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DISPOS ITIF DE SOUTENEMENT POUR EXCAVATIONS SOUTERRAINES.
La présente invention a pour objet un dispositif de soutènement convenant particulièrement à l'emploi dans les chantiers d'abatage et autres excavations minières, en vue d'éviter les inconvénients des systèmes de sou- tènement habituels par étançons et bèlesa
Les principaux .inconvénients de ces systèmes sont le manque de contreventement, le fait que les étançons usuels n'atteignent la force por- tante désirée qu'après avoir subi un coulissement préalable, le poinçonnage du mur par la pénétration du pied de 1'étancon, les difficultés de manuten- tion et l'inaptitude du système à se prêter à un mouvement tournant au cours de l'exploitation.
Suivant la présente invention, le soutènement est assuré par des cadres comportant des pièces d'appui appliquées l'une contre le toit et l'au- tre contre le mur par deux montants articulés à la manière de genouillères, reliés entre eux à leurs points d'articulation ou au voisinage de ces points par une traverse qui oppose au déplacement relatif des dits points d'arti- culation une résistance déterminéeo
Dans la position déployée du cadres les montants sont voisins de la verticale, les genouillères étant tournées vers l'intérieuret leur fléchissement est empêché par la traverse qui prend appui sur l'un des mon- tants et pénètre, au voisinage de l'articulation de l'autre montant,
dans un carcan de serrage dit "serrure". La traverse- a la forme d'un coin très allongée dont l'extrémité étroite est serrée par une clavette dans le car- can lors de la mise en place du cadre déployée Ainsi, à la déformation du cadre sous l'action des terress'opposera la résistance à l'enfoncement dans le carcan de la traverse en forme de coin.
Quand la déformation du cadre atteint la limite admissible, on procède au foudroyage du cadre en expulsant la clavette, un autre cadre ayant entretemps été mis en place soit en ligne avec le précédent, soit hors d'alignement. Après foudroyage, le cadre peut aisément être remis en
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place après avoir .été déployé à nouveau en y adaptant par exemple un appa- reil fonctionnant à la manière d'un vérin à vis.
Pour bien faire comprendre ces caractéristiques on se référera au dessin annexé qui montre, à titre d'exemple, un mode d'exécution dû sou- tènement suivant l'invention, et dans lequel:
Fig. 1 est une élévation du cadre en position déployée.
Fig. 2 est une vue schématique montrant le cadre déployé et af- faissé.
Fig. 3 est une vue explicative.
Fig. 4 est une élévation et Fig. 5 une coupe par V-V représen- tant la traverse et les montants du cadre en cours de déploiement à l'aide d'un appareil auxiliaire, Figs. 6 et 7 étant respectivement une élévation et une coupe par VII-VII représentant les mêmes pièces après déploiement du cadre.
Fig. 8 est une vue schématique en perspective du cadre déployé, avec arrachement partiel.
Fig. 9 est une coupe axiale du carcan de serrage, l'appareil au- xiliaire de déploiement étant mis en place.
Fig. 10 est une élévation schématique montrant le soutènement par cadres et
Fig. 11 et 12 sont des vues en plan montrant deux modes de pla- cement des cadres.
Dans ses grandes lignes, le cadre suivant l'invention comprend comme éléments principaux une poutre ou bêle supérieure 1 appliquée au toit, une poutre ou bèle inférieure 2 reposant sur le mur, et deux montants arti- culés composés l'un de deux bras 3, 4 articulés entre eux en 5, l'autre de deux bras 6, 7 articulés entre eux en 8, les bras supérieurs 3, 6 étant ar- ticulés à la bèle supérieure 1 en 9 et 10 respectivement et les bras infé- rieurs 4, 7 étant articulés à la bèle inférieure 2 en 11 et 12 respective- ment.
En position déployée (Fig. 1 et position en traits pleins de la Fig. 2) les deux montants forment deux genouillères dont les articulations 5, 8 sont tournées l'une vers l'autre de sorte que toute poussée verticale exercée sur la bèle 1 tend à rapprocher les points 5, 8 en faisant fléchir les montants comme indiqué en 5', 8' sur la Fig. 2. Pour s'opposer à ce mou- vement, il est prévu une traverse 13 qui prend appui sur l'axe de l'articu- lation 5 et passe à travers un carcan 14 dans lequel elle est serrée par une clavette 15. Le carcan 14 est traversé par l'axe de l'articulation 8 qui le rend solidaire du montant 6, 7.
