Brevet FR2484527A1 — publié le 19811218

-248452? La présente invention concerne de manière géné- rale les procédés d'insertion et/ou de fixation par frottement des stabilisateurs de terrain, ou roches dans des forages, tout en isolant leur surface extérieure de celle de la paroi en contact du forage, ce stabilisateur étant ainsi protégé des agressions chimiques et donc de la corrosion. Dans de nombreux ouvrages utilisant ces stabili- sateurs de terrain, il est nécessaire de protéger leur surface à l'encontre des eaux et éléments corrosifs du milieu minéral d'envi- ronnement, lesquels entraînent leur dégradation en des temps rela- tivement courts. Par ailleurs, la surface d'un forage, qui est ir- régulière et rugueuse, oppose une résistance de frottement à l'enfon- cement. Cette résistance de frottement peut être sensiblement réduite par protection, ou isolation, du stabilisateur, du contact de ladite surface, en lui conférant ainsi une surface lisse à faible coeffi- cient de frottement. L'invention a donc pour objet, à la fois, un nouveau procédé de protection ou isolation de la surface du sta- bilisateur de la structure du forage en contact, et un stabilisa- teur ainsi protégé. Le nouveau procédé comporte l'interposition d'un chemisage entre au moins une partie de la paroi du forage et le stabilisateur. Le nouveau stabilisateur comprend un élément allongé destiné à s'opposer au déplacement de la structure du ter- rain dans un forage et à recevoir cet élément dans cette structure, lequel comprend des moyens pour exercer une force de stabilisation sur la paroi du forage et un chemisage de sa surface extérieure, afin de la séparer de celle du forage, ce stabilisateur étant caractérisé en ce que lesdits moyens comprennent des moyens coopé- rant avec la surface du forage pour rendre étanche ledit chemisage contre ladite surface extérieure de l'élément. D'autres objets et avantages de l'invention seront mieux compris à l'aide de la description qui va suivre d'exemples préférés de réalisation> et des dessins annexes sur lesquels: la figure 1 est une coupe transversale d'un forage montrant l'extrémité inférieure d'un chemisage protecteur selon une première forme de réalisation; - la figure 2 est une coupe longitudinale selon la ligne 2-2 de la figure 1; - la figure 3 est une coupe analogue à la figure 2, mais comprenant une partie d'un stabilisateur en place dans le chemisage; - la figure 4 est une coupe transversale cor- respondant à la ligne 4-4 de la figure 3; - la figure 5 est une vue partielle d'un chemi- sage sur l'entrée duquel un chapeau protecteur est disposé; - la figure 6 est une coupe longitudinale d'une entrée de forage, dans laquelle l'extrémité d'un stabilisateur est engagée en partie - la figure 7 est une coupe analogue à la figure 6 dans laquele ladite extrémité est munie d'un collier en matière plastique destiné à faciliter son introduction dans le forage; - la figure 8 est une coupe longitudinale d'un chemisage d'une variante de réalisation; - la figure 9 est une coupe selon la ligne 9-9 de la figure 8 - la figure 10 est une vue, en élévation et inter- rompue,d'un chemisage, en partie coupé longitudinalement et qui est enfermé dans un sac en matière plastique souple; - la figure Il est une coupe longitudinale sur une variante de réalisation du chemisage; et - la figure 12 est une coupe transversale, selon la ligne 12-12 de la figure 11. Ces figures représentent un chemisage 10, à sur- face lisse et faible coefficient de frottement, qui est en premier lieu librement introduit dans un forage 12 afin (a) d'y faciliter l'enfoncement d'un stabilisateur 14, (b) d'isoler celui-ci de la surface rugueuse de la paroi du forage 12, et (c) de le protéger de la corrosion. Mais il est évident qu'en variante un chemisage protecteur peut être adapté au stabilisateur 14 sortant d'usine ainsi équipé. Cependant, les stabilisateurs sont en pratique soumis à des manipulations brutales de transport et d'insertion dans le forage. De ce fait, leur revêtement ou enduit extérieur peut être érodé, écaille ou détérioré. Il est donc préférable dans l'appli- cation du nouveau procédé d'utiliser un simple chemisage 10 qui est adapté au stabilisateur sur le chantier du forage. En particulier, les figures 1 et 2 mettent en évidence l'insertion en coulissement libre du chemisage 10 dans le forage 12. En vue de faciliter ce coulissement, le chemisage comporte , un recouvrement de ses bords longitudinaux pour qu'à son insertion ce chemisage engaine complètement la surface extérieure du stabili- sateur et soit ensuite expansé au contact du forage. La figure 3 indique la situation dans le forage 12 du stabilisateur 14 enfoncé à force ou expansé (à l'aide d'un mandrin par exemple). Dans cette réalisation, le