Brevet FR2553821A1 — publié le 19850426

Bouclier expansible, en particulier pour le creusement de galeries dans des exploitations minières souterraines. L'invention concerne un bouclier expansible, en particulier pour le creusement de galeries dans des exploitations minières souterraines, comprenant des segments de cadre de forme arquée qui s'appuient par l'intermédiaire de dispositifs de soulèvement sur des segments de pied qui sont accouplés par l'intermédiaire d'une membrure de sole, des 10 dispositifs d'écartement étant disposés entre la membrure de sole et les segments de pied, dispositifs à l'aide desquels les segments de pied peuvent être écartés transversalement à l'axe du bouclier contre les surfaces latérales de la galerie ou analogue. Un bouclier expansible de ce type est connu par le document DE A 26 46 552 Ce bouclier expansible est constitué sous forme d'un bouclier à couteaux de forme arquée ou en fer à cheval et ouvert vers la sole Son cadre d'appui qui supporte les couteaux de creusement est constitué par des segments de cadre de forme arquée qui sont reliés dans la région de leur sommet par une liaison articulée et qui 20 s'appuient sur des segments de pied par l'intermédiaire de vérins hydrauliques insérés de façon articulée, les segments de pied étant munis de guides pour les couteaux de sole Les deux segments de pied sont reliés à la membrure de sole par des guides télescopiques et par des vérins d'écartement incorporés de façon articulée, ce qui fait que 25 l'on peut modifier la largeur de pied du cadre d'appui du bouclier à couteaux et serrer ainsi le bouclier expansible également dans la région de pied contre les parois latérales, ou le dégager lorsqu'apparaissent des pressions du sol par enfoncement des vérins d'écartement. Le but de l'invention est de constituer de façon plus simple le bouclier expansible du type mentionné dans le préambule, qui est de préférence sous forme d'un bouclier à couteaux, de manière que l'on n'ait plus besoin des vérins d'écartement mentionnés et que ces derniers puissent être remplacés par de simples dispositifs d'écartement relativement peu cofteux et de faibles dimensions De préférence, l'invention s'efforce également de réaliser une liaison mobile en direction de l'écartement de la membrure de sole avec les segments de pied du bouclier expansible tenant compte de l'utilisation des dispositifs d'écartement particuliers. Selon l'invention, le but indiqué est atteint du fait que les dispositifs d'écartement sont constitués par des dispositifs à coins. Des dispositifs à coins convenant particulièrement bien sont des éléments de serrage constitués à la manière de liaisons à élément de serrage et à anneau-ressort connues en soi et comprenant un double c 6 ne 10 pouvant être serré par une vis de serrage. Il s'est avéré que les liaisons à coins ou les éléments de serrage fonctionnant, contrairement aux vérins d'écartement traditionnels, avec des courses d'écartement relativement réduites, suffisent pour les cas d'utilisation habituels du bouclier expansible et que les forces de 15 serrage que l'on peut obtenir avec ces dispositifs d'écartement mécaniques sont également suffisamment importantes Les dispositifs à coins ou éléments de serrage de faibles dimensions peuvent être incorporés en occupant peu de place dans la liaison entre la membrure de sole et les segments de pied en forme de poutres Il est alors avantageux de disposer les éléments de serrage verticalement entre les segments de pied et la membrure de sole Il est alors aisé d'agir sur les vis de serrage dont l'accès est facile. Selon un autre mode de réalisation avantageux de l'invention, la membrure de sole est munie de saillies de guidage qui passent à la 25 manière de crochets sous des butées ou analogues des segments de pied et peuvent être serrées contre les saillies au moyen des dispositifs d'écartement mentionnés Les saillies de guidage qui coopèrent avec