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Pour retenir le toit et pour maintenir le vide dans des galeries d'abattage on utilise depuis longtemps, au lieu du soutènement habituel en bois ou en acier, ou en plus de ceux-ci, le soutènement par ancrages dans le terrain, connu aussi sous le nom de chevillage du toit. Dans ce cas, on fixe dans des trous forés plus ou moins profondément dans les couches de plafond du toit, des ancrages (chevilles) qui sont faits en principe d'acier ou d'une combinaison d'acier et de métaux divers, de béton ou de bois.
Les ancrages dansle terrain sont alors disposés en général en séries s'étendant à peu près perpendiculaire- ment à l'axe de la galerie, sur à peu près la largeur de la galerie et espacés les unes des autres suivant la direction de la galerie. Il est connu aussi de relier les extrémités des ancrages qui dépassent les trous forés par des éléments de tirants agencés à peu près perpendiculairement à l'axe de la galerie et s'appliquant contre le toit, pour ain si soutenir le toit.
On a déjà agencé les deux ancrages qui se trouvent le plus près des pieds-droits ou ancrages de paroi, de chaque série, de façon à ce qu'ils fassent un angle obtus avec le toit en faisant saillie latéralement sur la largeur de la galerie, pour ainsi compenser les grandes fatigues de cisaillement des couches du toit qui ce présentent dans les régions des pieds-droits des galeries et faire-porter la charge des couches du toit par les pieds-droits.
Les ancrages qui se trouvent entre les ancrages de paroi dans la région du faite de la galerie, c'est-à-dire les ancrages de faîte, ont été agencés soit perpendiculairement aux couches, ou, en par-
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tant d'à peu près le milieu de la galerie et en allant vers les deux pieds-droits de la galerie ou aussi d'un seul côté' vers un champ d'abattage'. en les inclinant dans le plan de section de la galerie.
Ces agencements connus des ancrages de faite présen- tent cependant des défauts notables, 'comme il résulte de la considération des phénomènes de pression statiques et dynamiques et des mouvements dans les couches de ciel d'une galefie d'abattage par suite de l'exploitation.
Dans l'abattage de la tranche du gisement au voisinage des deux pieds-droits de galerie, les.couches dé plafond au-dessus de ce tronçon de galerie éprouvent une forte des- cente tandis que du côté de la galerie qui est en face elles sont maintenues sensiblement en place par le contenu dugisement. Par le basculement du ciel ou plafond de la galerie, la plupart du temps étagéparallèlement au toit, autour du pilier fixe, on obtient d'abord un déplacement parallèle statique. des diverses couches du terrain, ce qui a pour conséquence un allongement des trous forés' pour les ancrages qui sont inclinés vers le pilier fixe, ainsi qu'un raccourcissement des trous forés inclinés vers le pilier qui cède.
Les trous forés perpendiculaires aux couches du plafond n'éprouvent qu'un changement de longueur insignifiant du fait de ce déplacement de couches.
A ce déplacement statique de couches est surajouté le mouvement de glissement dynamique du toit dirigé vers le creux où se fait l'abattage. La mesure de ce mouvement dynamique du terrain dépend de la résistance au cisaillement des diverses couches de roches. Comme.dans la plupart des cas, les couches de plafond les plus-basses sont moins résistantes* au cisaillement que là partie du toit qui se trouve plus haut,le plus grand mouvement de glissement se fait en régle
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générale dans la couche de plafond la plus basse.
L'allongement, conditionné par le déplacement en couches statique et. les forces de cisaillement dynamiques dues à l'abattage, des trous forés pour l'ancrage, inclinés vers le pied-droit
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qui demeure ; cause me .r--e:p'r-ise ..êroissante . des forces .de ..traction par les ancrages >disposésvF.izzs ces ti6ïs 'forés {'qfti : âinsi, lorsque l'abattage s'approche, prennent de la tension dans une mesure croissante et s'opposent au mouvement de glissement.
D'autre part, le raccourcissement, conditionné par les glissements de terrain, des trous forés pour les ancrages' inclinés vers le pied-droit qui cède, conduit à un relâchement des ancrages qui se trouvent dans ces trous forés, en sorte que.dans leur région il se produit un feuilletageet un glissement plus important des couches de plafond et qu'une retenue sûre du toit n'est plus assurée. Un a envisagé déjà, à vrai dire, de retoucher les moyens de tension des ancrages inclinés par rapport au vide où se fait l'abattage, après le passage du front de taille.
