Brevet FR2502689A1 — publié le 19821001

Commande de soutènement électro-hydraulique pour exploi- tations minières souterraines. La présente invention concerne une commande de soutène- ment électro-hydraulique pour exploitations minières souter- raines comprenant des dispositifs de commande intégrés et associés aux éléments de soutènement marchants, ces éléments de commande comportant respectivement un ensemble de vannes de commande hydrauliques muni de soupapes magnétiques et d'un système électronique de commande programmé selon un programme de commande prédéterminé, un poste de commande central auquel sont raccordés les dispositifs de commande intégrés et leurs systèmes électroniques de commande par l'intermédiaire d'une ligne de transmission d'instructions, et des commutateurs de sélection actionnés à la main et associés aux dispositifs de commande intégrés en vue du ripage selon une commande séquentielle de groupe automatique d'éléments de soutènement rassemblés selon un certain nombre pour constituer des groupes de soutènement. On connaît des commandes de soutènement hydrauliques et électro-hydrauliques dans lesquelles les éléments de soutè- nement individuels d'une exploitation minière souterraine peuvent être commandés par l'intermédiaire de lignes de transmission d'instructions à partir d'un poste de commande central monté dans la galerie ou à l'extrémité de la taille en vue d'exécuter les diverses manoeuvres de retrait des étançons, du ripage, de la mise en place des étançons, du déplacement du convoyeur, etc. Les divers éléments de soutènement sont alors équipés de dispositifs de commande intégrés dans lesquels sont rassemblés les composants individuels de la commande, sous forme d'un bloc. Ces composants comprennent par exemple un système de commande automatique intégré, une commande automatique de groupe en séquence vers la gauche et vers la droite, une commande de groupe des vérins de ripage du convoyeur, une commande manuelle individuelle pour chaque manoeuvre d'un élément de soutènement ainsi qu'éventuellement pour d'autres fonctions de commande. Grâce à l'utilisation de commandes électroniques program- mées en liaison avec des détecteurs de mesure d'état de fonctionnement et de position, on peut également effectuer les commandes et surveiller continuellement l'installation de la taille à partir du poste de commande central Dans ce cas, on peut 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. Lorsqu'il s'agit de commandes électro-hydrauliques à distance de ce type, les unités de commande intégrées dont les vannes de commande sont rassemblées dans un bloc, comprennent également un système de commande électronique intégré se présentant sous la forme d'un micro-processeur qui permet l'exécution de chaque programme de travail choisi par l'envoi d'instructions. On peut alors prévoir l'agence- ment de manière à pouvoir également réaliser les opérations désirées ou le déroulement du programme qui est mis en mémoire non seulement à partir du poste de commande central mais également à partir de la taille, et ceci avantageusement de manière que les instructions de commande ne puissent être déclenchées dans les dispositifs de commande intégrés pour chaque opération désirée que par une commande à bouton- poussoir et seulement quand un signal d'autorisation a été préalablement envoyé du poste de commande central. Le système électronique de commande intégré comprend alors des commutateurs de sélection qui sont nécessaires aux divers types de manoeuvre, telles qu'une séquence individuelle, une séquence de groupe vers la gauche ou vers la droite, le déplacement du convoyeur, et analogues. On sait depuis longtemps comment rassembler les éléments de soutènement d'une taille en groupes individuels comprenant par exemple de six à huit éléments, et à associer à chacun de ces groupes de soutènement un dispositif de commande au moyen duquel les éléments du groupe de soutènement peuvent être ripés automatiquement et séquentiellement. Ces commandes séquentielles de groupe peuvent fonctionner hydrauliquement, pneumatiquement ou encore électro-hydrauliquement. Pour pouvoir commander automatiquement le cycle de ripage total comprenant le dégagement de la pression, le ripage et la remise en place des étançons, et lorsqu'il s'agit d'une commande séquentielle de groupe le ripage des éléments de soutènement selon la séquence prédéterminée, on utilise alors des commandes dites à pression planifiée, à déplacement planifié ou à durée planifiée au moyen desquelles les manoeuvres individuelles