<Desc/Clms Page number 1>
Pour l'extraction mécanique de charbon et autres minerais on a utilisé jusqu'ici des outils tranchants, rabotants ou des outils de fraisage ou percutants qui peuvent, en général, se déplacer sur des rails posés dans le couloir d'abattage. On connaît également des machines haveu- ses à marteaux piqueurs dont les chocs sont dirigés perpendiculairement vers le front de taille. Par ailleurs, on s'est déjà servi de machines haveuses dont la partie active comporte des dents qui sont serrées contre le front de taille et sont, en même temps, soumises à des secousses pro- duites par des masses d'inertie tournantes. Par l'effet de ces efforts, les dents s'enfoncent dans le front de taille en désagrégeant ou en déta- chant ainsi %parties intéressées de la veine. Toutes ces machines sont relativement encombrantes.
Comme elles sont manoeuvrées dans le couloir d'abattage et comme le personnel qui les commande doit monter également dans le couloir, la veine doit avoir une hauteur correspondante. Pour cet- te raison elles ne peuvent pas être utilisées pour des veines ou couches dont l'épaisseur est inférieure à une certaine valeur. Par ailleurs, ces machines haveuses ne conviennent généralement pas à des veines dures ou dans lesquelles sont incorporées des masses dures. Quand elles agissent par découpage, rabotage ou fraisage, les moteurs doivent pouvoir fournir les puissances de pointe qui peuvent se présenter, ce dont on doit tenir compte dans leur calcul. Dans les machines comportant des masses d'inertie tournante, l'énergie cinétique de ces masses fournit bien une partie de cette puissance de pointe mais cette partie est relativement faible.
L'invention préconise une méthode plus avantageuse. Elle utilise également au 'moins un corps haveur garni de dents mais dont on se sert d'une autre manière que jusqu'ici. Le nouveau procédé consiste à serrer élastiquement le corps haveur contre le front de taille et à le déplacer, en même temps, le long du front de taille à une vitesse telle que, en bougeant constamment à cause des irrégularités du front de taille avec lesquelles ses dents viennent ainsi en contact, il rebondisse sur ce front de taille et soit ensuite projeté à nouveau vers celui-ci par l'effet des moyens élastiques. Le procédé peut être appliqué aussi bien pour le déplacement du corps haveur par la méthode de va-et-vient que par la méthode en circuit fermé.
Pour déplacer et soutenir élastiquement le corps haveur on utilise avantageusement un organe de traction qui s'étend sur toute la longueur du front de taille de la veine de charbon, cet organe étant soumis à une tension préalable élastique et étant actionné à une ou aux deux extrémités du couloir d'abattage. Avant tout, l'entraînement peut également se faire depuis la galerie qui se trouve au bas du couloir. Dans ce cas, l'entraînement et la commande se font tout à fait en dehors de la veine dans laquelle se trouve seulement le corps haveur. Ce dispositif permet donc, surtout quand on utilise des corps haveurs allongés et, le cas échéant, avec en outre une section transversale aplatie, d'abattre même des veines ayant une épaisseur extrêmement faible et qui, jusqu'ici, n'étaient guère accessibles.
Par ailleurs, ces corps haveurs lourds et déplacés à grande vitesse absorbent une énergie cinétique tellement grande que les puissances de pointes sont fournies, en général, par cette énergie seule, de sorte que la charge des moteurs d'entraînement est fortement diminuée. A cause des efforts importants qui interviennent ainsi, on peut abattre, de cette manière, également des veines dures ou dont la dureté est irrégulière.
Les dessins ci-annexés montrent, à titre d'exemples, plusieurs modes de réalisation de l'invention.
La fig. 1 montre, en coupe schématique, une installation fonctionnant suivant la méthode utilisant un déplacement de va-et-vient.
Les fig. 2 et 3 montrent, à plus grande échelle et respectivement en coupe verticale et en plan, l'emplacement du mécanisme d'en traînement dans la galerie qui se trouve au bas du couloir d'abattage.
