Brevet FR2573809A1 — publié le 19860530

L'invention concerne un procédé pour diminuer le risque des coups de grisou lors du fonctionnement d'une haveuse pour l'abattage en traçage pourvue d'un bras montant et descendant et tournant autour d'un axe vertical lequel est équipé d'au moins un tambour de havage armé d'au moins pics de havage dont les extrémités extérieures se déplacent à une vitesse de coupe de 2 à 3 m/sec en réalisant, par l'abattage des roches, des saignées dans le front de galerie, des conduits d'amenée de réfrigérant et des injecteurs de réfrigérant étant associés à chaque pic de havage en utili- sant comme réfrigérant de l'air comprimé et de l'eau et en injectant dans les différentes saignées un jet de mélange d'air et d'eau. Des tambours de havage de ce genre présentent en général un diamètre maximum d'environ 450 à 900 mm pour une longueur axiale armée de pics de havage de 500 à 1000 mm. En général, les pics de havage sont disposés le long d'une hélice sur une nervure adéquate. Le tambour de havage peut être monté sur le bras mobile en quelque sorte en tant que champignon et coaxialement au bras mobile ou bien, son axe étant orienté orthogonalement par rapport à l'axe du bras mobile, il peut faire saillie de part et d'autre de l'extré- mité dudit bras. Le jet de mélange peut sortir des injecteurs de réfrigérant pendant tout le parcours de rotation ou bien le réfrigérant peut être amené uniquement lorsque les pics de havage abattent la rQche au front de galerie. Dans le cadre des mesures bien connues (EP-A 00 10 534, introduction), on cherche à obtenir un refroidissement des pics et de la surface des saignées et on utilise pour cela en premier lieu de l'eau comme réfrigérant. L'air sert à la pulvérisation de l'eau. Cela ne permet pas d'empêcher avec une sécurité suffisante l'inflammation du grisou lors du fonctionnement des haveuses à tambour décrites, en particu- lier en cas de dégagement du grisou des "souffleurs", ce qui arrive fréquemment dans des couches géologiques contenant du grisou. Des paramètres particuliers empêchant une telle inflammation avec une sécurité suffisante n'ont pas été proposés dans le cadre des mesures bien connues. En effet, l'inflammation du grisou lors du fonctionnement d'une haveuse à tambour du genre précité constitue un phénomène complexe qui a été étudié souvent et de manière approfondie, mais sans résultat en ce qui concerne une prévention fiable des coups de grisou lors de l'utilisation pratique d'une telle machine (cf. "Gl1ckauf- Forschungshefte", 1980, p. 17 à 21). Il va de soi qu'une inflammation ne se produit qu'en présence d'un mélange inflammable et qu'il faut introduire dans le mélange inflammable une énergie correspondant au moins à l'énergie d'inflammation nécessaire pour la mise à feu. Par ailleurs, l'inflammabilité du mélange dépend cepen- dant de paramètres thermodynamiques, tels que la pression et la température, et d'un concours de ces paramètres qui est prédéterminé par les potentiels thermodynamiques correspon- dants lesquels contrôlent la mise à feu. De plus, il faut tenir compte des conditions marginales géométriques et ther- modynamiques ainsi que des conditions aérodynamiques qui règnent au voisinage du mélange inflammable ou qui déterminent le comportement aérodynamique du mélange inflammable. A cela s'ajoutent la surface des particules incandescentes libérées lors du fonctionnement de la haveuse à tambour de ce genre et la trajectoire de ces particules. Il est donc facile à comprendre que jusqu'à présent aucune indication n'a été donnée pour permettre une action technique en vue d'empêcher avec une sécurité suffisante, pour les procédés considérés, une inflammation du grisou. La présente invention a pour objet d'indiquer une manière de conduire le procédé du genre précité pour empêcher, dans toutes les conditions de service de la haveuse à tambour du genre précité et avec une sécurité suffisante, l'inflammation du grisou. Selon l'invention, ce but est atteint par le fait que chaque minute 0,25 m3 à 1,0 m3 d'air et 0,2 à 0,5 1 d'eau sont injectés pour chaque pic sous forme de Jet de mélange dans la saignée associée, à savoir à une vitesse d'écoulement supérieure d'un facteur dix environ à la vitesse d'avancement indiquée, et que le Jet de mélange est dirigé, à partir de la base de fixation des différents pics de havage et sous un angle de 40 à 70 par rapport à un rayon du cercle de rotation des différents pics de havage, dans l'angle formé entre la pointe du pic et la saignée réalisée. Dans un mode de réalisation préféré de l'invention, le debit par minute est d'environ 0,4 m3 d'air et de 0,3 