Brevet FR2619157A1 — publié le 19890210

La présente invention est relative à un disl,,sitif purgeur destiné à être utilisé sur un chantier, notamment dans une mine souterraine ou dans un chantier souterrain. On sait que dans nombre de chantiers souterrains ou pour l'exploitation des mines métalliques, l'abattage des ro- ches s'effectue souvent à l'explosif. Après chaque tir, des roches tombent. On les ramasse et on les évacue pour faire avancer le chantier. Cependant, la roche ayant été fragmen- O10 tée ou fragilisée par l'explosion, on constate qu'après le tir des blocs rocheux mal détachés ou enchevêtrés les uns dans les autres, demeurent suspendus au toit, c'est-à-dire au dessus du sol du chantier. Ces blocs ne peuvent pas tomber de leur propre poids. Certains restent liés au toit par une frag- mentation non communicante. Dans tous les cas, ces blocs cons- tituent un danger car ils risquent de tomber intempestivement au cours de la poursuite de l'exploitation du chantier. Pour réduire ce risque, il est donc connu de "purger" la paroi rocheuse, c'est-à-dire de l'explorer en la frappant manuelle- ment à l'aide d'un marteau pour en détacher et évacuer les blocs en suspension. Cette opération connue est co teuse en main-d'oeuvre et elle ne permet pas de détacher de façon certaine certains blocs difficiles à extraire. La présente invention a pour but d'éviter ces incon- vénients en réalisant un dispositif purgeur permettant d'ef- fectuer rapidement et efficacement la purge d'une paroi ro- cheuse notamment après un tir à l'explosif. Un dispositif purgeur selon l'invention est carac- térisé en ce qu'il comprend en combinaison: - un marteau pneumatique; une perche dont l'extrémité supérieure supporte le marteau pneumatique alors que son extrémité inférieure com- porte une poignée de préhension et au moins une gachette de commande pour actionner à distance le marteau pneumatique, - à l'extrémité libre du marteau pneumatique, une pièce de frappe constituée par une tige que surmonte une lar- ge tète percutante, allégée par des alvéoles intérieurs creux. Suivant une autre caractéristique de l'invention, la tète de frappe a sensiblement la forme d'un ellipsolde aplati Suivant une autre caractéristique de l'inven- tion, les alvéoles ont une forme sensiblement tronconique, et ils sont creusés radialement autour de -l'axe de révolu- tion de l'ellipsoïde, lequel axe géométrique correspond avec l'axe longitudinal de l'outil et du marteau pneumati- que. Suivant une autre caractéristique de l'in- vention, l'axe géométrique de chaque alvéole tronconique est disposé radialement, sensiblement dans le plan équato- rial de l'ellipsoïde aplati. Suivant une autre caractéristique de l'in- vention,la forme de la tête de frappe permet à la fois d' optimiser sa surface de contact avec la roche,et d'autre part, de concentrer au mieux l'énergie de percussion, par réduction de l'inertie mécanique dans les zones ne sup- portant pas le maximum des contraintes de frappe. Le dessin annexé, donné à titre d'exemple non limitatif, permettra de mieux comprendre les caracté- ristiques de l'invention,et les avantages qu'elle est sus- ceptible de pr.ocurer. Figure 1 montre un appareil selon l'inven- tion, en cours d'utilisation, pour purger le toit d'une galerie de mine. Figure 2 montre le détail du montage de la pièce de frappe équipant l'extrémité du marteau. Figure 3 montre la poignée de commande équipant l'extrémité inférieure de la perche. Le dispositif purgeur 1 représenté sur les dessins comprend en combinaison: - - un marteau pneumatique 2; - une perche de support 3; - une pièce de frappe 4. La perche 3 peut avoir une longueur de 1' ordre de deux à trois mètres. Elle porte une alimentation en air comprimé à partir d'une canalisation flexible 5. De plus, la partie inférieure de la perche 3 constitue une poignée 6,que l'utilisateur 7 saisit avec l'une de ses mains 8. Ainsi, avec sa main 8, il a la possibilité d'ac- tionner une gachette 9, commandant à distance le fonction- nement du marteau pneumatique 2. A son extrémité, celui-ci peut recevoir à la manière habituelle, la tige 10 d'un outil de frappe. Dans le cas de l'invention, l'outil de frappe est constitué par la pièce 4,;dont la tige l0,,est surmontée par une tête élargie 11. Cette dernière est réalisée en métal, d'une pièce avec la tige 10. La tête Il a la forme générale d'un ellipsoïde aplati de révolution autour de