Brevet FR2545150A1 — publié le 19841102

La présente invention concerne un matériel de boulonnage de roche pour la fixation de boulon, au moyen d'un agent de cimentation, dans des forages ménagés dans une roche, ce matériel comprenant - un dispositif foreur pour le percement d'un forage dans une roche, - un dispositif d'alimentation pour l'amenée d'un agent de cimentation dans le forage, et - un dispositif de déplacement pour l'enfoncement d'un boulon dans le forage. Dans le boulonnage de roche, on fixe des boulons dans des forages ménagés dans la roche, au moyen d'un agent de cimentation tel que béton, pour renforcer la roche dans des mines et dans des endroits soumis au travail aux explosifs. Dans le boulonnage bétonné, on ménage d'abord un forage dans la roche au moyen du dispositif foreur, puis on envoie du béton dans le forage au moyen du dispositif d'alimentation en poussant un tuyau d'alimentation en béton jusqu'au fond du forage et en refoulant du béton dans le forage tandis qu'on extrait simultanément le tuyau hors de ce dernier. Enfin, on insère un boulon à roche dans le forage rempli de béton et l'on évite que le boulon ne glisse hors du forage à l'aide d'un moyen de verrouillage mécanique ou de quelque autre manière. D'après le brevet SW 417 955, on sait déjà mécaniser un tel boulonnage de roche et effectuer partiellement par télécommande les diverses opérations du boulonnage. Dans le matériel de forage proposé, les organes d'exécution du boulonnage, tels que le dispositif foreur, le dispositif d'amenée de béton et le dispositif de déplacement de boulon, sont montés d'un seul tenant sur une poutre de déplacement reposant sur un chariot formant socle. Le dispositif foreur est de structure telle que les forages ménagés sont plus courts que le dispositif foreur. Le dispositif de déplacement de boulons est destiné à la manutention de boulons de dimensions prescrites. Un inconvénient des matériels de boulonnage analogues à celui selon ledit brevet suédois est que la longueur des boulons à ancrer est à la limite égale à la grandeur du tunnel, parce que la hauteur du tunnel limite la longueur du groupe de boulonnage et par conséquent aussi la profondeur de forage, De plus la cassette à boulons ne peut recevoir à la fois qu'un nombre assez limité de boulons de dimensions prescrites et qu'il faut donc la recharger fréquemment, ce qu'il faut faire au niveau du groupe de boulonnage sous un plafond non renforcé.Ceci augmente le risque d'accidents et empeche de télécommander entièrement le boulonnage à partir du chariot formant socle D'après le boulonnage mécanisé dans les mines, il est connu en soi d'utiliser un fil métallique ou un cible torons comme boulons pour des forages pouvant avoir jusqu'à 10 à 50 m de profondeur. Dans ce cas, on ménage d'avance les forages dans la roche au moyen d'un dispositif de forage indépendant. On enfonce ensuite manuellement ou mécaniquement le boulon jusqu'au fond du forage, après quoi on remplit le forage de béton. Ce boulonnage est lent et oblige à travailler sous un plafond non renforcé, ce qui menace gravement la sécurité. La présente invention a pour but de proposer un matériel convenant pour le boulonnage de tunnels et autres espaces de grandeur limitée, matériel permettant d'éviter les inconvénients ci-dessus et d'utiliser, pour le boulonnage, des boulons dont la longueur ne dépend pas de la grandeur du tunnel à boulonner. On atteint ce but au moyen d'un matériel de boulonnage suivant l'invention, caractérisé en ce que - le dispositif de forage est un dispositif de forage à tige en plusieurs éléments permettant de ménager un forage de longueur supérieure à la longueur du matériel de boulonnage suivant la direction de forage, et en ce que - le dispositif de déplacement comprend un mécanisme de déplacement permettant d enfoncer dans le forage un boulon de longueur supérieure à ladite longueur du matériel de boulonnage. L'invention repose sur l'idée que, en utilisant comme dispositif de forage foreur du matériel de boulonnage, un dispositif de percement de long forage conjointement avec un dispositif de déplacement de boulons n'exigeant pas des boulons de longueur prescrite, il est possible de ménager dans la roche des forages dont la profondeur n'est pas limitée par la grandeur du tunnel et de poser dans les forages des boulons de longueur correspondante, la longueur de ces boulons n'étant pas limitée par la grandeur du tunnel. Comme matériau formant boulon, il est possible d'utiliser toute espèce de matériau, tel que barre d'acier cannelée, filin en acier, câble à torons ou équivalent. Puisque la longueur des boulons n'est pas critique, on