FR2595406A1 - Procede et dispositif pour effectuer un renforcement de roche par fil metallique - Google Patents
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Abstract
L'INVENTION CONCERNE UN PROCEDE ET UN DISPOSITIF POUR LE RENFORCEMENT DE ROCHE PAR FILS METALLIQUES, SELON LEQUEL DES TROUS SONT FORES DANS LA ROCHE AU TRAVERS D'UN CORPS DE MINERAI 1 ET UN FIL METALLIQUE 4 EST POUSSE DANS CES TROUS. POUR QUE LES FILS METALLIQUES N'EMPECHENT PAS L'EVACUATION DU MINERAI DU CORPS, LE FIL METALLIQUE EST AFFAIBLI, AVANT DE PASSER DANS LE TROU, EN AU MOINS UN POINT 4A, 4B DE FACON QUE LE FIL SE ROMPE AU POINT D'AFFAIBLISSEMENT LORS DE L'ABATTAGE DU MINERAI, L'AFFAIBLISSEMENT ETANT PRODUIT PAR DURCISSEMENT DU METAL DU FIL. APPLICATION AUX EXPLOITATIONS MINIERES.
Description
La présente invention concerne un procédé etun dispositifpour effectuer un
renforcement de roche par fil métallique, selon lequel des trous sont forés dans une roche au travers d'un corps de minerai et un fil métallique est poussé dans les trous forés. Pour le renforcement mécanisé de roche, il est connu d'utiliser un fil métallique continu comme élément de renforcement à placer dans le trou foré. Les trous sont forés dans la roche au moyen d'un équipement de forage à tige prolongatrice et ensuite un fil métallique est poussé dans le
trou, qui est rempli de béton soit à l'avance soit simultané-
ment. Le fil métallique se compose usuellement d'un matériau qui est riche en carbone et qui a une grande résistance à la traction. La fonction d'un renforcement par fil métallique est de supporter et de renforcer les lisières d'une zone de travail et les colonnes portantes laissées entre les corps de minerai dans une excavation souterraine ainsi que le plafond du corps de minerai lors d'un mode d'exploitation par abattage et remblayaqe. Dans l'excavation effectuée au-dessus du sol, des fils métalliques peuvent être utilisés pour
supporter des fronts de roche à pente raide.
Quand une roche est renforcée au moyen de fils métalliques métalliques engagés jusque dans le corps de minerai ou au travers de celui-ci, de grosses difficultés sont causées par les fils métalliques restants à l'intérieur du minerai en relation avec l'abattage par explosion du minerai et
l'évacuation du minerai après l'abattage par explosion.
Puisque les fils métalliques ne sont pas rompus pendant l'abattage par explosion, ils peuvent arracher de la roche à l'extérieur du corps de minerai. L'abattage par explosion ne détache pas toujours entièrement le minerai des fils mais
des blocs de différentes dimensions restent collés aux fils.
Les fils et les blocs collés sur ceux-ci retardent et entra-
vent l'évacuation du minerai et ils peuvent même empêcher l'éva-
cuation du corps de minerai, en créant ainsi des dépenses considérables. Après que le corps de minerai a été évacué, des fils métalliques y restent accrochés, avec même des gros blocs adhérant sur eux. Lorsque le fil métallique et la liaison entre les blocs et le fil sont affaiblis par corrosion, les blocs commencent à tomber des parois du corps de minerai et la mine doit être fermée pour des raisons de sécurité. Dans ce qu'on appelle le mode d'exploitation par abattage-et-remblayage, des fils métalliques ayant une longueur correspondant à la profondeur de la couche de minerai abattue restent suspendus au plafond après l'abattage par explosion et ces fils doivent être coupés
avant un abattage ultérieur.
Pour éviter ces difficultés, un procédé connu a consisté à creuser des tunnels dans la roche sur les côtés du corps de minerai, les parties de la roche adjacentes au corps de minerai étant renforcées par fils métalliques à partir desdits tunnels. Cependant la direction des fils de renforcement est alors pratiquement identique à la direction de la surface de lisière à supporter de sorte que la surface supportée a tendance à tomber dans le corps de minerai. Les
éléments de renforcement ne sont soumis à aucune traction.
