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ETANCON EN PLUSIEURS PIECES POUR MINES.
La présente invention est relative à des étançons, étais ou or- ganes analogues en plusieurs pièces, destinés au soutènement d'exploitations minières souterraines ou autres usages.
Les possibilités d'utilisation d'un étançon de mine dépendent principalement de la caractéristique de compression qu'il présente lorsque ses éléments coulissent l'un dans l'autre.
La caractéristique la plus favorable se présente quand la force portante limite est atteinte dès que les éléments de l'étançon commencent à coulisser l'un dans l'autre ou, du moins, après une très faible course d'en- foncement, sans que, de toute manière, la charge de flambage'de l'étançon soit dépassée; c'est ainsi,. par exemple, que la force portante normale d'un étançon de mine doit être de 40 à 50 tonnes, alors que la résistance au flambage en soi autoriserait une charge d'environ 60 à 70 tonnes. En d'au- tres termes, l'étançon cède, par coulissement de'ses éléments l'un dans l'au- tre, pour une charge de 40 à 50 tonnes et, par suite, il ne peut se produire de déformations permanentes desdits éléments de l'étançon par dépassement de la charge limite de flambage.
Pour la transmission des efforts entre les éléments de l'étan- çon, on utilise fréquemment une liaison par frottement. L'étançon supérieur, qui vient s'introduire par coulissement dans l'étançon inférieur est, dans ce cas, établi sous forme de coin. Les efforts de pression agissant sur l'é- tangon en cas de surcharge sont annihilés par le frottement dans là serrure de l'étançon et par le déformation d'une pièce de pression disposéé sur la ligne suivant laquelle s'exerce l'effort. Ce type connu de construction pré- sente le grave inconvénient que la force portante totale de l'étançon n'est atteinte qu'après une course d'enfoncement relativement longue.
L'étançon selon l'invention possède, par contre, sa force por- tante totale déjà avant tout enfoncement ou, du moins, après une très faible course d'enfoncement.
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La présente invention prévoit de disposer, dans ce but, sur la ligne des efforts, entre l'étançon supérieur et l'étançon inférieur, une pièce métallique travaillant au cisaillement, qui transmet les efforts de compres- sion de l'étangon supérieur à l'étançon inférieur, et dont le cisaillement permet d'annihiler les efforts de compression s'exerçcant sur l'étançon en cas de surcharge, en même temps que les éléments de celui-ci coulissent l'un dans l'autre de manière correpondante, ladite pièce métallique travaillant à la compression obliquement par rapport à sa largeur. On utilise, de préférence, une pièce métallique du type fer plat.
L'invention peut être mise en oeuvre de plusieurs manières. Dans une forme de réalisation, il est prévu sur l'étançon des pièces du type fer plat, disposées obliquement par rapport à la direction de l'enfoncement, de manière qu'elles travaillent au cisaillement ou soient cisaillées l'une a- près l'autre quand l'étançon s'enfonce. L'arête cisaillante ou tranchante qui doit être prévue sur l'une des parties de l'étançon peut alors être per- pendiculaire ou oblique par rapport à la direction d'enfoncement, mais dis- posée en tous cas de telle manière que la contrainte au cisaillement de la pièce de pression placée sur la ligne des efforts, s'exerce obliquement par rapport à la direction d'enfoncement.
Dans une autre forme de réalisation de l'invention, la pièce de cisaillement est constituée. par une pièce en fer plat sensiblement parallèle à l'axe de l'étançon, qui est coupée ou cisaillée par des arêtes tranchantes ou cisaillantes, suivant une ligne parallèle à l'une de ses arêtes longitu- dinales. La pièce de pression du type fer plat soumise au cisaillement peut présenter, dans certains cas, la forme d'un fer en U ou en V.
L'étançon selon l'invention est avantageusement muni d'autres dis- positifs connus en soi permettant sa récupération en charge. Il peut, en ou- tre, être prévu des dispositifs de mise en place de type connu, qui permettent de placer l'étançon avec une certaine tension préalable'entre le toit et le sol.