<Desc/Clms Page number 2>
Les fig. 4 et 5 montrent, à plus grande échelle et en élévation (du côté de sa face active) et en plan, le corps haveur.
Les fig. 6 et 7 montrent, semblablement, un corps haveur avec des dents piqueuses d'un autre genre.
Les fig. 8 et 9 montrent, semblablement, un corps haveur utilisé pour la méthode de déplacement en circuit fermé.
La fig. 10 montre ce dernier corps haveur en coupe suivant A-B fig. 8.
On va décrire d'abord le mode de réalisation montré sur les fig. 1 à 5, ce mode de réalisation convenant, comme déjà dit, au déplacement du corps haveur suivant la méthode de va-et-vient. Le corps haveur 1 qui, avantageusement, a une forme allongée, pèse généralement plusieurs centaines de kilos. Sur ses deux extrémités sont montées, du côté du front de taille, une ou plusieurs dents piqueuses fixes 2, en acier ou en un métal dur,orientées dans le sens des extrémités du corps haveur, obliquement par rapport au front de taille 3 et vers celui-ci. Pour la méthode de va-et-vient, seules les dents qui se trouvent à l'avant sont essentiellement actives. Au corps haveur 1 sont accrochés, à l'avant et à l'arrière, un organe de traction 4, qui est d'ailleurs sans fin, par exemple un câble ou une chaîne.
Le brin de retour de l'organe de traction 4 passe dans des ganses 5 (fig. 5) qui sont fixées à la face arrière du corps haveur 1. De cette manière, on obtient que l'effort de tension du brin de retour participe pleinement aux oscillations transversales du corps haveur.
L'organe de traction 4 est tendu et entraîné sur des poulies 6 ou des roues à chaînes établies aux endroits de renvoi. Une poulie 6 est placée dans la galerie inférieure 7 et l'autre dans la galerie supérieure 8 qui longent la veine. On peut également établir ces poulies dans le couloir d'abattage. L'axe de rotation de chacune des deux poulies 6 est logé dans une fourche 10 sur laquelle agit un fort ressort de traction 11. Chacun de ces ressorts de traction est accroché à un cha- riot 12 dont les rails de guidage 13 sont établis dans la galerie corres- pondante 7 ou 8, dans le sens du havage, tout. en étant fixés aux roches ou au déblai.
Ces ressorts produisent sur l'organe de traction une tension préalable et élastique de plusieurs tonnes, cette tension étant transmise au corps haveur 1 en procurant à celui-ci la faculté d'osciller élastiquement, avant tout dans le sens transversal. Le trajet suivi par les oscillations est déterminé, en substance, par les ressorts de traction 11.
L'organe de traction 4 et, par conséquent, le corps haveur 1 sont entraînés, comme déjà dit, à l'aide de deux poulies 6 ou, le cas échéant, par une de ces poulies seulement. L'effort d'entraînement est fourni par un moteur 14, agissant, à l'aide d'une transmission logée dans un carter 15, sur l'axe 9 de la poulie. Afin que le jeu des efforts élastiques, se produisant au cours du fonctionnement, puisse toujours agir sans gêne, chacune des poulies 6 peut coulisser dans le sens suivant lequel se déplace l'organe de traction. A cet effet, elle est, avec son ressort 14 et sa transmission, dans un berceau 16 qui peut osciller, dans la direction de l'organe de traction, autour de l'axe 17 porté par un support 18. Les supports 18 reposent sur des sabots de glissement 19.
A l'extrémité, qui se trouve du côté du front de taille, de chaque support 18 est fixée une extrémité d'un câble de traction 20 dont l'autre extrémité est enroulée sur un treuil 21. A l'aide de ces treuils 21 on peut tirer l'ensemble du dispositif vers le front de taille et on peut le fai- re avancer au fur et à mesure que l'abattage avance.