l'axe géométrique 12 commun à la tête Il et à la tige 10. Cette tête 11 est allégée par la présen- ce d'alvéoles 13. Chacun de ceux-ci a une forme sensiblement tronconique convergeant vers le centre 14. L'axe longitudi- nal 15 de chacun des alvéoles 13 est sensiblement disposé dans le plan équatorial 16 de l'ellipsoïde de révolution. Enfin, la tige 10 est préférablement équipée, à mi-longueur d'une collerette 17, d'un type en lui-même connu, prévue pour coopérer avec le ressort décal-eur 18 qui dépasse, com- me à l'habitude, au sommet du marteau pneumatique 2. Le fonctionnement est le suivant: Après un tir à l'explosif dans une ga- lerie de mine 19 ( figure 1), certaines parties du toit 20 ont été fragilisées par l'explosion, sans pour autant être tombées par leur propre poids. Il en va ainsi, par exem- ple, du bloc rocheux 21, qui reste lié au toit 20 par une fragmentation non communicante. Il est alors nécessaire de "purger " le toit 20, avant que dès ouvriers puissent ve- nir travailler sans risque dans la galerie 19 On notera que l'invention permet à 1' utilisateur d'optimiser l'efficacité du purgeur, moyennant une opération très simple qui correspond à un geste naturel. Il lui suffit, en effet, de pousser la perche 3 plus ou moins fort contre le bloc 21, pour faire varier à la fois la fréquence et l'amplitude des chocs exercés par la tête 4. Ces ondes de choc engendrées par le marteau pneumatique composent, dans la faille, une résultante "masse d'ondes" qui rentre en résonance avec le générateur, ce qui provoque le décollement des blocs. On notera que ces avantages peu- vent être obtenus sur des roches de natures très diverses, 2 6 1 9 1 5 7 en particulier, notamment, du fait de la structure al- véolée particulière de la tête de frappe 4. La purge par ondes de chocs consiste à engendrer une énergie d'amplitude et de fréquence variables, de façon à composer, dans la faille 23, une masse d'ondes résonante, qui s'amplifie grâce à l'accumulation d'énergie. L'accroissement de l'amplitude d'une vi- bration ( ou ondes de chocs) dans la faille est donc le ré- sultat d'un circuit en résonance avec la période ou la fré- quence imposée par le générateur. Ainsi, l'onde de choc 22 émise par le marteau 2 se compose avec l'onde 24 réfléchie en retour et de même fréquence. L'énergie d'onde de choc engendrée dans la faille 23 entre en résonance avec le marteau 2, jusqu'à provoquer le détachement du bloc 21. REVENDICATIONS 1 - Dispositif purgeur pour le toit rocheux d' un chantier souterrain, caractérisé en ce qu'il comprend en combinaison: - un marteau pneumatique (2); - une perche (3), dont l'extrémité supérieure sup- porte le marteau pneumatique (2), alors que son extrémité inférieure comporte une poignée de préhension (6) et au moins une gachette de commande (9) pouractionner à distance le marteau pneumatique (2); - à l'extrémité libre du marteau pneumatique (2)-, une pièce de frappe (4) constituée par une tige (10) que sur- monte une large tête percutante (11) allégée par des alvéo- les intérieurs creux (13). 2 - Dispositif suivant la revendication 1, ca- ractérisé en ce que la tête de frappe (4) a sensiblement la forme d'un ellipsoïde. 3 - Dispositif suivant la revendication 2, ca- ractérisé en ce que les alvéoles (13) ont une forme sensi- blement tronconique et sont creusés radialement autour de 1' axe de révolution ( 12) de l'ellipsoïde, lequel axe géomé- trique (12) correspond avec l'axe longitudinal de l'outil (4) et du marteau pneumatique (2). 4 - Dispositif suivant l'une quelconque des re- vendications précédentes, caractérisé en ce que l'axe géo- métrique (15) de chaque alvéole tronconique (13) est dispo- sé radialement, sensiblement dans le plan équatorial de 1' ellipsoïde aplati de la tête (11). 5 - Dispositif suivant l'une quelconque des re- vendications précédentes, caractérisé en ce que la forme de la tête de frappe (11) permet, à la fois, d'optimiser sa surface de contact avec la roche (21), et d'autre part de concentrer au mieux l'énergie de percussion, par réduction de l'inertie mécanique dans les zones ne supportant pas le maximum des contraintes de frappe. 6 - Dispositif suivant l'une quelconque des re- vendications précédentes, caractérisé en ce qu'il engendre dans une faille de la roche, une énergie d'onde de choc ca- pable d'entrer en résonance avec le marteau pneumatique (2), pour provoquer le détachement des blocs de roche (21).