Il est également connu de creuser des tunnels dans la roche à l'extérieur du corps de minerai, les fils métalliques étant engagés dans la roche dans une zone adjacente au corps de minerai à partir de l'intérieur desdits tunnels. Il est alors nécessaire de creuser des tunnels pour le renforcement par fils métalliques, et les longueurs des trous ainsi que les longueurs des fils doivent être grandes
pour réduire au minimum le nombre de tunnels.
L'objet de la présente invention est de créer un procédé qui élimine les inconvénients précités et qui permette de renforcer la roche au moyen de fils métalliques passant au travers du corps de minerai sans entraver ainsi l'abattage du minerai et léàvacuation du corps de minerai. Cet objectif est atteint au moyen d'un procédé conforme à l'invention, qui est caractérisé en ce que le fil métallique est affaibli en au moins un point avant d'être poussé dans le trou, afin que le fil soit rompu au point d'affaiblissement
sous l'action d'un abattage par explosion.
L'invention est basée sur l'idée que la roche est renforcée par des fils métalliques traversant le corps de minerai comme précédemment, mais les parties des fils métalliques qui sont placées à l'intérieur du corps de minerai sont agencées de telle sorte qu'elles soient rompues sous l'action d'un abattage par explosion afin qu'elles n'entravent pas le traitement ultérieur du corps de minerai. Dans ce but, les fils métalliques sont agencés de façon à se rompre lorsqu'ils sont soumis aux contraintes engendrées par l'abattage par explosion, par exemple en un point adjacent à la surface de lisière du corps de minerai et éventuellement en plusieurs points à l'intérieur du corps de minerai. Dans le cas d'un mode d'exploitation par abattage-et-remblayage, les fils métalliques sont agencés de façon à se rompre par exemple à intervalles de cinq mètres aux surfaces de
lisières des zones abattues par explosion.
Le moyen le plus simple, le plus aisé et.le moins'
coûteux d'affaiblissement du fil métallique consiste à effec-
tuer un durcissement localisé de celui-ci. Le fil est chauffé au rouge et ensuite il est refroidi de telle sorte que le matériau du fil, riche en carbone, soit durci par trempe et puisse aisément se rompre. Les forces de flexion, de traction et de cisaillement engendrées par l'abattage par
explosion rompent le fil aux points affaiblis.
Quand le fil métallique est affaibli par durcisse-
ment, son aspect n'est pas modifié et il ne se forme aucun point de discontinuité, aucune arête vive ou analogue; le seul effet consiste en ce que la résistance est diminuée au point de durcissement. Un fil métallique affaibli peut être poussé dans le trou foré de façon analogue à un fil non
affaibli.
En outre le durcissement peut être effectué rapidement. Par exemple un chauffage par résistance, par induction ou à la flamme et un refroidissement par exemple par
eau ou par un autre moyen prennent seulement quelques secondes.
L'affaiblissement d'un fil métallique par durcissement peut être mécanisé d'une façon simple et il peut être effectué
en relation avec l'étape de renforcement de roche.
L'invention concerne par conséquent également un dispositif de renforcement de roche par fil métallique servant à la mise en oeuvre du procédé conforme à l'invention, ledit dispositif comprenant un magasin de fil métallique et un mécanisme distributeur pour transférer un fil métallique du magasin jusque dans un trou foré. Le dispositif est caractérisé par des moyensde durcissement placésdans le trajet du fil métallique pour affaiblir localement ce fil métallique. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mis en évidence dans la suite de la
description, donnée à titre d'exemple non limitatif, en
référence aux dessins annexés dans lesquels: les figures 1 à 3 représentent des vues en coupe schématiques montrant trois moyens différents de mise en oeuvre du procédé de renforcement par fil métallique conforme à l'invention,
la figure 4 est une vue latérale d'un dispositif de renforce-
ment de roche par fil métallique pour la mise en oeuvre du procédé conforme à l'invention, et les figures 5 et 6 illustrent schématiquement deux procédés de
renforcement par fil métallique de l'art antérieur.