sont commandées par des signaux pneumatiques ou en fonction du parcours et/ou du temps (brevets allemands 22 12 686, 11 96 150, 20 38 661, revue "Glilckauf" 1965, pages 860 à 867). Lorsqu'il s'agit de commandes séquentielles de groupe connues, on travaille périodiquement avec des groupes de soutènement fixes. Ceci signifie que des éléments de soutène- ment disposés côte à côte, dont le nombre prédéterminé est par exemple compris entre six et douze, sont respectivement rassemblés avec leurs dispositifs à vannes de commande en un groupe de soutènement étayant respectivement une section prédéterminée et invariable de la totalité de la longueur de la taille. A l'aide de la commande séquentielle de groupe, 2u on ne peut donc riper automatiquement le soutènement de la taille que sur chaque section prédéterminée et invariable de la taille. Ce système ne permet donc pas d'effectuer une commande séquentielle de groupe pour des groupes de soutène- ment variables et tout en conservant le nombre d'éléments de soutènement dans chaque groupe. L'objet de l'invention est essentiellement de proposer une commande de soutènement électro-hydraulique du type mentionné dans le préambule et permettant d'éviter les inconvénients importants de l'association immuable des éléments de soutènement en des groupes, et apportant la possibilité de travailler, au moyen de la commande séquentiel- le de groupe, avec des groupes de soutènement variables sans qu'il soit nécessaire de modifier le nombre d'éléments de soutènement de chaque groupe. Selon l'invention, ce problème est résolu au moyen d'une commande séquentielle de groupe fonctionnant avec des groupes de soutènement flottants et selon laquelle le groupe de soutènement qui doit être ripé en séquence automatique est déterminé par la manoeuvre du commutateur de sélection du dispositif de commande de l'élément de soutènement voisin de ce groupe. L'expression "groupes de soutènement flottants" doit être comprise ici comme se rapportant à l'abandon du principe selon lequel les éléments de soutènement individuels sont rassemblés en groupes immuables au profit d'un rassemblement par groupes modifia.bles et choisis des éléments de soutène- ment, système dans lequel, indépendamment du nombre d'éléments de soutènement de chaque groupe, la disposition des groupes en direction longitudinale de la taille peut être modifiée du nombre de soutènements de 1 ou d'un multiple. Quand par exemple les groupes de soutènement comprennent respectivement huit éléments de soutènement disposés côte à côte, on peut former des groupes avec les éléments de soutènement 10 à 17, ou les éléments de soutènement 11 à 18, 12 à 19, 13 à 20, etc. et les soumettre à un ripage au moyen de la commande séquentielle de groupe et du programme de la commande électronique. On adapte ainsi d'une façon nettement améliorée la commande séquentielle de groupe du soutènement à l'impor- tance du chantier et en particulier au mode de fonctionnement de l'engin d'abattage utilisé dans la zone d'exploitation. Le choix du groupe de soutènement que l'on manoeuvre est déterminé par le choix de l'élément de soutènement sur lequel le commutateur de sélection du dispositif de commande intégré est actionné. Si c'est par exemple le commutateur de sélection de l'élément 20 qui est actionné, les éléments de soutènement 21 à 28 ou 19 à 12 seront alors ripés selon la séquence automatique. La commande séquentielle de groupe, lorsqu'il s'agit de groupes de soutènement flottants, peut être avantageusement constituée sous la forme d'une commande séquentielle de groupe dans les deux directions ou bidirec- tionnelle, ainsi que cela est connu pour la commande s6quen- tielle de groupe quand les groupes de soutènement sont immuables. Dans ce cas, les dispositifs de commande intégrés des éléments de soutènement individuels sont munis respec- tivement de commutateurs de sélection en vue du ripage au choix du groupe de soutènement situe sur la gauche ou sur la 2502689 droite de l'élément de soutènement choisi. Selon une autre caractéristique essentielle de l'inven- tion, il est possible de riper automatiquement, à partir de chaque élément de soutènement du chantier d'abattage et en manoeuvrant le commutateur de sélection de son dispositif de commande, le groupe de soutènement voisin de cet élément de soutènement choisi en laissant au moins un élément de soutènement en place entre l'élément de soutènement choisi et le groupe de soutènement, de manière à réserver à l'opéra- teur un espace de sécurité par rapport au groupe de soutène- ment