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On connaît des cadres de' soutènement arqués ou annulaires, en acier, pour galeries ou couloirs de mines pour lesquels on utilise, dans un même cadre, des profilés ayant des sections trans- versales différentes. On a proposé, par exemple, de relier élasti- quement des segments de cadre, constitués par des profilés à âme unique, par des parties du cadre formées par des profilés Zorès.
Les extrémités des profilés à âme unique peuvent alors coulisser en étant guidées par les parties terminales des profilés Zorès, les extrémités des profilés, qui se recouvrent, étant serrées l'une
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contre l'autre par un dispositif de liaison à éclisses. Un cadre de soutènement de ce genre n'a pas été adopté en pratique car la liaison entre les extrémités recouvrantes des profilés est très sensible aux sollicitations en flexion et en torsion et un guidage certain des profilés à âme unique dans les profilés Zorès ne peut pas être obtenu. Il est connu,.en outre, de relier, par des articu- lations, les segments. d'un cadre formé par des profilés à âme unique et des segments de profilés Zorès.
Ces derniers sont alors constitués par deux tronçons qui peuvent coulisser l'un dans l'autre en se gui- dant mutuellement, ces tronçons étant reliés élastiquement entre eux par un dispositif à éclisse. A cause de ces articulations, non seulement les segments sont reliés entre eux, d'une manière articu- lée, dans le plan du cadre mais il se produit également l'effet nuisible que les segments du cadre peuvent se déplacer angulairement, les uns par rapport aux autres, autour de leur axe longitudinal et qu'un basculement des parties du cadre peut se produire hors du plan de cadre. Un tel cadre de soutènement n'a donc qu'une stabilité réduite.
Des essais ont montré que la stabilité contre le bascule- ment d'un cadre de soutènement est d'autant plus réduite que le rapport entre W x et Wy du profilé, utilisé pour sa constitution, est plus grand. Une stabilité contre le basculement, notablement moindre que celle des profilés Zorès, possèdent donc les profilés à âme unique (profilés en I, profilés Pokal et profilés en forme de rail) que l'on utilise pour des galeries ou couloirs de mines et dont le Wx est plusieurs fois plus grand, par exemple.quatre ou cinq fois plus grand, que leur W .
Comme des profilés à âme unique de ce genre ont, dans certaines conditions, une tendance à basculer hors du plan du cadre, on pert donc, dans certains cas et après un certain temps, l'avantage de leur résistance plus grande à la flexion dans le plan du cadre oomparativement à celle des autres profilés, par exemple des profilés Zorès.
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Les tronçons de profilés Zorès qui, dans les cadres connus de ce genre, sont reliés par articulation aux segments de profilés à âme unique et dont les moments résistants ne diffèrent pas notable- ment entre eux, présentent, par eux-mêmes, une stabilité contre le basculement, mais sont refoulés aisément hors du plan de cadre par les efforts transmis à ces tronçons, par l'intermédiaire des arti- culations, lors du basculement des segments à âme unique en étant ainsi obligés de basculer également.
Pour ces modes de réalisation connus la seule possibilité de réduire le risque de basculement est de produire un frottement par adhérence aussi grand que possible entre le cadre de soutènement et la paroi de la galerie ou du couloir. Non seulement il n'est pas toujours possible, dans les travaux miniers, dtapporter assez de soin à la formation de la paroi de la galerie pour qu'on obtienne un contact efficace avec frottement, mais ce contact n'est pas suf- fisant, lors d'une poussée puissante des roches, plus spécialement quand cette poussée est irrégulière, pour empêcher le basculement des segments de soutènement hors du plan du cadre.
En reliant entre eux les cadres de soutènement, placés à distance les uns des autres, par des tiges ou entretoises il n'est également pas possible d'ob- tenir un accroissement de la stabilité contre le basculement du cadre de soutènement mais seulement une égalisation de la stabilité réduite, contre le basculement, qui reste en moyenne constante, pour les différents cadres de soutènement.
