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La présente invention est relative, de manière générale à l'exploitation des mines et, .plus particulière- ment, à des procédés et des appareils nouveaux et perfec- tionnés d'exploitation du charbon et, plus particulièrement encore, à l'exploitation progressive et intermittente du @ charbon.
On a déjà fait différentes machines d'exploitation dés mines servant à abattre et enlever le charbon sans l'aide de la haveuse bien connue que l'on utilise en général pour entailler par en dessous le front de taille lequel est ensuite abattu par forage et sautage pour le charger et l'emmener à la surface.
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Certaines machines récemment mises en service, fonctionnant de manière intermittente, utilisent une barre coupeuse effectuant le havage du charbon sur une partie du front de taille qui est ensuite abattu au moyen de pics vibrants actionnés par des marteaux, 1-e charbon tombant sur un transporteur qui l'emmène. Ce type de machine fonctionne en cycles alternants de havage d'une partie déterminée de la face du charbon, puis de travail aux pics vibrants qui abattent le charbon immédiatement au-dessus du havage et le font tomber jusqu'au haut de la veine jusqu'à ce que le char- bon soit retiré de cette partie du front de taille. On amène ensuite la machine dans une section voisine du front de taille jusqu'à ce que le charbon soit enlevé sur toute la face du chantier jusqu'à une profondeur déterminée.
La dimension du charbon enlevé par les pics de ce type de machine est un facteur indéterminé dépendant du clivage du charbon et les problèmes ordinaires du havage se posent toujours du fait de l'utilisation de la barre de havage. En outre.de l'obligation d'enlever la poussière, il est diffi- cile de régler le charbon lorsqu'il se détache et qu'il s'éparpille sur le sol et il faut d'autres dispositifs de chargement et une équipe de nettoyage. Il faut pour le havage une grande puissance pour .le travail accompli.
Un autre type de machine intermittente utilise une batterie de barres coupeuses dont les chaînes sont disposées dans des plans verticaux parallèles situées à quelques centi- mètres les unes des autres. On déplace cette batterie de barres ou tête dans un plan vertical et on la fait avancer dans une section du front de taille au voisinage de sa base.
Lorsque les barres coupeuses ont pénétré sur toute leur
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profondeur de travail, on les soulève pour couper le charbon, se trouvant au-dessus jusqu'à ce que les dents de ces barres aient enlevé tout'le charbon jusqu'au toit, de la veine dans la section choisie du front de taille.
Les pics ou dents de ces barres se rapprochent et pénètres dans le charbon à partir du bas et reviennent le long du haut en entraînant du charbon meuble à un transporteur qui l'éloigné du front de taille. Avec cette machine, il est encore difficile d'attraper tout le charbon lorsqu'il se détache et la barre broie le charbon en fines et en donnant une quantité considérable de poussière. Ce type de machine nécessite aussi une grande quantité de force eu égard au travail accompli.
La présente invention remédie aux différentes difficultés que présentent les procédés ci-dessus et les machines intermittentes et elle est relative à un procédé et un appareil qui améliorent considérablement la produc- tion du charbon sans donner cette grande proportion de fines et de poussière et il faut r elativement moins de puissance pour abattre et enlever la même quantité de charbon pendant le même temps. Le charbon est enlevé en taillant en tournant des saignées concentriques se recou- vrant et les saillies comprises entre elles, en laissant le mur propre.
La présente invention est relative à un procédé et un -appareil dans lesquels, en même temps,on taille le charbon, de préférence par rabotage, pour l'enlever jusqu'à une profondeur déterminée et on le charge dans une série de sections du front de taille jusqu'à ce que tout celui-ci ait été exploité, après quoi on avance pour faire la série
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suivante de coupes.
La coupe se fait, de préférence, au moyen de têtes raboteuses tournantes, comportant des dents large- ment espacées, progressivement en retrait dans le sens de l'axe et réunies par des surfaces tranchantes vers 1* arrière Ces têtes de taille sont montées en relation quadrangulai- re, les têtes de même hauteur opérant en sens contraires pour amener le charbon latéralement entre les têtes où il est chargé sur un transporteur a fin de l'enlever du front de taille.