Ce réglage après coup est cependant compliqué et devrait être répété plusieurs fois pendant le mouvement de descente progressive des couches de plafond, après exécution de l'abattage, sans qu'il soit possible par là d'empêcher efficacement un feuilletage et un glissement des couches de plafond dans la région des ancrages de galerie dirigés vers le vide où se fait l'abattage.
Le maintien du toit de la galerie avant lt abattage et après exécution de l'abattage d'un côté ou des deux côtés est, lorsque les couches de plafond ne sont pas détruites, à considérer comme purement statique. Cela a conci it, sur la base de considérations théoriques, à la proposition connue. de placer des ancrages à inclinaison du milie u de la galerie
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vers les pieds-droits, comme l'installation d'armatures contre le cisaillement de poutres de béton armé. Comme, dans un abattage d'abord unilatéral, le point bas de la flexion du toit de la galerie ne se trouve, suivant ltexpérier, -ce, pas au milieu de la galerie mais plus près du pied-droit où se fait l'abattage, une telle disposition des ancrages ne peut être efficace.
Cette disposition devrait alors être orientée vers le point bas à priori inconnu, considéré comme centre statique.
Cette difficulté ne peut être éliminée non plus par une disposition des trous d'ancrage perpendiculairement au toit. Des trous forés disposés perpendiculairement au toit n'éprouvent, par suite du déplacement statique des couches dans le toit de la galerie, qu'un allongement relativement petit, qui peut encore être diminué , voire inverdé éventuellement par le déplacement dynamique dans une couche de roches moins résistante au cisaillement, présente dans une des couches de plafond supérieures. Avec des ancrages perpen- 'diculaires aux couches on n'est donc pas sur qu'ils reprennent la tension et ainsi coopèrent à porter les couches de plafond,ou non.
Une reprise générale des tensions de traction par tous les ancrages de faîte ne pourrait être obtenue, comme déjà proposé, que si tous les trous forés pour les ancrages étaient disposés inclinés vers le pied-droit résistant. Cet agencement doit cependant, la plupart du temps, rester sans effet, déjà du fait que dans la grande majorité des cas, le gisement existe non pas seulement d'un côté, mais des deux -côtés de la galerie d'abattage.
Une direction de l'inclinaison des trous forés pour les ancrages, basée sur les déplacements de couches provoquas dans le faite de la galerie par l'abattage de l'un des côtés aurait pour effet certain,lors
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de l'établissement des déplacements de terrain,' statiques et dynamiques, à la suite de l'abattage de l'autre côté, de relâcher les ancrages et ainsi de produire un fort feuilletage des couches de plafond, ce qui, vu les fatigues imposées précédemment aux roches par la premier abattage, conduirait très probablement à un effondrement au moins partiel du faîte de la galerie.
Hais même dans le cas de l'exécution de l'abattage d'un côté seulement de la galerie, un agencement avec des ancrages de faîte inclinés seulement vers le pilier fixe ne pourrait assurer le .maintien du toit de la galerie, puisque, aux fissures entre les lignes d'ancrage, qui s'ouvrent par suite des mouvements dus à l'abattage, le toit pourrait s'effondrer dans la galerie. L'agencement connu d'éléments de tirants-s'appliquant au toit et allant d'un ancrage de paroi à l'ancrage de paroi d'en face ne pourrait non plus empêcher un effondrement du toit en de telles fissures.
Il faut en outre compter avec le fait que la charge des massifs descendants du toit de la galerie ne peut être portée par un tirant unique et les deux tirants de parois correspondants
L'invention se propose la tâche de procurer un agencement d'un soutènement à ancrages pour des galeries d'abattage (chevillage du toit), qui permet de résister dans chaque cas aux fatigues alternées du toit de la galerie pour un abattage ayant lieu des deux côtés et avec un écart plus ou moins grand des abattages, et qui assure une sécurité complè te contre un effondrement des couches de plafond.
Pour résoudre cette question, l'invention part de l'agencement en lignes connu des ancrages en des séries de succédant à intervalles suivant la direction de la galerie, dans lequel les an-
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crages de faîte sont disposés suivant un angle obtus avec le toit et ressortant latéralement par rapport aux piedsdroits de la galerie, et qui est caractérisé en outre par le fait qu'une partie importante, au moins, des ancrages dm. domaine en largeur du faîte de la galerie s'étendant entre les ancrages des pieds-droits (ancrages de parois) est agencée en sorte que ces ancrages fassent un angle.
de 45 avec le toit, en alternant leur inclinaison vers l'un et vers l'autre pied-droit, les ancrages de deux au moins des séries qui se succèdent suivant la direction de la galerie étant reliés par des tirants agencés en grillage, et cela de telle sorte que, plus il y a d'ancrages reliés entre eux par les tirants formant grillage, plus il y ait d'ancrages de pieds-droits pour se répartir la charge des couches du plafond.