1 d'eau par pic de havage. Dans un mode de réalisation préféré de l'invention, le Jet de mélange est envoyé à une vitesse d'écoulement de à 35 m/sec, de préférence de 30 m/sec environ, dans la saignée respectivement associée, à savoir de préférence sous un angle d'environ 50 par rapport à un rayon du cercle de rotation. On entend par vitesse d'écoulement du jet de mélange, la vitesse d'écoulement de l'air du jet de mélange à la sortie des injecteurs de réfrigérant. En général, l'eau dispersée en gouttes entraînée dans cette zone est animée de la même vitesse, mais il est également possible que des gouttes individuelles se déplacent plus lentement. Dans un mode de réalisation préféré de l'invention, les gouttes d'eau contenues dans le jet de mélange présentent une masse suffisamment grande pour parvenir, grâce à des forces d'inertie, à la surface de la saignée, et cela indépendamment de la diffusion de la composante d'air du jet de mélange en avant de la saignée. Les mesures technologiques décrites sont très faciles à réaliser, à maintenir et à conduire lorsque le jet de mélange sort de l'injecteur avec un diamètre d'environ mm. Dans ce cas, l'air du jet de mélange peut:être prélevé dans une conduite d'air comprimé qui présente une surpression de i à 2 bars par rapport à l'atmosphère. Dans le cadre de l'invention, l'air comprimé d'une part et l'eau d'autre part peuvent sortir par l'intermédiaire d'injecteurs de réfrigérant séparés, puis être réunis en un jet de mélange. Mais il est également possible de réaliser déjà cette réunion à l'intérieur des conduits d'amienée de réfrigérant. Dans ce contexte, un mode de réalisation éprouvé de l'invention est caractérisé par le fait que, au moins dans la zone des injecteurs de réfrigérant, l'air comprimé et l'eau sont amenésconjointement dans le conduit d'amenée de réfrigérant et que l'eau est dispersée en gouttes sur des arêtes de décollement dans le conduit d'amenée de réfrigérant, en amont de l'injecteur. L'eau peut être additionnée d'un agent mouillant, et l'air peut être 2S73809 mélangé avec un gaz inerte, par exemple avec de l'azote. Les avantages obtenus résident dans le fait qu'en cas de réalisation de l'enseignement de l'invention, une mise à feu du grisou est empêchée avec une sécurité suffi- sante lors du fonctionnement d'une haveuse à tambour pour le traçage de galerie du genre décrit. L'invention repose alors sur la découverte que l'empêchement de cette inflammation nécessite des mesures séparées qui coopèrent cependant en une fusion fonctionnelle, à savoir d'une part avec amenée d'une quantité d'air suffisante dans l'espace susceptible de contenir un mélange inflammable d'air et de grisou et, d'autre part avec amenée de cette quantité d'air avec une énergie cinétique suffisante laquelle dépend de la vitesse de coupe des pics de havage et est égale à environ dix fois la vitesse de coupe. Complémentairement, il est nécessaire de mélanger au jet d'air une quantité d'eau suffisante mais pas trop grande. La quantité d'eau doit être assez grande pour assurer un refroidissement suffisant de la surface de la saignée. Mais la quantité d'eau ne doit pas être trop grande sous peine de compromettre l'effet de la circulation d'air. Les gouttes ne doivent pas être trop petites pour être certain qu'elles parviennent réellement de la manière décrite, grâce aux forces d'inertie, à la surface de la saignée, ce qui peut être obtenu et assuré sans difficulté en veillant à ce que, en plus du contrôle de la taille des gouttes, le jet de mélange soit dirigé, sous l'angle indiqué, dans l'angle formé entre la pointe du pic de havage et la saignée. Toutefois, cet angle est en même temps important pour l'influence de l'air amené-sur l'empêchement de la mise à feu du grisou. La description qui va suivre, en regard des dessins annexés à titre d'exemple non limitatif, permettra de bien comprendre comment l'invention peut être mise en pratique. La figure 1 représente une vue de côté d'un pic de havage monté dans le support de pic d'une haveuse a tambour de la structure décrite, La figure 2 représente, en coupe et à une échelle plus grande par rapport à la figure 1, le détail A de l'objet de la figure 1. Les figures se rapportant à une haveuse pour l'abattage en traçage pourvue d'un bras montant et descendant et tournant autour d'un axe vertical représentent une partie du tambour de havage 1 auquel est rattaché un support dit de pics 2 comprenant un pic de havage 3. Au pic de havage 3 est associé un conduit d'amenée de réfrigérant 4 qui se ter- mine par l'injecteur 5. Comme réfrigérant, on utilise de l'air comprimé et de l'eau. Un jet de mélange 