Brevet FR2633975A3 — publié le 19900112

FR 2633975 A3 19900112 FR 8909184 A 19890707 L'invention se rapporte à un soutènement fermé, en particulier pour galeries de mine souterraines, puits, abris, tunnels et espaces creux souterrains analogues, comportant une coque intérieure qui est constituée de cadres de cuvelage, de préférence en tle d'acier, disposés à la suite les uns des autres dans la direction longitudinale du soutènement et qui sont formés par au moins deux parties de cadre de cuvelage qui peuvent s'appuyer l'une contre l'autre dans une position variable dans la direction périphérique du soutènement par l'intermédiaire d'éléments de flexibilité, ce soutènement fermé comportant aussi une coque extérieure flexible à sa périphérie, constituée, par exemple, de matériaux de construction durcissant rapidement ou de matériaux de remblayage analogues et comprenant des segments de coque extérieure associés aux parties du cadre de cuvelage. L'invention se rapporte également à un organe de séparation pour un tel soutènement fermé. Par suite des profondeurs d'exploitation de façon générale croissantes (pression primaire) et d'autres pressions complémentaires croissantes provenant par exemple du degré de poursuite de l'exploitation, du nombre de piliers restants et analogues, les soutènements de galeries souterraines sont exposés, de façon croissante, à des contraintes élevées, de sorte que les soutènements fermés, par exemple pour les galeries de mine souterraines, de type traditionnel peuvent de moins en moins résister à ces contraintes. Pour pouvoir résister à une pression du terrain élevée, on connatt, d'après le document DE-AS 27 02 672, un soutènement fermé dans lequel,d'une façon correspondant au soutènement à cintres glissants déjà connu en principe pour d'autres cas d'application, les parties du cadre de cuvelage de la coque intérieure, derrière laquelle on peut remblayer avec des matériaux qui durcissent, sont à fixer les unes aux autres, au moyen d'assemblages par serrage, de façon à tre dans une certaine mesure flexibles à leur périphérie.Avec ce soutènement connu, on ne peut toutefois s'opposer que dans une mesure extrêmement limitée aux phénomènes inévitables de convergence dans les espaces creux artificiellement créés, car, lorsque les contraintes apparaissent, la coque extérieure se rompt tout d'abord et il ne reste ensuite que sa capacité résiduelle de portance, en liaison avec la force de serrage des assemblages par serrage, pour constituer la résistance du soutènement. Une flexibilité sans déformation de la coque intérieure ne peut alors être obtenue sur une certaine plage, en présence de contraintes assez importantes, que si l'ont emploie des éléments de construction fortement dimensionnés en conséquence, et donc coûteux. Du fait de la fixation, permettant un coulissement par glissement, des partie du cadre de cuvelage, on ne peut en outre prendre en compte que des forces de pression agissant dans un petit nombre de directions. La valeur finale des contraintes dues & la convergence que l'on peut atteindre est donc, même en cas d'utilisation de matériaux de construction coteaux, nettement mss- rieure à ce que permettent 7 es conditions d'exploitation. Pour améliorer un soutènement fermé du type précité de façon telle qu'en employant des composants d'un coat le plus favorable possible, on puisse obtenir une résistance élevée du soutènement sur une large plage de convergence, il est également connu, d'après la demande de brevet allemand P 38 06 126.0, de concevoir la coque extérieure en segments de façon qu'elle soit flexible à la périphérie, de façon que cette coque ne se rompe pas à l'apparition de contraintes assez élevées, mais qu'elle soit capable d'exercer une résistance de soutènement élevée et de céder en même temps que les parties du cadre de cuvelage. Le but de la présente invention est de créer, de faCon constructive simple, un soutènement fermé de ce type et donc du type mentionné au début, dans lequel les segments de la coque extérieure soient exactement réalisés de la façon désirée prédéterminée, sans que se présente le risque que, par exemple lors du remblayage, des segments de la coque extérieure soient encore rigidement