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DISPOSITIF DE .FORAGE .TRANSPORTABLE POUR L'EXPLOITATION DES .MINES ' .SOUTERRAINES
Dans l'exploitation des mines souterraines, comme on le sait, les trous de forage pour le percement des galeries et des travers-bancs s' exécute,généralement, à l'aide de marteaux perforateurso Il est connu de monter ces marteaux sur un bâti spécial tel que l'on puisse faire travail- ler, en même temps, plusieurs marteaux. Récemment on est arrivé à pratiquer aussi les trous dans la roche à l'aide de perforatrices munies de fleurets ou d'outils de forage rotatifs. Des expériences en ce sens se sont poursuivies avec succès.
L'invention a pour objet de réaliser, pour Inexécution de trous de forage dans 1?exploitation des mines souterraines ou travaux analogues.\) un dispositif transportable qui permette de faire les trous dans une posi- tion et une direction quelconques beaucoup plus facilement qu'avec les dis- positifs connus jusqu'à présent.
Une caractéristique essentielle de l'invention réside dans le fait que sur un châssis,de préférence mobilesont montés un ou plusieurs bras oscillant autour d'un axe commun, qui ont une longueur variable et qui portent chacun, à leur extrémité extérieure, un dispositif de forage monté oscillant qui peut travailler obliquement ou parallèlement à l'axe d'oscillation du bras qui le porteo Selon une disposition avantageuse on utilise un axe ou des pivots d'articulation fixés au châssis et sur les- quels les bras, qui portent les outils de foragesont montés oscillants, par exemple par l'intermédiaire de coussinets appropriés.
Le mouvement des bras portant les outils de forage a lieu, de préférencesselon l'invention à l'aide d'une commande à roue hélicoïdale, à arrêt automatique, actionnée à la main ou même avantageusement par moteur.
Une autre caractéristique importante de l'invention réside dans
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la disposition sur le châssis mobile d'un piston actionné par un agent sous pression et dont l'agencement permet l'immobilisation du dispositif entre le toit et la base de la galerie ou du tunnel. Dans ce but, le piston à pression est lié avec une tige qui porte un patin ou organe analogue agis- sant sur le toit de la galerie.
On peut, aussi, selon l'invention, prévoir sur le bâtis de pré= férence à 1'endroit des pivots ou de l'axe sur lesquels sont montés les-bras porteurs., un prolongement dirigé vers le front de taille de la galerie ou 1-' épaulement du tunnel et grâce auquel le dispositif peut s'appuyer contre le- dit front de taille ou ledit épaulement.
Les bras porteurs du dispositif conforme à l'invention sont avan- tageusement constitués par une pièce principale oscillante et, éventuellement, mobile longitudinalement par rapport à l'axe d'oscillation et par un bras de support ou flèche déplaçable longitudinalement sur cette pièce et dont l'extrémité porte l'outil de forage. L'invention utilise, de préférence.pour mouvoir cette flèche un mécanisme à arrêt automatique qui agit sur une tige dentée disposée sur ladite flèche. En outre, il peut être avantageux, pour obtenir un mouvement rapide de la flèchede prévoir un piston actionné par un agent de pression, par exemple de l'air compriméo
L'outil de forage est., de préférence, monté oscillant suivant deux axes sur le bras de support ou la flèche de celui-ci.
Dans ce cas, on peut équiper le support oscillant de l'outil de forage avec un dispositif d'arrêt automatique., constituée par exemple;, par un frein à friction qui maintient fixe l'outil pendant le forage, pais permet son réglage avec une dépense de force un peu plus grande sans cependant relâcher les organes d'arrêt,
On monte avantageusement l'ensemble du dispositif de forage sur un châssis mobile à commande par moteur pour le déplacement. Les roues porteuses du châssis sont, de préférence, disposées dans un bâti tournant particulier qui lui-même peut osciller autour d'un axe vertical et autour d'un axe s'étendant transversalement à la direction devancement ce qui facilite le déplacement en montée et en rotation du dispositif.
