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Soutènement métallique flexible constitué de profilés légers en
X et V ou autres, pour mines et tunnels.
La présente invention se rapporte à un soutènement métallique pour mines, à section annulaire ou en forme d'arc.
On connaît des soutènements flexibles constitués de fers en U ou de profilés en forme de fers Zorès.
Les soutènements flexibles en fers U, tels qu'on les connaît, comportent, en vue de l'obtention d'une flexibilité limitée, aux endroits d'assemblage, des organes intercalaires en forme d'épée qui, constitués également en fers U et s'emboîtant l'un dans l'autre à la manière d'un télescope, sont munis de cales en bois tendre, y insérées. Ces organes intercalaires composés de fers U et de cales en bois tendre, sont maintenus, à leurs extrémités, par des colliers.
Outre la flexibilité insuffisante de ces soutènements en fers U présentant seulement de faibles coefficients de résistance qu'on essaie d'accroître en y soudant des plaques
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de fer - procédé assez coûteux - le dit soutènement accuse encore l'inconvénient que les bois tendres y insérés, en forme de coin, déterminent une augmentation de la résistance de frottement. Par suite de la dessiccation de ces cales, les joints commencent, sous la poussée des terrains, à céder par à-coups, ce qui détruit l'équilibre des terrains et y provoque des glissements.
On connait encore des soutènements flexibles construits de profilés analogues aux fers Zores, où la flexibilité est obtenue par le coulissement des profilés l'un au-dessus et le long de l'autre, et dont les extrémités sont tenues par des bandes de serrage. Entre ces profilés en forme de fers Zorès sont également insérées des cales en bois tendre. Dans ce genre de soutènements, les joints présentent rapidement des anglets qui compromettent la flexibilité ; lors de l'augmentation de la poussée, on ne saurait empêcher de fortes déformations ou même la rupture des organes. Si, par contre, les éléments de soutènement glissent l'un sur l'autre, les extrémités insuffisamment guidées par les bandes de serrage pénètrent tangentiellement dans le massif, s'y accro- chent et empêchent le soutènement de céder encore.
Enfin, il se produit souvent un flambage du profilé eu forme de fer Zorès, légèrement aplati, dont la capacité portante est ainsi complètement compromise. D'autre part, les extrémités peuvent aussi pénétrer dans la section libre des galeries et y gêner les travaux d'extraction.
Encore à l'heure actuelle, on estime que, par opposition à d'autres domaines où l'on utilise des profilés laminés légers, comme par exemple dans les constructions en acier au-dessus du sol, le soutènement métallique souterrain doit être basé sur des principes tout à fait différents. En raison des multiples charges auxquelles, dans les mines, doivent résister les dits proiilés et lesquelles, généralement d'ordre dynamique, varient fréquemment, il était jusqu'ici impossible d'employer des profilés légers, mais ce essentiellement par suite de la forme non appropriée des élé-
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ments utilisés avec des coefficients statiques nettement insuffisants dans les axes principaux.
Quant aux soutènements flexibles, on ne saurait nier la possibilité d'utilisation des profilés légers, à la condition que ceux-ci puissent, grâce à leur conformation, résister aux efforts de compression, de flexion, de traction et de flambage, qui se présentent dans les mines.
Un soutènement métallique flexible, constitué de profilés légers et accusant une répartition favorable de matière, est tout indiqué pour la tâche qui consiste à céder à la première pression des terrains, à s'y adapter au point de vue de sa forme, et ce jusqu'à ce que le massif se soit tassé et soit revenu à l'état d'équilibre.
Les profilés en X et V que l'invention préconise pour le soutènement flexible, à section annulaire ou en forme d'arc, accusent l'avantage - sans parler de leur faible poids - d'être supérieurs, au point de vue des coefficients de résistance, à tous les autres profilés à soutènement. Grâce à la répartition symétrique favorable de la matière, le profilé en X et les deux profilés en V qui, reliés à ce dernier, forment également un X, sont particulièrement indiqués comme éléments résistant au flambage qui accusent une forte capacité portante et peuvent être utilisés, avec de très'bons résultats, comme colonnes et supports, c'est-à-dire aussi pour contre-fiches et traverses.
Un autre avantage réside dans la grande face d'assise, des profilés suivant l'invention, qu'aucun des.profilés, de la même catégorie de poids, utilisés jusqu'à, présent dans le soutènement, n'a encore pu atteindre.
L'invention part du principe que les éléments de soutènement à grande surface d'assise qui, dans les mines, subissent de fortes pressions de terrains, surtout la poussée verticale, pénètrent moins dans le sol des galeries et conservent ainsi à la section des galeries l'ouverture nécessaire, sans qu'on doive'recourir à des bois ou fers d'appui qui accroissent le coût des soutènements.-
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D'autre part, un profilé pénétrant moins dans le sol des galeries peut être enlevé plus facilement. L'assemblage du profilé en X avec deux profilés en forme d'un V constitue la partie la plus forte du soutènement, de sorte que la pénétration du profilé en X sous charge, dans les deux profilés en V disposés latéralement, produit un renforcement additionnel considérable de tout le soutènement.
