Brevet FR2493914A1 — publié le 19820514

L'invention concerne un procédé pour commander l'ap- plication au terrain des exploitations d'abattage souterraines des forces développées par un soutènement à bouclier, procédé dans lequel la pression intérieure des étançons du soutènement à bouclier est réglée par des soupapes de s reté en fonction de la hauteur du bouclier et de manière à éviter les surcharges de la structure du soutènement. Par ailleurs, l'invention concerne encore un dispositif de commande destiné à la mise en oeuvre du procédé, pour le soutènement à bouclier utilisé sous terre et composé d'un chapeau de toit, d'un bouclier de protection con- tre les éboulements, de bras et d'une semelle ainsi que d'un étançon chargé par un milieu travaillant hydraulique et éven- tuellement d'autres vérins. Dans le cas du soutènement à bouclier principalement , utilisé dans l'exploitation des mines de charbon, le chapeau de toit et la semelle sont reliés directement l'un à l'autre par des étançons montés sur des articulations et transmettent la force des étançons au toit et au mur respectivement. Etant donné que la puissance des veines de charbon peut fréquemment varier, quelquefois considérablement, en peu de distance et que le soutènement à bouclier doit donc posséder une grande plage de réglage en hauteur, les étançons sont dans la plupart des cas disposés dans des positions inclinées par rapport à la per- pendiculaire à la stratification. En conséquence, dans cette position inclinée, ils ne transmettent au toit que la composan- te de leur force de soutien qui est perpendiculaire à la stra- tification, de sorte que, pour pouvoir développer les forces nécessaires, ils doivent être dimensionnés d'autant plus large- ment. L'inclinaison des étançons varie avec la hauteur du bou- chier. Dans le cas d'une grande hauteur, les étançons se tien- nent plus droits que dans le cas d'une faible hauteur. La com- posante perpendiculaire à la stratification de la force de sou- tien est plus grande avec une grande hauteur de bouclier qu'a- vec une faible hauteur, de sorte que les éléments du soutène- ment constitués par le chapeau de toit, la semelle et le bou- clier doivent être construits sous une forme d'autant plus so- lide afin de pouvoir supporter la plus forte contrainte méca- nique qui se manifeste dans le cas d'une faible hauteur du bou- chier. Non seulement un tel surdimensionnement implique des co ts de fabrication plus élevés, mais il se révèle gênant lors du transport, du montage et de l'entretien. Par ailleurs, le fait que les forces transmises au terrain varient avec la hau- teur du bouclier constitue également un inconvénient. L'invention a donc pour but d'assurer l'uniformité des forces du soutènement transmises au terrain, indépendam- ment de la hauteur déployée du bouclier. Suivant l'invention, ce problème est résolu par le fait que la transmission de la force est commandée par réglage de la pression d'ouverture d'un limiteur de pression en fonc- tion de l'inclinaison ou de la longueur de l'étan- çon, Avec un tel procédé, les différents composants du soutènement peuvent 9tre dimensionnés exclusivement en fonction de la force des étançons mesurée perpendiculairement à la stra- tification. Il n'est plus nécessaire de surdimensionner les com- posants pour tenir compte de la sollicitation développée dans le cas d'une grande hauteur de réglage. Au contraire, le fait que la pression réglée du limiteur de pression est adaptée en fonction de l'inclinaison de l'étançon a pour effet que la for- ce transmise au terrain est indépendante de la hauteur de dé- ploiement. Suivant un mode de mise en oeuvre de l'invention, l'inclinaison de l'étançon est mesurée, et la valeur mesurée est transformée en un ordre de commande correspondant servant a commander la pression d'ouverture du limiteur de pression. Dans le cas d'un grand angle entre le chapeau et la semelle, la pression d'ouverture est réduite en conséquence, et, dans le cas d'un plus petit angle, elle est augmentée en conséquence. Pour ce réglage, il est possible de régler la pression d'ouverture par variation continue en fonction de l'inclinaison de