Brevet FR2779766A1 — publié le 19991217

INSTALLATION DE FABRICATION ET DE DISTRIBUTION DE BOUES DE COLMATAGE L'invention se rattache au secteur technique du traitement des boues, de leur récupération, en vue notamment d'assurer le colmatage de galeries de mines et similaires. Il est bien connu que l'exploitation des mines de charbon notamment entraîne la formation de galeries souterraines plus ou moins profondes qui ont tendance à s'affaisser dans le temps et rendent le sol inconstructible. Pour palier à cette situation, lesdites galeries sont colmatées par l'insertion d'un matériau de remplissage qui est destiné à se solidifier et assurer le remplissage 1 5 desdites galeries. On utilise généralement des boues qui sont récupérées et traitées par l'adjonction et le mélange de différents ingrédients du type cendres volantes et ciments, ce mélange étant rendu fluide par de l'eau. La mise en oeuvre de ce procédé reste néanmoins empirique à la connaissance des Demandeurs. Le mélange cendres volantes ciment est généralement projeté à l'aide de sources d'air comprimé dans lesdites galeries. Compte tenu de la longueur de ces dernières, plusieurs centaines de mètres quelquefois, l'opération est longue, peu pratique et ne permet pas systématiquement et avec une grande fiabilité, le colmatage complet desdites galeries. Par ailleurs, les mélanges cendres volantes - ciment s'effectuent sans mesure précise, d'une manière précaire, et l'on constate, selon les zones de remplissage, des variations substantielles dans la qualité du matériau de colmatage. Il n'y a par ailleurs aucune production automatisée permettant la fabrication des boues de colmatage et leur évacuation in-situ dans les galeries. Un premier but recherché, selon l'invention, était de remédier à ces inconvénients en proposant la conception d'une installation automatisée permettant d(le traiter 2 2779766 rapidement et dans de grandes quantités la fabrication des boues et leur introduction dans les galeries. Un autre but recherché selon l'invention était de concevoir une installation qui soit autonome et déplaçable selon les chantiers permettant ainsi d'obtenir de substantiels gains de productivité dans ledit traitement. Un autre but recherché de l'invention, l'installation à réaliser avait pour objectif de permettre un traitement varié et un dosage varié du mélange selon les besoins in-situ et les caractéristiques des galeries à colmater et des sites environnants. Selon une première caractéristique, l'installation de fabrication et de distribution de boues de colmatage dans une galerie, est remarquable en ce qu'elle comprend une structure portante susceptible d'être prise en charge et déplacée, et étant agencée pour 1 5 recevoir d'amont en aval, des moyens de stockage et de distribution de cendres volantes dans un mélangeur, des moyens de stockage et de distribution de ciments secs dans ledit mélangeur et des moyens de distribution d'eau dans ledit mélangeur, ce dernier étant agencé en aval pour s'ajuster sur un puits d'entrée du forage en vue de l'acheminement et de la distribution de la boue fabriquée à l'intérieur du forage pour son évacuation directement dans ladite galerie. Ces caractéristiques et d'autres encore ressortiront bien de la suite de la description. Pour fixer l'objet de l'invention illustré d'une manière non limitative aux figures des dessins o: - La figure I est une vue illustrant le positionnement d'une installation sur un terrain approprié avec représentation, en coupe, du sol illustrant la galerie à remplir. - La figure 2 est une vue de côté à grande échelle de l'installation selon la figure 1. - La figure 3 est une vue de dessus de l'installation selon la figure 2. - La figure 4 est une vue arrière de l'installation illustrant notamment la zone de remplissage de ciment. 