qui est manoeuvré et qui est intéressé par le ripage. Si c'est par exemple le commutateur de sélection de l'élément de soutènement 20 qui est actionné, et si l'intervalle de sécurité est d'un seul élément de soutènement, les éléments de soutènement 22 à 29, ou dans l'autre direction les éléments de soutènement 18 à 11, seront automatiquement ripés les uns après les autres, pour tout le groupe. En règle générale, il suffit de prévoir pour l'intervalle de sécurité un unique élément de soutènement restant à son état primitif; ce n'est que dans des cas d'exception que l'on peut prévoir dans la séquence deux ou plusieurs éléments de soutènement constituant l'intervalle de sécurité entre l'élément de soutènement à partir duquel est déclenchée la commande séquentielle de groupe et le groupa de soutènement à riper. Lorsqu'il s'agit d'un système partiellement automatique avec choix manuel préalable et lorsque le nombre des éléments de soutènement de chaque groupe est déterminé, la commande séquentielle de groupe démarre du point o est l'opérateur, c'est-à-dire de la position de l'élément de soutènement sur le dispositif de commande duquel le commutateur de sélection a été manoeuvré. Le ripage du groupe de soutènement choisi se déroule alors automatiquement après l'autorisation envoyée du poste de commande qui surveille l'équipement de la taille. Comme mentionné, on connaît la constitution de base des commandes de soutènement électro-hydrauliques. En ce qui concerne la commande séquentielle de groupe selon l'invention 6 2502689 à groupes de soutènement flottants, il suffit dans l'essen- tiel que les commandes électroniques intégrées soient programmées et que tous les éléments de soutènement montés dans le chantier d'abattage soient équipés, dans leur dispositif de commande, de commutateurs de sélection destinés au déclenchement de la fonction de commande mentionnée, ou de la commande des divers groupes de soutènement flottants. Les dispositifs de commande électroniques de toutes les commandes de soutènement intégrées sont alors aussi bien reliées entre elles par l'intermédiaire de la ligne de transmission d'instructions que directement au poste de commande central qui coordonne la transmission des instructions entre les unités de commande intégrées. Elles sont en outre raccordées à un réseau d'alimentation en courant électrique, et de préférence à celui de l'éclairage électrique de la taille, la tension du réseau d'alimentation de l'éclairage de la taille pouvant être convertie en une valeur de tension à sécurité intrinsèque, et ceci au moyen de petits transfor- mateurs. L'invention sera maintenant expliquée plus en détail à l'aide d'un exemple de réalisation et avec référence au dessin annexé qui est une vue de dessus de la taille. La vue de dessus de la taille qui n'est que schématique permet de reconnaître un convoyeur de taille 101 constitué sous forme d'un convoyeur à chaîne à raclettes, dont le dispositif d'entraînement principal 102 est disposé à une extrémité de la taille, alors que son dispositif d'entraîne- ment auxiliaire 103 est monté à l'autre extrémité de la taille. De manière connue, un engin d'abattage (non représen- té) tel qu'une haveuse, un rabot à charbon ou analogue circule le long du convoyeur de taille 101 et permet d'exploi- ter mécaniquement le front de taille ou le front d'attaque. Les minerais abattus sont déchargés dans le convoyeur 101 et transférés sur un convoyeur de galerie ou un convoyeur intermédiaire 104 à l'extrémité du convoyeur 101 o est monté le dispositif d'entraînement principal 102. Sur le côté du convoyeur 101 qui est tourné vers le remblais est disposé un soutènement marchant hydraulique constitué par des boucliers, des piles-boucliers-ou autres éléments de soutènement hydrauliques connus en soi. Les éléments de soutènement situés côte à côte et formant une rangée sont désignés les uns après les autres par les références 1 à 100, le premier élément de soutènement 1 étant monté à une extrémité de la taille dans la zone du mécanisme d'entraîne- ment principal 102, et le dernier élément de soutènement 100 étant disposé à l'extrémité de la taille, dans la zone du dispositif d'entraînement auxiliaire 103. Pour des raisons de clarté, seuls les premiers éléments de soutènement 1 à 12 et les derniers éléments de soutènement 90 à 100 de l'ensemble sont représentés sur le dessin. Les éléments de soutènement 1 à 100 sont reliés par des dispositifs de ripage hydrauli- ques 105 au convoyeur 101, à l'aide desquels le convoyeur 101 peut être déplacé par