Brevet FR2560617A1 — publié le 19850906

o25 o 6061 DISPOSITIF DE COLMATAGE DE TROUS FORES La présente invention se rapporte à un dispositif destiné à colmater un trou foré ménagé dans une roche ébouleuse ou dans une maçonnerie friable, trou par l'intermédiaire duquel un agent de consolidation fluide et durcissable est injecté sous pression dans la roche ou la maçonnerie. Il est possible d'accroître la solidité d'une roche ébouleuse (fissurée) ou d'une maçonnerie friable en injectant ou en introduisant sous pression, dans les fissures, les crevasses, les limets ou les fractures, un agent de consoli- dation qui durcit après son injection. L'agent de consolidation, en général liquide est intro- duit de part en part, sous une forte pression atteignant par- tiellement jusqu'à 150 bars, par l'intermédiaire de trous élaborés préalablement dans la roche ou dans la maçonnerie. Ainsi, cette pression élevée oblige à fermer hermétiquement les trous, au voisinage de leur embouchure, de telle façon que l'agent de consolidation soit empêché de refluer et de sortir desdits trous forés. Les dispositifs de colmatage, utilisés jusqu'à présent en particulier dans des exploitations minières souterraines et se présentant sous la forme des sondes d'imprégnation connues, sont toujours de nouveau extraits des trous forés à l'achè- vement des travaux d'introduction sous pression, puis assignés à une utilisation ultérieure. Dans ce cas cependant, il faut veiller avec grand soin à ce que l'agent de consolidation soit également suffisamment durci. En effet, les sondes d'imprégna- tion sont très souvent extraites des trous forés alors que l'agent de consolidation n'a pas encore durci. Ce dernier est alors projeté hors des trous forés et il provoque des bles- sures des équipes d'intervention. 2 2560617 L'invention a par conséquent pour objet de proposer des mesures grâce auxquelles il est possible d'éviter à coup sûr que du produit de consolidation encore liquide sorte des trous forés. Conformément à l'invention, cet objet est atteint par le fait que le dispositif comporte un tube qui, bloqué dans l'embouchure du trou foré à l'aide d'un tuyau souple gonfla- ble fixé hermétiquement dans le sens périphérique, présente à l'une de ses extrémités un raccord permettant l'admission du liquide de consolidation ainsi qu'un clapet anti-retour et, à son autre extrémité, une fermeture qui s'ouvre en fonction de la pression, la zone longitudinale comprise entre ledit rac- cord et ladite fermeture présentant une jonction entre l'espace interne du tube et la chambre délimitée d'une part par le tuyau souple gonflable et d'autre part par la surface exté- rieure du tube, ladite jonction logeant un bloqueur qui empêche le reflux du liquide de consolidation vers l'espace interne du tube. La caractéristique essentielle du dispositif de l'inven- tion réside dans le fait que ce colmateur pour trous forés per- met, certes, d'injecter l'agent de consolidation dans une roche ébouleuse ou dans une maçonnerie friable, mais que, à la différence d'une sonde d'imprégnation ou d'injection, ledit colmateur demeure dans l'embouchure du trou foré. Après la mise à l'arrêt de la pompe qui refoule l'agent de consolida- tion comprimé dans la roche ou la maçonnerie, le colmateur empêche dans cette condition l'agent de consolidation encore liquide de jaillir hors des trous forés et de blesser les équi- pes intervenantes. A cette fin, le colmateur pour trous forés possède à son extrémité externe un raccord d'admission du liquide de conso- lidation. Le conduit d'amenée de ce liquide est par conséquent ajusté sur ledit raccord. Le liquide de consolidation pénètre à l'intérieur du tube par l'intermédiaire du clapet anti- retour et la fermeture prévue à l'extrémité interne de ce tube empêche ledit liquide de déborder dans la roche ou la maçon- nerie. Lorsqu'une pression déterminée a été atteinte, le 3 2 52560617 bloqueur incorporé dans la jonction entre l'espace interne du tube et la chambre intercalée entre le tuyau souple gonflable et la surface dudit tube s'ouvre, si bien que le liquide de consolidation peut pénétrer dans cette chambre et presse fer- mement le tuyau gonflable contre la roche ou la maçonnerie au voisinage du trou foré. Ce liquide ne peut sortir de la cham- bre ni vers l'avant, ni vers l'arrière, parce que le tuyau souple gonflable est maintenu appliqué hermétiquement sur le tube par des douilles aux extrémités interne et externe dudit tube. Lorsque le liquide de consolidation continue d'affluer, la pression régnant à l'intérieur du tube continue naturelle- ment de croître jusqu'à ce qu'elle atteigne une valeur telle que la fermeture s'ouvre et