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W. EBELING, résidantà HANOVRE-EMPELDE (Allemagne) .
PROCEDE ET APPAREIL DE FONCAGE DE CAVITES, EN PARTICULIER FOUR L'EXPLOITATION DES MINES A L'AIDE DE MACHINES DE @ONCAGE DE PUITS
La présente invention a pour objet un procédé et un dispositif de fonçage de cavités, en particulier pour l'exploitation des mines, à 1' aide d'une machine de fonçage de puits ou respectivement de percement de voies. Sous la dénomination de cavités, il faut comprendre dans cet ensemble tous les fonçages de grandes ouvertures, voies de roulage, trous de sonde d'aérage, puits, trous d'éboulement, voies, cavités courtes de section pra- tiquement quelconque et de toute grandeur désirée.
Les procédés connus jusqu'à présent de fonçage de puits se subdivi- sent en deux groupes. Les procédés du premier groupe reposent sur ce que la section totale du trou à produire'est réduite en morceaux par la machine de fonçage, que ce soit en une seule opération ou bien par fonçage préalable et élargissement. Si l'appareil de fonçage est commandé par une barre, celle- ci se trouve sur l'axe du trou à foncer, transmet sans transformation le couple de rotation complet de l'appareil de fonçage et doit avoir un poids correspondant.
Si l'outil de fonçage est commandé directement par un moteur se déplaçant en même temps que lui dans le trou de; fonçage, comme par exemple dans la machine dite "loup de foncage" et dans les machines de percement de voies connues, l'encombrement et le poids des machines nécessaires est dans ce cas également très grand à cause de la grande quantité de pierres devant être réduites en morceaux par la machine.
Au second groupe appartiennent les procédés qui mettent à nu à l'ajde d'un tube central un noyau cylindrique circulaire, qui n'est pas ré- duit en morceaux par la machine. Les remarques qui ont été faites pour les procèdes du premier groupe concernant la commande par une barre, s'appli- quent également à ces procédés. En outre, existent les inconvénients résul- tant de ce que le noyau se trouve dans le chemin de la barre de commande
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et doit être enlevé de temps en temps en interrompant le travail de fonçage.
Tous ces procédés fournissent des sections bien déterminées correspondant aux dimensions de la couronne de foncage. Des machines de fonçage pour le percement de voies et de puits sont par conséquent très grandes, lourdes et chères à cause des dimensions allongées de la section.
Des procédés suivant lesquels on obtient le contour final de la section de la voie ou du puits au moyen d'entailles ou de fentes par des utilisations multiples d'outils de production d'entailles ou de fentes appliquées étroitement les unes contre les autres, en différentes positions, ont une efficacité moins grande à cause du mode de travail intermittent et nécessitent ou bien un délitement complet de la totalité de la matière à transporter ou bien une interruption répétée du travail d'entaillage pour détacher et enlever les noyaux partiellement mis à nu.
Dans des fongages obliques ou des bures, à cause des diffi- cultés d'amenée et de conduite de grandes machines à entailler ou à pro- duire des fentes, leur emploi n'est pas encore connu jusqu'à présent.
Pour l'abatage entièrement mécanique sur des fronts d'abatage étendus en longueur, et couches, en plus des procédés par écaillage, qui ne sont utilisables que dans des charbons tendres, on connaît des procédés d'entaillage dans lesquels la machine à entailler nécessite une voie de guidage artificielle, par exemple le châssis du transporteur de la veine ou se déplace pas à pas dans la couche au moyen de dispositifs d'accro- chage. Ce dernier procédé entraîne de nouveau une marche intermittente et un montage compliqué et pénible.
En résumé., les procédés de foncage de puits connus actuelle- ment sont entachés des inconvénients suivants:
Dans le cas de fonçage à noyau : nécessité de retirer le noy- au, transmission du coupe total dans la barre et la commander Dans le cas de fonçage sans noyau : de délitement re- lativement important, par conséquent grands organes de commande, grande consommation de couteaux; grand dégagement de poussières,
En général: Fixation à une section déterminée du trou de fon- çage défini par l'outil de foncage.
L'idée de base de la présente invention consiste en un procédé pour le fonçage d'espaces creux, en particulier dans des mines, à l'aide d'une machine de fonçage de puits., suivant lequel on produit d'abord à la périphérie du puits devant être construit un ou plusieurs trous de fora- ge préalables puis on introduit dans ce trou ou dans chacun d'eux un organe de guidage et de commande d'un outil d'entaillage parcourant la périphérie du puits en laissant en place un noyau solide.
