CA1225837A - Pile de soutenement marchant, notamment dans les mines souterraines - Google Patents

Abstract

D'UN BREVET D'INVENTION . " PILE DE SOUTENEMENT MARCHANT , NOTAMMENT POUR LES MINES SOUTERRAINES " L'invention concerne une pile pour le soutènement marchant dans les mines souterraines . Entre la flèche et l'arrière du chapeau , on intercale une bielle soumise à l'action d'un vérin de positionnement . Pendant le soutènement, ce vérin assure le verrouillage hydraulique , avec l'intervention d'une valve de coulissement en cas de surpression . Applications : accompagnement du soutènement pendant les mouvements des épontes ( même dans le sens longitudinal ) , sans détériorer la carrosserie de la pile .

Description

5~37 La présente invention est relative a une pile de soutènement du type dit "soutènemen-t marchant~, destinee a ~tre utilisée no-tamment dans les mines souterraines.

On sait qu'une pile de soutenement marchant comporte haabituellement une semelle destinée à prendre appui sur le mur, et un chapeau prevu pour ~etre applique contre le toit, tandis que des verins hydrauliques de poussee ou etancons sont intercale~s entre la semelle et le chapeau. Sur certaines piles, on intercalej 1~ entre la semelle et le chapeau, une fleche ou un bouclier dont l'extremite s'articule sous le chapeau, pour proteger l'arrière de la pile contre les éboulements susceptibles de provenir du foudroyage ou de remblayage.

Le brevet francais n 2 263 370 decrit une pile a flèche sur laquelle on intercale, entre l'extr~mite 7 de la flèche 2, et le chapeau 5, un lever pi.votant 6, qu'un verin 9 est susceptible d'actionner pendant les periodes ou le chapeau n'est pas serre au toit, de manière a positionner le chapeau 5 ~ prox-imité immédiate du front de taille 22, avant d'~envo~er la pres-sion dans les étancons ~ qui serrent ensuite la pil~e au toit:. Ce dispositif connu est destine a corriger la cinematique d'articulation offerte par la plupart des piles a fleche pendant les phases ou la pile n'est pas serrée au toit: en effect, lorsque la flèche est articulee directement sur l'arriere de la semelle, son extremite~ avant a tendance a décrire un arc de cer-cle, ce qui aurait normalement pour effect d'eloigner le chapeau 5 du front de taille 22, d'autant plus que la puissance de la veine est forte. La presence du levier pivotant 6 et de so~
verin 9 permet de corriger cet effet et de positionner conven-ablement le chapeau 5 par rapport au front de taille 22, avant le serrage au toit de la pile a fleche. Par contre, apres serrage au toit de la pile, le levier 6 reste positivement verrouille sur la fleche 2, par un mecanisme indeformable tsecteur crante 30, broche 31, oeillet 32, trou de verrouillage 33). ~utrement dlt, ce dispositif connu vise a interdire tout deplacement relatif , , ~2 ~ 7 autre qu'un basculement sur l'axe 8, du chapeau 5 par rapport ala flèche 2.

Ce dispositif connu présente dans certains cas les inconvenients suivants: -d'une part, la pile de soutenement pre~-sente parfois une hauteur et une longueur lmportantes, qui ren-dent son transport difficile au fond de la mine, et nécessitent par conséquent une grande longueur de trac,age pour l'installation en taille; -par ailleurs, les piles de soutènement en serrage entre le toit et le mur sont souvent soumises par les mouvements relatif des épontes, a des efforts dont la direction ne corre-spond pas toujours à la direction du coulissement de la pile. On voit donc appara~tre d'importantes composantes d'efforts dirlges en avant ou en arrière de la pile, ce qui provoque des gllsse-ments du chapeau sur le toit, ou de la semelle sur le mur. Lescontraintes qul en résultent dans la carrosserie de la pile, et en particulier dans le systeme des bielles arriere, sont souvent enormes. Ces e~forts en avant ou en arri~ere de la pile peuvent meme appara~tre au moment du serrage, si la semelle ne se trouve pas en appui stable. Le cons~quence peut-~tre, soit une dtério-ration de la pile, soit la realisation d'un soutenement peu effi-cace.

