Brevet FR2479321A1 — publié le 19811002

L'invention concerne une broche de soutènement de toit, et plus particulièrement une broche de soutènement de toit du type utilisant un tube compressible pour se fixer dans un trou de toit. L'art antérieur décrit l'utilisation d'un tube compressible pour le soutènement d'un toit. Dans l'art antérieur, un tube est introduit à force dans un trou sousdimensionné contre lequel il s'applique à frottement afin de s'y ancrer. L'art antérieur décrit également l'utili- sation du trou pour comprimer le tube. Dans les mines de charbon, il est en général nécessaire de laisser une couche de toit en charbon ou schiste de couverture, à travers laquelle une broche de soutènement de toit doit être fixée. Cette couche de toit constituée de charbon de couverture est très fragile et la force à laquelle elle est soumise par un tube introduit dans un trou sousdimensionné peut provoquer une fracture du charbon de couverture, entraînant ainsi la chute de ce dernier ou l'établissement d'une situation très dangereuse. Il est donc important que l'orifice du trou ne soit pas utilisé pour comprimer un tube. L'invention concerne une broche de soutènement de toit qui comporte un *tube pouvant être comprimé sans utiliser l'orifice du trou et qui ne frotte pas contre la paroi du trou à proximité immédiate de l'orifice de ce dernier. La broche de soutènement de toit selon l'inven- tion, destinée à être introduite dans un trou ménagé dans le toit et débouchant par un orifice, comprend un long tube destiné à être introduit dans le trou, et un dispositif comprimant élastiquement le tube avant qu'il soit introduit dans le trou de manière que le tube s'expanse ensuite pour frotter contre la paroi du trou, à une certaine distance de l'orifice de ce dernier, et pour être ancré à l'intérieur du trou. Dans une forme de réalisation, le dispositif de compression comprend une plaque de soutènement de toit qui présente un trou de diamètre inférieur à celui du trou du toit. Le trou de la plaque comprime le tube lors de son 2 2479321 introduction dans le trou du toit et de son passage dans le trou de la plaque. Selon une autre caractéristique, le dispositif de compression est placé à proximité immédiate du trou du toit. Il porte contre le tube et lui permet de s'expanser à l'intérieur du trou du toit, à une certaine distance de l'orifice de ce dernier, afin que le tube n'entre pas en contact avec la paroi du trou à proximité immédiate de son orifice. Selon une autre caractéristique, le tube présente plusieurs rainures intérieures et extérieures. Ces rainures permettent au tube d'être comprimé circonféren- tiellement par le trou de la plaque avant son introduction dans le trou du toit. Selon une autre caractéristique, le dispositif de compression comprend plusieurs anneaux espacés longitu- dinalement et axialement sur le tube et maintenant ce dernier à l'état comprimé avant son introduction dans le trou du toit en passant par le trou de la plaque. Les anneaux peuvent glisser le long du tube afin d'être retenus par la plaque, ce qui permet au tube de s'expanser à l'intérieur du trou du toit. Selon une autre caractéristique, le tube comporte des bords longitudinaux adjacents qui forment entre eux une fente longitudinale. Les deux bords se rabattent vers l'intérieur le long de la fente longitudinale lorsque le tube est comprimé circonférentiellement et élastiduement, les bords portant face à face l'un contre l'autre. Selon une caractéristique de l'invention, le dispositif de compression comprend une pince longitudinale qui constitue un élément de fixation portant contre les bords du tube, à l'intérieur de ce dernier, afin de le maintenir à l'état comprimé. La pince longitudinale peut être retirée des bords du tube pour permettre à ce dernier de s'expanser après qu'il a été introduit dans le trou. Selon une autre caracté- ristique, l'élément de fixation peut être un adhésif, par exemple un époxyde, maintenant les bords du tube l'un contre l'autre, ce joint adhésif étant ouvert après l'introduction pour permettre l'expansion du tube. Le dispositif de compression peut également comprendre un ruban hélicoïdal enroulé autour du tube et le maintenant à l'état comprimé avant son introduction dans le trou du toit. Le ruban hélicoïdal est enlevé du tube au fur et à mesure que ce dernier est introduit en passant par le trou de la plaque. Selon une autre caractéristique, le bord du trou de la plaque comporte une pointe qui avance à l'intérieur du trou et qui porte contre