Brevet FR2507245A1 — publié le 19821210

La présente invention concerne un procédé de clivage de roches, procédé selon lequel un trou est creusé dans la roche, une tige de clivage radialement dilatable est insérée dans le trou et ladite tige de clivage est dilatée par un moyen mécanique, pour appliquer une force de pression dépassant la résistance à la rupture de la roche sur la paroi du trou. A cet égard, le terme "roche" désigne principalement le matériau rocheux lui-même ou tout autre matériau similaire, et le procédé selon l'invention est considéré comme couvrant non seulement le clivage de pierres séparées et de blocs rocheux, mais également l'excavation dans les roches. Pour éviter les inconvénients associés au clivage et à l'excavation effectués par explosion, un certain nombre de procédés et d'outils ont été mis au point qui sont basés sur la rupture de la roche par des moyens mécaniques actionnés par un fluide sous pression. D'après la publication de brevet allemand N O 1 294 305, on connait un appareil de clivage qui opère à l'aide d'air comprimé et dans lequel la tige de clivage à insérer dans le trou creusé dans la roche comprend un tuyau flexible qui, à une extrémité, est relié à un accumulateur d'air comprimé et, à l'autre extrémité, comporte une soupape qui est maintenue en position fermée à l'aide d'une goupille de sûreté Lorsque la pression augmente dans le tuyau flexible, le tuyau se dilate radialement vers l'extérieur de sorte qu'il est pressé contre la paroi du trou et en même temps ferme hermétiquement le trou et applique une prépression sur la roche Quand la pression a atteint un niveau suffisamment élevé, la goupille de sûreté de la soupape est brisée, moment auquel des jets d'air sont éjectés par des trous dirigés radialement dans la soupape vers le trou creusé, grâce à quoi l'impulsion de pression provoquée par les jets d'air ainsi que la prépression brisent la roche. Cependant, un tel procédé de clivage présente les inconvénients que l'impulsion de pression brusque formée provoque un clivage comparable à une explosion, en ce que des morceaux de roche sont facilement projetés aux environs et en ce que le clivage n'a pas toujours lieu d'une façon suffisamment maîtrisée. On connait depuis la publication de brevet suédois N' 401 706, un coin mécanique à fonctionnement hydraulique, dans lequel la tige de clivage comprend deux mâchoires en fonre deoein et un coin pouvant se déplacer entre les mâchoires Un cylindre hydraulique pousse le coin entre les mâchoires, grâce à quoi la pression provoquée par les mâchoires brise la roche. Un tel procédé de clivage présente l'inconvénient que si la paroi du trou creusé est inégale, des pics concentrés de force se produisent entre les mâchoires rigides et la paroi du trou qui brisent la roche d'une façon non maîtrisée. Le buttde la présente invention est de fournir un procédé qui supprime les inconvénients susmentionnés et permet une maîtrise précise du clivage Ce but est obtenu à l'aide du procédé selon l'invention qui est caractérisé en ce que la tige de clivage est dilatée radialement en comprimant axialement un élément de pression de matériau élastique dans le trou. Selon l'invention, il est fourni un procédé de clivage dans lequel une action de pression répartie uniformément est produite dans le trou creusé en dépit de toute inégalité pouvant y exister, car l'élément de pression en matériau élastique peut se conformer à toutes les inégalités dans la paroi du trou L'action de pression peut être accrue régulièrement jusqu'à ce que la roche se brise, car l'action de pression est produite par suite de la dilatation radiale de l'élément de pression élastique quand cet élément est de plus en plus comprimé axialement dans le trou Donc, aucune apparition importante soudaine de force n'a lieu qui pourrait entraîner la projection de morceaux de roche dans les environs et qui pourrait entraîner un clivage non maîtrisé. L'invention concerne également un outil permettant de mettre en oeuvre le procédé décrit ci-dessus, et cet outil est caractérisé en ce qu'un élément de pression en matériau élastique est prévu entre des supports pour que le déplacement des supports l'un par rapport à l'autre comprime l'élément de pression axialement et le dilate radialement. L'outil selon l'invention est simple à construire et il est simple de le faire fonctionner automatiquement. On va maintenant décrire l'invention plus en détail en se référant aux dessins annexés, dans lesquels: Les Figures 1 et 2 représentent un mode de réalisation préféré d'un outil de clivage selon l'invention, en coupe axiale partielle quand il est installé dans un trou, avant et après clivage respectivement La Figure 3 représente plusieurs outils de clivage reliés à la même source de pression. L'outil de clivage représenté sur les Figures 1 et 2 comporte principalement une tige de clivage 1 et un cylindre hydraulique 2 qui lui est fixé A la place d'un cylindre hydraulique, on peut utiliser tout autre moyen mécanique connu. La tige de clivage 1 comprend une barre cylindrique 3 munie à une extrémité d'une tête plus large que la tige et d'un tube 5 dans lequel la barre 3 se prolonge de façon à pouvoir coulisser avec un faible jeu, et un élément de pression 6 de type manchon situé entre la tête 4 et le tube et à travers lequel la barre 3 se prolonge La tête 4 forme une surface de support 4 a annulaire qui vient toucher une surface extrême de l'élément de pression, et le tube 5 forme une surface de support 5 a qui vient toucher l'autre surface extrême dudit élément de pression La tête 4, le tube 5 et l'élément 6 forment, en position de non-fonctionnement, une