Brevet FR2529614A1 — publié le 19840106

La présente invention concerne ltextraction mécanisée du charbon et a notamment pour objet une section de soutènement mécanisée0 L'invention peut 8tre utilisée dans les soutènements à flèches aussi bien que dans les soutènements à flèches et à boucliers. L'invention peut être appliquée de la manière la plus efficace à la mécanisation du déhouillage des couches de faible ouverture (moins de 1 m). L'invention peut aussi Etre appliquée à l'extraction mécanisée d'autres minéraux. On connaît des sections de soutènement mécanisées dont le déplacement s' effectue sans interruptions du contact avec le toit et qui peuvent être utilisées quand les toits sont instables, ainsi que pour supprimer la nécessité de nettoyer les chapeaux à la main. Ces sections de soutènement comprennent une semelle se trouvant en contact avec le mur (le sol) et un chapeau entrant en contact avec le toit, qui sont reliés entre eux par des étançons hydrauliques9 Un verin hydraulique incorporé dans la' semelle de la section et dont l'extrémité de ltélément mobile est reliée à un convoyeur sert au déplacement indépendant de la section et du convoyeur (cf. le livre de VeN. Khorine, 'Soutènement hydraulique des ouvrages de taille", p. 145, éditions ''Nedra'l, 1973)o Dans cette section de soutènement mécanisée, le contact du chapeau avec le toit pendant son déplacemént vers le front de taille est assuré grâce au maintien d'une pression résiduelle dans les étançons hydrauliques. Etant donné la présence de deux plans de frottement (chapeau-toit et semelle-mur), le déplacement de la section de soutènement avec le front de taille impose des efforts importants au vérin hydraulique de ripage de la section L'utilisation d1une telle section de soutènement devient impossible quand les murs sont irréguliers ou quand ils sont tendres ou inondés. Le système hydraulique de la section de soutènement est compliqué par le fait qu'il doit comprendre un dispositif destiné à maintenir une pression résiduelle dans les étançons. On connaît un autre type de section de soutènement mécanisée, comprenant une semelle reliée à un bouclier du c8té du foudroyage et un chapeau relié par articulation au bouclier, et par des étançons hydrauliques, à la semelle. La semelle de la section de soutènement est reliée au convoyeur par l'intermédiaire d'un vérin hydraulique de ripage et comporte du c9té du front de taille un autre vérin hydraulique, à course relativement courte, s'appuyant sur un patin relié par articulation à la semelle et s'appuyant sur le mur (cf. le brevet NO 2.291.345 délivré en France). Pendant le déplacement de cette section de soutenement, la p1e cEtd bont de taille de la semelle est soulevée au-dessus du mur par un autre vérin hydraulique à course faible, dont l'élément mobile s'appuyant sur le patin à une certaine distance de l'articulation qui le relie à la semelle fait tourner le patin d?llr certain angle. Un tel mode de realisation de la section de soutènement permet dtéziter l'enfoncement de la semelle dans le mur pendant le ripage de la pile vers le front de taille, mais il en resulte alors des pressions unitaires importantes du patin sur le mur à cause de sa faible suface d'appui, ce qui conduit inévitablement à l'enfoncement du patin dans le mur et à une diminution de l'efficacité du soulèvement de la semelle, surtout sur des murs tendres ou inondés. Lors du déplacement d'une telle section de soutènement sans interruption de son contact avec le toit, les pressions unitaires du patin sur le mur sont encore plus grandes, de sorte qu'on est obligé de faire appel à un vérin de ripage assurant un plus grand effort de traction. On cornait une section de soutènement mécanisée, qui peut être considérée comme un prototype de la présente invention, et qui comprend un chapeau relié par des étançons hydrauliques à une semelle composée d'une partie côté foudroyage et d'une partie côté front de taille. La partie côté foudroyage de la semelle comporte un vérin hydraulique servant au déplacement indépendant du convoyeur et de la section ; à cet effet, son élément mobile est relié à l'un des extrémités d'un poussoir dont l'autre extrémité est reliée au convoyeur doté d'un soc de chargement. La partie côté front de taille de la semelle comporte un autre vérin hydraulique monté de manière que son élément mobile soit relié à un coulisseau à travers lequel passe le poussoir. Le