Brevet FR2692004A1 — publié le 19931210

Procédé pour l'étaiement de la paroi d'une taille L'invention concerne un procédé pour l'étaiement de la paroi de la taille d'une galerie souterraine maintenue ouverte par un soutènement de galerie après le passage dans la taille > dans lequel est disposé à l'arrière d'un convoyeur de taille monté dans la taille le long du front de taille un étaiement de paroi entre la sole et lé toit Le maintien sous contra le des masses rocheuses compte parmi les conditions les plus importantes pour la sécurité des personnes occupées dans des zones souterraines. Le maintien sous controle des masses rocheuses signifie en particulier le fait d'éviter des éboulements des roches à partir du toit ou de la couronne et d'éviter également des chutes de charbon.Il va de soi que le danger provoqué par des chutes de pierres et de charbon sera d'autant plus faible que l'on parviendra mieux à maintenir sous contrôle les masses rocheuses par des mesures appropriées. Alors qu'il n'est pas possible de modifier dans la plupart des cas les propriétés des masses rocheuses, il ne reste exclusivement pour le maintien sous contra le du toit ou de la couronne, notamment dans la zone de transition entre taille et galerie, que des mesures techniques de soutènement. L'effet exercé par le soutènement sur les masses rocheuses dépend à cet égard surtout de 7'importance de la force de support du soutènement > de la manière dont la force de support est transmise au toit ou à la couronne ainsi que de la perte de temps qui s'écoule entre le moment où le toit est dégagé et celui où la force de support du soutènement devient efficace.Les influences suivantes se sont révélées particulièrement importantes pour le maintien sous contrôle du toit: I. le retard de la mise en place du soutènement; 2. la pression de support du soutènement. Tenant compte des influences qui viennent d'être mentionnées, i1 est connu d'utiliser pour le maintien sous contrôle du toit des vérins hydrauliques individuels, des étais en bois et des remblais d'accompagnement de galerie. Toutes ces mesures de soutènement techniques présentent cependant des inconvénients aussi bien techniques qu'économiques. C'est ainsi qu'un inconvénient des vérins hydrauliques individuels consiste dans leur fabrication qui est relativement compliquée, leur transport très coûteux entre la surface du sol et la mine et leur transport en retour, ainsi que leur stockage et leur entretien relativement coûteux pour qu'ils soient prêts à être utilisés selon les besoins. Mais l'utilisation directement sur le site est également liée à des problèmes qui ne sont pas négligeables. En outre, les vérins hydrauliques individuels sont peu faciles à manier. La raison en est entre autres leur poids. De plus, on ne peut obtenir qu'une capacité de support d'importance relativement faible avec des vérins hydrauliques individuels dont les dimensions permettent de les manipuler. Sur la base d'expériences obtenues dans la pratique, la capacité de support est au maximum d'environ 250 kN. L'inconvénient essentiel des vérins hydrauliques individuels est cependant le danger potentiel qu'ils présentent pour l'environnement du fait du dégagement impossible à éviter des fluides utilisés dans les vérins (émulsions d'huile et d'eau) aussi bien pendant l'enlèvement des vérins que pendant leur déplacement. Finalement, quand on déplace les vérins hydrauliques individuels, il est Impossible d'éviter un défaut de soutien des masses rocheuses, ce qui entraîne par exemple un délitement des roches Quand on utilise des étais en bois dans des exploitations minières souterraines, l'inconvénient est que ces étais ne possèdent aucune capacité de charge nominale et que leur force de support est très limitée, et qu'ils ne sont donc pas adaptés aux exigences mécaniques des masses rocheuses.Même quand les étais en bois sont utilisés en étant regroupés sous forme de ce que l'on appelle piles de bois, leur force de support n'est que limitée. En outre, leur transport est coûteux et ne peut s'effectuer qu'au moyen d'une main d'oeuvre importante. Un autre inconvénient vient du fait que les étais en bois ont besoin d'une imprégnation spéciale pour minimiser autant que