Dans le cas du renforcement par fil métallique mis en évidence sur la figure 1, le renforcement est effectué depuis l'intérieur d'un corps de minerai et au travers de celui-ci. Des tunnels 2 sont formés dans le corps de minerai 1 pour le forage des trous d'abattage par explosion. Les trous sont forés dans une roche environnante 3 depuis l'intérieur du tunnel et au travers du corps de minerai>et un fil métallique 4 est poussé dans chaque trou et fixé dans celui-ci de manière à s'étendre sans interruption depuis le tunnel jusqu'au fond
du trou foré.
Des points d'affaiblissement 4a et 4b sont formés dans les fils métalliques par durcissement. Après que les fils
ont été engagés dans les trous forés, ces points d'affaiblisse-
ment sont positionnés d'une part à la surface de lisière du corps de minerai et d'autre part à intervalles déterminés sur la distance entre la surface de lisière et le tunnel. Le durcissement du fil métallique est de préférence effectué par chauffage électrique et par refroidissement par eau pendant l'étape de renforcement de roche. Les positions des points d'aaiblissement sur les fils sont sélectionnées sur la base des diagrammes de lisières du corps de minerai, de la position du tunnel, de la direction de renforcement, etc., de telle sorte que lesdites positions soient situées en des
points prédéterminés dans les trous forés.
Dans le cas du renforcement par fils métalliques représenté sur la figure 2, un certain nombre de trous sont forés depuis l'intérieur du tunnel 2 situé sur le côté du corps de minerai 1, en traversant le corps de minerai et en pénétrant ensuite dans les parois de roche adjacentes, et les trous reçoivent les fils de renforcement 4 depuis l'intérieur du tunnel. Les fils de renforcement sont pourvus de points d'affaiblissement 4a et 4b qui sont placés dans des positions correspondant aux surfaces de lisières du corps de minerai et en correspondance aux points de rupture désirés à
l'intérieur du corps de minerai.
Le cas de renforcement par fils métalliques représenté sur la figure 3 illustre un mode d'exploitation par abattage-et-remkiayage d'un corps de minerai, selon lequel des fils métalliques 4 ayant une longueur par exemple de m sont engagés dans des trous forés dans un corps de
minerai positionné au-dessus d'un tunnel 2. Les fils métalli-
ques sont pourvus de points d'affaiblissement 4c, par exemple à intervalles de 5 mètres, lesdits points d'affaiblissement étant positionnés sur les surfaces d'abattage par explosion des différentes couches de minerai la. Une couche de minerai
à la fois est ainsi abattue à partir du corps de minerai.
Il est à noter que, du fait de la création des points d'affaiblissement dans les fils métalliques, ceux-ci sont rompus en morceaux d'une manière telle qu'il ne subsiste plus aucune partie de fil faisant saillie des parois rocheuses délimitant le corps de minerai et aucun gros bloc de minerai ne reste suspendu aux fils métalliques. Les fils métalliques situés à l'intérieur du corps de minerai sont également rompus en petits morceaux de sorte qu'ils n'entravent plus
l'évacuation de la masse de minerai.
Le dispositif de renforcement de roche par fils métalliques représenté sur la figure 4 correspond à une structure connue et comprend un support 5 qui supporte un équipement de renforcement par fils 7 par l'intermédiaire d'une flèche 6. Le support porte un magasin de fil 8 et un mécanisme de distribution 9 est monté en association avec l'équipement de renforcement de façon à engager un fil
métallique 4 dans un trou 10 foré dans la roche.