coulisseau est cinématiquement relié à la semelle pour libérer des efforts transversaux l'élément mobile de l'autre vérin hydraulique.Les chambres des deux vérins hydrauliques sont reliées en parallèle à une source de pression (cf. le certificat d'auteur NO 447517 délivré en URSSl Un tel mode de réalisation de la section de soutènement mécanisée permet a) pendant le ripage du convoyeur (les chambres côté piston des vérins hydrauliques étant en action) : la transmission au soc de chargement du convoyeur de l'effort développé par l'autre vérin hydraulique, par l'intermédiaire du coulisseau serré par ce vérin hydraulique contre le poussoir relié au convoyeur, et ce, pour maintenir ledit soc serré contre le mur b) pendant le déplacement de la section de soutènement vers le front de taille (les chambres c8té tige des vérins hydrauliques étant en action): le serrage de la partie cOté front de taille de la semelle de la section de soutènement contre le mur par l'effort développé par l'autre vérin hydraulique et transmis par l'intermédiaire du même coulisseau soulevé au-dessus du mur par ce vérin hydraulique en m8me temps que le poussoir passant à l'intérieur du coulisseau, et ce, pour aRgmenter la stabilité transversale de la section. Le fait de prévoir un coulisseau entourant le poussoir permet de ne serrer ce dernier contre le mur que lorsque la section est immobile ; pendant le déplacement de la sectinn de soutènement, le coulisseau entre en contact avec le mur, ce qui crée une résistance supplémentaire au déplacement de la section. Le déplacement d'une telle section de soutènement sans interruption de son contact avec le toit n1 est possible que grâce au maintien d'une pression résiduelle dans les étançons hydrauliques ; en ce cas, l'effort développé par la chambre c8té tige de l'autre vérin nydraulique n'est nécessaire que pour supprimer le contact entre le coulisseau et le mur, tandis que le serrage de la semelle contre le mur sous l'action de ce vérin hydraulique provoque une résistance supplémentaire au déplacement de la section. La pression résiduelle dans les étançons hydrauliques et l'effort développé par la chambre cOté tige de l'autre vérin hydraulique engendrent une pression unitaire importante sur le mur, ce qui, à son tour, rend impossible l'utilisation d'une telle section de soutènement sur des murs tendres ou irréguliers. On s'est donc proposé de mettre au point une section de soutènement mécanisée dont le déplacement s'effectuerait sans interruption de son contact avec le toit et dont la conception permettrait de diminuer les efforts nécessaires à son déplacement vers le front de taille. Ce problème est résolu à l'aide d'une section de soutènement de taille mécanisée, du type comprenant un chapeau relié par des étançons hydrauliques à une semelle dont la partie cOté foudroyage comporte un vérin hydraulique pelxnettant le déplacen ent indépendant du convoyeur et de la section de soutènement mécanisée, l'élément mobile de ce vérin étair, à cette -fin, relié à l'une des extrémités d'un poussoir dont l'autre extrémité est reliée au convoyeur, tandis que la partie cAté front de taille de la semelle comporte un autre vérin hydraulique, disposé de manière que son élément mobile se déplace transversalement au déplacement de l'élément mobile du vérin hydraulique et coopère avec le poussoir par l'intermédiaire d'un coulisseau relié cinématiquement à la semelle, caractérisée, selon l'invention, en ce que le poussoir est disposé sur le mur (le sol ) et, pendant le déplacement de la section de soutènement mécanisée, sert de glissière au coulisseau qui est constamment serré contre le poussoir par I'élémen-t mobile de l'autre vérin hydraulique,la chambre c8té piston de ce dernier étant, à cette An,mise en communicaion constante avec une source de pression, la partie cOté front de taille de la semelle pouvant s'écarter du mur en cas de variation de la hauteur des étançons hydrauliques, en maintenant ainsi le chapeau en contact avec le toit. Il est préférable de pratiquer une rainure dans la face du coulisseau orientée vers le poussoir, et de prévoir sur le poussoir une saillie s'engageant dans cette rainure pour stabiliser le coulisseau par rapport au poussoir pendant son déplacementX Une telle liaison entre le coulisseau et le poussoir exclut complètement le contact entre le coulisseau et le mur, en prévenant ainsi tout endommagement du coulisseau par le mur. Tout en