Brevet FR2482187A1 — publié le 19811113

- 1 - Dispositif pour l'industrie minière souterraine, notamment pour l'extraction de veines épaisses. La présente invention concerne un dispositif pour l'industrie minière souterraine, qui peut être utilisé notam- ment pour l'extraction de veines épaisses. Etant donné que le dispositif conforme à l'invention est, en général, utilisé de préférence dans les mines de charbon, l'invention sera dé- crite, ci-après, en se référant en particulier à l'industrie minière du charbon sans que cela n'introduise, de ce fait, une limitation de l'application du dispositif conforme à l'in- vention dans le domaine d'autres opérations d'exploitation. On sait que, dans le domaine de l'industrie minière, notamment dans l'exploitation des mines de charbon, les mé- thodes et dispositifs permettant l'extraction de ce qu'on ap- pelle des veines épaisses en une seule phase opératoire pren- nent une importance de plus en plus grande. Les spécialistes portent leur attention notamment sur les procédés et les dis-. positifs permettant de mettre en oeuvre ce qu'on appelle l'exploitation par extraction. Parmi les types connus de dispositifs réalisant l'exploitation par extraction, on peut distinguer deux sys- tèmes différents. Selon l'un de ces systèmes, le bouclier de foudroyage,. tourné vers l'extrémité du dispositif,située du côté de l'abattage, comporte une ouverture et le charbon peut être évacué par cette ouverture sur un convoyeur disposé ap- proximativement au centre du dispositif. Un autre convoyeur est situé dans la partie du dispositif se trouvant du côté du front de taille et qui a pour rôle d'évacuer en continu le charbon extrait par la machine d'extraction. En raison de l'existence des deux convoyeurs, ces dispositifs sont très complexes et leur fonctionnement, ainsi que les réparations qu'ils nécessitent, entraînent des frais supplémentaires éle- vés. En outre, un inconvénient réside dans le fait que pour l'évacuation du charbon, on ne dispose que d'une petite ou- verture, de sorte que le processus d'extraction dure long- temps et que le charbon a tendance à former des ponts à -2- travers la petite ouverture, ce qui conduit à des perturba- tions de fonctionnement. Un autre inconvénient important des dispositifs décrits précédemment consiste en ce que le per- sonnel de service ne dispose pas d'une place suffisante et que l'on ne peut pas créer une voie de passage nette. De plus, on peut citer comme autre inconvénient le fait que le charbon tombant à l'extrémité du dispositif, située du côté de l'abat- tage, ne peut plus être placé sur le convoyeur, de sorte qu'il faut accepter une perte relativement importante de char- bon non évacué par le convoyeur. Indépendamment de ces incon- vénients, ces dispositifs présentent également d'autres dé- fauts du point de vue technique et économique. Selon l'autre système des dispositifs utilisés pour l'exploitation par extraction, le bouclier de toit com- porte une partie saillante pivotante, s'engageant dans la faille ou brèche et pouvant être repliée vers l'arrière. Le second convoyeur est situé au-dessous de cette partie sail- lante. Cette solution présente à peu près les mêmes inconvé- ntents et défauts que les dispositifs décrits en premier. La position à découvert du second convoyeur est ici un incon- yénient même encore plus grand, car les réparations et l'en- tretien de ce convoyeur en service sont quasiment impossibles en.raison du danger existant, étant donné que ces travaux devraient être effectués à proprement parler dans la faille, en un emplacement ne comportant pas de soutènement. Grâce au dispositif conforme à l'invention, il est possible de remédier totalement aux inconvénients et aux dé- fauts des dispositifs connus effectuant l'exploitation par extraction. L'invention a pour but de créer un dispositif ap- proprié notamment pour l'extraction de veines épaisses et dans lequel un seul convoyeur suffit pour évacuer aussi bien la quantité de charbon extraite par la machi.ie d'extraction que, également, la quantité de charbon évacuée à l'intérieur du dispositif. Un autre but du dispositif