Les cadres connus, constituée exclusivement par des pro- filés Zorès, ont une stabilité élevée contre le basculement mais possèdent, comparatiement aux profilés à âme unique qui n'ont pas cette stabilité et qui ont le même poids au mètre, un moment résis- tant plus petit par rapport à l'axe X, c'est-à-dire une résistance moindre à la flexion dans le plan du cadre.
Pour éviter les inconvénients susdits on propose,confor- mément à l'invention, de perfectionner un cadre de soutènement arqué ou annulaire, en acier, dans lequel des profilés à âme unique
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et des profilés Zorès sont placés les uns ;, la suite des autres dans le sens périphérique du cadre de manière à pouvoir coulisser les uns par rapport aux autres, en reliant rigidement et d'une manière résistant à la torsion et à la flexion, les extrémités li- bres des profilés Zorès aux extrémités voisines et sensiblement coaxiales des profilés à âme unique.
De cette façon, on maintient rigidement les profilés à âme unique, qui risquent de basculer, entre les tronçons des profilés Zorès qui résistent au basculement, de sorte que la tendance au basculement de ces profilés avec âme unique est diminuée d'une mainàre intense surprenante et que la sta, bilité de l'ensemble du cadre de soutènement est considérablement améliorée.
On a constaté que, dans des conditions normales, il n'est pas nécessaire, pour fabriquer un cadre de soutènement qui soit pratiquement stable au basculement, de constituer ce cadre sur tout s.on pourtour par des profilés Zorès mais qu'il est possible de se servir en même temps de profilés à âme unique, qui ne sont pas sta- bles contre le basculement mais qui sont plus résistants à la flexion dans le plan du cadre, quand ces derniers profilés sont reliés, par leurs extrémités, aux tronçons de profilés Zorès de manière à pou- voir résister à la torsion et à la flexion.
La stabilité contre le basculement des tronçons de profilés Zorès est ainsi transmise aux profilés à âme unique reliés rigidement à ces tronçons et raccordés coa@ialement à ceux-ci, ce qui augmente fortement et d'une manière inattendue la stabilité de l'ensemble du cadre de soutènement.
De plus, la constitution du cadre, proposée conformément à l'invention, permet, en utilisant dans une large mesure des profilés à âme unique dont le poids au mètre est relativement réduit, d'obtenir,.en inter- calant entre ces profilés, des tronçons de profilés Zorès qui peu- vent coulisser l'un dans l'autre tout en se guidant .mutuellement, un cadre de soutènement élastique qui, tout en ayant le même pou- voir sustentateur que les cadres de soutènement connus constitués entièrement par des profilés Zorès, a une stabilité contre le bas- culement qu@ est suffisante en pratique et qui est notablement plus léger et plus économique que ces derniers cadres.
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Avantageusement, on constitue le cadre de soutènement dans les parties de son pourtour qui sont à peu près perpendiculai- res à la direction de poussée principale par des profilés à âme unique et dans les parties de son pourtour qui forment un angle aig avec cette direction ou qui sont à peu près parallèles à celle-ci par des profilés Zorès. On obtient ainsi l'avantage que les parties périphériques du cadre, qui sont le plus fortement sollicitées en flexion, ont un Wx suffisamment grand et possèdent donc une résistan- ce élevée à la flexion dans le plan du cadre alors que les parties du pourtour du cadre, qui sont sollicitées en flexion et en torsion- par suite de la tension du cadre à basculer perpendiculairement au plan du cadre, ont un Wy notablement plus élevé.
Quand les tronçons de profilés, qui peuvent coulisser l'un dans l'autre en se guidant mutuellement, pénètrent de plus en plus l'un dans l'autre, la résistance à la flexion et à la torsion de ces tronçons de cadre est en outre, améliorée de plus en plus.. On obtient ainsi un cadre de soutènement dont la stabilité est suffisante pour les conditions qui se présentent dans les galeries ou couloirs de mines, les pro- filés de ce cadre s'adaptant aux sollicitations variables qui peu- vent se produire le long du pourtour du cadre de sorte qu'ils sont exposés, à un degré notablement moindre, à des déformations into- lérables que ceux des cadres de soutènement connus.
