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L'invention est relative à un dispositif de soutènement pour le travail souterrain dans les mines, plus spécialement dans des roches susceptibles de produire une pression, dans lequel, sur la face externe du cadre de soutènement, qui se trouve en regard de l'endroit où l'on s'attend à ce que la plus grande pression soit exercée, est prévue une chambre s'étendant suivant la direction de la galerie.
Pour un dispositif de soutènement connu de ce genre, la chambre est remplie avec une matière de remplissage à fins grains pour former ainsi un matelas qui s'étend suivant la direction lon- gitudinale de la galerie, ce matelas étant délimité, du coté de la
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galerie, d'un revêtement supporté par le cadre des soutenement En constituant le dispositif de soutènement de cettee manège, on veut permettre aux roches de se détendre en comprimant en même temps la matière de remplissage.
Quand une pression déterminée est dépassée, il se forme dans le revêtement des orifices de sortie pour l'expul- sion de la matière de remplissage afin d'éviter ainsi des sollicita- tions excessives et, par conséquent, des déformations du cadre de soutènement
L'invention est caractérisée par le fait que la chambre est délimitée du coté extérieur par des étriers ou cintres, le cas échéant en plusieurs pièces, intervenant, de préférence, comme supports pour des éléments de coffrage, ces étriers étant reliés de manière à pouvoir céder aux segments du cadre de soutènement de manière telle qu'ils puissent coulisser par l'effet de la poussée des roches, contre une résistance souple vers le dispositif de soutènement, Le dispositif de soutènement, établi selon l'invention, présente l'avantage qu'il permet, à l'aide de moyens simples,
de recevoir élastiquement l'onde de pression qui succède au tassement des roches tout en ménageant le cadre de soutènement. A l'aide des étriers, placés extérieurement sur les segments du cadre, on crée entre les roches et le cadre de soutènement proprement dit des "cavités" qui diminuent à mesure que la poussée des roches augmente jusqu'à ce que les roches aient atteint l'état de repos. Par cette descente ou le tassement des roches sur le cadre de soutènement proprement dit, celui-ci n'est sollicité que d'une manière peu importante de sorte que, même si l'on utilise des cadres articulés ou des cadres élastiques dans le sens périphérique , on évite avec certitude les modifications de la section transversale de la gale- rie par suite de la poussée des roches résultant du tassement.
On connaît déjà un dispositif de soutènement pour des galeries de mines qui comporte plusieurs cadres polygonaux, établis les uns dans les autres, et dans lequel le cadre polygonal intérieur est articulé, par ses sommets, au milieu des parties curvilignes constituant le cadre polygonal extérieur, avec interposition de
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bois d'écrasement. Une poussée, exercée sur le cadre de soutènement, est alors dirigée vers l'espace libre de la galerie aux endroits où les parties du cadre butent les unes contre les autres, ces efforts de poussée, dirigés vers l'espace libre de la galerie, pouvant toutefois être recueillis élastiquement par le cadre inté- rieur.
De cette manière, on obtient un haubanage élastique en trac- tion qui permet au dispositif de soutènement d'encaisser élastique- ment des poussées de roches qui se produisent brusquement, par exemple par suite d'un effondrement ou tassement des roches, tout en répartissant les efforts sur l'ensemble du cadre de soutènement.
Pour ce dispositif connu, il s'agit de la solution du problème d'encaisser des poussées de roches qui sont élevées et se produisent brusquement sans influencer d'une manière nuisible l'état d'équili- bre du dispositif de soutènement et, plus spécialement, sans qu'il en résulte une modification permanente de l'emplacement des parties de ce dispositif de sorte que celui-ci, quand l'effondrement ou le tassement des roches est terminé, reprend sa position et sa forme initiales.