se:on l'invention est de réaliser une structure entièrement fermée au niveau - 3- de sa partie située du côté de l'abattage, et de mettre à la disposition du personnel de service un passage suffisamment important et également protégé par un soutènement. Un autre but du dispositif selon l'invention con- siste à créer un soutènement de la roche directement le long du plan du toit et du front de taille, lorsque la machine d'extraction a déjà avancé d'une longueur prescrite ou dési- rée. Ces objectifs sont atteints au moyen du dispositif conforme à l'invention, grâce au fait que le bouclier de rem- blai, raccordé à la traverse horizontale, se prolonge par l'intermédiaire d'une articulation en formant un élément de construction dont la partie avant est formée par le bouclier de toit, que le prolongement de cette partie avant, c'est-à- dire la partie arrière de l'élément de construction combiné, est formé par des supports du bouclier de foudroyage reliés au bouclier de toit selon une liaison à transmission de force, et qu'il est prévu, entre ces supports du bouclier de fou- droyage, un organe pouvant basculer ou pivoter autour d'une 20.-xticulation située du côté de l'abattage et qui sert de vo- let d'évacuation. Ce dernier forme, dans sa position basculée, une goulotte pour le charbon extrait. L'inclinaison et la longueur eu volet d'évacuation sont choisies de manière que la charbon parvienne sans encombre depuis le volet sur le convoyeur mentionné. Le bouclier de toit et les supports du bouclier de foudroyage, reliés au bouclier de toit par une liaison à transmission de force, sont reliés par au moins un étançon hydraulique à la traverse de mur, et le-volet d'éva- cuation peut également être déplacé au moyen d'au moins un étançon hydraulique disposé entre la traverse de mur et le volet d'évacuation. Pour soutenir le toit au-dessus du dispo- sitif, un chapeau d'avance,pouvant être avancé, est raccordé au bouclier de toit, et un dispositif écarteur du front de taille, qui peut être également déplacé à l'aide d'un étançon hydraulique, est relié à ce chapeau d'avance. En particulier dans le cas d'une roche meuble, il est avantageux qu'un - 4 - châssis support du convoyeur soit raccordé à la traverse de mur du dispositif et que le convoyeur, ainsi que les éléments de voie servant au guidage de la machine d'extraction soient disposés sur ce châssis-support du convoyeur. Dans sa position dans laquelle il forme avec les supports du bouclier de toit un bouclier de toit fermé, le voletd'évacuation monté pivotant entre les supports du bou- clier de foudroyage participe à la transmission de la charge supportée par le bouclier-de toit. Le volet d'évacuation peut jouer ce rôle parce qu'il comporte, sur son extrémité située du côté du convoyeur, une surface prenant appui sur une sur- face antagoniste prévue dans le bouclier de toit, et qu'il peut, de cette façon, supporter une partie de la charge du bouclier de toit et la transmettre par l'intermédiaire de son propre étançon à la traverse de mur. Pour le dispositif conforme à l'invention, on peut partir d'une structure de bouclier d'un type quelconque. La structure de bouclier, explicitée dans la description qui va suivre, ne doit être considérée que comme un exemple. Dans le cas de structures de bouclier d'un autre type - par exemple, dans le cas de ce qu'on appelle des boucliers en lemniscate - les concepts introduits dans la description et les désigna- tioils des différents éléments de construction devront être compris de façon judicieuse. Tout comme dans le cas des dispositifs connus, le dispositif conforme à l'invention comprend des éléments de voie destinés au guidage du convoyeur et de la machine d'ex- traction. Le bouclier de remblai est raccordé à la partie, située du côté de l'abattage, de la traverse de mur. Le dis- positif conforme à l'invention dispose également d'un bou- clier de foudroyage installé entre le bouclier de toit et le bouclier de remblai et monté de façon à pouvoir pivoter par rapport au bouclier de remblai et qui est relié à la traverse de mur par l'intermédiaire d'un éfttançon. La caractéristique du