Brevet FR2526416A1 — publié le 19831110

La présente invention concerne le domaine des barrages ou autres dispositifs de colmatage de galeries dans les mines, et a pour objet un procédé de réalisation de tels barrages en plâtre ou anhydrite allégé. L'invention a également pour objet un dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé, ainsi que le mélange utilisé. Actuellement, la réalisation de barrages ou autres dispositifs de colmatage dans les galeries de mines est généralement effectuée au moyen de mousse expansée, d'anhydrite, ou de plâtre. A cet effet, dans le cas de réalisation de barrages en mousse, les galeries sont obturées au moyen d'une ou de plusieurs parois en planches distantes d'un ou de plusieurs mètres, et l'espace ainsi délimité est rempli avec une mousse pré-expansée du type urée-formol ou avec une mousse auto-gonflante du type phénol-formol, qui forme un bouchon étanche à l'air. Les barrages en anhydrite sont réalisés par intro- duction entre deux parois de planches d'un mélange d'anhy- drite, de catalyseur et d'eau, qui durcit très vite en formant un bloc à haute résistance mécanique Les barrages de ce type tendent à se généraliser du fait que les matières premières utilisées sont d'un prix de revient très faible. Cependant, du fait de la dureté du bloc obtenu, ce dernier peut poinçonner le toit ou la sole des galeries qui sont moins dures que l'anhydrite. Les barrages en plâtre sont également d'utilisation courante et sont réalisés par fermeture de la galerie au moyen d'une paroi en planches étanches derrière laquelle est introduit un mélange d'eau et de plâtre Ce mélange est effectué au moyen d'une machine à plâtre et est pompé grâce à des conduites de 100 à 1000 mètres de long débou- chant derrière la paroi étanche Le plâtre rempli alors lentement l'espace vide et pénètre dans les fissures des parements réalisant ainsi un barrage très solide. Cependant, ce procédé de réalisation de barrages par plâtrage nécessite un transport souterrain onéreux de grandes quantités de matières premières et un surdosage 2 2526416 du mélange en eau afin d'éviter tout risque de prise dans les conduites de grandes longueurs En outre, l'eau excé- dentaire surnage et laisse un vide préjudiciable au sommet du barrage après son évaporation. La présente invention a pour but de pallier ces inconvénients. Elle a, en effet, pour objet un procédé de réalisation de barrages pour les mines en plâtre ou anhydrite allégé, caractérisé en ce qu'il consiste à mélan- ger le plâtre ou l'anhydrite avec une mousse aqueuse stable, constituée par un liquide moussant et par de l'eau, réticulée ou non, puis à mettre le mélange obtenu en place entre les parois délimitant le barrage, par pompage, ou autre, le produit obtenu s'expansant alors dans une mesure comprise entre 10 % et 300 % en fonction de la quantité de mousse additionnée, et présentant une structure finale alvéolaire allégée. L'invention a également pour objet un dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé, constitué par un réservoir de plâtre, par une chambre de mélange et par une pompe de refoulement, caractérisé en ce que la conduite c'eau alimentant la chambre de mélange est munie d'un appareil comportant un réservoir pour le liquide moussant équipé d'un doseur et une chambre de moussage pourvue d'une prise d'air. L'invention sera mieux comprise grâce à la description ci-après, qui se rapporte à un mode de réalisation préféré, donné à titre d'exemple non limitatif, et expliqué avec référence au dessin schématique annexé, dans lequel la figure 1 est une vue en coupe d'un dispositif pour la mise en oeuvre du procédé conforme à l'invention appliqué au plâtre, et la figure 2 est une vue en coupe d'un dispositif pour la préparation d'un mélange à base d'anhydrite. Le procédé de réalisation de barrages pour les mines en plâtre allégé consiste à mélanger le plâtre provenant du réservoir 1 dans la chambre de mélange 2 d'une machine