FR2501780A1 - Dispositif de stabilisation de roches par friction et son procede de mise en place, utilisable pour la stabilisation du toit et des parois des galeries de mines - Google Patents
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Abstract
L'INVENTION CONCERNE LES DISPOSITIFS DE STABILISATION DE ROCHES PAR FRICTION. ELLE SE RAPPORTE A UN DISPOSITIF 10 COMPORTANT UNE FENTE 14 DELIMITEE PAR DEUX BORDS 12 FORMANT DES DISPOSITIFS DE CLAVETAGE. UN OUTIL 20 AYANT UNE PARTIE EVASEE EST GLISSE SUR LES BORDS 12 AFIN QU'IL RAPPROCHE CEUX-CI. LORSQUE LE DISPOSITIF 10 EST AINSI CONTRACTE, IL EST PLACE DANS UN TROU ET L'OUTIL EST RETIRE SI BIEN QUE LE DISPOSITIF 10 S'ECARTE ET STABILISE LE SOL. APPLICATION A LA STABILISATION DU TOIT ET DES PAROIS DES GALERIES DE MINES.
Description
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La présente invention concerne les dispositifs de stabilisation des roches par friction, ainsi que des procédés de mise en place de ces dispositifs dans des trous percés dans le sous-sol; elle concerne en particulier un tel dispositif de stabilisation qui a une configuration fa- cilitant sa contraction afin que son introduction dans un trou sous- dimensionné soit facilitée, ainsi qu'un procédé
d'introduction d'un tel dispositif dans des trous sous-
dimensionnés formés dans la structure du sol.
Les dispositifs de stabilisation de roches par friction ne sont utilisés que depuis relativement peu de temps pour la stabilisation de la structure du sol, comme décrit par exemple dans les brevets des Etats-Unis
d'Amérique no 3 922 867 et 4 012 913.
Les dispositifs de stabilisation de roches par friction décrits dans ces brevets comportent des corps de forme générale tubulaire, pouvant être fendus axialement
et ayant, à l'état libre, une section de dimension prédé-
terminée supérieure à la dimension transversale des trous
formés dans la structure du sol et dans lesquels ils doi-
vent être introduits. Ainsi, il faut une force considérable de poussée pour que les dispositifs pénètrent dans un trou sous-dimensionné. Le dispositif de stabilisation doit se contracter pour permettre l'introduction, et la fente se ferme pratiquement pendant l'introduction alors que, après
l'introduction, le dispositif de stabilisation essaie de re-
prendre sa dimension d'origine à l'état libre, si bien qu'il
s'accroche fermement par frbtion à la paroi du trou et sta-
bilise en conséquence la structure du sol.
L'invention concerne un dispositif de stabilisation de roches par friction comprenant un dispositif facilitant sa contraction avant l'introduction, afin qu'il puisse être installé sous forme contractée dans un trou sous-dimensionné,
ainsi qu'un procédé qui comprend la contraction avant l'in-
traduction, l'introduction et la suppression de la contrac-
tion de tels dispositifs de stabilisation par friction.
L'invention concerne en particulier un dispositif
de stabilisation de roches par friction destiné à être in-
troduit dans un trou formé dans la structure du sol afin que celle-ci soit stabilisée, ce dispositif comprenant un corps de forme générale tubulaire, ayant un axe longitudinal et des parois.destinées à coopérer par friction avec la sur- face d'un trou formé dans la structure du sol, le corps ayant,
à l'état libre, une première dimension transversale prédéter-
minée supérieure à la dimension transversale d'un trou dans lequel il doit être introduit; le corps a aussi une fente -10 axiale coupant la paroi et permettant au corps de prendre une seconde dimension transversale contractée plus petite que
la première dimension transversale et que la dimension trans-
versale d'un trou dans lequel il doit être introduit si bien que la paroi a des surfaces en regard qui sont distantes et parallèles à l'axe et qui (1) délimitent la fente entre elles, et (2) ont des dispositifs de clavetage formés près
des surfaces délimitant la fente de manière que ces disposi-
tifs subissent les forces de contraction et, en fonction de ces forces rapprochent l'une de l'autre les surfaces
qui délimitent la fente.
