Brevet FR2481360A1 — publié le 19811030

L'invention a pour objet un bouclier d'avancement com- portant une enveloppe cylindrique et une paroi transversale qui délimitent un vide d'abattage, un bras d'abattage monté pivotant sur la paroi transversale, lequel bras possède un outil de déblaiement destiné à déblayer un front de taille formant l'une des parois du vide d'exploitation, une arrivée de fluide de pression pour obtenir une pression de soutien dans le vide d'abattage et une conduite de sortie disposée sensiblement sur 1s fond de l'enveloppe cylindrique du bou- clier et ayant pour rôle d'évacuer les déblais abattus sur le front de taille. Dans un bouclier d'avancement connu de ce genre décrit par le Brevet allemand 2431512, la conduite de fluide de pression introduit dans le vide d'abattage un liquide qui remplit avec une certaine surpression le vide d'abattage et, par conséquent, agit également contre le front d'abattage. Les déblais, détachés du front d'abattage par l'outil de déblaiement, sont évacués par des conduites de sortie, au moyen du liquide de soutien qui se trouve dans le vide d'abat- tage. Un inconvénient de cette façon de procéder est que, pen- dant que s'effectue le travail, la totalité du vide d'abattage est rendue totalement opaque par le liquide de soutien char- gé de boues qui le remplit, de sorte qu'il n'est pas possible d'observer le front d'abattage pendant les opérations de dé- blaiement et que l'avancement se fait pratiquement à l'aveu- glette. Un autre inconvénient est que le bras d'abattage, avec son mécanisme de pivotement compliqué, est exposé en perma- nence au liquide de soutien qui l'entoure et qui est particu- lièrement agressif du fait des boues qu'il contient, de sorte que, notamment, les parties mobiles de ce mécanisme subissent une contrainte de frottement élevée et sont donc prématurément usées. C'est donc un but de l'invention de perfectionner un bou- clier d'avancement du type décrit au début de façon que le fluide de soutien, transparent, ne soit pas un liquide et entoure le bras d'abattage sans provoquer d'usure notable, et de façon aussi que l'on obtienne une étanchéification satis- faisante du front d'abattage, le renouvellement de la chape d'étanchéité s'effectuant immédiatement à la suite de l'outil de déblaiement. 2 2481360 Ce résultat est obtenu par l'invention avec un dispo- sitif du type indiqué au début grâce au fait que le bras d'abattage est monté sur la paroi transversale à travers un passage étanche à la pression pneumatique, que l'arrivée de fluide de pression se présente sous la forme d'une conduite pneumatique, qu'un dispositif d'émission de matériau d'étan- chéité est associé au bras d'abattage de façon à accompagner le mouvement de ce bras, la buse de sortie de ce dispositif étant dirigée vers la zone d'environnement direct-de l'extré- mité libre de l'outil de déblaiement. L'avantage que présente l'invention est que les travaux d'avancement sur le front d'abattage peuvent être observés en permanence d'une façon précise car il n'y a pas de liquide de soutien sali par des impuretés dans le vide d'exploitation, la pression de soutien dans ce vide d'exploitation étant main- tenue exclusivement gr8ce à l'arrivée d'air comprimé qui est introduit dans le vide d'exploitation par la conduite pneuma- tique. Etant donné que le travail s'effectue ainsi à vue, l'abattage du front de taille peut être effectué de façon rationnelle; en particulier, il est possible de réagir sur le champ à la présence d'obstacles tels que rochers, blocs erratiques ou analogues, ce qui permet d'éviter des détério- rations de l'outil de déblaiement ou d'autres parties du dis- positif en évitant ainsi dans une large mesure des travaux de réparation et en permettant de réaliser une économie de pièces de rechange et de salaire. Le déblaiement du front d'abattage s'effectue en tenant compte dans chaque cas parti- culier de la nature géologique du terrain, en fônction de la constitution du sol, et il suffit d'une seule personne pour pouvoir facilement surveiller et diriger l'abattage. La nature et la constitution du sol peuvent être surveillées et con- trôlées en permanence, ce qui permet d'en tirer immédiatement des conclusions pour la poursuite des opérations d'abattage et de déblaiement du tunnel. Un autre avantage de l'invention réside en ce que lors- que, par exemple, il s'agit d'effectuer des opérations d'en- tretien éventuelles ou au remplacement de l'outil de déblaie- ment, on n'est pas obligé, comme cela était le cas jusqu'à maintenant, d'évacuer entièrement du vide d'exploitation la totalité du liquide de soutien qui s'y trouve, ce qui est un 3 2481360 gros travail demandant beaucoup de temps. Avec le dispositif selon l'invention, il suffit d'ouvrir un sas ou une