La disposition quadrangulaire des têtes de taille permet de les faire travailler comme une unité que l'on peut faire pivoter sur un axe vertical à l'avant de la machine et l'ensemble de l'unité avance pour tailler successivement des sections du charbon lorsque l'unité tourne d'un côté à l'autre. Lorsque les différentes sections du charbon ont été enlevées et que l'unité a reculé, on fait avancer la machine sur le nouveau front de taille découvert et on l'arrête pour permettre à l'unité de taille d'enlever une autre série de sections successives sur le front de taille avant de faire avancer à nouveau la machine.
Les têtes de taille supérieures sont mobiles verticalement par rapport aux têtes inférieures de manière à augmenter la dimension de l'unité avec la hauteur de la veine de charbon, mais lorsque les têtes supérieures sont complètement abaissées, la dimension de taille de l'unité peut être faite de manière à donner un jeu vertical et horizontal pour la machine. Ainsi, si l'unité de taille est maintenue dans l'alignement de la machine, elle peut
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fonctionner comme machine d'exploitation.continue par déplacement de l'unité de taille et de l'ensemble de la machine par avances successives ou en effectuant l'avance par propulsion de la machine seule.
De manière à faire avancer de façon intermit- tente uniquement l'unité de coupe dans le charbon et maintenir l'avant du transporteur sur cette unité, quelle que soit sa position, il est préférable d'utiliser un transporteur susceptible d'articulation latérale, ainsi que de s'allonger ou se raccourcir avec l'unité de taille, sans arrêter son fonctionnement. Ceci est un objet impor- tant de l'invention et s'obtient avec des sections du transporteur susceptibles de pivoter avec une reprise variable entre les extrémités du brin de retour du trans- porteur.
Cette amélioration permet également au transpor- teur, aux extrémités de la machine, de s'articuler latéra- lement pour charger le charbon et l'amener à des disposi- 'tifs récepteurs situés de part et d'autre ou pour faire tourner l'arrière vers une entrée, lorsque la machine taille un emplacement disposé obliquement par rapport à elle.
D'autres buts et avantages ressortiront de la description ci-dessous et des revendications.
Les figures la et 1b, ensemble représentent une coupe de la machine selon l'invention, faite suivant la ligne 1-1 de la figure 3.
Les figures 2a et 2b ensemble sont une vue en élévation de côté de la machine selon l'invention.
Les figures 3a et 3b ensemble sont une vue en plan correspondant e.
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La figure 4 est une vue en élévation de face de l'unité de taille de la machine.
La figure 5 est une coupe transversale suivant ' 5-5 de la figure 3.
La figure 6 est une coupe transversale suivant 6-6 de la figure 3.
La machine d'exploitation de mines, représentée sur les figures 1 à 3, comporte un chariot 10 porté par deux chenilles 11 actionnées par des roues à d ents 12 à l'arrière du chariot et passant sur des roues folles 13 à l'avant. Entre ces roues 12 et 13, les brins supérieurs des chenilles 11 sont soutenus par des galets fous 14 tournant sur le chariot 10 et les brins inférieurs portent sur des galets 15, également portés par le chariot 10 et le supportant directement par l'intermédiaire des chenilles 11, en donnant un support continu sur toute la longueur des chenilles.
Le chariot 10 de la machine est fait de deux flasques latérales robustes 16 et 17, reliées à l'avant et à l'arrière par des traverses 18 et 19 en forme de boîtes, dans le bas par le plancher 20 et dans le haut par le recouvrement 21.
Le moteur 22 (figures la et 1b), qui est, de pré- férence, un moteur à courant continu à vitesse variable, actionne la pompe hydraulique 23 dont les leviers de comman- de sont placés à l'arrière et sur un côté du chariot, dans la boîte 24 (figures 2b et 3b), mais ils ne sont pas repré- sentés en détail. La pompe hydraulique 23 fournit toute la puissance nécessaire pour faire avancer et diriger la machine, soulever, abaisser et faire tourner les têtes de
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taille à l'avant de la machine et actionner et faire ,pivoter le transporteur.
Les moteurs hydrauliques. de traction 25 sont placés de chaque côté du chariot, au voisinage de leurs roues à dents 12 respectives et ils sont commandés indé-' pendamment afin d'assurer une possibilité de manoeuvre complète en direction et en marches avant et arrière
Les flasques 16 et 17 s'étendent à l'avant de la traverse 18 et elles sont munies de chemins 26 et 27 tournés vers l'intérieur (figures'la, 3a et 5) servant à recevoir les coulisseaux 40 et 41 de la base ou plate- forme circulaire 28, pouvant se déplacer verticalement.