Dans une taille de mine, après déhouillement et remblayage-com- plet, le toit s'abaisse environ de 50 à 60% de l'épaisseur de la veine. Le même abaissement du toit se produit approximativement dans la galerie d'ex- ploitation correspondante. Le soutènement de cette dernière doit donc pou- voir s'adapter à ces modifications afin d'éviter des déformations permanen- tes dudit soutènement de la galerie. Lorsque le front de taille continue d'avancer, les conditions de pression se stabilisent dans la partie arriè- re de la galerie d'exploitation et l'on peut alors ne plus s'attacher à réa- liser un soutènement qui prête.
La présente invention a également en vue la réalisation d'un soutènement particulièrement destiné aux galeries d'exploitation, dont la forme est voisine de celle d'un soutènement à jambages et qui est suscepti- ble de prêter pendant l'affaissement précité du toit, tout en'pouvant être transformé, d'une manière simple, à la fin des mouvements de terrain, en un soutènement rigide de galerie, avec récupération des éléments spéciaux lui permettant de prêter. Cette solution présente une importance particulière du fait que les éléments qui doivent être prévus sur les jambages ou autres cadres de soutènement pour leur permettre de prêter sans subir de déforma- tion permanente, sont relativement coûteux et que le fait de les abandonner dans la galerie à la fin des mouvements de terrain représenterait une dé- pense inutile.
Cette possibilité d'établir le soutènement de galerie, de telle manière qu'il puisse tout d'abord prêter, puis devenir rigide à un autre sta- de de l'exploitation est, conformément à l'invention, réalisée par le fait que l'on utilise un étançon inférieur, connu en soi, divisé dans le sens de sa longueur, qui, après enlèvement des organes de liaison entre ses deux par- ties, peut être retiré de l'étançon supérieur sans changement de la position de celui-ci, et que l'on encastre sous tension entre les deux parties dudit étançon inférieur des pièces métalliques qui sont coupées ou cisaillées quand l'étançon coulisse, de manière à annihiler les efforts de compression quand
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les éléments de l'étançon coulissent l'un dans l'autre.
L'étançon inférieur peut présenter en section une forme quelcon- que. On peut utiliser un profil en caisson ou tubulaire, avantageusement ouvert en haut et en bas, de sorte que l'étançon supérieur, suivant l'im- portance des mouvements de terrain, peut coulisser entièrement dans l'é- tangon inférieur jusqu'à venir reposer sur le sol de la galerie. Quand cet- te position est atteinte, l'étang.on inférieur est démonté et séparé de l'é- tangon supérieur qui reste alors seul en place pour assurer le soutènement, tandis que l'étançon inférieur, avec les organes destinés à absorber les efforts de compression qu'il porte, peut être utilisé en un autre point de la galerie d'exploitation..
L'assemblage des deux moitiés de l'étançon inférieur peut être assuré par des boulons, des ligatures ou de toute autre manière. On utilise, de préférence, conformément à l'invention, un serre-joint entourant'exté- rieurement les deux moitiés de l'étançon inférieur et qui coopère avec des coins pour appliquer l'une contre l'autre les deux moitiés de celui-ci.
Selon une autre caractéristique de l'invention, il est.prévu, entre les deux moitiés de l'étançon inférieur, :des pièces métalliques en forme de baguettes, telles que des fers plats, des fers cornières ou des fers en T,qui font saillie par une de leurs branches dans la cavité de l'é- tangon inférieur de manière à se trouver à portée d'une arête cisaillante de l'étançon supérieur. A l'assemblage, ce dernier repose sur ces fers de cisaillement et coupe ou cisaille ceux-ci sous l'action de la compression.
Comme pièces de cisaillement on utilise, de préférence, confor- mément à l'invention, deux fers cornières, énantiomorphes l'un de l'autre par l'une de leurs ailes et disposés entre les deux moitiés de l'étançon in- férieur. Cette forme de réalisation offre l'avantage qu'après cisaillement de l'une des ailes, on peut retourner les mêmes fers cornières et les uti- liser une seconde fois, les ailes du profilé qui n'ont pas été soumises à la première charge venant alors faire saillie à l'intérieur de l'étançon in- férieur.
L'étançon supérieur peut, à la demande, être métallique ou en bois. Si l'on utilise un étancçon ordinaire en bois, on dispose, selon l'in- vention, sur son extrémité inférieure, un sabot d'acier, de préférence amo- vible, sur lequel prend appui la pièce de bois et qui est muni de l'arête coupante nécessaire au cisaillement des fers cornières ou analogues.