]L'écart entre séries d'ancrages et le nombre des ancrages prévus dans chaque série ee règle d'après la puis- sance et le pendage du gisement/suivant la largeur de la galerie d'abattage ainsi que suivant les caractères minéra- .logiques et pétrographiques du terrain et sa sollicitation tectonique. Pour une faible puissance de veine et un fort pendage on parvient au résultat avec un nombre relativement plus petit d'ancrages par mètre carré de surface de toit que dans le cas de couches en plateure et en plus grande puissance. Pour des couches de toit relativement solides et moins d'effets dus à l'abattage il est possible de ne relier, par les tirants agencés en grillage, qu'une partie des ancrages.
Un autre perfectionnement, représentant une particularité de l'invention, du dispositif d'ancrage du toit cousis. te en ce que 1$ ancrages de faille sont en outre introduits, tournés d'un angle de 30 à 60 hors du plan de section de la galerie, en sorte qu'ils se présentent à peu près comme les
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dents d'une scie présentant de la voie par rapport à la lame- Par là on obtient d'abord que les cassures passant par le toit de la galerie sont traversés par les ancrages et que les divers massifs du toit de- la galerie sont reliés ensemble solidement et cependant à articulation.
Un autre avantage @ est obtenu par le fait que l'ondirige au moins la majorité des ancrages de faite vers le 'côté du plan de section de la galerie, qui se trouve dans la direction d'avancement de l'abe -tage. Les mouvements de glissement des couches de plafond dirigés en diagonale par rapport à l'axe de la galerie vers l'abattage proche réalisent alors la reprise de tension dési- rée pour ces ancrages.
Pour des couches de plafond relativement résistan- tes au cisaillement avec des cassures s'étendant sensiblement 'transversalement à l'axe de la galerie on atteint le but visé 'lorsque tous les ancrages sont dirigés du côté de la direc- tion d'avancement de l'abattage et qu'une petite partie de ces ancrages ainsi dirigés, avantageusement ceux du milieu .sont disposé dans un plan s'étendant perpendiculairement au toit et dans la direction de la galerie.
Comme les forces de cisaillement,qui se présentent dans la région des pieds-droits de la galerie agissent sur des plans de glissement qui divergent latéralement, qu en correspondance chaque fois avec les conditions du terrain et du gisement, sont inclinés sous un angle variable par rap- port au toit, il est avantageux de prendre les ancrages aux pieds-droits ou de paroi, sensiblement plus longs que lesn- crages de faîte. On obtient par là que même avec une inclinai.. son relativement petite des surfaces de glissement, par rap.. port au toit, on ait un ancrage latéral sur des couches du toit des deux côtés.
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La reprise des tensions des ancrages de pied-droit peut être améliorée si ceux-ci, partant du faite de la gale, rie dans la direction de l'abattage.sont inclinés sous un angle de préférence de 20 à 30 sur le plan de section trans- versal de la galerie.
En reconnaissance du fait que les forces de traction et de cisaillement sont dirigées principalement dans la direc- tion du centre de gravité de l'abattage c'est-à-dire suivant un angle plus ou moins grand par rapport à l'axe de la galerie, l'invention propose de disposer les barreaux de grille de l'armature de traction à peu près diagonalement par rapport à l'axe de la galerie.
Spécialement dans le cas de ga- leries d'abattage avec abattage ayant lieu des deux côtés, on doit, suivant l'invention, choisir un agencement dans le- quel les barreaux de grille de l'armature de traction vont, en partant du milieu de la galerie et vers les deux côtés à peu près diagonalement; les éléments de tirants doivent donc également être croisés et cela de telle sorte que, pour une même direction d'avancement de l'abattage, les sommets des angles formés par les barreaux de grillage pointent dans le sens de l'abattage. @
Suivant une autre particularité de l'invention, les barreaux de grillage sont maintenus en écartement latéral par des éléments de liaison amovibles disposés perpendiculai.. rement à eux.
Pour des couches de plafond très cassantes, il est recommandable de placer au-dessus des éléments d'armature encore une paroi de revêtement par exemple en toile métallique recouvrant les surfaces libres du toit.