La traverse 18 comporte deux jeux de consoles en saillie
31, à distance les unes des autres, avec ouvertures en ali- gnement servant à recevoir des broches 32 portées par des cylindres hydrauliques à double action 33 et 34 dont les pistons sont attelés à un bout de bras oscillants 35 et
36 montés sur l'arbre.37 porté par les flasques 16 et 17.
Ces bras oscillants sont reliés, par des bielles 38 et 39 aux coulisseaux 40 et 41 de la plateforme circulaire 28, de manière à soulever ou- abaisser celle-ci dans les glissières
26 et 27. La plateforme 28 porte la table 42 tournant sur elle et maintenue en place par une couronne fendue 42'.
La table 42 porte tout le système de têtes se déplaçant circulairement à l'avant du châssis de la machine. Les bras
43 et 44, disposés horizontalement, coulissent dans des glissières 45 et 46 de la table 42. Sur celle-ci, entre ces glissières, se trouve un cylindre hydraulique à double action 47 dont le piston 48 s'étend,vers l'avant jusqu'à un oeil 50 maintenu par la broche 51, passant dans des
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oreilles espacées 52. Ces oreilles et les extrémités avant des bras 43 et 44 sont fixées sur la plaque transversale 53 dont les extrémités portent les glissières verticales 54 et 55.
La pièce 53 est munie de montants verticaux 56 et 57 sur lesquels pivotent les yeux 58 et 59 des extrémités des câbles 60 et 61 venant de cette pièce 53 et passant sur les poulies 62 et 63 tournant sur les extrémités avant des cylindres 64 et 65 pivotant sur les côtés opposés des flas- ques 16 et 17. A l'arrière des cylindres 64 et 65 sortent les pistons 64a et 65 .a dont les extrémités extérieures portent des poulies sur lesquelles passent les câbles 60 et 61 qui reviennent vers leurs cylindres respectifs et leurs extré- mités sont fixées sur le châssis. Chacun des cylindres 64 et 65 est à double action et il est commandé de telle sorte qu'un piston avance pendant que l'autre recule.
De cette manière, la pièce 53 peut tourner avec la table 42 suivant un arc d'environ @@ , quelle que soit la position avancée ou en retrait ou la montée ou la descente de la plateforme 28.
La plaque 53 fait corps avec la boîte à engrenages inférieure 66 et, dans le:, glissières verticales 54 et 55, se louant les g@@@ages 67 et 68 fixés sur la Lutte à engrenages supérieure 70 et se déplaçant avec elle. La boite inférieure 66 monte ou descend avec la plateforme 28 et la boite supé- rieure se déplace également avec elle, mais on peut l'éloi- gner de la boîte inférieure au moyen de vérins 71 montés sur les côtés de la boite inférieure, leurs pistons venant porter sur des oreilles 72 de la boîte supérieure.
Un moteur hydraulique 73 est actionné, par trans- missions appropriées, à partir de la pompe 23 et il est fixé
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à l'arrière de la boîte supérieure 70. Le moteur 73 actionna l'arbre 74 et le pignon 75 qu'il porte à un bout actionne la roue dentée 76 dont le moyeu présente une ouverture cannelée dans laquelle passe un arbre vertical 77 présentant des cannelures complémentaires (figure 3a). Sur la figure la, l'arbre 77 est représenté comme comportant deux pinonc à vis sans fin. 1-; pignon 78 pour la bail..: supérieure et. le pignon 79 pour la boîte inférieure. Chacun d'eux est en prise avec une vis sans fin 80 ou 81.
Ces vis sont portées par des arbres horizontaux portant des pignons droits 82 engrenant avec les roues dentées 83 de quatre arbres 84, 85, 86 et. 87, de têtes quadrangulaires, les arbres supérieurs pouvant s'écarter des arbres inférieurs. Ainsi, le moteur hydraulique 73 actionne les quatre arbres par l'intermédiaire de son réducteur et la boîte supérieure peut être soulevée par le cylindre 71 par rapport à la boîte inférieure, sans interrom@re la commande par le moyen de l'arbre cannelé 77.