permette au liquide injecté de parvenir librement dans la roche ou la maçonnerie. Lorsque le processus d'injection est achevé et que la pression du liquide a chuté jusqu'à zéro, le tuyau souple gonflable continue d'être pressé contre la roche ou la maçonne- rie, du fait que le bloqueur incorporé dans la jonction empêche le liquide de consolidation de refluer dans l'espace interne du tube à partir de la chambre située entre ledit tuyau gonflable et la surface dudit tube. Selon un autre perfectionnement de l'invention, le raccord peut être réalisé sous la forme d'un manchon fileté à filetage externe. Cette caractéristique facilite tant l'accouplement à un conduit d'admission du liquide de consolidation que le désaccouplement d'avec ce conduit une fois l'injection achevée. Le clapet anti-retour logé dans le manchon fileté empêche l'agent de consolidation, éventuellement encore liquide, de s'écouler vers l'extérieur. Ainsi, il est possible de procéder déjà à une injection dans le trou foré suivant, sans devoir attendre le durcissement de l'agent de consolidation. Le con- duit d'admission vissé sur le filetage externe du manchon fileté constitue en outre dans ce cas un dispositif de sécuri- té qui empêche le tuyau souple gonflableysoumis à une pression, de déraper hors du trou foré par rapport au tube. Selon une forme de réalisation avantageuse du clapet anti- retour incorporé dans le manchon fileté, ce clapet anti-retour 4 2560617 situé du côté du raccord peut se composer d'un obturateur sphérique, d'un siège ménagé sur un fourreau emmanché à force dans le manchon fileté, ainsi que d'un ressort hélicoïdal de compression qui presse ledit obturateur contre ledit siège. Il s'agit d'éléments simples qui ne nécessitent aucun entretien et sont d'une fabrication et d'un montage aisés. Judicieusement, la butée d'arrêt du ressort hélicoïdal de compression est formée par un boulon ou un goujon qui est enfoncé transver- salement à travers le tube,mais ne fait pas saillie au-delà de la périphérie de ce dernier. Selon une autre caractéristique, le bloqueur situé dans la jonction radiale consiste en une garniture dilatable radia- lement qui, par suite de l'élasticité propre dont elle est douée, est noyée hermétiquement dans une gorge circonférentiel- le façonnée dans la région médiane du tube. Cette garniture peut consister par exemple en un tuyau flexible qui recouvre des canaux transversaux élaborés dans la paroi du tube. Cependant, la garniture peut se soulever à l'écart des canaux sous l'effet de la pression du liquide de consolidation, de sorte que ce liquide peut pénétrer dans la chambre intercalée entre le tuyau souple gonflable et la surface du tube, en passant en regard des bords de ladite garniture. Lorsque le liquide de consolidation cesse d'affluer, la garniture s'appli- que de nouveau automatiquement sur les canaux, si bien que le liquide situé dans la chambre comprise entre le tuyau souple gonflable et la surface du tube ne peut pas refluer dans l'espa- ce interne dudit tube et maintient de la sorte ledit tuyau souple pressé contre la paroi du trou foré. Selon une autre caractéristique de l'invention, la ferme- ture qui se trouve à l'extrémité interne du tube, et qui empê- che le liquide de consolidation d'être refoulé dans la roche ou la maçonnerie jusqu'à ce que le tuyau souple gonflable soit appliqué de manière irréprochable contre la paroi du trou foré, possède un organe de blocage déformable sous pression. Dans une forme de réalisation, l'organe de blocage peut consister en une bille en matière plastique interposée entre un corps conformé en une douille formant siège et une contre-butée. 2560617 Cette bille conserve sa forme ainsi que sa fonction de bloca- ge aussi longtemps que la pression qui règne à l'intérieur du tube n'est pas encore suffisante pour pousser ladite bille à travers le corps consistant en une douille formant siège. Ce n'est que lorsque la pression est suffisamment élevée (ce qui signifie que le tuyau souple gonflable porte irréprochablement contre la paroi du trou foré) que la bille est déformée par la pression du liquide de consolidation et est poussée à travers la douille formant siège. Après sa sortie et sa péné- tration dans le trou foré, cette bille libère ensuite le trajet d'écoulement du liquide de consolidation jusque dans la roche ou la maçonnerie. - Selon une autre forme de réalisation, l'organe de blocage peut consister en une bille ou en un bouchon en matière plas- tique emmanché à force dans l'extrémité interne du tube. Dans ce cas, il n'est prévu ni contre-butée, ni corps conformé en une douille formant siège. La bille ou le bouchon en matière plastique épouse