Lorsque le cadre est entièrement déployé (Fig. 1), l'effort de pénétration de la traverse dans le carcandépendant de l'obliquité rela- tive des bras des=montants par rapport à la traverse, est relativement fai- ble. L'enfoncement de la clavette 15 suffira donc pour produire un serrage correspondant à une force portante élevée du cadre. Les obliquités augmen- tant par la suite, il est possible de maintenir ou de faire varier la for- ce portante en donnant à la traverse 13 la forme d'un coin très allongé, sur toute sa longueur ou sur une partie de celle-ci.
Sur le dessin, la traverse 13 a la forme d'un coin de très faible inclinaison, dont l'extrémité la plus large se trouve en 13' et l'extrémité étroite 13" est enserrée dans le carcan. Les bêles 1 et 2 étant appliquées respectivement contre le toit et contre le mur, le cadre au cours du temps s'affaissera graduellement sous la poussée des terres jusqu'à prendre par exemple la position indiquée en traits de chaînette sur la Fig. 2. On peut alors provoquer le foudroyage du toit en chassant la clavette 15 de son lo- gement, le cadre s'effondrant aussitôt et devenant alors disponible pour être remonté en place plus loin.
De préférence les articulations 5 et 8 sont
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situées à des hauteurs différentes pour que la bèle 1, en position affaissée, se place obliquement pour faciliter le rippage, ainsi qu'il sera expliqué plus loin avec référence à la Fig.10.
Pour déployer à nouveau le cadre amené à proximité du front de taille, on peut avantageusement faire usage d'un appareil tendeur simple ba- sé sur l'écartement de deux écrous 16, 17 par la rotation d'une tige 18 mu- nie de deux filets d'inclinaisons opposées. Le principe d'un tel appareil est représenté schématiquement à la Fig 3 où les deux écrous 16, 17'sont supposés être directement articulés l'un au montant 3, 4, l'autre au montant 6, 7.
En pratique, comme les deux montants sont reliés par la traverse coulissante 13, l'appareil tendeur est amovible et congu de manière à ne s'appliquer au cadre que pendant l'opération du déploiement. A cet effet, comme représenté sur les Figs. 4 à 7 et à plus grande échelle sur la Fig. 9, l'écrou 16 est fixé, par soudure par exemple, à l'intérieur de la traverse 13, tandis que l'écrou 17 est porté par la tige filetée 18. L'écrou 17 est muni de deux tourillons latéraux 19 sur lesquels.sont articulées deux tiges 20 terminées par des crochets 21 destinés à venir en prise avec le carcan 14
Pour déployer le cadre, la clavette 15 étant desserrée, on visse dans l'écrou 16 l'extrémité libre de la tige 18 et l'on place les tiges 20 de manière que les crochets 21 embrassent le carcan (Figs. 4 et 5).
En im- primant une rotation à la tête 22 de la tige à filets gauche et droit, on tend à écarter les écrous 16 et 17 L'écrou 16 étant solidaire de la tra- verse 13 qui prend appui sur l'articulation 5 du montant 3, 4, celui-ci est repousse., tandis que par l'intermédiaire des tiges 20, l'écrou 17 exerce une traction en sens opposé sur le carcan 14 jusqu'à cé que les montants 3, 4 et 6, aient repris leur position initiale (Figs. 6 et 7). Celle-ci peut être déterminée par la rencontre du carcan 14 avec un arrêt 23 fixé à l'extrémité de la traverse 13. La mise sous tension du cadre étant ainsi réalisée, on enfonce la clavette 15 à fond et l'on dévisse la tige 18 de l'écrou 16 pour recommencer la même opération avec le cadre suivant.
La Fig. 8 montre une forme d'exécution du cadre en vue perspec- tive, à plus grande échelle, seules les pièces essentielles étant représen- tées pour plus de clarté. Les bêles 1 et 2 peuvent être de construction quelconque, la bèle supérieure 1 étant disposée pour pouvoir supporter une bèle ou rallonge supplémentaire la;, en porte-à-faux, de manière connue.