les butées limitent la distance d'écartement et permettent un attelage fiable entre la membrure de sole et les segments de pied, ce qui est 30 particulièrement important quand la membrure de sole est constitué sous forme d'un cadre de base pour une machine de creusement disposée sur elle. Sur les segments de pied du bouclier expansible s'appuient des segments de cadre en forme de cintres par l'intermédiaire des 35 dispositifs de soulèvement mentionnés, qui sont constitués de préférence par des vérins hydrauliques de soulèvement incorporés de façon articulée, comme cela est connu Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, l'agencement est tel que les segments de pied s'appuient de façon mobile en direction transversale, c'est-à-d;-e dans le sens de l'écartement, sur des rails de glissement disposés au-dessous Les rails de glissement comprennent alors avantageusement une branche passant sous les segmen;s de died et urne branche en saillie verticale, les dispositifs R coins ou les éléments de serrage mentionnés étant disposés en-tre cette branche en saillie verticale et 10 les segments de pied en forbe de poutreso Les rails de glissement sont avantageusement reliés de façon fixe 1 a membrure de sole Ils peuvent ftre également accouplés aux segments de pied en forme de poutres de manière à tre entralnés par les segments de pied dans le sens de l'avance lorsqu'on fait riper le cadr'e d'appui, une possibilité de mouvement relatif entre les S eents de pied et les rails de glissement dans le sens de l'écartement étant cependant garantie. Comme mentionné, le bouclier expansible est constitué de préférence sous forme d'unr bouclie 2 couteaux dont le cadre d'appui est formé par des segments de cadre de forme arquée et par les segments 20 de pied qui, comme cela est habituel, sont munis de dispositifs de guidage pour les couteaux de creusement ou les couteaux de sole Dans ce cas, les couteaux de sole peuvent etre guides par des dispositifs de guidage de couteaux sur les rails de glissement précédemment mentionnés Comme indiqué, la membrure de sole est constituée de préférence par un cadre de base stable sur lequel est montée la machine de creusement et en particulier une machine ponctuelle La membrure de sol ou le cadre de base est alors avantageusement suspendu, ceci signifiant qu'il est disposé à une certaine distance de la sole entre les segments de pied opposés. L'invention sera maintenant explique plus en détail à l'aide de l'exemple de réallisation représenté sur le dessin dans lequel: la figure 1 est une coupe longitudinale schématique et fortement simplifiée du bouclier expansible selon linvention, la figure 2 est une coupe transversale du bouclier expansible de 35 la figure 1. Le bouclier expansible i qui est représenté est constitué sous forme d'un bouclier à couteaux de forme arquée ou en fer à cheval Son cadre de support 2 est constitué par deux cadres individuels 3 et 4, qui sont disposés à une certaine distance l'un derrière l'autre dans le 5 sens du creusement et qui sont reliés par exemple au cadre de support 2 fermé et ripable au moyen d'une attache longitudinale élastique ou d'une enveloppe de t 8 le 5 ou analogue Les deux cadres individuels 3 et 4 sont sensiblement de même constitution Ils comprennent respectivement un segment de cadre de forme arquée et deux segments de 10 pied 7 sur les fronts latéraux de la galerie à creuser Le segment de cadre de forme arquée 6 s'appuie par l'intermédiaire de dispositifs de soulèvement ayant la forme de vérins hydrauliques 8 sur les segments de pied 7 en forme de poutres Ces derniers comprennent des parties de cadre en saillie 9 dans la partie inférieure desquels sont raccordés 15 les vérins 8 au moyen d'une articulation 10 Les tiges des pistons des vérins sont reliées par une articulation i O' aux segments de cadre 6 de forme arquée. Les segments de cadre 6 de forme arquée et les parties de cadre 9 en saillie des