Brevet FR2501282A1 — publié le 19820910

La présente invention concerne un procédé et un dispositif de stabilisation de terrain par friction, ainsi qu'un procédé de formation d'un tel dispositif. On a utilisé essentiellement deux procédés pour le support des toits de mines à l'aide de "boulons de toit". L'un des procédés comprend le verrouillage des couches ou plans de stratification de la structure du toit et en conséquence, le blocage du déplacement latéral de chaque couche par rapport à la suivante. I1 s'agit d'un procédé analogue à la construction de poutres et il est utilisé essentiellement avec d'excellents résultats, dans le cas des boulons de toit cimentés ou fixés par une résine et des dispositifs de stabilisation de roches par friction, un dispositif de ce dernier type étant décrit par exemple dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique n" 3 922 867.Cependant, il existe de nombreuses occasions dans lesquelles le toit qui se trouve juste au-dessus de l'emplacement d'extraction est incompétent, c'est-a-dire trop tendre, insuffisamment consolidé ou de résistance trop faible, et ne peut pas être supporté comme une poutre si bien qu'il s'écroule sur toute la hauteur de la zone de renforcement formant poutre. Ainsi, des boulons ou dispositifs de stabilisation de toit de 1,8 m de longueur font tomber une épaisseur de toit de 1,8 m d'épaisseur, etc. Dans ce cas, on utilise souvent un procédé dit de "suspension. On fore un trou de longueur suffisante (atteignant souvent 3,6 à 4,3 m) afin d'atteindre une roche suffisamment solide, et on introduit un dispositif d'ancrage ponctuel (dans la roche solide). Le toit est alors supporté par une plaque fixée au dispositif d'ancrage par une tige d'acier et appuyée contre la surface du toit. Actuellement, on utilise à cet effet des dispositifs mécaniques d'ancrage ponctuel à expansion, et ils présentent l'inconvénient d'appliquer à la roche, au voisinage du point d'ancrage, des charges très localisées et des contraintes importantes. De cette manière, la roche peut se détériorer à cet endroit, et le support par le dispositif d'ancrage et en conséquence le support du toit peuvent disparaitre en conséquence. L'invention concerne un dispositif perfectionné de stabilisation de roches à friction qui est utilisé pour le procédé de "suspension" mais ne présentant pas les nnconvé- lents et les défauts relevés lors de l'utilisation des dispositifs connus d'ancrage ponctuel. Invention concerne en particulier un dispositif de stabilisation de roches par friction, destiné à être placé dans un trou de section prédéterminée, formé dans la structure, par exemple un toit ou un mur d'une galerie de mine ou une ouverture souterraine, afin que le dispositif de stabilisation soit ancré dans le trou et stabilise la structure du toit ou du mur, le dispositif de stabilisation comportant un corps allongé ayant des parois qui ont une surface externe destinée à coopérer par friction avec la surface interne du trou formé dans la structure, le corps ayant en outre une section supérieure à la dimension prédéterminée du trou formé dans la structure afin qu'une force importante d'introduction soit nécessaire à l'installation du corps dans le trou, la paroi du corps ayant une épaisseur, une configuration et une composition telles que, sous l'action des forces appliquées à cette paroi et le long de celle-ci par la surface interne du trou,lorsque le dispositif de stabilisation a été introduit à force dans le trou, cette paroi du dispositif coopère par friction avec la surface interne du trou pratiquement sur toute sa longueur ; selon l'invention, un dispositif solidaire du corps permet la fixation et la suspension dlun organe suspendu allongé permettant la fixation d'un organe accessoire, tel qu'une plaque de support de toit, afin que cet organe soit suspendu au corps à distance de celui-ci. L'invention concerne aussi un dispositif perfec tionné de stabilisation de roches par friction destiné à être placé dans un trou ayant une section de dimension pré- déterminée, formé dans une structure telle qu'un toit ou un mur d'une galerie de mine ou d'une autre ouverture souterraine, ce trou permettant l'ancrage du dispositif de stabilisation afin que la structure du toit ou du mur soit stabilisée ce dispositif de stabilisation a un corps allongé ayant une paroi dont la surface externe est destine à coopérer par friction avec la surface interne du trou formé dans la structure, le corps ayant en outre une section supérieure à la dimension