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On connaît des cadres de' soutènement arqués ou annulaires, en acier, pour galeries ou couloirs de mines pour lesquels on utilise, dans un même cadre, des profilés ayant des sections trans- versales différentes. On a proposé, par exemple, de relier élasti- quement des segments de cadre, constitués par des profilés à âme unique, par des parties du cadre formées par des profilés Zorès.
Les extrémités des profilés à âme unique peuvent alors coulisser en étant guidées par les parties terminales des profilés Zorès, les extrémités des profilés, qui se recouvrent, étant serrées l'une
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contre l'autre par un dispositif de liaison à éclisses. Un cadre de soutènement de ce genre n'a pas été adopté en pratique car la liaison entre les extrémités recouvrantes des profilés est très sensible aux sollicitations en flexion et en torsion et un guidage certain des profilés à âme unique dans les profilés Zorès ne peut pas être obtenu. Il est connu,.en outre, de relier, par des articu- lations, les segments. d'un cadre formé par des profilés à âme unique et des segments de profilés Zorès.
Ces derniers sont alors constitués par deux tronçons qui peuvent coulisser l'un dans l'autre en se gui- dant mutuellement, ces tronçons étant reliés élastiquement entre eux par un dispositif à éclisse. A cause de ces articulations, non seulement les segments sont reliés entre eux, d'une manière articu- lée, dans le plan du cadre mais il se produit également l'effet nuisible que les segments du cadre peuvent se déplacer angulairement, les uns par rapport aux autres, autour de leur axe longitudinal et qu'un basculement des parties du cadre peut se produire hors du plan de cadre. Un tel cadre de soutènement n'a donc qu'une stabilité réduite.
Des essais ont montré que la stabilité contre le bascule- ment d'un cadre de soutènement est d'autant plus réduite que le rapport entre W x et Wy du profilé, utilisé pour sa constitution, est plus grand. Une stabilité contre le basculement, notablement moindre que celle des profilés Zorès, possèdent donc les profilés à âme unique (profilés en I, profilés Pokal et profilés en forme de rail) que l'on utilise pour des galeries ou couloirs de mines et dont le Wx est plusieurs fois plus grand, par exemple.quatre ou cinq fois plus grand, que leur W .
Comme des profilés à âme unique de ce genre ont, dans certaines conditions, une tendance à basculer hors du plan du cadre, on pert donc, dans certains cas et après un certain temps, l'avantage de leur résistance plus grande à la flexion dans le plan du cadre oomparativement à celle des autres profilés, par exemple des profilés Zorès.
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Les tronçons de profilés Zorès qui, dans les cadres connus de ce genre, sont reliés par articulation aux segments de profilés à âme unique et dont les moments résistants ne diffèrent pas notable- ment entre eux, présentent, par eux-mêmes, une stabilité contre le basculement, mais sont refoulés aisément hors du plan de cadre par les efforts transmis à ces tronçons, par l'intermédiaire des arti- culations, lors du basculement des segments à âme unique en étant ainsi obligés de basculer également.
Pour ces modes de réalisation connus la seule possibilité de réduire le risque de basculement est de produire un frottement par adhérence aussi grand que possible entre le cadre de soutènement et la paroi de la galerie ou du couloir. Non seulement il n'est pas toujours possible, dans les travaux miniers, dtapporter assez de soin à la formation de la paroi de la galerie pour qu'on obtienne un contact efficace avec frottement, mais ce contact n'est pas suf- fisant, lors d'une poussée puissante des roches, plus spécialement quand cette poussée est irrégulière, pour empêcher le basculement des segments de soutènement hors du plan du cadre.
En reliant entre eux les cadres de soutènement, placés à distance les uns des autres, par des tiges ou entretoises il n'est également pas possible d'ob- tenir un accroissement de la stabilité contre le basculement du cadre de soutènement mais seulement une égalisation de la stabilité réduite, contre le basculement, qui reste en moyenne constante, pour les différents cadres de soutènement.
Les cadres connus, constituée exclusivement par des pro- filés Zorès, ont une stabilité élevée contre le basculement mais possèdent, comparatiement aux profilés à âme unique qui n'ont pas cette stabilité et qui ont le même poids au mètre, un moment résis- tant plus petit par rapport à l'axe X, c'est-à-dire une résistance moindre à la flexion dans le plan du cadre.
Pour éviter les inconvénients susdits on propose,confor- mément à l'invention, de perfectionner un cadre de soutènement arqué ou annulaire, en acier, dans lequel des profilés à âme unique
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et des profilés Zorès sont placés les uns ;, la suite des autres dans le sens périphérique du cadre de manière à pouvoir coulisser les uns par rapport aux autres, en reliant rigidement et d'une manière résistant à la torsion et à la flexion, les extrémités li- bres des profilés Zorès aux extrémités voisines et sensiblement coaxiales des profilés à âme unique.