Dans le cas où le sol de la galerie est relativement mou et où, par suite, l'extrémité inférieure de l'étançon supérieur risque de s'enfon- cer trop profondément quand celui-ci vient reposer sur le sol après enlè- vement de l'étançon inférieur, on peut prévoir, conformément à l'invention, une plaque de pression spéciale que l'on vient poser sous l'étançon infé- rieur avant la mise en place du soutènement et sur laquelle vient reposer l'étançon supérieur lorsque le soutènement s'est affaissé.
Diverses formes de réalisation de l'invention sont représentées à titre d'exemples non limitatifs sur les dessins annexés, dans lesquels :
La fig. 1 est une vue de côté d'un étangon de mine en deux piè- ces.
La fige 2 est une vue en coupe horizontale d'un étançon de mine correspondant à la fig. l, mais de section triangulaire.
La fig. 3 est une vue en coupe suivant III-III de la fig. 1.
La fig. 4 est une vue illustrant l'application de l'invention à un soutènement circulaire de galerie.
La fig. 5 est une vue de côté d'un étangon de mine muni de piè- ces de pression de différents types.
La fig. 6 est une vue en coupe suivant VI-VI de,la fig. 5.
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La fige 7 est une vue en coupe suivant VII-VII de la fig. 5.
La f ig. 8 est une vue en coupe suivant VIII-VIII de la fig. 5.
La figo 9 est une vue de côté d'une partie d'une autre forme de réalisationo
La fig. 10 est une vue en coupe horizontale de l'étançon de la fig. 9.
La fig. 11 est une vue de côté d'une autre variante de réalisation.
La fig. 12 est une vue en coupe de l'étançon de la fig. 11.
La fig. 13 est une vue de côté d'une autre forme de réalisation de l'invention.
La fig. 14 est une vue en coupe suivant XIV-XIV de la fig. 13.
La fige 15 est une vue en coupe verticale d'un étançon pour jam- bages établi conformément à l'invention.
La fig. 16 est une vue en coupe horizontale, à plus grande échel- le, suivant II-II de la fig. 15o
La fig. 17 est une vue d'une autre forme d'exécution correspon- dant à la fig. 16.
La fig. 18 est une vue illustrant un mode d'application de l'in- vention à un soutènement par étançons de bois.
L'étançon de mine représenté à la fig. 1 est constitué par un é- tangon supérieur 1 et un étançon inférieur 2, montés télescopiquement l'un dans l'autre à la manière connue. Dans l'étançon supérieur est ménagée une série de fentes, dans chacune desquelles est logé un fer plat 3. La disposi- tion de ces fers plats est telle que leurs arêtes longitudinales opposées dépassent légèrement l'une de l'autre.
L'étançon inférieur porte, dans la zone des extrémités en saillie des fers plats 3, une arête tranchante ou cisaillante 4, avantageusement ren- forcée. Lorsque la charge s'exerce sur l'étançon, la partie saillante des fers plats 3. est soumise au cisaillement de l'arête 4, obliquement par rap- port à la direction de l'enfoncement. Les dimensions des fers plats 3, le métal qui les constitue, ainsi que la disposition relative de l'arête tran- chante 4 et des fers plats 3, sont choisis de telle manière que la partie saillante du fer plat 3. contre lequel vient s'appliquer l'arête tranchante 4, soit coupée ou cisaillée lorsque la charge limite de l'étançon est dé- passée, comme représenté en 5.
Quand le premier fer plat 3. a été cisaillé, l'arête tranchante 4 vient à portée du fer plat suivant et le cisaillement se reproduit de la même manière. Il est clair que la résistance de l'étançon est la même en tous les points de la course d'enfoncement et est égale à la charge maximum admis- sible de l'étançon.
La fig. 2 montre comment le principe de construction représenté aux figs. 1 et 3 peut être appliqué à un étançon supérieur de section trian- gulaire.