L'invention concerne un dispositif de stabilisation de roches par friction destiné à être introduit dans un trou
formé dans la structure du sol afin que celle-ci soit sta-
bilisée, ce dispositif de stabilisation comprenant un corps de forme générale tubulaire, ayant un axe central longitudinal
et des parois destinées à coopérer par friction avec la sur-
face d'un trou formé dans la structure du sol, le corps ayant
aussi un dispositif délimitant une séparation axiale de lar-
geur déterminée dans la paroi, et un dispositif délimitant deux surfaces distantes de portée, solidaires du corps et
mobiles l'une par rapport à l'autre afin que ladite sépara-
tion puisse varieret prendre une largeur autre que ladite
largeur donnée.
L'invention concerne aussi un procédé d'introduc-
tion d'un dispositif de stabilisation de roches par friction
dans un trou formé dans la structure du sol afin que celle-
ci soit stabilisée, le trou ayant une dimension transversale donnée alors que le dispositif de stabilisation, lorsqu'il est à l'état libre, a une première dimension transversale supérieure à cette dimension donnée du trou mais pouvant se
contracter élastiquement jusqu'à une seconde dimension trans-
versale à l'état contractéqui est légèrement inférieure à la- dite dimension donnée du trou; le procédé comprend la mise en coopération par glissement du dispositif de stabilisation et d'un dispositif destiné à provoquer la contraction du dispositif de stabilisation afin qu'il prenne sa seconde dimension transversale à l'état contracté,l'introduction du dispositif contracté de stabilisation dans le trou, et la séparation du dispositif de contraction afin que le dispositif de stabilisation ne soit plus retenu,à l'état contracté par
le dispositif.
D'autres caractéristiques et avantages de l'inven-
tion seront mieux compris à la lecture de la description qui
va suivre d'exemples de réalisation et en se référant au dessin annexé sur lequel - la figure l est une perspective partielle de l'extrémité d'un dispositif de stabilisation de roches par friction selon un mode de réalisation de l'invention, avec un dispositif de serrage utilisé avec lui; - la figure 2 est une perspective discontinue du dispositif de stabilisation et de son dispositif de serrage représentCssur la figure 1, mais dans leur position de coopération; - la figure 3 est une élévation avec des parties arrachées d'une variante de dispositif de stabilisation de roches par friction selon l'invention, coopérant avec un autre type d'outil de contraction; et - la figure 4 est une coupe suivant la ligne 44
de la figure 3.
Le brevet précité des Etats-Unis d'Amérique no 3 922 867 décrit un mode de réalisation de dispositif de stabilisation de roches par friction qui peut comporter
une fente disposée axialement. Un tel dispositif 10 de sta-
bilisation est représenté sur les figures l et 2 et, dans
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ce mode de réalisation, les bords 12 de la fente 14 sont repliés vers l'intérieur, vers l'axe central 16. Selon l'invention, le dispositif de stabilisation est contracté
par application de forces afin que les surfaces 18 en re-
gard se rapprochent et que les bords 12 forment des surfa- ces d'appui ou de clavetage. Ainsi, les bords 12 coopèrent par coulissement avec un dispositif 20 de serrage. Ce dernier qui a une section sensiblement en U, a une extrémité élargie ou évasée 21 de largeur suffisante pour qu'elle se
mette à cheval sur les bords 12 d'une extrémité du disposi-
tif de stabilisation et puisse glisser sur eux. Ensuite,
le dispositif 20 est repoussé le long du dispositif de sta-
bilisation en direction axiale afin que les surfaces 18 se rapprochent comme décrit précédemment. Le dispositif 10 de stabilisation qui présente alors une fente 14 pratiquement
fermée, est tel que les bords 12 forment des nervures pa-
rallèles très rapprochées. Le dispositif 20, lorsqu'il glisse axialement le long des bords 12, joue le rôle d'une rainure qui maintient les bords 12 de "clavetage"
en coopération étroite si bien que le dispositif 10 de sta-
bilisation reste à l'état contracté. Le dispositif 10,
ayant alors une dimension transversale ou une section lé-
gèrement inférieure à celle du trou formé dans la structure du sol dans lequel il doit être installé peut alors être introduit librement par coulissement dans ce trou. Lorsque le dispositif contracté 10 a été placé dans le trou, il
peut être relâché afin qu'il reprenne sa première dimen-
sion transversale libre. A cet effet, le dispositif 20 de
serrage ou de contraction a un orifice 22 formé à sa par-
tie inférieure et pouvant être saisi par un outil. Le sim-
ple retrait du dispositif 20 par coulissement libère le dis-
positif 10 de stabilisation et celui-ci s'écarte vers l'ex-
térieur et vient au contact de la paroi du trou.