De cette façon, on maintient rigidement les profilés à âme unique, qui risquent de basculer, entre les tronçons des profilés Zorès qui résistent au basculement, de sorte que la tendance au basculement de ces profilés avec âme unique est diminuée d'une mainàre intense surprenante et que la sta, bilité de l'ensemble du cadre de soutènement est considérablement améliorée.
On a constaté que, dans des conditions normales, il n'est pas nécessaire, pour fabriquer un cadre de soutènement qui soit pratiquement stable au basculement, de constituer ce cadre sur tout s.on pourtour par des profilés Zorès mais qu'il est possible de se servir en même temps de profilés à âme unique, qui ne sont pas sta- bles contre le basculement mais qui sont plus résistants à la flexion dans le plan du cadre, quand ces derniers profilés sont reliés, par leurs extrémités, aux tronçons de profilés Zorès de manière à pou- voir résister à la torsion et à la flexion.
La stabilité contre le basculement des tronçons de profilés Zorès est ainsi transmise aux profilés à âme unique reliés rigidement à ces tronçons et raccordés coa@ialement à ceux-ci, ce qui augmente fortement et d'une manière inattendue la stabilité de l'ensemble du cadre de soutènement.
De plus, la constitution du cadre, proposée conformément à l'invention, permet, en utilisant dans une large mesure des profilés à âme unique dont le poids au mètre est relativement réduit, d'obtenir,.en inter- calant entre ces profilés, des tronçons de profilés Zorès qui peu- vent coulisser l'un dans l'autre tout en se guidant .mutuellement, un cadre de soutènement élastique qui, tout en ayant le même pou- voir sustentateur que les cadres de soutènement connus constitués entièrement par des profilés Zorès, a une stabilité contre le bas- culement qu@ est suffisante en pratique et qui est notablement plus léger et plus économique que ces derniers cadres.
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Avantageusement, on constitue le cadre de soutènement dans les parties de son pourtour qui sont à peu près perpendiculai- res à la direction de poussée principale par des profilés à âme unique et dans les parties de son pourtour qui forment un angle aig avec cette direction ou qui sont à peu près parallèles à celle-ci par des profilés Zorès. On obtient ainsi l'avantage que les parties périphériques du cadre, qui sont le plus fortement sollicitées en flexion, ont un Wx suffisamment grand et possèdent donc une résistan- ce élevée à la flexion dans le plan du cadre alors que les parties du pourtour du cadre, qui sont sollicitées en flexion et en torsion- par suite de la tension du cadre à basculer perpendiculairement au plan du cadre, ont un Wy notablement plus élevé.
Quand les tronçons de profilés, qui peuvent coulisser l'un dans l'autre en se guidant mutuellement, pénètrent de plus en plus l'un dans l'autre, la résistance à la flexion et à la torsion de ces tronçons de cadre est en outre, améliorée de plus en plus.. On obtient ainsi un cadre de soutènement dont la stabilité est suffisante pour les conditions qui se présentent dans les galeries ou couloirs de mines, les pro- filés de ce cadre s'adaptant aux sollicitations variables qui peu- vent se produire le long du pourtour du cadre de sorte qu'ils sont exposés, à un degré notablement moindre, à des déformations into- lérables que ceux des cadres de soutènement connus.
Des essais ont montré que pour obtenir une stabilité suffisante contre le basculement, il suffit, dans la plupart des cas, de limiter la longueur des tronçons des profilés Zorès, qui peuvent coulisser l'un dans l'autre en se guidant mutuellement, en se basant sur l'amplitude suivant laquelle, dans chaque cas, le cadre de soutènement doit pouvoir céder à la poussée des roches.
Les autres parties du pourtour du cadre peuvent, par conséquent, être constituées par des profilés à âme unique qui, pour un même poids au mètre que les profilés forés ont un Wx notamment plus élevé ou qui, pour un même W que les profilés Zorès, peuvent avoir un poids réduit en conséquence.
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Pour tous les modes de réalisation de l'invention, il est particulièrement avantageux d'utiliser des profilés Zorès pour lesquels le Wy est égal ou plus grand que le Wx.
Le dessin ci-annexé montre, à titre d'exemple, un mode de réalisation de' l'invention..
La fig.l montre un cadre de soutènement, établi selon l'invention, pour un couloir d'abattage avec fond plat.
Les figs. 2 et' 3 montrent, à plus grande échelle et res- pectivement en élévation et en coupe transversale suivant III-III fig.2, une partie de ce cadre.