les cotes de l'extrémité interne du tube,de telle façon que cette bille ou ce bouchon ne puisse se déformer, et quitter l'extrémité interne du tube pour pénétrer dans la roche ou la maçonnerie, que lorsqu'il règne une pression coin- çant irréprochablement le tuyau souple gonflable, ce qui dégage le trajet d'injection du liquide de consolidation. En outre, la contre-butée peut être constituée par un goujon de retenue qui traverse transversalement l'extrémité interne du tube, fait saillie périphériquement au-delà de ce tube et forme une butée pour le tuyau souple gonflable. L'avan- tage de cette forme de réalisation consiste en ce que le goujon de retenue empêche le tuyau souple gonflable de se mouvoir par rapport au tube dans le cas o ce tuyau souple sous pression accuserait une telle propension. L'invention va à présent être décrite plus en détail, à titre d'exemples nullement limitatifs, en regard du dessin annexé sur lequel: la figure 1 est une coupe longitudinale verticale d'un colmateur pour trous forés; et les figures 2 et 3 sont des coupes longitudinales verticales fragmentaires illustrant respectivement deux autres formes de réalisation de la zone extrême interne du colmateur de la figure 1. Sur la figure 1, la référence 1 désigne un colmateur pour trous forés, par l'intermédiaire duquel un agent liquide de consolidation peut être injecté dans une roche ébouleuse (fissurée) ou dans une maçonnerie friable, non représentée en détail. Le colmateur 1 demeure dans le trou foré après que le liquide de consolidation y a été introduit sous pression, et il empêche du liquide de consolidation non encore durci de sortir dudit trou. Le colmateur 1,pouvant être engagé au voisinage de l'em- bouchure du trou foré,présente un tube rectiligne 2 pouvant être maintenu à demeure dans ladite embouchure du trou à l'aide d'un tuyau souple gonflable 3 fixé dans le sens périphé- rique. Ce tuyau souple 3 est dilatable radialement et il est fixe ' hermétiquement sur le tube 2, par ses extrémités, au moyen de douilles 4. A son extrémité externe 25, le tube 2 comporte un raccord 5 d'admission du liquide de consolidation, ainsi qu'un clapet anti-retour 6. A son extrémité interne 23, ledit tube est muni d'une fermeture 7 qui s'ouvre en fonction de la pression. Une jonction, formée par plusieurs canaux radiaux 8 et reliant l'espace interne 9 du tube à une chambre 11 délimitée d'une part par le tuyau souple gonflable 3 et d'autre part par la surface 10 dudit tube, est élaborée dans la zone longitudinale comprise entre le raccord 5 et la fermeture 7. Un bloqueur 12, incorporé dans cette jonction 8, empêche le liquide de consoli- dation de refluer de la chambre 11 dans l'espace interne 9 du tube. La figure 1 montre en outre que le raccord 5 est réalisé sous la forme d'un manchon fileté à filetage externe 13. Un conduit d'admission du liquide de consolidation est vissé sur ce filetage 13. Le clapet antiretour 6 logé dans le raccord fileté 5 se compose d'un obturateur sphérique 14, d'un siège élaboré sur un fourreau 16 emmanché à force dans ledit raccord 5, ainsi que d'un ressort hélicoïdal 17 qui presse ledit obturateur 14 contre ledit siège 15. Le bloqueur 12 incorporé dans la jonction radiale (canaux 8) dans la zone longitudinale médiane du tube 2 est constitué par une garniture du type tuyau flexible qui,dilatable radia- lement, est noyée hermétiquement du fait de son pouvoir d'élasticité propre dans une gorge circonférentielle 18 ménagée périphériquement par rapport aux canaux de jonction 8. La fermeture 7 à l'extrémité interne du tube 2 comporte une bille 19 en matière plastique interposée entre un corps 20 conformé en une douille formant siège et une contre-butée 21 du type goujon. Ce goujon 21 de contre-butée fait saillie radialement au-delà de la surface 10 du tube et il sert de butée au tuyau souple gonflable 3. La figure 2 illustre une fermeture 7' dans laquelle un bouchon 22 en matière plastique est pressé dans l'extrémité interne 23 du tube. Dans la forme de réalisation d'une fermeture 7" selon la figure 3, il est prévu une bille 24 en matière plastique qui est pressée dans l'extrémité 23 du tube. Le processus d'injection se déroule de la façon suivante: tout d'abord, le conduit d'admission du liquide de consolida- tion, non représenté en détail, est vissé sur le raccord fileté 5. Ce conduit d'admission forme ainsi concomitamment un-élément de verrouillage du fait que le tuyau souple 3 ne peut pas se déplacer par rapport au tube 2. Le liquide de consolidation, qui pénètre dans l'espace interne 9 du tube par l'intermédiaire du clapet anti-retour 6 après la mise en marche de la pompe, pousse tout d'abord la bille 