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Dispositif de soutènement polygonal pour galeries de mines .
On utilise dans les mines pour le soutènement des galeries des dispositifs de soutènement dits polygonaux qui sont susceptibles de s'orienter à leurs points d'articulation autour des longerons suivant la pression des terrains exis- tante.On prévoit, en général, trois bandes de longerons, à savoir : une bande de longerons de faite et deux bandes de longerons de paroi, constituées par des étançons en bois (lon- gerons en bois), autour desquelles les éléments de soutènement (segments) peuvent pivoter d'un angle plus ou moins grand.
Cette construction ne tient pas suffisamment compte des effets réels de la pression des terrains et les néglige même en par-
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tie totalement. Les longerons en bois montés dans las dispo- sitifs de soutènement polygonaux doivent, en outre, absorber la pression des terrains déclenchée par l'extraction. Toute- fois, étant donné que les longerons en bois nepeuvent absorber qu'une pression, et qu'ils sont,'le plus souvent, détruits par l'effet de la pression provoquée par l'extraction, l'absent ce d'un point fixe, contre lequel pourraient s'appuyer les longerons, provoque une obliquité des segments et ainsi leur destruction.
Le croquis schématique de la figure 1 des-des- sins annexés montre quatre zones du travail des terrains des couches situées au toit, comprenant la partie des terrains "tranquille" saine, non attaquée a, une zone de "distorsion" b, une zone de "pression" c, et une zone d des terrains "tran- quillisée" (arrière-taille). Les poussées, en général assez considérables qui se manifestent dans la zone de distorsion b et qui sont dirigées vers l'arrière-taille, provoquent une obliquité des dispositifs de soutènement que l'on croyait pouvoir supporter par les bandes de longerons en bois.
Toutefois, étant donné que des points fixes pour l'ancrage des bandes de longerons n'existent ni dans les zones pertur- bées b et c, ni dans la zone d non plus, l'inclinaison des éléments de soutènement n'est pas arrêtée, ce qui provoque la chute des boulons entretoisant les éléments entre eux, et enfin l'éboulenent du soutènement entier.
Suivant l'invention, les bandes de longerons sont constituées¯ par des éléments de profilés en acier qui sont re- liés entre eux de façon à résister à la pression et à la trac- tion, et qui garantissent les appuis profilés, des segments ou des barres, -appelés simplement segments dans ce qui va sui- vre- contre tout déplacement axial, une forme appropriée des éléments profilés en acier permettant d'assurer l'orientation angulaire nécessaire des segments.
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Grâce à la fixation des éléments de soutènement adjacents sur les bandes de longerons, les segments de soutène- ment adjacents forment, en coopération avec les éléments ac- couplés entre eux de façon à résister à la pression et à la traction des bandes de longerons de faite et de paroi, des ca- dres d'entretoisement, qui trouvent un appui fixe les garantis- sant contre les torsions et les déformations et qui sont entre- toisés par les rangées de boulons montés sous une pression pre= lable parallèlement aux bandes de longerons. Cet effet des bou- lons ne pouvait être obtenu jusqu'ici lors du montage des sou- tènements, étant donné que la forte tension préalable des bou- lons aurait provoqué une positioninclinée des segments non encote soumis à la pression des terrains.
La forte tension préalable des boulons, qui est ren- due possible grâce aux cadres d'entre toisement, empêche dans une large mesure déjà lors du montage dessoutènements, c'est- à-dire avant l'absorption de la pression des terrains, la chu- te de ces éléments constitutifs -importants. Des descentes pro- gressives des segments provoquées par des creusages éventuels ou autres, peuvent, sans allongement des éléments de couplage, produire la chute des boulons si ceux-ci ne sont pas assurée.
Pour ce cas et pour renforcer le - nouvel effet des cadres d'en- tre toisement, on prévoit, suivant l'invention, des joints de boulons permettant un montage intermédiaire de bandes de bou- lons résistant à la pression, et parallèles aux bandes de longerons résistant à la pression et à la traction.
Toutefois, la présente invention n'est pas limitée à la notion de remplacer les longerons en bois habituels par des éléments de longerons en acier accouplés entre eux solidement de façon à résister à la pression et à la traction, et de don- ner à ces éléments une forme permettant de les combiner avec des appuis .polygonaux et des boulons de façon à former des ca- dres d'entretoisement s'appuyant d'une façon articulée sur les
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bandes de.longerons, mais on comprend aussi, en se basant sur la réaction démontrée entre les terrains et le soutènement, comment il faut monter le soutènement raccordé aux points d'ar ticulation d'une façon permettant à ceux-ci de résister à la traction et à la pression, pour que les dispositifs précités ou des éléments de ceux-ci soient particulièrement efficaces.