chemisage 10, qui est en matière plastique, est presse dans les crevasses et lézardes 16 de la paroi du forage et extrudé dans les intervalles étroits 18. La surface extérieure de ce chemisage est en fait conformée sensi- blement aux rugosités et irrégularités de la paroi 12 et, ainsi, y est bloquée étroitement lorsque le stabilisateur est enfoncé ou expansé radialement vers l'extérieur. Cependant, la surface interne du chemisage reste lisse et le glissement du stabilisateur est facilité. Il est manifeste que le diamètre libre de ce stabilisateur-14 est inférieur à celui du forage et qu'après expan- sion par un mandrin ou autre le chemisage peut engainer le stabili- sateur avant l'insertion, de sorte que ces deux éléments peuvent être introduits simultanément en une même opération. Du fait qu'il est creux, ce stabilisateur permet ordinairement la pénétration des eaux souterraines, des gaz grisou- teux, etc., par le centre, à moins que son extrémité ne soit encapu- chonnée. Une caractéristique du nouveau dispositif est donc de placer un chapeau 20 sur l'extrémité d'entrée du chemisage (figure 5). Le stabilisateur 14 (figure 6) pénètre facilement dans le forage 12, par glissement sur la surface interne du chemisage, et l'extrémité 21- de tête s'introduit dans le couvercle constitué par le chapeau 20 adapté au sommet du chemissage 10 (figure 5), près de l'extrémité du forage. A l'expansion radiale du chemisage 10, pour s'adapter au stabilisateur 14, le chapeau 20 est également expansé en correspon- dance. Habituellement, son débouché sur une surface libre 22 (figure 7) forme une embouchure faiblement élargie. Les fragments de terrain, qui sont facilement détachés de cette sur- face, constituent une dépouille tronconique. Par cet accès 24, le raccordement 26 (entre la partie 21 de tête effilée et la partie 27 de diamètre constant) du stabilisateur 14 surdimensionné doit passer en frottement, étant contracté pour s'adapter au forage 12 sous-dimensionné. Il est commode, selon une caractéristique du dis- positif de l'invention, d'adapter un collier 28 autour du stabilisa- teur, immédiatement auprès du raccord 26, pour faciliter le déplace- ment du stabilisateur 14 dans l'entrée 24. Ce collier 28, venant sur l'entrée 24, s'y engage et y est maintenu serré, même éventuel- lement en obliquité (indiquée en traits mixtes), pour constituer un chemisage lisse de cette entrée. Afin que ce collier 28 ne pénètre pas dans le forage avec le stabilisateur 14, un rebord 30 y est constitué pour prendre appui sur la surface 22 d'entrée. En variante de la réalisation immédiatement exposée, l'invention comprend l'emploi d'un chemisage lOa, à bride inté- grale 30a (figures 8 et 9), ce qui assure encore le même avantage par l'extrémité inférieure du chemisage lOa, qui recouvre l'accès 24 du forage 12, la bride 30a empêchant le déplacement du chemisage au- delà de la surface 22. Comme indiqué plus haut, il va de soi, du fait de l'invention, que le chemisage 10 ou lOa-facilite grandement l'introduction du stabilisateur 14 dans le forage 12. On réalise ainsi facilement la réduction du coefficient de frottement entre le chemisage 10 en matière plastique et le stabilisateur métallique. Les théories récentes de toit de support et de mécanique du terrain dans les mines indiquent un avantage par le maintien d'une compres- sion dans la roche ou terrain du toit. Ceci est souvent constaté par une zone de pression, ou sphère d'influence, entourant un boulon de toiture. Selon les premiers essais du nouveau procédé, les stabilisateurs ont été enfoncés à force dans les forages de toit, mais avec des charges modérées (du fait du coefficient de pression très réduit entre le chemisage 10 en matière plastique et le stabilisateur métallique). Il en résulte des compressions de ter- rain plusieurs fois supérieures à celles rencontrées dans les instal- lations classiques et de l'extension de l'influence de ladite zone de pression. Le nouveau procéde de protection du stabilisateur 14, facilitant sa pénétration dans le forage et une protection de la cor- rosion par le chemisage 10 ou 10a à faible frottement,;st davantage marqué. Fréquemment, l'ancrage de retenue du stabilisateur 14 est insuffisant pour une stabilisation fiable du terrain.?'our surmonter cette limitation éventuelle, il est indiqué de plus, selon l'inven- tion, d'utiliser des points ou masses 32 de matière adhésive (ou vis- queuse, ou encore pate anaêrobique ou thixotropique) sur la ou les sur- faces intérieure et extérieure du chemisage, ou encore du stabilisa- teur 14 (figures 3 et 6), de sorte qu'à l'enfoncement d'un stabili- sateur sous-dimensionné dans le forage, en coulissement sur la surface de chemisage, ces points soient rompus (ou que le stabilisateur exsude la