dispositif conforme à l'invention, ainsi constitué, réside dans le fait que des supports du bouclier de foudroyage, for- mant une unité de transmission de force, et un volet d'éva- -5- cuation pouvant être pivoté par rapport aux supports du bou- clher de foudroyage, dans une position inclinée par rapport au convoyeur, font partie du bouclier de foudroyage muni du bou- clier de toit. Selon une forme de réalisation appropriée du dis- positif conforme à l'invention, le volet d'évacuation com- porte, sur son extrémité située au-dessus du convoyeur, une surface de butée et le bouclier de toit comporte une surface antagoniste prenant appui sur cette surface de butée lorsque le volet d'évacuation est dans sa position de base. Dans le dispositif selon l'invention, au moins un étançon est monté entre le volet d'évacuation et la traverse de mur. Compte tenu du fait que les dispositifs conformes à l'invention sont utilisés en étant placés côte à côte et suivant des rangées, il est approprié que, d'une part, il n'apparaisse, entre les dispositifs placés côte à côte, au- cune fente à travers laquelle le charbon ou des blocs de roche puissent tomber sur le dispositif ou sur le personnel de service,et que, d'autre part, il n'apparaisse également aucune fente du côté de l'abattage. A cet effet, les surfaces extérieures des supports du bouclier de foudroyage et du bou- clier de remblai sont munies de capots destinés à recouvrir les fentes. Une autre forme de réalisation appropriée de l'in- vention comporte un chapeau d'avance pouvant être avancé par rapport au bouclier de toit en direction du front de taille, et un dispositif écarteur du front de taille, raccordé au chapeau d'avance. D'autres caractéristiques et avantages de l'inven- tion ressortiront de la description qui va suivre, à titre d'exemples non limitatifs, et en regard des dessins annexés sur lesquels: - la Fig. 1 représente une vue en élévation laté- rale schématique d'une forme de réalisation possible du dis- positif selon l'invention, - la Fig. 2 représente une vue de dessus du dispo- sitif de la Fig. 1. 2'.82187 - 6- Dans la forme de réalisation, donnée à titre d'exemple et visible sur les figures, d'un dispositif con- forme à l'invention, un châssis support 8 d'un convoyeur est raccordé à une traverse de mur 7. Des coins de guidage 9 servent au guidage du châssis support 8 du convoyeur. Comme cela est, en outre, visible sur le dessin, au châssis support 8 est raccordé un convoyeur 17 qui est habituelle- ment un convoyeur à chaîne à raclettes. Enfin, un système de rails permettant le guidage d'une machine d'extraction 18 est également fixé sur le châssis support 8 du convoyeur. A l'extrémité, tournée vers l'abattage, de la: traverse de mur 7, est raccordé un bouclier de remblai 5 à la partie supérieure duquel est raccordé, par l'intermédiaire d'au moins un boulon 11, un élément combiné (ou autrement dit un élément de construction) qui comprend le bouclier de toit et le bouclier de foudroyage. Le bouclier de foudroyage est constitué par des supports 22, reliés au bouclier'de toit 21 par une liaison rigide, et par un volet d'évacuation 2 monté entre les supports 22 du bouclier de foudroyage et pouvant pivoter par rapport à ces derniers autour d'un boulon ou d'un' axe 10. Comme cela est visible sur la Fig. 1, la partie supérieure du bouclier de toit 21 prend appui, pendant le fonctionnement, sur le toit, tandis que le bouclier de fou- droyage est disposé légèrement plus bas que le plan horizon- tal de soutien du bouclier de toit, en étant légèrement in- cliné en direction de l'axe 10. Ainsi, il existe un espace un peu plus important entre le bouclier de foudroyage et la surface de la roche, au-dessus du bouclier de foudroyage. Sur les supports 22 de ce dernier se trouvent articulées les extrémités supérieures d'étançons 12, dont la longueur est réglable et dont les extrémités inférieures sont reliées par l'intermédiaire d'une articulation à la traverse de mur 7. Dans la forme de réalisation représentée ici à titre d'exemple - comme représenté également sur la Fig. 2 - à chaque support 22 du bouclier de foudroyage est