Brevet FR2516975A1 — publié le 19830527

La présente invention concerne un boulon d'ancrage destiné, en particulier, à être utilisé comme élément de soutènement et comportant une barre d'ancrage collée sur toute sa longueur dans le trou de forage, ainsi qu'une plaque d'ancrage disposée à l'embouchure du trou de forage. Par suite de leur effet de chevillage et de précontrainte, les boulons d'ancrage utilisés dans les exploitations minières souterraines servent géné- ralement à assujettir l'espace creux des galeries. Outre les boulons d'ancrage du type indiqué dans l'introduction ci-dessus et qui sont collés sur toute leur longueur dans le trou de forage, on connait des boulons d'ancrage constitués d'une barre d'ancrage à une extrémité de laquelle est fixée une tête d'an- crage qui, en étant réalisée sous forme d'un élément d'écartement, peut être serrée tout au fond du trou de forage contre la paroi de ce dernier ou qui peut y être collée tandis que, à ltautre extrémité de cette tête et à l'embouchure du trou de forage, est prévue une plaque d'ancrage qui peut être serrée contre la roche, par exemple, au moyen d'un écrou fileté. En outre, on connaît des éléments d'ancrage dits sandwich qui sont constitués d'un câble métalli - que et qui sont également serrés sur une plaque d'an- crage à ltembouchure du trou de forage au moins par- tiellement sous forme collée. Tous ces éléments d'ancrage doivent être utilisés dans les espaces creux souterrains comme seul soutènement ou du moins comme complément de sou- tènement suivant les dimensions de ces espaces creux. Un soutènement d'ancrage de ce type peut être particulièrement important lorsque le soutènement habituel d'une galerie, qui est constitué de chapeaux et d'étançons, rétrécit trop fortement la section transversale de la galerie Un tel resserrement se produit, en particulier, lors d'un creusement en mon- tant dans des veines d'une faible épaisseur de couche, par exemple, dans des veines ayant des épaisseurs de couches comprises entre 70 et 130 cm. Si l'on part du principe que, dans des creu- sements de ce type, on doit transporter les piles à flèche nécessaires pour le dispositif de taille qui viendra ultérieurement, on constate alors qu'il est absolument indispensable de sélectionner un soutène- ment assurant, dans la galerie, une section transver- sale libre aussi grande que possible. Lorsqu'il s'agit de creuser dans une galerie d'une hauteur comprise entre 70 et 130 cm, on n'envi- sage plus le soutènement habituel constitué de cha- peaux et d'étançons hydrauliques Dès lors, l'utili- sation d'éléments d'ancrage du type indiqué dans l'in- troduction ci-dessus doit être exclue, car les élé- ments d'ancrage connus, de quelque type que ce soit, ne peuvent être utilisés dans le toit du filon sous forme portante, compte tenu des faibles hauteurs et largeurs des galeries, ainsi que de la longueur (par exemple 6 m) pouvant être nécessaire pour assurer la force portante requise De plus, les extrémités si- tuées en dessous de la plaque d'ancrage et supportant le dispositif de précontrainte entravent la section transversale intérieure de la galerie dans une mesure non négligeable. Compte tenu de ces difficultés que lion rencontre avec un soutènement, en particulier, lors- qu'il s'agit de creuser à l'intérieur de veines d'une très faible épaisseur de couche, l'invention a pour objet de fournir un boulon d'ancrage qui est préfabri- qué aisément en tenant compte des espaces étroits et qui peut être introduit manuellement dans la roche, ce boulon d'ancrage ayant une force portante suffisante en cas de la forte convergence à laquelle on doit stattendretandis que, d'autre part, il ne réduit nul- lement la section transversale d'une galerie. A cet effet, suivant l'invention, le boulon d'ancrage est réalisé sous forme d'un faisceau de barres d'ancrage mutuellement parallèles de faible section transversale, ce faisceau recevant, en posi- tion centrale, un tube en acier à paroi mince, les extrémités de ce faisceau passant à travers la plaque d'ancrage sur la face inférieure de laquelle elles sont soudées. Grâce à cette forme de réalisation