CH333087A - Appareil de forage - Google Patents

Description

  <B>Appareil de forage</B>    L'exécution de forages de communications  entre galeries, tels que bures, est faite en géné  ral soit en partant de galeries supérieures   mais dans ce cas on rencontre beaucoup de dif  ficultés du fait de la faible hauteur disponible  dans les galeries - soit en exécutant un fo  rage de faible diamètre servant de guide et quel  quefois de passage à un outil     travaillant    par  usure ou désagrégation complète des terrains  rencontrés sur toute la surface du forage.  



  La présente invention a pour objet un ap  pareil destiné à exécuter des forages verticaux  ou inclinés en partant d'une galerie inférieure  en direction d'une galerie supérieure.  



  Ledit appareil est caractérisé en ce qu'il  comporte un châssis reposant sur le sol de la  galerie inférieure, et un tube de forage animé  d'un mouvement de rotation, ledit tube rece  vant une poussée dirigée de bas en haut par  l'intermédiaire d'un collier et de deux vérins  prenant appui sur le châssis.  



  Ce mouvement de rotation peut être effec  tué dans un sens constant ou dans des sens  alternés ; dans ce dernier cas, le tube effectue  un mouvement de louvoiement.  



  Le dessin annexé représente à titre d'exem  ple, une forme d'exécution de l'appareil faisant  l'objet de l'invention et diverses variantes.    La     fig.    1 est une vue en élévation de cette  forme d'exécution de l'appareil.  



  La     fig.    2 en est une vue en plan.  La     fig.    3 en est une vue     latérale.     



  La     fig.    4 représente une variante du dispo  sitif de calage.  



  La     fig.    5 est une vue en coupe axiale de  la partie supérieure de la colonne de forage.  La     fig.    6 est une coupe suivant la ligne 6-6  de la     fig.    5.  



  La     fig.    7 est une coupe suivant la ligne 7-7  de la     fig.    6.  



  Les     fig.    8 et 9 représentent en élévation et  en plan, respectivement un premier mode de       réalisation    des dents de la trousse coupante.  



  Les     fig.    10 et 11 sont des     'vues    analogues  aux     fig.    8 et 9, représentant un second mode  de réalisation de la trousse coupante.  



  Les     fig.    12 et 13 sont des vues analogues  aux     fig.    8 et 9, représentant un troisième mode  de réalisation de la trousse coupante.  



  La     fig.    14 représente l'appareil en position  inclinée, pour l'exécution d'un forage incliné.      La     fig.    15 représente un détail dans deux  positions.  



  Les     fig.    16 à 21 représentent l'appareil au  cours des différentes phases de son fonction  nement.  



  L'appareil représenté comprend un châssis 1  supportant des éléments de charpente formant  un chevalet 2 destiné à supporter un guide 3  et un collier de serrage 4 commandé     hydrau-          liquement,    le guide servant à diriger et mainte  nir le tube de forage 5. Le guide se trouve  placé à proximité immédiate de la voûte de la  galerie, celle-ci étant soutenue par une plaque  d'assise 6 dans laquelle le passage du tube de  forage a été prévu.  



  Cette plaque d'assise est appliquée sur la  voûte au moyen de vérins 7 et 8 en nombre  suffisant pour assurer une bonne portée de la  plaque d'assise 6. Le collier 4 est destiné à  maintenir la colonne de forage lorsqu'elle est  engagée dans la voûte et pendant les opérations  de-mise en place d'un nouvel élément.  



  Un chevalet 9 relié par des traverses 10 au  chevalet 2 et par des     croisillons,    supporte le dis  positif de rotation constitué par une glissière  11 dans laquelle un coulisseau 12 peut se dé  placer sous l'effet de deux vérins 13-13 ; ce  coulisseau 12 est relié par des éléments coulis  sants 14 à une flèche 15 reliée elle-même par  des articulations appropriées au collier de ser  rage et d'entraînement 16 du tube de forage 5.  



  Un groupe de pompes est enfermé dans un  bloc 17 ; dans le cas présent il a été prévu qua  tre pompes ou groupes de pompes commandées  chacune par des moteurs 18, 19, 20 et 21.  Bien entendu un seul moteur peut être prévu  pour la commande de l'ensemble des pompes.  