Alors que le dispositif connu, dont question ci-dessus, est basé sur le principe, qui depuis lors s'est montré irréalisable ou tout au moins peu économique, que l'on veut conserver l'espace libre de la galerie, délimité par le dispositif de soutènement, à l'état inchangé par rapport à la poussée des roches, on suit, con- formément à l'invention, un chemin opposé en ce sens que l'on forme, du côté où se fait la sollicitation principale du cadre de soutène- ment proprement dit, des chambres garnies d'étriers qui, par l'effet de la poussée croissante des roches, cèdent progressivement en opposant une résistance '''plastique pour obtenir de cette manière,, quand les roches spnt revenues à l'état de repos, avec certitude,
le maintien de la section transversale de la galerie délimitée par le dispositif de soutènement. Conformément au problème, qui s'écarte fondamentalement de l'objet de l'invention, on établit donc, dans le dispositif antérieur, un renforcement polygonal, sur la face interne du cadre de soutènement, par lequel les sollicitations par
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mlexion agissent sur le cadre proprement dit et sont transmises au sodie de renforcement intérieur sous la forme de sollicitation par Inaction et par pression. Cette transmission a lieu élastiquement à laide d'étriers élastiques afin d'éviter, au moment de l'effondré rassît du tassement des roches, une déformation plastique des parties dn dispositif de soutènement.
Conformément à l'invention, on utilise également pour revêtir les chambres, du côté des roches, des étriers constitués en un matériau de haute qualité, par exemple de l'acier à ressort, mais la fonction de ces étriers n'est pas de céder élastiquement, cest-à-dire de revenir ultérieurement à leur forme initiale, dans le cas d'un effondrement ou tassement des roches intervenant br'- gue ment ; ces étriers servent plutôt à se redresser progressivement sous la pression des roches pendant que la chambre devient de plus en plus petite, les extrémités des étriers coulissant contre l'effet d'une résistance élastique le long des parties du cadre de soutène- ment proprement dit dans le sens de la périphérie de celui-ci.
Pour empêcher une rupture prématurée des étriers, il est à conseiller de les constituer en un acier de bonne qualité, de préférence en acier élastique. Les sections des profils peuvent être choisies selon les besoins. Les étriers peuvent comporter sur leurs faces extérieures des moyens auxiliaires pour la fixation d'organes de coffrage, par exemple de rondins en bois. A cet effet, on peut fixer sur les flasques intérieurs des étriers, des crochets, des agrafes, des boulons ou analogues, par des rivets ou par soudage Une autre possibilité consiste à établir sur les flasques extérieure des feuillards ondulés ou pliés de manière à former des dents pour y loger les organes de coffrage.
Pour fixer et maintenir les organes de coffrage à l'écartement voulu, les étriers eux-mêmes peuvent être courbés en forme de zig-zag. Quand on utilise des étriers constitués par des fers plats on ménage avantageusement dans leurs bords exté- rieurs des encoches dont les pourtours ont une forme adaptée à celle des organes de coffrage
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Suivant une autre disposition selon l'invention, on peut constituer les étriers en plusieurs parties, les différentes parties ,.}tant séparées les unes des autres ou étant reliées entre elles par des axes de rotation qui sont, en substance, parallèles à l'axe de la galerie.
Pour empocher un coulissement des étriers dans la direc- tion de l'axe de la galerie on peut, suivant une autre caractéristi- que de l'invention. relier ceux-ci par des bandes de treillis métal- liques, par exemple un treillis propre à contenir du remblais, qui s'étendent avantageusement dans la direction de la galerie, ces étriers étant reliés entre eux et aux segments correspondants des ..cadres de soutènement par tressage. Avantageusement ces bandes de treillis métalliques, tout au moins au début de la galerie et, de préférence, en plusieurs endroits écartés les uns des autres suivant la direction de la galerie, sont ancrées aux roches, par exemple par des boulons d'ancrage.
Dans ce cas, on enroule de préférence plusieurs bandes de treillis métalliques, placées les unes à côté des autres dans le sens périphérique des étriers, les unes après les autres autour des étriers et, ensuite, autour des segments corres- pondants du cadre de soutènement de sorte que ces bandes relient les étriers voisins entre eux du côté extérieur et forment en même temps, un revêtement auxiliaire par rapport aux roches.