Le montant 3, 4 est constitué par des fers laminés jumelés, réu- nis au sommet par un bloc 24 servant de coussinet à l'axe d'articulation 9 sur lequel repose la bêle 1 par l'intermédiaire du coussinet 25. Des cous- sinets 26, 27 embrassent l'axe 5 de l'articulation médiane, sur lequel s'ar- ticule la tête 28 fixée à la traverse 13 formée de deux cornières soudées par leurs bords. Au pied du bras 4 sont fixés des coussinets 29 qui repo- sent sur l'axe 11 porté par la bèle 2.
La construction du montant 6, 7 est semblable à celle qui vient d'être décrite, pour ce qui concerne les articulations supérieure 10 et in- férieure 12,,mais l'articulation médiane 8 est conçue de manière à former la liaison entre le montant 6, 7 et le carcan 14. A cet effet., l'axe 8 traverse le carcan et sa partie centrale est entaillée pour former un plat 30 destiné à recevoir la face inclinée de la clavette 15 introduite entre ce plat et le carcan (Fig. 9). La traverse 13 est enserrée entre deux fourrures 31, 32 dont l'une prend appui sur le coussinet 33 de l'axe 8 et l'autre sur le car- can par l'intermédiaire d'un axe auxiliaire 34 compris entre la pièce 35 et le coussinet 36.
Les bras 6 et 7 sont munis de coussinets complémentaires 37 et 38 qui embrassent les extrémités de l'axe 8. Suivant une variante (non représen- tée) l'axe 34 peut aussi traverser le carcan, l'axe 8 étant dans ce cas tou- rillonné dans l'extrémité inférieure des bras 6 tandis que l'axe 34 est tou- rillonné dans l'extrémité supérieure des bras 7.
Dans l'application de l'invention au soutènement d'excavations
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souterraines, les cadres sont généralement placés en deux ou plusieurs ran- gées c1, c2.., dirigées perpendiculairement au front de taille (Figs. 10, 11, 12). Les cadres sont de préférence légèrement décalés d'une rangée à l'autre (Figs. 11 et 12) pour faciliter le rippage des cadres lors du fou- droyage.
Les cadres successifs peuvent avantageusement être placés avec un certain recouvrement (Fig. 12), ce qui non seulement donne une densité d'étangonnement plus grande, mais permet d'opérer un mouvement tournant du front de taille f Cette disposition a aussi l'avantage de permettre le fou- droyage des cadres c2 à l'abri des cadres c1
Comme l'indique la Fig. 10, la disposition des cadres est telle que ceux de la rangée c2 voisine du remblai r s'affaissent en s'inclinant vers l'arrière. Ainsi l'effondrement des roches, au moment du foudroyage tendra à repousser les cadres c2 dans le sens voulu pour faciliter leur dé- gagement.
Sur les Figs. 10 à 12, la désigne une bêle temporairement fixée au cadre le plus voisin du front de taille 1:., jusqu'à ce qu'un cadre libéré par le foudroyage à l'arrière, puisse être mis en place plus près du front de taille.
Des modifications de construction et de forme peuvent évidemment être apportées aux exemples ci-dessus décrits et représentés sans s'écarter de la portée de l'invention.
R E V E V N D I C A T I O N S
1. - Dispositif de soutènement pour excavations souterraines, ca- ractérisé en ce qu'il comporte des cadres composés de bèles ou pièces d'ap- pui appliquées l'une contre le toit, l'autre contre le mtar, par deux mon- tants articulés à la manière de genouillères, reliés entre eux à leurs points d'articulation ou au voisinage de ces points par une traverse qui oppose au déplacement relatif des dits points d'articulation une résistance déterminée.
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SUPPORT DEVICE FOR UNDERGROUND EXCAVATIONS.
The present invention relates to a support device which is particularly suitable for use in felling sites and other mining excavations, with a view to avoiding the drawbacks of the usual support systems using props and belts.
The main drawbacks of these systems are the lack of bracing, the fact that the usual props reach the desired load-bearing force only after having undergone a preliminary sliding, the punching of the wall by the penetration of the foot of the prop. , handling difficulties and the inability of the system to lend itself to a rotating movement during operation.