Chacun des arbres des têtes porte une tête de taille comportant une mGche pilote centrale à double denture ot une série de mèches disposées obliquement et radialement en reculant vers l'arrièr'e, chacune comportant deux dont:3 et. étant amovible de manière à pouvoir la remplacer. De préférence, les têtes inférieures avancent plus que les têtes supérieures et la première mèche de la série radiale est disposée du côté opposé à l'arbre, de manière à assurer un certain équilibrage de la tête.
Les niches extérieures des têtes inférieures avancent un peu plus que les moches correspondantes des têtes supérieures, corme on le voit sur la figure la. Il n'est prévu que quatre arbres avec têtes dans cette disposition quadr angulaire, mais on peut ajouter
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des arbres et têtes supplémentaires en rangées horizontales ou verticales, que l''on ajoute de préférence de manière à conserver la disposition quadrangulaire des têtes de taille.
A l'arrière des têtes supérieures, sur chacun des ,arbres 84 et 85, est fixé un disque excentrique. Ces disques excentriques sont identiques; ils sont montas sur les arbres supérieurs 84 et 85 et tournent avec eux dans des sens opposés;ils comportent des pistes circulaires servant à recevoir les plaques fendues 88 et 69 qui tournoyent dans des sens opposés et sont en relation de phase de 180 l'une par rapport à l'autre. Ces plaques portent des douilles en alignement servant à recevoir la barre de liaison coulissante 90 qui empêche les plaques de tourner, mais leur permettent de tournoyer dans des sens opposés dans leurs orbites séparés déterminés par les excentriques sur lesquels elles sont montées.
Chacune des plaques porte une série de trois dents 91 et la plaque 89 porte une deuxième série de dents supérieu- res 92.
Lorsque les plaques tournoyent, quand leurs arbres tournent, les jeux supérieurs et latéraux de dents se déplacent sur de petits parcours circulaires représentés par les cercles en pointillé de la figure 4 et les différente dents découpent les saillies laissées entre les entailles faites par leurs -têtes voisines. Cette action de coupe gira- toire n'exerce qu'une très faible charge sur les arbres tournants,
tout en enlevant facilement les saillies de charbon et elle constitueun objet très important de l'invention. En changeant la dimension de l'excentrique, on. peut déterminer la quantité de la saillie qui est enlevée.
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La boîte à engrenage inférieure 66 portedes bras on saillie 93 et 94, diriges vers le bas et vers l'avant, réunis à leurs bords inférieurs par une plaque horizontale 95 formant une poche. Sur les bords avant inclinés des bras 93 et 94, sont fixées des lames 96. La lane 96 porte le couteau 97 le long de son bord inférieur qui 3 'étend en dessous do la plaque horizontale 95 et au delà des extrémités de la boîte 66.
La poche 98, constituée par les bras espacés 93 et 94 et par les plaques qui y sont fixées, reçoit l'extrémité avant du transporteur à chaîne 99 qui est fixé dans cette poche. Ce transporteur est fait de quatre sections. La section avant le at fixée dans la poche 96 et elle pivote sur la deuxième section 102 en un point 101 situé en dessous du c entre de la pièce circulaire 28, La deuxième section le):' télescope dans la troisième 103 qui mont ; vers l'arrière jusqu'au-dessus de la machine. La quatrième section 104 pivote sur 90 , 45 de chaque côté de sa position centrale.
Chacune des sections du transporteur comporteune surface inférieure en forme d' @ge 105 pour le brin de retour de la chaîne 99 et une surface supérieure en forme d'auge 106 supportait le brin chargé de la chaîne. Les parois latérales 107 et 106 de l'auge s'étendent sensiblement au-dessus de la surface supérieure 106 pour empêcher le charbon de tom- ber lorsqu'il vient vers l'arrière depuis les têtes de taille. La rotation du transporteur sur le pivot 101 permet à la section avant de tourner horizontaleme@ avec la tête de taille et le télescopage de la deuxième section 102 dans la troisième 103 permet aux deux premières sections d'avan- cer et de reculer avec le système de têtes.
Le transporteur
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est articulé sur ledessus du choisis de la machine lorsque l'on soulève ou : baisse l'unité de taille par rapport au corps de la machine. Chacune des surfaces du transporteur 106 et 105 portant les brins de charge et de retour des différentes sections du transporteur est à recouvrement dans le sens du déplacement afin d'empêcher que la chaîne ou ses traverses viennent s'y accrocher.