étant de construction relativement simple, la section de soutènement mécanisée de taille faisant ltdSet de la présete invention permet de reduire sensiblement les efforts nécessaires à son déplacement vers le front de taille, tout en maintenant le chapeau en contact avec le toit quelle que soit la nature du mur. L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, détails et avantages de celle-ci apparaitront mieux à la lumière de la description explicative qui va suivre d'un mode de réalisation donné uniquement à titre d'exemple non limitatif, avec références aux dessins non limitatifs annexés dans lesquels - la figure 1 représente une vue d'ensemble de la oeatioedesoutènement mécanisée conforme à l'invention - la figure 2 est une vue en coupe suivant Il-Il de la figure 1. La section de soutènement mécanisée comprend un chapeau 1 (figure 1) relié à la semelle 3 par des étan çons hydrauliques 2. La semelle 3 comprend une partie 4, c8té front de taille, et une partie 5, côté foudroyage, accouplées entre elles par des ressorts 6. Dans la partie 5 côté foudroyage de la semelle 3 est disposé un vérin hydraulique 7 servant au déplacement indépendant, d'une part,du convoyeur 8 doté d'un soc de chargement 9, et d'autre part, de la section de soutènemécanisée. L'élément mobile 10 du vérin hydraulique 7 est relié à l'une des extrémités d'un poussoir 17 disposé sur le mur (le sol) 12 et dont vautre extrémité est reliéeau convoyeur 8. Un autre vérin hydraulique 13 est disposé dans la partie 4 c3té front de taille de la semelle 3. Ce vérin hydraulique est disposé de manière que son élément mobile 14 se déplace transversalement à la direction de déplacement de l'élément mobile 10 du vérin hydraulique 7 et qu'il serre constamment le coulisseau 15 contre le poussoir ;11. La chambre côté piston du vérin hydraulique 13 communique en permanence avec une source de pression autonome (non représentée sur les dessins). Pour exclure complètement le contact entre le coulisseau 15 et le mur 12, une rainure est pratiquée dans la face du coulisseau orientée vers le poussoir, tandis que sur le poussoir Il est prévue une saillie 16 (figure 2) s'engageant dans cette rainure. Le coulisseau 15 est relié par un tirant articulé 17 à la partie 4 côté front de taille de la semelle 3. Il est également possible de prévoir entre le coulisseau et la semelle un autre mode de liaison pour assurer le déplacement relatif du coulisseau et de la semelle transversalement au déplacement de ltélément mobile 10 du vérin hydraulique 7. Le poussoir Il est d'une hauteur relativement faible, ce qui permet d'obtenir un passage suffisamment libre dans le soutènement quand cette section de soutènement est utiliséedans une couche à faible ouverture. La chambre côté piston du vérin hydraulique 13 est constamment en communication avec une source de pression autonome (non représentée sur les dessins; La pression peut être réglée par un moyen connu et approprié quelconque, ce qui permet d'utiliser la section de soutènement mécanisée pratiquement sur n'importe quel sol, en réglant l'effort de serrage du bouclier 1 contre le toit en fonction des conditions minières et géologiques. Le vérin hydraulique 7 et les étançons hydrauliques 2 sont reliés à la source de pression (non représentée) d'une manière connue quelconque. La section de soutènement mécanisée fonctionne de la manière suivante. En position de départ, le chapeau 1 est serré par les étançons hydrauliques 2 contre le toit, et la semelle, contre le mur 12. Sous l'effet de la pression, le vérin hydraulique 13 serre le coulisseau 15 contre la saillie 16 16 dupoussoir 11. Avant de déplacer la section de soutènement, on diminue d'une certaine valeur la hauteur des étançons hydrauliques 2, en provoquant ansi en même temps une extension de même valeur du vérin hydraulique 13.. En appuyant sur le poussoir Il par l'intermédiaire du coulisseau 15, le vérin hydraulique 13 écarte du mur 12 la partie 4 c8té front de taille de la semelle 3, tout en maintenant le chapeau en contact avec le toit Lorsque la chambre côté tige du vérin hydraulique 7 est mise en action, son élément mobile 10 effectue un mouvement de rentrée et la section de soutènement est ripée vers le front de taille alors que la partie 4 c8te front de taille de la semelle 3 est soulevée au-dessus du mur et que le chapeau 1 est maintenu en contact avec le toit. Pendant ce mouvement le coulisseau 15 glisse sur