Brevet FR2660693A1 — publié le 19911011

La présente invention concerne de façon générale les appareils de stabilisation dynamique de roches destinés aux applications de support des toits de mine, et elle concerne plus précisément des tampons de scellement qui limitent l'écoulement d'un coulis à des régions voulues des appa- reils de stabilisation dynamique des roches. Actuellement, des systèmes d'ancrage utilisent un manchon métallique ou de matière plastique (cheville) qui est destiné à s'ajuster intimement dans un trou formé dans les toits de mine Un boulon de toit, auquel est fixée une plaque de toit, est destiné à pénétrer dans le manchon en repoussant celui-ci en coopération intime avec les côtés du trou. Récemment, on a utilisé des systèmes à coulis ou à résine pour l'ancrage destinés à maintenir le boulon de toit plus fermement en place Dans ces systèmes, le coulis (ce terme désignant ausi bien un coulis qu'une composition à base d'un résine dans le présent mémoire et les revendi- cations) est fixé à un emplacement axial du boulon de toit, et le manchon de matière plastique ou cheville fixe une partie du boulon Dans ces systèmes, le coulis se mélange à la partie de manchon de matière plastique et affaiblit la fixation réalisée entre le boulon de toit et le trou. La description qui précède indique des exemples de restrictions présentés par les appareils de stabilisation dynamique de roches Il serait donc avantageux de disposer d'un autre procédé destiné à supprimer l'une au moins de ces restrictions L'invention concerne un tel dispositif. Dans un premier aspect, l'invention met en oeuvre un tampon de scellement comprenant un boulon introduit dans un trou formé dans une structure géologique, le trou ayant une paroi circonférentielle externe Un manchon fixe une première partie axiale du boulon à une première partie de la paroi circonférentielle. Un coulis fixe une seconde partie axiale du boulon à une seconde partie de la paroi circonférentielle Un tampon, ayant pratiquement une forme de disque, limite le passage du coulis entre la première partie axiale du boulon et la première partie de la paroi circonférentielle. D'autres caractéristiques et avantages de l'inven- tion seront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre d'exemples de réalisation, faite en référence aux dessins annexés sur lesquels: la figure 1 est une coupe en élévation latérale représentant un appareil de stabilisation dynamique en roches en position installée, comprenant un premier mode de réalisation de tampon de scellement selon l'invention; les figures 2 à 7 représentent différents modes de réalisation de tampon de scellement et de manchon intro- duits dans un trou, avant l'introduction d'une cartouche de résine et d'un boulon; la figure 8 A représente un autre mode de réalisation de tampon de scellement et d'un manchon selon l'invention, introduits partiellement dans un trou; la figure 8 B représente un tampon de scellement et un manchon de la figure 8 A, en position introduite plus en avant dans le trou; la figure 9 représente un tampon de scellement et un manchon de la figure 8 A avec un récipient de coulis retenu dans le trou par un dispositif de capture de récipient de coulis selon l'invention; la figure 10 est une vue de montage d'un autre mode de réalisation de tampon de scellement et d'un manchon, avec un dispositif incorporé de mise en coopération; les figures 11 et 12 représentent des variantes de récipient de coulis et de tampon selon l'invention; et la figure 13 est une coupe d'une autre utilisation de l'invention. L'invention concerne un ensemble 10 formant un appareil de stabilisation dynamique de roches, destiné à être introduit dans un trou 12 formé dans une structure géologique 14 Un dispositif formant un manchon ou cheville 16 est placé dans le trou 12 et fixe une première partie axiale 18 d'un boulon 20 à une première partie 22 du trou 12 Un dispositif 23 constitué d'un coulis ou d'une résine fixe une seconde partie axiale 24 du boulon 20 à une seconde partie du trou 26 Un manchon et un dispositif à coulis sous forme combinée, destinés à la fixation d'un boulon de toit, sont représentés dans le brevet des Etats- Unis d'Amérique no 4 659 258. Si le coulis s'écoule entre le manchon 16 et la première partie du trou 22, le coulis peut en réalité jouer le rôle d'un lubrifiant et réduire la force efficace de retenue existant entre le manchon 16 et le trou 12 Un tampon 28 ayant pratiquement une forme de disque est fixé à une première extrémité du manchon afin qu'il empêche cet écoulement, et il recouvre pratiquement toute la section 30 du trou 12, avant l'introduction du boulon dans le manchon 16. Le tampon est formé d'une