vanne quelconque, après quoi on peut tout simplement effectuer sur place le travail nécessaire sans être obligé de diminuer la pression de soutien ou même de l'annuler entièrement. Un autre avantage réside encore en ce que le degré d'usure des outils d'abattage, par exemple l'usure des dents coupantes de l'ou- til de déblaiement,peut être observé avec précision, de sorte que l'on peut remplacer en temps voulu l'outil de déblaiement. Egalement, lorsqu'on tombe sur un bloc erratique, on est obligé avec le dispositif connu d'évacuer totalement le liqui- de de soutien pour qu'un ouvrier puisse pénétrer dans le vide d'exploitation pour en retirer à la main l'obstacle rencontré. Au contraire, avec le bouclier d'avancement selon l'invention, un bloc erratique peut être immédiatement sorti par le ser- vant de l'engin, sans réduction de la pression de soutien, d'autant plus qu'à l'aide du bras d'abattage commandé à vue, on peut dégager et sortir avec précision un bloc de rocher qui apparaîtrait dans le front de taille sans risquer de dé- tériorer l'outil de déblaiement. Un autre avantage de l'invention est que, à l'exception d'une petite zone de travail, le front d'abattage peut être étanchéifié presque totalement par ure couche de matériau d'étanchéité formant membrane. On obtient ainsi une réduction importante des pertes en fluide de soutien et on réalise une pression de soutien largement constante, de sôrte que la réa- limentation en air comprimé à introduire par la conduite pneu- matique est extrêmement réduite. Etant donné que le dispositif d'émission de matériau d'étanchéité est accouplé au bras d'abattage dont il accompagne les mouvements par commande forcée, et que la buse de sortie applique le matériau d'étan- chéité sur le front de taille dans le voisinage immédiat de l'outil de déblaiement pendant l'abattage du front de taille, on comprend bien qu'au fur et à mesure que le bras d'abattage poursuit son mouvement, l'emplacement du front de taille qu'il vient de traiter est immédiatement colmaté à nouveau de façon étanche. Etant donné qu'avec le bouclier d'avancement selon l'invention, on n'utilise plus de liquide de soutien coûteux, il n'y a plus de risque de détérioration des ensembles d'abat- tage provoqués par le liquide charge de boues, de sorte que ce 2 2481360 dispositif bénéficie d'une longue durée de vie sans nécessi- ter d'entretien coûteux. Le matériau abattu grâce au disposi- tif selon l'invention est évacué vers l'extérieur, hors du vide d'abattage, au moyen d'une conduite d'évacuation dis- posée au fond de l'enveloppe cylindrique du bouclier. Il faut encore signaler que le passage étanche à la pression pneuma- tique prévu par l'invention contribue à maintenir pratiquement constante la pression de soutien dans le vide d'exploitation, de sorte que l'air comprimé ne peut. non plus s'échapper par cette partie de la paroi transversale par laquelle le bras -d'abattage sort à l'extérieur. Des modes de réalisation et des développements préférés sont fixés par les caractéristiques des sous-revendications dont la mise en application permet en particulier de faciliter judicieusement l'émission du matériau d'étanchéité et d'obte- nir des conditions particulièrement avantageuses pour le mon- tage et les mouvements du bras d'abattage ainsi que de réali- ser des conditions favorables d'observation de l'abattage du front de taille, et de rendre possible une évacuation du maté- riau déblayé sans formation de poussière. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront d'ailleurs de la description qui va suivre, à titre d'exemple, en référence à la figure unique du dessin annexé représentant schématiquement un mode de réalisation préféré du dispositif selon l'invention. Le bouclier d'avancement 1 représenté par-le dessin se trouve dans un tunnel 2 dont le creusement sr poursuit par abattage d'un front de taille ou d'abattage 3. Le bouclier d'avancement 1 possède une enveloppe cylindrique 4 qui est munie de taillants 5 dans sa partie faisant face au front de taille 3. Le bouclier d'avancement 1 se déplace sous l'action de pistons d'avancement 6 qui agissent sur son enveloppe cy- lindrique 4. Une paroi transversale 7 est disposée dans l'en- veloppe cylindrique 4 du bouclier à une certaine distance des taillants 5 de bouclier. On voit donc que la paroi transver- sale 7, l'enveloppe cylindrique 4 du bouclier et le front d'abattage 3 délimitent un espace appelé vide d'abattage ou d'exploitation 8. Dans le voisinage du fond de l'enveloppe cylindrique 4 du bouclier est disposée une conduite de sortie 9 qui traverse 2481360 la paroi transversale 7 et fait saillie à l'intérieur du vide d'exploitation 8 par une extrémité d'aspiration 10. La con- duite de sortie 9 possède une vanne de commande de transport