le ruban hélicoïdal lorsque le tube est introduit en passant dans le trou de- la plaque, afin de couper ce ruban et de le libérer du tube pour permettre à ce dernier de s'expanser à l'intérieur du trou du toit. L'invention sera décrite plus en détail en regard des dessins annexés à titre d'exemples nullement limitatifs et sur lesquels: - la figure 1 est une coupe longitudinale d'une première forme de réalisation de la broche de soutènement de toit selon l'invention; - la figure 2 est une coupe suivant la ligne 2-2 de la figure 1; - la figure 3 est une coupe suivant la ligne 3-3 de la figure 4; - la figure 4 est une élévation, avec coupe longitudinale partielle, d'une autre forme de réalisation de la broche de soutènement de toit selon l'invention; - la figure 5 est une coupe suivant la ligne 5-5 dée la figure 4; - la figure 6 est une élévation, avec coupe partielle, d'une autre forme de réalisation de la broche de toit selon l'invention; - la figure 7 est une coupe transversale de la broche de la figure 6 représentée à l'intérieur d'un trou de toit; - la figure 8 est une coupe suivant la ligne 8-8 de la figure 6; - la figure 9 est une coupe transversale d'une autre forme de réalisation de la broche de toit; - la figure 10 est une élévation, avec coupe partielle, d'une autre forme de réalisation de la broche de toit; - la f igure 11 est une élévation, avec coupe partielle, de la broche de toit de la figure 10, représentée partiellement introduite dans le trou du toit; et - la figure 12 est une vue partielle en plan d'une forme de réalisation de la plaque utilisée avec la broche selon l'invention. En se référant à présent aux figures, et tout d'abord aux figures 1 et 2, il convient de considérer qu'un toit tel qu'un toit 10 de mine présente un trou 11 de sondage débouchant par un orifice 12 et destiné à-recevoir une broche de soutènement de toit dont une forme préférée de réalisation est indiquée globalement en 20 sur la figure 1. La broche 20 de soutènement de toit comprend un tube allongé 21 qui présente une extrémité avant conique 22, une tête à rebord 23, plusieurs rainures longitudinales intérieures 24, plusieurs rainures longitudinales extérieures 25 et une plaque 26 de soutènement de toit présentant un trou 27. Le diamètre du trou 27 est inférieur à celui du trou 11 du toit. Le tube 21 peut être introduit dans le trou 11 du toit en passant par le trou 27 de la plaque, ce trou 27 comprimant alors élastiquement le tube 21 avant son introduction dans le trou 11. Les rainures intérieures et extérieures 24 et 25 permettent au tube 21 d'être comprimé circonférentiellement par le trou 27 de la plaque. Il n'est évidemment pas indispensable que les rainures intérieures et extérieures 24 et 25 soient longitudinales, mais ces rainures peuvent être hélicoïdales, discontinues ou autrement disposées afin de permettre une compression circonféren- tielle du tube- 21. Lorsque ce dernier doit être introduit dans un trou 11 ménagé dans un matériau meuble ou mou, par exemple- de la terre, il est préférable que les rainures extérieures 25 ne soient pas des rainures longitudinales continues, mais plutôt des rainures intermittentes afin de conférer une surface irrégulière au tube 21 pour accroître la force de retenue. Le tube 21 s'expanse afin de frotter contre la paroi du trou 11, à une certaine distance de l'orifice 12 de ce dernier. En ce qui concerne la forme de réalisation montrée sur les figures 3 à 5 et dont les éléments communs à ceux de la forme de réalisation de la figure 1 portent les mêmes références numériques, le dispositif destiné à comprimer élastiquement le tube 21 comprend plusieurs anneaux espacés longitudinalement et axialement sur le tube 21. Les anneaux 30 maintiennent le tube 21 comprimé avant son introduction dans le trou Il du toit en passant par le trou 27 de la plaque. Les anneaux 30 peuvent glisser le long du tube 21 afin d'être retenus par la plaque 26 pour permettre au tube 21 de s'expanser à l'intérieur du trou 11. Dans la forme de réalisation de la figure 4, le tube 21 présente une gorge circonférentielle 28 adjacente à la tête 30. Un anneau 29 est du type élastique, se logeant dans la gorge circonfé- rentielle 28 lorsque le tube 21 est totalement introduit dans le trou 11 en passant à travers la plaque 26. Cet anneau élastique 29 assure le soutien de la plaque 26 au moyen du tube 21, ce soutien s'ajoutant à celui exercé par la tête 23. Les figures 6 à 8 représentent une autre forme préférée de réalisation d'une broche de soutènement