l'étan- çon, ou encore de la régler par pas discrets, l'intervalle en- tre les gradins de manoeuvre pouvant être réglé en fonction des conditions existantes. Suivant un autre mode de mise en oeuvre de l'inven- tion, on mesure l'inclinaison et la pression de l'étançon, et les valeurs mesurées sont comparées à des valeurs de consigne et transformées en ordres de commande pour la commande du limi- teur qui servira à relâcher la pression de l'étançon. Etant donné que l'angle d'inclinaison prend une va- leur qui est liée à la longueur de l'étançon par un certain rapport donné, on peut également choisir la longueur de l'étan- çon comme grandeur réglante pour le réglage du limiteur de pres- sion; que ce soit la longueur de l'étançon ou l'angle d'incli- naison qui est choisie comme grandeur réglante, lors du serrage de l'étançon dans l'application du procédé suivant l'invention, il est nécessaire de développer une plus grande pression de ser- rage dans le cas d'une faible hauteur de bouclier de protection que dans le cas d'une grande hauteur, ceci en raison du fait que la pression d'ouverture des limiteurs de pression dépend de l'angle d'inclinaison. En tirant parti de cet état de fait, on peut encore optimiser la commande en faisant en sorte que le processus de serrage de l'étançon s'interrompe automatiquement lorsqu'on a atteint la valeur réglée de la pression d'ouverture du limiteur de pression. De cette façon, dans l'application de ce procédé et grâce à une constructio+ appropriée de la comman- de, le processus de serrage peut être interrompu à la valeur optimale,-dans chaque cas. Pour la mise en oeuvre du procédé, on utilise un dis- positif de commande dans lequel il est prévu, combiné à l'étan- çon, un limiteur de pression qui peut être commandé par l'inter- médiaire d'un appareil de mesure de l'inclinaison monté sur l'é- tançon et d'un transformateur de valeur mesurée qui transforme la valeur mesurée en un signal de commande correspondant. L'an- gle formé entre le chapeau et la semelle est capté en perma- nence par l'appareil de mesure de l'inclinaison, et la pression d'ouverture du limiteur de pression est réglée de façon conti- nue en fonction des conditions à remplir et sous l'action d'un ordre de commande correspondant à la mesure. Avec un tel dispo- sitif, il est ainsi possible d'obtenir sans dépense considéra- ble de moyens de mesure et de réglage l'uniformité de l'appii- cation des forces du soutènement au terrain indépendamment de la hauteur déployée du bouclier de protection. Suivant un mode avantageux de mise en oeuvre de l'invention, on utilise un calculateur en qualité de transfor- mateur dealeur mesurée. Ce calculateur reçoit la valeur, mesu- rée par l'appareil de mesure de l'inclinaison, de l'angle entre le chapeau de toit et la semelle et transforme cette valeur en un ordre de commande servant à régler la pression d'ouverture de la soupape de surpression. Suivant une autre caractéristique de l'invention, le calculateur peut prendre pour base de départ la caractéristique linéaire prédéterminée du soutènement si cela est nécessaire. Le calculateur étant alors programmé pour une caractéristique de soutènement donnée. De cette façon, on peut réaliser des caractéristiques de soutènement inclinées ou courbes, si cela est nécessaire en raison des conditions loca- les. Suivant une caractéristique avantageuse de l'inven- tion, le limiteur utilisé pour la limitation de la pression est une soupape à commande électromagnétique dont l'ouverture et la fermeture sont commandées par pression de l'étançon et l'in- clinaison utilisées comme grandeurs régnantes. Ici, la pres- sion intérieure de l'étançon est mesurée par des détecteurs de pression et comparée à la valeur de consigne. Si, par exemple, la valeur mesurée est supérieure à la valeur prescrite par le calculateur, la soupape est ouverte par action électromagnéti- que jusqu'à ce que la valeur de consigne ait été atteinte. L'invention se distingue particulièrement par des moyens de mesure et de réglage simples et d'un coût limité, le progrès technique résidant notamment dans le fait qu'en ra- menant à une valeur uniforme les forces appliquées