possible le danger d'incendie. Mais à l'imprégnation est obligatoirement liée une pollution de l'environnement. Finalement, il convient d'indiquer que l'utilisation de grandes quantités de bois signifie également le déboisement de grandes surfaces forestières. Les remblais d'accompagnement de galerie sont réalisés par exemple en remplissant des planchéiages ou des chambres établis préalablement et par voie pneumatique ou hydraulique avec des masses de remplissage diverses. Il n'est pas possible d'obtenir une pression nominale active de ces masses de remplissage. Un remblai d'accompagnement de galerie ne permet d'obtenir un support que lorsque les roches se sont affaissées et de ce fait désagrégées. Le remblai d'accompagnement de galerie doit donc supporter en plus de la pression de déplacement la pression de désagrégation qui provient de l'affaissement. Partant du procédé décrit dans le préambule, l'invention a pour but de l'améliorer de manière à pouvoir obtenir une force de support plus rapidement active du toit en utilisant moins de moyens et moins de main-d'oeuvre tout en protégeant l'environnement et en évitant des situations dangereuses pour les personnes travaillant dans la mine après la mise à nu des surfaces du toit déterminée par l'abattage. Selon l'invention, ce but est atteint du fait qu'en fonction de l'avance de l'abattage et immédiatement à l'arrière du convoyeur de taille qui suit le front de taille, on serre entre le toit et la sole à l'extrémité de la taille un étai de soutènement constitué par deux tubes d'acier guidés étroitement l'un dans l'autre et en introduisant un matériau durcissable à charge nominale définie dans les étais de soutènement. Le concept de l'invention est constitué par la mesure selon laquelle on peut poser rapidement et sans complications particulières un étai de soutènement spécial et en particulier ne polluant pas l'environnement, suffisamment tôt pour que les roches mises à nu par l'abattage ne puissent pas se déliterUn étai de soutènement destiné à cette utilisation n'a besoin que de deux tubes d'acier fermés à leurs extrémités opposées, pouvant être enfoncés simplement l'un dans l'autre et pouvant effectuer un mouvement relatif l'un par rapport à l'autre, ainsi que d'un dispositif de maintien mobile. Les tubes d'acier sont serrés de façon active entre le toit et la sole au moyen du dispositif de maintien. Ensuite, on envoie un matériau durcissable dans les tubes d'acier ainsi serrés.On maintient le serrage au moyen du dispositif de maintien jusqu'à ce que le matériau se soit durci. Considérant le fait qu'un tel étai de soutènement peut être fabriqué de façon économique, est sans problèmes, c'est-à-dire peut être maintenu en stock en principe sans entretien et être transporté sans mesures particulières du sol jusqu'au site de montage souterrain prévu, tous les inconvénients des vérins hydrauliques individuels disparaissent. En outre, les étais de soutènement peuvent être montés avec l'importante force de support qui est nécessaire dans chaque os, et le matériau durcissable peut être amené par une conduite appropriée sans exigences logistiques particulières. La simplicité et la facilité de leur manipulation permettent en outre de monter des étais de soutènement en rangée, en double rangée ou en plusieurs rangées parallèles à la galerie et aussi près les uns des autres que possible. Le procédé de l'invention permet d'appliquer par des moyens simples une charge de support définie directement à l'arrière du convoyeur de taille et de diminuer de ce fait sensiblement la perte de temps entre la possibilité de d'étançonnage la plus rapide et le soutien effectif du toit qui a été mis à nu au cours d'un cycle d'abattage. En outre, les déplacements ne provoquent aucune décharge additionnelle des roches. Comme des charges nominales définies sont appliquées, on est assuré d'un meilleur maintien sous contrôle de la galerie. Finalement, on évite des migrations du front de taille grâce aux charges nominales définies. Un autre perfectionnement avantageux de l'invention prévoit que les étais de soutènement sont utilisés avec les étais de soutènement dejà disposés les uns à la suite des autres en rangée pour stabiliser une