<Desc/Clms Page number 1>
Les constitutions des tubes de cuvelage pour puits de mine connues jusqu'à présent, de même que les procédés de calcul utilisés pour les réali- ser, ne tiennent pas suffisamment compte des efforts longitudinaux, de fle- xion et de cisaillement intervenant dans ces tubes. Dans les calculs ef- fectués jusqu'à présent, on partait de l'hypothèse.que les forces agissantes étaient radiales au tubes et étaient constituées par une pression hydrosta- tique uniforme, par une pression uniforme du terrain et supplémentairement par une pression non uniforme du terrain.
Les tensions intervenant dans un anneau du revêtement du tube de puits de.mine ne doivent pas dépasser une limite maximum admissible- C'est seulement pour la flexion de l'ensemble du tube de puits de mine que.l'on a proposé de tenir compte, dans le calcul, des tensions de flexion intervenant dans le tube dans l'hypothèse d'un rayon de courbure de 30-000 m. Les détériorations, produites dans un certain nombre de puits, permettent.toutefois de conclure que le tube pour puits de mine est également soumis souvent, sans compter les efforts à la fiexipn, à des efforts longitudinaux considérables (allongement et écrasement)et au cisaillement, puisque ce sont précisément ces efforts qui ont occasionné la plus grande partie des dégâts produits.
I1 faut s'attendre à des efforts de ce genre surtout lorsque l'abatage est effectué dans le stot de protection, opération à laquelle on ne peut pas renoncer dans beaucoup de cas de nos jours pour des raisons économiques- On sait que les efforts subis par le revêtement dans le sens longitudinal (allongement et écrasement) sont absorbés par le fait que le revêtement est réalisé de façon flexible, ce revêtement étant fixé par ancrage à des couches de terrain solides, alors que dans le cas de couches moins solides lesparties du revêtement s'engagent les unes dans les autres à la manière de presse-étoupe.
En dehors des frais élevés, cette réalisation présente l'inconvénient que.le revêtement ne peut être que très difficilement maintenu étanche aux endroits où ses parties s'engagent les unes dans les autres-
Etant donné que les assemblages par presse-étoupe ne se succèdent qu'à des distances relativement grandes, il faut compter avec le fait que le revêtement subit, malgré ces précautions, des efforts longitudinaux et de cisaillement considérables entre les assemblages.
En conséquence, il ne sera pas possible d'éviter des dégâts aux éléments de cuvelage et à leurs assemblages, par exemple par cisaillement ou arrachement des vis- Des dégâts de cette nature peuvent également se produire aux organes d'ancrage, par exemple par compression ou cisaillement des trousses coniques-
De plus, il est connu d'absorber de foçon s@re les efforts longitudinaux, de flexion et de cisaillement dans le cas de revêtements de puits de mine en soudant en surface les anneaux de tôle constitués par plusieurs segments soudés les uns aux autres de façon à former un tube. Ce tube est descendu dans le puits de mine rempli de liquide lourd.
Il peut alors se produire des serrages ou coincements du tube en raison¯des inégalités des parois du puits de mine et, par suite, des retards importants dans le déroulement des travaux- En outre,le procédé de forage des puits de mine n'a été utilisé avec succès jusqu'à présent que pour un diamètre déterminé (7 m- environ) et pour une profondeur limite (420 m- environ)' Mais étant donné que de nos jours, on exige bien souvent des diamètres de puits de mine plus grands et que l'on a à creuser à travers des terrains de recouvrement plus importants, la possibilité d'appliquer ce procédé est alors remise en question.
Dans de tels cas, il faut donner la préférence au procédé par congélation*
Dans le cas d'un puits de mine creusé suivant le procédé par *on- gélation de la manière précitée, on utilise un revêtement préalable, qui ne peut pas être récupéré- En raison de la nécessité de remplir le puits de mine d'un liquide lourd, il.s'ensuit un renchérissement important par rapport à l'utilisation d'un revêtement qui est monté dans le puits de mine même congelé. Par suite des températures basses et de l'humidité régnant dans le puits de.mine, on n'a pas réussi jusqu'à présent à monter par soudure les diverses parties du revêtement à l'intérieur du puits de mine même.
<Desc/Clms Page number 2>
Le revêtement du puits de mine constitué de façon normale par des éléments de cuvelage en fonte présente des endroits de faiblesse à l'égard des efforts longitudinaux, de flexion et de cisaillement, surtout dans les assemblages formés par des brides vissées les unes aux autres entre les divers anneaux' En utilisant des éléments de cuvelage en acier constitués suivant le modèle des éléments en fonte, ces assemblages normaux à brides sont bien améliorés en raison de la plus grande résistance à la traction de leader mais dans ce cas également il n'est aucunement assuré que les forces déjà mentionnées soient absorbées en toute sûreté'
Les caractéristiques de l'invention expliquées ci-après, apportent des perfectionnements en ce qui concerne la transmission des efforts longitudinaux,
de flexion et de cisaillement dans les cuvelages de puits de mine en évitant les défauts inhérents aux revêtements connus jusqu'à présent.