Des essais ont montré que pour obtenir une stabilité suffisante contre le basculement, il suffit, dans la plupart des cas, de limiter la longueur des tronçons des profilés Zorès, qui peuvent coulisser l'un dans l'autre en se guidant mutuellement, en se basant sur l'amplitude suivant laquelle, dans chaque cas, le cadre de soutènement doit pouvoir céder à la poussée des roches.
Les autres parties du pourtour du cadre peuvent, par conséquent, être constituées par des profilés à âme unique qui, pour un même poids au mètre que les profilés forés ont un Wx notamment plus élevé ou qui, pour un même W que les profilés Zorès, peuvent avoir un poids réduit en conséquence.
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Pour tous les modes de réalisation de l'invention, il est particulièrement avantageux d'utiliser des profilés Zorès pour lesquels le Wy est égal ou plus grand que le Wx.
Le dessin ci-annexé montre, à titre d'exemple, un mode de réalisation de' l'invention..
La fig.l montre un cadre de soutènement, établi selon l'invention, pour un couloir d'abattage avec fond plat.
Les figs. 2 et' 3 montrent, à plus grande échelle et res- pectivement en élévation et en coupe transversale suivant III-III fig.2, une partie de ce cadre.
Le cadre de soutènement, montré sur la fig.l, comprend dans sa partie supérieure 2 de son pourtour, qui est à peu près parallèle au plan de la veine 1 où,qui forme un angle aigu avec ce plan, un profilé en I dont les extrémités sont reliées coaxialement à des tronçons de profilés Zorès, qui prolongent le profilé 2, de manière telle que la liaison puisse résister à la torsion et à la flexion. Les tronçons 3 peuvent coulisser et sont guidés dans des tronçons de profilés Zorès 3a, ayant la même section transversale que les tronçons 3, les tronçons 3 et 3a étant serrés l'un contre l'autre par un dispositif de serrage 4. Aux extrémités libre des tronçons de profilés Zorès 3a sont reliés, de manière à pouvoir résister à la torsion et à la flexion, des tronçons coaxiaux 5 et 5a formés par des profilés en I.
Les profilés en I, désignés par 2, 5, 5a et les profilés Zorès 3, 3a ont, comme visible plus spécialement sur les figs. 2 et 3, la même hauteur et environ le même poids eu mètre. La liaison entre les profilés est constituée de manière telle que les plans coaxiaux longitudinaux, passant par l'axe Y de la section transver- sale des tronçons des profilés 2, 3, 3 ,5 et 5a se trouvent dans un même plan. Les faces externes 6,7 des tronçons des profilés reliés entre eux, qui se trouvent du côté des roches, perpendiculairement au cadre, et les faces externes 6a, 7a, qui se trouvent du côté du couloir, sont dans les prolongements les unes des autres aux endroits de liaison, comme visible sur les figs. 2 et 3.
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Les extrémités des profilés en I, désignés par 2, 5, 5a, sont soudées aux extrémités des profilés Zorès 3, 3a, pour l'exemple montré sur le dessin. On peut, toutefois, établir également d'au- très liaisons .rigides qui sont résistantes à la flexion et à la torsion, tout au moins dans le plan du cadre et dans le plan longi- tudinal des profilés, perpendiculaire audit plan du cadre, entre les extrémités des profilés Zorès et à âme unique, par exemple des dispositifs de liaisons par éclisses ou par boulons.
Comme visible sur les figs. 2 et 3, le fond des tronçons de profilés Zorès 3, 3a est découpé, à peu ,près sur une longueur correspondant à la hauteur du profilé, pour pouvoir recevoir la semelle, qui se trouve du côté de l'intérieur du couloir, du profilé en I désigné par 2, 5 ou 5a et cette semelle est soudée aux-bords de la partie découpée. De plus, les extrémités qui se recouvrent sur une longueur correspondant à peu près à la hauteur du profilé, des profilés en T, désignés par 2, 5, 5a, des profilés Zorès 3, 3a sont reliées entre elles par une plaque 8 soudée sur les faces externes 6, 7 des profilés, qui se trouvent du c8té des roches.