  La ou les pompes du groupe 18 comman  dent le dispositif de serrage 22 du collier d'en  traînement 16 et le dispositif de serrage du  collier 4 servant à maintenir le tube de forage 5  lorsqu'il est engagé dans la voûte pendant les  opérations de mise en place d'un nouvel élé  ment.  



  Le groupe 18 commande également les vé  rins 23 servant au soulèvement et à la mise en  place des éléments de tubes.    La ou les pompes du groupe 19 comman  dent le dispositif de rotation animé par les vé  rins 13-13.  



  Les groupes 20 et 21 commandent des vé  rins de fonçage 24 fixés d'une part au châssis 1  et d'autre part par des axes appropriés au col  lier d'entraînement 16. Ces pompes peuvent  être commandées indépendamment de façon à  permettre de corriger la verticalité du forage  dans le cas où le tube 5 par suite de la ren  contre d'une zone plus dure aurait tendance à  glisser dans     un    sens ou dans l'autre.  



  Dans le même but, les vérins 23 supportant  le plateau 25 et un guide inférieur 26 du tube  peuvent être commandés de façon à corriger  l'inclinaison du forage dans un sens perpendi  culaire à l'axe passant par les deux vérins de  fonçage 24 - 24.  



  D'autre part les pompes commandées par  le moteur 18 qui ne sont utilisées que pendant  très peu de temps pour les opérations qu'elles  commandent, peuvent également venir en ap  point aux groupes 20 et 21 afin d'augmenter si  nécessaire la vitesse de forage du tube suivant  la nature des terrains rencontrés.  



  Le guide amovible tubulaire 26 pouvant  s'engager à l'intérieur du tube est supporté par  le plateau 25. Ce plateau vient reposer sur deux  supports 27 placés latéralement, ces supports  étant articulés en 28, chacun d'eux pouvant  être     manoeuvré    par un des vérins 23 auquel  il se trouve relié par un axe 29, le vérin 23  prenant lui-même appui sur le châssis 1 par un  axe 30.  



  Il est évident que le guide 26 peut être pré  vu pour être placé, soit à l'intérieur, soit à l'ex  térieur du tube de forage, le guidage s'effec  tuant dans ces deux cas dans les mêmes con  ditions.  



  Des moyens de fixation rapide sont prévus  pour solidariser le plateau d'embase 25 par  conséquent le guide 26 avec les traverses 27.  



  Des vérins 31 et 32 sont placés au droit du  chevalet 9 qui supporte un dispositif de lou  voiement et prennent appui sur le châssis 1. Ils  sont munis de plaques d'assise 33 et 34 et per  mettent de caler latéralement l'ensemble de la  machine en prenant appui sur les parois de la      galerie ; ces vérins peuvent être également arti  culés. Dans certains cas - lorsqu'il s'agit de  galeries très larges - les vérins viennent pren  dre appui sur une embase 35 munie d'une pièce  36 de façon à assurer un ancrage suffisant de  l'appareil.  



  Le premier élément de tube 5 dénommé tête  de colonne est muni du côté où il doit atta  quer le terrain, d'une trousse coupante ou d'une  couronne de carottage 37 qui peut être de tout  type connu mais qui est de préférence du type  décrit plus loin.  



  Les éléments des tubes complémentaires 38  destinés à constituer la colonne de forage sont  amenés par des moyens     quelconques,    par exem  ple par un chariot roulant 39.  



  La colonne de forage constituée par la tête  de colonne 5 et les éléments 38 ajoutés au fur  et à mesure du travail est terminée de préfé  rence par la trousse coupante 37 constituée       (fig.    8 et 9) par des dents 40 dont les     flancs    41  sont perpendiculaires au plan de coupe, ces  dents pouvant être soit en un seul bloc, soit  constituées par des outils encastrés dans la cou  ronne, par exemple par des barreaux d'aciers  spéciaux 40a     (fig.    10 et 11) noyés dans des élé  ments plus .tendres ou des plaquettes 40b     (fig.     12-13).  



  Entre les dents 40     (fig.    8 et 9) des dégage  ments 42 sont prévus pour permettre l'évacua  tion des matériaux désagrégés par le travail des  dents.  



