Brevet FR2502241A1 — publié le 19820924

Commande de soutènement hydraulique, et notamment électro- hydraulique, pour exploitations minières souterraines. L'invention concerne une commande de soutènement hydrau- lique, et notamment électro-hydraulique, pour exploitations minières souterraines et comprenant des dispositifs à vannes de manoeuvre associés aux éléments de soutènement hydrauli- ques individuels et reliés à une conduite de pression et à une conduite de retour communes d'un groupe moto-pompe central. On connaît, pour la commande de soutènements, des comman- des à distance et automatiques de type hydraulique et électro- hydraulique de formes les plus diverses, dans lesquelles les éléments de soutènement individuels d'une exploitation minière souterraine sont reliées par leurs dispositifs à vannes de manoeuvre propres à la conduite de pression et de retour commune d'un groupe moto-pompe central, ce dernier étant monté à l'extrémité de la taille ou dans la galerie. Quand il s'agit de commandes à distance, les éléments de soutènement individuels peuvent être commandés à partir d'un poste de commande central et par l'intermédiaire de conduites de commande de manière à exécuter les diverses manoeuvres de retrait des étançons, du ripage, de la mise en place des étançons, du déplacement du convoyeur, etc. Les éléments de soutènement individuels sont alors équipés de dispositifs de commande intégrés et dont les divers composants du dispositif de commande sont rassemblés dans un bloc. Ces composants comprennent par exemple un système de commande automatique incorporé, une commande automatique de groupe en séquence vers la gauche et vers la droite, une commande de groupe pour le déplacement du convoyeur, une commande manuel- le individuelle pour chaque manoeuvre d'un élément de soutè- nement ainsi qu'éventuellement d'autres fonctions de com- mande. Quand on utilise des commandes électroniques programma- bles en liaison avec des détecteurs de mesure d'état de fonctionnement et de position, on peut surveiller continuel- lement l'installation de la taille à partir du poste de commande central. On peut alors contrôler tous les éléments de soutènement contenus dans la taille à partir du poste de commande et commander électriquement la mise en oeuvre du programme choisi. Les unités de commande qui leur sont pro- pres comprennent en plus des vannes de manoeuvre qui sont rassemblées dans un bloc un dispositif de commande électroni- que au moyen duquel on peut mettre en oeuvre le programme de travail choisi. On peut alors prévoir l'agencement de manière à pouvoir également réaliser non seulement à partir du poste central mais également à partir de la taille les opérations désirées ou le déroulement du programme qui est en mémoire. Le système électronique de commande qui lui est propre comprend également un commutateur permettant de faire le choix entre les divers types de fonctionnement tels qu'une séquence par groupe, une séquence individuelle vers la droite ou vers la gauche, le déplacement du convoyeur, et analogues. Dans les commandes de soutènement connues qui sont équi- pées de dispositifs à vannes de manoeuvre qui leur sont propres, on a la possibilité en cas de perturbation ou de danger d'intervenir, par une manoeuvre manuelle de vannes, dans le processus de commande qui se déroule, c'est-à-dire d'interrompre ce processus de commande. Cependant, l'inconvénient dans ce cas est que lorsqu'il y a une interruption du processus de commande à déroulement automatique, il faut tenir compte du fait que ce processus continue à se dérouler pendant un certain temps. La poursuite du processus vient surtout du fait qu'il n'est pas possible, en raison de la précontrainte élevée de pression régnant dans le système hydraulique haute pression, de faire baisser brusquement la pression dans le système et de ce fait, en cas de besoin, de débrancher brusquement les vérins de travail hydrauliques et de les arrêter. On comprendra que lorsque la commande continue à fonctionner alors qu'il y a un danger, ceci peut constituer une menace sérieuse pour le personnel travaillant dans la taille. L'objet de l'invention est un dispositif de sécurité simple et fiable destiné à des commandes hydrauliques de taille, et en particulier des commandes automatiques électro- hydrauliques de type connu, au moyen duquel il soit possible, en cas de danger, d'interrompre l'opération ou la commande en cours sans qu'il y ait pratiquement aucun retard, c'est-à- dire sans une poursuite du fonctionnement susceptible d'être dangereuse. Selon l'invention, ce problème est résolu du fait qu'entre la conduite de pression et la conduite de retour est montée une vanne court-circuiteuse centrale et du fait que sur la longueur de