Quand on utilise des profilés en I, dont la largeur des semelles correspond à peu près à l'écartement interne ;des membrures latérales du profilé Zorès, on pourrait souder directement, sans avoir recours à la plaque 8 qui relie les deux profilés, les bords externes de la semelle supérieure du profilé en I aux faces internes des membrures latérales du profilé Zorès.
A la place de profilés ayant à peu près le même poids au mètre et à la même hauteur, on peut également relier entre eux des profilés ayant des hauteurs différentes ou des poids différents au mètre.
Le cadre de soutènement, montré sur la fig.l, comprend, à peu près sur les deux tiers de sa longueur périphérique, des pro- filés en I et sur un tiers seulement de cette longueur des profilés Zorès. La longueur des tronçons 3, 3a des profilés Zorès qui peu- vent coulisser l'un dans l'autre en se guidant mutuellement est limitée à celles correspondant à l'affaissement du toit auquel on peut s'attendre après l'abattage de la veine.
La partie supérieure
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du cadre de soutènement, formée par le profil@ @ ême unique 2, est orientée, en substance, perpendiculairement à la direction H de la poussée principale des roches alors que les deux tronçons ourvili- gnes coulissants 3,, 3a, qui sont raccordés aux deux extrémités du profilé 2, sont inclinés, dans le plan du cadre, suivant un'angle compris entre 45 et 902 par rapport à la direction H susdite.
Au lieu de constituer le cadre de soutènement comme montré sur la fig.l, on peut donner au segment de faite curviligne, par exemple par le profilé à âme unique- 2, une longueur plus grande qui s'étend à peu près sur la moitié du pourtour du cadre alors que les tronçons 3, 3a des profilés Zorès, qui sont raccordés à ses extré- mités, sont guidés par leurs extrémités libres jusqu'au sol du cou- loir. Les ailes des profilés Zorès 3, 3. peuvent se trouver du côté des roches ou du côté de l'intérieur du couloir.
L'objet de l'invention peut être appliqué non seulement à des cadres de soutènement arqués mais également à des cadres de soutènement annulaires pour des galeries, des couloirs et des puits de mines.
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Arced or annular support frames, made of steel, for mine galleries or corridors are known for which sections having different cross sections are used in the same frame. It has been proposed, for example, to elastically connect frame segments, formed by sections with a single core, by parts of the frame formed by Zorès sections.
The ends of the single-core profiles can then slide while being guided by the end parts of the Zorès profiles, the ends of the profiles, which overlap, being clamped together.
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against the other by a jointing device. A support frame of this type has not been adopted in practice because the connection between the overlapping ends of the profiles is very sensitive to bending and torsional stresses and a certain guiding of the single-core profiles in the Zorès profiles cannot to be obtained. It is known, moreover, to connect the segments by articulations. of a frame formed by single-core profiles and segments of Zorès profiles.
The latter are then formed by two sections which can slide one inside the other while guiding each other, these sections being elastically connected to each other by a splint device. Because of these joints, not only are the segments connected to each other in a hinged fashion in the plane of the frame, but there is also the deleterious effect that the segments of the frame can move angularly, one by one. relative to the others, around their longitudinal axis and that tilting of the parts of the frame may occur outside the frame plane. Such a support frame therefore has only reduced stability.
Tests have shown that the stability against tipping of a support frame is all the more reduced as the ratio between W x and Wy of the section, used for its constitution, is greater. Stability against tilting, notably less than that of Zorès profiles, therefore have single-web profiles (I-profiles, Pokal profiles and rail-shaped profiles) which are used for galleries or mine corridors and whose Wx is several times larger, e.g. four or five times larger, than their W.
As such single-web sections have, under certain conditions, a tendency to tilt out of the plane of the frame, the advantage of their greater resistance to bending in certain cases is therefore lost after a certain time. the plane of the frame compared to that of the other profiles, for example Zorès profiles.
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The sections of Zorès profiles which, in known frames of this type, are connected by articulation to the segments of profiles with a single web and whose resistance moments do not differ appreciably from each other, present, by themselves, a stability against tilting, but are easily forced out of the frame plane by the forces transmitted to these sections, via the articulations, during tilting of the single core segments, thus being forced to tilt as well.