C'est pourquoi l'invention préconise aussi qu'il est avanta- geux de monter les soutènements, réunis sous forme d'un systè- me de soutènements cohérents par des longerons en acier accou- plés entre eux de façon à résister à la traction et à la pres- sion, et traversant les points d'articulation, en avançant la galerie dans les terrains sains au-delà du front de taille, d'une façon telle que ces soutènements avancés aient le temps d'absorber la pression des terrains pour former un point fixe, auquel les autres soutènements polygonaux de la galerie, rac- cordés par les longerons en acier et se trouvant dans les zo- mes de distorsion et de pression, transmettent les forces de traction et de pression provenant des couches de terrain des- cendantes.
Il est évident qu'un tel effet ménageant le soutè- nement ne pouvait être obtenu avec les soutènements polygonaux connus jusqu'ici. Dans le cas,où pour d'autres raisons prove nant de l'exploitation, on avançait les galeries, et ainsi le soutènement, en les montant au-delà du front de taille dans le terrain sain, il s'agissait d'un soutènement d'un genre quel- conque ne présentant pas les ¯caractéristiques revendiquées de la présente invention et n'ayant, par conséquent, pas sur le soutènement l'effet décrit; en effet, dans les cas, où les ef- fets de pression du terrain représentés à la figure 1 ne se me nifestent pas, l'avance de la galerie et le montage du soutè- nement accouplé de façon à résister à la pression et à la traction ne provoque aucun effet favorable sur le soutènement.
Jusqu'ici, il a toujours été question de bandes de longerons @ sistant à la traction et à la pression, étant donné qu'outre
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la transmission de la traction une transmission de la pression est également possible. Toutefois, il est à remarquer que des bandes de longerons flexibles, telles que des cales, remplis- sent également entièrement les conditions suivant l'invention de sorte qu'elles sont également susceptibles de former des cadres d'entretoisement, étant donné que les cadres fixés aux quatre coins constituent des rectangles indéformables et ré- sistant à la torsion, grâce au montage des boulons avec une forte tension préalable.
La réalisation de l'effet précité exige la présence entre autres, "d'accouplements" et "de joints". Dans ce qui va suivre, on exposera plusieurs accouplements et joints sans limiter ou bien épuiser les possibilités de raccordement.
Pour éviter un déplacement intempestif des éléments de raccordement (joints) sur les éléments de longerons, nu pour pouvoir accoupler ces éléments entre eux d'une façon ré- sistant à la traction, on peut utiliser, suivant l'invention, des profilés spéciaux comportant des bossages de retenue, ou des rails de mines courants sur lesquels les moyens de fixa- tions sont fixés par soudure, par rivets ou par vis, pour em- pêcher le déplacement des segments raccordés ou interposés.
L'invention prévoit encore des moyens de fixation particuliers qui peuvent être glissés sur les éléments de longerons en acier pour être fixés d'une façon appropriée et être raccordés aux têtes des segments.
Sur les dessins annexés qui montrent des modes de réalisation du nouveau dispositif de soutènement polygonal et de détails de celui-ci :
La figure 1 est une représentation schématique d'une galerie, en coupe médiane verticale longitudinale.
La figure 2 est une vue en plan schématique d'un ensemble de cadres d'entretoisement.
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Les figures 3 et 4 montrent un profil spécial pour la bande de longerons en acier, à savoir unprofil dit à auge double, en combinaison avec les têtes de segments attaquant, à l'aide de coupelles d'appui, ce profil formant joint inter- médiaire ou joint d'accouplement et étant représenté en deux coupes perpendiculaires l'une à l'autre.
Les figures 5 et 6 montrent, partie en coupe, un joint d'accouplement suivant deux vues perpendiculaires l'une à l'autre.
Les figures 7 à 9 et 11 à 16 montrent des joints de pression d'âme.
La figure 10 montre un joint de pression à carter.
Les figures 17 à 20 montrent des appuis pour les boulons.