de toit, comprenant un tube longitudinal 31 qui présente une extrémité conique 32, une tête 33 à rebord et des bords longitudinaux adjacents 34 formant une fente longitudinale 35. Les bords 34 portent l'un contre l'autre et se rabattent vers l'intérieur lorsque le tube 31 est comprimé circonférentiellement et élastiquement. Dans la forme de réalisation de la figure 6, plusieurs anneaux 36 espacés longitudinalement maintiennent le tube 31 à l'état comprimé avant son introduction dans le trou 11. Il est évident que le tube 31 peut être introduit dans le trou 11 en passant dans le trou 27 d'une plaque 26 de la même manière que celle pour la forme de réalisation de la figure 4, ou bien le tube 31 peut être comprimé dans le trou 27 de la plaque, comme montré sur la figure 1. Sur la figure 6, une rondelle concave 37 présentant un trou 38 remplace la plaque 26 et son trou 27, montrés sur la figure 4, et la rondelle 37 retient les anneaux 36 lorsque le tube 31 est introduit dans le trou 11 du toit en passant dans le trou 38 de la rondelle. Dans la forme de réalisation de la figure 9, une pince longitudinale 40 constitue un élément de fixation qui retient le tube 31 a l'état comprimé. La pince 40 porte contre les bords 34 rabattus à l'intérieur du tube 31 afin de maintenir ce dernier à l'état comprimé. Après que le tube 31 a été introduit dans un trou 11 de toit, la pince 40 est retirée, ce qui permet au tube 31 de s'expanser élastiquement et de s'appliquer par frottement contre la paroi du trou 11. Cet élément de fixation peut être constitué d'un adhésif, par exemple un époxyde, maintenant les bords 34 fixés l'un à l'autre pendant l'introduction du tube 31, le joint d'adhésif étant ensuite rompu ou ouvert après l'introduction pour permettre l'expansion du tube. Dans la forme de réalisation de la figure 10, le tube 31 est maintenu comprimé élastique- ment par un ruban hélicoïdal 41 fixé à ce tube 31. Le ruban 41 est enlevé du tube 31 par la plaque 26 au fur et à mesure que le tube est introduit dans le trou 11 du toit en passant dans le trou 27 de la plaque. Le ruban hélicoïdal 41 peut être un élément amovible qui reste sur le tube 31 jusqu'à ce que ce dernier soit totalement introduit dans le trou 11. Dans une autre forme de réalisation montrée sur la figure 12, une plaque 42 présente un trou 43 dont les bords comportent une pointe 44 faisant saillie vers l'intérieur du trou 43. Le tube 31 est introduit dans le trou 11 du toit en passant par le trou 43 de la plaque, de manière que le ruban hélicoïdal 41 soit coupé et ainsi libéré du tube 31 pour permettre à ce dernier de s'expanser à l'intérieur du trou 11. Il semble que les caractéristiques de la structure et les avantages de l'utilisation de la broche de soutènement de toit selon l'invention apparaissent clairement dans la description qui précède. Cependant, pour être tout à fait complète, la description portera à présent brièvement sur le fonctionnement du dispositif. Il est évident que les broches de soutènement de toit sont utilisées non seulement pour le soutènement de toits, mais qu'elles peuvent être également introduites dans des fronts ou des fonds de taille lorsqu'il est nécessaire de les soutenir. Comme représenté sur la figure 1, la plaque 26 de soutènement du toit est maintenue contre le toit 10 par le tube 21. La tête 23 porte contre fa plaque 26 tandis que le tube 21 réalise un contact de frottement avec la paroi du trou 11 afin de soutenir la plaque 26. Il est important que l'orifice 12 du trou du toit ne soit pas sollicité pour comprimer le tube 21. Par consé- quent, le trou 27 de la plaque est réalisé à un diamètre inférieur à celui du trou 11. Le tube 21 est introduit dans le trou 11 en passant dans le trou 27 de la plaque qui comprime circonférentiellement le tube 21 afin que ce dernier s'expanse circonférentiellement à l'intérieur du trou 11, à une certaine distance de l'orifice 12, et qu'il ne porte pas contre la paroi du trou 11 à proximité immédiate de l'orifice 12. La figure 2 représente en coupe transversale le tube 21 à l'état non comprimé dans lequel les rainures intérieures et extérieures 24 et 25 apparaissent totalement ouvertes. Lorsque le tube 21 passe -dans le trou 27 de la plaque, il prend un profil en section droite analogue à celui montré sur la figure 5. Le tube 21 s'expanse partiellement, comme indiqué sur la figure 3, de manière à réaliser un contact de frottement avec la paroi du trou 11 pour s'ancrer dans ce dernier. Comme représenté sur la figure 4, le tube 