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Le brevet Belgique n 4980659 du 12 octobre 1950 a pour objet un dispositif de soutènement, plus spécialement un dispositif polygonal et arti- culé qui possède une souplesse basée sur le principe du refoulement de ma- tières de remplissage granuleuses et cet objet est caractérisée essentiel- lement, par le fait que les chambres de pression contenant les matières de remplissage forment un matelas délimité par les roches et s'étendant d'un cadre de soutènement au suivants ce matelas étant limité du côté de la ga- lerie par un cuvelage logé entre les cadres de soutènement9 dans lequel sont ménagées des ouvertures permettant la sortie progressive des matières de remplissage par l'effet de la poussée exercée par les roches.
Pour les mo- des de réalisation décrits dans ce brevet antérieurs les extrémités Inférieu- res des parties de chaque cadre de soutènement reposent, par des armatures en forme de sabots ou par des plaques d'appui, sur la face externe du mate- las Ces armatures sont alors guidées par des rails spéciaux qui reposent sur le sol de la galerie et dans lesquels sont logée en même tempsp les or- ganes de cuvelage du matelas qui se trouvent du côté de la galerie. Pour for- mer les ouvertures de sortie des matières de remplissage granuleuses, for- mant le matelas, les éléments.de cuvelage, en forme de plaques, sont découpés aux extrémités. Les éléments de cuvelage peuvent également être déplacés vers le bas dans des rails de guidage.
L'objet du brevet antérieur susdit présente l'avantage qu'il per- met aux roches de se détendre en comprimant les matières de remplissage gra- nuleuses et cela Indépendamment de la direction suivant laquelle la poussée des roches agit.
Conformément à l'invention on constitue le dispositif de soutène- ment, notamment pour une galerie de mineen utilisant des cadres qui repo- sent$) de la manière connues par leurs parties inférieures sur le sol de la galerie$) des éléments du cuvelage étant établis par tronçons entre les cadres successifs et qui délimitent le matelas et étant reliés de manière telle aux cadres qu'ils puissent se déplacer, par coulissement, par rapport à ceux- ci vers l'intérieur de la galerie. Les organes d'accouplement peuvent être constitués constructivement de différentes manières.
De préférences on les constitue par des organes déformables, par exemple par des fers ronds ou plats afin qu'ils puissent., sous l'effet d'une certaine charge transmise par le matelas$) fléchir dans un sens pour lequel ils permettent le coulissement des éléments de cuvelage vers l'intérieur de la galerie.
Le dispositif, faisant l'objet de l'invention, présente l'avantage par rapport à celui décrit dans le brevet antérieur, que ces effets peuvent être obtenus avec des moyens notablement plus simples;, notamment en utilisant des cadres de soutènement constitués comme à l'ordinaire et dont les parties Inférieures reposent directement sur le sol de la galerie? les parties du ca- dre étant, de préférence, reliées entre elles par des articulations., tout au moins au faite du cadre, ou en ayant recburs à un arc de soutènement avec glissement pour lequel on prévoit également$) de préférence, une articula- tion au faîte.
La charge du matelas établi conformément au brevet antérieur cette charge étant exercée par des armatures en forme de sabots qui sont montées sur le cadre de soutènement, disparaît car on a constatée lors de la mise en oeuvre de l'invention et lorsqu'on donne au matelas des dimensions suffisantes en largeur et en hauteur, que les roches peuvent subir une dé- formation ou un tassement considérable et que le cadre de soutènement est mé- nagé à un degré beaucoup plus élevé que lorsqu'on adopte les dimensions pro- posées antérieurement.
En même temps;, la section transversale de la galerie telle qu'elle existe lors de la mise en place des cadres, est conservée no- tablement plus longtemps que jusqu'à présento
Le matelas, en une matière granuleuse peimet d'obtenir une répar- tition uniforme de la poussée des roches, du coté de la parole sur le cadre de soutènement, ce qui évite les surcharges locales.9 plus spécialement aux articulations et aux points de liaison des arcs avec glissement. En outre, la valeur absolue des sollicitations en compression et en flexion, exercées
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sur les parties du cadre., est diminuée fortement par suite du travail de can- pression qui agit, lors du mouvement des roches, sur le matelas granuleux.