associé un étançon 12 pouvant être réalisé sous la forme d'un étançon hydraulique. - 7 - Le volet d'évacuation 2 est relié par deux étan- çons 13 à la partie arrière, c'est-à-dire la partie tournée vers la zone d'abattage, de la-traverse de mur 7. Ces deux étançons 13, montés sur articulations, ont également une lon- gueur réglable et peuvent être réalisés sous la forme d'étan- çons hydrauliques. Comme cela est visible sur la Fig0 2, ils sont articulés du côté du volet d'évacuation, sur la partie, située entre les support 22 du bouclier de foudroyage, du volet d'évacuation 2, symétriquement par rapport à l'axe lon- gitudinal 30 du dispositif, mais en étant légèrement décalés par rapport au plan médian du volet d'évacuation, perpendicu- laire à l'axe longitudinal 30, en direction de la surface oblique de contact 20, et ce sur la surface du volet 2 tour- née vers la traverse de mur. Le volet d'évacuation 2 peut être abaissé à l'aide de ces étançons 13, dans la position oblique représentée par des traits formés de tirets. Dans cette position oblique, le volet 2 sert de goulotte pour le charbon extrait. La Fig. 1 montre nettement que c'est sur la partie de gauche, c'est-à-dire à l'extrémité du volet d'éva- cuation 2 située au dessus du convoyeur 17, que se trouve mé- nagée la surface oblique de contact 20, qui fait un angle aigu avec le plan de base du bouclier de foudroyage ou avec la surface du fond du volet d'évacuation 2. La surface anta- goniste ménagée sur-le bouclier de toit 21 repose sur cette surface de contact 20. Grâce à ces surfaces en appui réci- proque, lorsque le volet d'évacuation 2 se trouve dans la position de base, c'est-à-dire lorsque les étançons 13 sont totalement déployés, une partie des forces ou de la charge appliquées au bouclier de toit 21, peut être transmise par l'intermédiaire du volet d'évacuation 2 aux étançons 13 et, par ces derniers, à la traverse de mur 7. Le volet d'évacuation 2 est donc essentiellement un élément de construction pivotant, réalisé sous la forme d'une goulotte et qui peut être considéré, à proprement par- ler, comme un organe fermant l'ouverture, étant donné qu'il sert également à obturer l'ouverture formée entre les - 8 - supports 22 du bouclier de foudroyage. Dans sa position fer- mée (position de base), le volet d'évacuation 2 forme avec les supports 22 le bouclier de foudroyage proprement dit. Un chapeau d'avance 3, pouvant être avancé en di- rection du front de taille à l'aide de cylindres ou étançons de travail 15, est disposé sur la partie avant du bouclier de toit 21, à gauche sur la Fig. 1. Les étançons 15 peuvent être réalisés sous la forme d'étançons hydrauliques et sont articulés juste au-dessous du bouclier de toit 21, mais au- dessus du bord limite, tourné vers le toit, des supports 22 du bouclier de foudroyage, et ce, du côté du front de taille, sur la paroi 33 approximativement verticale entre le bouclier de toit 21 et le bouclier de foudroyage, au voisinage du cha- peau 1 du bouclier de foudroyage. En vis à vis du chapeau d'avance 3, un dispositif écarteur 31 du front de taille, re- lié par l'intermédiaire d'une articulation 32 au chapeau d'avance 3, peut être abaissé ou relevé en étant écarté ou rapproché du chapeau 1 du bouclier de foudroyage. Ceci est effectué par un étançon 16 qui est raccordé par articulation, d'une part, au côté du dispositif écarteur 31, tourné vers le chapeau 1, et, d'autre part, à la partie mobile de l'étan- çon 15, reliée au'chapeau d'avance 3. Sur a Fig. 1 on a représenté par un trait mince la machine d'extraction 18 et un cylindre de havage. La cons- titution précise de ces appareils n'a aucune importance au regard de l'invention. Compte tenu du fait que pour la mise en oeuvre du processus d'extraction, on peut utiliser plusieurs disposi- tifs conformes à l'invention, installés côte à côte, il est approprié de veiller à obturer ou fermer le fente apparais- sant entre les dispositifs installés côte à côte, afin que rien ne puisse tomber par cette fente dans la zone parcourue par le personnel de service. Pour réaliser l'obturation de cette fente, on utilise, d'une part, des