à plâtrer avec une mousse aqueuse provenant 3 2 2526416 d'une chambre de moussage 3 d'un appareil 4 équipée d'une prise d'air 5, dans laquelle un liquide moussant, issu d'un réservoir 6, équipé d'un doseur, est mélangé à l'eau prove- nant de la conduite 7 d'alimentation de la chambre de mélange 2, puis à pomper le mélange obtenu vers le barrage à réaliser au moyen de la pompe de refoulement 8. L'appareil 4 constitué par la chambre de moussage 3 et par le réservoir à liquide moussant 6 est monté sur la conduite 7 d'alimentation de la chambre de mélange 2. La mousse aqueuse peut être réticulée ou non, c'est-à-dire renforcée ou non par des résines Dans le cas d'un mélange à base de plâtre, le liquide moussant mélangé à l'eau est avantageusement un mouillant à mousse très stable en milieu alcalin tel qu'un alkyl ether sulfate de sodium, ou produit analogue Dans le cas d'une utilisation de mousse réticulée, l'agent moussant est avantageusement de l'urée-formol catalysé et est mélangé au plâtre à proximité du barrage à réaliser. Dans le-procédé conforme à l'invention, l'eau de gâchage est donc remplacée par la mousse aqueuse, qui, grâce à l'air oclus dans ses microbulles allège le mélange et permet une diminution comprise entre 10 % et 50 % de la quantité de plâtre mise en oeuvre entraînant une économie correspondante de frais de matières premières, ainsi qu'une économie de transport au fond. La transformation en mousse du mélange eau-liquide moussant s'effectue lors du passage dans la chambre de moussage 3, puis la mousse obtenue mouille le plâtre sec et le gâche lorsqu'elle arrive au contact de ce dernier. Le plâtre ainsi gâché ne rejette plus d'eau excédentaire du fait que cette dernière est retenue par les bulles d'air. Conformément à une variante de réalisation de l'invention, il est également possible de réaliser un gâchage préalable du plâtre avec 80 % à 90 % de la quantité nécessaire d'eau, puis d'ajouter le reste d'eau sous forme de mousse aqueuse, l'ensemble étant alors brassé dans la chambre de mélange 2. Il est également possible, suivant une autre variante de réalisation de l'invention, afin de conférer au mélange une certaine souplesse, d'ajouter au liquide mous- sant des résines hydrosolubles, telles que des acrylates, ou des poly-alkylène avec terminaux isocianates. L'invention a également pour objet un mélange expansé à base de plâtre obtenu par mise en oeuvre du procédé décrit ci-dessus. Ainsi, à titre d'exemple, un mélange à base de plâtre expansé à 100 % présente la composition préféren- tielle suivante: parties de plâtre parties d'eau 0,06 partie de-liquide moussant du type alkyl ether sulfate de sodium. Un mélange à base de plâtre allégé et plastique dont le taux d'expansion est de 50 % présente la composi- tion préférentielle suivante: parties de plâtre parties d'eau 0,06 partie de liquide moussant 6 parties de résines hydrosolubles du type prépolymère M D I. Suivant une autre variante de réalisation de l'invention, un mélange à base de plâtre allégé ayant un taux d'expansion d'environ 70 % et convenant particulière- ment au gunitage présente avantageusement la composition préférentielle suivante: parties de plâtre parties d'eau 0,06 partie de liquide moussant 0,6 partie d'un produit de modification de rhéologie du type polysaccharide. Pour la réalisation d'un mélange à base de plâtre expansé à 80 % avec une mousse réticulée, ce dernier présen- te la composition préférentielle suivante parties de plâtre parties d'eau parties de mousse urée-formol catalysée présen- tant une densité à sec de 20 kg/m 3. 