prédéterminée du trou afin qu'il faille une force importante d'introduction pour l'installation du corps dans le trou, la paroi ayant une épaisseur, une configuration et une composition telles que, sous l'action des forces appli quées à la paroi et le long de celle-ci par la surface interne du trou, lorsque le dispositif de stabilisation a été introduit à force dans le trou, la paroi coopère par friction avec la surface interne du trou pratquement sur toute sa longueur ; selon l'invention, un dispositif solidaire du corps permet la fixation amovible à celui-ci et la suspension à celui-ci d'un organe allongé suspendu destiné à la fixation d'un organe auxiliaire, par exemple une plaque de support de toit, l'organe auxiliaire étant ainsi suspendu à distance du corps, et un organe suspendu est fixé de façon amo- vible au dispositif solidaire du corps et suspendu à celuici. L'invention concerne aussi un procédé de stabilisation de la structure d'un terrain sur une profondeur déterminée, à l'aide d'un dispositif de stabilisation par friction ayant une longueur inférieure à la profondeur qui doit être stablisée, ce procédé comprenant la formation d'un trou de profondeur donnée dans la structure du terrain, l'installation d'un dispositif de stabilisation par friction dont la longueur est inférieure à la profondeur à stabiliser, ce dispositif étant introduit en totalité dans le trou afin qu'il se loge jusqu'à son extrémité, la fixation d'une pre mière extrémité d'un organe allongé de prolongement à l'or- gane installé de stabilisation, et le montage d'une plaque de retenue de la structure du terrain à l'autre extrémité de l'organe allongé de prolongement, contre la structure du terrain. L'invention concerne aussi un procédé de formation d'un dispositif de stabilisation par friction destiné à être introduit dans un trou formé dans la structure d'un terrain, par exemple un toit ou un mur-d'une galerie de mine ou d'une autre ouverture souterraine, afin que la structure soit stabilisée, et de support d'une plaque suspendue de retenue de la structure du terrain; le dispositif de stabilisation comprenant un corps de forme générale tubulaire ayant une section qui est la même pratiquement sur toute sa longueur, le corps ayant une dimension transversale maximale prédéterminée destinée à être superieure à la dimension transversale maximale du trou dans lequel il doit être introduit si bien que, après introduction du corps dans le trou, le corps subit une compression circonférentielle, le dispositif de stabilisation, ne comportant pas de structuré ou élément pouvant s'opposer à cette compression circonférentielle, le corps étant formé d'une matière qui, après l'introduction du dispositif de stabilisation dans le trou, (a) permet à la fois la compression circonférentielle du corps et sa de- formation transversale, dans le cas d'un glissement d'une ou plusieurs parties de la structure dans laquelle est formé le trou, dans un plan transversal par rapport à la longueur du dispositif de stabilisation, et (b) provoque la cooperation par friction du corps avec la paroi du trou si bien que la structure est fixée, pratiquement sur toute la longueur du corps et de façon continue, par application d'une force déterminée d'ancrage, répartie de façon pratiquement uniforme, le procédé comprenant la fixation d'un organe de retenue à une extrémité du corps, cet organe étant destiné à la fixation d'un organe suspendu. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris a la lecture de la description qui va suivre d'exemples de réalisation et en se référant au dessin annexé sur lequel : - la figure 1 est une élévation d'un mode de réalisation de dispositif de stabilisation selon l'invention placé dans un trou formé dans la structure d'un terrain, représentée en coupe - la figure 2 est une élévation agrandie en partie en coupe du dispositif de la figure 1, représentant l'extré mité supérieure de ce dispositif ; et - la figure 3 est une élévation en partie en coupe d'une tige de poussée de dispositif de stabilisation. Le dispositif perfectionné 10 de stabilisation représenté sur les figures comprend un corps tubulaire 12 ayant une fente 14 sur sa longueur et analogue au dispositif de stabilisation décrit dans le brevet précité des Etats-Unis d'Amérique nO 3 922 867, mais le dispositif peut en outre recevoir une tige 16 de suspension d'une plaque 18 de support de toit. La fixation de la tige, dans ce mode de réalisation, est assurée par un écrou circulaire 20 soudé à l'extrémité