  Les tubes de forage 5 et 38 sont constitués       (fig.    5) par deux viroles concentriques 43 et 44  : laissant entre elles un espace annulaire dans  lequel il est possible de faire circuler de l'eau  ou un liquide lubrifiant ou encore de l'air com  primé destiné à faciliter l'évacuation des élé  ments écrasés ou pulvérisés par le travail des  dents.  



  Les éléments sont raccordés entre eux par  des collerettes à mi-épaisseur mâle 45 et fe  melle 46     (fig.    6 et 7) et maintenues en place par  des     dispositifs    de verrouillage 47 constitués par  exemple par des boulons destinés à maintenir  la rigidité de la colonne et à maintenir et à lier  les éléments entre eux pour que le tube puisse  être animé d'un mouvement vertical de va-et-    vient destiné à aléser le forage pour diminuer les  frottements et faciliter ainsi le     travail    de péné  tration.  



  Les mouvements de rotation de sens al  terné ou continu sont absorbés par des pions  48     (fig.    5) fixés sur des éléments mâles de rac  cordement,     ces    pions venant s'engager dans  des encoches 49 prévues sur l'élément femelle.  Ces encoches sont étudiées de telle façon qu'el  les facilitent l'engagement du pion dans l'en  coche et disposées de telle façon que les jeux  entre l'encoche 49 et les pions 48 soient prati  quement nuls de façon à limiter les jeux laté  raux ;     bien    entendu les verrous 47     concourent     également un peu à cet assemblage mais le dis  positif des pions et encoches est prévu pour as  surer un entraînement     positif    des deux éléments  raccordés.  



  Pour assurer la continuité du passage des  tiné au fluide qui est constitué par l'espace an  nulaire compris entre les colonnes 43 et 44 et  alimenter les conduits 50 prévus dans la trousse  coupante, les     collerettes        d':assemblage    mâles .et  femelles 45 et 46 sont munies d'un certain nom  bre d'encoches 51 dans lesquelles un tube 52 est  placé, ce tube étant plus long que la hauteur       d'emboitement    des collerettes de façon     qu'il          s'engage    dans des     logements    53 prévus à       cet    effet. Des joints 54 dans ce logement, placés  à l'extrémité du tube 52 assurent l'étanchéité  de l'ensemble.

   Des trous 55 communiquent avec  les, espaces     annulaires        compris        entre    les viro  les 43 et 44 ; il est aisé de voir que le fluide re  foulé dans l'espace annulaire communique ainsi  sur toute la hauteur de la colonne et peut être  amené directement au point où     il    doit être uti  lisé pour faciliter le travail de     fonçage.     



  Pour exécuter des forages inclinés par rap  port à la verticale ou, lorsque le terrain n'est  pas     horizontal,    pour assurer la verticalité d'un  forage, le chevalet 2 est relié au châssis 1 par  une     articulation    56     (fig.    14) et des points de  fixation 57 sont prévus à diverses hauteurs pour  régler l'inclinaison du chevalet 2 par rapport  au châssis 1.  



  Les traverses 10 assurant la jonction entre  le chevalet 2 et le chevalet support 9 du mou  vement de louvoiement sont munies de trous 58      correspondants pour assurer une liaison de l'en  semble du chevalet 2 du châssis 1 et du chevalet  9 et assurer une rigidité suffisante de l'ensem  ble de     l'appareil.     



  Le fonctionnement est le suivant dans le  cas de l'exécution d'un forage vertical.  



  Les éléments démontés de la machine sont  amenés au point de forage et assemblés entre  eux comme représenté aux     fig.    1 à 3.  



  Dans la position représentée schématique  ment à la     fig.    16, l'appareil est en position pour       effectuer    un forage vertical dirigé vers le haut,  suivant l'axe du tube. Le chevalet 2 supporte  une     plateforme    59 supportant le collier de ser  rage 4 et le guide supérieur 3.

