Brevet FR2533259A1 — publié le 19840323

Appareil servant de réservoir-tampon à un système transpor- teur de boue et destiné à alimenter celui-ci avec une boue présentant une concentration déterminée constante. Le brevet américain N O 4 037 335 décrit une pompe supportée par un treuil et un câble et destinée à retirer de la matière inconsistante du fond d'un bassin Les organes de commande prévus sur le treuil ont exclusivement pour rôle d'éviter un engorgement de la pompe Ledit brevet ne fait pas état du besoin de commander le treuil de façon à mainte- nir constante la concentration de la boue transportée dans un système de traitement de boue. Le brevet américain N O 3 990 748 au nom de Ghusn et collaborateurs décrit un appareil de pompage supporté par un câble. Dans le brevet américain N O 590 085 au nom de Blan- chard est décrit un appareil d'aspiration commandé par-un treuil et destiné à décharger des céréales de la cale d'un navire. Ni le brevet au nom de Ghusn ni celui au nom de Blan- chard ne font état de l'utilisation de l'appareil,dans un système de traitement de boue,pour retenir la boue et ré- gler sa concentration. Dans le brevet américain N O 1 166 712 au nom d'Otter- son est décrit un petit puisard et un appareil pour vider ce dernier en fonction des besoins. La présente invention concerne un appareil économique qui, destiné à être utilisé dans des mines, sert de réser- voir-tampon à un système de transport et de traitement de boue, en recevant de la boue à partir d'un certain nombre de fronts de taille individuellement ou simultanément et en fournissant à un équipement de levage faisant partie dudit système une boue avec un débit constant et une concentration constante L 'appareil comprend un puits creusé dans le mur de la mine Le puits présente une profondeur et un diamètre suffisants pour la capacité-tampon nécessaire Une pompe supportée par un câble est descendue dans le puits rempli de boue et celle-ci en est extraite par pompage de façon à pré- senter une concentration prédéterminée Un détecteur de con- centration commande le treuil qui fait descendre ou remonter le câble afin de maintenir à un niveau préétabli la concen- tration de la boue dans la tuyauterie s'étendant à partir de la pompe L'appareil sera conçu de façon à alimenter l'équi- pement de levage avec de la boue présentant du point de vue économique la concentration optimale pour le pompage et le levage, cette alimentation se faisant en continu au cours du fonctionnement de l'équipement de levage de façon à éviter qu'il n'y ait de levage de boue présentant une concentration variable, ce qui rendrait le système onéreux. L'invention est décrite plus en détail ci-dessous à l'aide du dessin annexé. la figure unique illustre la forme de réalisation préférée de l'appareil servant de réservoir-tampon à un équi- pement de levage de boue et alimentant celui-ci avec de la boue présentant une concentration constante Une galerie de mine 10 présente un toit 11 et un mur 9 L'appareil de la présente invention est formé dans le mur 9 et comprend un puits désigné dans son ensemble par la flèche 12 Le puits 12 est obtenu de la façon usuelle par creusement, à l'aide d'un explosif ou,en fonction de sa profondeur à partir de la surface, par forage Le puits 12 présente généralement un diamètre sensiblement égal à celui de la galerie 10 mais - peut être plus petit ou plus grand selon la capacité désirée du puits et la difficulté qu'il y a à creuser ou supporter le puits les parois 13 peuvent encore être stabilisées par un revêtement en acier, par du cimentarmé ou des briques, ou tout autre moyen usuel pour revêtir les parois d'un puits ou réservoir souterrain Il est préférable que le fond 14 soit également revêtu afin d'éviter un soulèvement du fond et de contenir les liquides dans le cas o la partie inféri- eure présente des fissures. Afin de supporter le toit 11 au-dessus du puits ou È 533259 -3 réservoir 12, des arcs 15 y sont mis en place et ancrés De plus plusieurs arcs 15 a peuvent être utilisés pour soutenir le toit Les arcs seront normalement placés radialement au- tour du puits entre le mur 12 et le toit 11 selon les be- soins Au sommet