Les avantages de la demande décrite se trouvent dans ce que les couches de plafond sont reliées par un chevillage croisé, de manière pratiquement indétachable, mais restant cependant articulées en soi avec un réseau de grillade
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croisé, qui, par la répartition des charges sur une série d'ancrages de pieds-droits favorablement disposés, peut porter la charge du toit de la galerie ébranlée par l'abattage, de manière plus sûre que l'agencement des ancrages et tirants connu, dirigé perpendiculairement à l'axe de la galerie.
Sur le dessin, l'invention est représentée en deux formes de réalisation. On voit à - la figure 1, à gauche, une vue par dessus d'une galerie d'abattage avec ancrage du toit en représentation schématique, en laissant de côté les éléments de tirants, et à droite, la même avec les éléments de tirants indiqués et en montrant les postes d'abattage; décalés, des deux côtés de la galerie;' - la figure 2,, une coupe suivant la ligne II-II de la figure 1, faite entre deux séries d'ancrages; - la figure 3, à gauche, une vue de dessus d'une galerie d'abattage pourvue d'un soutènement à ancrages, en omettant les tirants, et à droite, la même avec indication .des'tirants et des postes d'abattage décalés, des deux côtés de la galerie;
- la figure 4, une coupe suivant la ligne IV-IV de la figure 3, passant par la série du milieu de trois sé- ries d'ancrages.
Dans l'agencement des ancrages représenté aux figu- res 1 et 2, il y a, s'étendant sur la largeur de la galerie à peu près, en séries se faisant suite, suivant la direction de la galerie, à intervalles, chaque fois cinq trous forés inclinés par rapport au toit, dans lesquels sont fixés des ancrages (chevilles) pour le terrain. Les ancrages sont indi- qués par des flèches en pointillés, les pointes des flèches désignant les têtes d'ancrages fixées dans les trous forés.
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Les ancrages de parois ou de pieds-droits 3,4 qui sont près des pieds-droits 1,2 indiqués schématiquement, sont comme le permet de le voir en particulier la figure'2, inclinés d'un angle d'environ 20 à 40 par rapport au toit et dépassan t latéralement des pieds-droits. En plus, tous les ancrages de pieds-droits 3,4 agencés à écarts les uns des autres dans la direction longitudinale de la galerie sont inclinés, par rapport au plan de section transversale de la galerie, d'un angle d'environ 20 à 30 et pointent avec leurs flèches dans la direction de l'abattage a des postes d'abattage A,B placés des deux côtés de la galerie d'abattage et indiqués schématiquement. La galerie d'abattage a été poussée en di- rection V comme galerie de préparation pour les'chantiers A,B' exploitées en rabattement.
La taille A peut précéder la taille B d'une distance spatiale sensiblement plus grande qu'il n'est indiqué au dessin.
Les ancrages de faîte 5, 6,7 agencés dans le champ du faîte de'la galerie entre les pieds-droits 3,4 sont tous placés suivant un angle.d'environ 45 'par rapport au toit et pointent vers le côté du poste d'abattage B, tandis que les ancrages de faîte 5a, 6a, 7a de la série d'ancrages immé- diatement suivante, inclinés à environ 45 sur le toit, pointent du côté du poste d'exploitation A. Les ancrages 5b, 6b et 7b de la série d'ancrages suivante sont dirigés de la même manière que les ancrages 5, 6, 7, de nouveau vers le poste d'abattage B.
Tous les ancrages de faîte sont, dans cet exemple de réalisation, tournés (croisés) hors du plan de section transversale. Cela étant; les ancrages oa, 7 et 7b, donc tous les deuxièmes ancrages "6" et "7" pointe du côté de l'a- battage arrivant, tandis que les ancrages 5, 5a, 5b donc tous
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les ancrages "5", les ancrages 6, 6b ainsi que 7a , donc chaque deuxième ancrage "6" et "7" pointent en direction de l'abattage. Dirigé diagonalement sur l'abattage suivant A il n'y a que chaque demxième ancrage "6" dons seulement 17% d'un bloc de quatre séries d'ancrages, - sur l'abattage B directement, seulement chaque deuxième ancrage "7", c'est-à-dire de nouveau seulement 7% des ancrages.