pneumatique 11. L'extrémité d'aspiration 10 de la conduite de sortie 9 se trouve dans la zone d'une caisse d'extraction 12 qui possè- de une ouverture 13. Dans la caisse d'extraction 12 est monté un dispositif d'arrosage 14 qui se trouve devant l'extrémité d'aspiration 10 de la conduite de sortie 9 et qui est alimenté par une conduite 15, laquelle traverse la paroi transversale 7 et possède une vanne 16. Dans la partie haute, sous l'enveloppe cylindrique 4, est disposée une conduite pneumatique 17 qui passe à travers la paroi transversale 7 et dépasse à l'intérieur du vide d'ex- ploitation 8 de sorte que de l'air comprimé peut értre intro- duit dans le vide d'abattage 8 afin d'établir dans ce vide d'abattage 8 une pression de soutien constante, la commande s'effectuant au moyen d'une soupape de réglage de pression de soutien 18. Sous la conduite pneumatique 17, la paroi transversale 7 comporte une vitre d'observation 19 par laquelle le servant de l'engin peut regarder de l'extérieur ce qui se passe dans le vide d'exploitation 8. En particulier, pour permettre d'ob- server sans obstacle la totalité du front d'abattage, la paroi transversale 7, sur la périphérie de la vitre d'observation, comporte des surfaces obliques d'observation 20 qui permettent d'avoir un espace dégagé et un angle visuel plus grand pour l'observation. Exactement sous la vitre 19 et sensiblement dans la par- tie médiane de la paroi transversale 7, il est prévu un passa- ge à pression pneumatique 21 à travers lequel passe un bras d'abattage 22. Le bras d'abattage 22 peut pivoter autour d'un axe 23 qui est monté dans un guidage 24. Ce guidage 24 est lui-meme monté dans une couronne de pivotement 25 qui délimi- te à l'extérieur le passage à pression pneumatique 21, et est montée tournante dans la paroi transversale 7, ce mouve- ment de rotation étant commandé par un moteur d'entraînement 26. Pour conférer au passage à pression pneumatique 21 prévu dans la partie médiane de la paroi transversale 7 une sécurité élevée contre les fuites d'air comprimé, il est de plus prévu sur le bras d'abattage 22 une garniture cylindrique d'étan- chéité 27 dans la zone de la couronne de pivotement 25 et de l'élément de guidage 24. Le bras d'abattage 22 pivote sous l'action d'un vérin de poussée 28 qui est alimenté par l'intermédiaire d'une con- duite de commande 29 par un ensemble 30 et qui est articulé de façon pivotante par l'une de ses extrémités au bras d'abat- tage 22 et par l'autre extrémité à une console de montage 31 qui est fixée à la couronne de pivotement 25. Le bras d'abattage 22 possède un tube cylindrique 32 dans lequel est montée une tige de piston 33 qui entre et sort en coulissant dans le sens de l'axe longitudinal 34, ce mouvement pouvant être commandé lui aussi par l'ensemble de commande 30. A l'extrémité libre de la tige de piston 33 se trouve un outil de déblaiement 35 affectant la forme d'une tête de fraisage qui abat et désagrège le matériau se trouvant sur le front d'abattage 3. Sur la partie terminale libre du tube cylindrique 32 est monté un dispositif d'émission de matériau d'étanchéité 36. Ce dernier est fixé de telle façon que, suivant les besoins, on peut le faire tourner autour de l'axe longitudinal 34 du bras d'abattage 22 et, en même temps, le faire basculer autour d'une articulation 42. Le dispositif d'émission de matériau d'étanchéité 36 affecte la forme d'un pulvérisateur dont les busettes de pulvérisation 37 sont dirigées de telle sorte que le liquide d'étanchéité 38 pulvérisé arrive sur le front d'abattage 3 juste à côté de l'extrémité libre de l'outil de déblaiement 35. Gr9ce à cette mesure, immédiatement après que le bras d'abattage 22 a pivoté pour travailler plus loin, l'emplacement du front d'abattage 3 qu'il vient de déblayer est obligatoirement étanchéifié à nouveau immédiatement, de sorte qu'une membrane d'étanchéité 39 constituée de préférence d'une fraction à grains fins ou d'une suspension de bentonite recouvre en permanence la quasitotalité de la surface du front d'abattage 3. Le dispositif d'émission de liquide d'étan- chéité 36 est alimenté par une conduite d'arrivée 40 qui passe le long du tube cylindrique 32 et débouche à l'extérieur en passant par le passage à pression pneumatique 21, ce qui per- met de l'alimenter à l'extérieur du vide d'exploitation 8, avec l'agent d'étanchéité 38 qui est le plus avantageux pour chaque cas Le dessin montre clairement que le bouclier d'avancement selon l'invention permet d'opérer avec une parfaite précision,- en gardant l'emplacement de travail sous observation de façon précise et constante. L'observation du poste de travail ne se fait pas obligatoirement par observation directe par le voyant 19; selon un mode de réalisation préféré, il peut 9tre prévu, en