reliés l'un à l'autre par suite de défauts d'étanchéité. Pour atteindre ce but, le soutènement fermé du type précité est caractérisé en ce qu'un organe de séparation, dé forme variable peut s'appuyer sur les éléments de flexibilité ou sur le cadre de cuvelage en étant mobile dans la direction longitudinale du soutènement. Gr ce à la possibilité d'appui d'organes de séparation de forme variable sur des éléments de flexibilité ou sur d'autres parties du cadre de cuvelage, on peut former, de façon constructive simple et exacte et à des coûts favorables, selon la longueur ou la disposition chaque fois nécessaire, un segment individuel de coque extérieure, étant précisé que, grâce à la possibilité d'appui mobile de l'organe de séparation on peut, après durcissement d'un segment correspondant de la coque extérieure, enlever cet organe de séparation et l'utiliser pour d'autres travaux de soutènement.Après enlèvement de l'organe de séparation de forme variable, il existe chaque fois des espaces libres entre des segments voisins de la coque extérieure; ainsi, grace à la flexibilité qui en résulte, même la coque extérieure du soutènement peut reprendre des contraintes extrêmes et le soutènement peut au total prendre en compte, de façon multiple et variable, les conditions spéciales qui se présentent dans chaque cas particulier, pour, grace à la flexibilité ainsi définie et créée, s'opposer systématiquement aux phénomènes de convergence dans les espaces creux souterrains artificiellement créés, du fait que des forces de réaction -définies aussi bien en dimension qu'en direction- peuvent être appliquées au terrain sur toute la surface, à l'instant approprié, et qu'immédiatement après le montage une résistance de voûte élevée peut être exercée sur toute la surface et de façon continue. Un organe de séparation approprié pour un soutènement fermé de ce type est caractérisé, selon l'invention, en ce qu'il comporte au moins un coussin qui peut se gonfler et se dégonfler et peut se fixer sur une partie déplaçable formant chariot ou traîneau. De façon constructive simple, l'organe de séparation doit s'appuyer, au moyen de la partie formant chariot ou traîneau, sur les éléments de flexibilité ou sur les parties du cadre de cuvelage, étant précisé que pour un processus de remblayage, grâce à une conception appropriée du coussin, celui-ci peut se gonfler de façon à maintenir exempt de matériaux un espace suffisant derrière les éléments d'écrasement pour maintenir également flexible la coque extérieure. D'autres particularités et avantages importants du soutènement fermé et de l'organe de séparation apparaîtront encore dans la description ci-après. Aux dessins annexés, donnés à titre non limitatifs: La figure 1 est une vue en perspective schématique, partielle, d'un exemple de réalisation d'un organe de séparation appuyé sur l'élément d'élasticité de la coque intérieure. La figure 2 est une vue en coupe transversale d'un exemple de réalisation d'un organe de séparation selon l'invention. Dans la réalisation représentée à la figure 1, le soutènement de galeries, désigné de façon générale par le repère 1, est constitué en détail d'une coque intérieure formée de parties 2 de cadre de cuvelage en tôles d'acier ondulées, qui sont à disposer å la suite les unes des autres dans la direction longitudinale du soutènement, et dont on peut faire varier le nombre dans la direction périphérique de la galerie ainsi que dans sa direction longitudinale en fonction des besoins respectifs.Pour relier l'une à l'autre les parties 2 du cadre de cuvelage de la coque intérieure dans la direction du soutènement de la galerie, ces parties présentent respectivement des rebords rabattus 3, de sorte que, dans la direction du soutènement de la galerie, les rebords 3 de parties 2, voisines l'une de l'autre, du cadre de cuvelage se recouvrent par paires et peuvent se fixer l'un à l'autre, de façon amovible, au moyen des liaisons par vis 4 représentées. Les parties 2 du cadre de cuvelage présentent une courbure adaptée au rayon de courbure des galeries de mine A soutenir, non représentées plus en détail, et sont appuyées l'ùne contre l'autre, dans la direction périphérique du soutènement, dans une position