des arcs 15 ou 1-a est fixé d'une manière usuelle quelconque un treuil 16 Un câble 17 est enroulé autour du tambour du treuil 16 et s'étend en direction de la pompe 18 à laquelle il est fixé de façon à pouvoir faire descendre et remonter la pompe 18 La pompe 18 comprend une embouchure 19 communiquant avec un corps de pompe 20 dans lequel est monté un rotor (non représenté) Le rotor est re- lié à un moteur 21 Une sortie 22 pour la pompe 18 est for- mée au niveau du corps de pompe 20 et est raccordée à un tuyau flexible 23 L'autre extrémité du tuyau 23 est raccor- dée à un conduit 24 qui aboutit, en passant par un densimè- tre 25, à l'entrée 26 de l'équipement de levage qui est il- lustré dans son ensemble par un rectangle 27 L'équipement de levage 27 comprend généralement des pompes, des organes de commande pour celles-ci, des valves, des calculateurs etx tout autre matériel nécessaire à son fonctionnement Un équipement de ce genre est entièrement décrit dans les de- mandes de brevet français N O 83 02856 et 83 02857 déposées le 22 février 1983 au nom de la demanderesse. Il y a lieu de noter que le diamètre ou la largeur du puits 12 est sensiblement inférieur à sa profondeur. A partir de l'équipement de levage 27 la boue est gé- néralement transportée vers le haut par un conduit 28 don- nant accès à une installation de traitement 29 Dans celle- ci le charbon ou autre produit et le liquide lui servant de véhicule comme par exemple de l'eau sont séparés l'un de l'autre et l'eau est clarifiée et renvoyée par le conduit 30 vers l'équipement 31 du front de taille Un tel équipement est décrit clairement dans le brevet américain N O 3 941 425 au nom de Eric H Reichl intitulé "Mobile Slurry Handling System" Dans le cadre de la présente invention il ne sera pas donné de précisions concernant cet équipement 31 de front de taille. Un matériel de mise en forme de boue (non représenté) qui fait partie de l'équipement 31 de front de taille fournit de la boue qui est amenée par un conduit 32 à une sortie 33 pour se déverser dans le puits ou puisard 12 o elle tombe au fond de celui-ci Un supplément d'eau peut être introduit, au besoin, dans le puits 12 par un conduit 34 qui est commandé par une valve 35 montée sur le conduit de retour d'eau 30. Afin de permettre au treuil d'être commandé, des si- gnaux correspondant à des variations de densité sont trans- mis à partir de l'appareil densimétrique 25 par l'intermé- diaire du fil 36 à l'équipement 37 commandant le treuil. L'équipement 37 commandant le treuil convertit les signaux de densité en signaux de commande pour le treuil 16 Ces si- gnaux de commande sont transmis à partir de l'appareil de commande de treuil par l'intermédiaire du fil 38 au treuil 16 Une commande manuelle 47 connectée par l'intermédiaire d'un fil 48 permet également de faire fonctionner le treuil lorsqu'il n'est pas souhaitable de faire appel à la commande automatique. Si une trop forte quantité d'eau s'accumule dans le puits 12, alors l'excès d'eau doit être retiré Ceci se fait au moyen d'une pompe 39 qui peut être montée dans une cham- bre 40 Un déversoir 41 fait passer de l'eau du puits 12 dans la chambre 40 lorsque l'eau atteint la hauteur du dé- versoir 41 La pompe 39 permet alors à l'eau se trouvant dais la chambre 40 d'être transférée par un conduit 42 dans un puisard ou petit puits 43 o l'eau peut être stockée provisoirement Se- lon les besoins, de l'eau dans le puits 43 peut être trans- férée au moyen d'une pompe 44, en passant par un conduit 45, dans un conduit 30 par l'intermédiaire d'une soupape de re- tenue ou valve 46. En cours de fonctionnement, de l'eau sortant de l'installation de traitement 29 est refoulée dans le con- duit 30 en direction de l'équipement 31 de front de taille. Du charbon, par exemple, est enlevé du front de taille et mis en forme de boue, puis transporté par le conduit 32 vers la sortie 33 pour se déposer dans le puits 12 D'autres fronts de taille (non représentés) peuvent eux aussi pro- duire du charbon, qui est mis sous forme de boue et transpor- té par d'autres conduits tels que 32 a vers des sorties 33 a pour se déposer dans le puits 12 Bien que deux-conduits