Brevet FR2488326A1 — publié le 19820212

La présente invention se rapporte à un appareil de soutènement pour travaux miniers, notamment pour l'abattag2 en taille. L'appareil de soutènement suivant l'inventron ap- partient à la catégorie d'appareils qu'on utilise en plusieurs exemplaires juxtaposés le long de la taille et qui sont dans leur ensemble réunis au transporteur ou à la glissière de la machine d'abattage pour former une unité. Des appareils qui ont la même destination que l'objet de l'invention comportent, comme organes entrant dans leur constitution, une semelle qui prend appui sur le mur, un bou- clier de toit qu'on étaie sous le toit, une construction com- posée de vérins de poussée ou de serrage et de biellettes in- terposée entre la semelle et le bouclier de toit, ainsi qu'un dispositif d'avance. Les vérins sont en général réalisés sous la forme d'étançons hydrauliques, mais on trouve également des vérins mécaniques. Les dispositifs d'avance sont action- nés hydrauliquement et sont en général montés entre le trans- porteur et la semelle. Dans une forme typique de réalisation des dispositifs de soutènement connus, il est prévu une biellette incurvée en arc ou de forme anguleuse, articulée sur le tablier de rem- blai de la semelle, et le bouclier de toit est accouplé à la partie supérieure de cette biellette, également par une arti- culation dans la plupart des cas. Entre l'extrémité supérieu- re de la biellette et la semelle est intercalé au moins un vérin. Les inconvénients qui se manifestent dans les appa- reils de soutènement de cette construction résultent du fait que le déplacement de ltextrémité supérieure de la biellette qui accompagne La modification de la hauteur d'abattage suit un arc de cercle le long duquel le bouclier de toit se rap- proche du front de taille ou s'éloigne de ce front de taille. C'est ainsi que, par exemple, sous l'effet de son déplacement horizontal, le bouclier de toit relié à la biellette s'éloi- gne du front de taille lors de l'élévation de la biellette et est repoussé vers le front de taille lors de l'abaissement de ek cette biellette. Lorsque le bouclier de toit s'éloigne du front de taille, il se forme une zone dépourvue de soutien entre 1-e bord avant du bouclier de toit et la surface du front de taille. Sur la lonaueur de cette zone non soutenue, le terrain du toit peut s'écrouler et provoquer un accident. Dans un autre type d'appareils de soutènement déjà connus, les défauts des appareils possédant la construction esquissée ci-dessus sont éliminès en partie parce qu'il est prévu, intercalée entre la semelle et le bouclier de toit, une construction réalisée de telle manière que, pendant l'é- lévation et l'abaissement, le bord avant du bouclier de toit ne soit déplacé que d'une petite distance dans la direction horizontale. Grace à l'utilisation de la construction décri- te ci-dessus, qui comporte plusieurs biellettes, la position du bord avant du bouclier de toit n'est certes pas exagéré- ment modifiée, mais les appareils présentant cette construc- tion sont très compliqués et présentent l'inconvénient con- sistant en ce que, lorsque le front de taille s'écroule sous la charge du toit, il se forme dans cette région effondrée une zone non soutenue entre le bord avant du bouclier de toit et la paroi qui est restée intacte après l'effondrement, par- ce que le bouclier de toit de l'appareil de soutènement ne peut plus s'engager sous cette zone. Cette zone non soutenue recèle également un danger et peut conduire à un effondrement du toit. Pour éliminer ces derniers inconvénients, on a imaginé des solutions dans lesquelles un chapeau auxiliaire actionné par un vérin hydraulique est relié à l'extrémité c8té front de taille du bouclier de toit. Ce chapeau auxiliaire peut être poussé vers l'avant relativement au bouclier de toit pour s'engager dans la cavité effondrée du front de taille. Un autre inconvénient, commun aux appareils de soutè- nement de construction connue, consiste en ce que, au droit du bord côté front de taille de la semelle, il s'exerce une grande pression sur le terrain du mur. Sous cet effet, il peut se produire un enfoncement ou un basculement de 1tappa- reil vers l'avant, notamment dans les cas o le terrain du mur est