FR2633975A3

FR2633975A3 - Closed timbering, particularly for underground mine galleries and separation member for such timbering

Info

Publication number: FR2633975A3
Application number: FR8909184A
Authority: FR
Inventors: Siegfried Sell; Herbert Niebuhr
Original assignee: Neuero Stahlbau Co GmbH
Current assignee: Neuero Stahlbau Co GmbH
Priority date: 1989-07-07
Filing date: 1989-07-07
Publication date: 1990-01-12
Anticipated expiration: 1995-07-07
Also published as: FR2633975B3

Abstract

The closed timbering includes an inner shell which consists of casing frames, preferably made from steel sheet, arranged one after another in the longitudinal direction of the timbering and which are formed by at least two parts 2 of casing frame which may press against one another in a variable position in the peripheral direction of the timbering by means of flexibility elements 5, this closed timbering also includes an outer shell 8 which is flexible at its periphery and consists for example of rapidly curing materials or of similar packing (backfilling) materials and comprising segments 9 of outer shell, which segments are associated with the parts 2 of the casing frame. A separation member 7 of variable shape may press on the flexibility elements 5 or on the casing frame by being movable in the longitudinal direction of the timbering. Use in particular for underground mine galleries, wells, shelters, tunnels and other similar hollow underground spaces.

Description

L'invention se rapporte à un soutènement fermé, en particulier pour galeries de mine souterraines, puits, abris, tunnels et espaces creux souterrains analogues, comportant une coque intérieure qui est constituée de cadres de cuvelage, de préférence en tle d'acier, disposés à la suite les uns des autres dans la direction longitudinale du soutènement et qui sont formés par au moins deux parties de cadre de cuvelage qui peuvent s'appuyer l'une contre l'autre dans une position variable dans la direction périphérique du soutènement par l'intermédiaire d'éléments de flexibilité, ce soutènement fermé comportant aussi une coque extérieure flexible à sa périphérie, constituée, par exemple, de matériaux de construction durcissant rapidement ou de matériaux de remblayage analogues et comprenant des segments de coque extérieure associés aux parties du cadre de cuvelage. The invention relates to a closed support, in particular for underground mine galleries, shafts, shelters, tunnels and similar underground hollow spaces, comprising an inner shell which is made up of casing frames, preferably made of steel sheet, arranged following each other in the longitudinal direction of the support and which are formed by at least two casing frame parts which can bear against each other in a variable position in the peripheral direction of the support by l intermediate elements of flexibility, this closed support also comprising a flexible outer shell at its periphery, constituted, for example, of rapidly hardening building materials or similar backfilling materials and comprising outer shell segments associated with the parts of the frame casing.

L'invention se rapporte également à un organe de séparation pour un tel soutènement fermé. The invention also relates to a separation member for such a closed support.

Par suite des profondeurs d'exploitation de façon générale croissantes (pression primaire) et d'autres pressions complémentaires croissantes provenant par exemple du degré de poursuite de l'exploitation, du nombre de piliers restants et analogues, les soutènements de galeries souterraines sont exposés, de façon croissante, à des contraintes élevées, de sorte que les soutènements fermés, par exemple pour les galeries de mine souterraines, de type traditionnel peuvent de moins en moins résister à ces contraintes. As a result of the generally increasing operating depths (primary pressure) and other increasing complementary pressures originating for example from the degree of continued exploitation, the number of remaining pillars and the like, the supports of underground galleries are exposed, increasingly, at high stresses, so that closed supports, for example for underground mine galleries, of the traditional type can less and less resist these stresses.