sections en direction de l'abattage A, et ensuite le soutènement marchant. Comme cela est également connu, un groupe moto-pompe hydraulique 106 est monté dans la galerie d'exploitation inférieure, ainsi que des réservoirs pour le fluide de pression hydraulique. La conduite haute pression P du groupe moto-pompe et la conduite de retour hydraulique R passent le long de la taille. Les étançons hydrauliques des éléments de soutènement 1 à 100 ainsi que les dispositifs de ripage hydraulique 105 et éventuellement d'autres vérins de travail tels que le vérin permettant le pivotement du chapeau en porte-à-faux vers l'avant, les vérins de réglage des caches des interstices montés sur les chapeaux des éléments de soutènement, les vérins d'ajustage, les vérins d'ancrage du convoyeur et analogues sont alimentés en fluide haute pression par l'intermédiaire de la conduite de pression hydraulique P. La commande de soutènement électro-hydraulique destinée aux éléments de soutènement marchants individuels 1 à 100 est constituée, de manière connue, par des dispositifs de commande intégrés qui comprennent chacun une unité à vannes de commande hydrauliques 107 et un système électronique de commande intégré 108, ainsi que des soupapes magnétiques (non représentées), qui peuvent être des éléments constituant l'unité à vannes de commande 107 se présentant sous forme d'un bloc ou qui peuvent être disposés dans un boîter protecteur dans lequel est monté le système électronique de commande 108. Les unités à vannes de commande 107 des éléments de soutènement individuels 1 à 100 sont raccordées à la conduite de pression commune P et à la conduite de retour commune R. Les dispositifs de commande électroniques 108 de tous les dispositifs de commande intégrés sont reliés les uns aux autres par des lignes de transmission d'instruè- tions 116 et chacun d'entre eux est en outre relié directe- ment au poste de commande central 110 par une ligne de transmission d'instructions ou de commande respective 109, le poste 110 coordonnant la transmission des ordres entre les unités de commande intégrées. Les lignes 116 et 109 sont constituées par des connexions électriques à plusieurs âmes rassemblées dans une enveloppe commune. A chaque élément de soutènement 1 à 100 est associé un dispositif d'éclairage 111 élairant la taille, et qui peut être par exemple monté sur le chapeau de l'élément de soutènement. L'alimentation en courant des lampes individuel- les 111 s'effectue par l'intermédiaire d'une ligne d'alimen- tation électrique 112 provenant du poste de commande central et disposé également le long de la taille. Le courant d'alimentation des dispositifs électroniques de commande 108 et celui qui est destiné à la manoeuvre électrique des vannes magnétiques peuvent être prélevés des lampes 111, ou encore de lampes individuelles 111. Au moins certaines des lampes comprennent dans leur boîtier un coffret de distribu- tion contenant un transformateur au moyen duquel le courant circulant dans la ligne d'alimentation 112 est transformé selon la valeur ajpropriee. Les lignes de raccordement électriques destinées à l'alimentation en courant desdits composants de la commande électro- liydraulique sont indiquées en 113. La commande de soutènement électro-hydraulique est constituée de manière connue en soi de façon que la commande des éléments de soutènement individuels 1 à 100 puisse être réalisée soit à partir du poste de commande central 110, soit en manoeuvrant les commutateurs de sélection des unités de commande intégrées. Le système de commande électronique intégré des éléments de soutènement individuels 1 à 100 est programmé selon une commande séquentielle individuelle des éléments de soutènement concernés, alors que toutes les manoeuvres de commande qui agissent sur plus d'un unique élément de soutènement, c'est-à-dire toutes les fonctions par groupes, sont coordonnées au niveau du poste de commande central 110. Les divers types de fonctionnement ou de programmes de travail sont déclenchés dans la taille par la manoeuvre manuelle des commutateurs de sélection correspon- dants des dispositifs de commande intégrés, le poste de commande 110 commandant l'opération en fonction du programme de commande qui est mis en mémoire. Le déroulement de la fonction de travail ou du programme choisi démarre dès qu'un signal d'autorisation correspondant est envoyé du poste de commande central 110. Les dispositifs de commande intégrés sont prévus pour permettre, de manière connue, une commande manuelle indivi- duelle de toutes les fonctions de