' La présente invention a pour but d'éviter ces inconve-nients, en réalisant une pile de soutenement marchant d'un type I nouveau qui, d'une part possbde pendant le transport et ¦ l'installation en taille une longueur et une hauteur beaucoup ~ plus faibles qu'une pile connue ~ meme amplitude de fonctionnemt ¦ et qui, d'autre part est susceptible d'accepter et d'accompagner les mouvements des épontes, pendant toute la periode où le cha-peau est plaque au toit, sans qu'il en résulte pour la pile une déterioration quelconque, ou une concentration exageree d'effortsO
!~
Une pile de soutènement marchant selon l'inventlon com-~¦ prend des etan~ons hydrauliques dispos~s entre une semelle ln-i `I

- 2 -, .

~L~2~ 3~
ferieure, et un chapeau supe~rieur, sur l'arrlère desquels se trouven-t des bielles articulees a un bouclier ou fl~che, et elle !
est caracterisée en ce qu'entre l'arriere du chapeau et l'extrémité superiéure du bouclier ou fleche, est articulée une bielle à trois axes d'articulation, dont l'un est porte par l'arrière du chapeau, le second par l'extrémi~e du bouclier, et le troisieme par l'extrémite d'un verin de positionnement prenant appui hors de cette bielle.

Suivant une autre caract'eristique de l'lnventlon le vérin de positionnement prend appui sur la face inférieure du bouclier ou flèche.

Suivant une autre caractéristique de l'invention, le vérin de positionnement prend appui sous le chapeau.
Suivant une autre caractéristique de l'invention, le vérin s'articule sur la partie centrale de la bielle de position-nement, dont les deux extrémites sont articulées respectivement sur le chapeau et sur le bouclier ou flèche.
Suivant une autre caractéristique de l'inventionr le vérin de positionnement s'articule sur l'extremite inferieure de la bielle dont la partie centrale s'articule sur le bouclier ou flèche, alors que son extrémité superieure est articulée sur l'arrière du chapeau.

Dans tous les cas, le verrouillage du chapeau sur le bouclier ou flèche est un vérrouillage uniquement hydraulique assuré par le vérin de positionnement sur le circuit hydraulique duquel est disposee en permanence une valve de coulissement ou de surpression de type connu. Gr~ce ~ cette disposi~ion, pendant toute la période où le chapeau est plaqué au toit, il a la possi-bilité de suivre les mouvements relatifs des épon~es, sand endom-.35 mager en aucune fa~on la corrosserie de la pile. En effet, des 1mouvements relatifs de faible amplitude se traduisent par

- 3 -. .
. . . ~

l'apparition d'une surpression modéreé dans le vérln de position-nement. Des mouvements relatlfs plus importants, tou~ours sulvis par le chapeau, ne donneront lieu par la valve de coulissement qu'à une decharge limitée de liquide, sans que le soutenernent ne cesse pour autant.

Suivant une autre caractéristique de l'invention, on remplace le verin de positionnement par un systeme élastique (ressort, silent block, accumulateur hydraulique et/ou un système à blocage mecanique avec limiteur d'effort incorporé).
on comprend que le dispositif selon l~inventlon perme-tte d'assurer en permanence un soutènement particuli'erement effl-cace, m~eme dans des terrains tres mouvants, et ceci sans endom-mager la pile. Il est applicable a des piles de tout type,deux, trois, ou quatre etancons.

~ Le dessin annexé, donné a titre d'example non limi-1 tatif, permettra de mieux comprendre les caractéristiques de l'lnvention.
Figures 1 à 3 illustrent plusieurs phases successives i du déploiement d'une pile de soutènement selon l'invention.
`':
Figure 4 montre son fonctionnement en cas de deplace-ment des épontes, par coulissement relatif transversal.

Figures 5 a 8 illustrent une premiere variante de real-isation possi~le.
' 30 Figures g et 10 montrent une variante supplementaire.

Figures 11 et 12 correspondent a un autre type de vari-' ante. I

La pile de soutanement illustrée sur les flgures 1 à 4 i ~ - 4 - - --.... . _ .