Pour pouvoir résister à une pression du terrain élevée, on connatt, d'après le document
DE-AS 27 02 672, un soutènement fermé dans lequel,d'une façon correspondant au soutènement à cintres glissants déjà connu en principe pour d'autres cas d'application, les parties du cadre de cuvelage de la coque intérieure, derrière laquelle on peut remblayer avec des matériaux qui durcissent, sont à fixer les unes aux autres, au moyen d'assemblages par serrage, de façon à tre dans une certaine mesure flexibles à leur périphérie.Avec ce soutènement connu, on ne peut toutefois s'opposer que dans une mesure extrêmement limitée aux phénomènes inévitables de convergence dans les espaces creux artificiellement créés, car, lorsque les contraintes apparaissent, la coque extérieure se rompt tout d'abord et il ne reste ensuite que sa capacité résiduelle de portance, en liaison avec la force de serrage des assemblages par serrage, pour constituer la résistance du soutènement. Une flexibilité sans déformation de la coque intérieure ne peut alors être obtenue sur une certaine plage, en présence de contraintes assez importantes, que si l'ont emploie des éléments de construction fortement dimensionnés en conséquence, et donc coûteux.To be able to withstand high ground pressure, we know from the document
DE-AS 27 02 672, a closed support in which, in a manner corresponding to the support with sliding hangers already known in principle for other cases of application, the parts of the casing frame of the inner shell, behind which can be backfilled with materials which harden, are to be fixed to each other, by means of clamping assemblies, so as to be to a certain extent flexible at their periphery. With this known support, it cannot however be objected to an extent extremely limited to the inevitable phenomena of convergence in artificially created hollow spaces, because, when the stresses appear, the outer shell breaks first and only its residual bearing capacity remains, in connection with the force tightening of the assemblies by tightening, to constitute the resistance of the support. Flexibility without deformation of the inner shell can then be obtained over a certain range, in the presence of fairly significant constraints, only if it employs construction elements strongly dimensioned accordingly, and therefore expensive.

Du fait de la fixation, permettant un coulissement par glissement, des partie du cadre de cuvelage, on ne peut en outre prendre en compte que des forces de pression agissant dans un petit nombre de directions. La valeur finale des contraintes dues & la convergence que l'on peut atteindre est donc, même en cas d'utilisation de matériaux de construction coteaux, nettement mss- rieure à ce que permettent 7 es conditions d'exploitation. Due to the fixing, allowing sliding by sliding, of the parts of the casing frame, one can also take into account only pressure forces acting in a small number of directions. The final value of the stresses due to the convergence that can be reached is therefore, even when using hillside building materials, significantly lower than what is possible under operating conditions.

Pour améliorer un soutènement fermé du type précité de façon telle qu'en employant des composants d'un coat le plus favorable possible, on puisse obtenir une résistance élevée du soutènement sur une large plage de convergence, il est également connu, d'après la demande de brevet allemand P 38 06 126.0, de concevoir la coque extérieure en segments de façon qu'elle soit flexible à la périphérie, de façon que cette coque ne se rompe pas à l'apparition de contraintes assez élevées, mais qu'elle soit capable d'exercer une résistance de soutènement élevée et de céder en même temps que les parties du cadre de cuvelage. To improve a closed support of the aforementioned type so that by using components of the most favorable coat possible, one can obtain a high resistance of the support over a wide range of convergence, it is also known from the German patent application P 38 06 126.0, to design the outer shell in segments so that it is flexible at the periphery, so that this shell does not rupture at the appearance of fairly high stresses, but that it is able to exert a high support resistance and to yield at the same time as the parts of the casing frame.

Le but de la présente invention est de créer, de faCon constructive simple, un soutènement fermé de ce type et donc du type mentionné au début, dans lequel les segments de la coque extérieure soient exactement réalisés de la façon désirée prédéterminée, sans que se présente le risque que, par exemple lors du remblayage, des segments de la coque extérieure soient encore rigidement reliés l'un à l'autre par suite de défauts d'étanchéité. The aim of the present invention is to create, in a simple constructive manner, a closed support of this type and therefore of the type mentioned at the start, in which the segments of the outer shell are exactly produced in the desired predetermined manner, without the appearance of the risk that, for example during backfilling, segments of the outer shell are still rigidly connected to each other as a result of leaks.

Pour atteindre ce but, le soutènement fermé du type précité est caractérisé en ce qu'un organe de séparation, dé forme variable peut s'appuyer sur les éléments de flexibilité ou sur le cadre de cuvelage en étant mobile dans la direction longitudinale du soutènement.To achieve this goal, the closed support of the aforementioned type is characterized in that a separating member, of variable shape can be supported on the flexibility elements or on the casing frame while being movable in the longitudinal direction of the support.