variable et donc avec une flexibilité périphérique, par l'intermédiaire d'éléments 5 de flexibilité. Les éléments de flexibilité forment, d'une façon qui n'est pas représentée en détail, des organes d'écrasement de forme variable qui peuvent présenter, aussi bien dans la direction longitudinale que dans la direction transversale, des profils de déformation, par exemple des profils en forme de M ou de W, pour s'adapter au rayon de courbure de la galerie. Dans l'exemple de réalisation illustré, un organe de séparation 7, dont la forme peut varier, est appuyé à la zone d'extrémité frontale, dirigée vers le terrain 6, des éléments de flexibilité en étant susceptible de se déplacer dans la direction longitudinale du soutènement. Avec cet organe de séparation 7, la coque extérieure, formée par le matériau de construction qui durcit et repérée de façon générale par 8, doit titre divisée pour donner des segments de coque extérieure 9 définis, associés aux différentes parties 2 du cadre de cuvelage; ainsi, grâce à la flexibilité ainsi définie et créée dans la direction périphérique de l'ensemble di soutènement de la galerie, en cas d'apparition de pressions dans le terrain, ou de processus d'ameublissement du terrain, et des phénomènes de convergence qui en résultent, la coque extérieure est déjà capable d'exercer, de façon continue, sur une large plage de convergence, une résistance de soutènement élevée dans la direction nécessaire, sans transmettre directement les charges correspondantes, à la coque intérieure avec les déformations plastiques qui en résulteraient probablement.En même temps la coque intérieure est capable de céder de façon définie, aussi bien en dimension qu'en direction, du fait de la conception appropriée des éléments 5 de flexibilité, de sorte qu'au total le soutènement fermé garantit, immédiatement après son exécution, d'exercer sur toute la surface une importante résistance de volte. Comme on peut le voir également en détail sur le dessin, les éléments 5 de flexibilité comportent un dispositif de guidage 10 et des surfaces de glissement ou de roulement 11 qui s'étendent de chaque côté du dispositif de guidage. L'organe de séparation 7 comporte une partie 12 formant chariot ou traîneau avec une partie inférieure 13 qui entoure le dispositif de guidage 10; ainsi, après durcissement du matériau de remblayage ou après formation des segments 9 de la coque extérieure et pose des parties suivantes du cadre de cuvelage, on peut tirer l'organe de séparation 7, le long du dispositif de guidage 10, jusqu'à la position de remblayage suivante. L'organe de séparation 7 comporte un coussin principal central 14 ainsi que deux coussins auxiliaires 15 qui sont reliés au coussin principal 14 par l'inter médiaire d'éléments de tapis étanches 16 qui peuvent se déplier et qui délimitent les coussins auxiliaires 15. Grâce à la conception appropriée des coussins auxiliaires 15 et du coussin principal 14, après gonflage des coussins appropriés des deux côtés de l'organe de séparation 7, on obtient chaque fois -comme représenté sur le dessin- un segment de coque extérieure 9 avec un bord frontal exact, rectiligne ou en voûte. Le coussin principal 14 est relié, par l'intermédiaire de profilés de fixation 18, à une pièce d'appui 17 en forme de cuve. Les coussins auxiliaires 15 sont reliés à la partie inférieure 13 au moyen des profilés de fixation 18. En outre la pièce d'appui 17 est reiiée à la partie inférieure 13. Comme représenté sur le dessin à l'aide des exemples de réalisation, les dimensions de l'organe de séparation, y compris de ses coussins gonflables de forme variable, sont variables, pour s'adapter aux dimensions de l'élément 5, de flexibilité, correspondant. I1 est intéressant que le coussin principal 14 soit conçu de façon à pouvoir développer un diamètre minimal tel que, même dans le cas d'abattages multiples, il soit garanti dans une mesure suffisante qu'il ne peut pas parvenir de matériaux de remblayage derrière les éléments 5 de flexibilité. Dans le cas d'une épaisseur prévue de la coque extérieure de, par exemple, 15 cm, il est très utile que le coussin principal 14 soit prévu pour pouvoir, indépendamment-des dimensions respectives du tratneau, développer