Comme on le voit sur les figures Il?, 2b et 3b les brins de charge et de retour ,du transporteur vont en s'écartant et donnent les bords en arcs 109 et 110 dont les centres sont sur les pivots 111 et 112fixes par rapport au corps de la machine et sur lesquels tournent les bras 113 et 114 qui supportent la quatrième section 104 du trans- porteur pour -lui permettre de décrire un arc. Les surfaces supérieure et inférieure 106 et 105 de cette section ont des bords en arc complémentaires se trouvant en dessous et au- dessus des bords en arc respectifs 109 et- 110.
La quatrième section de queue, tournante, 104 porte l'arbre 115 pouvant y tourner et actionné à chaque bout par des moteurs hydrauli- ques 116 et 117. Un grand nanchon 118 entoure l'arbre pour guider la chaîne 99 qui est actionnée par l'arbre au moyen de la roue à dents 119,
Entre les extrémités du corps, le brin de retour de la chaîne 99 passe sur la roue à dents de renvoi 120, descend autour du rouleau de renvoi 121, puis renonte- sur la roue à dents de renvoi 122, pour aller de là à l'avant de la uachine. Le rouleau de renvoi 121 tourne sur l'extré- mité du piston 123 qui sort du cylindre à double action 124.
Ce piston est empêche,de tourner et il pousse la chaîne du @ sporteur ver, . le bas jusqu'à la position représentée en
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trait interrompu. Lorsque les têtes du transporteur tournent, la longueur effective de la chaîne 99 augmente. Lorsque le système de têtes de taille avance, la chaîne doit aussi avoir plus de longueur. La force exercée pour faire tourner la queue du transporteur ou les têtes de taille ou pour faire avancer le système vers l'avant est suffisante pour surmon- ter la pression exercée par le piston 123 et faire reculer celui-ci, comme le montre la figure 1b.
D' tre part, lorsque la queue et les têtes sont redressées et reculent, la pression du piston 123 reprend le brin de retour de la chaîne en développant complètement celle-ci dans la position indiquée en trait interre m.
On fait tourne.t la section de queue 104 comme les t@ ,es de taille. Comme on le voit sur la figure 3b, les cylindres 125 et 126 sont montés de chaque côté de la troisième section 103 et leurs pistons se déplacent vers l'avant de la machin e.
Sur les extrémités extérieures des pistons 127 et 128 tournent les poulies 129 et 130 et sur les extrémités arrière des cylindres tournent de même les poulies 131 ot 132. La surface en arc de la section intermédiaire 103 porte des oreilles en saillie 133 et 134 aux extrémités du bord erqué 109. sur ces oreilles, tournent les poulies 135 et 136.
Les trois poulies se trouvant de chaque côté de la machine portent les câbles 137 et 138.. Les extrémités avant de ces câbles sont fixées sur le bâti portant les cylindres, cornue cela est indiqué en 139, et 140. Ces câbles vont vers l'avant tournent sur les poulies de leurs pistons respectifs, ils reviennent vers l'arrière entre les cylindres et le trins- porteur pour aller sur les poulies situées à l'arrière des
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cylindres, ils vont de là sur les poulies 135 et 136 placée:
sur les côtés de la section 104 où ils sont fixés sur les consoles 139 et 140. Les cylindres hydrauliques 125 et 126 sont actionnés par des commandesanalogues et de manière analogue à ce qui a été dit au .sujet des cylindres 64 et 65, ce qui pousse le piston 127 en faisant reculer en même temps et de la méme quantité le piston 128, en faisant tourner la section 104 autour des pivots 111 et 112.
Les côtés 141 et 142 du transporteur 'sont fixes par rapport à la section pivotante 104, mais ils sont seule- ment attachés sur la section intermédiaire 103 au voisinage du centre des plaques raidisseuses 143 et 144. Ainsi, les côtés du transporteur se déplacent sur la plaque 145 portant le dessus en arc. Les brins transversaux de la chaîne se mettent en prise sur la paroi à petit rayon des côtés in- fléchis du transporteur, en guidant ainsi la chaîne et entraînant le charbon sur le transporteur incliné.