Ce travail de compression dépend du frottement interne du matelas. Ce frot- tement dépend lui-mêmeen substance, de la granulométrie et peut donc être modifié à un degré importante Avantageusement on utilise des matériaux à fins grains,\) par exemple du sable ou des graviers;
Comme matériau pour le matelas., on peut également utiliser des terres qui, indépendamment de la gra- nulométrie, se désagrègent sous l'effet de la poussée des roches pour fournir plus .spécialement? des grains fins ou petits Dès que, par l'effet de la poussée des roches, le matelas a subi une certaine compressions il se pro- duit le glissement relatif susdit entre les éléments du cuvelage et les cadres de soutènement vers l'intérieur de la galerie., de sorte que les ca- dres eux-mêmes sont déchargés à nouveau et que, même pendant cette phase de la sollicitation,; on obtient, tout en évitant la torsion des cadres, un travail impeccable de leurs articulations ou des liaisons avec glissement établies entre leurs parties.
Ce n'est que par un accroissement supplémentaire de la poussée des roches que l'on obtient le dégagement des ouvertures de sortie pour l' expulsion des matières de remplissage granuleuses,, ce qui provoque une dé- charge supplémentaire des cadres de soutènement. Des essais ont montré que, dans de nombreux cas, le glissement vers l'intérieur des éléments de cuvela- ge est déjà suffisant.pour produire une telle décharge sans qu'il en résulte une sortie des matières de remplissage, c'est-à-dire que le mouvement des roches est déjà terminé avant qu'une expulsion des matières de remplissage ait lieu.
L'épaisseur et la hauteur du matelas granuleux peuvent suivant les conditions existantes, plus spécialement suivant la nature des roches et le genre de la galerie, être choisies différemment. La largeur du matelas peut,; par exemple,; être quatre ou cinq fois plus grande que la hauteur du profil des segments du cadre de soutènement. Pour de fortes poussées des terres et des mouvements plus grands des roches, on doit donner au matelas une largeur plus grande que dans d'autres cas. En générale la hauteur du matelas doit correspondre à une partie importante de la hauteur de la gale- ries par exemple aux deux tiers de celle-ci, alors que son épaisseur, peut diminuer progressivement depuis le sol de la galerie vers le haut.
Pour un dispositif de soutènement de forme circulaire ou ovaleles matelas ont une section transversale en forme de faucille, c'est-à-dire que leur largeur va en diminuant vers le haut et vers le bas.
Le dispositif de soutènement, établi conformément à l'invention et qui peut être utilisé comme dispositif circulaire ou comme cuvelage de puits,; est,; en outre amélioré par le fait que ses organes de déformation sont guidés de manière à pouvoir coulisser par rapport aux extrémités des éléments de cuvelage,; et sont reliés en ayant la forme de crochets, aux parties (cadres, segments.,, éclisses ou analogues) du dispositif.
A l'aide de ces organes de déformation en forme de crochets, on facilite le montage du dispositif de soutènement., plus spécialement la mise en place des élé- ments de cuvelageo L'accrochage des organes de déformation aux parties du dispositif de soutènement peut se faire en suspendant les crochets dans des trous ménagés dans les parties du dispositif ou en engageant ces crochets autour de la tête du profilé constituant une telle partie,; par exemple une aile d'un profilé en I. Dans ce dernier cas, les organes de déformation peu- vent coulisser le long de ces parties. L'usage de cette disposition est à recommander chaque fois qu'il s'agit de cadres dont les éléments glissent les uns par rapport aux autres par l'effet de la poussée des roches.
L'ac- crochage des organes de déformation dans des trous des parties du cadre pré- sente l'avantage particulier que les éléments de cuvelage qui se trouvent entre deux cadres de soutènement, peuvent être placés,\1 indépendamment les uns des autres et lors du montage du dispositifde soutènement, dans une posi- tion prédéterminée et que le matelas, formé par le matériau granuleux, peut être introduit ultérieurement derrière ces éléments.
Cette liaison par cro-
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chets entre les parties de cadre et les organes de déformation permet,, en outre, d'éviter l'usage d'organes de sécurité ou analogues qui sont compli- qués et délicats alors que le mouvement de coulissement des parties de cadre reliées entre elles de manière à pouvoir glisser les unes par rap- port aux autres., peut se faire sans gêne.