Conformément à l'invention, des moyens de durcissement 11 sont montés sur le support de façon à permettre le passage du fil métallique et ils comprennent des moyens de chauffage électrique 12 et des moyens de refroidissement par eau 13. Les moyens de durcissement peuvent évidemment être installés en un autre endroit, par exemple sur une poutre de
distribution 14 de l'équipement de renforcement.
Les figures 5 et 6 mettent en évidence des procédés connus de renforcement par fils métalliques qui sont, appliques lorsque la roche adjacente à un corps de minerai doit être supportée d'une manière telle qu'il ne reste pas de parties de fils mrtalliques gênantes à l'intérieur du corps de minerai. Comme indiqué sur la figure 5, des tunnels sont formés sur le côté du corps de minerai et la roche est renforcée depuis l'intérieur desdits tunnels dans la direction du corps de minerai. Conformément à la figure 6, des tunnels sont formés à l'extérieur du corps de minerai et la roche est renforcée depuis l'intérieur desdits tunnels et en direction du corps de minerai. Les inconvénients de ces procédés connus ont été précisés au début de cette
description.
Bien entendu l'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation cidessus décrits et représentés, à partir desquels on pourra prévoir d'autres modes et d'autres formes de réalisation,sans pour cela sortir du cadre de l'invention. Ainsi il est possible dappliquer d'autres moyens d'affaiblissement à la place d'un durcissement, bien qu'un affaiblissement par durcissement soit particulièrement avantageux. Il est également possible de créer les points d'affaiblissement en sectionnant une partie des brins du câble métallique ou bien en soudant des éléments d'affaiblissement
en certains points du fil métallique.
Bien qu'on ait précisé ci-dessus que le fil métallique poussé dans le trou a toujours la même longueur
que le trou, il est possible, dans certains cas de renforce-
ment, d'engager dans un ou plusieurs trous un fil qui est plus court que le trou de forage mais qui est cependant plus long que le trou ménagé dans la roche à supporter de façon que le
fil pénètre aussi loin que le corps de minerai pour le suppor-
ter temporairement pendant les différentes étapes d'abattage par explosion. Ainsi il n'est pas nécessaire que le fil
s'étende par exemple dans la partie du trou qui est posi-
tionné dans la couche de minerai du corps qui doit être
abattue en premier, ce qui réduit les coûts en ratière.
!
Claims (8)
1. Procédé pour effectuer un renforcement de roche par fil métallique, selon lequel: - des trous sont forés dans une roche (3) au travers d'un corps de minerai (1), et - un fil métallique (4) est poussé dans les trous forés, - caractérisé en ce que le fil métallique (4) est affaibli en au moins un point (4a, 4b, 4c) avant d'être poussé dans le trou afin que le fil soit rompu au point d'affaiblissement
sous l'action d'un abattage par explosion.
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le fil métallique (4) est affaibli au moins en un point (4a) correspondant sensiblement à la surface de lisière
du corps de minerai (1).
3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que le fil métallique (4) est affaibli en plusieurs points
mutuellement espacés (4b; 4c) dans la partie du fil métalli-
que qui reste à l'intérieur du corps de minerai (1).
4. Procédé selon une quelconque des revendications 1
à 3, caractérisé en ce que l'affaiblissement du fil métallique
(4) est effectué par durcissement.
5. Dispositif de renforcement de roche par fil métallique, comprenant: un magasin defil métallique (8), et - un mécanisme distributeur (9) pour transférer un fil métallique (4) du magasin jusque dans un trou foré, et caractérisé par des moyens de durcissement (11) placés dans le trajet du fil métallique pour affaiblir localement
ce fil métallique.
6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que les moyens de durcissement (11) sont placés au
voisinage immédiat du mécanisme distributeur.
7. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que les moyens de durcissement (11) sont positionnés
sur un support.
8. Dispositif selon une quelconque des revendications
à 7, caractérisé en ce que les moyens de durcissement (11) comprennent des moyens (12) pour chauffer le fil métallique et des moyens (13) pour amener un agent de refroidissement,
de préférence de l'eau, sur le point chauffé du fil métallique.
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