A cela s'ajoute encore ce qui suit :
Les extrémités des ancrages qui sortent des trous forés pour les ancrages sont - comme on peut le voir à droite de la figure 1 - reliées ensemble avec des barreaux de grillage 8,9 croisés,en tournant d'un angle de 45 environ par rapport à la direction longitudinale de la galerie, et en fait il y a qhaque fois deux barreaux de grillage 8,9 , en partant d'ancrages prévus à peu près au milieu de la galerie 6, 6a, 6b vers les deux côtés sous un anle d'environ 45 par rapport à la direction longitudinale de la galerie. Les barreaux de grillage 8,9 forment un angle d'environ 90 , dont le sommet pointe dans la direction d'abattage a.
Dans l'exemple de forme de réalisation représenté aux dessins, les barreaux de grillage sont des sections de fers plats qui présentent des trous à des distances correspondant à l'écart aes ancrages, pour y faire passer les ancrages. Dans la région des trous, dans cet exemple, les tronçons de fers plats 8,9 ont un élargissement à peu près circulaire 10. Au lieu de tronçons de fers plats, on peut aussi utiliser comme barreaux de grillage, d'autres éléments propres à résister à la traction, par exemple des profilés, des câbles, des aciers ronds ou analogues.
Les barreaux de grillage agencés à peu près parallèlement les uns aux autres, 8, 8a ou 9, 9a sont maintenus à écartèrent.les uns par rapport aux autres à l'aide d'é-
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léments de liaison 11 disposés dans leur plan et à peu près perpendiculairement à ces barreaux. Les éléments de liaison'
11 sont des fers plats ou d'autres tronçons de profilés de sections égales ou inférieures à celles des barreaux de gril- lage 8,9. Les éléments de liaison 11 sont recourbés en cro- chets à leurs extrémités et reliés dé manière facilement dé- tachable aux barreaux de grillage 8, 8a, respectivement 9,
9a.
L'agencement représenté aux figures 1-2 est convena- ble pour des couches de plafond relativement cassantes et fortement sollicitées, et dans ce cas, entre les éléments de tirants 8, 9 et le toit on peut agencer une paroi de revête- ment, par exemple de toile métallique, recouvrant les sur- faces libres du toit.
Les figures 3-4 montrent un exemple de formede réa- lisation pour des couches de plafond relativement rigides, avec des effets moins intenses de l'abattage.
L'agencement des ancrages de pieds-droits 3,4 '.est lémême qu'aux figures 1 et 2. Les ancrages de faite 12,
12a, 13, 13a, 14 sont tous disposés suivant un angle d'envi- ron 45 avec le toit et ont leur pointes dirigées dans la direction d'abattage a. Alors les ancrages de faite 12,12a,
13, 13a sont tournés d'un angle d'environ 45 chaque fois hors du plan de section transversale de la galerie, les ancra- ges 12,13 étant dirigés vers le pied-droit 2, les ancrages
12a, 13a au contraire étant dirigés vers le pied-droit 1.
Les séries d'ancrages sont, dans cet exemple de for- me de réalisation, constituées alternativement de quatre et de trois ancrages, les ancrages de milieu 14 des séries de trois étant dans un plan s'étendant parpendiculairement au toit et dans la direction de la galerie.
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Comme on peut le voir à la figure 3, des ancrages de pieds-droits 3,4, chaque deuxième ancrage est raccordé à l'armature de traction croisée du grillage, qui, comme à la figure 1, est constituée de barreaux de grillage 8,9 dis- posés suivant un angle de 45 avec la direction longitudinale de la galerie, et d'organes d'écartement 11 intercalés.
REVENDICATIONS.
1.- Soutènement à ancrages, en particulier pour les galeries d'abattage dans l'exploitation des mines de houille, dans lequel chaque fois plusieurs ancrages sont disposés en séries se succédant par intervalles suivant la direction de la galerie, sur à peu près la largeur de la galerie, dans des trous forés pratiqués dans le toit et inclinés par rapport à celui-ci, les ancrages les plus proches despieds-droits (ancrages de parois) faisant un angle obtus avec le toit, et dépassant latéralement des pieds-droits, et le toit étant contenu par des tirants soutenus par plusieurs ancrages, ca- ractérisé en ce qu'au moins une partie importante des ancra- ges (ancrages de faîte) (5,6,7) prévus dans la région s'é- tendant en largeur du faîte de la galerie entre les ancrages des pieds-droits (3,4) sont disposés en séries,
suivant un angle aigu avec le toit, inclinés alternativement vers l'un et vers l'autre pied-droit de la galerie (1,2) et en ce que les ancrages d'au moins deux séries se faisant suite dans la direction de la galerie sont reliés par des tirants (8; 9) agencés en un grillage.