d'une solidité insuffisante. Cet état de fait préju- diciable peut se présenter en raison du fait que, dans les appareils de soutènement connus, le côté front de taille du bouclier de toit doit nécessairement déborder largement au- delà du bord avant de la semelle, de sorte que le couple qui fait basculer l'appareil vers l'avant est considérablement augmenté. C'est sous l'effet de ce couple que s'exerce au droit du bord avant de la semelle la pression qui conduit aux difficultés mentionnées plus haut. Ici, il convient de tenir compte du fait que, en raison des particularités de la cons- truction des appareils de soutènement connus, l'extrémité côté front de taille du bouclier de toit doit nécessairement déborder au-delà du bord avant de la semelle, sur une distan- ce au moins égale à la largeur de pas de la machine d'abatta- ge ou à la longueur de pas de l'appareil de soutènement pour que, après l'avancement de la machine d'abattage, on puisse aussitôt procéder au ripage des appareils de soutènement pour soutenir le toit qui a été dégagé sans avoir à déplacer le transporteur. Dans les appareils de soutènement déjà connus, les é- tançons hydrauliques doivent être considérés comme des élé- ments critiques, aussi bien pour des raisons techniques que pour des raisons économiques. Dans chaque appareil de soutè- nement, on utilise plusieurs étançons hydrauliques. Toute détérioration des étançons ou autre défaut affectant ces é- tançons pour une raison quelconque se traduit par une perte considérable, en raison de l'arrêt de production qui l'accom- pagne inévitablement. Pour éviter ces inconvénients, on tend à créer des dispositifs de plus en plus sûrs, mais qui exi- gent des matériaux spéciaux et imposent des spécifications plus sévères à la technique de fabrication et, finalement, accroissent les coûts de fabrication. La forme de construction de l'appareil suivant l'in- vention permet de supprimer les inconvénients et défauts des appareils déjà connus qui ont été énumérés plus haut. L'invention permet de réaliser un appareil de soutène- ment dans lequel il est possible d'effectuer commodément le déplacement du bouclier de toit, aussi bien dans la direction verticale que dans la direction horizontale et dans de lar- ges limites; Par ailleurs, l'invention apporte la possibilité de déplacer le bouclier de toit vers l'avant sans aucun dépla- cement de la semelle. Avec cette solution, le soutien du toit peut être assuré sans chapeau auxiliaire, même dans le cas d'un effondrement du front de taille. En outre, l'invention apporte le moyen de transmettre la majeure fraction de la charge dans une large mesure à l'aide d'éléments mécaniques, de sorte que les étançons hy- drauliques n'ont à supporter qu'une fraction de la charge qui est aussi réduite que possible. Par ailleurs, l'invention apporte la possibilité d'u- tiliser l'appareil de soutènement en question dans la plupart des techniques d'abattage. Suivant l'invention, l'appareil de soutènement com- prend des cadres à quatre articulations composés de biellet- tes, qui forment de préférence des parallélogrammes déforma- bles et qui sont interposés entre la semelle et le bouclier de toit et auxquels sont combinés des vérins dont, de pré- férence, un seul est réalisé sous la forme d'un étançon hy- draulique. Dans la forme générale de réalisation de l'appareil suivant l'invention, un jeu de deux biellettes est relié à chacun des éléments constitués par la semelle et par le bou- clier de toit, et les autres extrémités de ces biellettes sont reliées de leur côté à une unité de liaison par des ar- ticulations, on obtient de cette façon deux cadres à quatre articulations ou deux mécanismes à biellettes à quatre arti- culations qui comprennent une biellette commune d'accouplement constituée par l'unité de liaison. A chacun de ces cadres à quatre articulations est relié un vérin réglable en lon- gueur. Les vérins sont de préférence agencés en position dia- gonaie dans les cadres, mais ils peuvent également être mon- tés dans une autre disposition. On peut également envisager une solution de construction dans laquelle il est prévu un vérin monté en diagonale dans chaque cadre A quatre articu- lations et o il est prévu en supplément un autre vérin in- terposé