La figure 1 indique comment la couche située au toit se transforme dans sa structure depuis le front de taille jus- qu'à l'arrière- taille, en partant d'unterrain tranquille sain a pour passer par une zone de distorsion b et une zone de pres- sion c vers une montagne tranquillisée d. La poussée existant dans les deux zones intermédiaires doit être absorbée par les bandes de longerons en- acier sans permettre une position incli- née des éléments de soutènement subissant la poussée. Ce rêsul tat est obtenu par un raccordement positif des soutènements aux soutènements se trouvant en avant du front de taille dans la zone tranquille du gisement et servant d'appui fixe.
Les bandes de longerons composées d'éléments individuels 2 sont rendues résistantes à la traction et à la pression par les accouplement- 3, entre lesquels sont disposés, suivant la figure 2, des seg- ments 4, qui sont serrés sur les éléments de longerons 2 à ou au moins immobiles l'aidedes joints 5 de façon être Immobiles/ dans le sens de l'extraction. Il est à noter, que, comme exposé ci-après, les joints peuvent, en ¯même temps, constituer des accou- plements.
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Deux segments adjacents 4 forment, en coopération avec les éléments de longerons 2 associés, des cadres qui sont entre toisés par les boulons interposés 6-de façon à constituer des cadres d'entretoisement. Suivant l'invention, on prévoit d'abord un profil spécial pour la bande de longerons qui compor te une aile plus étroite tournée vers l'intérieur de la galerie et une aile plus large dirigée vers la paroi, ce profil compor- tant des bossages ou bourrelets espacés 8 qui sont subdivisés en deux à l'extrémité de chaque élément de longeron de façon à former un bourrelet complet, en coopération avec le semi-bour- relet 8' à l'extrémité de l'élément de longeron adjacent.
Les têtes des segments portent des coupelles d'appui 9 comportant une rainure annulaire intérieure embrassant.les bourrelets 8 de façon à relier les deux semi-bourrelets terminaux d'une fa- çon résistant à la traction, ainsi que le montre la figure 4.
Les coupelles d'appui servent donc, dans ce cas, de joint rac- cordant les segments à la bande de longerons et, en marne temps, d'accouplement reliant les éléments de longerons entre eux;.
L'accouplement spécial suivant les figures 5 et 6 est constitué par un dispositif à vis dans lequel la tête 10 et l'anneau de base 10' disposés en regard l'un de l'autre, sont munis de ca- lettes embrassant les semi-bourrelets 8' prévus aux extrémités des éléments de longerons. Les figures 8, 9, 11 et 12 montrent d'autres réalisations pour le raccordement des éléments de lon- gerons . Dans l'exemple suivant les figures 8 et 9, une extrémi- té de l'élément de longeron est rendue solidaire du joint, par exemple par soudure. Le joint selon la figure 9 comporte d'un côté, et le joint selon les figures il et 12 des deux eûtes, un rebord derrière lequel peut être accroché un crochet 15 de l'au- tre élément de longeron.
On obtient, de cette façon, un accou- plement résistant à la traction et à la pression, et articulé dans l'espace, dont l'effet est similaire à celui de l'accou- plement spécial suivant les figures 5 et 6. Dans cette construc-
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tion, les segments, raccordés aux longerons à l'aide des mâ- choires 13, sont orientables angulairement dans des limitas déterminées. Les dispositifs représentés aux figures 8, 9, 11 et 12 sont donc à la fois, des accouplements pour les éléments de longerons et des joints pour les segments. La figure 12 est une vue en élévation du dispositif suivant la figure 11, les éléments de longerons étant mis en place.
Le joint de pression à carter représenté à la figure 10 est mobile sur le longeron et possède un carter 18 constitué, par exemple, par des fers plats, contre lequel les segments 4 s'appuient de telle façon que la pression .soit déviée autour du rail de longeron 2 de telle manière que les segments s'appuient pour ainsi dire l'un contre l'autre. Grâce au carter- cylindrique, la possibilité d'orientation angulaire est comparativement grande, si les seg- ments s'appuient directement sur le carter à l'aide de têtes partiellement cylindriques. Dans le mode de réalisation repré- senté, dans lequel les segments s'appuient par leurs âmes sur le carter de pression entre les bossages 13 de celui-ci, sans posséder des têtes particulières, la possibilité d'orientation angulaire est plus limitée.
Ces joints de pression à carter peu vent aussi être déplacés sous pression sur les éléments de lon- geron, à moins que ceci ne soit empêché par les bossages ou bourrelets 8 des éléments de longerons. Cette possibilité de déplacement sur l'élément de longeron est avantageuse pour la reprise. Contrairement aux joints précités des figures 8, 9, 11 et 12, le joint de pression à carter suivant la figure 10 ne peut être utilisé pour accoupler les éléments de longeron. Dans les joints de pression d'âme, la pression des segments est transmise à l'âme du rail de longeron.