corrélation avec une télécommande du travail, d'effectuer le contrôle à vue à l'aide d'un écran de contrôle, et il est alors prévu une caméra de prise de vue appropriée qui es't dis- posée, soit sur le côté intérieur de la paroi transversale 7 faisant face au vide d'exploitation, soit sur 1-enveloppe cy- lindrique de bouclier, soit encore a l'extérieur derrière la vitre d'observation 19. Les déblais 41 dégagés par l'outil de déblaiement 35 du front de taille 3 passent par l'ouverture 13 et sont recueillis dans la caisse d'extraction 12 o ils sont arrosés et mis en suspension liquide au moyen du dispo- sitif d'arrosage 14, puis ils sont évacués à l'extérieur à l'aide de l'extrémité d'aspiration 10 de la conduite de sor- tie 9. Il est possible de récupérer et de traiter les éléments fins des déblais 41 et de les mélanger à l'agent d'étanchéité 38 pour renouveler la membrane d'étanchéité 39. 2 2481360 REVENDICATIONS 1. Bouclier d'avancement comportant une enveloppe cylin- drique et une paroi transversale qui délimitent un vide d'abat- tage, un bras d'abattage monté pivotant sur la paroi trans- versale, lequel bras possède un outil de déblaiement destiné à déblayer un front de taille formant l'une des parois du vide d'exploitation, une arrivée de fluide de pression pour obtenir une pression de soutien dans le vide d'abattage et une conduite de sortie disposée sensiblement au fond de l'en- veloppe cylindrique de bouclier pour évacuer les déblais abattus sur le front de taille, caractérisé en ce que le bras d'abattage (22) est monté sur- la paroi transversale (7) à travers un passage étanche à la pression pneumatique (21),que l'arrivée du fluide de pression se présente sous la forme d'une conduite pneumatique (17) et qu'un dispositif d'émission de matériau d'étanchéité (36) est associé au bras d'abattage (22) de façon à accompagner le mouvement de ce bras, la buse de sortie (37) de ce dispositif étant dirigée vers la zone d'en- - vironnement direct de l'extrémité libre de l'outil de déblaie- ment (35). 2. Bouclier d'avancement selon la revendication 1, carac- térisé en ce que le dispositif d'émission de matériau d'étan- chéité (36) est disposé sur un tube cylindrique (32) du bras d'abattage (22). 3. Bouclier d'avancement selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce que le dispositif d'émission de matériau d'étanchéité (36) est fixé sur le bras d'abattage (22) et peut pivoter dans toutes les directions suivant les besoins. 4. Bouclier d'avancement selon l'une quelconque des re- vendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'outil de déblaie- ment (35) est disposé sur une tige de piston coulissante (33) montée dans le tube cylindrique (32). 5. Bouclier d'avancement selon l'une quelconque des re- vendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il est prévu une conduite d'amenée (40) associée au dispositif d'émission de moyen d'étanchéité (36) qui passe par le passage étanche à la pression pneumatique (21) au voisinage du bras d'abattage (22). 6. Bouclier d'avancement selon l'une quelconque des re- vendications 1 à 5, caractérisé en ce que le bras d'abattage 9 22481360 (22) est monté dans la zone du passage étanche à la pression pneumatique (21) dans une couronne pivotante (25). 7. Bouclier d'avancement selon l'une quelconque des re- vendications 1 à 6, caractérisé en ce que le bras d'abattage (22) est disposé pivotant autour d'un tourillon (23) sur un élément de guidage (24) monté dans la couronne pivotante (25). 8. Bouclier d'avancement selon l'une quelconque des re- vendications 1 à 7, caractérisé en ce que le passage étanche à la pression pneumatique (21) comporte sur le bras d'abatta- ge (22), dans la zone de la couronne pivotante (25) et de l'élément de guidage (24), une garniture cylindrique d'étan- chéité (27). 9. Bouclier d'avancement selon l'une quelconque des re- vendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'il est prévu sur la couronne pivotante (25) une console de montage (11) d'un élé- ment de levage (28) faisant pivoter le bras d'abattage (22). 10. Bouclier d'avancement selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que la conduite pneu- matique (17) comporte une soupape (18) pour le réglage de la pression de soutien. 11. Bouclier d'avancement selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce qu'une vitre (19) est disposée dans la paroi transversale (7) au-dessus du passage étanche à la pression pneumatique (21). 12. Bouclier d'avancement selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que le dispositif de surveillance à vue comporte un écran de contrôle avec une caméra de prise de vue qui est disposée sur la paroi trans- versale (7) ou sur l'enveloppe cylindrique (4) du bouclier et qui est dirigée vers le vide d'abattage (8).