entre la semelle et le bouclier de toit ou entre n'im- porte quel point d'articulation du cadre et la semelle ou en- tre n'importe quel point d'articulation et le bouclier de toit. Dans l'appareil de soutènement suivant leinvention, !es vérins peuvent être constitués sous la forme d'étançons ou de poussoirs réglables en longueur à actionnement mécani- que ou hydraulique, et ils peuvent être d'une forme de réa- lisation connue en soi. Dans l'exposé de l'invention, le terme de biellette doit être interprété dans un sens très large. On peut con- sidérer comme des biellettes aussi bien des éléments piésen- tant la forme de barres que des constructions composées de plusieurs barres mais réunies en une unité, ou encore des constructions en tôle ou en forme de caissons possédant une largeur considérable, qui peuvent éventuellement s'étendre sur toute la largeur de l'appareil. L'unité de liaison servant à réunir les cadres à qua- tre articulations constitués par les biellettes peut égale- ment se présenter sous des formes très diverses. Dans le cas le plus simple, cette unité de liaison peut être constituée par une barre. Cette barre peut être remplacée par une unité de liaison dans laquelle il est prévu un vérin mécanique ou hydraulique approprié pour assurer la variation de la lon- gueur. Par ailleurs, l'unit de liaison peut être formée par un cadre triangulaire ou éventuellement polygonal. Dans ce dernier cas, l'unité de liaison comporte plusieurs barres. La barre ou les barres qui font partie de l'unité de liaison peuvent revêtir différentes formes, ainsi qu'on l'a indiqué à propos des biellettes. On peut également envisager une solution dans laquel- le le bouclier de toit est relié au cadre à quatre articula- tions supérieur de l'appareil de soutènement par une seule articulation. Dans ce cas, l'élément de fermeture du cadre à quatre articulations supérieur est formé par une barre de toit. Pour la réalisation de cette barre de-toit ou pour les formes d'exécution de cette barre de toit, on dispose des possibilités de configuration qui ont été indiquées à propos des biellettes. Le principe de l'invention consiste donc essentielle- ment dans le fait que deux biellettes sont reliées par des articulations, directement ou indirectement, à chacun des éléments constitués respectivement par la semelle et par le bouclier de toit, les extrémités de ces biellettes qui sont les plus éloignées de la semelle et du bouclier respective- ment étant reliées entre elles par l'intermédiaire d'une uni- té de liaison, et dans le fait qu'à chacun des cadres à qua- tre articulations, de préférence en parallélogramme, qui sont formés par ces biellettes est combiné au moins un vérin. Dans une forme de réalisation de l'appareil de soutè- nement suivant l'invention, le vérin est incorporé dans au moins un cadre entre les articulations mutuellement opposées. Dans une autre forme avantageuse de réalisation, le vérin est interposé entre la semelle et le bouclier, de pré- férence entre les articulations qui se trouvent sur la se- lâelle et sur le bouclier. Dans une forme de réalisation préférée, l'appareil suivant l'invention comporte, au moins sur le côté du fou- droyage, des plaques de recouvrement ou des éléments de fer- meture des fentes qui se fixent aux biellettes, et il peut éventuellement être prévu à la fois des plaques de recouvre- ment et des éléments de fermeture des fentes sur un seul et même appareil. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront au cours de la description qui va suivre. Aux dessins annexés, donnés uniquement à titre d'exemple, - la F-g. 1 est une vue de côté schématique d'une for- me de réalisation d'un appareil de soutènement suivant l'in- vention - la Fig. 2 est une vue de côté schématique d'une for- me analogue de réalisation d'un appareil de soutènement sui- vant l'invention, dans laquelle le bouclier de toit est ac- couplé par une seule articulation au cadre articulé supérieur utilisé dans l'appareil; - la Fig. 3 est une vue de côté d'une forme de réali- sation d'un appareil suivant l'invention dans laquelle le transporteur repose directement sur le mur, sans châssis por- te-transporteur ni partie avant de semelle; - la Fig. 4 est une vue de cÈté d'une forme de réali- sation