Gr ce à la possibilité d'appui d'organes de séparation de forme variable sur des éléments de flexibilité ou sur d'autres parties du cadre de cuvelage, on peut former, de façon constructive simple et exacte et à des coûts favorables, selon la longueur ou la disposition chaque fois nécessaire, un segment individuel de coque extérieure, étant précisé que, grâce à la possibilité d'appui mobile de l'organe de séparation on peut, après durcissement d'un segment correspondant de la coque extérieure, enlever cet organe de séparation et l'utiliser pour d'autres travaux de soutènement.Après enlèvement de l'organe de séparation de forme variable, il existe chaque fois des espaces libres entre des segments voisins de la coque extérieure; ainsi, grace à la flexibilité qui en résulte, même la coque extérieure du soutènement peut reprendre des contraintes extrêmes et le soutènement peut au total prendre en compte, de façon multiple et variable, les conditions spéciales qui se présentent dans chaque cas particulier, pour, grace à la flexibilité ainsi définie et créée, s'opposer systématiquement aux phénomènes de convergence dans les espaces creux souterrains artificiellement créés, du fait que des forces de réaction -définies aussi bien en dimension qu'en direction- peuvent être appliquées au terrain sur toute la surface, à l'instant approprié, et qu'immédiatement après le montage une résistance de voûte élevée peut être exercée sur toute la surface et de façon continue. Thanks to the possibility of support of separating members of variable shape on elements of flexibility or on other parts of the casing frame, one can form, constructively simple and exact and at favorable costs, according to the length or arrangement whenever necessary, an individual segment of the outer shell, it being specified that, thanks to the possibility of movable support of the separation member, it is possible, after hardening of a corresponding segment of the outer shell, to remove this separating member and use it for other support work. After removal of the variable-shaped separating member, there are each time free spaces between adjacent segments of the outer shell; thus, thanks to the flexibility which results from it, even the external shell of the support can take up extreme stresses and the support can in total take into account, in a multiple and variable way, the special conditions which arise in each particular case, for, thanks to the flexibility thus defined and created, to systematically oppose the phenomena of convergence in artificially created underground hollow spaces, owing to the fact that reaction forces - defined both in size and in direction - can be applied to the ground on any the surface, at the appropriate moment, and that immediately after mounting a high arch resistance can be exerted on the entire surface and continuously.

Un organe de séparation approprié pour un soutènement fermé de ce type est caractérisé, selon l'invention, en ce qu'il comporte au moins un coussin qui peut se gonfler et se dégonfler et peut se fixer sur une partie déplaçable formant chariot ou traîneau. A separation member suitable for a closed support of this type is characterized, according to the invention, in that it comprises at least one cushion which can inflate and deflate and can be fixed on a movable part forming a carriage or sled.

De façon constructive simple, l'organe de séparation doit s'appuyer, au moyen de la partie formant chariot ou traîneau, sur les éléments de flexibilité ou sur les parties du cadre de cuvelage, étant précisé que pour un processus de remblayage, grâce à une conception appropriée du coussin, celui-ci peut se gonfler de façon à maintenir exempt de matériaux un espace suffisant derrière les éléments d'écrasement pour maintenir également flexible la coque extérieure.In a simple constructive manner, the separation member must be supported, by means of the part forming a carriage or sled, on the flexibility elements or on the parts of the casing frame, it being specified that for a backfilling process, thanks to an appropriate design of the cushion, it can inflate so as to maintain free of materials sufficient space behind the crushing elements to also maintain flexible the outer shell.

D'autres particularités et avantages importants du soutènement fermé et de l'organe de séparation apparaîtront encore dans la description ci-après. Other important features and advantages of the closed support and the separation member will appear in the description below.

Aux dessins annexés, donnés à titre non limitatifs:
La figure 1 est une vue en perspective schématique, partielle, d'un exemple de réalisation d'un organe de séparation appuyé sur l'élément d'élasticité de la coque intérieure.In the appended drawings, given without limitation:
Figure 1 is a partial schematic perspective view of an embodiment of a separation member supported on the elastic element of the inner shell.

La figure 2 est une vue en coupe transversale d'un exemple de réalisation d'un organe de séparation selon l'invention. Figure 2 is a cross-sectional view of an exemplary embodiment of a separation member according to the invention.