2 2526416 Dans le cas de réalisation d'un mélange à base d'anhydrite (figure 2), le procédé consiste à mélanger dans une machine moussante connue 9, telle que celle décrite dans la demande française de brevet 77 33674, deux compo- sants, dont l'un est une résine urée-formol en solution aqueuse, et l'autre une solution aqueuse d'un mouillant et d'un catalyseur de type acide ou basique, puis à mélanger sur le lieu d'utilisation, par turbulence, au moyen d'une tuyère 10, la mousse réticulée obtenue à l'anhydrite poudreuse préalablement mélangée à un catalyseur poudreux, l'injection de mousse s'effectuant avantageusement dans l'axe de la tuyère, de telle sorte que ladite mousse soit entourée et dispersée par les grains d'anhydrite en mouve- ment, l'eau de gâchage 11 pouvant être injectée à travers la tuyère 10, ou sur sa périphérie 12, le transport de l'anhydrite poudreuse mélangée à son catalyseur poudreux pouvant être effectué sur de très grandes distances. Du fait que l'anhydrite utilisée dans les mines présente une granulométrie comprise entre O et 6 mm, il est nécessaire de réticuler la mousse afin d'en augmenter la consistance et la résistance mécanique et d'éviter que les gros grains lourds ne l'écrasent A cet effet, on utilise une résine de réticulation du type urée formol, ou analogue. A titre d'exemple, un mélange à base d'anhydrite ayant une expansion de 30 % présente avantageusement la composition préférentielle suivante: parties d'anhydrite de granulométrie O 6 mm 1 partie de catalyseur 10 parties d'eau 6-10 'parties de mousse réticulée urée formol de densité à sec 20 kg/m 3. Selon une variante de réalisation du procédé con- forme à l'invention, il est également possible de réaliser le mélange de plâtre ou d'anhydrite et de mousse par simple brassage dans un récipient ou au moyen d'une bétonnière. Conformément à une autre caractéristique de l'in- vention, le mélange allégé obtenu peut également être utilisé comme matière de remplissage de gaines pour le 6 2526415 garnissage de cadres. Grâce au procédé conforme à l'invention, il est possible, par variation de la quantité de mousse, réticulée ou non, mélangée au plâtre ou à l'anhydrite, d'obtenir des taux d'expansion compris entre 10 % et 30 %, ces taux étant proportionnels à la quantité de mousse ajoutée, et la résistance mécanique diminuant de manière correspondante. Ainsi, toutes les conditions d'exploitation peuvent être satisfaites, un fort taux d'expansion pouvant être adopté pour un remplissage simple, alors que la réalisation de piliers sera effectuée avec un faible taux d'expansion. En outre, les matériels utilisés pour la mise en oeuvre du procédé peuvent être nettoyés facilement et rapidement par simple rinçage à l'eau. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits Des modifications restent possibles, notamment du point de vue de la composition des divers mélanges, sans sortir pour autant du domaine de protection de l'invention. 7 2526416 -R E V E N D I C A T I O N S- 1 Procédé de réalisation de barrages pour les mines en plâtre ou anhydrite allégé, caractérisé en ce qu'il consiste à mélanger le plâtre ou l'anhydrite avec une mousse aqueuse stable, constituée par un liquide moussant et par de l'eau, réticulée ou non, puis à mettre le mélange obtenu en place entre les parois délimitant le barrage, par pompage, ou autre, le produit obtenu s'expan- sant alors dans une mesure comprise entre 10 % et 300 % en fonction de la quantité de mousse additionnée, et présentant une structure finale alvéolaire allégée. 2 Procédé, suivant la revendication 1, caractérisé en ce que, dans le cas d'un mélange à base de plâtre, le liquide moussant mélangé à l'eau est avantageusement un mouillant à mousse très stable en milieu alcalin, tel qu'un alkyl ether sulfate de sodium, ou produit analogue. 3 Procédé, suivant l'une quelconque des revendica- tions 1 et 2, caractérisé en ce que, dans le cas d'une uti- lisation de mousse réticulée, l'agent moussant est avanta- geusement de l'urée-formol catalysé et est mélangé au plâtre à proximité du barrage à réaliser. 