Le brevet des Etats-Unis d'Amérique no 4 012 913 décrit une variante de ce dispositif de stabilisation de roches par friction dans laquelle les bords de la fente
se recouvrent ou peuvent se recouvrir.
Les figures 3 et 4 représentent une variante de dispositif de stabilisation selon l'invention, correspondant
au mode de réalisation décrit dans ce dernier brevet cité.
Les bords 12a et 12b qui délimitent une "fente à recouvre-
ment" 14a, en sens opposés afin que les bords délimitent des nervures parallèles et disposées en regard. Une lame 24 d'espacement peut alors étre introduite entre les bords 12a et 12b qui sont ainsi écartés et provoquent la contraction du dispositif lOa de stabilisation. Après l'introduction dans le trou de ce dispositif contracté lOa, l'enlèvement de la lame 24 suffit, par traction exercée par l'ouverture 22a de l'outil pour que les bords placés en regard 12a et
12b se rapprochent si bien que le dispositif lOa de stabi-
lisation peut s'écarter en augmentant sa dimension transver-
sale.
Les conditions extrêmement corrosives existant dans les mines posent de sérieux problèmes et en conséquence on considère souvent qu'il est souhaitable d'appliquer un revêtement de protection contre la corrosion aux dispositifs 10 et iQa de stabilisation. Cependant, le procédé connu d'installation des dispositifs de stabilisation dans des
trous sous-dimensionnés, par application d'une force con-
sidérable mais indispensable de poussée, détruit les revé-
tements des dispositifs de stabilisation. La paroi du trou arrache simplement le revêtement de la surface. C'est pour cette raison que le procédé d'introduction de dispositif de
stabilisation selon l'invention est particulièrement avanta-
geux. Le dispositif revêtu est contracté afin que sa dimen-
sion soit inférieure à celle du trou si bien que ce dernier
n'a aucun contact abrasif important avec le revêtement pen-
dant l'introduction du dispositif. Ensuite, ce dernier peut simplement s'écarter et le revêtement vient en contact avec
la paroi du trou sans perturbation.
Le journal des brevets Patent Journal de Republique Sud Africaine d'août 1979 a publié le brevet de République
Sud Africaine no 78/5306. Ce brevet est indiqué comme reven-
diquant la priorité d'une demande de brevet suédois
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nO 7711060-9 du 3 octobre 1977. La demande de République
Sud Africaine concerne un procédé d'introduction d'un "bou-
lon de toit à friction" dans un trou du toit ou d'une paroi d'une cavité souterraine, permettant un ancrage du toit ou de la paroi, le boulon ayant un corps de forme générale an- nulaire d'un bout à l'autre et une fente formée dans son épaisseur et'destinée à permettre une compression radiale,
un trou étant formé dans le toit ou la paroi avec un dia-
mètre inférieur à celui du corps lorsque celui-ci n'est pas comprimé; ce procédé est caractérisé par la compression radiale du corps à un diamètre nettement inférieur à celui
du trou, la fixation du corps à l'état comprimé, l'in-
troduction du corps comprimé dans le trou, et l'expansion du corps de manière qu'il vienne au contact de la paroi du
trou après avoir été introduit dans celui-ci.
Ce brevet de République Sud Africaine décrit un procédé qui n'est pas très différent de celui de l'invention
et qui comprend l'introduction d'un dispositif de stabilisa-
tion de roches par friction dans un trou formé dans la struc-
ture du sol afin que celle-ci soit stabilisée, le trou ayant
une dimension transversale donnée, le dispositif de stabili-
sation ayant, à l'état libre, une première dimension trans-
versale supérieure à ladite dimension donnée et pouvant se
contracter élastiquement afin qu'il prenne une seconde di-
mension transversale à l'état contracté qui est légèrement inférieure à ladite dimension donnée du trou; ce procédé comprend le glissement d'un dispositif le long du dispositif de stabilisation afin que ce dernier se contracte et prenne
une seconde dimension transversale, l'introduction du dispo-
sitif contracté de stabilisation dans le trou, et l'enlè-
vement du dispositif de contraction afin que le dispositif
de stabilisation soit libéré et puisse s'écarter.