segments de pied 7 présentent des dispositifs de guidage 20 de couteaux en forme de T destinés aux couteaux de creusement 12 formant le toit du bouclier, qui sont ainsi supportés et guidés de façon mobile sur les deux parties de cadre 3 et 4 du cadre d'appui 2. Les couteaux de creusement individuels 12 sont, comme cela est habituel pour les boucliers à couteaux, respectivement reliés par l'intermédiaire d'un vérin hydraulique qui leur est propre (non représenté) à la partie du cadre commun 2 qui leur est associée, ce qui fait que les couteaux de creusement 10 peuvent être pressés individuellement ou par groupes dans la direction du creusement quand le cadre d'appui 2 est immobile Des que tous les couteaux de creusement 12 ont été avancés de la distance de la course des vérins, il est possible à l'aide des vérins à couteaux qui sont alors rétractés de faire avancer le cadre d'appui 2 dans la direction du creusement. Les segments de pied 7 qui sont mutuellement opposés des deux c 6 tés de la galerie sont accouplés par l'intermédiaire d'une membrure 35 de sole 13 qui est constituée par un cadre de base stable sur lequel est montée une machine de creusement 14 Cette machine de creusement 14 est constituée sous forme d'une machine ponctuelle; elle comprend un bras de coupe 15 pouvant être pivoté en hauteur et latéralement, comportant une tête de coupe entraînée 16, ainsi que cela est également 5 connu La machine de creusement 14 est guidée de façon mobile dans des dispositifs de guidage 17 du cadre de base formant la membrure de sole l 3 dans la direction de l'axe du bouclier L'avance de la machine de creusement 14 par rapport au cadre de base est obtenue au moyen de vérins d'avance hydrauliques 18. Comme on peut le voir à la figure 1, un dispositif de chargement 19 est monté à l'avant du cadre de base formé par la membrure de sole 13, ce dispositif recevant les matériaux détachés par le bras de coupe à l'avant du front local et les envoyant à un convoyeur de chargement 20 monté à la suite, qui est aussi disposé sur le cadre de 15 base Ce dernier est disposé à une certaine de la sole 21, c'est-à-dire de façon suspendue, entre les segments de pied opposés 7. Entre la membrure de sole 13 et les segments de pied 7 sont incorporés des dispositifs d'écartement au moyen desquels les segments de pied 7 peuvent être écartés transversalement à l'axe du bouclier 20 contre les parois latérales de la galerie Les dispositifs d'écartement sont constitués sous forme de dispositifs à coins 22 Ceux-ci sont formés par des éléments d'écartement du type élément de serrage et anneau-ressort, qui comprennent un double cône 23 disposé dans une douille élastique 24 fendue et pouvant s'élargir radialement, munie à 25 l'intérieur de surfaces d'appui coniques dirigées mutuellement l'une vers l'autre et correspondant au double c 8 ne Les deux cônes du double c 8 ne 23 tournés l'un vers l'autre par leurs petites extrémités peuvent être tirés l'un vers l'autre ou serrés l'un contre l'autre au moyen d'une vis de serrage 25, avec élargissement radial de la douille fendue 30 conique 24 Comme le montre la figure 2, les éléments de serrage 22 sont incorporés verticalement entre les segments de pied 7 et la meombrure de sole 13 Les têtes supérieures des vis de serrage 25 sont facilement accessibles pour l'utilisation d'une clé de serrage ou d'un moteur de serrage à partir de l'enceinte interne du bouclier. La menmbrure de sole 13 disposée entre les segments de pied 7 est munie sur ses deux c 8 tés opposés de saillies de guidage rigides 26 qui, au moyen de griffes ou de bandes 27 passe sur et à l'arrière de saillies en forme de bandes 28 sur le côté supérieur des segments de pied 7 en forme de poutres. Les parties de poutre profilées en caisson des segments de pied 7 reposent sur des rails de glissement 29 et ils comprennent une branche horizontale 30 passant sous cette partie des segments de pied 7 ainsi qu'une branche 