Dans la réalisation représentée à la figure 1, le soutènement de galeries, désigné de façon générale par le repère 1, est constitué en détail d'une coque intérieure formée de parties 2 de cadre de cuvelage en tôles d'acier ondulées, qui sont à disposer å la suite les unes des autres dans la direction longitudinale du soutènement, et dont on peut faire varier le nombre dans la direction périphérique de la galerie ainsi que dans sa direction longitudinale en fonction des besoins respectifs.Pour relier l'une à l'autre les parties 2 du cadre de cuvelage de la coque intérieure dans la direction du soutènement de la galerie, ces parties présentent respectivement des rebords rabattus 3, de sorte que, dans la direction du soutènement de la galerie, les rebords 3 de parties 2, voisines l'une de l'autre, du cadre de cuvelage se recouvrent par paires et peuvent se fixer l'un à l'autre, de façon amovible, au moyen des liaisons par vis 4 représentées. In the embodiment shown in Figure 1, the gallery support, generally designated by the reference 1, consists in detail of an inner shell formed of parts 2 of casing frame made of corrugated steel sheets, which are arrange one after the other in the longitudinal direction of the support, and the number of which can be varied in the peripheral direction of the gallery as well as in its longitudinal direction according to the respective needs. other parts 2 of the casing frame of the inner shell in the direction of the gallery support, these parts respectively have folded edges 3, so that, in the direction of the gallery support, the edges 3 of parts 2, adjacent to each other, the casing frame overlap in pairs and can be fixed to each other, removably, by means of screw connections 4 shown.

Les parties 2 du cadre de cuvelage présentent une courbure adaptée au rayon de courbure des galeries de mine A soutenir, non représentées plus en détail, et sont appuyées l'ùne contre l'autre, dans la direction périphérique du soutènement, dans une position variable et donc avec une flexibilité périphérique, par l'intermédiaire d'éléments 5 de flexibilité. Les éléments de flexibilité forment, d'une façon qui n'est pas représentée en détail, des organes d'écrasement de forme variable qui peuvent présenter, aussi bien dans la direction longitudinale que dans la direction transversale, des profils de déformation, par exemple des profils en forme de M ou de W, pour s'adapter au rayon de courbure de la galerie. The parts 2 of the casing frame have a curvature adapted to the radius of curvature of the mine galleries to be supported, not shown in more detail, and are pressed one against the other, in the peripheral direction of the support, in a variable position. and therefore with peripheral flexibility, via elements of flexibility. The flexible elements form, in a manner which is not shown in detail, crushing members of variable shape which may have, both in the longitudinal direction and in the transverse direction, deformation profiles, for example profiles in the form of M or W, to adapt to the radius of curvature of the gallery.

Dans l'exemple de réalisation illustré, un organe de séparation 7, dont la forme peut varier, est appuyé à la zone d'extrémité frontale, dirigée vers le terrain 6, des éléments de flexibilité en étant susceptible de se déplacer dans la direction longitudinale du soutènement. Avec cet organe de séparation 7, la coque extérieure, formée par le matériau de construction qui durcit et repérée de façon générale par 8, doit titre divisée pour donner des segments de coque extérieure 9 définis, associés aux différentes parties 2 du cadre de cuvelage; ainsi, grâce à la flexibilité ainsi définie et créée dans la direction périphérique de l'ensemble di soutènement de la galerie, en cas d'apparition de pressions dans le terrain, ou de processus d'ameublissement du terrain, et des phénomènes de convergence qui en résultent, la coque extérieure est déjà capable d'exercer, de façon continue, sur une large plage de convergence, une résistance de soutènement élevée dans la direction nécessaire, sans transmettre directement les charges correspondantes, à la coque intérieure avec les déformations plastiques qui en résulteraient probablement.En même temps la coque intérieure est capable de céder de façon définie, aussi bien en dimension qu'en direction, du fait de la conception appropriée des éléments 5 de flexibilité, de sorte qu'au total le soutènement fermé garantit, immédiatement après son exécution, d'exercer sur toute la surface une importante résistance de volte. In the illustrated embodiment, a separating member 7, the shape of which can vary, is supported at the front end zone, directed towards the ground 6, elements of flexibility being able to move in the longitudinal direction support. With this separating member 7, the outer shell, formed by the hardening construction material and generally identified by 8, must be divided to give defined outer shell segments 9, associated with the different parts 2 of the casing frame; thus, thanks to the flexibility thus defined and created in the peripheral direction of the assembly of the gallery support, in the event of the appearance of pressures in the ground, or of the process of loosening the ground, and of the phenomena of convergence which as a result, the outer shell is already capable of exerting, continuously, over a wide range of convergence, a high support resistance in the necessary direction, without directly transmitting the corresponding loads, to the inner shell with the plastic deformations which At the same time the inner shell is able to yield definitively, both in size and in direction, due to the appropriate design of the flexibility elements, so that in total the closed support guarantees, immediately after its execution, to exert on the whole surface an important resistance of volte.