capots 4 fixés sur les surfaces marginales des supports 22 du bouclier de fou- droyage, et, d'autre part, des capots 6 destinés à recouvrir les fentes le long du bouclier de remblai 5. Les capots 4 et 6 d'obturation des fentes sont des éléments de construction connus en soi, mobiles élastiquement par rapport aux éléments du dispositif qui leur sont voisins. L'espace libre visible sur la Fig0 1à entre les étançons 12 et 13, sert àaformer ce qu'on appelle une voie de passage 19 qui est disponible en tant qu escace de déplace- ment pour le personnel de service. La partie supérieure du dispositif conforme à l'invention est formée par une unité de construction combi- née qui peut être considérée comme formant le chapeau 1 du bouclier de foudroyage et qui comprend le bouclier de toit 21, les supports 22 du bouclier de foudroyage reliés au bou- clier de toit selon une liaison rigide, ainsi que le volet d'évacuation 2 monté de façon à pouvoir pivoter autour de l'axe 10 par rapport aux supports 22. Le châssis support 8 du convoyeur peut être dépla- cé par rapport à la traverse de mur 7 par des étançons de ripage 14. Ces derniers servent à mettre en oeuvre le proces- sus connu en soi de recul pas à pas du'châssis support du convoyeur. Sur les deux bords du volet d'évacuation 2, on peut monter des tôles latérales verticales en vue d'obtenir un guidage sûr de la roche extraite. 25. Dans le volet d'évacuation 2, on peut prévoir des ouvertures pouvant être obturées et à travers lesquelles on peut forer par explosion la roche située au-dessus du bou- clier de foudroyage, c'est-à-dire sur la partie du bouclier de toit 21 tournée vers la zone d'abattage, pour provoquer un éboulement de cette roche. Si donc il ne se produit aucun éboulement spontané de la roche au-dessus du bouclier de fou- droyage, on peut alors faire ébouler cette roche en utilisant ce qu'on appelle l'explosion de provocation et l'évacuer sur le convoyeur 17 en plaçant le volet d'évacuation 2 dans sa position basculée, dans laquelle il sert de boulotte. Dans le cas de ce type de fonctionnement, lorsque le volet d'éva- cuation 2 se trouve dans la position représentée par des - 10 - traits formés de tirets sur la Fig. 1, le personnel de ser- vice peut diriger la production à partir des dispositifs voi- sins du dispositif réalisant l'extraction, au moyen de ce que l'on appelle la commande voisine ou assurer les travaux néces- saires. Pour une telle explosion de provocation, on dispose d'un espace suffisamment important entre le bouclier de fou- droyage et la roche pour éviter le risque d'un endommagement du dispositif ou d'une blessure du personnel. En utilisant le dispositif selon l'invention, on peut réaliser l'opération connue en soi de recul pas à pas. Le dispositif conforme à l'invention peut être également construit sans le châssis support pour le convoyeur, lorsque, par exemple, l'état de la roche,sur le lieu d'utili- sation, ne permet d'avoir qu'une traverse de mur de surface relativement réduite. Une modification de la forme de réali- sation décrite est également possible en ce qui concerne la position et la forme de la surface de raccordement 20. On peut également prévoir des surfaces de contact ayant un pro- fil en ligne brisée. Sur la base de la forme de réalisation décrite, il est visible que le toit et le front de taille peuvent être maintenus directement par suite de l'avance du chapeau d'a- vance 3 ou à l'aide du dispositif écarteur 31 du front de taille, raccordé à ce chapeau d'avance 3, après l'avance de la machine d'extraction 18. En outre, il faut indiquer que, dans le dispositif conforme à l'invention, seul est nécessaire un convoyeur unique 17, qui est à même d'évacuer aussi bien la quantité de charbon extraite par la machine d'extraction, que la quantité de charbon obtenue par exploitation par extraction et envoyée au convoyeur 17 au moyen du volet d'évacuation 2. Le volume des travaux de montage et d'entretien s'en trouve réduit de façon correspondante. Le dispositif est fermé aussi bien à sa partie supérieure que sur la côté de l'abattage, de sorte que les parties internes du dispositif sont protégées. La voie de passage 19, prévue pour le personnel de service, est égale- ment bien protégée. 