au terrain par le soutènement quelle que soit la hauteur du bouclier de protection, on peut obtenir une réalisation beaucoup plus sim- ple et moins coûteuse des composants du soutènement. La possi- bilité de supprimer le surdimensionnement des différents com- posants permet de réduire l'usure des autres composants et, en particulier, du dispositif de commande. Les dispositifs de mesure et de réglage qui font partie du dispositif de commande et qui sont nécessaires pour obtenir ce résultat se distinguent par la simplicité de leur construction. Ils peuvent même être intégrés après coup dans un soutènement à bouclier de protection du genre en question, pour ainsi contribuer au moins à diminuer la sollicitation des différents composants du soutènement et du dispositif de com- mande. Dans ce cas, l'invention possède l'avantage de permet- tre soit de capter l'inclinaison de l'étançon par l'intermédiai- re d'un appareil de mesure de l'inclinaison, soit de choisir au contraire d'utiliser la longueur de l'étançon comme grandeur réglante. C'est en particulier dans le cas des veines de fai- ble puissance qu'il sera avantageux d'utiliser la longueur de l'étançon comme grandeur réglante, ceci afin de ne pas rétrécir encore par la présence de l'appareil de mesure de l'inclinaison l'espace disponible pour le travail, qui est de toute façon dé- jà restreint. On peut se dispenser de représenter par des des- sins les éléments à utiliser pour la mise en oeuvre du procédé suivant l'invention car il s'agit en effet d'éléments habituels du commerce et universellement connus. REVENDICATIONS 1 - Procédé pour commander l'application au terrain des exploitations d'abattage souterraines des forces dévelop- pées par soutènement à bouclier, procédé dans lequel la pression intérieure des étançons est réglée par des soupapes de sûreté en fonction de la hauteur du bouclier et en évitant de surcharger la construction du soutènement, caractérisé en ce que l'application des forces est commandée par réglage de la pression d'ouverture d'un limiteur de pression en fonction de l'inclinaison ou de la longueur de l'étançon. 2 - Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'inclinaison de l'étançon est mesurée et en ce que la valeur mesurée est transformée en un ordre de commande cor- respondant servant à commander la pression d'ouverture du li- miteur de pression. 3 - Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'inclinaison et la pression de l'étançon sont mesu- rées et en ce que les valeurs mesurées sont comparées à des va- leurs de consigne et transformées en ordres de commande servant à commander le limiteur qui relâche la pression de l'étançon. 4 - Procédé suivant l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que, au cours du serrage, le processus de serrage de l'étançon est automatiquement interrompu lorsqu'on a atteint la valeur réglée de la pression d'ouverture du limi- teur de pression. 5 - Dispositif de commande pour un soutènement à bouclier utilisé sous terre et composé d'un chapeau de toit, d'un bouclier de protection contre les éboulements, de bras et d'une semelle, ainsi que d'un étançon chargé par un milieu tra- vaillant hydraulique et éventuellement d'autres vérins, ce dis- positif étant destiné à la mise en oeuvre d'un procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4 et étant caractérisé en ce qu'à l'étançon est combiné un limiteur de pression qui peut être commandé par l'intermédiaire d'un appareil de mesure de l'inclinaison monté sur l'étançon et d'un transformateur de valeur mesurée qui transforme la valeur mesurée fournie par l'appareil de mesure de l'inclinaison en un signal de commande correspondant destiné au limiteur de pression. 6 - Dispositif suivant la revendication S, caracté- risé en ce qu'il comporte un calculateur en qualité de transfor- mateur de valeur mesurée. 7 - Dispositif de commande suivant la revendication 6, caractérisé en ce que le calculateur est programmé sur une caractéristique de soutènement déterminée. 8 - Dispositif de commande suivant la revendication , caractérisé en ce que le limiteur de pression est une soupa- pe à commande électromagnétique.