Comme on peut le voir également en détail sur le dessin, les éléments 5 de flexibilité comportent un dispositif de guidage 10 et des surfaces de glissement ou de roulement 11 qui s'étendent de chaque côté du dispositif de guidage. L'organe de séparation 7 comporte une partie 12 formant chariot ou traîneau avec une partie inférieure 13 qui entoure le dispositif de guidage 10; ainsi, après durcissement du matériau de remblayage ou après formation des segments 9 de la coque extérieure et pose des parties suivantes du cadre de cuvelage, on peut tirer l'organe de séparation 7, le long du dispositif de guidage 10, jusqu'à la position de remblayage suivante. As can also be seen in detail in the drawing, the flexibility elements 5 comprise a guide device 10 and sliding or rolling surfaces 11 which extend on each side of the guide device. The separation member 7 comprises a part 12 forming a carriage or sled with a lower part 13 which surrounds the guide device 10; thus, after hardening of the backfill material or after formation of the segments 9 of the outer shell and installation of the following parts of the casing frame, the separating member 7 can be pulled along the guide device 10, up to the next backfill position.

L'organe de séparation 7 comporte un coussin principal central 14 ainsi que deux coussins auxiliaires 15 qui sont reliés au coussin principal 14 par l'inter médiaire d'éléments de tapis étanches 16 qui peuvent se déplier et qui délimitent les coussins auxiliaires 15. The separation member 7 comprises a central main cushion 14 as well as two auxiliary cushions 15 which are connected to the main cushion 14 by means of waterproof mat elements 16 which can be unfolded and which delimit the auxiliary cushions 15.

Grâce à la conception appropriée des coussins auxiliaires 15 et du coussin principal 14, après gonflage des coussins appropriés des deux côtés de l'organe de séparation 7, on obtient chaque fois -comme représenté sur le dessin- un segment de coque extérieure 9 avec un bord frontal exact, rectiligne ou en voûte. Le coussin principal 14 est relié, par l'intermédiaire de profilés de fixation 18, à une pièce d'appui 17 en forme de cuve. Les coussins auxiliaires 15 sont reliés à la partie inférieure 13 au moyen des profilés de fixation 18. En outre la pièce d'appui 17 est reiiée à la partie inférieure 13.Thanks to the appropriate design of the auxiliary cushions 15 and of the main cushion 14, after inflation of the appropriate cushions on both sides of the separating member 7, an outer shell segment 9 is obtained each time, as shown in the drawing. exact frontal edge, straight or arched. The main cushion 14 is connected, by means of fixing profiles 18, to a support piece 17 in the form of a tank. The auxiliary cushions 15 are connected to the lower part 13 by means of the fixing profiles 18. In addition, the support piece 17 is connected to the lower part 13.

Comme représenté sur le dessin à l'aide des exemples de réalisation, les dimensions de l'organe de séparation, y compris de ses coussins gonflables de forme variable, sont variables, pour s'adapter aux dimensions de l'élément 5, de flexibilité, correspondant. I1 est intéressant que le coussin principal 14 soit conçu de façon à pouvoir développer un diamètre minimal tel que, même dans le cas d'abattages multiples, il soit garanti dans une mesure suffisante qu'il ne peut pas parvenir de matériaux de remblayage derrière les éléments 5 de flexibilité. Dans le cas d'une épaisseur prévue de la coque extérieure de, par exemple, 15 cm, il est très utile que le coussin principal 14 soit prévu pour pouvoir, indépendamment-des dimensions respectives du tratneau, développer un diamètre de 50 cm en direction du terrain.Il peut être ici avantageux de diviser les coussins en chambres individuelles.As shown in the drawing with the aid of the exemplary embodiments, the dimensions of the separation member, including its airbags of variable shape, are variable, to adapt to the dimensions of element 5, of flexibility , correspondent. It is interesting that the main cushion 14 is designed so as to be able to develop a minimum diameter such that, even in the case of multiple felling, it is guaranteed to a sufficient extent that it cannot get backfill material behind the 5 elements of flexibility. In the case of a planned thickness of the outer shell of, for example, 15 cm, it is very useful that the main cushion 14 is provided to be able, independently of the respective dimensions of the deck, to develop a diameter of 50 cm in the direction It can be advantageous here to divide the cushions into individual rooms.