la saillie 16 du poussoir Il comme sur une glissière, Le fait que, pendant le déplacement de la section de soutènement, la partie 4 c8té front de taille de la semelle 3 est maintenue en position soulevée au-dessus du mur 12 par le vérin hydraulique 13 prenant appui par l'intermédiaire du coulisseau 15 sur le poussoir Il comme sur une glissière,- etque le chapeau 1 reste en contact avec le toit, permet de diminuer considérablement les pressions exercées sur le mur par la section de soutènement et de réduire les efforts nécessaires au déplacement de la section de soutènement. Le fait que le poussoir Il soit muni d'une saillie 16 et que le coulisseau 15 soit pourvu d'une rainure dans laquelle s'engage ladite saillie permet d'exclure tout contact du coulisseau 15 avec le mur 12 pendant le déplacement de la section de soutènement et de protéger ainsi le coulisseau contre tout endommagement, ainsi que de réduire les efforts nécessaires au déplacement de la section de soutènement. Après déplacement de la section de soutènement sur une certaine distance vers le front de taille, c'est-à-dire quand l'élément mobile 10 du vérin hydraulique 7 se trouve complètement rétracté, il se produit une extension des étançons hydrauliques 2 de la section de soutènement et la partie 4 côté front de taille de la semelle 3 se trouve serrée contre le mur 123 L'élément mobile 14 du vérin hydraulique 13 se déplace alors vers le haut sous l'action de l'effort des étançons hydrauliques 2, en chassant ainsi une partie du fluide moteur de la chmabrs côté piston du vérin 13. L'effort avec lequel l'élément mobile 14 du vérin nydraulique 43 serre le coulisseau 15 contre le poussoir Il reste coeistant. Ceci fait, on met la chambre c8-té piston du vérin h-ydrauliqlle 7 en coIL'n,j2q-ication avec la source de pressin. 'élément mobile 10 du vérin hydraulique 7 sort et dépice le poussoir Il et donc le convoyeur 8 avec son soc de chargement 9 L'effort développé par le vérin hydraulique 13 est transmis au soc de chargement 9 du convoyeur 8 par l'intermédiaire du poussoir 11. Un prototype de soutènement mécanisé comprenant des sections de soutènement réalisées conformément à l'invention a été essayé avec succès dans une taille à ouverture de couche de 0,7 m, Pendant ces essais, l'effort développé par le vérin de ripage au cours du déplacement des sections de soutènement sans interruptions du contact avec le toit n'a différé que faiblement de l'effort nécessaire au déplacement des mêmes sections avec interruptions du contact entre le chapeau et le toit. Les sections se déplaçaient facilement sur le mur irrégulier de la taille. REVENDICATIONS 1. Section de soutènement mécanisée de taille, du type comprenant un chapeau (1) adjacent au toit et relié par des étançons hydrauliques (2) à une semelle 530 dans la partie côté foudroyage (5) de laquelle est monté un verin hydraulique (7) pour le déplacement d'un convoyeur (8) et de la section de soutènement indépendamment l'un de l'autre, l'élément mobile (10) dudit vérin etant relié à cet effet à lune des extrémités d'un poussoir (11) dont l'autre extrémité est reliée au convoyeur (8), tandis que dans la partie (4) côté front de taille de la semelle est monté un autre vérin hydraulique (13), disposé de manière que son élément mobile (14) se déplace transversalement au déplacement de l'élément mobile (10) du vérin hydraulique (7), et coopère avec le poussoir (11) par l'intérmédiaire d'un coulisseau (1-s) relié cinématiquement à la semelle (3), caractérisée en ce que 9e poussoir (11) est disposé sur le mur (12) et, pendant le déplacement de la section de soutènement mécanisée, sert de glissière au coulisseau (15) qui est constamment serré contre 16 poussoir (11) par l'élément mobile (14) de l'autre vérin hydraulique (13) dont la chambre côté piston est constamment reliée, à cet effet, à une source de pression, tandis que la partie (4) côté front de taille de la semelle (3) peut se soulever au-dessus du mur en cas de variation de la hauteur des étançons hydrauliques, en maintenant ainsi le chapeau en contact avec le toit. 2. Section de soutènement mécansée selon la revendication 1, caractérisée en ce que dans le face du coulisseau (15) orientée vers le poussoir (11) est pratiquée une rainure et que le poussoir (11) est muni d'une saillie (16) s'engageant dans ladite rainure afin de stabiliser le coulisseau (vis) par rapport au poussoir (11) pendant son déplacement.