Ce procédé utilise le grand avantage du fongage à noyau, consistant dans la faible proportion de matière à déliter sur la section du fongage sans toutefois présenter l'inconvénient de devoir tenir compte du fait que le noyau s'accumule dans le tube de fonçage et qu'après avoir atteint une longueur limite déterminée, il doit être détaché et enlevé avec lui. Comme l'organe d'entaillage est guidé et commandé sur le côté et est ouvert aux deux extrémités, le noyau peut grandir jusqu'à une lon- gueur quelconque, jusqu'à ce qu'il se détache de lui-même du terrain par son propre poids, et peut être glissé ou retiré du trou de fonçage. Le travail de fonçage n'a pas besoin d'être arrêté pour la cause.
De cette manière un fonçage continu à noyau est possible sur de grandes longueurs, et le fonçage de puits à noyau est également possible dans des terrains
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qui présentent de grandes résistances au détachement du noyau.
La disposition excentrée de la commande exige une transformation naturelle entre l'arbre de commande et la couronne d'entaillage, de sorte que l'organe de commande proprement dit, la barre ou le moteur de commande, ne sont soumis qu'à un couple de rotation déjà fortement réduit, et peuvent en conséquence être construits beaucoup plus légers qu'en cas de commande centrale.
Une autre partie essentielle de la présente invention consis- te en un procédé de fonçage de cavités plus grandes par forage trou-contre- trou, qui résulte en principe logiquement du procédé de fonçage de puits décrit ci-dessus le long d'un petit trou préalable qui offre toutefois de nouvelles possibilités de base dans ses effets. L'idée de base de ce procédé consiste en ce qu'on creuse tout d'abord un trou de fonçage puis, s'y rat- tachant, de nouveaux fonçages qui se recouvrent, disposés de façon excentri- que les uns par rapport aux autres, et sont exécutés de manière que toujours un ou plusieurs trous foncés servent de guide à la machine de fonçage lors du creusement du trou de fongage suivant.
Des cavités pouvant être foncées par ce procédé peuvent consis- ter en puits, voies ou tailles d'abatage.
Quand on utilise la machine de fonçage de puits destinée au fonçage du premier puits, également au fonçage des puits d'élargissement suivants, en disposant la machine sur un chariot de guidage particulier, on peut, au moyen d'une seule machine de forage de puits, foncer des cavités de section pratiquement quelconque et de toute grandeur désirée par voie entièrement mécanique.
A cette application convient tout particulièrement la machi- ne d'entaillage d'anneaux de puits décrite plus bas, destinée à l'appli- cation du procédé de fongage à noyau décrit plus haut.
Ce procédé de fongage trou-par-trou, peut supprimer dans une large mesure le travail manuel très pénible et dangereux se présentant-pour le creusement de bures obliques. Il peut également ouvrir de nouvelles possibilités à l'abatage entièrement mécanique de gisements en pentes.
La possibilité, créée par l'invention, de disposer des machines d'entaillage à châssis ou anneaux dans des champs d'abatage en pente, apporte à l'exploitation des mines de charbon cet autre avantage de pouvoir également obtenir du charbon en gros morceaux par abatage mé- canique dans des gisements en pente.
On peut s'attendre à ce que l'abatage entièrement mécanique de gisements en pente et le fonçage entièrement mécanique de puits et de bures plus grandes prendra un essor important par le nouveau procédé.
A l'invention appartiennent également des dispositifs d' application du procédé qui pour la possibilité d'emploi citée en premier lieu, se caractérisent en ce qu'un porte-outil d'entaillage sans fin tournant perpendiculairement à la direction de l'avancement est comman- dé à sa périphérie à partir d'un ou de plusieurs trous de fongage préa- lables.
Les machines d'entaillage à châssis ou anneaux déjà connues conçues pour la production de houille, se distinguent de l'objet de 1' invention du fait qu'elles utilisent comme guides non pas les parois de la cavité produite par l'entaillage, mais des voies de guidage arti- ficielles, le plus souvent les transporteurs de la veine, ou bien en ce qu'ils sont montés sur un chariot et commandés à la main.
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D'autres particularités de l'invention sont décrites dans ce qui suit en se référant aux dessins représentant quelques exemples de ré- alisation . la fig. 1 représente en élévation la nouvelle machine de fongage de puits.
La fig. 2 est une vue en plan correspondant à la fig. 1.
La fig. 3 est une machine de fonçage conforme à la fig. 1 en position de marche.
La fige 4 représente en élévation une réalisation de la machi- ne de fongage appliquée au percement des voies.
La fig.5 est une coupe correspondant à la fig. 4.
La fig. 6 est une machine de fongage de puits qui, pour l'ap- plication du procédé de fongage par élargissement, par fongage trou-par-trou, est fixée à un chariot de guidage.