En supplé- ment on peut faire passer, sous tension, autour d'au moins trois cadres de soutènement, établis les uns à la suite des autres dans la galerie, des fils ou câbles métalliques de petit diamètre qui contournent les étriers et qui s'étendent, le cas échéant, dans la direction de la galerie tout en étant guidés diagonalement, par exemple en croix, du côté extérieur des bandes en treillis métalli- ques. Des lamelles métalliques sont fixées, par ces fils, sur les parties marginales recouvrantes des bandes en treillis métalliques pour empêcher que les bords de celle-ci se courbent ou s'écartent.
A proximité des lames métalliques on relie, avantageusement par tressage, les fils ou câbles, tendus diagonalement aux bords des bandes en treillis métalliques,.,
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Pour fixer les étriers sur les segments du cadre de soutènement on utilise des organes de serrage qui sont artieulés aux extrémités des étriers et qui embrassent, cornue dans une pince;, les ailes des segments du cadre, ces organes pouvant coulisser le long de leur guide longitudinal, contre la résistance due au frotte- ment. Cette résistance de frottement des organes de serrage, consti- tués, de préférence, en au moins deux parties, peut être réglée à l'aide de vis, par exemple, alors quton fait intervenir le cas échéant et en supplément des moyens augmentant le frottement.
Con- formément à une autre disposition selon l'invention, les étriers cintres ou les parties d'étriers peuvent être reliés, en supplément ou exclusivement, à des rails de soutien orientés à peu près radia- lement par rapport à l'axe de la galerie, de préférence, par une articulation, ces rails de soutien étant guidés à coulissement par dea étriers de serrage montés latéralement sur les segments du cadre de soutènement, contre la résistance produite par le serrage. Un mode de réalisation avantageux consiste à guider les rils de sou- tien dans des dispositifs de retenue en forme de crochets ou ana- logues, qui servent à la liaison avec le cadre de soutènement, l'organe de guidage, dont la section transversale a, de préférence, la forme d'un U, comportant des entailles en forme de fentes.
En introduisant des coins dans ces fentes on peut faire glisser les rails de soutien dans l'organe de guidage de manière telle que les étriers, reliés aux rails de soutien, soient serrés fortement contre les roches.
Conformément à une autre disposition selon l'invention, on peut également guider élastiquement les étriers ou les parties d'étriers, en intercalant des rails de soutien en forme de ciseaux et disposés en croix, à l'aide d'organes de serrage le long des segments du cadre, En utilisant des rails de soutien, disposés en forme de ciseaux, on peut adapter d'une manière simple l'écartement entre les étriers et les segments du cadre.
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Avantageusement, on fait comporter aux extrémités des étriers ou sections d'étriers des faces inclinées afin que celles-ci, lorsque la distance par rapport au cadre de soutènement diminue, viennent se placer sous le coffrage sans refouler celui-ci.
Les dessins ci-annexés montrent, à titre d'exemples, plusieurs modes de réalisation de l'invention.
Les figs.1 et 2 montrent deux modes de réalisation diffé- rentes d'un cadre de soutènement, élastique dans le sens périphéri- que, muni, à l'extérieur, d'un étrier placé ur celui.-ci.
Les fige, 3 et 4 montrent un cadre articulé et un cadre rigide avec des étriers reliés entre eux par des bandes de treillis métalliques.
Les figs.5 et 6 montrent, à plus grande échelle et res- pectivement en coupe et en élévation, le cadre montré sur la fig.3.
Les figs.7 et 8 montrent, semblablement, un autre mode de réalisation du cadre.
Les figs.9 et 9a montrent, à une échelle encore plus grande et semblablement, une partie de ce dernier mode de réalisation
Les figs.10, 11 et 12 montrent trois autres modes de réalisation de l'invention.
Les fige.13, 14, 15 et 16 montrent des détails des dispo- sitifs des fige.10 à 12.
Les figs.17, 18 et 19 montrent un mode de réalisation avec des étriers fixés à l'aide du dispositif en forme de ciseaux aux segments du cadre de soutènement ainsi que des détails de cette disposition.