Comme outil de forage l'invention utilise, de préférence,, une machine effectuant le forage par rotation., dont le moteur de commande peut se déplacer avec l'outil de forage dans un bâti de guidage, monté lui-même mobile sur le bras de support. Dans ce casselon une autre caractéristique importante de l'invention, le moteur de commande de l'outil de forage et le moteur d'avancement sont disposés à des extrémités différentes du bâti de guidage, le point d'oscillation étant placé dans une partie médiane du bâ- ti. Ceci procure un équilibre avantageux et l'outil de forage peut être plus facilement actionné. En outre, cette disposition offre l'avantage que la broche d'avancement, de préférence creuse. lorsqu'elle appuie 1' outil de forage contre le front de taille, n'a à subir que des efforts de traction et non de compression.
Le dispositif de forage faisant l'objet de l'invention permet de forer des trous dans toute position et dans toute direction dans le do- maine du bras de support. Pendant le forage l'outil est, selon l'invention, maintenu de manière fixe sur la roche, dans laquelle 1-'extrémité arrière de l'axe principal ou organe équivalent, qui porte les bras de support et les outils de forage, est tenue fixe par la colonne de montage. Aussitôt que la position de l'axe principal du dispositif est assurée par application fixe contre le front de taille et entre le toit et le mur, on peut faire osciller les bras de support à l'aide de la commande à vis dans la position correcte et régler leur longueur par déplacement longitudinal dans la boîte de guida- ge au moyen de la manivelle et de la tige dentée de la quantité désirée.
Sur le dessin annexé, donné à titre d'exemple, qui représente une forme d'exécution : La fig. 1 est une vue de face du dispositif.
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La figo 2 est une vue de côté du dispositif.
La fig.3 est une vue en plan du dispositif La fig.4 est une vue en coupe d'une partie du dispositif suivant IV-IV de la fig.3 La figo 5 est une vue en plan, à plus grande échelle, de la tête oscillante de l'outil de forage.
La fig. 6 est une vue en coupe suivant VI-VI de la fige 50
Le dispositif représenté sur le dessin comporte un châssis 1 qui peut se déplacer à l'aide des roues porteuses 2 sur les rails 3. Les roues porteuses 2¯ sont montées sur des bâtis tournants 4, qui peuvent oscil- ler. à la manière connue, autour d'un axe vertical et., en outre autour de l'axe horizontal 5. Le dispositif peut ainsi être facilement poussé sur la voie 3, ou, par exemple, être transféré des rails 1 sur la voie formée par les rails 6 et 3.
Sur le châssis 1 sont fixés deux chevalets 7,8 qui portent un arbre fixe 9, lié en 10 avec une colonne llo Dans la colonne est prévu un piston 12 actionné par un agent de pression, par exemple de l'air compri- mé, et dont la tige 13 fait saillie en haut hors de la boîte de la colonne
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et porte un patin 1l.a qui, dans l'exemple représenté, sert à recevoir une poutre en bois 15. Par élévation du piston 12 le dispositif peut être, par l'intermédiaire de la poutre 15, fixé en position contre le toit de la ga- lerie ou du tunnel. En outre, un étai mobile 16 peut recevoir et dévier la contre-pression pendant le travail de forageo
Sur l'arbre 2 sont montés rotatifs entre les chevalets 7., 8
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deux paliers 17, je qui supportent les bras porteurs l9 20 des outils de forage.
Les paliers 17, 18 sont reliés chacun à une roue dentée 21 avec laquelle engrène un pignon 22 relié par l'arbre 23 à une roue hélicoïdale
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24,. Sur cette roue 24 agit la vis 2 actionnée dans l'une ou l'autre direction par un moteur, non représenté sur le dessin., par exemple un moteur à air com-
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primée La commande 2 2 est établie à arrêt automatiqueo Les bras porteurs 19? .20 sont montés déplaçables longitudinale- ment dans des guidages 26 des paliers 17, 18. Le déplacement longitudinal provient de l'action d'un moteur 27 qui agit sur le pignon 28 engrenant avec
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une roue dentée 29.