Les fig. 7 et 8 sont deux exemples d'application du procédé de fonçage trou-par-trou.
Le porte-couteaux peut consister en un anneau circulaire rigi- de 1 ou bien en une chaîne articulée 11, qui permet de donner une forme quelconque à la voie d'entaillage (fig. 4 et 5). L'anneau d'entaillage 1 ou la chaîne d'entaillage 11 sont appuyés contre le terrain dans le sens de l'avancement par des éléments d'appui 2 ou respectivement 12 ayant une forme de section correspondant à la forme de la périphérie du trou de fon- gage. La commande à la périphérie peut s'effectuer au moyen de la roue dentée 4 et la denture 10 ou par chaîne ou câble ou pignon à chaîne 14.
Les outils d'entaillage forment dans les terrains une fente 5 ou respectivement 15 correspondant à leur voie de guidage, et dont la limite extérieure forme la paroi du trou de fonçage terminé, alors que la limite intérieure forme la surface d'enveloppe du noyau 6 ou respecti- vement 16.
Cette fente découpe un ou plusieurs trous de fongage préala- bles 7 ou respectivement 17, dans lesquels on enfonce des éléments de com- mande ou de guidage 3 ou respectivement 13. Comme la commande se trouve à la périphérie du puits, le noyau demeurant en place n'est pas dans le chemin.
Il est ainsi possible de réaliser un fongage à noyau qui progresse vers l'endroit de commande 8, c'est-à-dire attirant (fig. 3).
Le ou les trous de fonçage préalables 7 ou respectivement 17 peuvent être forés par la machine elle-même dans la phase principale du travail (fig. 4) ou bien ils peuvent être élargis à la section né- cessaire, ou bien encore on les construit suivant un des procédés de fongage connus avant la phase de travail principale, formant le puits terminés (fig. 3).
Le moteur de commande peut être incorporé à la machine elle- même (20 sur la fig. 6); il doit alors trouver sa place dans un des trous de fongage préalable. Ou bien, la commande 8 ou respectivement 18 action- ne l'anneau d'entaillage ou la chaîne d'entaillage sans fin 11 de l'exté- rieur au moyen d'une barre 9 ou respectivement 19, ou de traction à chai- ne ou à câble.
Quand le forage préalable est exécuté par une machine de fon- gage pour fouilles 8, il peut être préférable de commander la machine de fon-
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gage excentrique au moyen de la même machine de fonçage de t'ouille et de sa barre 9 (fig. 3). La consommation de puissance et les rapports de force des deux machines peuvent être bien accordés les uns aux autres.
Quand le trou de fonçage est accesible aux deux extrémités, on peut utiliser le procédé de fonçage à attraction (fig. 3) dans lequel la section forée est entièrement libre pour l'enlèvement du noyau 6.
Dans des trous de fonçage légèrement inclinés ou horizontaux, comme par exemple des voies, d'une part le fonçage et d'autre part le trans- port pour l'évacuation du noyau éventuellement délité par tirs ou par d'au- tres procédés, peuvent être commandés simultanément sans se gêner mutuelle- ment (fig. 4 et 5).
En cas de fonçages fortement inclinés ou verticaux, le noyau glisse automatiquement le long du trou de fonçage après qu'il a été détaché des terrains par son propre poids ou par la force (fig.3). L'invention four- nit donc la base d'un grand nombre de nouvelles possibilités de fonçage mécanique de puits et de percement de voies,, dans lesquelles les inconvé- nients cités plus haut des procédés antérieurs sont notablement réduits et en partie entièrement supprimés.
A cela, il faut particulièrement remarquer que pour le fonçage de puits par noyaux, de nouvelles possibilités sont créées, que les nouvelles machines de fonçage peuvent être relativement légères. bien démontables et se montent à bon marché, de sorte que leur in- troduction promet d'être particulièrement économique, et elles ne nécessi- tent que des temps d'arrêt très courts.
L'autre possibilité avantageuse mentionnée plus haut, d'appli- quer le nouveau procédé au fonçage de puits se recoupant mutuellement, est représentée par les fige 6-8 dans une vue schématique d'une machine adaptée à ce procédé et de son emploi. Dans ce cas, on représente et décrit bien une machine d'entaillage à anneau servant de machine de fonçage de puits, mais grâce à laquelle l'emploi d'autres machines de fonçage de puits ne doit pas être exclu
Dans l'exemple représenté, on utilise comme machine de fonçage de puits une machine d'entaillage annulaire 1, 2.3. mentionnée plus haut, munie d'un moteur de commande 20 monté dans la pièce de guidage 3.