3 2779766 - La figure 5 est une vue avant de l'installation. - La figure 6 est une vue de dessus du mélangeur illustrant en particulier les moyens de distribution. - La figure 7 est une vue partielle et en coupe illustrant la distribution d'eau dans le mélangeur. Afin de rendre plus concret l'objet de l'invention, on le décrit maintenant d'une manière non limitative illustrée aux figures des dessins. En se référant aux dessins, l'installation de fabrication des boues de colmatage est référencée, dans son ensemble, par (1) et elle est susceptible d'être autonome afin de pouvoir être disposée à tous endroits appropriés, et pouvoir être transportée d'un lieu à un autre en fonction des besoins, ou sur un même lieu, à des endroits différents, pour suivre le cheminement et le profil d'une galerie de mine. Cette installation est agencée pour permettre le remplissage et le colmatage de galeries de mines (2) à l'aide de boues (3) fabriquées, et ce à l'aide d'un ensemble de puits de forage (4) préalablement exécutés et disposés dans le sol, à l'endroit de la galerie et en pénétration dans celle-ci. En égard d'une galerie de mine déterminée, celle-ci est découpée en tranches (TI, T2, T3,...), de manière à exécuter des forages (4) à des distances déterminées. Une pluralité de forages, pour un galerie déterminée, sont ainsi formés et présentent une extrémité libre formant puits d'entrée (4a), à l'extérieur faisant office de regards en zones d'entrée et de distribution du matériau traité par l'installation. L'installation est ensuite présentée successivement en regard des différents puits de forage pour le remplissage de la tranche de galerie correspondante. Ladite installation est agencée avec une structure portante (S) qui est susceptible d'être prise en charge et déplacée par des moyens appropriés par une structure de levage et de remorquage sur véhicule. Cette structure portante (S) comprend ainsi un bâti (5) avec une plate-forme recevant, d'une part, à l'arrière, des moyens de 4 2779766 roulement (6) du type galets et, d'autre part, à l'avant, un timon (7) profilé avec barre de liaison (7a) entretoisée permettant la fixation d'un crochet de traction pour déplacer ladite installation. Par ailleurs et latéralement, le bâti (5) reçoit une pluralité de moyens de levage du type vérins (8) ou similaires permettant de stabiliser en hauteur et à l'horizontal, ladite structure. Selon l'invention, cette structure portante est agencée pour recevoir d'amont en aval, des moyens (MI) de stockage et de distribution de cendres volantes (CV) dans un mélangeur (9), des moyens (M2) de stockage et de distribution de ciments secs (CS) dans ledit mélangeur et des moyens (M3) de distribution d'eau dans ledit mélangeur, ce dernier étant agencé en aval pour s'ajuster sur le puits d'entrée (4a) du forage en vue de l'acheminement et de la distribution de la boue fabriquée à l'intérieur du forage pour son évacuation directement dans ladite galerie. 1 5 Selon l'invention, ledit mélangeur (9) est agencé, d'une manière très spécifique, pour recevoir, en amont, les cendres volantes (CV) à l'état sec, puis le ciment à l'état sec, puis la distribution d'eau pour assurer le mélange des cendres volantes et du ciment, la fluidité du mélange ainsi réalisé permettant de son évacuation dans le forage (4). Le mélangeur est ainsi conçu avec des moyens connus d'entraînement à double vis (9a - 9b) à pales sécantes (9c) des matériaux d'amont en aval et successivement en définissant les trois zones précitées et en assurant leur cheminement. Les cendres volantes (CV) sont ainsi chargées par un convoyeur ou directement versées dans une trémie (11) à l'aide des moyens mécaniques type engins de travaux publics. Cette trémie (I 1) est supportée par une structure portante (12) montée sur le bâti (5). Sous la trémie (I l), sont disposés des moyens de filtration (13) permettant, le cas échéant, de contrôler la granulométrie des cendres, tandis que les morceaux de section non souhaités sont évacués en vue d'un broyage éventuel ou autre traitement. Les cendres traitées sont évacuées à partir du bas de la trémie, dans un cône de distribution (14), lequel débouche dans la première zone (9d) du mélangeur. Selon une disposition avantageuse, la zone de remplissage du mélangeur est établie pour 2779766 correspondre à des doses, et par exemple le pas de l'hélice à pâles sécantes est choisi pour correspondre à un volume de remplissage. En aval, est disposé un second bâti support (15) d'une structure portante (16) de sac (17) de ciment. Cette structure portante (16) permet la réception de sacs dénommés couramment "BIG BAG". Ces sacs sont situés au-dessus d'une trémie conique (18) agencée avec des blocs de vibration (19) permettant l'écoulement du ciment. L'extrémité conique de la trémie (18) est agencée pour déboucher sur une vis de dosage (20) du type vis d'Archimède commandée par un moyen moteur approprié (21). Cette vis de dosage est disposée au-dessus du mélangeur (9) et présente en extrémité (20a) un conduit (22) susceptible de déboucher dans le plan supérieur dudit mélangeur, dans une zone (9e) en aval de la zone de remplissage de cendres. Le ciment est versé à sec dans le mélangeur (9). 