d'amenée 32 seulement soient représentés,, le puits 12 peut fonctionner avec un nombre quelconque de tels conduits pour- vu que le puits 12 soit suffisamment grand pour pouvoir re- cevoir-la quantité de boue prévue La pompe 18 est au départ commandée au moyen de la commande manuelle 47 qui agit sur l'équipement de commande 37 pour le treuil par l'intermé- diaire du fil 48 Lorsque le câble du treuil se déroule la pompe 18 entre d'abord en contact avec le liquide se trou- vant dans le puits 12 et finalement avec le charbon Dès que l'embouchure 19 de la pompe commence à aspirer de l'eau on peut passer de la commande manuelle 47 à la commande automa- tique et l'équipement densimétrique 25 continuera alors au- tomatiquement à faire descendre la pompe 18 rapidement jus- qu'à ce que du charbon soit aspiré dans l'embouchure 19. Lorsque la densité mesurée en 25 augmentela vitesse de des- cente diminue Lorsque la densité atteint la valeur-prédé- terminée, qui peut être par exemple comprise entre 45 et %, l'équipement de commande 37 pour le treuil arrête le mouvement de descente de la pompe 18 Lorsque du charbon est extrait du puits le mouvement de descente doit se poursuivre. En même temps, de la boue se dépose à partir des sorties 33 ou 33 a Si lavitesse à laquellecetteboue se dépose excède la capacité de la pompe,-la concentration mesurée par le densi- mètre 25 devient rapidement supérieure au pourcentage limite admissible Dans ce cas l'équipement de commande 37 pour le treuil est influencé de manière à faire remonter la pompe 18 afin de ramener la concentration dans l'intervalle prédéter- 6 2533259 miné En étant extrait du puits par la pompe 18, du charbon est refoulé vers le haut par le tuyau 23 dans le conduit 24. Dans la forme de réalisation représentée le tuyau 23 est un tuyau flottant-puisqu'il est souhaitable que le tuyau 23 se trouve toujours audessus de l'embouchure 19 et de la couche de charbon Une grande partie du tuyau 23 pourrait facile- ment se trouver ensevelie dans du charbon provenant des sor- ties 33 et 33 a, auquel cas il serait extrêmement difficile de retirer la pompe 18, notamment si celle-ci était arrêtée durant un laps de temps quelconque au cours Duquel du char- bon se déverse de la sortie 33 D'autres moyens pourraient cependant être utilisés pour maintenir letuyau 23 en place, comme par exemple un câble fixé au tuyau 23 de façon que ce dernier reste en permanence soumis à un effort de traction. En étant refoulée vers le haut par le conduit 24, la boue passe par un appareil densimétrique 25 qui est de pré- férence un appareil connu de mesure radioactive de la densité Comme déjà indiqué, l'information relative à la densité est transmise par le fil 36 à l'appareil de commande 37 pour -commander le treuil 16 et régler la position de la pompe 18. La boue à base de charbon est ensuite amenée à l'équipement de levage 27 o la boue est mise sous pression à un degré suffisant pour atteindre l'installation de traitement 29 en remontant par le conduit 28. L'excès d'eau peut être retiré du puits 12 lorsque le niveau d'eau monte au-dessus du déversoir 41 La chambre 40 se remplit alors d'eau qui est refoulée par la pompe 39 et transférée par le conduit 42 dans un puits de stockage 43. A partir de celui-ci l'eau peut enfin être renvoyée dans le système en étant refoulée par la pompe 44 en direction du conduit 30 en passant par le conduit 45 et la soupape de re- tenue 46. Ce système présente plusieurs avantages sur des sys- tèmes transporteurs de boue connus jusqu'à présent Premiè- rement, la construction d'un puits est bien connue dans l'industrie minière Par contre, pour construire un puisard comme celui décrit dans le brevet américain n O 4 143 921 dé- livré au nom de William T Sweeney et Thomas Plate, par exemple, il est nécessaire d'excaver de grandes cavernes dans le sous-sol En second lieu, un équipement complexe pour sup- porter la pompe, des superstructures et un matériel de rou- lage doivent être mis au point, installés et entretenus souterrainement Le maniement de tuyaux pour un tel puisard pose un problème complexe, de même que le réglage du déver- sement de boue si les sorties sont réparties le