matière plastique, de caoutchouc ou d'une matière analogue Le tampon 28 en forme de disque a une partie 30 de rupture qui est destinée à se rompre à l'emplacement de cisaillement 37 sous l'action du bord antérieur 32 du boulon 20 lorsque celui-ci est intro- duit à travers le tampon 28 dans le manchon 16 La partie de rupture peut être formée par un organe creux ou peut avoir une âme pleine 30 comme représenté sur la figure 5. Une partie renforcée 33 peut être formée sur le tampon 28 afin qu'elle empêche une usure excessive ou une détériora- tion pendant la rupture. Lorsque la partie de rupture s'est rompue, une partie 34 du tampon 28 empêchant la rupture reste en coopération étanche entre le boulon 20 et la circonférence interne 36 du trou 12 Un dispositif 35 de coopération, par exemple une barrette 35 a et une gorge 35 b, peut être incorporé afin qu'il empêche la rotation du tampon 28 lorsque la partie rompue se sépare, afin que l'usure du tampon soit réduite. Une face 31 du tampon 28 en forme de disque a par exemple un entonnoir 29 destiné à guider le bord antérieur du boulon 32 vers la partie 30 de rupture lorsque le boulon est chassé vers le manchon L'entonnoir peut avoir une surface inclinée 38, un épaulement courbe 40, un épaulement à gradin 42 ou tout autre configuration bien connue d'en- tonnoir La configuration d'épaulement renforcé réduit aussi l'usure du tampon 28 pendant la rupture. Le tampon 28 peut aussi être réalisé avec plusieurs disques alignés axialement 44 a, 44 b et 44 c Le tampon 28 en forme de disque peut aussi comporter des parties flexibles 46 disposées radialement et qui, lorsque le tampon 28 est introduit dans le trou 12, se déforment et sont parallèles à la circonférence interne du trou 36 Toutes ces configu- rations limitent encore l'écoulement du coulis 23 au-delà du tampon 28. Le coulis 23 est habituellement appliqué par intro- duction d'un récipient 49 de coulis dans le trou 12 après le manchon 16 et le tampon 28 Le boulon 20 est alors introduit dans le trou 12 et il écrase les parois du récipient flexible 48 de coulis, ce dernier étant ainsi distribué Dans une variante, le tampon 28 et le récipient de coulis peuvent former un ensemble en combinaison Le tampon peut être introduit dans le récipient avec le coulis ou peut être fixé à l'extérieur du récipient de coulis. Il peut être souhaitable de maintenir le récipient de coulis en position avant introduction du boulon 20 dans le trou 12 A cet effet, un dispositif 50 de capture du récipient de coulis peut être formé dans une cavité 52 réalisée à la face du tampon 31 Lorsque le récipient 48 de coulis est chassé dans le trou 12, une bague rigide 54 formée sur le récipient de coulis dépasse une bague flexible 56 de capture formée dans la cavité 52. Lorsque la bague rigide 54 dépasse la bague flexible 56, la bague rigide, avec le récipient 48, est fermement retenue en position Dans une variante, la bague rigide 54 peut être montée dans la cavité 52 alors que la bague flexible 56 est fixée au récipient 48 de coulis, le résul- tat étant le même. Bien qu'on ait décrit l'invention en référence à un manchon 16 introduit dans le trou 12 avant l'introduction du récipient 48 de coulis, le manchon 16 ou le récipient 48 de coulis peut être placé en premier dans le trou 12, comme indiqué sur la figure 13. Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art aux tampons qui viennent d'être décrits uniquement à titre d'exemples non limitatifs sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1 Tampon de scellement, caractérisé en ce qu'il comprend: un boulon ( 20) destiné à être introduit dans un trou ( 12) formé dans une structure géologique, le trou ayant une paroi circonférentielle externe, un manchon ( 16) de fixation d'une première axiale du boulon à une première partie de la paroi circonférentielle, un coulis ( 23) destiné à fixer une seconde partie axiale du boulon à une seconde partie de la paroi circonfé- rentielle, et un tampon ( 28) ayant pratiquement une forme de disque et destiné à limiter le passage du coulis entre la première partie axiale du boulon et la première partie de la paroi circonférentielle. 2 Tampon de scellement, caractérisé en ce qu'il comprend: un manchon ( 16) destiné à se loger dans un trou formé dans une structure géologique, un boulon ( 20) destiné à pénétrer dans une cavité formée dans le manchon, une première partie axiale du boulon étant fixée à une première partie du trou par le manchon, un coulis ( 23) destiné à fixer une seconde partie axiale du boulon, séparée de la première partie axiale, à une seconde partie du trou, et un tampon ( 28) ayant pratiquement une forme de disque et destiné à empêcher l'écoulement du coulis de la seconde partie axiale vers la première. 