Pour l'exemple montré sur la fig.1, le cadre de soutène- ment 1, constitué par des profilés en fers Zorès, comprend trois segments cintrés guidés les uns dans les autres de manière à pou- voir glisser les uns par rapport aux autres, la résistance de serra- ge, qui détermine le glissement, étant déterminé dans les régions de recouvrement par des dispositifs de serrage 2 établis dans ces régions, A l'endroit où l'on peut s'attendre à la poussée la plus forte des roches, on place extérieurement sur le cadre un étrier 3
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constitué par un profilé cintré ayant la forme d'un rail qui se trouve dans une chambre 4 attendant suivant la direction de la galerie, à l'extérieur du cadre, pour soutenir les roches élastique- ment.
Sur la face externe curviligne de l'étrier 3 est fixé, par des rivets 6, un fer plat 5 plié de manière à former des dents qui servent à retenir des rondins 7 formant le coffrage. Les extrémités des étriers 3 sont fixées aux segments cintrés du cadre 1 par des colliers de serrage 8 qui peuvent coulisser dans le sens de la longueur des segments contre l'effet de la résistance produite par le frottement.
Pour l'exemple montré sur la fig.2, on constitue l'étrier 3 en deux parties 3a et 3b qui sont réliées entre elles par une articulation dont l'axe est à peu près parallèle à l'axe de la galerie. Les parties de l'étrier ont, pour cet exemple, une section transversale en forme de T. Pour maintenir les éléments de coffrage 7 on a recours à des ergots 10 qui sont fixés par des rivets, à la traverse de l'étrier. Pour la partie 3c de l'étrier on maintient les rondins 7 par des crochets 11 qui sont également reliés à la traverse de l'étrier par des rivets.
Pour l'exemple montré sur la fig.3, le cadre articulé 12 est constitué par deux éléments cintrés et par deux éléments recti- lignes prenant appui sur le sol de la galerie et on intercale chaqut fois entre chaque paire d'éléments voisins un rondin 13 qui s'étend suivant la direction de la galerie et sur lequel les éléments du cadre prenant appui à l'aide de plaques 14, en forme de coquille, Les cadres 12, qui sont placés les uns à la suite des autres dans le sens de la galerie, sont maintenus à l'écartement voulu à l'aide d'entretoises 15. De part et d'autre du cadre sont établis des étriers 3 et 3' qui chevauchent les articulations et qui sont fixés aux bords ou flasques extérieurs des éléments du cadre à l'aide d'organes de serrage en forme de pinces.
Les étriers sont empêcher de glisser dans le sens de la galerie par des bandes 17 en treillis métallique qui s'étendent suivant la direction de la galerie en étant placés les uns à côté des autres en contournant les étriers
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et ensuite les éléments du cadre de sorte que le treillis métallique qui se trouve à l'extérieur d'étriers voisins forme, en plus des rondins 7, un revêtement par rapport aux roches.
L'exempl,e montré sur la fig.4, se distingue uniquement, de celui de la fig.3, par le fait que le cadre cintra 18 est rigide dans le sens périphérique, les trois segments de ce cadre étant reliés entre eux par des éclisses 19. Un autre soutien, prévu de préférence en supplément, entre des cadres voisins est assuré par des câbles 20, de petit diamètre, qui s'étendent dans le sens de la galerie et qui sont dirigés, chaque fois, diagonalement ou en croix par rapport à trois cadres, de manière telle que les étriers ne puissent pas coulisser les uns par rapport aux autres.
Les figs.5 et 6 montrent le guidage des bandes 17, en treillis métallique, et des cibles 20. On voit sur la fig.5 que les bandes 17, qui sont ancrées aux roches au début de la galerie et en différents endroits de celle-ci et qui sont placées les unes à côtés des autres dans le sens périphérique du cadre, sont guidées de manière telle qu'elles contournent d'abord, d'un côté, l'étrier 3 en qu'elles passent alors, en croix, autour du segment 12 du cadre afin qu'elles puissent contourner le côté opposé de l'étrier 3 pour s'étendre ensuite, du côté extérieur, jusqu'au cadre ou jusqu'à l'étrier immédiatemment suivant. La fig.6 montre d'autres détails.