long du pui- sard de façon à permettre à la matière d'être répartie régu- lièrement Etant donné que la place disponible est limitée, l'entretien-pose un problème sérieux. Pour obtenir le puisard ou réservoir-tampon suivant l'invention il suffit de réaliser un puits en se servant de techniques de construction minière connues et facilement compréhensibles Les supports en forme d'arc 15, 15 a pour le toit et le treuil 16 font partie de l'état actuel de la technologie minière Par conséquent, toute personne compé- tente dans ce domaine peut les installer sans disposer de connaissances particulières ou d'un matériel spécial Le treuil 16 est utilisé actuellement dans l'exploitation mi- nière et ne devrait poser aucun problème sur le plan de l'installation ou de l'entretien La pompe suspendue 18 et le tuyau flottant 23 ne nécessitent pas d'opérations de mon- tage ou d'organes de commande complexes Lorsque des problè- mes d'entretien se présentent, il suffit de faire remonter la pompe au moyen du câble 17 et du treuil 16 jusqu'à la partie supérieure du puits 12 et de tirer la pompe 18 sur le mur de la galerie de mine en vue de son remplacement ou de sa réparation. Etant donné que le système décrit ci-dessus ne néces- site ni une évacuation spéciale ni un support de pompe inu- sité et ne fait pas appel à une technologie sophistiquée, le cout de l'installation se trouve très considérablement ré- duit par rapport au puisard décrit dans le brevet américain no 4 143 921 ou à des structures du même genre. En conclusion, le puisard, ou puits de retenue, pré- vu suivant l'invention pour servir de réservoir-tampon à un système transporteur de boue peut être réalisé aisément par des ouvriers de l'industrie minière utilisant une technologie connue Le puits est non seulement efficace mais également d'un entretien aisé la pompe pour le puits peut être facilement commandée de façon à maintenir constante la concentration de la boue alimentant le système de levage si- tué en aval et peut, au besoin, être facilement entretenue. La forme de réalisation représentée et décrite en dé- tail ne présentant aucun caractère limitatif, diverses modi- fications peuvent évidement y être apportées sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1 Appareil utilisé en combinaison avec un système transporteur de boue et destiné à recevoir d'un ou plusieurs conduits d'amenée une boue présentant une concentration va- riable et à fournir à une sortie une boue présentant une concentration prédéterminée constante, en formant un réser- voir-tampon d'une capacité limitée entre lesdits conduits d'amenée et ladite sortie, l'appareil étant caractérisé en ce qu'il comprend: (a) un réservoir vertical ou puits de retenue ( 12) ouvert à sa partie supérieure et présentant des parois laté- rales ( 13) et un fond fermé ( 14), sa largeur étant sen- siblement inférieure à sa profondeur; (b) des conduits d'amenée ( 32, 32 a, 35) ayant leur orifice de déversement placé au-dessus de la partie supérieure ouverte du réservoir ou puits ( 12); (c) un treuil ( 16) entraîné par un moteur réglable et un câble ( 17) enroulé autour du treuil (d) une -pompe aspirante ( 18) présentant une entrée aspi- rante ( 20) et une sortie ( 22), laquelle pompe est fi- xée au câble ( 17) de sorte que le fonctionnement du treuil permet de faire descendre ou remonter la pompe aspirante le long de l'axe du réservoir ou puits ( 12) (e) un tuyau flexible ( 23) mettant la sortie de la pompe aspirante ( 18) en communication avec le système trans- porteur de boue; et (f) desmoyer ( 25) destinésà déterminer la concentration de la boue fournie par l'appareil et à faire descendre ou remonter la pompe en agissant sur les moyens de com- mande -du treuil en raison inverse de l'écart de con- centration de la boue par rapport à une concentration prédéterminée. 2 Appareil selon la revendication 1 caractérisé en ce que le réservoir de retenue vertical ( 12) est réalisé en creusant un puits dans un mur d'une mine. 3 Appareil selon la revendication 2, caractérisé en ce que le treuil ( 16) est supporté au-dessus du réservoir de retenue vertical par un certain nombre de supports en forme d'arc ( 15, 15 a).