Afin que l'on puisse s'adapter aux conditions existantes, pen- dant le montage du dispositif de soutènement,\! on fait comporter,\! aux ailes aux rebords latéraux analogues ou aux bords des plaques des parties de cadre, des trous répartis sur toute leur longueur, ces trous étant évidem- ment prévus à des distances convenables les uns des autres. La section transversale des parties de cadre peut avoir une forme quelconque. Pour des profils en U ou en I, les ailes munies de trous peuvent être plus larges que les autres afin que les trous de fixation puissent être obtenus sans affaiblissement du profilée Pour des profilés en forme de caisson, c'est- à-dire ceux ayant une section transversale carrée ou rectangulaire, on peut prévoirsur la face externe du profilée des rebords spéciaux.
Il est également possible de monter une plaque sur la face qui se trouve du côté de la paroi de la galerie ou celle qui se trouve à l'Intérieur de la galerie, les trous étant ménagés à proximité du bord de cette plaque. Pour des pro- filés en U ou des profilés analogues en forme de gouttière, on peut recou- vrir également la face ouverte du profilé par une plaque dont les bords dépassent. Si l'on ménage également des trous dans les ailes d'un segment qui est guidé ou glissé entre d'autres parties du cadre,, on peut aussi ac- crocher les éléments de cuvelage à l'aide d'organes de déformation dans les réglons qui se trouvent en dehors de la partie de la longueur du segment ainsi introduit.
L'accrochage des organes de déformation aux mêmes profilés peut être obtenu aussi en faisant contourner seulement les ailes par les crochets, de sorte qu'entre ces organes et les segments le coulissement relatif dans le sens longitudinal du profilé reste possible. L'emplacement des trous et l'utilisation d'organes de déformation en forme de crochets per- mettent des possibilités de montage différentes.
Le mode de fixation particulier des éléments de cuvelage et des or- ganes de déformation aux parties de cadre permet, même pour un cuvelage de puits, de prévoir des matelas continus qui possèdent une possibilité de dé- gagement vers l'intérieur du puits. Les éléments de cuvelage sont alors disposés de manière telle qu'ils prennent appuis par leur face inférieure sur l'anneau de soutènement voisin.
Les dessins ci-annexés montrent, à titre d'exemples, plusieurs modes de réalisation de l'invention.
Les figs.1 et 2 montrent., schématiquement et en section transver- sale,, une galerie de mine avec des dispositifs de soutènement différents mais établis selon l'invention.,
La fig. 3 montre, en coupe horizontale,9 la fixation des éléments de cuvelage, ayant une section transversale en forme d'U, à un segment de ca- dre de soutènement,ces éléments étant montrés aux endroits qu'ils occupent immédiatement après leur mise en place.
La fig. 4 montre, en élévation et en coupe transversale, un élé- ment de cuvelage analogue à celui de la fig. 3.
La fig. 5 montre le même dispositif que la fig. 3. mais les élé- ments de cuvelage sont refoulés par la poussée, exercée sur le matelas.,, vers l'intérieur de la galerie.
La fig. 6 montre, en vue de côté, le corps de guidage indiqué sur les fige. 3 et 5.
La fig. 7 montre, semblablement aux figso 1 et 2, une section trans- versale d'une galerie de mine avec un dispositif de soutènement et des élé- ments de cuvelage ayant une section transversale en forme d'U
La fig. 8 montre, en section transversale, une galerie de mine ou
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un puits ayant un dispositif de soutènement de forme ovale.
La figo 9 montre, en vue de côté une partie du dispositif de soutènement de la galerie montrée sur la fig. 7.
Les figso 10 et 11 montrent respectivement des coupes suivant X-X figo 9 et suivant XI-XI fig. 90
Pour le mode de réalisation montré sur la fige 1, le cadre de soutènement est constitué par des segments inférieurs 1 et des segments supérieurs 2, ces derniers étant reliés entre eux, le cas échéante par une articulation établie au faite 30
Les segments inférieurs 1 sont reliés aux segments supérieurs 2 par un dispositif de serrage 4 tel qu'ils puissent coulisser les uns par rapport aux autres, le cadre prenant directement appui sur le sol de la galerie.