d'un appareil de soutènement suivant l'invention dans laquelle l'unité de liaison est constituée par un vérin, no- tamment par un vérin hydraulique; - la Fig. 5 est une vue de côté d'une forme de réali- sation d'un appareil de soutènement suivant l'invention dans laquelle on utilise des éléments de recouvrement des fentes qui s'adaptent sur les biellettes situées sur le côté du fou- droyage. - Dans l'appareil représenté sur la Fig. 1, une partie avant 42 de la semelle est reliée à la semelle 10. Cette par- tie avant 42 porte un transporteur 28 connu en soi. La liai- son entre le transporteur 28 et la semelle 10 est constituée par un dispositif d'avance 30. Le dispositif d'avance 30 est relié par une oreille 32 à un châssis porte-transporteur 44 qui porte le transpor- teur 28, et il est relié à la semelle 10 par l'intermédiaire d'un axe 34. La machine d'abattage 46 peut être-guidée par le transporteur 28. Un bouclier de toit 12 est pressé contre le toit. Des biellettes 14 sont reliées au bouclier de toit 12, chacune par une articulation 20. De même, deux biellettes 14 sont reliées à la semelle 10 par l'intermédiaire de deux articu- lations 20 disposées à un certain écartement mutuel dans la direction de la longueur de cette semelle. Dans la forme de réalisation représentée sur la Fig. 1, les extrémités infé- rieures des biellettes 14 sont reliées entre elles à l'aide d'articulations 22 et d'une unité de liaison 16. Il se forme de cette façon un cadre supérieur 24 à quatre articulations et un cadre inférieur 26 à quatre articulations dont chacun peut être considéré comme un parallélogramme déformable à quatre articulations. Dans cet exemple de réalisation, l'unité de liaison 16 peut être constituée, comme les biellettes 14, par une biellette rigide. Les biellettes 14 et l'unité de liaison 16 considérée comme une biellette peuvent être réalisées sous une grande diversité de formes constructives. L'important est que chacun de ces éléments puisse être considéré comme une seule unité rigide ou se comporter comme une seule unité ri- gide. C'est ainsi que, par exemple, on peut utiliser comme biellette une pièce de t8le d'un seul tenant qui s'étend sur toute la largeur de l'appareil, dans la direction perpendicu- laire au plan du dessin. En remplacement d'une t8le, on peut également utiliser un treillis rigide ou, par exemple, un élé- ment du type caisson. Aussi bien dans le cadre articulé supérieur 24 que dans le. cadre articulé inférieur 26, est incorporé un vérin dia- gonal. Dans la forme de réalisation illustrée à titre d'exem- ple, les vérins 18 sont constitués par des vérins hydrauliques. L'un des deux vérins, de préférence celui qui est utilisé dans le cadre articulé inférieur 26, peut également être constitué par un dispositif télescopique à actionnement mécanique. Dans l'exemple de réalisation illustré sur la Fig. 1 à titre d'exemple, on a omis de représenter les recouvrements le de fentes ou plaques de fermeture sur le c8té foudroyage de l'appareil. L'appareil suivant l'invention est repre- sente (en traits gras) dans une position dans laquelle le bouclier de toit 12 a été amené sous la zone libérée par la roche abattue, pour soutenir le terrain 36 du toit. Il est visible que le bord avant 48 du bouclier 12 peut être poussé en avant jusqu'au front de taille 38 (position représentée en traits maigres) sans que la semelle 10 soit elle aussi poussée vers l'avant. Toutefois, lorsque à la suite d'un ef- fondrement du front de taille 38, il se dégage une zone 36 qui déborde au-delà de l'abattage désiré, il n'y a aucun obs- tacle à avancer plus loin vers l'avant le bord avant 48 du bouclier de toit 12 pour soutenir la zone précitée. Toutes ces possibilités peuvent être assurées par un déplacement des éléments des cadres articulés 24 et 26 et par des relâche- ments et mises en tension appropriées des vérins 18. Dans la forme de réalisation représentée sur la Fig.2, l'élément terminal supérieur du cadre articulé 24 est cons- titué par une barre de toit 12', et le bouclier de toit 12 est relié au cadre 24 par une seule articulation 20. Cette solution apporte des avantages dans les cas o l'on doit ob- tenir une plus grande mobilité pour le bouclier de toit 12. La forme de réalisation représentée sur la Fig.3 se distingue des appareils décrits plus haut par le fait que le transporteu. 