-~ 7 comporte à la manière habituelle: -une ou deux semelles 1; -une ou deux bielles arriere 2; -une ou deux bielles avant 3; -un ou deux boucliers ou flèches 4; -un ou deus chapeaux 5; -quatre étancons constitués par des vérins hydrauliques principaux 6.

La pile selon l'invention comporte par ailleurs a l'extrémite de la fleche 4, un axe d'articulation 7 sur le quel est articulée l'extremit'e inférieure d'une bielle 8. Le mot "bielle~ 8 peut designer aussi bien un ensemble de plusieurs lo blelles juxtaposées, ou bien une belle-caisson unique.
A sa partie superieure, la bielle 8 porte un axe d'articulation 9, par lequel elle se raccorde sur l'arri~re du ou des chapeaux 5.

Enfin, la bielle 8 porte un troisieme axe 10, qui, dans l'exemple des figures 1 a 4, est disposé entre les axes 7 et 9.
Sur cet axe intermédiare 10, est articulee une extrémité d'un verin de positionnement 11, dont l'autre extrémite s'articule sur un axe 12 porté par la partie inférieure du chapeau 5. Cet axe 12 peut être suité sur le chapeau 5, par exemple a la hauteur de l~étan~on 6 situé le plus en avant.

Suivant une autre caractéristique de l'invention, le vérin 11 sert à assurer le positlonnement du chapeau 5, tout en lui permettant des déplacements longitudinaux suivant la direc-tion schematisee par la fleche double 13. Pour cela, le v~rin hydraulique 11 est relie a un circuit d'alimentation non repre-sente, comportant un clapet anti-retour pilote et une valve de surpression, ou valve de coulissement de type connu. on sait qu'un tel ensemble a pour but de maintenir la presslon dans le vérin 11 qui assure le verrouillage hydraulique de la blelle ~, ceci tant que ladite pression reste inférieure a un seuil de declenchement predétermine~. 5i par suite d'un mouvement des épontes, une pression exagerée venait a appara~tre dans le ve'rin 11, la valve de coulissemént laisserait echaper une quantite min-~.
,, .

~ 7 ima de liquide, juste suffisante pour faire retomber la pressionà un niveau acceptable, apres quoi, la valve se refermerait pour assurer à nouveau le verrouillage hydraulique de la bielle 8.

Autrement dit, le fonctionnement est le suivant:

Lorsqu'elle est en position de transport, la pile est repliée sur elle-m~eme comme illustre sur la figure 1. La prés-ence de la bielle 8 selon l'invention permet de reduire a un min-lmum, à la fois la longueur hors tout 14 de la pile repliée, etsa hauteur d'encombrement 15. Le transport de la pile au fond de la mine se trouve d'autant facilite~.

Une fois la pile en place devant un front de taille 16 (figure 2), on agit sur le vérin de positionnement 11, qu'on allonge, ce qui provique le relevage des étanc70ns 6 ~figure 2, flèches 17).

Ensuite, lorsqu'on allonge les ~tancons 6 pour provo-quer le serrage au toit du chapeau 5, on salt que le ~eu desbielles articulées 2 et 3 provoque le de'placement de l'axe 7 de la flache 4, suivant une tra;ectoire materialisée sur la figure 3, par la courbe 18. Cette courbe est legèrement différent d'une ligne droite, si bien que la distance l9 separant du front de taille 16 l'avant du chapeau 5, varie en fonction de la hauteur 20 de la veine de charbon. Dans ces conditions, on comprend qu'en jouant sur la longueur de vérin de positionnement 11 avant ;
le serrage au toit du chapeau 5, on puisse faire varier et a~uster cette distance ~9, ~usqu'`a obtenir exactment le sout~ne-ment désiré, Contrairement aux dispositifs connus à ce ~our, c'estaprès serrage de la pile entre le mur 21 et le to~t 22 (figure 3), que le dlspositif selon l'invention assure son fonction-nement, et ceci de fa~con continue pendant toute la duree où lapile reste serrée entre les épontes.