For these known embodiments, the only possibility of reducing the risk of tipping is to produce as great an adhesion friction as possible between the support frame and the wall of the gallery or corridor. Not only is it not always possible, in mining works, to take enough care in the formation of the gallery wall so that effective contact with friction is obtained, but this contact is not sufficient, during a powerful push of rocks, more especially when this push is irregular, to prevent tilting of the support segments out of the plane of the frame.
By connecting the support frames, placed at a distance from each other, by rods or spacers, it is also not possible to obtain an increase in stability against tilting of the support frame, but only an equalization. reduced stability, against tilting, which remains constant on average, for the different support frames.
The known frames, consisting exclusively of Zorès profiles, have a high stability against tilting but have, compared to single-core profiles which do not have this stability and which have the same weight per meter, a resistance moment. smaller in relation to the X axis, i.e. less resistance to bending in the plane of the frame.
In order to avoid the aforementioned drawbacks, it is proposed, in accordance with the invention, to improve an arched or annular support frame, made of steel, in which sections with a single core
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and Zorès profiles are placed one after the other in the peripheral direction of the frame so as to be able to slide with respect to each other, connecting rigidly and in a manner resistant to torsion and bending, the free ends of the Zorès profiles at the neighboring and substantially coaxial ends of the single-core profiles.
In this way, the single-core profiles, which risk tipping, are rigidly maintained between the sections of the Zorès profiles which resist tilting, so that the tendency to tilt of these profiles with a single core is surprisingly reduced. and that the stability of the entire support frame is considerably improved.
It has been observed that, under normal conditions, it is not necessary, in order to manufacture a support frame which is practically stable to tilting, to constitute this frame on all its perimeter by Zorès profiles but that it is possible to use at the same time single web profiles, which are not stable against tilting but which are more resistant to bending in the plane of the frame, when the latter profiles are connected, by their ends, to the sections of Zorès profiles in such a way as to be able to resist torsion and bending.
The stability against tilting of the sections of Zorès profiles is thus transmitted to the single-core profiles rigidly connected to these sections and coa @ ially connected to them, which greatly and unexpectedly increases the stability of the entire system. support frame.
In addition, the construction of the frame, proposed in accordance with the invention, makes it possible, by using to a large extent single-core sections whose weight per meter is relatively reduced, to obtain, by interposing between these sections, sections of Zorès profiles which can slide one inside the other while being mutually guided, an elastic support frame which, while having the same lifting power as the known support frames consisting entirely of Zorès profiles, has a stability against tipping which is sufficient in practice and which is notably lighter and more economical than these latter frames.
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Advantageously, the retaining frame is formed in the parts of its periphery which are approximately perpendicular to the main thrust direction by single-web sections and in the parts of its periphery which form an acute angle with this direction or which are roughly parallel to it by Zorès profiles. The advantage is thus obtained that the peripheral parts of the frame, which are the most heavily stressed in bending, have a sufficiently large Wx and therefore have a high resistance to bending in the plane of the frame, while the parts of the periphery of the frame frame, which are stressed in bending and torsion as a result of the frame's tension to tilt perpendicular to the plane of the frame, have a significantly higher Wy.
When the profile sections, which can slide one inside the other by guiding each other, penetrate more and more into each other, the bending and torsional resistance of these frame sections is in furthermore, improved more and more .. A support frame is thus obtained whose stability is sufficient for the conditions which arise in the galleries or corridors of mines, the profiles of this frame adapting to the variable stresses which little. - wind occur along the perimeter of the frame so that they are exposed, to a significantly lesser degree, to intoerable deformations than those of known support frames.
Tests have shown that to obtain sufficient stability against tipping, it is sufficient, in most cases, to limit the length of the sections of the Zorès profiles, which can slide one inside the other by guiding each other, by based on the extent to which, in each case, the support frame must be able to yield to rock thrust.
The other parts of the perimeter of the frame can therefore be made up of single-core profiles which, for the same weight per meter as the drilled profiles have a particularly higher Wx or which, for the same W as the Zorès profiles, may have a reduced weight accordingly.