La boîte inférieure 66 est munie d'oreilles flexibles 146 et 147 en saillie vers l'extérieur, dont les pourtours suivent étroitement les entailles marginales extérieures des têtes de taille inférieures de manière à recueillir les morceaux de charbon qui n'auraient pas été ramenés latéralement sur le transporteur par les têtes de taille. Ces oreilles sont articulées de sorte qu'elles se replient vers les têtes lorsque ces dernières reculent.
En fonctionnement de la machine, les têtes de taille disposées en rectangle sont amenées sur le front de taille. On fait monter ou descendre la pièce circulaire 28 a moyen des cylindres 33 et 34 de sorte que la rangée inférieu ce des têtes abat le charbon au bas de la veine. La rangée
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supérieure de têtes de taille est alors placée par rapport à la rangée inférieure de manière à abattre le haut de la veine à exploiter. On fait alors, de préférence, tourner le système de têtes vers la droite en contractant le cylindre 64 et allongeant le cylindre 65. On fait alors tourner toutes les têtes et on fait alors avancer tout le système sur les glissières 45 et 46 au moyen du cylindre hydraulique d'avance 47, dont le piston 48 sort à une vitesse choisie, convenant pour exploiter le charbon.
Les têtes tournantes continuant à avancer exploitent toute la veine et les mèches latérales tournoyantes 91 et les mèches supérieures 92 enlèvent les saillies entre les entailles. Lorsque le piston 48 est arrivé à fin de course, il recule rapidement et la table tournante tourne vers la gauche pour faire une seconde coupe dans le front de taille. Les coupes consécutives faites en faisant osciller latéralement les têtes de taille sur le front de taille se recouvrent, de préférence, les unes les autres sensiblement de la même manière que la rangée verti- cale du système de têtes.
Lorsque l'on fait des coupes sur le front de taille d'un côté du tunnel au côté arrière ou ouvert du système, il faut assurer une protection pour empêcher le charbon de se déposer sur le sol. On voit en 148 et 149 des chicanes replia- bles, la première étant repliée quand les têtes effectuent leur coupe de droite à gauche et la seconde 149 est développée pour arrêter le charbon et la maintenir à portée des têtes.
Ces chicanes s'étendent sur toute la hauteur du système de têtes comme on le voit sur les figures la, 2a et a et elles sont munies d'une section 150, pivotant au moyen d'une char- nière 151 sur la section arquée 152. Cette charnière 151 est
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bloquée en positior ouverte par les vis coulissantes situées à l'arrière des chianes. La seetioi; arsuée 152 est articu- lée en 154 sur les nervures espacées- 133.
Ces articulation 154 sont bloquées en position ouverte par les vis coulissan- tes 156. Lorsqu talles sont r@@lié esces chicanes sont ver- @uillées par les crochets 157'
Après avoir fait la première coupe dans le front de taille, la chicane qui est du ce'3 arrière ou ouvert des têtes est dépliée et bloquée en position ouverte jusqu'à ce que le système ait atteint sa position extrême de rotation latérale.
Les chenilles font alors avancer la machine de manière à amener les têtes en retrait plus près du front de taille pour leur permettre dtavancer à nouveau dans la veine en faisant des coupes consécutives lorsque le système de têtes pivote de manière intermittente d'un côté à l'autre* L'avance intermittente f'*; la machine après chaque oscilla- tion latérale des têtes et Inaction intermittente des coupes latérales progressives dans le charbon, jusqu'à la limite de déplacement du piston 48 laissent un tunnel dont les côtés sont surtout une série de gradins. Ces gradins laissent de @ place pour les ouvriers lorsque la machine passe et ils cons- tituent aussi une protection pour les étais servant à soutenu le toit.
En faisant avancer la machine dans le centre du tunnel et en faisant osciller les têtes à la limite complote du déplacement en arc de la table tournante, la dimension du. tunnel percé est sensiblement plus grande que celle de la machine. Eh fait,on peut mettre d eux berlines côte à côte à l'arrière de la machine et on peut faire tourner la queue du transporteur pour les remplir alternativement.
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Bien que, pour la clarté des explications, on ait représenté et décrit certaines formes de réalisation parti- culières de l'invention, il est bien entendu que l'invention est susceptible de nombreuses variantes et l'on peut utiliser certaines pièces sans,en même temps, utiliser les autres, tout en restant dans le cadre de l'invention.