According to the present invention, the support is provided by frames comprising bearing pieces applied one against the roof and the other against the wall by two uprights articulated in the manner of knee pads, interconnected at their points. of articulation or in the vicinity of these points by a cross member which opposes a determined resistance to the relative displacement of said points of articulation.
In the deployed position of the frames, the uprights are close to the vertical, the knee pads being turned inward and their flexing is prevented by the cross member which is supported on one of the uprights and penetrates, near the joint of the frame. the other amount,
in a tightening yoke called "lock". The cross- has the shape of a very elongated wedge, the narrow end of which is clamped by a key in the car- can during the establishment of the deployed frame Thus, the deformation of the frame under the action of the terress' will resist sinking into the shackles of the wedge-shaped cross member.
When the deformation of the frame reaches the admissible limit, the frame is caved in by expelling the key, another frame having meanwhile been put in place either in line with the previous one, or out of alignment. After caving in, the frame can easily be put back into
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position after having been deployed again by adapting, for example, an apparatus operating in the manner of a screw jack.
In order to make these characteristics clearly understood, reference will be made to the appended drawing which shows, by way of example, an embodiment of the support according to the invention, and in which:
Fig. 1 is an elevation of the frame in the deployed position.
Fig. 2 is a schematic view showing the frame extended and collapsed.
Fig. 3 is an explanatory view.
Fig. 4 is an elevation and FIG. 5 a V-V section showing the cross member and the uprights of the frame being deployed with the aid of an auxiliary device, FIGS. 6 and 7 being respectively an elevation and a section through VII-VII representing the same parts after deployment of the frame.
Fig. 8 is a schematic perspective view of the deployed frame, with partial cutaway.
Fig. 9 is an axial section of the clamping yoke with the auxiliary deployment apparatus in place.
Fig. 10 is a schematic elevation showing the support by frames and
Fig. 11 and 12 are plan views showing two modes of placing the frames.
In broad outline, the frame according to the invention comprises as main elements an upper beam or beam 1 applied to the roof, a lower beam or beam 2 resting on the wall, and two articulated uprights composed of one of two arms 3. , 4 articulated to each other in 5, the other of two arms 6, 7 articulated to each other in 8, the upper arms 3, 6 being articulated to the upper bele 1 in 9 and 10 respectively and the lower arms 4 , 7 being articulated to the lower bele 2 at 11 and 12 respectively.
In the deployed position (Fig. 1 and position in solid lines in Fig. 2) the two uprights form two knee pads whose joints 5, 8 are turned towards each other so that any vertical thrust exerted on the bele 1 tends to bring points 5, 8 together by bending the uprights as indicated at 5 ', 8' in Fig. 2. To oppose this movement, a cross member 13 is provided which rests on the axis of the articulation 5 and passes through a yoke 14 in which it is clamped by a key 15. The yoke 14 is crossed by the axis of the articulation 8 which makes it integral with the upright 6, 7.
When the frame is fully extended (Fig. 1), the force to penetrate the cross member into the frame, depending on the relative obliquity of the arms of the = uprights with respect to the cross member, is relatively low. The depression of the key 15 will therefore suffice to produce a tightening corresponding to a high bearing force of the frame. As the obliquities increase thereafter, it is possible to maintain or vary the load-bearing force by giving the crosspiece 13 the shape of a very elongated wedge, over its entire length or over part of it. .
In the drawing, the crossmember 13 has the shape of a wedge of very low inclination, the wide end of which is at 13 'and the narrow end 13 "is clamped in the yoke. The beats 1 and 2 being applied against the roof and against the wall respectively, the frame will gradually sag under the pressure of the earth over time until it takes, for example, the position indicated in chain lines in Fig. 2. The caving can then be caused. of the roof by driving the key 15 from its housing, the frame immediately collapsing and then becoming available to be put back in place further.
Preferably the joints 5 and 8 are
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located at different heights so that the bele 1, in the collapsed position, is placed obliquely to facilitate ripping, as will be explained later with reference to Fig. 10.
To deploy again the frame brought close to the working face, it is advantageously possible to use a single-base tensioning device based on the spacing of two nuts 16, 17 by the rotation of a rod 18 fitted with two nets of opposite inclinations. The principle of such a device is shown schematically in Fig 3 where the two nuts 16, 17 'are supposed to be directly articulated one to the upright 3, 4, the other to the upright 6, 7.