un diamètre de 50 cm en direction du terrain.Il peut être ici avantageux de diviser les coussins en chambres individuelles. A-chaque coussin, ce qui n'est pas représenté en détail, sont associées deux vannes de commande pour la commande d'ouverture et la commande de fermeture. Dans la position "ouvert" on gonfle par exemple la chambre principale d'un coussin sous une surpression de 0,3 bar, après quoi on peut par exemple gonfler deux chambres auxiliaires prévues sous une surpression de 1,0 bar. De préférence le gonflage des coussins ou des chambres se fait sous contrôle d'un manomètre. Il est également intéressant de prévoir une soupape de surpression pour interdire un gonflage abusif des coussins. La soupape de surpression peut alors interdire un gonflage abusif des coussins, mais elle peut également, dans la phase passive, c'est-à-dire lorsque les coussins sont sous pression mais non gonflés, empêcher en s'ouvrant, un éclatement en cas de surpression. REVENDICATIONS 1. Soutènement fermé, en particulier pour galeries de mine souterraines, puits, abris, tunnels et espaces creux souterrains analogues, comportant une coque intérieure qui est constituée de cadres de cuvelage, de préférence en tôle d'acier, disposés à la suite les uns des autres dans la direction longitudinale du soutènement et qui sont formés par au moins deux parties (2) de cadre de cuvelage qui peuvent s'appuyer l'une contre l'autre dans une position variable dans la direction périphérique du soutènement par l'intermédiaire d'éléments (5) de flexibilité, ce soutènement fermé comportant aussi une coque extérieure (8) flexible à sa périphérie, constituée, par exemple, de matériaux durcissant rapidement ou de matériaux de remblayage analogues et comprenant des segments (9) de coque extérieure associés aux parties (2) du cadre de cuvelage, caractérisé en ce qu'un organe de séparation (7) de forme variable peut s'appuyer sur les éléments (5) de flexibilité ou sur le cadre de cuvelage en étant mobile dans la direction longitudinale du soutènement. 2. Soutènement fermé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les éléments (5) de flexibilité ou les parties du cadre de cuvelage présentent une surface d'appui, comprenant une piste de déplacement destinée à supporter de façon mobile l'organe de séparation (7). 3. Soutènement fermé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'organe de séparation (7) peut se déplacer le long d'un dispositif de guidage (10) prévu sur les éléments (5) de flexibilité ou sur le cadre de cuvelage. 4. Soutènement fermé selon la revendication 3, caractérisé en ce que de chaque côté du dispositif de guidage (10) s'étend une surface de glissement ou de roulement (11). 5. Organe de séparation pour soutènement fermé selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'organe de séparation (7) comporte au moins un coussin (14, 15) qui peut se gonfler et se dégonfler et se fixer sur une partie (12) déplaçable formant chariot ou traîneau. 6. Organe de séparation selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'organe de séparation (7) comporte un coussin principal central (14) ainsi que des coussins auxiliaires (15) qui lui sont associés. 7. Organe de séparation selon la revendication 6, caractérisé en ce que les coussins auxiliaires (15) peuvent être fixés au coussin principal (14) au moyen d'éléments (16), formant tapis épais étanches, dépliables, entourant les coussins auxiliaires (15). 8. Organe de séparation selon l'une des revendications 5 a 7, caractérisé en ce que chacun des coussins (14, 15) comporte au moins deux chambres. 9. Organe de séparation selon l'une des revendications 5 à 8, caractérisé en ce qutà chaque coussin (14, 15) correspond au moins une vanne de commande. 10. Organe de séparation selon l'une des revendications 5 à 9, caractérisé en ce que chaque coussin (14, 15) comporte une soupape de surpression. 11. Organe de séparation selon l'une des revendications 5 à 10, caractérisé en ce que la partie formant chariot ou tratneau (12) comporte une partie inférieure (13) qui présente un guidage en forme de rainure et à laquelle peut se fixer une partie d'appui (17), en forme de cuve, destinée & supporter les coussins (14, 15).