1 5 Des moyens (M3) collecteurs et distributeurs d'eau sont disposés sur l'installation et sont commandés à l'aide d'une pompe (23) et d'un groupe moteur (24) pour permettre, par une canalisation (25) appropriée, l'introduction d'eau dans ledit mélangeur. Cette distribution d'eau s'effectue grâce à l'apport d'une rampe (26) de distribution reliée à la canalisation (25), cette rampe étant disposée à l'intérieur du mélangeur. Cette rampe présente une pluralité de buses (27 - 28) de projection. Plus particulièrement, la rampe présente à l'entrée du circuit d'eau une buse (27) orientée angulairement permettant la distribution d'eau sur le mélange cendres volantes - ciment. Cette buse (27) est inclinée, d'une manière opposée, aux zones d'introduction des cendres et du ciment, et ainsi, en aval du mélangeur. Cette disposition particulière évite la remontée d'eau dans la partie amont du mélangeur. Des buses de pulvérisation (28) sont disposées le long de la rampe sur toute la longueur restante du mélangeur et permettent un brassage du mélange cendres volantes - ciment en combinaison avec des pales (9c) formées dans le mélangeur, et entourant le ou les arbres (9a - 8b) de ce dernier. En aval dudit mélangeur, est prévu une zone d'évacuation (29) avec conduit des boues à l'état fluide en relation avec le puits d'entrée, dans le forage considéré. Des moyens de liaison assurent la tenue de l'ensemble. Des couvercles ou équivalents 6 2779766 sont montés en extrémité du conduit pour assurer l'obturation en cas de non utilisation. D'une manière avantageuse, le mélangeur est à palettes avec deux arbres montés coaxiaux et entraînés simultanément ou séparément à des vitesses égales ou différentes par des moyens moteurs connus. Le mélangeur est également agencé avec des regards (30) accessibles par l'extérieur, susceptibles de permettre le nettoyage et l'entretien dudit mélangeur. L'accès aux trémies de cendres et/ou ciment par le personnel d'entretien s'effectue par l'agencement d'échelles (31). Des moyens de dosage du ciment peuvent être utilisés et disposés pour permettre une adaptation des mélanges et des volumes de cendres volantes et de ciment. La structure i 5 porteuse est agencée pour recevoir un coffret (32) électrique de commande ainsi que des moyens permettant la régulation de distribution d'eau. Ainsi, selon l'invention, ladite installation est avantageuse en ce qu'elle est autonome et permet, d'une manière automatisée, de fabriquer des boues de colmatage à partir de mélanges de cendres volantes - ciment, de les présenter dans un état fluide, en sortie du mélangeur, puis de les évacuer par le biais du ou des forages constitués immédiatement dans les galeries de mines. Cette installation est particulièrement performante en ce qu'elle permet de traiter des boues de colmatage pour un cubage de l'ordre de 40 m3 par heure, résultat irréalisable selon les techniques antérieures. L'installation considérée est par ailleurs très compacte, d'un empattement peu important, lui permettant d'être transportée par semi- remorques sur des routes et étant ainsi compatibles avec les règles de sécurité définies par le Code de la Route. Le mélangeur permet une distribution séquencée des différents composants successifs cendres volantes ciment et autres. Par ailleurs, le pas de la double vis (9a - 9b) à pales 7 2779766 sécantes (9c) est variable selon les positions d'introduction des centres volantes, du ciment et du fluide. 