Brevet FR2531485A1 — publié le 19840210

Etai de bois pour mines La présente invention concerne des étais de bois pour mines. Un poteau de bois non modifié ne peut-subir qu'un de- gré extrêmement limité de compression dans la direction du fil du bois Ces étais ne sont utilisés que de façon limitée dans des mines profondes ola vitesse de rapprochement du toit et du mur est importante D ns le passé on a eu recours, principalement pour des raisons de coût, à de nombreux expé- dients pour augmenter le degré de compressibilité d'étais de bois et prolonger ainsi leur durée de vie utile Dans un type de soutènement connu l'étai est cerclé par un manchon en métal ductile, en fibre de verre ou analogue pour accroi- tre sa compressibilité, tout en lui permettant de rester apte à supporter des'charges Dans un autre type de soutène- ment, plus avantageux du point de vue économique, l'une ou chacune des extrémités d'un étai sans manchonoet rétrécie coniquement Cependant,un problème'important posé par tous les types connus d'étais de bois allongés flexibles consiste en ce que l'une ou chacune des extrémités des étais subit une expansion radiale vers l'extérieur lorsque la longueur de l'étai se trouve réduite sous l'effet de la charge et en ce que bien souvent l'une des extrémités subissant une expan- sion radiale se déplace d'un côté de façon que l'étai se trouve placé obliquement et n'est plus en mesure de suppor- ter la charge. La présente invention a pour objet de créer un étai de bois pour mines qui soit très sensiblement plus flexible, en étant soumis à une charge, qu'un étai de bois normal. Un étai de mine suivant l'invention comprend un po- teau en bois,qui est coupé au niveau de l'une de ses extré- mités et sur une partie de sa longueur de façon à former-un noyau présentant une section réduite par rapport à la partie non coupée du poteau, du bois situé du côté extérieur de la coupure et une frette ou anneau qui entoure le poteau, en 2531485 w- passant autour du noyau et du bois situé à l'extérieur de ce dernier, afin de limiter l'expansion du noyau et du bois ex- térieur dans une direction transversale à l'axe du poteau lorsque l'étai est soumis à une charge tendant à le compri- mer dans sa direction axiale. Suivant une forme de réalisation de l'invention le noyau est défini par deux coupures pratiquées dans l'extré- mité de l'étai à partir de positions dans cette extrémité o les coupures sont parallèles l'une à l'autre et équidistan- tes de l'axe de l'étai. Suivant une autre forme de réalisation le noyau est défini par quatre coupures pratiquées dans l'extrémité de l'étai à partir de positions dans cette extrémité o les coupures sont disposées à angle droit les unes par rapport - aux autres autour de l'axe de l'étai. Suivant encore d'autres formes de réalisation de l'in- vention les coupures définissent un noyau présentant une section triangulaire, circulaire ou-de toute autre forme ap- propriée. les coupures qui définissent le noyau peuvent être inclinées à partir de l'extrémité de l'étai de manière à se rapprocher ou s'éloigner de l'axe de l'étai Si les coupures sont inclinées de façon à s'éloigner de l'axe il est préfé- rable qu'elles np coupent pas le c 8 té de l'étai de sorte que le bois situé à l'extérieur du noyau reste solidaire du bois restant constitutif du poteau. La frette ou anneau est réalisé en une matière appro- priée quelconque douée de flexibilité De l'acier doux, pré- senté par exemple sous forme de baguette, est une telle ma- tière. L'invention est décrite ci-dessous, à l'aide d'un exemple non limitatif, en se référant au dessin annexé sur lequel: la figure 1 est une élévation latérale, en coupe, d'une forme de réalisation de l'étai suivant l'invention; la figure 2 est une vue en plan de l'étai de la fi- gure 1; la figure 3 est une vue latérale, en coupe, d'une ex- trémité d'une deuxième forme de réalisation de l'étai suivant l'invention; les figures 4 et 5 sont des vues analogues à celle de la figure-3 de deux autres formes de réalisation de l'étai suivant l'invention; la figure 6 est une vue d'en haute en perspective, d'une cinquième forme de réalisation de l'étai; et- les figures 7 et 8 sont des vues en plan représentant encore deux autres formes de réalisation de l'étai suivant 1 'invention. Comme représenté sur les figures, les étais se compo- sent de poteaux allongés 10 en bois présentant chacun au moins une c oupure 12 qui définit un noyau central 14 suppor- -tant la charge et s'étendant sur une partie de la longueur du poteau, et de quatre frettes ou anneaux 16 destinés à li- miter l'expansion radiale du