L'étançon inférieur 14 représenté aux figs. 5 à 8 présente la forme d'un fer en I. Sur l'âme de celui-ci sont fixés, obliquement par rap- port à la direction de l'enfoncement, des fers de cisaillement. Ceux-ci peu- vent être constitués par des morceaux de fers cornières 15,fixés à l'âme de l'étançon inférieur, par exemple par des boulons 16. Les flancs travail- lant au cisaillement des fers cornières 15 sont soutenus par des pièces de forme 17 qui constituent (fig. 6) la contre-lame de l'arête cisaillante 18 de l'étançon supérieur 19.
Dans la fig. 7, les pièces de cisaillement s'ont constituées par une pièce 20 en forme d'U, dans la cavité de laquelle est logée la pièce de forme 21 qui forme contre-lame. Les pièces 20, 21 sont fixées sur l'âme de
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létançon inférieur 14 en forme de I à l'aide de.boulons ou de toute autre manière convenable...
Dans 1?exemple de la fig. 8, les pièces de cisaillement 22 sont, en sens opposé, disposées obliquement par rapport à l'axe de l'étançon. Dans ce cas, à l'inverse de ce qui est représenté aux figs. 6 et 7, les contre- lames 23 embrassent extérieurement les fers de cisaillement 22.
Dans la forme d'exécution des figs. 9 à 12, il est prévu égale- ment un étançon inférieur 24 en forme de I, coulissant dans l'étançon supé- rieur 25. Les fers de cisaillement sont constitués ici (figs. 9 et 10) par des rails en U 26 logés de part et d'autre dans les cavités de l'étançon in- férieur 24. L'arête tranchante de l'étançon supérieur 25 est dans ce cas disposée obliquement, comme représenté en 27 et 28.
Le cisaillement des arêtes longitudinales saillantes 29 des piè- ces de cisaillement 26 se produit (figs. 9 et 10) de telle-manière que les ailes de la poutre en 1 24 constituent les contre-lames des arêtes tranchan- tes 27. Dans l'exemple d'exécution représenté aux figs. 11 et 12, ces con- tre-lames sont formées par des pièces en U 30 logées à l'intérieur des fers de cisaillement.
Dans l'exemple de la figo 12, il est avantageux d'utiliser comme pièces de cisaillement des pièces 31 en fers cornières. Ceci présente l'avan- tage de permettre la réutilisation de ces dernières dans'l'autre sens après cisaillement de l'une des arêtes, de manière à amener les autres arêtes lon- gitudinales sous les arêtes coupantes 28.
Dans l'exemple représenté aux figs. 13 et 14, on utilise comme pièces de cisaillement des pièces en fers plats 32, encastrées entre des piè- ces en forme de toit 33 formant contre-lames. La pièce inférieure 33 peut, le cas échéant, reposer sur des appendices 34 de la partie inférieure 35 de section en T de l'étançon. La liaison des pièces 33 à l'âme de l'étançon 35 est,assurée par des boulons 36. Les arêtes tranchantes 38 de l'étançon supé- rieur 32 sont légèrement inclinées par rapport à la direction de l'enfonce- ment. Comme le montre la figo 13, la disposition est telle que les arêtes tran chantes 38, après avoir quitté 1?une des pièces en fer plat 32 viennent à portée du fer plat 32 placé immédiatement en-dessous.
Dans la forme d'exécution des figs 15 et 16, l'étançon supérieur 101 est monté coulissant dans l'étançon inférieur 102. Ce dernier est consti- tué par deux fers en U 103-104 (figa 16), serrés l'un contre l'autre par des éclisses 105. 106 et des axes fendus 107 coopérant avec des coins 108. qui assurent la pression de serrage nécessaire.
Entre les deux fers en U 103, 104 sont encastrés, dans l'exemple de réalisation de la fig. 16, des fers plats 109, 110, maintenus en position voulue par des appendices soudés 111 ou 112.
Les fers plats 109, 110, comme le montre la fig. 16, font saillie à l'intérieur- de la cavité de l'étançon inférieur, jusqu'à la zone dans laquel- le se déplace l'étançon supérieur 101. Celui-ci est biseauté en forme de cou- teau sur les deux côtés de son extrémité inférieure comme représenté en 113 à la figo 15o Les couteaux 113 viennent pénétrer dans les fers plats saillants 109, 110, quand l'étançon supérieur est surchargé, et viennent couper ou ci- sailler ces derniers quand la charge de compression augmente, comme le mon- tre le copeau 114 à la figo 15.