D'une manière analogue à celle adoptée pour les bandes en treillis métalliques 17, on guide les câbles 20, ceux-ci reliant chèque fois, en diagonale ou en croix, trois cadres qui se succèdent dans le sens de la galerie. Dans les zones de recouvrement des bords superposés des bandes 17, on fixe aux- câbles des lamelles en fer plat 21 munies de deux trous, la partie du câble, qui se trouve entre les trous, étant tressée dans les bords des bandes 17 pour empêcher que les bords qui se recouvrent puissent se courber ou s'écarter l'un de l'autre. De cette manière, l'effet de traction principal est absorbé par les câbles de sorte que les bandes de treillis métalliques sont déchargées.
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Pour l'exemple selon les figs.7, 8 et 9, on guide de manière telle deux bandes 17 en treillis métalliques, placées l'une à côté de l'autre dans le sens périphérique en utilisant chaque fois deux étriers 3 placés parallèlement l'un par rapport à l'autre, qu'elles contournent d'abord, depuis le début de la galerie, l'étrie qui se trouve au début de la galerie pour passer ensuite autour du segment 12 du cadre et pour contourner à nouveau, après cela, le deuxième étrier vers 1'extérieur, D'une manière analogue à celle indiquée pour l'exemple précédent, on prévoit également, en supplé- ment, des câbles 20, tendus diagonalement, qui sont munis alterna- tivement de deux ou d'une lamelle en fer plat 21.
La manière dont les câbles 20 sont tressés dans les bandes 17 est bien visible sur les figs.9 et 9a,
La fig.,10 montre un cadre de soutènement articulé pour lequel l'étrier 3, constitué par un feuillard, comporte à sa face externe des encoches 22 à fond curviligne dont la forme est adaptée à la forme périphérique des éléments de coffrage 7 pour pouvoir recevoir ceux-ci. Les extrémités de l'étrier sont reliées aux ailes internes des éléments du cadre par des organes de serrage 16. En supplément, l'étrier 3 est supporté élastiquement, de part et d'au- tre de l'articulation 23 du cadre, à L'aide de rails de soutien 24 par rapport au cadre. Les rails de soutien 24 sont, en outre, articulés à l'étrier 3.
Les organes de serrage, qui produisent la résistance élastique sont désignés par 25.
La fig.ll montre un cadre en forme de portique pour lequel la chambre 4, qui s'étend suivant la galerie, est prévue dans le faîte au-dessus de la chape 26. L'étrier 3, en fer plat, qui délimite la chambre 4, est consti ué en deux parties 3a et 3b articulées au rail de soutien 24 alors que l'étrier est articulé et est guidé de manière à pouvoir coulisser longitudinalement par rapport à des rsils de soutien 24a et 24b, établis aux extrémités de l'étrier, ces rsils étant plus courts que le rail 24 et étant muni de têtes en forme de fourche.
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Pour le cadre montré sur la fig.12, les deux éléments cintrés 27a, et 27b du faîte sont reliés rigidement entreeux par des éçlisses 28 alors que les extrémités opposées prennent appuie par 1"intermédiaire d'une articulation 30 constituée par un .rondin, sur des étais 29a et 29b de la galerie.
L'étrier 3 est constitué, dans ce cas, en trois parties 3a, 3.± et 3ç, articulées entre elles et constituées par des feuillards, ces parties étant reliées entre elles et aux rails de soutien 24a et 24b par des axes d'articulation
Les deux extrémités de l'étrier sont également supportées, à l'aide de rails de soutien, par les segments cintrés et comportent une face inclinée qui, lorsque l'étrier 3 cède, passent soi les organes de coffrage et empêchent ainsi que ceux-ci glissent ou soient refoulés.
Le mode de fixation ou de support des rails de soutien sur les éléments du cadre est montré, à titre d'exemple, sur les figs.13 à 16. Les rails de soutien 24 sont constitués par des fers /plies en forme de U qui sont aplatis à leur extrémité supérieure 32.