31 faisant saillie verticalement, qui s'appuie latéralement sur la membrure de sole 13 ou sur le cadre de base et est 10 reliée fermement à la membrure de sole Les liaisons par coins ou les éléments de serrage 22 sont disposés sur chaque coté du bouclier entre la branche 31 en saillie vers le haut et la limite latérale interne des segments de pied en forme de poutre 7 Sur le c 6 té inférieur, la branche 30 des rails de glissement 29 comprend des éléments de guidage 15 en forme de T 11 destinés aux couteaux de sole 32 Dans l'exemple de réalisation préféré qui est représenté, deux couteaux de sole 32 sont disposés à proximité l'un de l'autre de chaque côté du bouclier Les couteaux de sole 32, comme les couteaux de creusement 12, sont avancés en direction du creusement par des vérins hydrauliques Le bouclier 20 expansible de forme arquée s'appuie sur la sole 21 de la galerie par les paires de couteaux de sole. On peut voir que lorsque la douille de serrage 24 s'écarte radialement, les segments de pied 7 se déplacent transversalement par rapport à la direction du creusement, c'est-à-dire en direction des 25 parois de la galerie et se serrent contre ces dernières Les segments de pied 7 se déplacent alors par rapport aux rails de glissement 29 Le déplacement des segments de pied 7 dans la direction de l'écartement est limité par la venue en butée des parties en crochet 27 contre les butées en forme de bandes 28 Lorsqu'on desserre les éléments de 30 serrage 22, le serrage des segments de pied 7 contre les parois latérales de la galerie est éliminé, ce qui fait que l'on peut faire avancer le cadre d'appui du bouclier expansible à l'aide des vérins associés aux couteaux individuels La possibilité de réglage en largeur du pied des parties 3 et 4 du cadre d'appui 7 qui est fournie par les 35 éléments de serrage 22 permet le réglage du bouclier expansible par rapport aux convergences du terrain. Lors de l'avance du bouclier à couteaux, ce sont d'abord les couteaux de creusement individuels 12 et les couteaux de sole 32 qui sont avancés en direction du creusement et par rapport au cadre d'appui fixe 22 à l'aide des vérins hydrauliques associés aux couteauo Ensuite, on fait avancer le cadre d'appui 2 à l'aide des mêmes vérins à couteaux par rapport à la trousse à couteaux qui est fixeo Par rétraction de son vérin 8 et par élimination du serrage des coins de l'élément de serrage 22, le cadre d'appui 2-peut être libéré de son 10 état de serrage Il est avantageux de prévoir de chaque c 8 té du bouclier plusieurs éléments de serrage 22 entre la membrure de sole 13 et le segment de pied correspondant 7 Un segment de pied commun, continu et en forme de poutre 7 peut être associé de chaque coté du bouclier aux deux parties de cadre 3 et 4 Mais il est également possible d'associer à chaque partie de cadre 3 et 4 du cadre d'appui 2 un segment de pied particulier sur chacun des deux côtés du cadre, des segments de pied disposés l'un derrière 11 autre dans la direction de l'axe du bouclier pouvant être accouplés par l'intermédiaire de liaisons longitudinales L'agencement est en outre avantageusement 20 complété en faisant en sorte que le cadre de base formant la membrure de sole 13 puisse être déplacé en direction du creusement et en sens contraire par rapport au cadre d'appui 2 qui est fixe, le cadre de base s'appuyant et étant guidé par ses deux c Stés opposés et par l'intermédiaire des saillies de guidage 26 sur les segments de pied 7 o 25 A la place des éléments de serrage préférés 22 qui ont été prévus, on peut également utiliser pour l'écartement des segments de pied 7 d'autres liaisons à coins de type connu. Les cadres individuels 3 et 4 du cadre d'appui, comme cela est connu par le document DE-A 26 46 532, peuvent présenter respectivement 30 une articulation de sommet Dans l'exemple de réalisation préféré qui est représenté, les segments de cadre de forme arquée 6 des parties de cadre 3 