travail des commandes séquentielles individuelles. Ce qui est essentiel pour l'invention est la façon dont est réalisée la commande séquentielle de groupe. Le dispositif de commande intégré de chaque élément de soutènement indivi- duel 1 à 100 est muni dans ce but de deux commutateurs de sélection 114 et 115 montés dans le boîtier de l'unité électronique de commande. Dans la pratique, de six à douze éléments de soutènement disposés côte à cote sont raccordés en un groupe de soutène- ment pour la commande séquentielle de groupe. Dans ce cas, l'agencement est tel que par une manoeuvre manuelle d'un commutateur de sélection il soit possible de déclencher le ripage du groupe de soutènement concerné. Dès que le signal de déclenchement est donné, les éléments de soutènement individuels du groupe de soutènement ripent séquentiellement les uns après les autres, le ripage des éléments de soutène- ment n'étant amorcé que lorsque l'élément de soutènement qui précède le suivant dans le groupe a terminé son mouvement de ripage et est à nouveau serré entre le toit et le sol par déploiement de ses étançons hydrauliques. Dans la commande de soutènement hydraulique selon l'invention, la commande séquentielle de groupe s'effectue par groupes de soutènement flottants, ce résultat pouvant être obtenu au moyen d'une programmation correspondante du poste de commande central 110 ainsi que par une disposition appropriée des commutateurs de sélection sur tous les éléments de soutènement 1 à 100. On supposera que chaque groupe de soutènement de la commande séquentielle de groupe comprend six éléments de soutènement choisis dans la rangée d'éléments de soutènement 1 à 100. S'il faut par exemple faire riper le groupe de soutènement constitué par les éléments de soutènement 5 à 10, l'opérateur actionne le commutateur de sélection 114 de l'élément de soutènement 3 et il en résulte qu'après le signal d'autorisation envoyé du poste central 10 les éléments de soutènement hydrauliques sont déplacés, en partant de l'élément 5 et en terminant par l'élément 10, l'un après l'autre et dans la direction indiquée par la flèche A. Le mouvement de ripage comprend la rentrée des étançons hydrau- liques des éléments de soutènement, le ripage des éléments de soutènement soulagés de la pression en direction de la flèche A à laide du dispositif de ripage 105 qui leur est associé, et la remise sous tention des étançons hydrauliques après le ripage. L'élément de soutènement 4 qui est situé entre le premier élément 5 du groupe 5 à 10 et l'élément 3 reste immobile et offre à l'opérateur qui actionne le commutateur de sélection 14 disposé sur l'élément de soutène- ment 3 une sécurité suffisante lors du ripage du groupe de soutènement 5 à 10. Si par contre c'est par exemple le groupe de soutènement 6 à 11 qui doit être ripé, c'est le commutateur de sélection 114 du dispositif de commande intégré de l'élément de soutènement 4 qui est actionné, et il en résulte que les éléments de soutènement 6 à 11 sont automatiquement ripés les uns après les autres alors que l'élément de soutènement voisin 5 reste immobile. Comme mentionné, la manoeuvre de ripage de chaque pile de soutènement individuelle est mise en oeuvre par le système électronique de commande 108 du dispositif de commande intégré qui a été choisi, en fonction du programme de commande qui est en mémoire. Le ripage du groupe de soutènement constitué par les éléments 92 à 97 s'effectue comme indiqué ci-dessus en manoeuvrant le commutateur de sélection 114 du dispositif de commande intégré de l'élément de soutènement 90. De façon similaire, il est possible de faire riper au moyen de la commande automatique séquentielle de groupe six éléments de soutènement voisins compris dans la rangée 1 à 100 en actionnant le commutateur de sélection 114 concerné du dispositif de commande intégré de l'élément de soutènement qui est décalé par rapport au premier élément de soutènement du groupe à faire riper d'un nombre de 2. Grâce aux commutateurs de sélection 114 qui sont associés aux éléments de soutènement individuels 1 à 100, on peut donc faire riper automatiquement des groupes de soutènement variables comprenant un nombre prédéterminé d'éléments de soutènement hydrauliques disposés côte à côte, le choix du groupe de soutènement étant déterminé par le choix de l'élément de soutènement dont le commutateur de sélection appartenant à son dispositif de commande intégré a été actionné. Grâce aux commutateurs de sélection 114, les groupes situés sur la gauche par rapport à l'élément de soutènement