Pour les dispositifs fonctionnant suivant la méthode de va-etvient, il n'est d'ailleurs pas essentiel que l'organe de traction 4 soit
<Desc/Clms Page number 3>
sans fin. On peut, dans ce cas, utiliser également un câble de traction rectiligne ou un câble simple guidé suivant une boucle ouverte.
On peut également prévoir, à la place des dents fixes 2, une ou plusieurs étoiles à dents piqueuses 22 (fig. 6 et 7) qui peuvent tour- ner librement autour de leurs axes 23. De cette manière l'effort de percussion agit suivant un angle plus obtus sur le front de taille qu'a- vec des dents fixes et les étoiles dentées rotatives peuvent rouler vers l'avant sur le front de taille en venant heurter celui-ci. Ceci est avan- tageux dans de nombreux cas, plus spécialement pour des charbons ayant des degrés de dureté très différents.
Les fig. 8 à 10 montrent la constitution du corps haveur 1 des- tiné à être déplacé suivant un circuit ou trajet fermé. Comme dans ce cas le déplacement du corps haveur reste toujours le même, il suffit de pré- voir, à une extrémité seulement, plus spécialement son extrémité avant, des dents piqueuses fixes ou rotatives. Par ailleurs, pour ce mode de réalisation du corps haveur on fixe seulement l'organe de traction à l'ex- trémité avant de ce corps a l'aide d'une pince 24 fixée sur sa face ar- rière.
L'extrémité arrière du corps haveur prend appui, à l'aide d'une fourche 25 établie en cet endroit, sur l'organe de traction 4 de sorte que cet organe, aux endroits où se fait l'inversion du sens de marche, peut se dégager hors de la fourche 25 et s'écarter de cette extrémité pour ne pas gêner l'organe de traction quand il passe sur les poulies de renvoi.
En outre, on a prévu à la face inférieure de l'extrémité arrière du corps haveur un sabot de glissement 26.
Aussi bien pour la méthode de va-et-vient que pour la métho-- de à circuit fermé, on peut établir plusieurs corps haveurs 1 à des écartements les uns des autres sur le même organe de traction 4.
Si la pente de la veine à abattre varie entre l'horizontale et 45 , on établit ,en outre et avantageusement, sur les corps haveurs 1 et/ou sur l'organe de traction 4 des moyens d'entraînement sous la force de raclettes, de curettes, des caisses racleuses, etc.., ces moyens étant agencés de manière telle qu'ils puissent entraîner le charbon abattu vers le bas pendant le mouvement de retour desdits corps 1 et dudit organe de tractions 4. Pour des veines, dont l'inclinaison est plus prononcée, ces moyens auxiliaires peuvent être supprimés. Dans ce cas, le charbon abattu glisse de lui-même vers le bas à cause de la pente plus importante.
Ci-dessous on décrit le mode de fonctionnement de l'installa,tion, le fonctionnement étant, en principe, le même pour tous les dispositifs décrits.
Le ou les corps haveurs 1 sont tirés le long du front de taille 3 à une vitesse relativement élevée (généralement de un à plusieurs mètres par seconde) par l'organe de traction 4, actionné par les moteurs 14. Pendant ce déplacement le corps haveur 1 bute, avec ses dents piqueuses 2 ou ses dents étoilées 22, qui se trouvent à son extrémité avant, sur les saillies du front de taille rugueux, qui gênent son avancement, de sorte qu'il rebondit continuellement sur le front de taille dans un sens transversal à son mouvement d'avancement. Le corps haveur 1 est ensuite projeté à nouveau vers le front de taille à cause de la tension élastique importante de l'organe de traction 4, cette tension étant augmentée par le mouvement transversal propre du corps haveur 1.
Par le choc, les dents avant dudit corps désagrègent le charbon à l'endroit où elles frappent ou détachent le charbon en cet endroit. Le corps haveur 1 se déplace donc sur le front de taille en faisant des bonds successifs. Pendant chaque bond il accumule d'abord de l'énergie cinétique et transforme celleci en énergie potentielle dans les ressorts 11 et dans l'organe de traction 4 et la reçoit à nouveau de cet organe sous la forme d'énergie cinétique qui est transformée en travail utile lors du choc suivant sur le front de taille.
