 16 est raidi et renforcé par les nervures 26, de sorte qu'il résiste mieux au gontiolement sous des charges de compression et au fléchissement sous l'effet de la charge exercée sur le sommet 20 et du fait du décalage en hauteur de ce sommet par rapport à la partie périphérique 14. La norme ANSI/ASTM F 432-77 déjà mentionnée spécifie que la plaque, pour les essais, doit être disposée par-dessus un trou d'un diamètre d'environ 10 cm (4 pouces). La grandeur de la base 18 (un carré mesurant environ 82,5 mm de côté) est choisie pour réduire les contraintes de fléchissenenr. dans la partie de la plaque 10 recouvrant le trou d'essai de 10 cm de diamètre. La région de cette base est une région qui est également exposée à de fortes contraintes et ayant donné lieu à des défaillances avec les plaques de l'art antérieur. La plaque 10a du second exemple possède une base carrée 18a mesurant environ 86 ;nm de catie. Le trou 22a a la même grandeur que le trou 22 de la figure 1. Le sommet circulaire 20a possède un diamètre extérieur d'environ 44,5 mm, mais il se raccorde å la paroi latérale 29 par le même rayon d'environ 3,2 mm que dans le premier exemple. Par contre, la paroi latérale 29a se raccorde d la part-ie périphérique 14a par un rayon d'environ 3 mm. Les parties angulaires 24a de la base 18 ont le même arrondi avec un rayon d'environ 8 mm. Bien entendu, le sommet 20a forme également une portée plane 28a, ayant une largeur d'environ 3,8 mm. L'invention n'est pas limitée aux formes de réalisation décrites et l'homme de l'art pourra y apporter diverses- modifications, sans pour autant sortir de son cadre. REVENDICATIONS 1 - Plaque de toit de mine (10 ou 10a), destinée à être utilisée en combinsison avec un boulon de soutènement ancré au terrain dans des ouvrages ou des lieux souterrains tels que les mines, dont la charge portante n'est pas inférieure d environ 1 430 kg, formée d'une plaque quadrilatêrale rigide (12 ou 12a) qui comporte une partie sensiblement centrale (16 ou 16a) surélevée par rapport à une partie périphérique (14 ou 14a) généralement plane, la partie centrale présentant une base (18 ou 18a), laquelle est entouree par la partie périphérique, et un renflement (16 ou 16a) pourvu d'un trou (22 ou 22a) situé sensiblement au centre du renflement, caractérisée en ce que la base correspond à un rectangle avec des parties angulaires arrondies (24 ou 24a) qui s'élèvent de la partie périphérique et définissent le renflement, la plaque ayant une épaisseur sensiblement uniforme comprise dans une gamme d'épaisseurs allant d'environ 4,2 mm à environ 3,4 mm. 2 - Plaque selon la revendication 1, caractérisée en ce que le trou (22 ou 22a) est circulaire et possède un diamètre prescrit, la plaque (12 ou i2a)ayant une largeur donnée et le diamètre du trou correspond à peu près à un quart de cette largeur. 3 - Plaque selon la revendication 1, caractérisée en ce que la base (18 ou 18a) possède une forme équilatérale et le renflement 6 ou 16a) s'élève de la base d'une hauteur de moins de 25,4 mm environ. 4 - Plaque selon la revendication 1, caractérisée en ce que le renflement (16- ou 16a) possède une surface terminale formant portée (20 ou 2usa), qui circonscrit le trou (22 ou 22a et dont la largeur n'est pas inférieure a 3,8 mm environ. 5 - Plaque selon la revendication 1, caractérisée en ce que le renflement (16 ou 16axa couvre environ un tiers de ;'ivre de surface de la plaque (12 ou 12a). 6 - Plaque selon la revendication 4, caractérisée en ce que le renflement (16 ou 16a) est formé d'une paroi continue (29 ou 29a) qui est contiguë la fois à la portée (20 ou 20a) et à la partie périphérique (14 ou 14a) et qui forme un angle avec cette partie périphérique. 7 - Plaque selon la revendication 4, caractérisée en ce que la paroi (29 ou 29a) possède une largeur, mesurée entre la portée (20 ou 20a) et la partie périphérique (14 ou 14a), qui n'est pas inférieure à environ 28,6 mm. 8 - Plaque selon la revendication 1, caractérisée en ce que le renflement (16a) se termine par une portée circulaire 20a) qui circonscrit le trou (22a) et possède un diamètre d'environ 44,5 mm. 9 - Plaque selon la revendication 1, caractérisée en ce que le renflement (16) se termine par une portée carrée (20) qui circonscrit le trou (22) et possède une largeur d'environ 44,5 mm. 10 - Plaque selon la revendication 3, caractérisée en ce que les cotés contigus de la base (18 pu 18a) se raccordent l'un à l'autre par un rayon d'environ 8 mm. 11 - Plaque selon la revendication 6, caractérisée en ce que la paroi (29a) se raccorde à la partie périphérique (14a) par un rayon d'environ 3 mm. 12 - Plaque selon la revendication 6, caractérisée en ce que la portée (20 ou 20a) se raccorde a la paroi (29 ou 29a) par un rayon d'environ 3 mm. 13 - Plaque selon la revendication 9, caractérisée en ce que les côtés contigus de la portée carrée (20) se raccordent l'un à l'autre par un rayon d'environ 8 mm. 14 - Plaque selon la revendication 6, caractérisée en ce que l'angle est d'environ 135.0. 15 - Plaque selon la revendication 1, caractérisée en ce que la plaque (10 ou 10a) possède une résistance au flEchis- sement sous la charge selon la norme ANSI/ASTH F 432-77. 16 - Plaque de toit de mine (10 ou iota), destinée å être utilisée en combinaison avec un boulon de soutènement ancré au terrain dans des ouvrages ou des lieux souterrains tels que les mines, formée d'une plaque carrée rigide (12 ou 12a) qui comporte une partie sensiblement centrale (16 ou 16a) surélevée par rappbrt à une partie périphérique (14 ou 14a) généralement plane, la partie centrale présentant une base (18 ou 18a), laquelle est entourée par la partie périphérique, et un renflement (16 ou 16a) pourvu d'un trou (22 ou 22a) situé sensiblement au centre du renflement, le renflement possédant une surface terminale formant portée (20 ou 20a) qui circonscrit le trou, caractérisée en ce que le renflement comprend des moyens (26 ou 26a) formés en lui, qui coopèrent avec la portée et la partie périphérique et rendent la plaque capable de supporter une charge d'au moins 1 430 kg environ et lui confèrent une résistance à la flexion qui est conforme à la norme ANSI/ASTM F432-77. 17 - Plaque selon la revendication 16, caractérisée en ce que lesdits moyens sont des nervures (26 ou 26a) formées dans le renflement (16 ou 16a) entre la partie périphérique (14 ou 14a) et la portée (20 ou 20a). 18 - Plaque selon la revendication 17, caractérisée en. ce que les nervures (26) s'étendent sur toute la distance entre la base (18) et la portée (20). 19 - Plaque selon la revendication 17, caractérisée en ce que les nervures (26a).s'étendent vers le haut à partir de la base (18a) et se terminent à une hauteur intermédiaire du renflement (16a), à une certaine distance de la portée (20a).