Le procédé décrit dans le brevet précité de République Sud Africaine et le procédé selon l'invention
diffèrent au moins sur un point. Le procédé selon l'inven-
tion comprend la mise en coopération par glissement du dis-
positif de stabilisation et d'un dispositif 20 de contraction
et concerne donc un procédé commode de contraction du dis-
positif de stabilisation qui a été introduit dans le trou, une nouvelle fois, en vue de son extraction du trou. Il est souvent souhaitable qu'un tel dispositif de stabilisation qui a été mis en place dans un trou soit retiré afin qu'il
permette une étude des effets de la corrosion, de l'abra-
sion, etc. subis par le dispositif. En conséquence, le pro-
cédé selon l'invention est réversible de façon souhaitable.
Le procédé décrit dans le brevet précité de République Sud-
Africaine concerne l'introduction irréversible d'un dispo-
sitif de stabilisation car, dans les modes de réalisation décrits, il nécessite la découpe de bandes de retenue après l'introduction. Lorsque les bandes ont été coupées, il n'y
a aucun moyen de provoquer une nouvelle contraction du dis-
positif de stabilisation afin qu'il puisse être retiré d'un trou. Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art aux dispositifs et procédés qui viennent d'être décrits uniquement à titre d'exemples
non limitatifs sans sortir du cadre de l'invention.
Claims (17)
1. Dispositif de stabilisation de roches par friction (10, 10a) destiné à être introduit dans un trou formé dans la structure du sol afin qu'elle soit stabilisée, du type qui comprend - un corps de forme générale tubulaire,
le corps ayant un axe longitudinal (16) et une pa-
roi destinée à coopérer par friction avec la surface d'un trou formé dans la structure du sol,
le corps ayant, à l'état libre, une première di-
mension transversale prédéterminée supérieure à la dimension transversale d'un trou dans lequel il doit être introduit, et le corps ayant aussi une fente disposée axialement (14, 14a) formée dans la paroi et permettant au corps d'avoir une seconde dimension transversale contractée inférieure à
la première dimension transversale et à la dimension trans-
versale du trou dans lequel il doit être introduit, ledit dispositif de stabilisation étant caractérisé en ce que la paroi a des surfaces axiales et distantes en regard (18) qui (1) délimitent la fente entre elles, et (2) ont des
dispositifs de clavetage (12) formés à proximité des sur-
faces délimitant la fente de manière que ces dispositifs d'une part permettent le coulissement d'un outil (22, 24)
et d'autre part, lors de ce coulissement de l'outil, dépla-
cent les surfaces (18) délimitant la fente l'une par rap-
port à l'autre en provoquant une contraction du corps.
2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé
en ce que les dispositifs de clavetage comportent des ner-
vures sensiblement parallèles et axiales (12; 12a, 12b).
3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé
en ce que les nervures (12; 12a, 12b) dépassent en direc-
tion sensiblement radiale par rapport à l'axe longitudinal (16).
4. en ce rieur Dispositif selon la revendication 3, caractérisé
que les nervures (12; 12a) dépassent vers l'inté-
du corps.
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5. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un dispositif de serrage (20, 24) destiné à coulisser le long de la paroi dont il peut être retiré et maintenant le corps à l'état contracté si bien que celui-ci prend sa seconde dimension.
6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que le dispositif de serrage comporte un dispositif
formant une rainure destinée à glisser le long des dispo-
sitifs de clavetage.