3 Tampon selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le manchon ( 16) et le tampon ( 28) en forme de disque constituent un organe en une seule pièce. 4 Tampon selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le tampon ( 28) comporte en outre un entonnoir ( 28) destiné à guider le boulon dans une cavité formée dans le manchon après introduction du boulon dans la cavité. Tampon selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'entonnoir ( 29) forme une paroi latérale du tampon qui est inclinée vers l'intérieur. 6 Tampon selon la revendication 4, caractérisé en ce que la paroi latérale du tampon ( 28) a un épaulement courbe qui forme un entonnoir ( 29). 7 Tampon selon la revendication 4, caractérisé en ce que la paroi latérale du tampon ( 28) a un épaulement à gradin qui forme l'entonnoir ( 29). 8 Tampon selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le tampon ( 28) en forme de disque a plusieurs disques alignés axialement ( 44 a, 44 b, 44 c). 9 Tampon selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le tampon ( 28) comporte en outre un dispositif ( 50) de retenue d'un récipient ( 48) de coulis dans le trou avant l'introduction du boulon dans le trou. Tampon selon la revendication 9, caractérisé en ce que le dispositif de retenue ( 50) est formé sur une face latérale du tampon en forme de disque ( 28). 11 Tampon selon la revendication 9, caractérisé en ce qu'il comprend un prolongement radial flexible ( 46) du tampon en forme de disque, si bien que l'introduction du tampon dans le trou déplace la partie flexible parallèle- ment à la paroi circonférentielle du trou et forme le dispositif de retenue ( 56). 12 Tampon selon la revendication 9, caractérisé en ce que le dispositif ( 50) de capture du récipient de coulis est formé dans une cavité de la face latérale du tampon. 13 Tampon selon la revendication 12, caractérisé en ce que le dispositif de capture du récipient de coulis comprend une bague flexible ( 56) formée dans la cavité et une bague rigide ( 54) formée sur le récipient de coulis. 14 Tampon selon la revendication 12, caractérisé en ce que le dispositif de capture de récipient de coulis comporte une bague rigide ( 56) formée dans la cavité et une bague flexible ( 54) formée sur le récipient de coulis. Tampon selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'il comprend un partie de rupture du disque, si bien que l'introduction du boulon à travers le tampon ( 28) provoque la rupture de la partie de rupture et continue à empêcher le passage du coulis. 16 Tampon selon la revendication 15, caractérisé en ce qu'il comprend en outre une partie renforcée ( 33) formée dans la paroi latérale du tampon ( 28) et destinée à empê- cher la rupture des autres parties du disque lorsque la partie de rupture est rompue. 17 Tampon selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif de coopération ( 35 a, 35 b) destiné à empêcher la rotation relative du manchon ( 16) et du tampon en forme de disque ( 28) lorsque le boulon est introduit dans le manchon. 18 Tampon selon la revendication 17, caractérisé en ce que le dispositif de coopération comporte une barrette ( 35 a) formée sur le manchon ou le tampon, et une gorge complémentaire ( 35 b) formée sur le tampon ou le manchon respectivement. 19 Tampon selon la revendication 2, caractérisé en ce que la première partie axiale est disposée plus loin dans le trou ( 12) que la seconde partie axiale, lorsque le boulon ( 20) est introduit dans le trou. Tampon selon la revendication 2, caractérisé en ce que la seconde partie axiale est placée plus loin dans le trou ( 12) que la première partie axiale, lorsque le boulon ( 20) est introduit dans le trou. 21 Tampon selon la revendication 2, caractérisé en ce que le coulis ( 23) est contenu dans un récipient ( 48) qui peut se fragmenter avant l'introduction du boulon ( 20) dans le trou. 22 Tampon selon la revendication 21, caractérisé en ce que le tampon ( 28) est incorporé au récipient de coulis. 23 Tampon de scellement, caractérisé en ce qu'il comprend: un boulon ( 20) destiné à pénétrer dans un trou ( 12) formé dans une structure géologique, le trou ayant une paroi circonférentielle externe, un coulis ( 23) destiné à fixer une première partie axiale du boulon à une seconde partie de la paroi circon- férentielle, un manchon en une seule pièce ( 16) destiné à fixer une autre partie axiale du boulon à une première partie de la paroi circonférentielle, et un tampon ( 28) ayant pratiquement une forme de disque et destiné à limiter le passage du coulis entre la première partie axiale du boulon et la première partie de la paroi circonférentielle.