Au cours de l'abatage dans le stot de protection, il se produit essentiellement des mouvements de terrain, qui sont connus quant à leur nature Les composantes horizontales de ces mouvements sont en relation avec des distorsions et des compressions se produisant à l'intérieur de la masse de terrain- Leur action sur le revêtement n'est pris en considération dans leur calcul probablement qu'en partie par la pression non uniforme, estimée dans le calcul du revêtement du puits- Par ailleurs,
il peut se produire des efforts de cisaillement dans le revêtement du puits par suite de la présence de ces composantes horizontales- Les composantes verticales des mouvements de terrain donnent naissance surtout à des allongements et des écrasements du tube de puits de mine- Les considérations observées jusqu'à présent dans la recherche de la grandeur des allongements et des écrasements se produisant dans les revêtements et les mesures de construction prises pour en tenir compte par une conformation flexible du tube dans le sens longitudinal sont basées sur l'hypothèse que les affaiblissements des couches de terrain dans les diverses couches horizontales seraient de grandeurs différentes et que le tube subirait les différences dans l'affaissement de ces couches sous forme d'écrasement ou d'allongement par suite, de sa liaison fixe avec les diverses couches.
C'est pourquoi la recherche de l'effort agissant dans le sens de l'axe du tube de puits de mine supposait la connaissance de ces différences d'affaissement entre les diverses couches de terrain et conduisait selon le Pr. Lehmann au procédé d'exploitation harmonique, dans lequel toutes les couches subissent le même affaissement et le revêtement ne doit alors pas être sollidité dans le sens longitudinal lorsque le puits de mine est creusé à l'intérieur de la veine en exploitation de la mesure de l'affaissement réel' En empêchant les mouvements de terrain verticaux, par exemple par ancrage du.revêtement dans le terrain, les forces se produisant aux endroits d'ancrage sont si grandes, qu'elles ne peuvent en général pas être supportées par ces ancrages- Ceci conduit à des endommagements du revêtement,
c'est-à-dire à des compressions ou des cisaillements des trousses coniques ou bien à des écrasements ou des allongements surtout dans les assemblages horizontaux des divers anneaux- Par contre, si les mouvements de terrain verticaux peuvent produire leur.effet aussi librement que possible dans le sens longitudinal du tube, seules les forces de frottement produites par le déplacement sont transmises au tube.
Ces dernières dépendent de la pression avec laquel- le les parties de terrain appliquées sur le revêtement appuient sur ce dernier et de la grandeur du coefficient de frottement entre le tube et les parties de terrain- Si l'on maintient par des mesures appropriées le coeffi- cient de frottement à une valeur relativement faible, par exemple en évitant toute sorte de blocage ou d'encastrement du tube avec le terrain et si l'on utilise, à la place des assemblages usuels jusqu'à présent des divers anneaux de cuvelage, les assemblages proposés par l'invention, les forces déclenchées lors du mouvement du terrain le long du tube sont absorbées de façon beaucoup plus sûre que cela n'était possible jusqu'à présent.
<Desc/Clms Page number 3>
L'invention réside dans l'application de plusieurs mesures, qui peuvent être utilisées individuellement ou aussi suivant une combinai- son quelconque dans un tube de puits de mine- Ces mesures sont décrites ci- après en A, B et C-
A - Pour diminuer le frottement.se produisant entre le terrain et le tube de puits de mine, on procède comme suit :
Afin de maintenir les coefficients de frottement entre le ter- rain et le tube à une valeur aussi faible que possible, on renonce volontai- rement aux ancrages du tube dans le terrain ainsi qu'à des encastrements quelconques entre ce dernier et des gradins formés sur le revêtement exté- rieur du tube- Un revêtement mince, lisse intérieurement en béton initial de propreté est appliqué sur la paroi du terrain- Pour éviter une adhérence entre le revêtement en béton et le tube, on peut,prévoir une couche intermédiaire, par exemple en caoutchouc, bitume, carton, eau ou analogue* A la place de la couche intermédiaire, on peut aussi choisir un enduit- .
Les fige 1,2 et 3 Illustrent quelques exemples de réalisation d'une partie du tube de puits de mine, comportant un revêtement en béton et des couches intermédiaires-
A la fig.1,1 représente le cuvelage constitué par des anneaux séparés. Ce cuvelage est entouré par une enveloppe en béton 2,- Entre cette dernière et un revêtement 3 en béton initial de propreté, on â.prévu. une couche intermédiaire 4-
Dans la réalisation suivant la fige 2, on a appliqué une enveloppe en béton 6 dans le cuvelage 5.