L'enfoncement tangentiel des profilés en X ou en V dans le massif, et leur pénétration dans la section libre des galeries, comme cela s'observe dans le cas de profilés en U ou en forme de fers Zorès, ne se présentent pas dans la réalisation suivant l'invention, du fait que le profilés en X est guidé parfaitement par les deux V disposés latéralement par rapport aux terrains, le profilé en V étant réuni au profilé en X par des boulons à crochet ou des étriers de serrage à boulons, qui en assurent un guidage à toute épreuve.
L'objet de l'invention présente encore l'avantage particulier du grand nombre de surfaces de frottement, à savoir huit, dont quatre aux ailes de faible largeur et quatre aux âmes des profilés en X, ce qui permet d'utiliser au maximum le frottement de fer sur fer ; on n'emploie expressément pas de pièces intercalaires en bois etc. L'accroissement de la résistance par frottement, entre le profilé en X et les deux V, se réalise le plus simplement en diminuant la distance des deux profilés en V. L'invention n'est nullement limitée par son application aux soutènements flexibles pour mines ; les profilés en X avec les deux V pourront, grâce à leur forte résistance au flambage, aussi être utilisés comme buttes ou étançons rigides ou flexibles , pour ce faire, il suffit d'y prévoir un joint approprié.
L'importance de l'invention, au point de vue de l'économie nationale, réside dans le fait qu'en l'appliquant, on peut économiser une grande quantité d'acier. Cette économie d'acier peut être évaluée à au moins 20 %.
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Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, quelques formes de réalisation de l'objet de l'invention.
Fig.l montre, en coupe transversale suivant ligne a-a de la fig.2, un organe profilé. en forme d'X, suivant l'invention.
Fig.2 est une vue de dessus de l'assemblage à profilés en X.
Fig.3 est une coupe transversale suivant la ligne b-b de la fig.2.
Fig. 4 est une vue de côté, suivant les fig.l et 2.
Fig. 5 représente le profilé en X, suivant l'invention.
Fig. 6 montre le profilé en forme d'un V, suivant l'invention.
Dans ces figures, on désigne par
1 = le profilé principal en forme d'X. l' = le profilé principal en forme d'X, en tant que pièce d'écartement.
2 = le profilé secondaire en forme d'un V.
3 = les boulons de serrage à écrou d'assemblage, à filets à droite et à gauche.
4 = la proéminence en forme d'auge du profilé en V, servant d'appui à la tête du boulon et à l'écrou.
5 = le boulon d'assemblage des profilés en V, avec la pièce d'écartement 1', du profilé en X.
6 = l'alésage dans le profilé en V.
7 = l'alésage dans le profilé en X.
8 = l'évidement dans le profilé en V.
La fig.l représente, en coupe transversale, le profilé en X avec les deux profilés en V, suivant la ligne a-a de la fig.2 qui en montre une vue de dessus ; 3 désigne les boulons à crochet servant à l'assemblage, munis de filets à gauche et à droite. La fig.2 montre de quelle manière les boulons de serrage 3 sont garantis contre tout déplacement dans le sens longitudinal des profilés, du fait d'être disposés, à l'endroit d'assemblage entre .les profilés en X et en V, dans les évidements 8 pratiqués dans le profilé 2, en V. On y voit encore la proéminence en forme
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d'auge 4 qui, dans le cas de soutènements en forme de portail, se trouve à la partie inférieure du profilé en V, et dans le soutènement à section annulaire, au milieu de ce dernier.
Cette proéminence 4 comporte une ouverture 6 qui reçoit le boulon d'as- semblage 5. La fig. 2 montre encore la pièce d'écartement 1' se trouvant à l'extrémité inférieure du profilé pour soutènement en forme de portail. La fig. 3 est la coupe transversale suivant la ligne b-b de la vue de dessus, à travers les alésages 6 et 7 de la pièce d'écartement l'et des deux profilés en V, avec leurs proéminences en forme d'auge 4. La fig.b représente le profilé laminé en forme d'X ; les axes des charges sont désignés par X et Y. La fig.6 montre le profilé laminé en forme d'un v, où X et Y désignent également les axes des charges.