qui a été choisi sont ripés, les éléments de soutènement étant ripés automatiquement à l'intérieur des groupes dans l'ordre croissant de leur position et les uns après les autres. Pour obtenir un ripage dans les deux directions, ou bi-directionnel, des groupes de soutènement de la manière qui vient d'être décrite, les dispositifs de commande intégrés comprennent des commutateurs de sélection addition- nels 115 grâce à la manoeuvre desquels le groupe de soutène- ment situé à sa droite est automatiquement ripé en suivant l'ordre croissant de la position de chacun des éléments. Si c'est par exemple le commutateur de sélection 115 de l'élé- ment de soutènement 12 qui est actionné, les éléments de soutènement 10 à 5 sont automatiquement ripés les uns après les autres, c'est-à-dire en commençant par l'élément 10 et en terminant par l'élément 5. Le ripage de groupes de soutène- ment flottants en sautant au moins un élément de soutènement servant d'intervalle de sécurité est donc possible aussi bien en séquence vers la gauche qu'en séquence vers la droite. La commande séquentielle de groupe pour groupe de soutène- ment flottant qui vient d'être décrite permet d'adapter dans une très large mesure l'équipement de la taille au processus d'abattage dans le chantier. Ce procédé de travail présente des avantages particuliers, surtout quand le front de taille est exploité, quand on utilise un rabot sur le chantier, par sections et non au moyen de passes de ce rabot sur la totalité de la longueur de la taille. Grâce à la commande séquentielle de groupe qui a été décrite, il est possible de rapprocher le convoyeur de taille 100 le plus rapidement possible du front de taille même lorsque le rabot fonctionne par sections et de riper le soutènement de façon correspondante le plus rapidement possible, ce qui présente des avantages considéra- bles du point de vue de la maîtrise avec laquelle on contrôle le toit. REVENDICATIONS 1. Commande de soutènement électro-hydraulique pour exploitations minières souterraines comprenant des dispositifs de commande intégrés et associés aux éléments de soutènement marchants, ces éléments de commande comportant respectivement un ensemble de vannes de commande hydrauliques muni de soupapes magnétiques et d'un système électronique de commande programmé selon un programme de commande prédéterminé, un poste de commande central auquel sont raccordés les disposi- tifs de commande intégrés et leurs systèmes électroniques de commande par l'intermédiaire d'une ligne de transmission d'instructions, et des commutateurs de sélection actionnés à la main et associés aux dispositifs de commande intégrés en vue du ripage selon une commande séquentielle de groupe automatique d'éléments de soutènement rassemblés selon un certain nombre pour constituer des groupes de soutènement, caractérisée par une commande séquentielle de groupe fonction- nant avec des groupes de soutènement flottants et selon laquelle le groupe de soutènement qui doit être ripé en séquence automatique peut être déterminé par la manoeuvre du commutateur de sélection (114, 115) du dispositif de commande (107, 108) de l'élément de soutènement (1 à 100) voisin de ce groupe. 2. Commande de soutènement selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'en partant de chaque élément de soutène- ment (1 à 100) et en manoeuvrant le commutateur de sélection associé (114, 115) de son dispositif de commande, le groupe de soutènement voisin de cet élément de soutènement qui a été choisi peut être ripé automatiquement en laissant au moins un élément de soutènement immobile entre l'élément de soutènement qui a été choisi et le groupe de soutènement. 3. Commande de soutènement selon la revendication 2, caractérisée par une commande séquentielle de groupe bidirec- tionnelle des groupes de soutènement flottants, les disposi- tifs de commande (107, 108) des éléments de soutènement (1 à ) étant muni respectivement de commutateurs de sélection (114, 115) pour le ripage au choix du groupe de soutènement situé sur la gauche ou sur la droite par rapport à l'élément de soutènement qui a été choisi. 4. Commande de soutènement selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que les systèmes électroniques de commande (108) de tous les dispositifs de commande intégrés sont reliés les uns aux autres et au poste de commande central (110) par l'intermédiaire de lignes de transmission d'instructions (109, 116) et sont en outre raccordés au réseau d'alimentation en courant électrique (112) de l'éclairage électrique (111) de la taille.