6 sort de la manière indiquée de l'injecteur 5 et pénètre dans l'angle formé entre la pointe 7 du pic de havage et la saignée 8. Dans la figure 1, cette saignée 8 a été indiquée, de même que le sens de rotation. Pour chaque pic de havage 3, environ 0,25 m3 à 1,0 m3 d'air et 0,2 à 0,5 1 d'eau sont injectés chaque-minute. La disposition a été choisie de telle façon que le jet de mélange 6 sort de l'injecteur 5 à une vitesse d'écoulement supérieure d'un facteur dix environ à la vitesse d'avancement. L'angle du jet a se situe à l'intérieur d'une plage de 40 à 70 , dans l'exemple de réalisation assez exactement à 50 , mesuré par rapport au rayon r du cercle de rotation du pic de havage individuel 3. Dans l'exemple de réalisation et selon un mode de réalisation préféré de l'invention, l'air comprimé et l'eau sont conduits conjointement dans le conduit d'amenée de réfrigérant, à savoir au moins dans la zone de l'injecteur 5. La figure 2 montre une arête de décollement 9. Celle-ci per- met d'obtenir, à l'intérieur du conduit d'amenée de réfrigé- rant, immédiatement avant la sortie 10, la dispersion de l'eau en gouttes dont la taille n'est pas trop importante. En conclusion, le procédé fonctionne avec des gouttes d'eau dans le jet de mélange 6 dont la masse est suffisamment grande pour qu'elles parviennent à la surface de la saignée 8, et cela indépendamment de la diffusion de la composante d'air du jet de mélange 6. REVENDICATIONS 1. Procédé pour diminuer le risque des coups de grisou lors du fonctionnement d'une haveuse pour l'abattage en traçage pourvue d'un bras montant et descendant et tournant autour d'unaxe vertical et d'au moins un tambour de havage armé d'au moins 30 pics de havage dont les extrémités extérieures se déplacent à une vitesse de coupe de 2 à 3 m/sec en réalisant, par l'abattage des roches, des saignées dans(3 front de galerie, des conduits d'amenée de réfrigé- M (5à rant/et des injecteurs? e réfrigérant étant associés à chaque pic de havage en utilisant comme réfrigérant de l'air comprimé et de l'eau et en Injectant dans les différentes saignées un jet de mélange/d'air et d'eau, caractérisé par le fait que, pour chaque pic de havage, 0,25 m3 à 1,0 m5 d'air comprimé et 0,2 à 0,5 1 d'eau sont injectés chaque minute sous forme de jet de mélange dans la saignée associée, à savoir à une vitesse d'écoulement supérieure d'un facteur dix environ à la vitesse d'avancement indiquée, et que le jet de mélange est dirigé, à partir de la base de fixation des différents pics de havage et sous un angle de 40 à 70 par rapport à un rayon du cercle de rotation des différents pics de havage, dans l'angle formé entre la pointe du pic et la saignée réalisée. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le débit par minute est d'environ 0,4 m3 d'air et d'environ 0,3 1 d'eau par pic de havage. 3. Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé par le fait que le jet de mélange est envoyé dans la saignée à une vitesse d'écoulement de 25 à 35 m/see, de préférence de 30 m/sec environ. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendica- tions 1 à 3, caractérisé par le fait que le jet de mélange est dirigé dans la saignée sous un angle d'environ 50 par rapport à un rayon du cercle de rotation. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendica- tions 1 à 4, caractérisé par le fait qu'il fonctionne avec des gouttes d'eau dans le jet de mélange dont la masse est suffisamment grande pour qu'elles parviennent, grâce à des forces d'inertie, à la surface de la saignée, et cela indépendamment de la diffusion de la composante d'air du jet de mélange en avant de la saignée. 6. Procédé selon l'une quelconque des revendica- tions 1 à 5, caractérisé par le fait que le jet de mélange sort de l'injecteur avec un diamètre d'environ 5 mm. 7. Procédé selon l'une quelconque des revendica- tions 1 à 6, caractérisé par le fait que le-jet de mélange est prélevé dans une conduite d'air comprimé qui présente une surpression de i à 2 bars par rapport à l'atmosphère. 8. Procédé selon l'une quelconque des revendica- tions 1 à 7, caractérisé par le fait que, au moins dans la zone des injecteurs de réfrigérant, l'air comprimé et l'eau sont amenés conjointement dans le conduit d'amenée de réfrigérant et que l'eau est dispersée en gouttes sur une arete de décollement dans le conduit d'amenée de réfrigérant, en amont de l'injecteur. 9. Procédé selon l'une quelconque des revendica- tions 1 à 8, caractérisé par le fait qu'un agent mouillant est ajouté à l'eau. 10. Procédé selon l'une quelconque des revendica- tions i à 9, caractérisé par le fait qu'un gaz inerte est ajouté à l'air.