21 peut être comprimé avant d'être introduit dans le trou 27 de la plaque. Dans cette forme de réalisation, plusieurs anneaux 30 maintiennent le tube 21 à l'état comprimé comme indiqué sur la figure 5. Lorsque le tube 21 est introduit dans le trou 11 du toit en passant dans le trou 27 de la plaque, les anneaux portent les uns à la suite des autres contre la plaque 26 de manière à permettre au tube 21 de coulisser dans les anneaux 30 et dans le trou 27 de la plaque, puis de s'expanser à l'intérieur du trou 11 du toit. Il est évident que le trou 27 de la plaque et les anneaux 30, étant adjacents à l'orifice 12 du trou du toit, ne permettent pas une expansion complète du tube 21 à proximité immédiate de l'orifice 12, ce qui interdit au tube 21 d'appliquer une force latérale sur l'orifice 12. Un autre tube compressible élastiquement 32 est décrit en regard des figures 6 à 11. Dans cette forme de réalisation, les bords longitudinaux 34, qui forment une fente longitudinale 35, sont rabattus vers l'intérieur lorsque le tube 31 est comprimé circonférentiellement. Il est important que les bords 34 portent l'un contre l'autre et soient opposés l'un à l'autre afin d'exercer une force supplémentaire d'expansion pour accroître le frottement du contact réalisé avec la paroi du trou 11. Il apparaît que ce tube 31 peut être comprimé par la plaque 26 de la même manière que celle- décrite pour le tube 21. De même, le tube 31 peut être maintenu à l'état comprimé par plusieurs anneaux 36 espacés longitudinalement, comme décrit en regard de la figure 6,. et il peut être introduit à travers une plaque 26 de la même manière que le tube 21 montré sur la figure 4. Sur la figure 6, une rondelle concave 37 porte contre le toit 10 alors que le tube 31 est introduit en passant dans un trou 38 de cette rondelle concave 37, cette dernière retenant les anneaux 36 de-la même manière que la plaque 26 montrée sur la figure 4. Cependant, la rondelle concave 37 présente un trou 38 situé à une certaine distance de l'orifice 12 du trou. Une pince 40, telle que celle montrée sur la figure 9 et constituant un élément de fixation, peut être utilisée pour maintenir le tube 31 à l'état comprimé. Lorsque la pince 40 est utilisée, le tube 31 est introduit dans le trou 11 en passant à travers une plaque 26 ou une rondelle 27. Après que le tube 31 a été introduit dans le trou 11 du toit, la pince 40 est enlevée afin de permettre à ce tube 31 de s'expanser et d'établir un contact de frottement avéc la paroi du trou 11, comme décrit en regard de la figure 7. L'élément de fixation peut être constitué par un adhésif, comme indiqué précédemment. Un autre moyen de maintien du tube 31 à l'état comprimé comprend un ruban hélicoïdal 41 tel que montré sur la figure 10. Ce ruban 41 peut être enlevé du tube par la plaque 26 au fur et à mesure que le tube est introduit dans le trou 11, comme décrit en regard de la figure 11. Dans une autre forme préférée de réalisation, la plaque 42 présente un trou 43 dont le bord comporte une pointe 44 faisant saillie vers l'intérieur du trou 43. Cette pointe 44 porte contre le ruban hélicoïdal 41 afin de le couper au fur et à mesure que le tube 31 est introduit dans le trou 11 du toit en passant dans le trou 43 de la plaque. Il apparaît donc que la plaque 26 ou les anneaux 36 ou 30 permettent de comprimer le tube à proximité de l'orifice 12 du trou du toit et empêchent le tube 21 ou 31 de porter contre la paroi du trou Il à proximité immédiate de l'orifice 12. Un seul anneau 30 pourrait être utilisé à proximité de la plaque 26 afin de comprimer le tube 21 ou 31, auquel cas il ne serait pas nécessaire que le trou 27 de la plaque soit d'un diamètre inférieur à celui du trou 11 du toit. Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées à la broche de soutènement décrite et représentée sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Broche de soutènement de toit destinée à être introduite dans un trou (11) de toit débouchant par un orifice (12), caractérisée en ce qu'elle comprend un tube allongé (21 ou 31) destiné à être introduit dans le trou du toit, et un dispositif destiné à comprimer élastiquement le tube avant son introduction dans l'orifice du trou afin que le tube s'expanse pour réaliser un contact de frottement avec la paroi du trou, à une certaine distance de l'orifice de ce dernier, afin d'ancrer le tube dans le trou. 2. Broche de soutènement selon la revendication 1, caractérisée en ce que ledit dispositif comprend une plaque (26) de soutènement de toit qui présente un trou (27) ayant un diamètre inférieur à celui du trou (11) du toit, le trou de la plaque comprimant le tube lors de l'introduction de ce dernier dans le trou du toit par ledit trou de la plaque. 