masse adhésive ou la sensibilise) et que cet adhésif s'étende lon- gitudinalement ou radialement sur la surface interne de chemisage, ou externe du stabilisateur, ce qui réduit d'autant plus la rêsis- tance de frottement de mise en place du stabilisateur, en constituant un lubrifiant, et ensuite maintenant et bloquant à la fois les chemisage et stabilisateur. Certains adhésifs, ciments, résines époxydes, empâtages, tout en étant de même efficacité, ont des odeurs très agressives. Dans l'ambiance de mines o l'air est raréfié, ces odeurs peuvent être prohibitives. Il est alors proposé d'envelopper le chemisage support de l'adhésifo La figure 10 représente une de ces dispositions oh un chemisage 10, à empâtage thixotropique 32a de sa surface interne, est enveloppé dans un sac 34 mince et souple en matière plastique qui ne comporte qu'une entrée d'extremité, repliée et obturée à l'aide d'un lien 36. Ces chemisages 10 ensachés comme indiqué peuvent être manipulés et introduits dans les chantiers de mines sans l'exposition de l'empatage 32a ou de ses odeurs. De plus, l'empttage est protégé des salissures, moisissures, etc., et abrité de l'oxygène, jusqu'à ce que le chemisage ait été mis en place dans le forage. Par ailleurs, le sac 34 empêche l'évaporation des solvants ou monomères de l'adhésif, et ainsi conserve son efficacité. Le sac est alors rompu à son extrémité inférieure pour l'admission du sta- bilisateur 14. Il est clair que l'élément ensaché peut inclure un chapeau 20 (figure 5) en tête du chemisage 10. Au lieu du sac 34, lâche et pliant, le chemisage peut être enveloppé étroitement d'une pellicule de matière plastique, rétrécie à chaud qui est. moins susceptible de déchirure et arrachage que le sac 34. Les chemisages 10 et lOa ont été décrits comme devant être insérés axialement, ce qui cependant est arbitraire, l'invention ne comportant qu'un enveloppement continu et périphé- rique, tel qu'indiqué sur les figures Il et 12, soit préformé, soit placé au chantier par manipulation, le chemisage lOb comportant une côte 36 en saillie interne constituant une réserve périphérique de matière et permettant l'admission dans le forage 12. Ensuite, à l'enfoncement du stabilisateur dans le chemisage, la côte 36 est repoussée vers l'extérieur et la circonférence complète du chemi- sage est réalisée au contact de la paroi du forage. Le chemisage lOb peut évidemment recevoir un chapeau 20 (figure 5) à diamètre libre relâché D qui sera expansé radialement comme de besoin à l'enfonce- ment du stabilisateur. L'utilisation et l'effet du stabilisateur 14 de terrain, à frottement pour ancrage et stabilisation de la structure de sol, à partir d'un forage 12 de celle-ci, pour y recevoir ce stabilisateur, ont été exposes complètement dans des brevets anté- rieurs des Etats-Unis d'Amérique, dont celui (reissue) no Re. 30 256 du 8 avril 1980 pour stabilisateurs de terrains à frottement, au nom de James J. Scott, est probablement le plus caractéristique. Dans ce document, le stabilisateur 14 comporte des moyens d'applica- tion d'efforts de stabilisation sur la surface du forage 12. Le sta- bilisateur de la présente invention utilise également ces efforts,pour réalisation de l'étanchéité du chemisage 10 ou l!a, sur sa surface, en même temps que ce chemisage assure simultanément l'isolation du stabilisateur sur la paroi du forage. Le chemisage entourant le nouveau stabilisateur 14 pour le protéger de la corrosion peut comprendre l'un des chemisagessimples 10 (figures 1 à 4), lOa (fi- gure 8), lob (figure 12), ou l'un d'eux avec le chapeau 20 (figure 5), pour empêcher la pénétration des débris de terrain dans l'extrémité de tête du stabilisateur. La description qui précède d'exemples préférés de réalisation de l'invention ne limite pas le champ de l'invention et peut recevoir des modifications. Il apparatt de cette description que les stabilisateurs 14 peuvent être fabriques et délivrés sur les chantiers en étant équipés des chemisages en place ou préalablement fixés. On peut également les lier par adhésif à des chemisages supplémentaires dans le forage, sans pour cela sortir du cadre de l'invention, et également y apporter des modifications qui seront évidentes pour les spécialistes de cette technique. R E V E N D I CATI ONS 1. Procédé d'isolation de la surface extérieure d'un stabilisateur (14) par frottement dans un forage (12) de terrain, ou roches, à extrémité fermée, depuis la surface du forage, ce procédé étant caractérise par l'interposition d'un chemisage (10) au moins entre une partie de cette surface et le stabilisateur. 2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel ledit chemisage recouvre entièrement au moins l'une desdites surfaces. 3. Procéde selon la revendication 2, dans lequel ledit chemisage est expansible. 