L'axe X est déterminé par deux profilés en V se trouvant à une certaine distance l'un en face de l' autre. Cet écartement est déterminé par l'insertion des profilés en X, 1 et l'. La fig.7 représente un exemple de réalisation d'un soutènement flexible en forme de portail, suivant l'invention. Il se compose de quatre organes principaux, à savoir de deux profilés courbés 1, en forme de X, et de deux organes droits constitués de quatre profilés en V (2). Au sommet se trouve le joint rigide 3, tandis que les joints 3 aux extrémités des pièces courbées assurent un assemblage flexible.
Aux extrémités inférieures, à la base de la galerie, des deux supports droits constitués, chacun, de deux profilés en V (2), ceux-ci sont reliés entre eux par l'insertion d'un profilé en X (1') de faible longueur, l'assemblage se faisant au moyen de boulons. Les pointillés représentent le soutènement ayant cédé jusclu'à la limite extrême. La fig.8 montre un exemple d'exécution d'un soutènement flexible de forme circulaire. Le soutènement se compose de deux profilés en X (1) et de quatre profilés en v (2). Les quatre points d'assemblage sont réalisés de manière à pouvoir céder.
Au milieu de leur longueur, les segments latéraux formés chacun de deux profilés en V, comportent, en vue de l'assemblage de ceux-
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ci, un profilé en X (l') de faible longueur, y assujetti par boulons. Le pointillé représente le soutènement flexible, de forme circulaire, après avoir cédé jusqu'à la limite extrême.
REVENDICATIONS.
1. Soutènement métallique, à section circulaire ou en arc, caractérisé, par l'utilisation de profilés spéciaux dont la section ressemble à un X ou à un V.
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Flexible metal support made up of lightweight profiles in
X and V or others, for mines and tunnels.
The present invention relates to a metal support for mines, with an annular section or in the form of an arc.
Flexible supports are known consisting of U-shaped bars or sections in the form of Zores bars.
The flexible U-bar supports, as they are known, comprise, with a view to obtaining limited flexibility, at the places of assembly, sword-shaped spacers which, also made of U-bars and fitting into each other like a telescope, are fitted with soft wood wedges inserted into them. These spacers made up of U irons and soft wood wedges are held at their ends by collars.
In addition to the insufficient flexibility of these U-bar supports having only low resistance coefficients which one tries to increase by welding plates to them
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iron - rather expensive process - the said support still shows the disadvantage that the soft wood inserted therein, in the form of a wedge, determine an increase in the frictional resistance. As a result of the desiccation of these wedges, the joints begin, under the pressure of the ground, to give in jerks, which destroys the balance of the grounds and causes them to slip.
There are also known flexible supports constructed of profiles similar to Zores irons, where flexibility is obtained by sliding the profiles one above and along the other, and the ends of which are held by clamping bands. Softwood wedges are also inserted between these Zorès iron-shaped profiles. In this type of support, the joints quickly present wedges which compromise flexibility; during the increase of the thrust, one cannot prevent strong deformations or even the rupture of the organs. If, on the other hand, the retaining elements slide over each other, the ends which are insufficiently guided by the clamping bands penetrate tangentially into the bedrock, cling to it and prevent the retaining wall from further yielding.
Finally, there is often a buckling of the profile in the form of Zores iron, slightly flattened, the bearing capacity of which is thus completely compromised. On the other hand, the ends can also penetrate into the free section of the galleries and hinder the extraction work there.
Even today, it is believed that, as opposed to other areas where lightweight rolled sections are used, such as for example in above-ground steel constructions, underground metal support should be based on quite different principles. Owing to the multiple loads to which, in mines, the said proiiles must resist and which, generally of a dynamic nature, vary frequently, it was hitherto impossible to use light profiles, but this mainly because of the non appropriate elements
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ments used with clearly insufficient static coefficients in the main axes.
As for flexible supports, we cannot deny the possibility of using lightweight sections, provided that, thanks to their conformation, they can withstand the compressive, bending, tensile and buckling stresses that arise. in the mines.
A flexible metal support, made up of light profiles and showing a favorable distribution of material, is ideal for the task of yielding to the first pressure of the soil, of adapting to it from the point of view of its form, and this up to 'that the massif has settled down and returned to a state of equilibrium.
The X and V sections that the invention recommends for flexible support, with annular section or in the form of an arc, have the advantage - not to mention their low weight - of being superior, from the point of view of the coefficients of resistance, to all other retaining profiles. Thanks to the favorable symmetrical distribution of the material, the X-profile and the two V-profiles which, connected to the latter, also form an X, are particularly suitable as buckling-resistant elements which have a high load-bearing capacity and can be used , with very good results, as columns and supports, that is to say also for struts and sleepers.
Another advantage lies in the large seat face of the profiles according to the invention, which none of the profiles of the same weight category, used up to now in the support, has yet been able to achieve.
The invention is based on the principle that the retaining elements with a large base surface which, in mines, undergo strong ground pressures, especially vertical thrust, penetrate less into the soil of the galleries and thus retain the section of the galleries the necessary opening, without having to resort to timber or support bars which increase the cost of the supports.