supérieure ou tronconique 22 du dispositif 10. L'écrou 20 a un trou taraudé 24 destiné à coopérer avec l'extrémité filetée 26 de la tige 16 et il a une partie conique 28 permettant le guidage vers le filetage.La longueur, I'épaisseur et les caractéristiques métallurgiques de la matière du dispositif de stabilisation peuvent varier en fonction des caractéristiques voulues d'ancrage dans a structure 30 du terrain. Lors de l'utilisation du dispositif 10 de stabilisation, par mise en oeuvre du procédé de stabilisation de terrain selon l'invention, un trou 32 est percé dans un terrain 30 jusqu'à la hauteur nécessaire à l'installation. Le trou 32 a une partie surdimensionnée 34, jusqu'à la hauteur de l'extrémité inférieure 36 du dispositif de stabilisation, et une partie 38 de diamètre permettant la coopération par friction avec le dispositif 10 de stabilisation. Le diamètre de la partie 38 peut évidemment varier en fonction des caractéristiques d'ancrage voulues. Le dispositif de stabilisation est introduit dans la partie 38 et il est poussé ou frappé jusqu'à ce qu'il prenne la position convenable représentée, par une tige 40 de poussée commandée par une machine de poussée ou d frappe (non représentée).Le dispositif 40 a une rigole annulaire 42 destinée à coopérer avec l'extrémité inférieure 36 du dispositif de stabilisation. Lorsque ce dernier est introduit en totalité, le dispositif 40 est retiré et une tige filetée 16 portant une plaque 18 de support de toit est introduite dans le trou 34 et dans le corps 12. La partie conique 28 de l'écrou 20 guide la tige 16 vers le filetage. La tige 16 est tournée à l'aide de sa tete, de marnière classique, afin qu'elle exerce une force sur la plaque 18de retenue et en conséquence sur la structure 30. L'avantage essentiel de cette technique par rapport à l'ancrage ponctuel mécanique classique, est qu'elle évite la concentration des charges et des contraintes appliquées à la roche. En conséquence, l'ancrage ne se deteriore pas au cours du temps (comme dans les dispositifs d'ancrage ponctuel). Au contraire, la force d'ancrage de ces dispositifs de stabilisation de roches par frottement augmente au cours du temps du fait du verrouillage du au déplacement des plans de stratification, du collage, de la corrosion de l'exte- rieur du tube et du tassement du sol autour du trou, avec application de contraintes horizontales importantes. En conséquence, les forces appliquées à la plaque de support et le support de toit sont conservés au lieu d'être progressivement relâchés (comme dans les dispositifs d'ancrage ponctuel) Par rapport au dispositif d'ancrage fixé par une résine, le dispositif 10 de stabilisation par friction est moins coûteux et d'utilisation plus commode.Si le terrain 30 doit subir des mouvements tres importants pendant un reglage initial de la charge, du fait de l'activité d'extraction, le dispositif 10 glisse simplement et se fixe à nouveau luimême sans cesser d'assurer un support. Un dispositif d'ancrage ponctuel ou un boulon fixé par de la résine cesse d'être utile pour le support dans ces conditions. Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art aux dispositifs et procédés qui viennent d'être décrits uniquement à titre d'exemples non limitatifs sans sortir du cadre de l'invention. Ainsi, l'invention concerne un procédé de formation d'un dispositif de stabilisation par friction de la structure d'un terrain, comprenant la fixation d'un organe de retenue d'un organe suspendu à l'extrémité du dispositif de stabilisation. Les figures 1 et 2 représentent un tel dispositif de stabilisation ayant un écrou circulaire 20 fixé à l'extrémité "supérieure" 22. Bien qu'il s'agisse d'un procédé avantageux de formation d'un organe de stabilisation, d'autres procedés conviennent. Par exemple, l'écrou 20 peut être fixé à l'intérieur de l'ex trémité inférieure 36 (et non de l'extrémité supérieure) ou près de cette extrémité. Dans ce cas, l'extrémité 36 peut avoir une forme tronconique afin qu'elle retienne l'écrou, par exemple soudé (on doit cependant utiliser une tige de poussée différente lors de l'installation) ou un écrou dont le diamètre correspond au diamètre interne de l'extrémité 36 peut être soudé à l'intérieur, légèrement en retrait, afin qu'il permette l'introduction de la tige 40 de poussée. Ainsi, le dispositif perfectionné 10 de stabilisation est destiné à être utilisé dans un trou 32 de grande longueur afin qu'il atteigne une roche solide ou competente, bien que le dispositif de stabilisation lui-meme