4. - Procédé selon la revendication 3, dans lequel ledit chemisage expansible comporte une ondulation longitudinale (36) péri- phérique. 5. Procédé selon la revendication 1 ou 2, dans lequel ledit chemisage est tubulaire et est fendu. 6. Procéde selon la revendication 3, dans lequel l'insertion du stabilisateur dans le forage est effectuée après l'insertion du chemisage. 7. Procéde selon la revendication 3, dans lequel ladite interposition comporte de plus celle d'un chemisage en matière résistant à la corrosion. 8. Procédé selon la revendication 2, dans lequel un adhésif (32) est interpose entre ledit chemisage (10) et au moins l'une desdites surfaces. 9. Procéde selon la revendication 8, dans lequel un adhésif (32) est interposé entre le chemisage et la surface dudit stabilisateur. 10. Procéde selon la revendication 8, dans lequel l'adhésif (32) est interposé entre le chemisage (10) et la surface du forage (12). 11. Procédé selon la revendication 8, dans lequel l'adhésif (32) est interposé entre le chemisage (10) et les deux dites surfaces. 12. Procédé selon la revendication 3, dans lequel un adhésif (32, 32a) est appliqué à une surface du chemisage (10) avant son insertion dans le forage (12). 13. Procédé selon la revendication 12, dans lequel l'adhésif est applique sur la surface interne du chemisage (10). 14. Procédé selon la revendication 12, dans lequel l'adhésif (32) est appliqué sur la surface externe du chemisage (10). 15. Procédé selon la revendication 12, dans lequel l'adhésif est appliqué sur les surfacesinterne et externe du chemi- sage (10). 16. Procédé selon la revendication 8, dans lequel l'adhésif (32) est appliqué sur la surface du stabilisateur. 17. Procédé selon la revendication 1, dans lequel un collier (28) en cylindre est appliqué autour du stabilisateur sur son extrémité (21) de tête. 18. Procédé selon la revendication 1, dans lequel un chapeau (20) est interposé entre le fond du forage (12) et le stabilisateur. 19. Procédé selon la revendication 18, dans lequel ledit chapeau est placé sur l'extrémité de tête du chemisage avant l'insertion de celui-ci dans le forage. 20. Procédé selon la revendication 18, dans lequel un chapeau (20) en matière résistant à la corrosion est interposé entre ledit fond et l'extrémité (21) de tête du stabilisateur. 21. Procédé selon la revendication 3, dans lequel le chemisage est sensiblement tubulaire (lOa) et comporte une bride radiale (30a) à son extrémité de queue. 22. Procédé selon la revendication 12, dans lequel ledit chemisage (10) est placé dans une enveloppe (34) après l'appli- cation de l'adhésif. 23. Stabilisateur de terrain, ou roches, par frot- tement comprenant un élément allongé (14) destiné à s'opposer au déplacement de la structure du terrain dans un forage et à recevoir cet élément dans cette structure, lequel comprend des moyens pour exercer une force de stabilisation sur la paroi du forage,- et un chemisage (10) de sa surface extérieure, afin de la séparer de celle du forage, ce stabilisateur étant caractérisé en ce que lesdits moyens comprennent des moyens coopérant avec la surface du forage pour rendre étanche ledit chemisage contre ladite surface extérieure de 1 'élément. 24. Stabilisateur selon la revendication 23, dans lequel ledit chemisage est en matière inerte résistant à la cor- rosion. 25. Stabiliseur selon la revendication 23, dans lequel le chemisage (10) évite le contact de substances de terrain, ou roches, avec la surface extérieure de l'élément. 26. Stabilisateur selon la revendication 23, dans lequel ledit élément (14) est sensiblement creux, avec une surface interne, et ledit chemisage empêche le contact de substances du terrain avec ladite surface interne. 27. Stabilisateur selon la revendication 23, dans lequel le chemisage comprend un dispositif (20) rendant étanche au moins une extrémité (21) de l'élément (14) avec l'entourage. 28. Stabilisateur selon la revendication 27, dans lequel ledit é lément (14) a une extrémité (21) d'introduction dans le forage et une extrémité de queue et d'entrée finale dans le forage, ledit dispositif (20) rendant étanche l'extrémité (21). 29. Stabilisateur selon la revendication 23, dans lequel l'élément (14) est en matière déformable sous l'action des efforts transversaux qui lui sont appliqués par une surface du forage dans leur déplacement relatif, de sorte que la résistance du stabilisateur au déplacement longitudinal dans le terrain est accrue. 30. Stabilisateur selon la revendication 23, dans lequel des moyens (32, 32a sont interposés entre l'élément (14) et le chemisage, lesquels,dans un premier temps, permettent le déplace- ment relatif entre cet élément et le chemisage et, dans un second temps, empêchent ce déplacement relatif.