poteau. Le bois constitutif du poteau est un bois relativement dur comme par exemple celui de saules (saligna). Les frettes ou anneaux 16 sont obtenus à partir d'un produit présenté sous forme de baguette en acier doux ayant un diamètre d'environ 6 mm la frette ou l'anneau 16 le plus bas de l'étai a pour but d'éviter une fissuration prématurée de cette extrémité de l'étai. le noyau 14 de l'étai des figures 1 et 2 est défini par deux coupures 12 initialement parallèles qui sont incli- nées à partir de l'extrémité de l'étai en direction des côtés du poteau 10 de sorte que lé noyau voit sa section croître en direction de sa base O Dans le cas de l'étai de la figure 3 les coupures 12 sont inclinées vers l'intérieur et dans le cas de l'étai de la figure 4 elles sont parallèles entre elles. les coupures 12 dans l'étai de la figure 5 sont in- clinées vers l'intérieur à partir d'une position située sur les côtés de liétai à une faible distance au-dessous de l'extrémité de l'étai Bien que deux coupures seulement soient représentées dans les étais des figures 3 à 5, ces étais pourraient présenter quatre coupures disposées à angle droit les unes par rapport aux autres. Les étais des figures 6 et 7 présentent respective- ment quatre et trois coupures qui peuvent être inclinées, soit vers l'intérieur en direction de l'axe de l'étai, soit vers l'extérieur de façon à s'éloigner de cet axe Les traits mixtes de la figure 6 indiquent les positions des frettes ou anneaux 16. Dans l'étai de la figure 8 la coupure 12 est circu- laire et s'étend suivant des génératrices parallèles. Il importe dans toutes les formes de réalisation de l'étai que les coupures 12, quels que soient leur angle d'inclinaison et leur position dans l'étai, soient disposées de manière équidistante et symétrique par rapport à l'axe de l'étai afin d'assurer une expansion uniforme du noyau 14 lorsque l'étai cède sous la charge De préférence, le bois 18 situé-à l'extérieur des coupures et du noyau 14 dans les formes de réalisation telles que celles des figures 1 et 6 o les coupures sont inclinées à partir des extrémités de l'étai en direction des c 8 tés de celui-ci n'est pas détaché- du bois constitutif du poteau, afin de faciliter la manuten- tion. La position et l'angle d'inclinaison des coupures dans l'étai ainsi que la distance entre ce 2 les-ci et l'axe de l'étai influent très considérablement sur les caractéris- tiques de fléchissement de l'étai et ces paramètres de l'é- tai doivent gtre très soigneusemnent fixés à l'avance pour lui conférer des caractérissiques particulières en cours d'utilisation La position des frettes ou anneaux 16 au ni- veau de l'extrémité coupée de l'étai ainsi que la matière dans laquelle ils sont r 6 al is 6 S jouent un rôle important. Bien que les frettes ou anneaux 16 ne soient pas représentés sur tous les 'tis illustrés, ils sont essentiels. En cours d'utilisation et sous l'effet d'une charge exerçant un effort de compression croissant tendant à rapprocher le toit et le mur l'un de l'autre dans une mine profonde le noyau de section réduite entre les coupures 12 de l'étai de l'invention commence à subir une expansion ou à s'étendre radialement vers l'extérieur à partir de l'ex- trémité dé l'étai, comme c'est le cas pour tout étai de bois dont une extrémité,ou les extrémités présentent une section inférieure à celle du corps de l'étai Toutefois, dans le cas de l'étai suivant l'invention, étant donné que le bois est beaucoup plus compressible transversalement que dans la direction de son fil, les parties du bois situées radiale- ment à l'extérieur des coupures 12 limitent initialement de manière flexible l'expansion transversale subie par le'bois du noyau entre les coupures à l'encontre de la résistance 1 '5 des frettes ou anneaux 16 En étant ainsi retenu de-manière flexible, le noyau subissant une expansion tend à être empé- ché de se déplacer d'un 'c 8 té ou de l'autre et d'amener ainsi l'étaiàse placer de travers lorsque sa longueur est encore réduite sous l'effet de la charge Au moment o le bois sé- paré du noyau par les coupures se trouve presque complète- ment comprimé contre les frettes ou anneaux 16 ceux-ci se mettent, en raison de la ductilité de l'acier doux, à s'élar- gir radialement les uns après les autres, en commençant par l'anneau le plus haut et finissant par l'anneau le plus bas, et continuent à limiter encore l'expansion radiale de la masse de bois située entre le bois coupé et les frettes ou anneaux, A mesure que l'étai se trouve raccourci sous l'effet de la charge les extrémités inférieures des parties du bois séparées par