A-chaque coussin, ce qui n'est pas représenté en détail, sont associées deux vannes de commande pour la commande d'ouverture et la commande de fermeture. Each cushion, which is not shown in detail, is associated with two control valves for the opening control and the closing control.

Dans la position "ouvert" on gonfle par exemple la chambre principale d'un coussin sous une surpression de 0,3 bar, après quoi on peut par exemple gonfler deux chambres auxiliaires prévues sous une surpression de 1,0 bar. De préférence le gonflage des coussins ou des chambres se fait sous contrôle d'un manomètre. Il est également intéressant de prévoir une soupape de surpression pour interdire un gonflage abusif des coussins. La soupape de surpression peut alors interdire un gonflage abusif des coussins, mais elle peut également, dans la phase passive, c'est-à-dire lorsque les coussins sont sous pression mais non gonflés, empêcher en s'ouvrant, un éclatement en cas de surpression. In the "open" position, the main chamber is inflated for example with a cushion under an overpressure of 0.3 bar, after which it is possible, for example, to inflate two auxiliary chambers provided under an overpressure of 1.0 bar. Preferably, the inflation of the cushions or of the chambers is carried out under the control of a pressure gauge. It is also interesting to provide a pressure relief valve to prevent excessive inflation of the cushions. The pressure relief valve can then prevent excessive inflation of the cushions, but it can also, in the passive phase, that is to say when the cushions are under pressure but not inflated, prevent by opening, a burst in case overpressure.

Claims

1. Closed support, in particular for underground mine galleries, shafts, shelters, tunnels and similar underground hollow spaces, comprising an inner shell which is made up of casing frames, preferably made of sheet steel, arranged one after the other. others in the longitudinal direction of the support and which are formed by at least two parts (2) of casing frame which can bear against one another in a variable position in the peripheral direction of the support via elements (5) of flexibility, this closed support also comprising an outer shell (8) flexible at its periphery, consisting, for example, of rapidly hardening materials or similar backfilling materials and comprising segments (9) of outer shell associated with the parts (2) of the casing frame, characterized in that a separating member (7) of variable shape can rest on the flexibility elements (5) é or on the casing frame while being movable in the longitudinal direction of the support.

2. Closed support according to claim 1, characterized in that the elements (5) of flexibility or the parts of the casing frame have a bearing surface, comprising a movement track intended to movably support the separation member. (7).

3. Closed support according to claim 1 or 2, characterized in that the separation member (7) can move along a guide device (10) provided on the elements (5) of flexibility or on the frame casing.

4. Closed support according to claim 3, characterized in that on each side of the guide device (10) extends a sliding or rolling surface (11).

5. Separation member for closed support according to one of claims 1 to 4, characterized in that the separation member (7) comprises at least one cushion (14, 15) which can inflate and deflate and be fixed on a movable part (12) forming a carriage or sled.

6. Separation member according to claim 5, characterized in that the separation member (7) comprises a central main cushion (14) as well as auxiliary cushions (15) associated therewith.

7. Separation member according to claim 6, characterized in that the auxiliary cushions (15) can be fixed to the main cushion (14) by means of elements (16), forming thick waterproof, unfoldable mats, surrounding the auxiliary cushions ( 15).

8. Separation member according to one of claims 5 to 7, characterized in that each of the cushions (14, 15) has at least two chambers.

9. Separation member according to one of claims 5 to 8, characterized in that at each cushion (14, 15) corresponds at least one control valve.

10. Separation member according to one of claims 5 to 9, characterized in that each cushion (14, 15) comprises a pressure relief valve.

11. Separation member according to one of claims 5 to 10, characterized in that the part forming a carriage or tratneau (12) has a lower part (13) which has a guide in the form of a groove and to which a support part (17), tank-shaped, intended to support the cushions (14, 15).