28 repose directement sur le mur, c'est-a-dire qu'on n'utilise pas de partie avant de semelle 42, de châs- sis porte-transDorzeur ni d'autre élément analogue. Dans ce cas, les organes servant à guider la machine d'abattage 46 peuvent être des éléments montés directement sur le transpor- teur. Sur la Fig. 4, on a représenté une forme de réalisa- tion de l'appareil suivant l'invention dans laquelle on uti- lise comme unité de liaison un vérin 50 interposé entre les articulations 22. Dans cette forme de réalisation donnée à titre d'exemple, le vérin 50 est un vérin hydraulique, bien qu'on puisse tout aussi bien utiliser un vérin purement mé- canique. Dans la forme de réalisation représentée à titre d'e- xemple sur la Fig. 5, on a prévu des éléments 52 et 54 de fermeture de fente pour empêcher les matériaux éboulés de Dpnétrer dans l'appareil. Ces éléments de fermeture sont des constructions en tôlie qui s'adaptent élastiquement aux biel- lettes 14 et qui ferment les fentes ouvertes entre les biel- lettes 14 adjacentes appartenant à des appareils mutuellement acjacents ainsi que les ouvertures qui subsistent à l'extré- mité côté focudroyage des appareils. Dans un appareil suivant l'invention, on peut égale- ment réaliser une solution dans laquelle un vérin, par exem- ple un vérin hydraulique, est interposé directement entre la 1i semelle 10 et le bouclier de toit 12. Il peut encore être avantageux d'adopter une solution dans laquelle un vérin 18, de préférence un vérin hydraulique, est interposé entre les articulations 20 du bouclier de toit situées à gauche sur la Fig. 1, dirigées vers la machine d'abattage 46, et la semel- le 10. Par exemple, on peut envisager une forme de réalisa- tion dans laquelle un vérin 18 est interposé entre l'arti- culation 22 de droite, considérée par rapport à l'unité de liaison 16, et la parti& de la semelle 10 qui est prolongée vers l'arrière. Pour les vérins 18, on peut adopter différentes mesu- res de li:,iitation de la pression. Par exemple, il peut se produire que le vérin utilisé dans le cadre inférieur 26 ne soit pas considéré comme élément d'actionnrmement mobile mais que seul le vérin incorporé dans le cadre supérieur 24 serve comme tel. Il peut également être avantageux d'adopter une forme de réalisation dans laquelle un vérin 18 normalement bloqué puisse être transformé pendant le service en un orga- ne moteur, ou encore que le r8le de moteur puisse être échan- né de l'un à l'autre des vérins 18. il Pour l'appareil suivant l'invention, il existe de nombreuses possibilités de variantes pour la réalisation de la liaison entre les biellettes 14 et la semelle 10 ainsi qu'entre les biellettes et le bouclier de toit 12, de même que pour la réalisation de l'unité de liaison 16 et des vé- rins 18, qui peuvent être commandés individuellement ou con- jointement, possibilités qui offrent au constructeur de nom- breuses solutions différentes pour obtenir l'appareil le plus avantageux pour la production et pour la sécurité dans des conditions locales de travail données. Il ressort clairement de l'examen des formes de réa- lisation représentées à titre d'exemples que l'appareil de soutènement suivant l'invention permet d'obtenir une mobili- té extraordinairement grande du bouclier de toit aussi bien * dans la direction verticale que dans la direction horizonta- le. Il est également visible qu'une partie importante des ef- forts qui s'exercent sur l'appareil est absorbée par les biel- lettes et par des éléments de construction analogue et que, par conséquent, les vérins hydrauliques ou mécaniques com- pliqués qui constituent des éléments critiques de la cons- truction ne participent que dans une plus faible mesure à l'absorption des efforts. Finalement, ceci peut également se traduire par le fait que, pour absorber les mêmes efforts initiaux dans un appareil, il %pt possible d'utiliser un plus petit nombre de vérins hydrauliques ou de vérins de type mé- canique, ou d'affecter uniquement ces vérins à un r8le secon- daire. Un autre avantage de l'appareil de soutènement sui- vant l'invention consiste dans le fait que, par un déplace- ment approprié des cadres articulés, on