   Les vérins 7 et 8  sont alors actionnés pour appliquer la plaque 6  sur la voûte, les vérins 31 et 32 assurent le  calage latéral de     l'appareil,    soit en prenant ap  pui sur les pièces 35 et 36 comme indiqué plus  haut, le     tube    tête de colonne 5 repose sur le  plateau 25 qui repose lui-même sur des cales  60 ajustées pour assurer la verticalité du fo  rage, celle-ci ayant été obtenue par la     manoeu-          vre    des leviers supports 27 et des vérins 23 ;  le guide 26 se trouve à l'intérieur du tube tête  de colonne 5.

   Le collier de serrage et     d'entrai-          nement    16 est bloqué sur le tube ; il est mis en  rotation par l'intermédiaire de la flèche 15 et du  dispositif à vérin 13 et les vérins 24 exercent  une pression dirigée de bas en     haut    suivant la       flèche   <I>FI ;</I> la trousse coupante pénètre alors  dans le terrain à attaquer. Lorsque le collier  d'entraînement 16 est arrivé à sa position haute       (fig.    17) le collier de serrage 4 est bloqué, le  collier 16 est desserré et les vérins 24 ramè  nent ce collier à la position basse pour serrer  à nouveau le tube.  



  Cette opération de serrage et de desserrage  des colliers 4 et 16 est     effectuée    autant de fois       qu'il    est nécessaire pour que le tube tête de  colonne 5 soit enfoncé dans la voûte.  



  Lorsque la dernière course du collier 16 a  été     effectuée,    le tube-guide inférieur 26 est dé  gagé ; il est alors enlevé au moyen d'un cha  riot ; pour assurer cette opération     il    suffit de  soulever les leviers 27 au moyen des vérins 23,  d'engager un chariot 39 au-dessous du pla  teau 25, de désolidariser le plateau 25 des le-         viers    27 et ramener les leviers 27 dans la po  sition basse. Le plateau repose alors sur le cha  riot ; le tube-guide peut donc être enlevé. On  amène sur un chariot 39 identique un des élé  ments intermédiaires du tube 14, qui est déjà  lui-même engagé sur un tube 26 portant un pla  teau 25 identique à celui qui vient d'être en  levé.

   L'appareil est dans la position représentée  à la     fig.    18.  



  Les vérins 23 sont alors mis en mouvement  vertical ; les leviers 27 viennent prendre ap  pui sur le plateau 25 et soulèvent celui-ci ; le  chariot 39 peut alors être enlevé et les cales  appropriées sont placées pour que le plateau 25  repose sur le châssis 1 et soit bloqué avec ce  lui-ci.  



  Le tube tête de colonne 5 qui est maintenu  d'une part par le collier d'entraînement 16 et  par le collier de serrage 4 est alors descendu.  La collerette 39 du tube 38 s'engage dans la  collerette 40 du tube 5 ; les deux éléments sont  reliés entre eux par les verrous 47 et le forage  peut être repris ; les carottes découpées par la  trousse coupante ou le terrain désagrégé tom  bent à l'intérieur du tube-guide en T     (fig.    19)  et sont enlevées lorsque celui-ci est amené par  le chariot 39. Pour freiner la chute des gros  éléments, les tubes de forage 5 peuvent être mu  nis de dispositifs de freinage constitués par  exemple par des lames d'acier à ressort, 61,  fixes ou amovibles, telles que représentées aux       fig.    18 à 21.

   Les opérations successives de ser  rage et de desserrage des colliers 4 et 16 sont  répétées autant de fois que cela est nécessaire  jusqu'au moment où le tube 38 est complète  ment enfoncé et les     cycles    d'opérations se ré  pètent     (fig.    20 et 21).  



  Lorsqu'il s'agit d'exécuter un forage incliné,  le chariot 39 (fia. 14) est amené à la position  de forage, les leviers 27 sont amenés dans la po  sition basse par l'intermédiaire des vérins 23  et le plateau 25 vient se placer au-dessus des  leviers 27. Ceux-ci sont alors soulevés par les  vérins 23 ; le plateau 25 est rendu solidaire  des leviers 27 par un moyen quelconque et le  vérin 23 est alors remis en mouvement pour  que l'élément du tube ait une inclinaison cor  respondant à celle du tube déjà enfoncé. Les      cales 60 sont alors mises en place pour assurer  la rigidité de l'ensemble. L'appareil est alors  dans la position représentée à la     fig.    14 et les  opérations de forage s'effectuent comme dans  le cas     susdécrit.     