2482 187 - il - Un avantage important du dispositif conforme à l'invention réside dans le fait que le volet d'évacuation 2 participe aussi au soutien et à la transmission de la charge du bouclier de toit 21, par l'intermédiaire de la surface ' de contact 20. Lorsque, par suite d'un éboulement ou d'une explo- sion de provocation, des blocs importants empêchant le fonc- tionnement continu tombent du toit, il est possible, dans le dispositif conforme à l'invention, de briser ces gros blocs au moyen d'un mouvement de va-et-vient du volet d'évacuation 2 à l'aide des étançons 13. Dans le dispositif selon l'invention, comme cela est nettement visible sur la Fig.- 2, on dispose d'une ouver- ture extrêmement importante pour l'exploitation par extrac- tion. Dans les dispositifs connus, réalisant une exploitation par extraction, les ouvertures prévues à cet effet possèdent une section transversale nettement plus réduite, de sorte que, d'une part, la durée du processus d'extraction est beaucoup - trop longue et que, d'autre part, ces ouvertures ont tendance à se boucher pendant l'évacuation de blocs de charbon de taille importants, ce qui entraIne souvent l'apparition de perturbations de fonctionnement. Dans le cas du dispositif propose, conforme à l'invention, on peut obtenir une résistance très importante de soutènement, ce qui signifie un accroissement supplémen- taire de la sécurité. Un autre avantage du dispositif conforme à l'in- vention réside dans le fait que la partie.en matériau extrait est très faible, étant donné que, par suite de la structure fermée du dispositif, toute la quantité de charbon, extrait par la machine d'extraction ou au moyen de l'exploitation. par extraction, ou de roche utile, parvient sans aucune perte sur le convoyeur 17. - 12 REVENDICATIONS 1 ) - Dispositif approprié pour l'industrie minière souterraine, notamment pour l'extraction de veines épaisses, et qui est constitué à partir d'une structure, connue en soi, de bouclier et comporte avantageusement un convoyeur (17), déplaçable par rapport à une traverse de mur (7), une voie de guidage pour une machine d'extraction (18), un bouclier de remblai (5) raccordé à la partie, située du côté de l'abat- tage, de la traverse de mur (7), un bouclier de toit (21) supportant le toit, ainsi qu'un bouclier de foudroyage (2, 22) inséré entre le bouclier de toit (21) et le bouclier de rem- - blai (5) et monté de façon à pouvoir pivoter par rapport au bouclier de remblai (5), le bouclier de foudroyage (2, 22) étant relié par des étançons (12, 13) à la traverse de mur (7), caractérisé en ce que le bouclier de foudroyage comporte des supports (22), reliés au bouclier de toit (21) selon une liaison à transmission de force, et un volet d'évacuation (2) pouvant pivoter par rapport aux supports (22) du bouclier de foudroyage pour venir dans une position inclinée par rapport au convoyeur (17). 2 ) - Dispositif selon la revendication 1, carac- térisé en ce que le volet d'évacuation (2) possède une sur- face de contact (20) ménagée sur son extrémité située au- dessus du convoyeur (17) et que le bouclier de toit (21) pos- sède une surface antagoniste prenant appui sur cette surface de contact (20) lorsque le volet d'évacuation (2) est dans sa position de base. ) - Dispositif selon l'une quelconque des reven- dications 1 et 2, caractérisé en ce qu'au moins un étançon (13) est monté entre le volet d'évacuation (2) et la traverse de mur (7). ) - Dispositif selon l'une quelconque des reven- dications 1 à 3, caractérisé en ce que des capots (4, 6) de - 13 - recouvrement de fentes sont disposes sur les surfaces exté- rieures des supports (22) du bouclier de foudroyage et du bouclier de remblai (5). ) - Dispositif selon l'une quelconque des reven- dications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il comporte au moins un chapeau d'avance (3), relié au bouclier de toit (21) et pouvant être avancé en direction du front de taille, et un dispositif écarteur (31) du front de taille, raccordé à ce chapeau (3).