7. Dispositif de stabilisation de roches par fric-
tion (10, 10a) destiné à être introduit dans un trou formé dans la structure du sol afin que celle-ci soit stabilisée, caractérisé en ce qu'il comprend un corps de forme générale tubulaire, le corps ayant un axe central longitudinal (16)
et une paroi destinée à coopérer par friction avec la sur-
face d'un trou formé dans la structure du sol, le corps ayant aussi un dispositif délimitant une séparation axiale (14, 14a) de largeur donnée dans la paroi, et un dispositif délimitant deux surfaces distantes
d'appui (18) solidaires du corps et mobiles l'une par rap-
port à l'autre afin que ladite séparation axiale varie et
prenne une largeur autre que ladite largeur donnée.
8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que les surfaces d'appui sont formées par les bords
axiaux (18) de la paroi.
9. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que les bords (18) sont repliés vers l'intérieur et
dirigés sensiblement vers l'axe central (16).
10. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un dispositif de serrage (20, 24) coulissant par rapport au corps et destiné à maintenir
les bords (18) relativement près l'un de l'autre.
11. Dispositif selon la revendication 10, caractérisé
en ce que le dispositif de serrage comporte un organe allon-
gé (20) ayant une section sensiblement en U.
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12. Procédé d'introduction d'un dispositif de stabili-
sation de roches par friction (10, 1Da) dans un trou formé dans la structure du sol afin que celle-ci. soit stabilisée,
le trou ayant une dimension transversale donnée, le dispo-
sitif de stabilisation ayant, à l'état libre, une première dimension transversale supérieure a ladite dimension donnée
et pouvant se contracter élastiquement en prenant une se-
conde dimension transversale légèrement inférieure à ladite dimension donnée du trou, ledit procédé étant caractérisé en ce qu'il comprend
le déplacement relatif par coulissement du dispo-
sitif de stabilisation et d'un dispositif (20, 24) de contraction du dispositif de stabilisation afin qu'il prenne sa seconde dimension transversale,
l'introduction du dispositif contracté de stabili-
sation dans le trou, et la séparation du dispositif de contraction afin que le dispositif de stabilisation ne soit plus retenu à
l'état contracté.
13. Procédé selon la revendication 12, caractérisé en
ce que l'opération de contraction comprend la mise en coo-
pération du dispositif de stabilisation (10, lOa) avec un
dispositif de serrage qui provoque la contraction.
14. Procédé selon la revendication 13, caractérisé en ce que la mise en coopération du dispositif de serrage et du dispositif de stabilisation comprend le contact avec les surfaces libres distantes (12, 12a, 12b) du dispositif de stabilisation (10, 1ia) et le déplacement de ces surfaces par application de forces afin qu'elles soient rapprochées l'une de l'autre et qu'elles soient retenues à cet état rapproché.
15. Procédé selon la revendication 13, caractérise en ce qu'il comprend en outre la formation de deux surfaces distantes d'appui (12) sur le dispositif de stabilisation (10), et l'opération de contraction comprend le serrage des
surfaces d'appui afin qu'elles se rapprochent, par applica-
tion de forces convenables.
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16. Procédé selon la revendication 15, caractérisé en ce qu'il comprend en outre la formation dans le dispositif de stabilisation (10, 10a) d'une séparation axiale (14, 14a) de largeur donnée, cette formation comprenant la réalisation de surfaces d'appui (12; 12a, 12b) de part et d'autre de
ladite séparation.
17. Procédé d'introduction d'un dispositif de stabili-
sation de roches par friction (10, 10a) dans un trou formé dans la structure du sol afin que celle-ci soit stabilisée, le trou ayant une dimension transversale donnée alors que
le dispositif de stabilisation, à l'état libre, a une pre-
mière dimension transversale supérieure à ladite dimension donnée et pouvant se contracter élastiquement en prenant
une seconde dimension transversale qui est légèrement in-
férieure à ladite dimension donnée du trou, ledit procédé étant caractérisé en ce qu'il comprend la contraction du dispositif de stabilisation (10, lOa) afin qu'il ait sa seconde dimension transversale,
la mise en coopération du dispositif de stabili-
sation avec un dispositif (20, 24) de retenue de ce dispo-
sitif de stabilisation à l'état contracté avec sa seconde dimension, par coulissement, l'introduction du dispositif de stabilisation dans le trou, et
la séparation du dispositif de retenue et du dis-
positif de stabilisation afin que ce dernier s'écarte de
sa seconde dimension vers sa première dimension.
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