peut faire avancer le bouclier de toit indépendamment de la semelle et ceci mê- me au-delà de la surface du front de taille, sans modifier sa position en hauteur. Par ailleurs, un avantage consiste en ce que, dans un tel mouvement d'avance du bouclier de toit, la partie avant de ce bouclier peut absorber un plus grand effort que le chapeau en porte-à-faux qui est habituel dans les appareils déjà connus. L'appareil de soutènement suivant l'invention peut être utilisé avec toutes les techniques d'abattage, qu'il s'agisse d'abattage au rabot ou d'abattage à la haveuse à tambours. Les avantages offerts par l'appareil suivant l'in- vention peuvent notamment être mis à frofit dans l'abattage au rabot avec une attaque de faible profondeur, o le toit est libre dans des zones étroites en raison du type de tech- nique d'abattage et o le transporteur, qui sert de voie pour le guidage du rabot, demande un appui constant sur le mur. Les formes de réalisation indiquées à titre dtexemples font également ressortir l'avantage de l'appareil suivant l'invention qui consiste en ce qu'il subsiste un passage re- lativement large pour la circulation du personnel qui dessert l' appareil. R E V E N D I C A T I ') N S I - Appareil de soutènement pour travaux miniers. no- tamment pour l'abattage en taille, qui est de préférence uti- lisé en plusieurs exemplaires juxtaposés en nombre relative- ment important en formant une rangée et qui comprend une se- melle, un bouclier de toit qui peut etre pressé contre le toit, une construction interposée entre la semelle et le bou- clier de toit et qui comporte des vérins et des biellettes, ainsi qu'un dispositif d'avance, cet appareil étant caracté- risé en ce qu'à chacun des éléments constitués par la semel- le (1t0) et par le bouclier de toit (12) sont reliées par des articulations (20), directement ou indirectement, au moins deux biellettes (14), les extrémités des biellettes (14) qui sont les plus éloignées de la semelle (10) et du bouclier de toit (12) respectivement étant reliées à une unité de liaison commune (16), également par des articulations (22), et au moins un vérin (18) étant combiné à chacun des cadres à qua- tre articulations (24, 26), de préférence du type parallélo- gramme déformable, qui sont ainsi constitués. 2 - Appareil de soutènement suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le vérin d'au moins l'un des cadres à quatre articulations (24, 26) est interposé entre les arti- culations (20, 22) de ce cadre qui sont opposées en diagona- le. 3 - Appareil de soutènement suivant l'une des reven- dications 1 et 2, caractérisé en ce qu'il comprend au moins un vérin (18) interposé entre la semelle (10) et le bouclier de toit (12), de préférence entre les articulations (20) pré- vues sur la semelle (20) et sur le bouclier de toit (12). 4 - Appareil de soutènement suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les vérins (18) sont à commande hydraulique. S - Appareil de soutènement suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les vérins (15) son-t au mcins partiellement à commniance mécanique. A- r'areil de soutenement suivant l'une quelconque es revendica.tions 1 à 5, caractérisé -n ce que l'unité de liaison (16) est constituée-par une barre unique. - 7 - Appareil de soutènement suivant l'une quelconque des revendications 1 ci 5, caractérisé en ce que l'unité de liaison (16) est une construction formant un cadre composé de pDusieurs barres. 8 - Appareil de soutènement suivant l'une quelconque des revendications 1 à 5 et 7, caractérisé en ce qu'au moins un vérin (5)O de type hydraulique ou mécanique est incorporé dans l'unité de liaison. 9 - AoDareil de soutènement suivant l'une quelconque des revendications 1 à 8a caractérisé en ce que le bouclier de toit (12) n'est relié au cadre à quatre articulations (24) aopnartenant au bouclier de toit que par une articulation, et en ce que ce cadre (24) présente une barre de toit (12!) qui le ferme. - Aopareil de soutènement suivant l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que sur les biel- lettes (14) situées sur le c8té foudroyage (40) sont montées des plaques de fermeture et/ou des recouvrements de fentes (52, 54) qui s'adaptent sur ces biellettes avec leurs mouve- ments.