~ - 6 -:
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~L~25~33~

En pratique, on constate que, au fur et à mesure que le toit 22 s'effondre par rappor-t au mur 21, 11 tend à augmenter l'intervalle 19, c'est-à~dire à faire reculer le chapeau 5, par rapport au front de taille 16. Alors que les piles de soutene-ment connues 3 ce jour s~opposent à ce mouvement longitudinal duchapeau (flèche 13), ce qui à pour effect de faire apparaltre des contraintes de plus en plus énormes qui finissent par endommager la carrosserie de la pile, le dispositif selon l'invention permet au contraire au chapeau 5 de reculer (augmentation de l'intervalle 19), tout en continuant a assurer un soutènement efficace du toit.22.

Un tel déplacement longitudinal (par exemple d'amplitude 23, figure 4), peut s'accompagner d'un simple deplacement angulaire 24 de la bielle 8.
Dans l'exemple illustré sur les figures 5 3 8, la longueur hors tout 14 de la pile à l'etat replie se trouve encore réduite du fait que les étan~ons 6 sont, dans un premier temps, placés côte à c~te, l'un devant l'autre (figure 5). Pour la mise en place de la pile, on commence par redresser les étan~cons 6 (figure 6), puis on recule le ou les étan,cons arrière dont la mise en place devient alors definltive (figure 7). Finalement, on fait coulisser les étan,cons 6 vers le haut (figure 8) ~usqu'à .
serrer au toit le chapeau 5.
Dans la variante illustree sur la figure 9, la bielle 8 est tou;ours articul~e par son axe supérieur 9 sur l'arrière du chapeau 5, mais c~est son axe central 10 qui s'articule sur le sommet de la flèche 4. Dans ce cas, l'axe infërieur 7 de la bielle 8 se trouve sltue au-dessous de la fl~eche 4, pour recevoir une extrémité du vérin de positionnement 11. L'autre axe servant d'appui à ce verin 11 est alors un axe 25, place sous la partie centrale de la fleche 4. Ainsi, le vérln de positionnement 11 du chapeau 5 se trouve situé sous la flèche ou boucller 4. Le fonc-tionnement reste analogue à celui des variantes precédentes.

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~25~

Enfin, on a représenté sur la figure lO le cas d'une pile à deux étan~ons. Cette variante convient bien lorsque les conditions de transport de la pile au fond de la ~line n'imposent pas une bielle 8 de grande longueur. Dans ce cas, la bielle 8 comporte quatre axes d'articulation, a-savoir: -un axe superieur 9, articulé sur le chapeau 5; -un axe 10, recevan-t la poussee du vérin 11 appuyé par ailleurs sur l'axe 12 du chapeau 5; -au-dessous de l~axe 10, un aYe 7, placé sur le sommet de la flèche

4; -enfin, un axe 25, situe a l'extrémité infe~rieure de la bielle 8, pour recevoir la poussée d'un vérin de positionnement 26, lequel prend appui sur un axe 27, équipant la paroi interne da la fl~che 4.

On voit que, dans cette variante, la bielle 8 est soumise `a l'action simultanée: -d~un vérin 11, placé sous l'arrière du chapeau 5; -et d'un vérin 26, place sous la moitie supérieure de la flèche 4. Autrement dit à la pile connue ~a deux étanc,ons 6, qui comportait de;à un vérin de maintien ll ou 26, on a rajouté une bielle 8 et un deuxième verin 26 ou ll.

Chacun des vérlns ll et 26 est branché hydrauliquement I
a la manière ci-dessus decrite, c'est-à-dire que chacun d'eux est susceptible d'assurer un verrouillage hydraulique des pieces qu'il relle, ce verrouillage hydraulique etant cependant équlpë
d'une valve de coulissement qui se déclenche uniquement en cas de surpression, pendant les mouvements des épontes.

Dans le cas de la figure 10, qu'entre la semelle 1 et le chapeau 5 peut ~tre intercale un seul verin ou rangee de vérins 6.
I1 résulte de la description qui précède, que l'lnventlon présente un double avantage, à savoir: -amélloratlon de l'efficacité du soutenement, sans risquer de detérioratlon de la plle au cours des mouvements relatlfs \ - 7a -des éponte~, m8me dans la sens longitudinal - amélioration des conditiong de ~ranspor~ par reduction d~
la longuaur hors tout 14 de la pile~ lorsqu'elle se trouve à
l'état repli~.
Dans le cadre de la variante illu3tr~a sur les figureq 11 st 12, la stru~tur~ cst aualogua à cella da la fi-` gura 10t ~ais la bielle ~ présente une grand~ longueur. Cet-ta dernière ~t imposée par les conditlons de tran~port au ~ond d~ la min~. On voit, par exempl~ 3ur la figur~ 11, que l'i~n$ion perm~t d~ réduire considérablement la longueur totale 14 da la pil8 repll~e par rapport à sa longueur 28 (fLgure 12) .n posltion de travail.