peut faire arriver le matériau formant boulons de tourets ou écheveaux sous forme continue ou sous forme de tronçons précoupés de longueur prescrite, à partir d'un déport de stockage qui peut entre prévu à proximité du lieu de conduite du travail, de sorte qu'il n'est nullement nécessaire de travailler sous plafond non renforce. Tous ces aspects permettent d'effectuer un boulonnage mécanisé et pleinement télécommandé, par exemple à partir de dessous un abri de sécurité. On va maintenant décrire l'invention plus en détail en se référant aux dessins annexés, sur lesquels - Figure 1 est une vue latérale d'un matériel de boulonnage suivant l'invention, monté sur un chariot formant socle - Figure 2 est une vue grossie du matériel de boulonnage vu à partir du poste de l'opérateur - Figure 3 est une vue en coupe suivant la ligne III-III de la figure 2 - Figure 4 illustre sehématiquement le mode de fonctionnement du dispositif de déplacement de boulon ; et - Figure 5 est une vue latérale du dispositif de sectionnement de boulon Le matériel de boulonnage suivant l'invention comprend, en tant qu'éléments principaux, une poutre de bâti 1, un dispositif foreur 22 un dispositif 3 d'amenée d'agent de cimentation et un dispositif 4 de déplacement de boulon. Le dispositif de forage 2 est un dispositif de forage à tige en plusieurs éléments qui comprend une foreuse 5 et un râtelier à tiges de fleuret o. La tige de fleuret peut etre déplacée le long de la poutre-de bâti au moyen d'un dispositif de déplacement non représenté, d'une manière connue en soi. Le râtelier à tiges est muni de bras de déplacement 7 et 7' destinés à déplacer les tiges de fleuret entre la foreuse et le râtelier. A cette fin, les bras de déplacement sont munis de mâchoires, qui peuvent être ouvertes et fermées au moyen de cylindres 10. Le bras de déplacement fixe 7' sert à immobiliser le coussinet de prolongement de la tige pendant que la foreuse 5 est séparée par dévissage d'avec la tige de fleuret. Le bras de déplacement 7, muni d'un mécanisme de rotation, sert à faire tourner la tige de fleuret pendant que celle-ci est en cours de dépose ou de pose sur la chaste de tiges de fleuret. Le râtelier peut etre entrainé en rotation par un moteur 8 et les bras de déplacement peuvent être déplacés par des vérins 9. A l'extrémité de la poutre de bâti est placé un support de centrage 11. Le dispositif 3 d'alimentation en agent de cimentation comprend un tuyau d'alimentation 12, qui est supporté par un guide fixe 13 et traverse un mécanisme d'alimentation 14 connu en soi. Le mécanisme d'alimentation est articulé au moyen d'une chape 15 sur la poutre de bâti de façon à pouvoir pivoter entre la position inclinée représentée sur la figure 2 et une position parallèle à la poutre de bâti. Le moteur de commande prévu pour déplacer les galets 16 du mécanisme d'alimentation est indiqué en 17. L'extrémité du tuyau est supportée dans un guide 18 placé à l'extrémité du guide 13. Le guide 18 peut tre déplacé transversalement au moyen d'un vérin 19. L'autre extrémité du tuyau est reliée, au moyen d'une pompe non représentée, à un réservoir d'agent de cimentation. Le dispositif de déplacement de boulon 4 comprend un mécanisme de déplacement 20, fixé à un support 21, qui est articulé au moyen de paliers 22 sur la poutre de bâti de façon à pouvoir pivoter dans un plan perpendiculaire à la poutre de bati sous l'effet d'un vérin 23. Le mécanis- me de déplacement comprend trois galets mus mécaniquement 24 d'extraction d'un filin d'acier 25 servant de boulon. Le moteur d'entrainement des galets d'extraction est disi- gné par la référence numérique 26. Un dispositif de sectionnement 27 est monté à coté du mécanisme de déplacement sur le meme support de façon que sa mâchoire soit sensiblement concentrique au trajet d'entratnement passant entre les galets d'extraction 24. Le dispositif de sectionnement est muni d'une contre-pidce fixe 28 et d'un outil de coupe déplaçable 29 (figure 5), manoeuvré par un vérin désigné par la référence numérique 30. Le matériel de boulonnage est de préférence fixé à un bras de positionnement 31, supporté par un chariot de forage 32 ou par tout autre socle sur lequel sont montés les éléments de commande et de manoeuvre ainsi que le réservoir d'agent de cimentation et un touret 34, de sorte qu'on peut opérer le boulonnage de manière complètement mécanique et entièrement à partir du chariot formant socle. Le matériel fonctionne comme suit Au moyen du dispositif de forage 2, on ménage dans la roche un forage 33 de longueur souhaitée par forage au moyen d'une tige en plusieurs éléments (figure 1), après quoi on replace les