  L'appareil peut être supporté par un dis  positif ou une machine permettant de le trans  porter en bloc.

Claims (1)

1. REVENDICATION Appareil de forage pour un forage partant d'une galerie inférieure en direction d'une ga lerie supérieure, caractérisé en ce qu'il com porte un châssis reposant sur le sol de la ga lerie inférieure, et un tube de forage animé d'un mouvement de rotation, ledit tube rece vant une poussée dirigée de bas en haut par l'intermédiaire d'un collier de serrage et de deux vérins prenant appui sur le châssis. SOUS-REVENDICATIONS 1. Appareil selon la revendication, caracté risé en ce que ledit mouvement de rotation est de sens constant. 2. Appareil selon la revendication, carac térisé en ce que ledit mouvement de rotation est de sens alterné. 3. Appareil selon la revendication, carac térisé en ce que le collier de serrage du tube est muni d'un dispositif de serrage rapide par vérins. 4.

   Appareil selon la revendication, carac térisé en ce que chaque tube de forage est cons titué par deux viroles concentriques laissant en tre elles un espace annulaire servant de conduit à un fluide destiné à dégager les dents des ma- térriaux qui peuvent s'y accumuler. 5. Appareil selon la sous-revendication 4, caractérisé en ce que les tubes sont raccordés entre eux par un emmanchement à mi-épaisseur, des verrous les solidarisant et des organes étant prévus pour absorber les efforts dus à la rota tion. 6.

   Appareil selon la sous-revendication 5, caractérisé en ce que des encoches formant con- duits sont prévues à mi-épaisseur, dans les sur faces cylindriques de jonction, pour assurer la communication entre les deux éléments annu laires mutuellement raccordés, et un tube et des joints assurant l'étanchéité sont disposés dans ces encoches. 7.

   Appareil selon la revendication, caracté risé en ce que le guidage du tube est obtenu au moyen d'un guide placé à .proximité immédiate du plan d'attaque du tube sous la voûte de la galerie et par un manchon s'engageant à l'in térieur ou à l'extérieur du tube de forage et fixé d'une façon amovible au châssis de la machine, ce manchon servant en même temps de réceptacle pour les matériaux provenant du forage proprement dit et notamment des carot tes découpées par le tube lors de son avan cement.

   8. Appareil selon la revendication, caracté risé en ce que l'appareil comporte des disposi tifs permettant de donner une direction inclinée à la colonne pour l'exécution des forages. 9. Appareil selon la revendication, caracté risé en ce que la commande des différents mou vements est obtenue hydrauliquement au moyen de trois groupes de pompes, un premier groupe commandant séparément les colliers et les vérins de calage du dispositif de guidage in férieur, un second groupe commandant le mou vement de rotation proprement dit, et le troi sième groupe commandant les vérins de pous sée des tubes de forage. 10.

   Appareil suivant la sous,revendication 9, caractérisé en ce que ledit premier groupe est agencé pour pouvoir être utilisé en appoint dudit troisième groupe. 11. Appareil selon la revendication, carac térisé en ce que l'appareil comporte des vé rins de calage latéraux prenant appui sur les parois latérales de la galerie ou sur des organes ancrés dans le sol. 12. Appareil selon la revendication, carac térisé en ce que le premier élément du tube est muni d'une trousse coupante ou d'une cou ronne de carottage. 13.

   Appareil selon la sous-revendication 12, caractérisé en ce que ladite trousse comporte des dents dont les flancs sont perpendiculaires au plan de coupe et des dégagements sont mé nagés entre les dents pour permettre l'évacua tion des matériaux désagrégés par le travail des dents. 14. Appareil selon la sous- vendication 13, caractérisé en ce que lesdites dents sont en un seul bloc. 15. Appareil selon la sous-revendication 13, caractérisé en ce que lesdites dents sont cons tituées par des outils encastrés dans la couronne. 16.

   Appareil selon la sous-revendication 13, caractérisé en ce que lesdits outils sont consti tués par des barreaux en aciers spéciaux noyés dans des éléments plus tendres.