couche de remplissage étanche à l'air. Les étais de soutènement disposés en rangée les uns à la suite des autres pour l'étaiement d'une taille sont ainsi utilisés pour la stabilisation d'une couche de remplissage étanche à l'air. A cet égard, on peut envisager que les étais de soutènement soient incorporés à la couche de remplissage ou encore qu'ils soient disposés en deux rangées à une certaine distance l'une de l'autre tandis qu'une couche de remplissage est placée entre les rangées. Dans le cadre de ces caractéristiques, on obtient cet avantage particulier qu'en raison des forces de support importantes des étais de soutènement, les remblais d'accompagnement de galerie ainsi constitués peuvent être considérablement plus réduits en largeur que les remblais d'accompagnement de galerie traditionnels. Finalement, l'invention prévoit que les étais de soutènement qui sont du côté de la galerie peuvent être utilisés pour étayer le soutènement de galerie qui est raccourci du coté de la taille à T'avant du passage dans la taille. Ainsi, un étai de soutènement peut être utilisé également pour étayer le soutènement de galerie qui est raccourci du côté de la taille à l'avant du passage dans la taille dans la mesure où il est directement au niveau du front de galerie. En raison de la charge nominale pouvant être définie qui est appliquée par les étais de soutènements l'étaiement de la galerie peut établir un contact parfait avec le toit, ce qui fait qu'il peut exercer complètement sa force utile et sa fonction meme dans des segments de taille qui sont éloignés du côté de la taille. L'étaiement du soutènement de la galerie à l'avant du passage dans la taille peut être obtenu au moyen d'ancres Mais on peut également envisager d'utiliser dans la galerie de base un étai de soutènement dans lequel peut etre introduit un matériau durcissable pour assurer la poussée. Un tel dispositif de renfort de la galerie est alors monté sous chaque soutènement en particulier sur des supports appropriés en formant avec la sole de la galerie un angle égal ou inférieur à 90 grades. Avantageusement, ces étais de soutènement comprennent un indicateur de pression permettant de lire continuellement la pression réelle minimale.Quand on utilise des étais de soutènement pouvant coopérer avec un matériau durcissable pour constituer ce dispositif de renfort, on peut éviter dans la galerie de base les vérins hydrauliques individuels utilisés jusqu'ici qui sont trop coûteux, peu faciles à manier et susceptibles de dégats entraînant des réparations. On améliore ainsi sensiblement le caractère économique de l'exploitation minière souterraine. L'invention va maintenant être expliquée plus en détail à l'aide de modes de réalisation non limitatifs représentés sur les dessins annexés dans lesquels: la figure I est une vue en coupe longitudinale d'une galerie montrant l'embouchure d'une taille; la figure 2 est une vue en coupe transversale verticale selon la ligne II-II de la figure 1; la figure 3 est une vue en coupe verticale selon la ligne III- III de la figure 1;; la figure 4 est une vue en coupe verticale selon la ligne IV-qV de la figure 1, la figure 5 est une vue en coupe verticale selon la ligne V-V de la figure 1, la figure 6 est une vue en coupe verticale selon la ligne III III de la figure 1 mais correspondant à un autre mode de réalisation, et la figure 7 est une vue en coupe verticale d'une galerie de base dans 7aquelle a été monté un dispositif de renfort. Aux figures 1 à 6, la référence 1 désigne une galerie souterraine maintenue ouverte par des arceaux de soutènement 2 disposés à une certaine distance les uns des autres. Les arceaux de soutènement 2 sont constitués par plusieurs segments profilés en rigole 3 introduits les uns dans les autres par leurs sections d'extrémité, qui sont serrés les uns contre les autres de façon flexible et limitée par des éléments de serrage non représentés. A une distance suffisante du passage dans la taille 5, les segments de poussée 6 qui sont du côté de la taille sont éliminés (figure 1) et les arceaux de soutènement 2 sont maintenus dans cette région par des ancres 7. On est ainsi assuré qu'un convoyeur de taille 8 et une machine d'abattage 9 qui passe