En choisissant convenablement l'épaisseur des fers plats 109, 110 et en conformant de manière appropriée les couteaux 113, on peut calculer l'effort nécessaire au cisaillement des fers plats de façon que la charge maximum admissible pour 19 étançon supérieur ou pour l'étançon inférieur ne soit pas dépassée,et qu'au contraire l'étançon prête en coulissant avant que cette charge ne soit dépasséeo
Dans la forme de réalisation de la fige 17, il est prévu comme pièces de cisaillement,- de chaque côté de l'étançon inférieur deux fers cor- nières 115. 116, encastrés l'Un vis-à-vis de l'autre par une de leurs ailes
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entre les deux moitiés 117 de l'étançon inférieur.
L'utilisation de fers cornières offre l'avantage de ne pas né- cessiter d'appendices de guidage spéciaux sur les fers en U 117. D'autre part, on peut retourner les fers cornières 115, 116, après cisaillement d'une de leurs ailes, de façon que celle qui se trouvait au préalable à l'extérieur vienne faire saillie à l'intérieur de l'étançon inférieur.
Les deux moitiés de l'étançon inférieur sont maintenues (fig.
17) par un serre-joint 118 replié en U, coopérant avec un coin 119. assuré en 120.
Pour démonter l'étançon inférieur représenté aux figs 15 à 17, on chasse d'abord les coins 108. 119, puis on retire les éclisses 105, 106 et les axes 107, ou les serre-joints en U 118. les deux moitiés de l'étan- çon inférieur pouvant alors être enlevées sans difficulté de l'étançon su- périeur.
Lorsqu'on utilise un étançon supérieur en bois (fig. 18), on pré- voit, de préférence, un étançon inférieur tubulaire, constitué par deux élé- ments de section semi-circulaire 121, 122, maintenus, par exemple, par des pattes recourbées 123 et des boulons 124. On peut, évidemment, utiliser aus- si des dispositifs de fixation du type représenté aux figs 15 à 17.
L'étançon de bois 125 est muni à sa partie inférieure d'une ar- mature ou d'un sabot approprié, avantageusement amovible, présentant une arête tranchante pour le cisaillement ou le coupage des fers cornières 126.
Il est important que l'étançon inférieur soit établi en plusieurs pièces de manière à ce qu'il puisse être retiré ultérieurement de l'étançon supérieur, sans que ce dernier soit déplacé.
Le mode de réalisation de l'invention représenté aux figs 15 à 18 convient également aux étançons de soutènement ou analogues, dans les-. quels le cisaillement ne s'effectue pas obliquement, mais dans la direc- tion de l'enfoncement des éléments de l'étançon.
L'invention est susceptible de trouver application non seulement pour des étançons de mine au sens étroit du mot, mais encore pour toutes installations de soutènement comportant des éléments qui coulissent l'un dans l'autre en cas de surcharge.
REVENDICATIONS.
1 - Etançon métallique en plusieurs pièces pour mines ou utili- sations analogues, dont les éléments coulissent l'un dans l'autre en cas de surcharge en déterminant la déformation d'une pièce disposée sur la ligne des efforts, caractérisé en ce que les efforts de compression-agissant sur l'étançon en cas de surcharge sont absorbés par le cisaillement d'une pièce métallique plate sur laquelle la charge s'exerce obliquement par rapport à la direction d'enfoncement des éléments de l'étançon.
2 - Etançon en plusieurs pièces pouvant prêter pour le soutène- ment de galeries ou travaux analogues d'exploitations minières souterraines comportant un étançon inférieur divisé longitudinalement et entourant l'ex- trémité inférieure de l'étançon supérieur, caractérisé en ce qu'il est pré- vu, sur la ligne des efforts, des pièces métalliques interchangeables dis- posées entre l'étançon supérieur et l'étançon inférieur et encastrées entre les deux moitiés de ce'dernier, lesdites pièces métalliques étant cisaillées, quand les éléments de l'étançon coulissent l'un dans l'autre, sous l'action des efforts de compression qui se trouvent ainsi annihilés.
3 - Etançon de-mine selon les revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que plusieurs pièces métalliques de cisaillement sont disposées succes- sivement sur la ligne des efforts, entre les parties coulissant l'une dans 1,'autre .
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