In practice, as the two uprights are connected by the sliding crossmember 13, the tensioning device is removable and designed so as to apply to the frame only during the deployment operation. For this purpose, as shown in Figs. 4 to 7 and on a larger scale in FIG. 9, the nut 16 is fixed, by welding for example, inside the cross member 13, while the nut 17 is carried by the threaded rod 18. The nut 17 is provided with two lateral journals 19 on which .are articulated two rods 20 terminated by hooks 21 intended to engage with the yoke 14
To deploy the frame, the key 15 being loosened, the free end of the rod 18 is screwed into the nut 16 and the rods 20 are placed so that the hooks 21 embrace the yoke (Figs. 4 and 5). .
By printing a rotation to the head 22 of the left and right threaded rod, the nuts 16 and 17 are tended to move apart The nut 16 being integral with the cross member 13 which bears on the articulation 5 of the upright. 3, 4, it is pushed back., While through the rods 20, the nut 17 exerts a traction in the opposite direction on the yoke 14 until the uprights 3, 4 and 6 have resumed their initial position (Figs. 6 and 7). This can be determined by the meeting of the yoke 14 with a stop 23 fixed to the end of the cross member 13. The tensioning of the frame thus being achieved, the key 15 is pushed in fully and the rod is unscrewed. 18 of nut 16 to repeat the same operation with the next frame.
Fig. 8 shows an embodiment of the frame in a perspective view, on a larger scale, only the essential parts being shown for greater clarity. The bowls 1 and 2 can be of any construction, the upper bow 1 being arranged to be able to support an additional bele or extension la ;, cantilevered, in known manner.
The upright 3, 4 is formed by twin laminated irons, joined at the top by a block 24 serving as a pad for the articulation axis 9 on which the ball 1 rests via the pad 25. sinets 26, 27 embrace the axis 5 of the central articulation, on which the head 28 fixed to the cross member 13 formed of two angles welded at their edges is articulated. At the foot of the arm 4 are fixed pads 29 which rest on the axis 11 carried by the bele 2.
The construction of the upright 6, 7 is similar to that which has just been described, as regards the upper 10 and lower 12 joints, but the middle joint 8 is designed so as to form the connection between the upright. 6, 7 and the yoke 14. For this purpose, the axis 8 passes through the yoke and its central part is notched to form a flat 30 intended to receive the inclined face of the key 15 inserted between this flat and the yoke (Fig. . 9). The cross member 13 is clamped between two furring strips 31, 32, one of which bears on the bearing 33 of the axis 8 and the other on the barrel via an auxiliary axis 34 lying between the part 35 and the pad 36.
The arms 6 and 7 are provided with complementary bearings 37 and 38 which embrace the ends of the axis 8. According to a variant (not shown) the axis 34 can also pass through the yoke, the axis 8 being in this case. twisted in the lower end of the arms 6 while the axis 34 is twisted in the upper end of the arms 7.
In the application of the invention to the support of excavations
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underground, the frames are generally placed in two or more rows c1, c2 .., directed perpendicular to the face (Figs. 10, 11, 12). The frames are preferably slightly offset from one row to another (Figs. 11 and 12) to facilitate ripping of the frames during digging.
The successive frames can advantageously be placed with a certain overlap (Fig. 12), which not only gives a greater density of bridging, but makes it possible to operate a rotating movement of the cutting face f This arrangement also has the advantage allow c2 frames to be excavated away from c1 frames
As shown in Fig. 10, the arrangement of the frames is such that those of the row c2 adjacent to the backfill r sag, tilting backwards. Thus the collapse of the rocks at the time of caving will tend to push the frames c2 in the desired direction to facilitate their release.
In Figs. 10 to 12, the designates a bell temporarily attached to the frame closest to the front of size 1:., Until a frame freed by caving at the rear, can be placed closer to the front of cut.
Modifications of construction and form can of course be made to the examples described and shown above without departing from the scope of the invention.
R E V E V N D I C A T I O N S
1. - Support device for underground excavations, charac- terized in that it comprises frames made up of belts or supporting pieces applied one against the roof, the other against the mtar, by two mounts. Tants articulated in the manner of knee pads, interconnected at their points of articulation or in the vicinity of these points by a cross member which opposes a determined resistance to the relative movement of said points of articulation.