L'axe de la roue Z2 est pourvu d'une vis qui coopère avec une roue dentée 30 qui à son tour est en prise avec une tige dentée 31 dis- posée du côté inférieur des bras porteurs 12 et 20 La commande formée par la vis '2 la roue dentée 30¯ et la tige dentée 3, forme un système à arrêt auto- matique.A l'aide de cette commande, le bras porteur 12 ou 20 peut être amené dans toute position voulue, par exemple entre l'une des positions extrêmes
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représentéè à la figo 1 pour le bras 1 et l'autre position extrême indiquée en traits mixtes 33.
Du côté supérieur des-bras porteurs 19, 20 est disposée sur cha-
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cun une flèche 34 et 9 déplaçable longitudinalement Le déplacement longi- tudinal de la flèche peut être obtenu par moteur,, à l'aide d'un mécanisme de
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commande semblable à celui des bras porteurs 12 et 20, mais non représenté sur le dessin pour simplification. On peut, en plus, prévoir dans les flèches 34, ±± un piston à agent de pression ou bien établir ceux-ci comme des cylindres à agent de pression pour pouvoir déplacer rapidement les flèches par rapport aux bras porteurs.
Les flèches 34, portent chacune à leur extrémité une tête oscillante indiquée en 36 à la figo 1 à laquelle se trouve fixé l'outil de
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forage 37. Lâ'nstitution de cette tête est-visible en détail sur les figso 5 et 60
Dans les figs 5 et 6, la référence 38 indique une broche de support fixée d'une manière appropriée, par exemple par soudure à l'ex- trémité de la flèche 34 ou 35.
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Sur cette broche de support 38 est montée rotative lâ boite !il par sa partie médiane en forme de moyeu.
En outres sur ladite broche est mon-
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té non rotatif, mais déplaçable, un plateau 41o Entre ce plateau 1 et la boite est disposée une garniture de frottement 42, et également, entre un plateau fou 4l et le plateau il, une garniture de frein 44e Le plateau 43 est lié à la boite 40. par des boulons 45, sur chacun desquels est disposé un ressort &6, de telle sorte que, après le réglage des écrous !t1, les res- sorts 46 pressent avec une plus ou moins grande force les plateaux 43 et =¯, par l'intermédiaire des garnitures de frottement 4¯ 44. contre la boî- te 4Q" Comme le plateau il qui ne peut pas tourner s'appuie contre la bro- che 8 le mouvement d'oscillation de la boite 42, sur la broche 38 se trouve, du fait de cette disposition, plus ou moins arrêtée
Comme il ressort de la figo 6, la boite 40 a sensiblement une forme en U.
Entre ses branches libres est montée oscillante') autour des
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axes d'articulation 48, 49e la boite de guidage 0, dans la glissière 21 de laquelle peut se déplacer le châssis 52 de l'outil de forage.
Le mouvement d'oscillation de la boite de guidage 50 est freiné
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par l'action des ressorts 2l qui pressent le disque À. en forme de segment., et la partie 55 de la boite ±±,par l'intermédiaire des garnitures de frot-
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tement contre la bride inférieure de la boite 40o En haute de l'autre cô- té, la boite de guidage est guidée par le boulon 58 qui passe à travers une fente en arc 2 de la boite 40. tandis que pour la vis 60 maintenant le res- sort 53 de l'autre côté de la boite 40 est prévue une fente 610
Le mouvement d'oscillation de la boîte de guidage 50 autour des
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boulons 8 et 4.2 est donc ralenti par le système .54,5j J6 .9 7 de la même manière que le mouvement d'oscillation de la boite 40 autour de la broche 38
Comme outil de forage;
, on a prévu dans le dispositif représen- té, une perforatrice pourvue d'un outil de forage rotatif. L'outil de fora-
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ge présente un bâti monté dans la tête oscillante 6 de la manière dé- crite en regard de la fig. 6. La boite 52 peut se déplacer longitudinalement dans son guidage 51 à l'aide d'une tige filetée 62 qu'on peut actionner par
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la manivelle 6. Ce déplacement longitudinal de la boite 52 est utilisé si l'outil de forage doit être déplacé sans modifier la position du dispositif de forage tout entier.