Derrière les segments, on enlève les roches formant les parois latérales de la galerie sur une épaisseur relativement grande en formant,, d'un cadre au suivante des chambres continues 5 de grande capacité dont la hauteur correspond à peu près aux deux tiers de la hauteur de la galerie.
Dans ces chambres 5 est introduit un matelas 6 constitué par des matériaux de remplissage à grains fins ou petits. Tout au moins sur toute la hauteur du matelas, on établit, entre les segments inférieurs 1 et la partie infé- rieure des segments supérieurs 2, un revêtement constitué par des éléments de cuvelage 7 qui s'étendent parallèlement à la galerie et qui sont placés les uns au-dessus des autres en étant en contact ou placés très près les uns des autres Pour l'exemple montré sur la fig. 1, on admet que les roches peuvent se déformer plastiquement dans toutes les parties du pourtour de la galerie. Dans ce cas;, les segments inférieurs 1 peuvent prendre directe- ment appui sur le sol de la galerie.
Pour le mode de réalisation de la fig.2 les segments 2, reliés entre eux par une articulation au faite 3, prennent appui par leurs parties inférieures 1 sur des corps coulissants 8 qui peuvent glisser sur le sol de la galeriele cas échéant avec interposition de madriers 9. Ce mode de soutien est choisi quand le sol est constitué en une pierre dure qui ne se déforme pas plastiquement ou qui ne fait pas irruption dans la galerie.
A part celà, la cadre de soutènement est à peu près analogue à celui montré sur la figo 1, maïs on utilise des profilés qui peuvent être guidés l'un dans l'autre et non pas l'un contre l'autre
Les éléments de cuvelage 7 qui n'ont qu'une hauteur réduite par rapport à leur longueur, sont, conformément à l'inventions reliés de manière telle au cadre de soutènement que ces éléments puissent se déplacer les uns par rapport aux autres et par rapport au cadre de soutènement dans un sens orienté vers l'intérieur de la galerie quand la poussée des roches dépasse une valeur déterminée.
Quand on utilise des éléments de cuvelage en bois ou en un matériau analogue, les extrémités de ces éléments ont une section transversale moindre et prennent appui sur la face arrière des segments 1 ou.
2. Il est toutefois plus avantageux d'utiliser des éléments de cuvelage 7 en métal, en fer ou en un métal léger. Ces éléments de cuvelage 7 peuvent avoir une section transversale en forme d'U ou analogueo Ils peuvent éga- lement être constitués en tôle courbée ou emboutie ou par des profilés lami- nés. Egalement pour ces éléments de cuvelage, on peut constituer leurs ex- trémités de manière telle qu'elles fléchissent sous la poussée des roches et permettent un déplacement des éléments de cuvelage vers l'intérieur de la galerie. Au lieu d'affaiblir les extrémités des éléments de cuvelage on peut faire comporter à celles-ci des organes de déformation particuliers Ces or- ganes sont engagés derrière les segments du cadre.
Pour le mode de réalisation montré à titre d'exemple sur les figso 3 à 6, la liaison entre les éléments de cuvelage 7 et le cadre de soutène- ment 1,2 est assurée par des organes de déformation particuliers lOb qui peuvent être constitués par des pièces en fer plat ou par des tronçons de fil que l'on guide dans des ganses 11 faisant partie des éléments de cuvelage
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7. Ces organes de déformation 10b ont une longueur telle que, par une charge correspondante exercée du côté de la paroi de la galerie sur les éléments de cuvelage 7, on obtienne une flexion de ces organes suivant un double coude, comme montré sur la fig.5. Les extrémités 12, courbées en forme de crochet empêchent une séparation complète entre les organes de déformation 10b et les éléments de cuvelage 7.
La longueur des organes 10b, plus spécialement leur amplitude de coulissement dans les ganses 11, est calculée de manière telle que des ouvertures de sortie., ayant des dimensions suffisantes, puis- sent être formées pour les matières granuleuses constituant le matelas,, quand la poussée des roches augmente encore davantage.