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For all the embodiments of the invention, it is particularly advantageous to use Zores profiles for which the Wy is equal to or greater than the Wx.
The accompanying drawing shows, by way of example, one embodiment of the invention.
The fig.l shows a support frame, established according to the invention, for a slaughter corridor with a flat bottom.
Figs. 2 and '3 show, on a larger scale and respectively in elevation and in cross section along III-III fig.2, a part of this frame.
The support frame, shown in fig.l, comprises in its upper part 2 of its periphery, which is approximately parallel to the plane of the vein 1 where, which forms an acute angle with this plane, an I-section of which the ends are connected coaxially to sections of Zorès profiles, which extend the profile 2, so that the connection can withstand torsion and bending. The sections 3 can slide and are guided in sections of Zorès profiles 3a, having the same cross section as the sections 3, the sections 3 and 3a being clamped against each other by a clamping device 4. At the free ends Zorès sections 3a are connected, so as to be able to resist torsion and bending, coaxial sections 5 and 5a formed by I-sections.
The I-sections, designated by 2, 5, 5a and the Zorès sections 3, 3a have, as can be seen more especially in FIGS. 2 and 3, the same height and approximately the same weight per meter. The connection between the profiles is formed in such a way that the longitudinal coaxial planes, passing through the Y axis of the cross section of the sections of the profiles 2, 3, 3, 5 and 5a lie in the same plane. The external faces 6.7 of the sections of the sections connected to each other, which are on the side of the rocks, perpendicular to the frame, and the external faces 6a, 7a, which are on the side of the corridor, are in the extensions of each other at the places of connection, as visible in figs. 2 and 3.
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The ends of the I-sections, designated by 2, 5, 5a, are welded to the ends of the Zorès sections 3, 3a, for the example shown in the drawing. It is, however, also possible to establish other very rigid connections which are resistant to bending and torsion, at least in the plane of the frame and in the longitudinal plane of the sections, perpendicular to said plane of the frame, between the ends of Zorès profiles and with a single core, for example connecting devices using fish plates or bolts.
As visible in figs. 2 and 3, the bottom of the sections of Zorès profiles 3, 3a is cut, approximately, over a length corresponding to the height of the profile, to be able to receive the sole, which is on the side of the interior of the corridor, of the I-section designated by 2, 5 or 5a and this sole is welded to the edges of the cut part. In addition, the ends which overlap over a length corresponding approximately to the height of the profile, of the T-profiles, designated by 2, 5, 5a, of the Zores profiles 3, 3a are connected to each other by a plate 8 welded to the outer faces 6, 7 of the profiles, which are located on the side of the rocks.
When using I-sections, the width of the flanges of which roughly corresponds to the internal spacing; of the side members of the Zorès section, we could weld directly, without having to resort to the plate 8 which connects the two sections, the edges of the upper flange of the I-section to the internal faces of the side members of the Zorès section.
Instead of profiles having approximately the same weight per meter and at the same height, it is also possible to connect together profiles having different heights or different weights per meter.
The support frame, shown in fig.l, comprises approximately two-thirds of its peripheral length of I-sections and only one-third of this length of Zorès sections. The length of the sections 3, 3a of the Zorès sections which can slide one inside the other by guiding each other is limited to those corresponding to the sagging of the roof which can be expected after the cutting of the vein. .
The upper portion
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of the support frame, formed by the single profile @ @ the same 2, is oriented, in substance, perpendicular to the direction H of the main thrust of the rocks, while the two sliding sections 3 ,, 3a, which are connected to the two ends of the section 2 are inclined in the plane of the frame, according to un'angle between 45 and 902 relative to the aforementioned direction H.
Instead of constituting the supporting frame as shown in fig. 1, the curvilinear ridge segment, for example by the single-web section 2, can be given a greater length which extends approximately over half of the perimeter of the frame while the sections 3, 3a of the Zores profiles, which are connected at its ends, are guided by their free ends to the floor of the corridor. The wings of the Zorès 3, 3 profiles can be on the side of the rocks or on the side of the interior of the corridor.
The object of the invention can be applied not only to arched support frames but also to annular support frames for galleries, corridors and mine shafts.