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On the other hand, a profile penetrating less into the ground of the galleries can be removed more easily. The joining of the X-section with two V-shaped sections constitutes the strongest part of the support, so that the penetration of the X-section under load, into the two V-sections arranged laterally, produces additional reinforcement considerable of all the support.
The tangential depression of the X or V sections in the solid mass, and their penetration into the free section of the galleries, as is observed in the case of U sections or Zorès iron-shaped sections, do not occur in the embodiment according to the invention, due to the fact that the X-shaped profiles are perfectly guided by the two Vs arranged laterally with respect to the ground, the V-shaped profile being joined to the X-shaped profile by hook bolts or clamping brackets with bolts, which provide foolproof guidance.
The object of the invention also has the particular advantage of the large number of friction surfaces, namely eight, including four with narrow wings and four with the webs of the X-shaped sections, which allows maximum use of the friction of iron on iron; we expressly do not use wooden inserts etc. The increase in the resistance by friction, between the X-section and the two Vs, is most easily achieved by reducing the distance of the two V-sections. The invention is in no way limited by its application to flexible supports for mines. ; the X-profiles with the two Vs can, thanks to their high resistance to buckling, also be used as rigid or flexible ridges or props, to do this, it suffices to provide a suitable joint.
The importance of the invention from the point of view of the national economy lies in the fact that by applying it a large amount of steel can be saved. This steel saving can be assessed at at least 20%.
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The appended drawing represents, by way of example, some embodiments of the object of the invention.
Fig.l shows, in cross section along line a-a of Fig.2, a profiled member. X-shaped, according to the invention.
Fig. 2 is a top view of the X-channel assembly.
Fig.3 is a cross section taken along line b-b of Fig.2.
Fig. 4 is a side view, according to fig.l and 2.
Fig. 5 represents the section in X, according to the invention.
Fig. 6 shows the V-shaped profile according to the invention.
In these figures, we denote by
1 = the main X-shaped profile. l '= the main X-shaped profile as a spacer.
2 = the secondary V-shaped profile.
3 = the tightening bolts with assembly nut, threads on the right and on the left.
4 = the trough-shaped prominence of the V-profile, serving as a support for the head of the bolt and the nut.
5 = the connecting bolt of the V-profiles, with the distance piece 1 ', of the X-profile.
6 = the bore in the V-profile.
7 = the bore in the X-profile.
8 = the recess in the V-profile.
Fig.l shows, in cross section, the X section with the two V sections, along line a-a of Fig.2 which shows a top view; 3 denotes the hook bolts used for assembly, with left and right threads. Fig. 2 shows how the clamping bolts 3 are secured against any displacement in the longitudinal direction of the profiles, due to being arranged, at the place of assembly between the X and V profiles, in the recesses 8 made in the profile 2, in V. We can still see the prominence in the form
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trough 4 which, in the case of portal-shaped supports, is located at the lower part of the V-section, and in the annular-section support, in the middle of the latter.
This protrusion 4 has an opening 6 which receives the assembly bolt 5. FIG. 2 also shows the spacer 1 'at the lower end of the portal-shaped support profile. Fig. 3 is the transverse section taken along line bb in the top view, through the bores 6 and 7 of the spacer α and of the two V-profiles, with their trough-shaped projections 4. FIG. b represents the X-shaped rolled profile; the axes of the loads are denoted by X and Y. Fig.6 shows the rolled profile in the shape of a v, where X and Y also denote the axes of the loads.
The X axis is determined by two V profiles lying at a certain distance opposite each other. This spacing is determined by the insertion of the profiles in X, 1 and the. FIG. 7 represents an exemplary embodiment of a flexible support in the form of a portal, according to the invention. It consists of four main members, namely two curved sections 1, X-shaped, and two straight members made up of four V-shaped sections (2). At the top is the rigid gasket 3, while the gaskets 3 at the ends of the bent pieces ensure a flexible assembly.
At the lower ends, at the base of the gallery, of the two straight supports, each consisting of two V-profiles (2), these are connected to each other by inserting an X-profile (1 ') of short length, the assembly being done by means of bolts. The dotted lines represent the support having given way up to the extreme limit. Fig. 8 shows an example of execution of a flexible support of circular shape. The support consists of two X-sections (1) and four v-sections (2). The four assembly points are made in such a way that they can yield.
In the middle of their length, the side segments each formed of two V-shaped sections, comprise, with a view to assembling them-
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Ci, a section in X (l ') of short length, fixed there by bolts. The dotted line represents the flexible support, circular in shape, after having given way to the extreme limit.
CLAIMS.
1. Metal support, circular or arched section, characterized by the use of special profiles whose section resembles an X or a V.