Le cadre de soutènement, montré sur la fig.l, comprend dans sa partie supérieure 2 de son pourtour, qui est à peu près parallèle au plan de la veine 1 où,qui forme un angle aigu avec ce plan, un profilé en I dont les extrémités sont reliées coaxialement à des tronçons de profilés Zorès, qui prolongent le profilé 2, de manière telle que la liaison puisse résister à la torsion et à la flexion. Les tronçons 3 peuvent coulisser et sont guidés dans des tronçons de profilés Zorès 3a, ayant la même section transversale que les tronçons 3, les tronçons 3 et 3a étant serrés l'un contre l'autre par un dispositif de serrage 4. Aux extrémités libre des tronçons de profilés Zorès 3a sont reliés, de manière à pouvoir résister à la torsion et à la flexion, des tronçons coaxiaux 5 et 5a formés par des profilés en I.
Les profilés en I, désignés par 2, 5, 5a et les profilés Zorès 3, 3a ont, comme visible plus spécialement sur les figs. 2 et 3, la même hauteur et environ le même poids eu mètre. La liaison entre les profilés est constituée de manière telle que les plans coaxiaux longitudinaux, passant par l'axe Y de la section transver- sale des tronçons des profilés 2, 3, 3 ,5 et 5a se trouvent dans un même plan. Les faces externes 6,7 des tronçons des profilés reliés entre eux, qui se trouvent du côté des roches, perpendiculairement au cadre, et les faces externes 6a, 7a, qui se trouvent du côté du couloir, sont dans les prolongements les unes des autres aux endroits de liaison, comme visible sur les figs. 2 et 3.
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Les extrémités des profilés en I, désignés par 2, 5, 5a, sont soudées aux extrémités des profilés Zorès 3, 3a, pour l'exemple montré sur le dessin. On peut, toutefois, établir également d'au- très liaisons .rigides qui sont résistantes à la flexion et à la torsion, tout au moins dans le plan du cadre et dans le plan longi- tudinal des profilés, perpendiculaire audit plan du cadre, entre les extrémités des profilés Zorès et à âme unique, par exemple des dispositifs de liaisons par éclisses ou par boulons.
Comme visible sur les figs. 2 et 3, le fond des tronçons de profilés Zorès 3, 3a est découpé, à peu ,près sur une longueur correspondant à la hauteur du profilé, pour pouvoir recevoir la semelle, qui se trouve du côté de l'intérieur du couloir, du profilé en I désigné par 2, 5 ou 5a et cette semelle est soudée aux-bords de la partie découpée. De plus, les extrémités qui se recouvrent sur une longueur correspondant à peu près à la hauteur du profilé, des profilés en T, désignés par 2, 5, 5a, des profilés Zorès 3, 3a sont reliées entre elles par une plaque 8 soudée sur les faces externes 6, 7 des profilés, qui se trouvent du c8té des roches.
Quand on utilise des profilés en I, dont la largeur des semelles correspond à peu près à l'écartement interne ;des membrures latérales du profilé Zorès, on pourrait souder directement, sans avoir recours à la plaque 8 qui relie les deux profilés, les bords externes de la semelle supérieure du profilé en I aux faces internes des membrures latérales du profilé Zorès.
A la place de profilés ayant à peu près le même poids au mètre et à la même hauteur, on peut également relier entre eux des profilés ayant des hauteurs différentes ou des poids différents au mètre.
Le cadre de soutènement, montré sur la fig.l, comprend, à peu près sur les deux tiers de sa longueur périphérique, des pro- filés en I et sur un tiers seulement de cette longueur des profilés Zorès. La longueur des tronçons 3, 3a des profilés Zorès qui peu- vent coulisser l'un dans l'autre en se guidant mutuellement est limitée à celles correspondant à l'affaissement du toit auquel on peut s'attendre après l'abattage de la veine.
La partie supérieure
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du cadre de soutènement, formée par le profil@ @ ême unique 2, est orientée, en substance, perpendiculairement à la direction H de la poussée principale des roches alors que les deux tronçons ourvili- gnes coulissants 3,, 3a, qui sont raccordés aux deux extrémités du profilé 2, sont inclinés, dans le plan du cadre, suivant un'angle compris entre 45 et 902 par rapport à la direction H susdite.
Au lieu de constituer le cadre de soutènement comme montré sur la fig.l, on peut donner au segment de faite curviligne, par exemple par le profilé à âme unique- 2, une longueur plus grande qui s'étend à peu près sur la moitié du pourtour du cadre alors que les tronçons 3, 3a des profilés Zorès, qui sont raccordés à ses extré- mités, sont guidés par leurs extrémités libres jusqu'au sol du cou- loir. Les ailes des profilés Zorès 3, 3. peuvent se trouver du côté des roches ou du côté de l'intérieur du couloir.
L'objet de l'invention peut être appliqué non seulement à des cadres de soutènement arqués mais également à des cadres de soutènement annulaires pour des galeries, des couloirs et des puits de mines.