ait une longueur inférieure à la profondeur du trou nécessaire pour atteindre cette roche. Dans une variante, dans des cavités souterraines ayant une faible hauteur, on peut utiliser des dispositifs de stabilisation de courte longueur et on peut les introduire dans des trous de longueur considérable, car la tige 16 de "suspension" peut être repliée (compte tenu de la faible hauteur libre), puis redressée, si bien que son introduction dans le dispositif 10 et son vissage dans l'écrou 20 sont facilités. REVENDICATIONS 1. Dispositif de stabilisation par friction (10) destiné a être placé dans un trou (38) ayant une section de dimension prédéterminée, formé dans une structure (30) telle qu'un tqit ou un mur d'une galerie de mine ou d'une autre ouverture souterraine, afin que le dispositif de stabilisation soit ancre dans le trou et stabilise la structure du toit ou du mur, le dispositif de stabilisation comprenant un corps allonge (14) ayant des parois délimitant une surface externe de cooperation par friction avec la surface interne du trou formé dans la structure, le corps ayant une section de dimension supérieure à la dimension prédétermine du trou formé dans la structure afin qu'une force importante d'introduction soit nécessaire à l'installation du corps dans le trou, la paroi ayant en outre une épaisseur, une configuration et une composition telles que, sous l'action des forces appliquées à la paroi et le long de celle-ci par la surface interne du trou, lorsque le dispositif de stabilisation a été introduit à force dans ce trou, la paroi coopère par friction avec la surface interne du trou pratiquement sur toute la longueur de la paroi, ledit dispositif de stabilisation étant caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif (20) solidaire du corps et destiné à permettre la fixation amovible et la suspension d'un organe suspendu allongé (16) permettant la fixation d'un organe accessoire (18) tel qu'une plaque de toit à cet organe suspendu afin que l'organe accessoire soit suspendu à distance du corps (12). 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif solidaire de fixation et de suspension comporte un organe de retenue (20) ayant une ouverture. 3. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif solidaire (20) de fixation et de suspension est fixé à l'intérieur du corps (12) à une extrémité de celui-ci. 4. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'organe de retenue muni d'une ouverture est un écrou taraudé (20), et cet écrou est fixe dans le corps (12) à une extrémité. 5. Dispositif de stabilisation par friction (10) des tinte à être placé dans un trou ayant une section de dimension prédéterminée, formé dans une structure (30) telle qu'un toit ou un mur d'une galerie de mine ou d'une autre ouverture souterraine, le dispositif étant destiné à être ancré dans le trou afin que la structure du toit ou du mur soit stabilisée, le dispositif de stabilisation comprenant un corps allongé (14) ayant des parois délimitant une surface externe destinée à coopérer par friction avec la surface interne du trou formé dans la structure, le corps ayant en outre une section de dimension supérieure à la dimension prédéterminée du trou formé dans la structure afin qu'une force importante d'introduction soit nécessaire à l'installation du corps dans le trou, la paroi ayant en outre une épaisseur, une configuration et une composition telles que, sous l'action des forces appliquées à la paroi et le long de celle-ci par la surface interne du trou, lorsque le dispositif de stabilisation a été introduit à force dans ce trou, la paroi coopère par friction avec la surface interne du trou pratiquement sur toute sa propre longueur, ledit dispositif de stabilisation étant caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif (20) solidaire du corps et destiné à la fixation amovible et à la suspension d'un organe suspendu allongé (16) permettant la fixation d'un organe accessoire (18) tel qu'une plaque de support de toit à cet organe suspendu afin que l'organe accessoire soit suspendu à distance du corps, et un organe suspendu (16) fixé de façon amovible au dispositif solidaire (20) auquel il est suspendu. 