du boulon d'ancrage, celui-ci forme un angle avec la plaque d'ancrage, cet angle dépendant de la hauteur et de la largeur du creusement, ainsi que de la longueur de l'ancrage Lorsqu'on utilise le boulon d'ancrage en creusant dans une veine d'une épaisseur de couche de à 130 cm, l'angle est d'environ 500 Sur toute la longueur du boulon d'ancrage, sont réparties des étoi- les de centrage écartées l'une de l'autre, réalisées à partir d'une tôle dtacier à ressorts, ces étoiles de centrage maintenant le boulon d'ancrage lors de son introduction dans le trou de forage tandis que, d'autre part, elles assurent également le centrage du boulon d'ancrage dans ce trou de forage afin de garan- tir un collage uniforme. Grâce à la nature de l'assemblage entre les barres d'ancrage et la plaque d'ancrage, on obtient une galerie d'une section transversale aussi grande que possible, si bien que le soutènement en taille ne peut rester suspendu aux têtes d'ancrage, ce qui, d'une part, pourrait mettre le soutènement en danger et, d'autre part, détériorer les chapeaux du bouclier. 16975 Les barres d'ancrage s'étendant parallèle- ment llune à l'autre en forme de faisceau et ayant une faible section transversale permettent, au boulon d'ancrage, d'avoir une grande souplesse, tout en faci- litant l'introduction sans appareil mécanique Toute- fois, cette souplesse et la grande longueur des barres d'ancrage suivant l'invention empêchent l'utilisation de cartouches d'adhésif tout au fond du trou de forage. C'est pourquoi, on injecte une colle à deux composants par un orifice d'injection pratiqué dans la plaque d'ancrage, afin qu'elle pénètre dans l'espa- ce annulaire entourant les barres d'ancrage, le tube en acier à paroi mince prévu en position centrale entre les barres d'ancrage étant destiné à faire office de conduit de ventilation. Afin d'assurer l'étanchéité de l'embouchure du trou de forage, entre la plaque d'ancrage et la roche, on prévoit un joint d'une épaisseur de plu- sieurs centimètres, par exemple, en mousse Etant donné que les boulons d'ancrage suivant ltinvention, dont les extrémités sont soudées sur la face inférieu- re de la plaque d'ancrage, sont préfabriqués en sur- face, leur maniement en sous-sol offre une grande sécurité lors de leur installation. Les barres d'ancrage individuelles sont réalisées en un acier RM 90 tenace, d'une grande résistance et spécialement élaboré pour les éléments d'ancrage, cet acier ayant une tension de rupture de 700 N/mm 2 à un allongement otal de 22 % La grande extensibilité est assurée par l'allongement uniformé- ment réparti, lequel est inhabituellement élevé La charge de rupture du boulon d'ancrage suivant ltinven- tion est de 262 KN. Un exemple de réalisation sera décrit plus en détail ci-après en se référant aux dessins annexes dans lesquels la figure 1 est une coupe d'un trou de forage dans lequel est introduit le boulon d'ancrage suivant l'invention; la figure 2 est une vue en plan de la plaque d'ancrage, et la figure 3 est une coupe du trou de forage, cette coupe étant prise suivant la ligne I-I de la figure 1. Le boulon d'ancrage suivant Ilinvention est constitué d'un faisceau de barres d'ancrage l de faible section transversale disposées parallèlement l'une à l'autre Dans l'exemple de réalisation illustré dans les dessins annexés, les barres d'ancrage 1 sont au nombre de 4, mais ce nombre peut varier. Un tube en acier 2 occupant une position centrale est entouré par les barres d'ancrage l Les barres d'ancrage 1 réunies en un faisceau et renfer- mant un tube en acier 2 sont maintenues ensemble par des anneaux de centrage 15 et il n'est pas compliqué de les introduire manuellement dans le trou de forage 3. Les extrémités 9, 10, Il et 12 sont rabattues sur la face inférieure 6 de la plaque d'ancrage 5 o elles sont fixées par soudage Les cordons de soudure sont désignés par le chiffre de référence 13 Etant donné que l'angle a entre le trou de forage 3 et le toit du filon dépend de la largeur et de la hauteur du creusement, ainsi que de la longueur des barres d'ancrage, les éléments d'ancrage, c'est-à-dire l'as- semblage entre les barres