les coupures tendent, notamment dans les formes de réalisation o la direction des coupures 12 s'éloigne de l'axe de l'étai à partir de l'extréSnité, comme c'est le cas pour les figures 1 et 6, à se détacher du corps de l'étai, par suite de la charge verticale à laquelle elles sont sou- mises, et à descendre cur les c 8 tés de l'étai à mesure que la frette ou anneau inférieur 16 subit une expansion radiale de façon à leur permettre de descendre ainsi et de continuer à retenir le bois du noyau en voie d'écrasement, afin de l'empêcher de se déplacer, de manière incontrôlée, latéralement* par rapport à l'axe de l'étai. Bien que les étais ne présentant que deux coupures, comme c'est le cas pour l'étai des figures 1 et 2, se compor- tent dans une large mesure comme décrit ci-dessus, les étais tels que ceux des figures 6 à 8, dont les noyaux centraux sont entourés par du bois séparé du noyau par des coupures, donnent de meilleurs résultats du-fait que le noyau est en- fermé et retenu sur toute son étendue. L'invention n'est pas limité aux formes de réalisa-' tion telles qu'elles sont décrites en détail ci-dessus, car les frettes ou anneaux toriques pourraient par exemple être remplacés par des bandes plates en acier doux ou en une autre matière flexible appropriée En outre, des coupures 12 et des frettes ou anneaux 16 pourraient être prévus aux deux extrémités de l'étai. 253 '1485 REVENDICATIONS 1 Etai de mine, caractérisé en ce qu'il comprend un poteau en bois ( 10), qui est coupé en ( 12) au niveau de l'une de ses extrémités et sur une partie de sa longueur de façon à former un noyau ( 14) présentant une section ré- duite par rapport à la partie non coupée du poteau, du bois ( 18) situé du côté extérieur de la coupure 12 et une frette ou anneau ( 16) qui entoure le poteau ( 10), en passant au. tour du noyau ( 14) et du bois ( 18) situé à l'extérieur de ce dernier, afin de limiter l'expansion du noyau ( 14) et du bois extérieur ( 18) dans une direction transversale à l'axe du poteau lorsque l'étai est soumis à une charge tendant à le comprimer dans sa direction axiale. 2 Etai selon la revendication 1, caractérisé en ce que le noyau ( 14) est défini par deux coupures ( 12) qui sont pratiquées dans l'extrémité del'étaiàpartirde positions dans cette extrémité o les coupures ( 12) sont parallèles l'une à l'autre et équidistantes de l'axede l'étai. 3 Etai selon la revendication 1, caractérisé en ce que le noyau ( 14) est défini par quatre coupures ( 12) qui sont pratiquées dans l'extrémité de l'étai à partir de posi- tions dans cette extrémité o les coupures sont disposées à angle droit les unes par rapport aux autres autour de l'axe de l'étai. 4 Etai selon la revendication 1, caractérisé en ce que le noyau ( 14) est défini par trois coupures ( 12) qui sont pratiquées dans l'extrémité de l'étai à partir de positions dans cette extrémité o les coupures sont disposées de maniè- re équidistante autour de l'axe de l'étai. 5 Et oi selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que les coupures ( 12) qui définissent le noyau ( 14) sont inclinées à partir de l'extrémité de l'é- tai de façon à se rapprocher de l'axe de celui-ci. 6 Etai selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que les coupures ( 12) qui définissent le noyau ( 14) sont inclinées à partir de llextrémité de Z 531485 l'étai de façon à s'éloigner de l'axe de celui-ci. 7 Etai selon-la revendication 6, caractérisé en ce que les coupures ( 12) ne coupent pas les c 8 tés de l'étai ( 10), de sorte que le bois ( 18) situé à l'extérieur du noyau ( 14) est solidaire du bois de l'étai. 8 Etai selon la revendication 1, caractérisé en ce que le noyau ( 14) est défini par une coupure circulaire ( 12) qui est centrée par rapport à l'axe de l'étai. 9 Etai selon la revendication 1, caractérisé en ce que le noyau est défini par des coupures ( 12) qui s'étendent de façon inclinée à partir des cotés du poteau ( 10) au voi- sinage de son extrémité de façon à se rapprocher de son axe. Etai selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que la frette ou anneau ( 16) est réa- lisé dans une matière flexible. 11 Etai selon la revendication 10, caractérisé en ce que la matière constitutive de la frette ou anneau est de l'acier doux. 12 Etai selon la revendication 10 ou 11, caractérisé en ce qu'il comprend plusieurs frettes ou anneaux ( 16) qui sont espacés l'un de l'autre dans la direction axiale de l'étai sur la lon- gueur du noyau ( 14). 13 Etai selon l'une quelconque des revendications 10 à 12, caractérisé en ce que la frette ou anneau ( 16) présen- te une section circulaireo