surface cylindrique ayant un diamètre quelque peu inférieur au diamètre d'un trou 8 creusé dans la roche 7 à briser. Le cylindre hydraulique 2 comporte un carter 9 qui est fixé de façon rigide, par exemple, au tube 5, et un piston qui est fixé de façon rigide à la barre 3 Un espace 11 est relié par une conduite 12, par l'intermédiaire d'une soupape d'actionnement classique 13, à une source de fluide hydraulique 14. L'élément de pression 6 est fait d'un matériau élastique tel que ledit élément est déformable mais reste essentiellement incompressible en volume quand il est comprimé par des forces externes De tels matériaux sont, par exemple, diverses qualités de caoutchouc et le polyuréthane. L'outil de clivage fonctionne de la manière suivante: La tige 1 de l'outil est insérée dans le trou creusé dans la roche àfendre de sorte que l'élément de pression 6 est situé entièrement dans le trou Puis on 1 o applique une pression hydraulique à l'espace 11, grâce à quoi le piston se déplace vers le haut par rapport au carter et pousse la barre 3 de manière correspondante par rapport au tube 5 Ceci entraîne une compression radiale de l'élément de pression entre les surfaces support 4 a et 5 a, grâce à quoi ledit élément se dilate de façon correspondante radialement vers l'extérieur tout en étant comprimé de façon étanche contre la paroi du trou avec toute sa surface de manchon. Lorsque le cylindre hydraulique tire la barre vers le haut, la pression appliquée sur la roche par l'élément de pression se dilatant radialement augmente Lorsque la pression dépasse la résistance à la rupture de la roche, la roche se fend ou est clivée A ce moment on supprime la pression dans l'espace de cylindre, ce qui ramène la barre à sa position initiale par l'action de poussée de l'élément de pression élastique de sorte que la tige de clivage est prête à être insérée dans le trou suivant. On notera que l'outil de clivage est très simple de structure et de fonctionnement et que, en raison de l'élément de pression élastique, la force de pression exercée par l'outil de clivage sur la roche sera répartie uniformément sur toute la surface de la paroi du trou, en dépit de toute irrégularité La force utilisée pour fendre la roche n'est pas supérieure à celle requise par la résistance à la rupture de la roche, grâce à quoi aucune rupture similaire à une explosion ne se produit et l'on peut mattriser précisément le clivage. Selon la Figure 3, plusieurs tiges de clivage peuvent âtre reli 4 es, lorsque 1 'on utilise un fluide sous pression, à la même source de pression, par exemple dans le but de découper un bloc d'une certaine taille Une soupape de réglage de débit 15 peut en outre être installée pour chaque outil 1, 2 Sans cette soupape de réglage de débit, les outils se dilateront, une fois la roche brisée, quelque peu davantage à l'endroit o la rupture démarre tout en provoquant en même temps une réduction de pression momentanée dans les autres outils En conséquence, le clivage a lieu régulièrement. Lorsque l'on utilise des soupapes de rhglage de débit, la réduction de pression n'a pas d'effet sur les autres outils mais leur force de pression reste inchangée et le clivage a lieu avec plus d'énergie. Les dessins et la description sont seulement donnés pour illustrer l'invention Les détails du procédé selon l'invention et de l'outil de mise en oeuvre du procédé peuvent varier dans le domaine des revendications annexées. REVENDICATIONS 1 Procédé de clivage de roche selon lequel un trou ( 8) est creusé dans la roche ( 7), une tige de clivage ( 1) radialement dilatable est insérée dans le trou et ladite tige de clivage est dilatée par des moyens mécaniques en vue d'appliquer sur la paroi du trou une force de pression dépassant la résistance à la rupture de la roche, caractérisé en ce que la tige de clivage ( 1) est dilatée radialement par compression axiale dans le trou d'un élément de pression ( 6) fait d'un matériau élastique. 2 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que plusieurs tiges de clivage ( 1) sont reliées à une source d'énergie commune ( 14) et en ce que les tiges de clivage sont dilatées simultanément. 3 Outil de clivage de roche comprenant une tige de clivage ( 1) munie de deux supports ( 4, 5) déplaçables axialement l'un par rapport à l'autre, et une source d'énergie ( 2) reliée à la tige de clivage pour déplacer lesdits supports, caractérisé en ce qu'un élément de pression ( 6) en matériau élastique est prévu entre lesdits supports pour que le déplacement desdits supports l'un par rapport à l'autre comprime axialement ledit élément de pression et le dilate radialement. 4 Outil selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'élément de pression ( 6) a la forme d'un manchon et entoure un support ( 3) en forme de tige qui traverse un support tubulaire ( 5) relié à un carter ( 9) dudit moyen mécanique et est relié à un élément d'actionnement ( 10) de ce moyen mécanique, les deux supports ( 3, 5) étant munis de surfaces de support annulaire ( 4 a, 5 a) touchant de chaque côté les surfaces extrêmes correspondantes de l'élément de pression en forme de manchon. Outil selon l'une ou l'autre des revendications 3 et 4, caractérisé en ce que l'élément de pression ( 6) est fait d'un matériau déformable qui a un volume essentiellement incompressible. 6 Outil selon l'une ou l'autre des revendications 3 et 4, dans lequel le moyen mécanique ( 2) fonctionne sous pression de fluide, caractérisé en ce que le moyen mécanique ( 2) est équipé d'une soupape de commande de débit ( 15) permettant de maintenir la force de compression agissant sur l'élément de pression ( 6).