d'ancrage l et les plaques d'ancrage 5,peuvent être préfabriqués en surface. Les anneaux de centrage 15 sont maintenus sur les barres d'ancrage l au moyen de points de sou- dure 16. Du fait que les barres d'ancrage 1 sont réalisées avec une faible section transversale, elles peuvent être rabattues en dessous de la plaque d'an- crage 5 Ce rabattement est facilité du fait que l'orifice de passage 8 est réalisé avec un arrondi s'élargissant en forme de trompette vers le bas De la sorte, on évite un flambage à arêtes vives des barres d'ancrage individuelles 1 Afin d'assurer l'étanchéité de l'espace annulaire 4 situé dans la zone de l'embouchure du trou de forage, entre la roche et-la plaque d'ancrage 5, on introduit un joint en mousse 14 d'une épaisseur de plusieurs centimètres, par exemple, de 5 cm Via l'orifice d'injection 7 et au moyen d'un dispositif d'injection spécial, on in- troduit la colle à deux composants dans l'espace an- nulaire 4, ce dernier étant ventilé via le tube en acier 2. Du fait que les extrémités 9, 10 et 11, 12 sont écartées en une configuration particulière comme représenté en figure 2, on peut envisager, uniquement en guise d'exemple de réalisation, d'adapter les ex- trémités 9-12 sur la plaque d'ancrage 5 de telle sorte qu'elles soient portantes. Afin dtassurer une fixation avantageuse des extrémités 9-12 sur la plaque d'ancrage 5, on peut envisager d'autres systèmes, la surface de la plaque d'ancrage 5 ne pouvant être dépassée en hauteur. REVENDICATIONS 1 Boulon d'ancrage destiné, en particu- lier, à être utilisé comme élément de soutènement et comportant une barre d'ancrage collée sur toute sa longueur dans le trou de forage, ainsi qu'une plaque d'ancrage disposée à l'embouchure du trou de forage, caractérisé en ce qu'il est réalisé sous forme d'un faisceau de barres d'ancrage mutuellement parallèles ( 1) de faible section transversale, ce faisceau rece- vant, en position centrale, un tube en acier ( 2) à paroi mince, les extrémités ( 9, 10, 11, 12) de ce faisceau passant à travers la plaque d'ancrage ( 5) sur la face inférieure de laquelle elles sont soudées. 2 Boulon d'ancrage suivant la revendica- tion 1, caractérisé en ce que le faisceau entourant le tube en acier ( 2) est constitué d'au moins quatre barres d'ancrage ( 1). 3 Boulon d'ancrage suivant la revendica- tion 1, caractérisé en ce que le tube en acier ( 2) passe à travers la plaque d'ancrage ( 5) et une barre d'ancrage ( 1) pour se terminer sous forme d'un conduit de ventilation débouchant dans l'espace creux de la galerie. 4 Boulon d'ancrage suivant la revendica- tion 1, caractérisé en ce qu'un orifice d'injection ( 7) est prévu dans la plaque d'ancrage ( 5) a une fai- ble distance de l'orifice de passage ( 8). Boulon d'ancrage suivant la revendica- tion 1, caractérisé en ce que l'orifice de passage ( 8) est réalisé avec un arrondi s'élargissant en forme de trompette en direction de l'espace creux de la galerie. 6 Boulon d'ancrage suivant l'une quelcon- que des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que les extrémités ( 9, 10, 11, 12) des barres d'ancrage ( 1) sont fixées par soudage et à l'écart l'une de l'autre sur la face inférieure ( 6) de la plaque dtan- crage ( 5), au moins trois extrémités ( 9, 10, 11) for- mant un angle obtus avec les barres d'ancrage ( 1) dans le trou de forage ( 3), tandis qu'une extrémité ( 12) forme un angle aigu. 7 Boulon d'ancrage suivant la revendication 1, caractérisé en ce que, entre la couche de roche et la plaque d'ancrage ( 5), on prévoit un joint ( 14) réa- lisé, par exemple, en mousse, ce joint étanchéifiant en une configuration annulaire l'orifice entourant les barres dsancrage ( 1), à l'exception de llorifice d'in- jection ( 7). 8 Boulon d'ancrage suivant la revendication 1, caractérisé en ce que,sur toute leur longueur, les barres dzancrage ( 1) sont entourées de plusieurs an- neaux de centrage ( 15) en étoile réalisés en acier à ressorts. 9 Boulon d'ancrage suivant la revendica- tion 1, caractérisé en ce que les barres d'ancrage ( 1) sont réalisées en une matière tenace de haute résis- tance, par exemple, en acier RM 90.