Sur le bâti 52 de l'outil de forage peut se déplacer le moteur
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de commande 64 grâce à un chariot 65.. Le déplacement du moteur de commande 64 est obtenu à l'aide d'une tige filetée 66 qui reçoit son mouvement du mo-
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teur 6S par les roues dentées 679 cette tige filetée 66 étant disposée à le extrémité du bâti 52 tournée vers le front de taille. Comme il est visible
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à la fig. 39 cette disposition en sens inverse du moteur de commande 64 et du moteur d'avancement 68 procure un équilibrage avantageux des poids des deux bras de levier qui résultent de .la position du point d9oscillation du bâti 5 sur la tête oscillante 360 La tige de forage à est logée entre des rouleaux 70 (fige 4) et porte à l'extrémité avant un outil de forage pourvu, de préférences de lames coupantes en métal dur.
Lorsqu'on utilise le dispositif pour effectuer un travail de fo- rage on le place d'abord en position fixe dans la galerie ou le tunnel à l' aide du piston de pression. Ensuite on amène les bras porteurs., qui peuvent
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osciller sur l'axe 2, de préférence de plus de 180 , dans la position néces- saire pour le perçage du trou de forage et l'on fait osciller l'outil de fo- rage de manière correspondante.On règle alors le moteur d'avancement 68 de l'outil de forage pour qu'il tire la tige de forage contre le front de tail- le 71 (figo 3). La tige d'avancement 66 peut, en vue d'une diminution du poids, être faite creuse, puisque en principe elle ne travaille qu'à la traction.
A l'aide du moteur d'avancement 68 on maintient l'outil de forage avec la pression désirée contre le front de taille ou le fond du trou de fo- rage. Le moteur de commande 64 est, de manière correspondante, déplacé pro-
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gressivement vers le front de taille, comme on le voit en 64a à la gauche de la fig. 3. Aussitôt que le trou de forage a atteint la profondeur dési- rée, on renverse le sens de rotation du moteur d'avancement 68 et 1-'on ra- mène l'outil de forage à la position primitive (droite de la fig.3). En- suite, on déplace les bras porteurs et les flèches et l'on procède au fora- ge des trous voisins.
Il ressort de la figo 3 qu'on fait travailler le dispositif de forage, de préférence à peu près au milieu de la galerie ou du tunnel; mais, selon 1?invention, on peut aussi disposer le dispositif d'un côté par- ce que les bras porteurs et les flèches permettent en pratique toutes les positions voulues dudit dispositif.
En mettant le dispositif dans une position oblique, ou en le faisant osciller autour de son support sur la tête oscillante, on peut aus- si percer des trous inclinés, comme il en fauta par exemple,, pour établir des trous de forage pour ce que l'on appelle les '?irruptions en cône". D'autre part, le dispositif peut servir à faire des trous s'étendant parallèlement, pour ce que 1-'on appelle des "irruptions en brûleur'la
On établit, de préférence, des doubles voies dans la galerie, ou le tunnel, les rails médians des deux voies étant disposés à une dis- tance 1?un de l'autre telle qu'il en résulte une troisième voie sur laquelle l'appareil peut être facilement amené à l'aide d'un aiguillage ordinaire.
Le rendement du dispositif de forage conforme à l'invention est très grandPar exemple, on a réussi à établir un travers-banc avec 40 à 50 trous environ en une heure et demie. On peut avec le dispositif de forage utiliser de hautes pressions à l'outil de forage, de telle sor te qu'on peut en une minutes en chiffres ronds,percer des trous denviron 2 mètres de profondeur, même dans des schistes durs, tandis qu'on obtient des trous de même profondeur dans le grès de dureté moyenne en une minute et une demi-minute environ.