Ce dernier est.entouré par une couche intermédiaire 7 et un revêtement en béton initial de propreté 8-
La fig- 3 montre un cuvelage 9 constitué par deux parois renfer- mant une enveloppe,en béton 10 et comportant une couche Intermédiaire 11 entourant le cuvelage 9 et un revêtement 12 en béton.lui fiai de propreté.
Le coefficient de frottement entre le terrain et le tube de ' puits de mine peut encore être réduit le cas échéant par le fait que la couche intermédiaire est formée par un produit glissant, des pierres rondes du gravier, du sable ou analogue (frottement de roulement).
B- Pour améliorer la liaison entre deux anneaux de cuvelage du revêtement, l'invention prévoit la mesure suivante :
Les endommagements produits dans un certain nombre de puits de mine ont été occasionnés partiellement sous l'effet des efforts longitudinaux propres ou des efforts de cisaillement propres ou aussi de l'action commune des efforts longitudinaux et de cisaillement* Etant donné que la nature des efforts qui se produisent ne peut pas être déterminée à l'avance, les perfectionnements doivent être dirigés tant sur une bonne absorption des efforts longitudinaux, qu'également sur une absorption efficace des efforts de cisaillement.
La fig- 4 montre un assemblage horizontal de deux anneaux de cuvelage, dans lequel les brides de cuvelage 13,14 sont munies de rainure 15 et languette 16 s'emboîtant l'une dans l'autre- Cette réalisation ne présente une amélioration par rapport à la constitution.des brides connues jusqu'à présent qu'en ce qui concerne une meilleure absorption des forces de cisaillement
La fig. 5 représente une coupe d'un assemblage horizontal de deux anneaux de cuvelage, dont les brides 17, 18 s'emboîtant l'une dans l'autre présentent une section sous la forme de plusieurs W- A la place des profils .
en W, on peut aussi utiliser des profils corniers- Cette constitution n'a- méliore l'assemblage qu'en ce qui concerne la résistance au cisaillement, tandis que l'absorption des forces longitudinales n'est pas améliorée par cet assemblage.
Aux fig. 6, 7 et 8, on a représenté des assemblages par brides en coupe verticale au moyen desquelles on obtient une bonne absorption des
<Desc/Clms Page number 4>
forces de cisaillement et qui constituent aussi déjà un progrès en ce qui concerne l'absorption des forces longitudinales-
Dans la réalisation suivant la fig.
6, l'un des anneaux de cuvelage 19 est soudé sur sa paroi interne avec une bride annulaire 20 et 1' autre anneau de cuvelage 21 est soudé sur sa paroi externe avec une bride an@ulaire 22' Les deux brides dépassent les anneaux de cuvelage d'une mesure telle qu'elles peuvent être fixées l'une à l'autre par des vis-
Dans la réalisation suivant les fig- 7 et 8, les deux'brides 23 24 sont fixées dans chaque cas à l'anneau de cuvelage inférieur 25, de sorte qu'elles ménagent entre elles une fente annulaire, dans laquelle se place l'anneau de cuvelage supérieur 26- L'assemblage est réalisé avantageusement au moyen de joints à baïonnette 27-
La fig.9 montre un assemblage, dans lequel deux anneaux de cuvelage 28,
29 sont.soudés chacun à un anneau-cornier 30 et 31 respectivement et les anneaux-corniers placés l'un dans l'autre sont fixés l'un à l'autre par des vis, de sorte qu'une section de vis est sollicitée à la traction et l'autre au cisaillement. Les deux sortes de sollicitations sont donc prises en considération d'une manière également favorable.
Aux fig. 10, 11 et 12, on a représenté des assemblages, dans lesquels la bride inférieure 32 de l'anneau de cuvelage supérieur 33 enveloppe sous la forme d'un crochet, la bride supérieure 34 de l'anneau de cuvelage 35 placé dessous sur toute sa périphérie. L'assemblage est approprié aussi bien pour l'absorption des forces de cisaillement que des forces longitudina- les. Pour pouvoir absorber les forces longitudinales d'une manière encore plus efficace., on a disposé sur les deux brides dans l'assemblage suivant la fig. 12 un étrier 36 de section en U.