<Desc/Clms Page number 4>
L'expérience montre que le dispositif fonctionne d'une manière plus rationnelle que les modes de réalisation connus, plus spécialement pour abattre du charbon ou des incorporations ayant une constitution dure.
Dans ce cas, le corps haveur désagrège d'abord les parties moins dures qui entourent les parties plus dures en dégageant ainsi celles-ci, pour désagréger ou arracher finalement ces parties plus dures par un seul coup du corps haveur.
L'effet haveur R, qui est déterminant pour le travail d'abattage au front de taille, dépend : 1) de l'énergie cinétique E = 1/2 m.vr2 qui est accumulée dans le corps haveur au moment où il vient frapper le front de taille; 2) de la grandeur de la surface F frappée par les dents du corps haveur; et 3) d'un facteur qui est déterminé par les propriétés de résistance et d'élasticité du. front de taille à proximité de l'impact du corps haveur ainsi que de la forme de la surface touchée du charbon et de son emplacement par rapport aux dents piqueuses.
Il existe donc la relation suivante, qui peut être exprimée par la formule :
EMI4.1
R=Er (M*kF- µ ) ,sS- ) F y 'cm-
Pour obtenir un effet haveur maximum, on doit donc tenir comp- te des considérations suivantes.
Comas l'effet haveur croit avec le carré de la. vitesse de per- cussion, la vitesse de l'organe de traction 4 doit être aussi élevée que possible. En outre, on doit accorder l'une sur l'autre la tension préa- lable de l'organe de traction 4 ou des ressorts, d'une part, et le poids de la masse oscillante (corps haveur et organe de traction), d'autre part, de manière que les dents piqueuses viennent frapper le front de taille en des points aussi rapprochés que possible et à une vitesse aussi élevée que possible. La tension préalable de l'organe de traction doit donc éga- lement être d'autant plus élevée que le poids du ou des corps haveurs est plus élevé.
Par ailleurs, pour obtenir un effet local optimum du choc haveur,on doit donner àla face active des pointes des dents des dimen- sions d'autant plus petites que les charbons ou leurs incorporations sont plus durs. Le facteur j ne peut pas être exprimé par des chiffres ou par une formule valables d'une manière générale. Il est déterminé par les propriétés du front de taille, ces propriétés variant fortement d'une vei- ne à l'autre. Les relations mutuelles, les plus favorables dans chaque cas particulier, entre le poids du corps haveur, la vitesse de traction, la tension préalable ainsi que le nombre, la forme et l'emplacement des dents piqueuses par rapport au front de taille, sont avantageusement dé- terminées par des essais.
En ce qui concerne les avantages du nouveau dispositif- il y a lieu, en outre, de faire remarquer que la puissance d'entraînement n'a pas besoin d'être calculée pour les puissances de pointe qui se présen- t ent au cours de l'abattage mais bien pour une puissance moyenne assez lar- ge. Par ailleurs, on doit considérer comme un avantage que dans le cou- loir d'abattage se trouve seulement l'organe de traction et le ou les corps haveurs, ceux-ci pouvant être constitués d'une manière tellement basse que même des veines n'ayant qu'une épaisseur d'environ 20 cm puis- sent être extraites d'une manière entièrement mécanique par le procédé en question.
En plus, il y a lieu de noter que les outils de travail di- rects (corps haveurs et organe de traction ) peuvent être fabriqués d'une manière économique et qu'ils ne nécessitent aucun entretien.
<Desc/Clms Page number 5>
Le procédé, tel que décrit, et le dispositif, convenant à sa mise en oeuvre, peuvent aussi être utilisés avec succès pour l'extrac- tion d'autres minerais que le charbon.