Dans cette construction, le corps de joint 11 peut être rigide et élastique (figures 7, 11, 12, 13) ou articulé à l'aide d'une charnière (figure 14).
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Les corps sont mobiles sur le rail de longeron et peuvent être placés à un endroit quelconque. On les dispose, de préférence, de telle façon que les bossages 12 se trouvent en avant des bossages 8 du rail de longeron, pour empêcher, lors de la mise en place des boulons ainsi que lors de la manifestation de la pression des terrains, tout déplacement sur le rail de longeron et ainsi tout déplacement des soutènements raccordés. La forme la plus simple obtenue dans une étampe et représentée à la figure 13 ne possède pas d'articulation, tandis que la forme suivant la figure 14 est articulée. Les bossages de pression intérieure 12 serrent l'âme entre eux, et ceci auissi bien dans la forme articulée que dans la forme non articulée.
Aussitôt que les segments exercent une pression, celle-ci est transmise à l'âme, étant donné que le jeu est faible entre les bossages de pression 12 et l'âme du rail de longeron. Le joint suivant les figures il et 12 peut être utilisé comme joint d'accouplement. Il doit tre, dans ce cas, disposé à l'extrémité de l'élément de longeron, et l'élément de longer on adjacent à accoupler doit être accroché derrière le rebord 14.
A cet effet, les bossages de pression 12 sont agencés de façon à posséder deux moitiés faisant saillie d'une distance diffé- rente dans le sens vers l'âme du longeron. Les moitiés des bossages de pression les plus avancées, c'est-à-dire formant la fente la plus étroite, transmettent la pression à l'extré- mité de l'âme de longeron, tandis qu'une fente plus large reste ouverte pour l'extrémité à accrocher de l'autre élément de longeron, dans laquelle cetteextrémité peut encore être introduite, même lorsque le joint est déjà mis sous pression.
Les blocs à crans 15' ont pour but d'assurer la disposition correcte des rails de longeron dans le joint et de servir, en outre, d'accouplement résistant à la traction et à la pression
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mais articulé dans l'espace. Le dispositif suivant les figures 15 et 16 doit être considéré comme une variante des joints de pression d'âme. Suivant l'invention, on choisit comme rail de longeron 2 un profil en T dont l'ême est suffisamment haute pour que les extrémités des segments puissent s'appuyer contre elle. On prévoit sur cette âme des dispositifs de retenue (bossages) 19 entre lesquels sont guidées les extrémités des segments 4. Par conséquent, cette liaison n'est que très peu articuléeet doit être considérée comme pratiquement rigide.
Le cadre d'entretoisement suivant la figure 2, compor tant les éléments des longerons de faite et de paroi reliés en- tre eux par- les accouplements 3 de façon à former une bande de longerons, ainsi que les segments raccordés transversalement, est pourvu de boulons 6 qui doivent garder leur direction pas rallèle aux bandes de longerons lorsque la pression des terrai. se fait sentir, pour ne pas tomber. A cet effet, on prévoit pour les boulons, sur les profilés des segments, des guidages dis- posés au niveau nécessaire.
Suivant la figure 19, des supports de boulons 29, ouverts à la partie supérieure, sont disposés de part et d'autre, du profil de segment et placés en regard l'un de l'autre entre les ailes, les boulons étant à placer dans ces supports de façon à reposer sur les nervures infé- rieures 29' . les deux supports de boulons sont guidés dans les rainures de profil et sont raccordés à l'aide d'une vis 24 de façon à assurer leur hauteur: Suivant la figure 20, la simple traverse de support 28, qui remplace la nervure 29' est soudée dans la gorge du profil à niveau uniforme déterminé. Dans le dispositif de support pour les boulons suivant le figure 18, des plaques perforées 26 sont soudées sur les ailes du segment profilé 4.
Pour empêcher oupour supprimer un desserrage des boulons lors d'une déformation, les clavettes 31 s'engagent derrière les faces frontales des boulons pour permettre un ré- glage ultérieur. Dans le dispositif de support suivant la figur
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17, les boulons 6 sont maintenus en place, d'un côté, par la plaque de tôle 25, qui est assurée à son tour par des butées 32 contre tout déplacement. Du côté opposé, on a représenté le support à coupelle suivant la figure 19, pour indiquer que les coupelles ou plaques de support sont interchangeables à volonté.