Dans les assemblages suivant les fig. 13 et 14, les anneaux de cuvelage 37 supérieurs sont munis à leur bord inférieur de renforcements 38 qui sont insérés dans des brides en deux parties 39,40 constituées de façon correspondante des anneaux de cuvelage inférieurs- Tant les forces longitu- dinales que les forces de cisaillement sont ainsi. absorbées-
L'assemblage suivant la fig. 15 est particulièrement approprié pour l'absorption aussi bien des efforts longitudinaux que des efforts de cisaillement. Dans ce cas, les deux anneaux de cuvelage 41 et 42, à assem- bler l'un à l'autre, sont munis sur leurs bords de renforcements 43 et 44, sur lesquels sont posés des anneaux intérieurs et extérieurs 45, 46 de section ayant la forme de crampons. Les anneaux 45,46 sont fixés l'un à l'autre au moyen de vis.
Les fig. 16 à 19 représentent des assemblages dans lesquels les anneaux de cuvelage .47, 48 sont munis de brides 49, 50. Celles-ci sont reliées Tune à l'autre aussi bien par des vis que par des anneaux 51 en forme d'éclisses de section en forme de crampons.
Dans les réalisations suivant les fig. 16 et 17, les anneaux 51 sont munis d'une Åame s'engageant entre les brides 49,50 et s'étendant sur toute la largeur des brides. L'Åame 52 présente, dans la réalisation suivant la fig. 16, des surfaces latérales s'étendant parallèlement l'une par rapport à l'autre, tandis que l'épaisseur de l'Åame 53 suivant la fig. 17 augmente en forme de coin avec la distance à l'anneau 51-
L'anneau 51 est entouré suivant la fig. 18 par un collier :le serrage 54, qui est encastré dans l'anneau.
L'anneau 51 est muni suivant la fig. 19 d'un appendice 55 de section cornière s'étendant entre les brides 49, 50.
De même, la fig.20 montre un assemblage approprié à supporter tant les forces longitudinales que des forces de cisaillement. Les anneaux de cuvelage 56, 57 sont munis sur leur bord d'extrémité de renforcements 58, 59, qui s'engagent l'un dans l'autre en forme de labyrinthe et sont fixés
<Desc/Clms Page number 5>
l'un à l'autre au moyen de vis 60 et de pièces d'arrêt 61.
Dans la réalisation suivant la fige 22, on obtient uns amélioration de l'assemblage en ce qui concerne la résistance à la traction et au cisaillement dans un revêtement constitué par deux parois 62, 63 du fait que les assemblages par brides 64 des deux parois sont disposés décalés les uns par rapport aux autres dans le sens de la hauteur. A la place des sections faibles, qui coïncidaient dans le cas de la fig: 21, une section pleine se trouve à chaque fois en face d'une section faible-
La fige 23 montre une partie en coupe verticale'd'un cuvelage de puits de mine, dans laquelle les segments de cuvelage 65 se présentent sous la forme de losanges dans le but d'améliorer l'assemblage résistant à la traction et au cisaillement.
Par rapport à un cuvelage de puits de mine constitué par des segments, dont les brides d'assemblage s'étendent horizontalement et verticalement, la disposition en segments suivant la fig. 23 présente l'avantage qu'une plus grande longueur d'assemblage par brides. est disponible aussi bien pour les efforts à la traction que pour les efforts au cisaillement du cuvelage et qu'aucun effort de traction propre n'est exercé sur les assemblages par brides, mais que les vis d'assemblage sont toujours sollicitées au cisaillement en diminuant l'effort à la traction, qui est le plus indésirable.
C - Poùr l'amélioration de l'absorption des efforts longitudinaux et de cisaillement dans l'enveloppe en béton, on prend les mesures suivantes
La fig. 24 représente en coupe verticale une partie d'un tube de puits de mine, dont l'enveloppe en béton 66 est armée par un grand nombre d'armatures 67 s'étendant verticalement, telles que fers ronds ou plats, tubes câbles, de sorte que le béton se trouve précontraint. Les diverses parties des armatures sont reliées l'une à l'autre sur toute leur longueur par des tendeurs 68 ou autres assemblages usuels. Les assemblages sont avantageusement décalés les uns par rapport aux autres dans le sens de la hauteur. Du fait de ces armatures, les forces transversales sont absorbées plus efficacement.
De plus, les armatures protègent l'enveloppe de béton particulièrement sensible contre les efforts de traction par suite de leur présence et également des trop grandes tensions de traction dans le béton par la précontrain- te qu'elles y exercent.
EMI5.1
REVEUPCA1'J:QNS
1 - Tube de cuvelage pour puits de mine, caractérisé par l'applica- tion des mesures suivantes individuellement ou en une combinaison quelconque
A - On renonce aux ancrages du tube dans le terrain et aux èncas- trements entre celui-ci et le revêtement extérieur du tube, puis un revêtement en béton Initial de propreté mince et lisse est appliqué sur la paroi du terrain.
B- Les anneaux de cuvelage sont serrés l'un avec l'autre à leurs bords de rencontre pour absorber les forces transversales et longitudinales.