la zone d'exploitation sont répartis plusieurs disjoncteurs d'urgence grâce à la manoeuvre desquels la vanne court-circuiteuse centrale peut être commutée de manière à établir la liaison entre la conduite de pression et la con- duite de retour. Selon l'invention, il est donc prévu pour l'ensemble du système hydraulique de l'exploitation minière souterraine une vanne courtcircuiteuse commune disposée dans la partie centrale à l'entrée de la taille ou dans la galerie et de préférence à proximité ou directement sur le groupe moto- pompe central, cette vanne pouvant être commutée par la manoeuvre des disjoncteurs d'urgence disposés dans la zone de l'exploitation sur une conduite de commande commune de manière que la conduite principale de pression provenant de la pompe et la conduite principale de retour auxquelles tous les éléments de soutènement hydrauliques et autres dispositifs utilisateurs hydrauliques de l'exploitation sont raccordés soient mises en court-circuit dans la zone de la pompe, la pression régnant dans le système de conduites tombant prati- quement brusquement et ceci empêchant dans toute la mesure du possible la poursuite de la commande des dispositifs utili- sateurs qui sont alors en fonctionnement. Les interrupteurs d'urgence sont alors avantageusement montés sur une conduite de commutation ou de commande commune qui passe le long de la zone d'exploitation ou de la taille. Avantageusement, ils sont associés à des éléments de soutènement hydrauliques individuels dans la zone d'exploitation et ils sont par exemple montés sur une partie des éléments de soutènement marchants ou sur les dispositifs de commande qui leur sont propres. Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, les interrupteurs d'urgence sont montés sur une ligne de commande, la vanne court-circuiteuse pouvant être commutée pour fonc- tionner en court-circuit lorsqu'on la ferme. Cet agencement présente également l'avantage que lorsqu'il y a une rupture de la ligne de commande, la vanne de court-circuit commute automatiquement pour fonctionner en court-circuit, le système de conduites de pression étant alors soulagé de la pression et les nombreux dispositifs utilisateurs hydrauliques qui sont soumis à la pression de travail hydraulique étant main- tenus à leur état de charge par rapport au système des con- duites sans pression grâce aux vannes d'arrêt qui leur sont associées. Le système permet également de surveiller le fonctionnement du dispositif de sécurité. Selon un mode de réalisation préféré, une vanne pilote à commande électrique est associée à la vanne court-circuiteuse à commande hydraulique, la vanne pilote pouvant être commutée électriquement par lamanoeuvre d'un interrupteur d'urgence pour faire commuter la vanne courtcircuiteuse en position de court-circuit. La vanne pilote est alors avantageusement raccordée du côté entrée à la conduite de pression qui passe le long de la zone de l'exploitation et à la conduite de retour passant également le long de la zone d'exploitation, alors que du côté sortie, elle est reliée à une conduite de commande de la vanne court-circuiteuse à commande hydraulique. L'agencement est alors avantageusement prévu pour qu'en fonctionnement normal la vanne court-circuiteuse soit main- tenue hydrauliquement dans la position de commutation dans laquelle elle ferme la liaison entre la conduite de pression provenant de la pompe et la conduite de retour. En actionnant un interrupteur d'urgence, la vanne pilote est alors commutée et soulage la conduite de commande hydraulique de la vanne court-circuiteuse de manière que cette dernière commute sur son autre position de commutation grâce à laquelle la conduite de pression provenant de la pompe est reliée dans la zone d'entrée de la taille ou dans la zone de la galerie conjuguée de la taille à la conduite de retour centrale. Dans les comiaandes de soutènement hydrauliques ou 250224 1 électro-hydrauliques connues, on travaille souvent avec un système hydraulique haute pression et également avec un système hydraulique basse pression, une partie des disposi- tifs hydrauliques utilisateurs, et en particulier les étan- çons hydrauliques du soutènement marchant, étant alimentés par le système haute pression, alors que les autres disposi- tifs utilisateurs hydrauliques tels que les vérins de ripage du convoyeur sont commandés par la basse pression qui règne dans le système basse pression. Dans ces systèmes connus, il est recommandé de disposer également entre la conduite basse pression et la conduite de retour une vanne court-circuiteuse pouvant être manoeuvrée de la façon indiquée par l'interrup- teur d'urgence. Cette vanne court-circuiteuse est également avantageusement constituée par une vanne de manoeuvre