19 contre le corps 20 formant siège, en empêchant de la sorte que du liquide de consolidation déborde dans la roche ou la maçonnerie en sortant du tube 2. Lorsqu' est atteinte une pression déterminée, le bloqueur 12 se dilate dans la zone médiane du tube et le liquide injec- té peut pénétrer,en empruntant les canaux 8, dans la chambre 11 située entre le tube 2 et le tuyau souple gonflable 3. Dans ce cas, ledit tuyau 3 se dilate radialement et il s'applique hermétiquement contre la paroi du trou foré. Lorsque la pression continue de croître lors de l'injec- tion du liquide à force, la bille 19, quand elle est soumise à une pression prédéterminée, traverse le corps 20 en se déformant et s'engage dans le trou foré en autorisant le libre passage du liquide de consolidation dans la roche ou la maçonnerie. Lorsque le processus d'injection est achevé et que la pression de la pompe a été ramenée à zéro, le clapet anti- retour 6 empêche le liquide de consolidation non encore durci de sortir par l'extrémité externe 25 du tube. Cependant, le tuyau souple gonflable 3 continue d'être plaqué par pression contre la paroi du trou foré, parce que le bloqueur 12 à garniture obture les canaux 8 débouchant dans l'espace interne 9 du tube, si bien que le liquide ne peut pas déborder de la chambre 11 dans l'espace interne 9 dudit tube. Après que la pression a été ramenée à zéro, le conduit d'admission peut être dévissé sans aucun risque du raccord fileté 5, étant donné que le clapet anti-retour 6 et le tuyau souple 3 pressé contre la paroi du trou empêchent le liquide de consolidation de s'écouler hors de la roche ou de la maçon- nerie. Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées au dispositif décrit et représenté, sans sortir du cadre de l'invention. 9 2560617 REVENDICATIONS 1. Dispositif de colmatage d'un trou foré dans une roche fissurée ou une maçonnerie friable, trou par l'intermédiaire duquel un agent de consolidation fluide et durcissable est injecté sous pression dans ladite roche ou ladite maçonnerie, dispositif caractérisé par le fait qu'il comporte un tube (2) coincé dans l'embouchure du trou foré à l'aide d'un tuyau sou- ple gonflable (3) fixé hermétiquement dans le sens périphéri- que, ce tube présentant à l'une (25) de ses extrémités un raccord (5) d'admission du liquide de consolidation ainsi qu'un clapet anti-retour (6) et, à son autre extrémité (23), une fermeture (7; 7'; 7") s'ouvrant en fonction de la pres- sion, la zone longitudinale comprise entre ledit raccord (5) et ladite fermeture (7, 7'; 7") étant dotée d'une jonction (canaux 8) entre l'espace interne (9) dudit tube et la chambre (11) délimitée d'une part par ledit tuyau souple (3) et d'autre part par la surface (10) dudit tube, un bloqueur (12) empê- chant le reflux du liquide de consolidation vers l'espace interne (9) du tube étant incorporé dans ladite jonction (8). 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le raccord (5) est réalisé sous la forme d'un manchon fileté à filetage externe (13). 3. Dispositif selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé par le fait que le clapet anti-retour (6) situé du côté du raccord se compose d'un obturateur sphérique (14), d'un siège (15) élaboré sur un fourreau (16) emmanché à force dans le raccord fileté (5), ainsi que d'un ressort hélicoïdal de compression (17) qui pousse ledit obturateur (14) contre ledit siège (15). 4. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le bloqueur (12) situé dans la jonction radiale (8) est formé par une garniture dilatable radialement qui, par suite de l'élasticité propre dont elle est douée, est noyée hermétiquement dans une gorge circonférentielle (18) façonnée dans la région médiane du tube (2). 5. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la fermeture (7; 7'; 7") présente un organe de blo- cage (19; 22; 24) déformable sous pression. 6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé par le fait que l'organe de blocage consiste en une bille (19) en matière plastique interposée entre un corps (20) conformé en une douille formant siège et une contre-butée (21). 7. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé par le fait que l'organe de blocage consiste en une bille (24) ou en un bouchon (22) en matière plastique emmanché à force dans l'extrémité interne (23) du tube. 8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications à 7, caractérisé par le fait que la contre-butée est consti- tuée par un goujon de retenue (21) qui traverse transversale- ment l'extrémité interne (23) du tube et fait saillie périphé- riquement au-delà de ce tube (2) en formant une butée pour le tuyau souple gonflable (3).