le long de ce dernier peuvent être éventuellement introduits jusque dans la galerie 1. La taille 5 est maintenue ouverte par des piles boucliers 10. Selon le mode de réalisation représenté aux figures 1 et 6, et directement à l'arrière d'un convoyeur de taille 8 qui est avancé après une saignée d'abattage, on serre rapidement entre la sole 15 et le toit 16 un étai de soutènement 11 constitué par deux tubes d'acier 12, 13 introduits étroitement l'un dans l'autre à l'aide d'un dispositif de maintien 14. Le tube d'acier inférieur 13 est guidé à l'intérieur du tube d'acier supérieur 12. Après serrage, on introduit un matériau durcissable dans l'étai de soutènement 11. Après durcissement, le matériau remplit la fonction du dispositif de maintien 14. Ce dernier peut être retiré et utilisé pour serrer un autre étai de soutènement 11. Ces étais de soutènement 11 peuvent être placés directement les uns à a suite des autres et en rangées parallèlement à la galerie 1. Comme on peut le voir aux figures 3 à 5, on peut utiliser des étais de soutènement 17 du type qui vient d'être décrit également pour étayer les arceaux de soutènement 2. Selon la représentation de la figure 4, deux rangées R1, R2 d'étais de soutènement 17, 18 sont disposées à une certaine distance l'une contre l'autre. La rangée R1 qui est du coté de la galerie étaye les arceaux de soutènement 2, alors que la rangée R2 qui est du côté de la taille est serrée entre le toit 16 et la sole 15 de la taille 5. Dans la mesure où cela est désiré ou nécessaire, et selon la figure 5, il est possible de mettre en place entre ces deux rangées R1, R2 une couche de remplissage 19 en un matériau pour remblai. Comme il est nécessaire de mettre en place dans une galerie de base 20 des dispositifs de renfort, on dispose, comme montré à la figure 7, l'étai de soutènement 21 du type mentionné qui est constitué par des tubes d'acier introduits étroitement l'un dans l'autre avec à l'intérieur un matériau durcissable. Un tel étai de soutènement 21 possède une capacité de charge de par exemple 660 kN. Chaque étai de soutènement 21 est monté sur des supports 22 en formant un angle a de moins de 90 grades avec la sole 23 de la galerie, sous chaque arceau de soutènement 24. Un tel étai de soutènement 21 est monté dans la région de transition entre la taille 5 et la galerie de base 20 à environ 5 m à l'avant de la salle à machines et à environ 10 m à l'arrière de l'ouverture de la taille (front du remblai). REVENDICATIONS 1. Procédé pour l'étaiement de la paroi de la taille d'une galerie souterraine (2, 20) maintenue ouverte par un soutènement de galerie (2, 24) après le passage dans la taille, dans lequel est disposé à l'arrière d'un convoyeur de taille (8) monté dans la taille (5) le long du front de taille un étaiement de paroi (11, 17-19) entre la sole (15) et le toit (16), caractérisé en ce qu'en fonction de l'avance de l'abattage et immédiatement à l'arrière du convoyeur de taille (8) qui suit le front de taille, on serre entre le toit (16) et la sole (15) à l'extrémité de la taille un étai de soutènement (11, 17, 18) constitué par deux tubes d'acier (12, 13) guidés étroitement l'un dans l'autre et en introduisant un matériau durcissable à charge nominale définie dans les étais de soutènement (11, 17, 18). 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les étais de soutènement (11, 17, 18) sont utilisés avec les étais de soutènement (17, 18) déjà disposés les uns à la suite des autres en rangée pour stabiliser une couche de remplissage (19) étanche à l'air. 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les étais de soutènement full, 17, 18) sont incorporés à la couche de remplissage (19). 4. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les étais de soutènement (17, 18) sont disposés en deux rangées (R1, R2) à une certaine distance l'une de l'autre tandis qu'une couche de remplissage (19) est placée entre les rangées ((ri, R2). 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1, 2 ou 4, caractérisé en ce que les étais de soutènement (17) qui sont du c6té de la taille sont utilisés pour étayer à l'avant du passage dans la taille le soutènement de galerie (2) qui est raccourci du côté de la taille.