action- née hydrauliquement et à laquelle est associée une vanne pilote à commande électrique pouvant être commutée par les interrupteurs d'urgence. Lorsqu'on actionne un interrupteur d'urgence, les deux vannes courtcircuiteuses sont alors automatiquement commutées de manière à fonctionner en court- circuit dans les deux systèmes de pression. La ou les vannes pilotes mentionnées sont avantageusement rassemblées en une vanne unique qui est de préférence montée sur le groupe moto-pompe central. L'invention sera maintenant expliquée plus en détail à l'aide d'un exemple de réalisation représenté sur le dessin annexé. Le schéma représenté montre simplement les vérins de travail hydrauliques d'un élément de soutènement hydraulique unique d'une zone d'abattage ou d'une taille. Cet élément de soutènement est constitué par exemple par un bouclier de soutènement, une pile-bouclier ou analogue, comme cela est connu. L'élément de soutènement comprend dans ce cas quatre étançons hydrauliques, à savoir deux étançons avant 1 et 2 et deux étançons arrière 3 et 4, qui sont montés de façon articu- lée et de manière connue entre un cadre de base en une ou plusieurs parties et un chapeau en une ou plusieurs parties. La référence 5 désigne un vérin de réglage hydraulique au moyen duquel il est possible d'amener à sa position de support du toit le chapeau en porte-à-faux vers l'avant qui est raccordé au chapeau principal supporté par les étançons et qui se présente par exemple sous la forme d'un chapeau pivotant. En outre, l'élément de soutènement comprend un vérin de ripage 6 servant au ripage du convoyeur de taille (non représenté) et le ripage de l'élément de soutènement, comme cela est également connu. D'autres vérins hydrauliques de travail tels que des vérins dits d'interstice 7 et 8 peuvent également être associés à l'élément de soutènement, ces vérins permettant de faire rentrer ou sortir hydraulique- ment des caches disposés latéralement sur le chapeau de l'élément de soutènement qui est supporté par des étançons, en vue de masquer les interstices.. De manière habituelle, une pluralité d'éléments de- soutè- nement hydrauliques de ce type sont disposés à l'intérieur de la zone d'abattage, les uns contre les autres et en formant une rangée. Tous les éléments de soutènement sont alors raccordés à une conduite haute pression commune P, à une conduite de retour commune R et éventuellement également à une conduite basse pression commune ND, ainsi qu'à une con- duite de retour commune Rst de la pression de commande. Toutes les conduites qui viennent d'être mentionnées passent le long de la taille et sont reliées dans la zone de l'extré- mité de la taille ou dans la galerie conjuguée à un groupe moto-pompe (non représenté) qui comprend un réservoir pour le fluide de pression hydraulique auquel sont raccordées les conduites de retour R et Rst. Chaque élément de soutènement hydraulique comprend un dispositif à vannes de manoeuvre qui lui est propre et com- portant incorporées dans un bloc plusieurs vannes de commande 9 à 13 auxquelles sont associées des vannes de commande 14 à 19 actionnées électromagnétiquement et des soupapes de sur- pression 20 à 23. Les vannes de manoeuvre 9 à 13 sont raccordées du côté entrée et par l'intermédiaire de conduites 24 et 25 à la conduite haute pression P et à la conduite de retour R, la vanne de manoeuvre 13 étant raccordée en outre par l'intermé- diaire d'une conduite 26 à la conduite basse pression ND. Les vannes de commande 14 à 19 sont également raccordées du côté entrée et par l'intermédiaire de la conduite 24 à la conduite haute pression P ainsi qu'à la conduite de retour séparée Rst par l'intermédiaire d'une conduite 27. La vanne de manoeuvre 9 est raccordée du côté sortie et par l'intermédiaire de conduites 28 et 29 aux deux chambres de pression des étançons avant 1 et 2. De manière correspondante, la vanne de manoeu- vre 10 est reliée du côté sortie et par l'intermédiaire de conduites 30 et 31 aux deux chambres de travail des étançons arrière 3 et 4. La liaison de la vanne de manoeuvre 11 avec le vérin hydraulique de réglage 5 est réalisée par l'inter- médiaire de conduites hydrauliques 32 et 33 et la liaison des vérins des caches d'interstices 7 et 8 est réalisée avec le côté sortie de la vanne de manoeuvre 12 par l'intermédiaire de conduites 34 et 35. La vanne de manoeuvre 13 est reliée du côté sortie et par l'intermédiaire de conduites 50 et 51 avec les deux chambres de pression du vérin de ripage 6. Les vannes de manoeuvre 9 à 13 peuvent être commutées aussi bien hydrauliquement qu'à la main. La manoeuvre hydrau- lique est réalisée par l'intermédiaire des vannes de commande 14 à 19 qui sont elles-mêmes commandées électriquement, les opérations de