Les extrémités des étriers 3 sont guidées, à l'aide de trous allon- gés, sur les boulons 33 des rails de soutien. L'extrémité inférieure des rails de soutien 24 peut coulisser longitudinalement dans un dispositif de support 34 ayant un profil à section en U et courbé en forme de crochet, et peut être immobilisée à l'aide de l'étrier de serrage 25 et de l'édisse de pression 35 par rapport à ce dis- positif de support. Pour le serrage on utilise des écrous 36 qui , peuvent être vissés sur les branches de l'étrier età l'aide des- quels l'éclisse 35 est serrée contre le rail de soutien 24.
L'ex- trémité, courbée en forme de crochet, du dispositifde support. 31+, contourne la membrure supérieure de l'élément 27 du cadre (fig.16) et est empêchée de glisser. A l'extrémité inférieure du rail de soutien 24 sont ménagées des fentes 37, décalées en hauteur l'une par rapport à l'autre, dans lesquelles peuvent être introduits des coins étroits afin que l'on puisse, de cette manière. serrer forte- ment le rail de soutien et, par suite, l'étrier relié à celui-ci contre les roches. De cette manière, on peut serrer l'étrier avec une pression préalable de plusieurs tonnes contre les roches.
Un
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dispositif de retenue, autrement constitué, est montré sur la fig.16 Dans ce cas,on obtient le serrage du rail de soutien dans le dis- positif de retenue 34 à l'aide d'un organe de pression spécial 38 qui prend appui sur un étrier 39 reposant sur l'élément 27 du cadre tout en étant serré contre la membrure supérieure de cet élément par un organe de serrage 40. L'écrou41 permet de régler la pression d'appui de l'organe 38,
Pour le mode de réalisation montré sur la fig.17, on a recours à un cadre de soutènement qui est rigide dans le sens péri- phérique et sur lequel on place, extérieurement et à l'endroit où agit la plus forte pression, un étrier 3 constitué en plusieurs parties.
Les parties 3a et 3b de l'étrier sont articulées l'une à l'autre alors que la partie 3c est séparée des deux autres. La partie 3a de l'étrier est guidée à une extrémité et à l'aide d'un organe de serrage 16, de manière qu'elle puisse coulisser longitu- dinalement par rapport à la membrure interne de l'élément cintré 42, formant le faite du cadre. La partie 3b, reliée à la partie 3a de l'étrier formé par des fers plats, est articulée à deux rails de soutien 43 et 43, disposés en croix dans des ciseaux, les rails étant reliés respectivement, par leurs extrémités opposées et à l'aide d'organe de serrage 16, à la membrure interne du cadre de soutènement.
A l'endroit où ils se croisent, les deux rails de sou- tien 43 et 43a sont reliés entre eux par un boulon 44, le rail 43 prenant appui sur le boulon 44 en étant engagé sur celui-ci, par un trou allongé. La partie 3c de l'étrier est également fixée au cadre de soutènement à l'aide de rails de soutien disposés en croix.
Comme visible sur la fig.,19, on dispose chaque fois deux étriers 3 et 3' parallèlement l'un à l'autre de part et d'autre du segment 42a du cadre et on les fixe à ce segment par les moitiés 16a et 16b d'un dispositif de serrage, ces moitiés étant reliées entre elles à l'aide d'un boulon 45. Cette disposition permet de démonter sans difficultés l'étrier et les rails de soutien quand le tassement est terminé c'est-à-dire immédiatemment avant que l'étrier prenne appui sur le cadre de soutènement et, le cas échéant, de les
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monter à un -autre endroit. On voit sur la fig.18 que l'étrier 3 peut également être articulé, à l'aide de trous allongés, aux rails de soutien 43.
En vue d'obtenir une répartition aussi uniforme que possible des sollicitations dans l'étrier il est à recommander de constituer celui-ci. en acier de bonne qualité, de préférence en un acier élastique. Rien n'empêche de prévoir, en plus des étriers, des matelas plus ou moins grands, établis en supplément en d'autres endroits de la périphérie du cadre, ces matelas étant constitués par des remplissages en bois ou en pierrettes à grains grossiers ou fins, en vue d'obtenir ainsi, dans des zones ou les pressions sont moindres, une certaine souplesse.