4 Procédé, suivant l'une quelconque des revendica- tions 1 à 3, caractérisé en ce qu'il consiste à réaliser un gâchage préalable du plâtre avec 80 % à 90 % de la quantité nécessaire d'eau, puis à ajouter le reste d'eau sous forme de mousse aqueuse, l'ensemble étant alors brassé dans la chambre de mélange ( 2). Procédé, suivant l'une quelconque des revendica- tions 1 à 4, caractérisé en ce que, afin de conférer au mélange une certaine souplesse, il consiste à ajouter au liquide moussant des résines hydrosolubles, telles que des acrylates ou des poly-alkylène avec terminaux isocianates. 6 Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé, suivant l'une quelconque des revendications 1 à 5, constitué par un réservoir ( 1) de plâtre, par une chambre de mélange ( 2) et par une pompe de refoulement ( 8), caractérisé en ce que la conduite d'eau ( 7) alimentant la chambre de mélange ( 2) est munie d'un appareil ( 4) comportant un réservoir ( 6) pour le liquide moussant équipé d'un doseur et une chambre 8 2526416 de moussage ( 3) pourvue d'une prise d'air ( 5). 7 Mélange à base de plâtre utilisé dans le procédé suivant l'une quelconque des revendications 1, 2 et 4, caractérisé en ce que, pour une expansion à 100 %,il présen- te la composition préférentielle suivante parties de plâtre parties d'eau 0,06 partie de liquide moussant du type alkyl ether sulfate de sodium. 8 Mélange à base de plâtre utilisé dans le procédé suivant l'une quelconque des revendications 1, 2, 4 et 5, caractérisé en ce que, pour un taux d'expansion de 50 X, il présente la composition préférentielle suivante parties de plâtre 60 parties d'eau 0, 06 partie de liquide moussant 6 parties de résines hydrosolubles du type prépolymère M D I. 9 Mélange à base de plâtre utilisé dans le procédé suivant l'une quelconque des revendications 1, 2, 4 et 5, caractérisé en ce que, pour un taux d'expansion d'environ 70 %, il présente avantageusement la composition préférentielle suivante: parties de plâtre 60 parties d'eau 0,06 partie de liquide moussant 0,6 partie d'un produit de modification de rhéologie du type polysaccharide, ce mélange convenant particulièrement au gunitage. 10 Mélange à base de plâtre utilisé dans le procédé suivant l'une quelconque des revendications 1, 3 et 4, caractérisé en ce que, pour une expansion à 80 %, il présente la composition préférentielle suivante parties de plâtre 100 parties d'eau parties de mousse urée formol catalysée présentant une densité à sec de 20 kg/m 11 Procédé, suivant la revendication 1, caracté- risé en ce que pour la réalisation d'un mélange à base 9 2526415 d'anhydrite, il consiste à mélanger dans une machine moussante connue ( 9) , deux composants, dont l'un est une résine urée-formol en solution aqueuse, et l'autre une solution aqueuse d'un mouillant et d'un catalyseur de type acide ou basique, puis à mélanger sur le lieu d'utilisation, par turbulence, au moyen d'une tuyère ( 10), la mousse réticulée obtenue à l'anhydrite poudreuse préalablement mélangée à un catalyseur poudreux, l'injection de mousse s'effectuant avantageusement dans l'axe de la tuyère ( 10), de telle sorte que ladite mousse soit entourée et dispersée par les grains d'anhydrite en mouvement, l'eau de gâchage ( 11) pouvant être injectée à travers la tuyère ( 10), ou sur sa périphérie ( 12). 12 Mélange à base d'anhydrite utilisé dans le procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 et 11, caractérisé en ce que, pour une expansion de 30 %, il présente avantageusement la composition préférentielle suivante parties d'anhydrite de granulométrie 0-6 mm 1 partie de catalyseur parties d'eau 6-10 parties de mousse réticulée urée-formol de densité à sec 20 kg/m 13 Procédé, suivant l'une quelconque des revendi- cations 1 à 5 et 11, caractérisé en ce qu'il consiste à réaliser le mélange de plâtre ou d'andydrite et de mousse par simple brassage dans un récipient ou au moyen d'une bétonnière. 14 Mélange allégé obtenu par application du procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 5, et 11, et suivant l'une quelconque des revendications 7 à , et 12, caractérisé en ce qu'il sert comme matière de remplissage de gaines pour le garnissage de cadres.