6. Procédé de stabilisation de la structure (30) d'un terrain, sur une profondeur donnée, avec un dispositif (10) de stabilisation par friction dont la longueur est inférieure à la profondeur voulue de stabilisation, ledit procédé étant caractérisé en ce qu'il comprend la formation d'un trou (34, 38) ayant la profondeur voulue dans la structure du terrain, l'installation d'un dispositif de stabilisation par friction ayant une longueur inférieure a cette profondeur voulue, sur toute sa longueur dans le trou, jusqu'à ce qu'il ne-puisse pratiquement plus être enfoncé, la fixation d'une première extrémité d'un organe allongé (16) de prolongement sur le dispositif de stabilisation qui a été installé, et le montage d'une plaque (18) de retenue de la structure du terrain à l'autre extrémité de organe, contre la structure du terrain. 7. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que la fixation de l'organe allongé sur le dispositif de stabilisation comprend la fixation d'un élément (20) de fixation d'organe à une extrémité du dispositif (10) de stabilisation, avant l'installation, et la fixation de la première extrémité de l'organe allongé (16) de prolongement à l'élément de fixation d'organe après l'installation du dispositif de stabilisation. 8. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que l'opération de fixation d'un élément de fixation d'organe à une extrémité du dispositif de stabilisation comprend la fixation d'un organe de retenue (20) à l'extré- mité du dispositif de stabilisation (10). 9. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que l'opération de fixation d'un élément de fixation d'organe à une extrémité du dispositif de stabilisation comprend la fixation d'un organe taraudé de retenue (20) à l'extrémité du dispositif de stabilisation (10), et la fixation d'une extrémité de l'organe allongé sur le dispositif de stabilisation comprend le vissage d'une tige allongée (16) ayant un filetage à une extrémité, sur l'organe de retenue. 10. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que la fixation de l'élément de fixation d'organe à une extrémité du dispositif de stabilisation comprend la fixation de cet élément (20) à l'extrémité du dispositif de stabilisation 110) qui se trouve pratquement au fond du trou. 11. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que la fixation d'une extrémité de l'organe allongé sur le dispositif installé de stabilisation comprend la fixation d'un élément (16) de prolongement dont la longueur est pratiquement égale à la profondeur donnée du trou (34, 38). 12. Procédé de formation d'un dispositif de stabilisation par friction (10) destiné à être introduit dans un trou (34, 38) de la structure d'un terrain (30), tel qu'un toit ou un mur d'une galerie d'une mine ou d'une autre ouverture souterraine, afin que la structure soit ancrée et qu'une plaque (18) de retenue de la structure du terrain soit supportée par suspension, le dispositif de stabilisation comportant un corps de forme générale tubulaire (12) ayant pratiquement une section de même configuration sur sensiblement toute sa longueur, le corps ayant une dimension transversale maximale prédéterminée qui est supérieure à la dimension transversale maximale du trou dans lequel il doit être introduit si bien que, après introduction du corps dans le trou, le corps subit une compression circonférentielle, le dispositif de stabilisation ne comportant aucun organe empéchant cette compression circonférentielle, et le corps est formé d'une matière qui, à la suite de l'introduction dans le trou du dispositif de stabilisation (a) permet à la fois la compression circonférentielle du corps et sa déformation transversale, en cas de déplacement d'une ou plusieurs parties de la structure dans laquelle est formé le trou, dans un plan transversal à la longueur du dispositif de stabilisation, et (b) provoque la coopérion par friction du corps avec la paroi du trou afin que la structure dans laquelle le trou est formé soit ancrée, pratiquement sur toute la longueur du corps, de façon continue, avec application d'une force déterminée d'ancrage, répartie de façon pratiquement uniforme, ledit procédé étant caractérisé en ce qu'il comprend la fixation d'un organe de retenue (20) à une extrémité du corps (12) afin qu'un organe suspendu (16) soit fixé à l'organe de retenue. 13. Procédé selon la revendication 12, caractérisé en ce que la fixation d'un organe de retenue comprend la fixa tion d'un organe taraudé de retenue (20) à l'intérieur d'une extrémité du corps (12). 14. Procédé selon la revendication 13, caractérisé en ce qu'il comprend la formation d'une partie tronconique à l'extrémité (22) du corps (12) dans laquelle est disposé l'organe de retenue, et la fixation comprend en outre la fixation d'un écrou fileté (20) de forme circulaire à l'ex- trémité tronconique du corps.