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Claims (10)

LES REALISATIONS DE L'INVENTION, AU SUJET DES
QUELLES UN DROIT EXCLUSIF DE PROPRIETE OU DE PRIVILEGE EST
REVENDIQUE, SONT DE FINES COMME IL SUIT:

1. Pile de soutènement pour les mines, comprenant des étançons hydrauliques disposés entre une semelle inférieure et un chapeau supérieur sur l'arrière desquels se trouvent des bielles articulées à un bouclier ou fleche, caractérisée en ce qu'entre l'arrière du chapeau et l'extrémité supérieure du bouclier ou flèche est articulée une bielle à trois axes d'articulation, dont l'un est porté par l'arrière du chapeau, le second par l'extremité du bouclier, et le troisième par l'extrémité d'un système déformable de positionnement prenant appui hors de cette bielle pour constituer son seul organe de verrouillage.

2. Pile de soutènement suivant la revendication 1, caractérisée en ce que le système déformable de positionnement prend appui sur la face inférieure du bouclier ou flèche.

3. Pile de soutènement suivant la revendication 1, caractérisée en ce que le système déformable de positionnement prend appui sous le chapeau.

4. Pile de soutènement suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que le système déformable de positionnement est un vérin.

5. Pile de soutènement suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caratérisée en ce que le système déformable de positionnement est un organe élastique tel qu'un ressort, un silent block ou un accumulateur hydraulique.

6. Pile de soutènement suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que le système déformable de positionnement est un système à blocage mécanique avec limiteur d'effort incorporé.

7. Pile de soutènement suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que le système déformable de positionnement s'articule sur la partie centrale de la bielle de positionnement dont les deux extrémités sont arti-culées respectivement sur le chapeau et sur le bouclier ou fleche.

8. Pile de soutènement suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que le système déformable de positionnement s'articule sur l'extrémité
inférieure de la bielle dont la partie centrale s'articule sur le bouclier ou flèche, alors que con extrémité supérieure est arti-culée sur l'arrière du chapeau.

9. Pile de soutènement suivant la revendication 1, caractérisée en ce que le verrouillage du chapeau sur le bouclier ou flèche est un verrouillage uniquement hydraulique, assuré par le vérin de positonnement sur le circuit hydraulique sur lequel est disposée en permanence un valve de coulissment ou de surpres-sion de type connu, si bien que, pendant toute la periode ou le chapeau est plaqué au toit, il a la possibilité de suivre les mouvements relatifs des épontes, sans endommager en aucune façon la carrosserie de la pile,

10. Pile de soutènement suivant la revendication 1, caractérisée en ce que la bielle comporte quartre axes d'articulation, à savoir:

- un axe supérieur, articulé sur le chapeau;

- une axe recevant la poussée du vérin appuyé par ailleure sur l'axe du chappeau;

- au-dessous de L'axe recevant la poussée du vérin un axe placé
sur le sommet de la flèche, - enfin, un axe situé à l'extrémité inférieure de la bielle pour recevoir la poussée d'un vérin de positionement, lequel prend appui sur un axe équipant la paroi interne de la flèche, si bien que la bielle est soumise à l'action simultanée:

- d'un vérin placé sous l'arrière du chapeau;

- et d'un vérin placé sous la moitié supérieure de la flèche cha-cun des vérins étant branche hydrauliquement à la maniere de-crite à la revendication 9, c'est-à-dire que chacun d'eux est susceptible d'assurer un verrouillage hydraulique des pièces qu'il relie, ce verrouilage hydraulique étant cependant équipé
d'une valve de coulissement qui se déclenché uniquement en cas de surpression, pendant les mouvements des épontes.