En outrer on a prévu sur la partie 1 du cadre, un corps de guidage 13 qui, d'abord, sert de limitation latérale aux extrémités des éléments de cuvelage 7 et qui peut coulisser sur le cadre, en étant guidé par celui-ci, vers la galerie sous la poussée du matelas. Les extrémités des éléments de cuvelage 7 comportent des rainures 10a, de forme curviligne et rentrant vers l'arrière, qui empêchent un pliage net des organes de déformation 10b et per- mettent.0 par conséquent leur glissement dans les ganses 11.
Il est évident que les organes de déformation 10b peuvent également être constitués de toute manière appropriée.
Pour les modes de réalisation montrés sur les fige. 7 à 11, plus spécialement sur les fige. 9 à Ils la liaison des éléments de cuvelage 7 aux segments 1 ou 2 a lieu par des organes de déformation 10c constitués par exem- ple par des fers plats dont les deux extrémités comportent des crochets 14 ou 12. L'extrémité 12 de l'organe de déformation 10c qui se trouve à coté de l'élément 7, péut coulisser longitudinalement derrière la membrure 7a.
L'amplitude du coulissement est limitée par le crochet 12 qui est tourné vers l'organe de cuvelage 'la L'autre extrémité avec crochet 14 peut, comme montré sur la figo 10, contourner une'aile du segment 2. Pour les segments 1, on accroche l'organe de déformation 10c, à l'aide de son extrémité exté- rieure à crocheta dans des trous 15 ménagés dans les ailes 16 des profilés constituant ces segments. Ces ailes sont plus larges que celles qui se trou- vent du côté de la galerie Dans les segments 1 sont ménagés, sur toute leur hauteurs des trous dont l'écartement est déterminé par celui adopté pour les éléments de cuvelage. La forme de la section transversale des trous 15 cor- respond à peu près à celle de la section des organes de déformation 10c.
A la place de ces fers plats, on peut également utiliser pour ces organes de déformation des fers ronde. Les dimensions de la section transversale ainsi que la nature de la matière et la longueur des organes de déformation sont choisies en tenant compte des conditions locales à considérer dans cha- que cas. Le calcul des dimensions a toutefois lieu de manière qu'autant que possible, avant la destruction de segments du cadre ou des éléments de cuve- lage 7, il se produise d'abord la déformation des organes 10c.
Les fige. 9 à 11 montrent que les segments 2 peuvent coulisser longitudinalement entre les segments 1 sans que les organes de déformation 10c gênent ce mouvement de glissement. Les trous 15 se trouvent en dehors du pourtour de la section transversale du segment 2. Les extrémités avec crochet 14 qui prennent appui sur le segment 2 peuvent coulisser le long des ailes du profilé. Il est également possible de ménager des trous dans les ailes du segment 2, ce qui permets dans des conditions particulières et en des endroits déterminés de la longueur de la galeries d'accrocher les éléments de cuvelage à l'aide d'organes de déformation.
Les trous, ménagés dans les ailes des segments 1 ou,!) le cas échéant également dans le segment 2 (ces trous n'étant pas montrés) ainsi que les crochets 14 peuvent être constitués de manière telle que l'on obtienne une liaison sûre qui exclut un détachement involontaire. La liaison par crochet procure elle-même la possibilité de monter les éléments de cuvelage de maniè- re telles indépendamment du trajet suivi par le sol de la galeries que le matelas puisse être mis en place sans difficultés.
L'emplacement invaria- ble des éléments de cuvelage par rapport aux segments est avantageux pour
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l'établissement d'un soutènement de puits derrière lequel on prévoit également un remplissage ayant la forme d'un matelas, conformément à ce qui est dit dans le brevet antérieure
La fixation des organes de déformation aux segments peut éga- lement se faire en fixant, entre les ailes des segments 1, des membrures qui portent des tiges ou boulons. Les extrémités, en forme de crochets, des organes de déformation peuvent alors être fermées comme des boucles qui contournent ces tiges ou boulons. Ce mode de réalisation n'est pas montré sur les dessins.
Pour le mode de réalisation montré sur la fig. 8, le dispositif de soutènement a une forme ovale. Les segments 1, correspondant à ceux de la fige 7, sont établis entre deux segments arqués 2 comme des éclisses coulissantes. La fixation des éléments de cuvelage aux segments 1 ainsi qu'aux segments 2 a lieu de la même manière que celle montrée sur la fig.
7 Ce dispositif de soutènement convient tout particulièrement pour former un cuvelage de puits.
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