commande s'enchaînant de façon logique pour déterminer des chaînes dites de commande de type séquentiel ou séquentiel de groupe. En commutant la vanne de manoeuvre 9, on déploie ou on fait rentrer les étançons avant 1 et 2 alors qu'à l'aide de la vanne de manoeuvre 10, on déploie ou on fait rentrer les étançons arrière 3 et 4 de l'élément de soutènement. La vanne de manoeuvre 13 sert au déplacement du convoyeur et au ripage de l'élément de soutènement à l'aide du vérin de ripage 6. Les autres vannes de manoeuvre 11 et 12 permettent de commander les vérins de travail additionnels 5, 7 et 8. Les commandes de soutènements électro-hydrauliques de ce type sont connues en soi. Comme mentionné, tous les éléments de soutènement de l'exploitation sont raccordés au groupe moto-pompe commun par l'intermédiaire des conduites P. ND, R et Rst, le groupe se trouvant dans la zone d'entrée de la taille ou dans la galerie conjuguée. Une vanne court-circuiteuse ?502241 36 est montée sur ou à proximité immédiate du groupe moto- pompe, entre la conduite haute pression P et la conduite de retour R. La vanne court-circuiteuse 3o est reliée par l'in- termédiaire d'une conduite,37 à la conduite de retour R, et par l'intermédiaire de conduites de raccordement 38 et 39 à la conduite haute pression P. A l'amont de la vanne court- circuiteuse 36 est montée une vanne pilote 40 constituée sous forme d'une vanne à électro-aimant, qui est reliée du côté entrée et par l'intermédiaire des conduites 37 et 38 à la conduite de retour et à la conduite haute pression, et du côté sortie et par l'intermédiaire d'une conduite de commande hydraulique 41 à la -vanne court-circuiteuse 36 qui peut être commutée hydrauliquement. Dans la conduite de raccordement qui conduit à la conduite de retour R est monté un clapet de non-retour 42. En outre, la vanne pilote 40 est raccordée à une ligne de commande électrique 43 qui passe la long de la zone d'abattage, et une pluralité de disjoncteurs d'urgence 44 sont montés et répartis sur la longueur de la zone d'abat- tage. Les interrupteurs d'urgence 44 sont avantageusement associés respectivement à chaque élément de soutènement individuel et montés soit sur une partie du soutènement telle que le chapeau ou le cadre de base, soit sur un dispositif à vanne de manoeuvre de l'élément de soutènement. Le schéma du circuit montre que la vanne court-circuiteuse 36 est en position de court-circuit, cette vanne étant déclenchée en manoeuvrant un disjoncteur d'urgence 44. La conduite de pression P dans laquelle la pompe haute pression refoule le fluide de pression hydraulique est alors mise en court- circuit avec la conduite de retour R dans la zone de la pompe, ce qui fait que la conduite haute pression P dans sa partie qui passe le long de la zone d'abattage et qui est commune à tous les éléments de soutènement n'est plus soumise à la pression. En fonctionnement normal, la vanne pilote 40 est maintenue par le courant passant dans la ligne de comman- de électrique 43 dans une position dans laquelle la conduite de commande hydraulique 41 est reliée par l'intermédiaire de la conduite 38 à la conduite haute pression P. De ce fait, et par l'intermédiaire de la conduite de commande 41, la vanne court-circuiteuse 36 est maintenue dans sa position de commu- tation à l'encontre de la force de rappel d'un ressort, position dans laquelle la conduite haute pression P est isolée de la conduite de retour R par les conduites de rac- cordement 38 et 39, la pompe pouvant alors effectuer le refoulement dans la conduite haute-pression P. Dès que la conduite de commande 43 est coupée du fait de la manoeuvre d'un interrupteur d'urgence 44 ou d'une coupure de courant, l'électro-aimant de la vanne pilote 40 ne fonctionne plus et se trouve commuté dans la position de commutation représentée dans laquelle la conduite de commande hydraulique 41 est reliée à la conduite de retour R par l'intermédiaire du clapet de non-retour 42. Lorsque la conduite de commande 41 est soulagée de la pression, la vanne court-circuiteuse 36 commute automatiquement dans la position représentée dans laquelle les conduites P et R sont reliées l'une à l'autre, ce qui fait que la pompe haute pression refoule directement le fluide hydraulique de pression dans la conduite de retour et que la partie de la conduite haute pression P qui passe dans la zone de l'abattage n'est pas soumise à la pression. On obtient ainsi une mise hors service d'urgence des disposi- tifs hydrauliques qui sont alors commandés dans la zone de l'abattage, par exemple du vérin de ripage 6 lors du ripage du soutènement concerné ou du convoyeur, ou des étançons hydrauliques 1 à 4 lorsqu'on les déploie ou qu'on les fait rentrer. A la conduite basse pression ND est