3. Broche de soutènement selon la revendication 1, caractérisée en ce que le dispositif destiné à comprimer le tube est situé à proximité de l'orifice (12) du trou, ce dispositif portant contre le tube et lui' permettant de s'expanser à l'intérieur du trou (11) du toit, à une certaine distance de l'orifice (12), afin que le tube ne porte pas contre le trou à proximité immédiate de l'orifice de ce dernier. 4. Broche de soutènement selon la revendication 2, caractérisée en ce que le tube présente plusieurs 'rainures intérieures et extérieures (24, 25) qui permettent à ce tube d'être comprimé circonférentiellement par le trou de la plaque avant son introduction dans le trou du toit. 5. Broche de soutènement selon la revendication 4, caractérisée en ce que ledit dispositif comprend plusieurs anneaux (30) espacés axialement et longitudinalement sur le tube et maintenant ce dernier à l'état comprimé avant son introduction dans le trou (11) du toit en passant par le trou (27) de la plaque, les anneaux pouvant glisser contre le tube afin d'être retenus par la plaque pour permettre au tube de s'expanser à l'intérieur du trou du toit. il 6. Broche de soutènement selon la revendication , caractérisée en ce que le tube présente une gorge circon- férentielle (28) et en ce que l'un des anneaux est un anneau élastique (29) qui se loge dans ladite gorge circonféren- tielle afin de soutenir la plaque lorsque le tube est introduit dans le trou (11) du toit en passant à travers ladite plaque (26). 7. Broche de soutènement selon la revendication 2, caractérisée en ce que le tube (31) comporte des bords longitudinaux adjacents (34) formant une fente longitudinale (35), les bords du tube portant l'un contre l'autre et étant rabattus vers l'intérieur le long de la fente longitudinale lorsque le tube est comprimé élastiquement et circonféren- tiellement. 8. Broche de soutènement selon la revendication 7, caractérisée en ce que ledit dispositif comprend plusieurs anneaux (36) espacés longitudinalement et axialement sur le tube et maintenant ce dernier à l'état comprimé avant son introduction dans le trou (11) du toit à travers le trou (27) de la plaque (26), les anneaux pouvant glisser le long du tube afin d'être retenus par la plaque pour permettre au tube de s'expanser à l'intérieur du trou du toit. 9. Broche de soutènement selon la revendication 1, caractérisée en ce que le tube (31) comporte des bords longitudinaux adjacents (34) qui forment une fente longitudi- nale (35), qui portent l'un contre l'autre et qui sont rabattus vers l'intérieur le long de la fente lorsque le tube est comprimé élastiquement et circonférentiellement, ledit dispositif comprenant un élément (40) de liaison qui maintient le tube à l'état comprimé lorsqu'il est introduit dans le trou du toit, cet élément de liaison pouvant être séparé du tube pour permettre à ce dernier de s'expanser après qu'il a été introduit dans le trou (11) du toit. 10. Broche de soutènement selon la revendication 9, caractérisée en ce que l'élément de liaison comprend une pince longitudinale (40) qui porte contre les bords du tube (31), à l'intérieur de ce dernier, afin de maintenir celui-ci à l'état comprimé, cette pince longitudinale étant dégagée des bords du tube pour permettre à ce dernier de s'expanser après qu'il a été introduit dans le trou (11) du toit. 11. Broche de soutènement selon la revendication 7, caractérisée en ce que ledit dispositif comprend un ruban hélicoïdal (41) qui entoure et maintient le tube (31) à l'état comprimé avant son introduction dans le trou du toit, le ruban hélicoïdal étant retiré du tube au fur et à mesure que ce dernier est introduit dans le trou du toit en passant dans le trou (27) de la plaque. 12. Broche de soutènement selon la revendication 7, caractérisée en ce que le dispositif comprend un ruban hélicoïdal (41) fixé au tube (31) afin de maintenir ce dernier à l'état comprimé avant son introduction dans le trou du toit, le bord du trou (43) de la plaque (42) comportant une pointe (44) qui est orientée vers l'intérieur du trou et qui porte contre le ruban hélicoïdal lorsque le tube est introduit en passant dans le trou de la plaque, afin de couper le ruban hélicoïdal et de le dégager du tube pour permettre à ce dernier de s'expanser à l'intérieur du trou (11) du toit.