tiges de fleuret dans le râtelier et l'on amène la foreuse dans la position rétractée représen- tée sur la figure 2. Le mécanisme 14 d'alimentation du tuyau d'agent de cimentation, y compris son guide, pivote sous l'effet du vérin 19 de la position de rétraction dans la poutre de bâti jusqu'à la position d'alimentation représentée sur lafigure 2, de sorte que la pointe du tuyau se trouve placée au centre de forage A. Au moyen du mécanisme d'ali- mentation, on repousse le tuyau au fond du forage, tout en refoulant de l'agent de cimentation dans le forage de façon a remplir ce dernier d'agent de cimentation. Finalement, on réintroduit a pvotement le dispositif d'alimentation 3 dans la poutre de bâti. On fait pivoter le dispositif de déplacement de boulon 4, au moyen du vérin 23, de la position rétractée représentée sur la figure 3 3usaugen position de déplacement, ce qui amène l'extrémité du filin d'acier supporté par le mécanisme de déplacement au centre de forage. Ensuite, on pousse le filin d'acier au fond du forage au moyen de méca- nisme de déplacement et on le coupe au moyen du dispositif de sectionnement 27. Finalement, on ramène à pivotement le dispositif de déplacement dans la position rétractée. Dans le cas d'un matériau à boulon rigide ou relativement rigide, il est possible de presser les galets du mécanisme de déplacement l'un vers l'autre de façon que le boulon placé entre eux prenne une certaine courbure, comme représenté schématiquement sur la figure 4. Grâce à cette courbure, le boulon se trouve pressé contre la paroi du forage et est mieux maintenu dans ce dernier pendant le durcissement de l'agent de cimentation. On remarquera que, grâce au dispositif de forage à tige en plusieurs éléments, on peut ménager dans la roche des forages plus longs que le dispositif de forage et que le dispositif de déplacement de boulon permet la pose, dans chaque cas concret, de boulons de longueur égale à celle du forage. Ainsi, les dimensions du tunnel, à renforcer ne limitent pas la longueur des boulons à roche à utiliser. Bien entendu, il est aussi possible d'utiliser le matériel à la pose de boulons plus courts que le dispositif de forage en utilisant du matériau formant boulon bobiné sur un touret. Lorsqu'on utilise des boulons de longueur prescrite coupés d'avance, on peut les amener à l'intérieur du mécanisme de déplacement, à partir de l'extérieur du matériel de forage, au moyen d'un tuyau de guidage Les dessins et la description qui s'y rapporte ne sont donns qu'à titre d'exemple de mise en oeuvre du principe de l'invention. On pourra apporter des modifications de detail au mécanisme de boulonnage suivant l'invention sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Matériel de boulonnage pour la fixation de boulons au moyen d1un agent de cimentation dans des forages ménagés dans de la roche, comprenant - un dispositif de forage (23 pour le percement d'un forage dans la roche, - un dispositif d'alimentation (3) pour l'amenée d'un agent de cisentation dans le forage, et - un dispositif de déplacement (4) pour l'enf on- cement d'un boulon (25) dans le forage, caractérisé en ce que :: - le dispositif de forage (2) est un dispositif de forage à tiges en plusieurs éléments pour le percement d'un forage (33) plus long que le matériel de boulonnage ne l'est suivant la direction de forage, et - le dispositif de-déplacement (4) comprend un mécanisme de déplacement (20) pour l'enfoncement dans le forage d'un boulon (25) de longueur supérieure à ladite longueur du matériel de boulonnage. 2. Matériel de boulonnage selon la revendication 1, caractérisé en ce que la poutre de bâti (1) d'un matériel de forage à tige en plusieurs éléments (2) est fixée à un bras de positionnement (31) supporté par un socle de forage (32). 3. Matériel de boulonnage selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le mécanisme de déplacement de boulon (20) est agencé pour faire arriver un boulon continu (25) d'un écheveau ou d'un touret (34). 4. Matériel de boulonnage selon la revendication 3, caractérisé en ce que le dispositif de déplacement (4) est muni d'un dispositif (27) de sectionnement du boulon (25). 5. Matériel de boulonnage selon la revendication 3, caractérisé en ce que le mécanisme de déplacement de boulon (20) est muni de galets d'extraction entraînés mEca- niquement (34) pour ltentraînement du boulon, lesdits galets étant placés sur des cotés opposés du trajet de mouvement du boon (25). 6. Matériel de boulonnage selon la revendication 5, caractérisé en ce que les galets d'extraction (24) sont intercalés et déplaçables l'un vers l'autre pour cintrer le boulon (25) placé entre eux.