et 4 sont constituées sous forme d'éléments de cadre rigides sans articulation de sommet, il va de soi que le bouclier expansible selon l'invention peut également etre utilisé pour le creusement de 35 tunnels ou de galeries non îiniàreso REVENDICATIONS 1 Bouclier expansible, en particulier pour le creusement de galeries dans des exploitations minières souterraines, comprenant des segments de cadre de forme arquée, qui s'appuient par des dispositifs de soulèvement sur des segments de pied qui sont accouplés par l'intermédiaire d'une membrure de sole, des dispositifs d'écartement étant disposés entre la membrure de sole et les segments de pied, dispositifs à l'aide desquels les segments de pied peuvent être écartés transversalement par rapport à l'axe du bouclier contre les parois 10 latérales de la galerie ou analogue, caractérisé en ce que les dispositifs d'écartement sont constitués par des dispositifs à coins ( 22). 2 Bouclier expansible selon la revendication 1,J caractérisé en ce que les dispositifs à coins ( 22) sont constitués à la manière d'éléments de serrage formés par des connexions à élément de serrage et à anneauressort, qui présentent un double c 6 ne { 23) pouvant être serrés par une vis de serrage ( 25). 3 Bouclier expansible selon la revendication 2, caractérisé en ce que les éléments de serrage ( 22) sont disposés verticalement entre les 20 segments de pied ( 7) et la membrure de sole ( 13). 4.Bouclier expansible selon l'une quelconque des-revendications i à 3, caractérisé en ce que la membrure de sole ( 13) est munie de saillies de guidage ( 26), les saillies ( 28) des segments de pied ( 7) pouvant passer par l'arrière à la manière de crochets et être serrées contre les 25 saillies au moyen des dispositifs à coins ( 22). Bouclier expansible selon la revendication 4, caractérisé en ce que les saillies de guidage ( 26) passent au-dessus des segments de pied ( 7) et des saillies ( 8) qui leur sont associées. 6.Bouclier expansible selon l'une quelconque des revendications I à 5, 30 caractérisé en ce que les segments de pied ( 7) sur lesquels s'appuient les dispositifs de soulèvement ( 8) constitués par des vérins par des articulations ( 10), s'appuient de façon mobile transversalement sur des rails de glissement ( 29) passant en dessous. 7 Bouclier expansible selon la revendication 6, caractérisé en ce 35 que les rails de glissement ( 29) comprennent une branche ( 30) passant s.ous les segments de pied ( 7) et une branche ( 31) en saillie verticale, les dispositifs à coins ( 22) ou les éléments de serrage étant disposés entre cette branche en saillie verticale ( 31) et les segments de pied ( 7). 8 Bouclier expansible selon la revendication 6 ou 7, caractérisé en ce que les rails de glissement ( 29) sont fermement reliés à la membrure de sole ( 13). 9 Bouclier expansible selon l'une quelconque des revendications 6 à 8, caractérisé en ce que les rails de glissement ( 29) sont reliés à 10 des dispositifs de guidage ( 11) destinés aux couteaux de sole ( 32). Bouclier expansible selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que la membrure de sole ( 13) est constituée par un cadre de base sur lequel est montée une machine de creusement ( 14), se présentant de préférence sous forme d'une machine ponctuelle. 11 Bouclier expansible selon la revendication 10, caractérisé en ce que le cadre de base formant la membrure de sole ( 13) est disposée de façon suspendue à une certaine distance de la sole entre les segments de pied opposés ( 7). 12 Bouclier expansible selon l'une quelconque des revendications 20 1 à 11, caractérisé en ce qu'il est constitué, comme connu, sous forme d'un bouclier à couteaux, et en ce qu'il comprend deux parties de cadre ( 3, 4) reliées pour former un cadre d'appui ( 2) disposées à une certaine distance à l'arrière l'une de l'autre, ces parties de cadre étant munies de dispositifs de guidage ( 11) pour les couteaux de creusement ( 12).