8 2779766 REVENDICATIONS -1- Installation de fabrication et de distribution de boues de colmatage dans une galerie, caractérisée en ce qu'elle comprend une structure portante (S) susceptible d'être prise en charge et déplacée, et étant agencée pour recevoir d'amont en aval, des moyens (Ml) de stockage et de distribution de cendres volantes (CV) dans un mélangeur (9), des moyens (M2) de stockage et de distribution de ciments secs (CS) dans ledit mélangeur et des moyens (M3) de distribution d'eau dans ledit mélangeur, ce dernier étant agencé en aval pour s'ajuster sur un puits d'entrée (4a) du forage en vue de l'acheminement et de la distribution de la boue fabriquée à l'intérieur du forage pour son évacuation directement dans ladite galerie. -2- Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce que la structure portante (S) comprend un bâti (5) avec une plate-forme recevant, d'une part, à l'arrière, des moyens de roulement (6) du type galets et, d'autre part, à l'avant, un timon (7) profilé avec barre de liaison (7a) entretoisée permettant la fixation d'un crochet de traction pour déplacer ladite installation, ledit bâti (5) recevant une pluralité de moyens de levage du type vérins (8) ou similaires permettant de stabiliser en hauteur et à l'horizontal, ladite structure. -3- Installation selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisée en ce que le mélangeur (9) est agencé pour recevoir, en amont, les cendres volantes (CV) à l'état sec, puis le ciment à l'état sec, puis la distribution d'eau pour assurer le mélange des cendres volantes et du ciment, la fluidité du mélange ainsi réalisé permettant de son évacuation dans le forage (4), et en ce que le mélangeur est ainsi conçu avec des moyens d'entraînement à double vis (9a - 9b) à pales sécantes (9c) des matériaux d'amont en aval. -4- Installation selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que les cendres volantes (CV) sont versées dans une trémie (11) supportée par une 9 2779766 structure portante (12) montée sur le bâti (5), et en ce que sous la trémie (11), sont disposés des moyens de filtration (13), et en ce que les cendres traitées sont évacuées à partir du bas de la trémie, dans un cône de distribution (14), lequel débouche dans la première zone (9d) du mélangeur. -5- Installation selon la revendication 4, caractérisée en ce que la zone de remplissage du mélangeur est établie pour correspondre à des doses, et le pas de l'hélice à pâles sécantes est choisi pour correspondre à un volume de remplissage. -6- Installation selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce qu'en aval de la réception des cendres volantes, est disposé une trémie de distribution de ciment, l'extrémité de ladite trémie est agencée pour déboucher sur une vis de dosage (20) du type vis d'Archimède commandée par un moyen moteur (21), et en ce que cette vis de dosage est disposée au-dessus du mélangeur (9) et présente en 1 5 extrémité (20a) un conduit (22) susceptible de déboucher dans le plan supérieur dudit mélangeur, dans une zone (9e) en aval de la zone de remplissage de cendres, et en ce que le ciment est versé à sec dans le mélangeur (9). -7- Installation selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que des moyens (M3) collecteurs et distributeurs d'eau sont disposés sur l'installation et sont commandés à l'aide d'une pompe (23) et d'un groupe moteur (24) pour permettre, par une canalisation (25), l'introduction d'eau dans ledit mélangeur, cette distribution d'eau s'effectuant grâce à l'apport d'une rampe (26) de distribution reliée à la canalisation (25), cette rampe étant disposée à l'intérieur du mélangeur et comprenant une pluralité de buses (27 - 28) de projection. -8- Installation selon la revendication 7, caractérisée en ce que la rampe présente à l'entrée du circuit d'eau une buse (27) orientée angulairement permettant la distribution d'eau sur le mélange cendres volantes - ciment, cette buse (27) étant inclinée, d'une manière opposée, aux zones d'introduction des cendres et du ciment, et ainsi, en aval du mélangeur, des buses de pulvérisation (28) étant disposées le long dc 2779766 la rampe sur toute la longueur restante du mélangeur et permettant un brassage du mélange cendres volantes - ciment en combinaison avec des pales (9c) formées dans le mélangeur, et entourant le ou les arbres (9a - 8b) de ce dernier. -9- Installation selon l'une quelconque des revendications 7 ou 8, caractérisée en ce qu'en aval dudit mélangeur, est prévu une zone d'évacuation (29) avec conduit des boues à l'état fluide en relation avec le puits d'entrée, dans le forage considéré. -10- Installation selon la revendication 3, caractérisée en ce que le pas de la double vis (9a - 9b) à pâles sécantes (9c) est variable selon les positions d'introduction des cendres volantes, du ciment et du fluide.