La ma- chine est tirée vers le haut à partir de la sortie supérieure du trou au moy- en du câble de traction 21 de façon correspondant à l'avancement du fon- gage. L'alimentation du moteur en énergie s'effectue par l'intermédiaire du câble 22 ou respectivement d'un tube flexible à air comprimé. Cette ma- chine à entailles annulaires, par la construction, élancée du moteur 20, ayant une forme tubulaire, convient au fonçage du premier puits II à par- tir d'un puits de fonçage préalable (fig. 7 et 8) .
Quand le puits de fonçage est creusé, il sert de son coté au fonçage du puits III pour le guidage de la machine à entailler annu- laire 1, 2 en fixant à celle-ci en chacun des endroits 23 et 24. un dis- positif de guidage 25-29.
Ce dispositif de guidage possède, à côté de moyens de fixa- tion de machine de fonçage 1, 2, 3 des anneaux de guidage 25 qui sont adaptés à la paroi de la cavité, par exemple à la paroi du puits de fonçage II, ou III ou IV et/ou aux patins de guidage 26 ou respective- ment 27 ainsi que les étrésillons de raccord nécessaires 28 ou respecti- vement 29.
La machine de fonçage de puits peut être fixée de façon mobile sur ses guides par exemple pour son montage suivant l'exemple d'application selon la fig. 8 en étant mobile dans la direction x-y et/ou pouvant tourner autour d'un axe parallèle à A-B. Par conséquent, des va-
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riations de direction peuvent être imprimées à l'outil d'entaillage.
Dans le même but, dans le cas de l'exemple d'emploi suivant la fig. 7, les patins de guidage 30 de la machine de fongage 1, 2, 3 encore accrochés peuvent être montés de façon mobile. Ce déplacement des patins de guidage au moyen d'une bielle peut s'effectuer soit par commande à dis- tance d'un appareil de contrôle monté dans le dispositif de guidage., ou par commande à la main du dispositif à bielle à partir d'une loge de conduite montée dans le dispositif de guidage.
Les organes de commande de la machine de fongage de puits, lors du fongage du trou III et des suivants IV, etc. n'ont pas besoin, comme on le représente sur les fig. 6-8, d'être les mêmes que dans le cas de fongage du trou II, mais ils peuvent avoir des dimensions propres à utiliser la section plus grande disponible'et à tenir compte d'autres cir- constances modifiées, par exemple d'un meilleur aérage.
Le procédé conforme à l'invention pour le fonçage de cavités étendues en longueur, comme par exemple des puits, voies et veines d'aba- tage par foncage trou-par-trou, consiste dans l'emploi du dispositif de guidage décrit plus haut pour une machine de fonçage de puits ou de perce- ment de voies, après que le premier puits II a été produit par la même machine de fonçage ou d'autre fagon. La disposition excentrique de la ma- chine de fonçage aboutit à un élargissement du trou de fonçage d'un côté à travers la partie devant être creusée dans la suite du trou de fonçage suivant III ou respectivement IV, V. Le dispositif de guidage d'une part transmet ainsi aux terrains suivant sa longueur le couple de basculement provenant de la suspension excentrique de la machine de fongage.
D'autre part, il transmet également aux terrains le moment de réaction provenant des outils de découpage. Ce moment de réaction est transmis aux terrains par les patins de guidage 30 se trouvant sur la machine de fongage 1, 2, 3 et par les éléments 25, 26 du dispositif de guidage ou bien par le disposi- tif de guidage 25-29 seul, du fait que des patins de guidage 27 disposés sur les supports font participer aux efforts les parois d'autres trous foncés auparavant.
Lors de l'emploi de dispositifs à bielle, l'outil de fongage peut, dans le cas de montage conforme à la fig. 7, être guidé sur une voie en forme d'hélice tracée autour du trou de guidage, le dispositif de gui- dage tournant en même temps. Dans le cas du montage suivant la fig. 8, un mouvement latéral peut être réalisé par rapport au dispositif de guida- ge et au trou de fongage préalable.
REVENDICATIONS .
1/ Procédé de fongage de cavités, en particulier pour l'exploi- tation des mines, à l'aide d'une machine de fonçage de puits, caractérisé en ce qu'on produit tout d'abord à la périphérie du puits à foncer,, un ou plusieurs trous préalables et en ce qu'on guide ensuite, dans ce ou ces trou préalables, un organe de guidage et de commande d'un outil d'entaillage tournant le long de la périphérie du puits de fonçage et autour d'un noyau fixe.
2/ Procédé de production de cavités foncées, en particulier pour l'exploitation des mines, à l'aide d'une machine de fongage de puits d'un mode de construction quelconque, caractérisé en ce qu'on creuse en premier lieu (au moyen de la machine à foncer) un premier trou (II, fig.
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