associée à proximité immédiate de la pompe une vanne court-circuiteuse correspon- dante 36' comprenant une vanne pilote 45, également consti- tuée par un électro-aimant et raccordée à la ligne de comman- de électrique 43, ce qui n'est pas représenté sur le schéma. La vanne pilote 45 commande également dans ce cas la conduite de commande hydraulique 46 de la vanne court-circuiteuse 36' de manière que lorsque la conduite de commande 46 est soula- gée de la pression, la vanne court-circuiteuse 36' commute pour parvenir dans la position représentée qui correspond au fonctionnement en courtcircuit. Le chute de la pression dans la conduite de commande 46 a lieu également quand on actionne un interrupteur d'urgence 44 et quand la vanne pilote 45 est de ce fait commutée dans la position représentée dans laquel- le la conduite de commande hydraulique 46 est reliée à la conduite de retour R par l'intermédiaire d'une conduite de raccordement 47. Les vannes court-circuiteuses 36 et 36' sont respectivement assemblées avec leurs vannes pilotes 40 ou 45 en un élément unique, ainsi que cela est indiqué sur le schéma dans les zones entourées de traits mixtes 48 ou 49. Les groupes de vannes 48 et 49 peuvent d'ailleurs être elles- mêmes rassemblées en une vanne unique. REVENDICATIONS 1. Commande de soutènement hydraulique, et notamment électro-hydraulique, pour exploitations minières souterraines et comprenant des dispositifs à vannes de manoeuvre associés aux éléments de soutènement hydrauliques individuels et reliés à une conduite de pression et à une conduite de retour communes d'un groupe moto-pompe central, caractérisée en ce qu'entre la conduite de pression (P, ND) et la conduite de retour (R) est montée une vanne court-circuiteuse centrale (36, 36') et en ce que sur la longueur de la zone d'exploita- tion sont répartis plusieurs disjoncteurs d'urgence (44) grace à la manoeuvre desquels la vanne court-circuiteuse centrale (36, 36') peut être commutée de manière à établir la liaison entre la conduite de pression et la conduite de retour. 2. Commande de soutènement selon la revendication 1, caractérisée en ce que les interrupteurs d'urgence (44) sont montés sur une ligne de commande (43), la vanne court-circui- teuse (36, 36') pouvant être commutée pour fonctionner en court-circuit lorsqu'on ferme lesdits interrupteurs d'urgence. 3. Commande de soutènement selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce qu'une vanne pilote (40) à commande élec- trique est associée à la vanne court-circuiteuse (36) à commande hydraulique, la vanne pilote pouvant être commutée par la manoeuvre d'un interrupteur d'urgence (44) pour faire commuter la vanne court-circuiteuse en position de court- circuit. 4. Commande de soutènement selon la revendication 3, caractérisée en ce que la vanne pilote (40) est raccordée sur le côté entrée à la conduite de pression (D) et à la conduite de retour (R) et sur le côté sortie à une conduite de comman- de (41) de la vanne court-circuiteuse (36) qui est actionnée hydrauliquement. 5. Commande de soutènement selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que les interrup- teurs d'urgence (44) sont montés sur une ligne de commande commune (43). 6. - Commande de soutènement selon l'une quelcon- que des revendications l à 5, caractérisée en ce que les interrupteurs d'urgence (44) sont associés aux éléments de soutènement hydrauliques individuels dans la zone d'exploi- tation. 7. - Commande de soutènement belon l'une queii- que des revendications 1 à 6, dans laquelle les éléments de soutènement individuels sont raccordés par les dispositifs à vanne de manoeuvre qui leur sont propres d'une part à une conduite haute pression et d'autre part à une conduite basse pression du groupe moto-pompe central, caractérisée en ce qu'une vanne court-circuiteuse (36') est également montée entre la conduite basse pression (ND) et la conduite de retour (R), cette vanne pouvant être actionnée par les interrupteurs d'urgence (44). 8. - Commande de soutènement selon la revendica- tion 7, caractérisée en ce que la vanne court-circuiteuse (36') du système basse pression est une vanne de manoeuvre à commande hydraulique à laquelle est associée une vanne pilote (45) à commande électrique pouvant être commutée par les interrupteurs d'urgence (44). 9. - Commande de soutènement selon l'une quelcon- que des revendications 1 à 8, caractérisée en ce que la ou les vannes court-circuiteuses (36, 36') est ou sont montée(s) directement sur le groupe moto-pompe central. 10. - Commande de soutènement selon l'une quelcon- que des revendications l à 9, caractérisée en ce que la ou les vannes court-circuiteuses (36, -36') et la ou les vannes pilotes (40, 45) sont rassemblées en une vanne unique.