FR2648181A1 - Systeme de soutenement pour exploitation miniere souterraine - Google Patents

Abstract

L'invention se rapporte à un système de soutènement pour exploitation minière souterraine, comportant une partie de sole s'appuyant contre le sol, un soutènement supérieur raccordé à celle-ci, et un ou plusieurs étais hydrauliques entre la partie de sole et le soutènement supérieur. Le soutènement supérieur est constitué de deux éléments, un élément 1 étant pratiquement fixe, tandis que l'autre élément 2 est agencé de façon à pouvoir tourner autour d'une articulation 3 par rapport au premier élément.

Description

SYSTEME DE SOUTENEMENT

POUR EXPLOITATION MINIERE SOUTERRAINE

L'invention se rapporte à un système de soutêne-

ment pour exploitation minière souterraine.

Le système préconisé fait partie des équipements de soutènement comportant une partie de sole ou semelle

reposant sur le sol, des moyens d'étaiement de toit re-

liés à celle-ci par l'intermédiaire d'un dos de couronne

ou faite ainsi qu'un ou plusieurs étais ou étançons in-

troduits entre l'étaiement du toit et/ou le dos.

La création de chantiers d'extraction en exploi-

tation minière, implique des modifications d'emplacement par suite du percement ou avancement discontinu. Les équipements de soutènement doivent être réalisés en

fonction de ces mouvements. Ces exigences liées au mou-

vement sont satisfaites grâce à l'utilisation de systè-

mes de soutènement mécanisés mis en oeuvre à grande échelle dans les exploitations minières. Ces équipements

de soutènement doivent également répondre à d'autres im-

pératifs notamment ceux inhérents à la sécurité et la productivité.

Des critères plus généraux à l'égard des systè-

mes de soutènement sont dictés par le fait qu'étant don-

né que l'exploitation minière s'effectue dans des condi-

tions de roche qui vont en s'aggravant, il convient de prendre toutes les mesures préventives afin d'éviter l'écrasement des équipements dû à la compression des

roches ainsi que le rétrécissement du chantier d'extrac-

tion. Le processus de rétrécissement du chantier d'ex-

traction ou d'exploitation est communément appelé con-

vergence. Dans une certaine mesure, cette convergence peut toutefois s'avérer utile, mais au-delà de certaines limites, elle s'avère néfaste. Le côté néfaste peut être

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illustré par l'exemple suivant. Dans un cycle de produc-

tion de travaux d'exploitation --c'est-à-dire l'inter-

valle entre deux opérations de déplacement d'une unité du système de soutènement-- les éléments de soutènement sont comprimés dans une certaine mesure par suite de la charge rocheuse exercée, ce qui réduit simultanément la

hauteur. Au cours du cycle suivant, cette hauteur rédui-

te constituera la hauteur initiale qui diminuera davan-

tage à mesure que l'on approche de la fin du cycle. Ce

processus ne peut être maintenu pendant une durée illi-

mitée étant donné que l'exploitation de l'ensemble du chantier d'extraction peut être mise en danger. Dans ce cas, la seule solution consiste à rehausser le chantier d'exploitation ce qui peut être réalisé en dégageant les

roches se trouvant au-dessus des équipements.

Au-delà d'une certaine limite, limite ne pouvant être déterminée qu'empiriquement, la convergence donne lieu à des inconvénients dans une moindre mesure à l'égard de la sécurité et dans une plus grande mesure à

l'égard de la productivité. La productivité est désavan-

tageusement influencée par deux circonstances. L'une de ces circonstances tient au fait que simultanément avec

la réduction de la hauteur d'exploitation, pour une vi-

tesse de percement ou avancement donnée, la productivité

par unité de temps diminue. L'autre circonstance désa-

vantageuse réside en ce que le rehaussement, qui devient périodiquement nécessaire, prend beaucoup de temps et

constitue une activité improductive.

Dans les solutions connues, on parvient à dimi-

nuer la convergence en augmentant la résistance de l'étaiement. Pour atteindre le but recherché, on a mis en oeuvre des structures métalliques de plus en plus robustes ainsi que des étais ou étançons hydrauliques

plus grands. Cette méthode de diminution de la conver-

gence rend la création d'équipements de sécurité de plus

en plus onéreuse.

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Il semble opportun pour faciliter la compréhen-

sion de la description détaillée ci-après, de faire le

point sur certains éléments fondamentaux. En premier lieu, on peut faire un examen rapide des particularités à l'égard des équipements et de la roche. Dans ce but, prenons comme base le soutènement le plus généralement utilisé dans les exploitations minières, à savoir de bouclier. Par sa partie inférieure, appelée partie de sole ou semelle, et par sa partie supérieure, appelée o10 soutènement supérieur, le bouclier se trouve en contact

direct avec les roches secondaires. Le but de soutène-

ment supérieur est d'empêcher les éboulements de roches situées au-dessus du chantier d'extraction. Sur le côté faisant face à l'abattage ou taille, sur le côté opposé

au sens du percement ou avancement, le soutènement supé-

rieur et la partie de sole sont reliés par des éléments

de charpente faisant face au côté de taille ou d'abatta-

ge, à partir duquel le dos, en tant qu'éléments de

structure, est raccordé au soutènement supérieur de fa-

çon générale au moyen d'une broche. Il peut se produire

que le dos soit directement soumis aux charges des ro-

ches, lorsque les roches situées derrière le soutènement supérieur sont sur le point de s'effondrer. Au cas o

les éléments de charpente derrière le soutènement supé-

rieur, c'est-à-dire disposés de façon opposée au sens du percement, se trouvent au-dessous du plan supérieur du soutènement supérieur, des éboulements de roche peuvent

se produire.

Dans les constructions connues, comme cela a été défini ici, la convergence se traduit par le fait que le

soutènement supérieur et la partie de sole qui sont po-

sitionnés parallèlement au cours d'une utilisation ap-

propriée, bien que cette position ne soit pas obligatoi-

re, se rapprochent l'un de l'autre.

Quant à la désignation des différents éléments de structure du bouclier, les professionnels n'ayant pas

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donné de définitions écartant toute ambigulté, il con-

vient de définir l'élément de charpente de structure, à

savoir le soutènement supérieur dans l'optique de l'in-

vention. Ainsi, le soutènement supérieur constitue l'élément supérieur du bouclier qui est disposé parallè-

lement à la partie de sole dans un cas idéal et n'auto-

rise que le mouvement de la roche lorsque les étais,

supportant la charge, sont déplacés.

De façon générale, le dos est relié à la partie

de sole du bouclier, en général le toit est relié à ce-

lui-ci au moyen d'une articulation. Le toit est en con-

formité avec le soutènement supérieur. Toutefois, si la

surface du toit en contact avec la roche n'est pas agen-

cée de façon coplanaire, le soutènement supérieur ne

forme qu'une partie de celui-ci selon la présente défi-

nition. De la même manière, dans cette optique, le sou-

tènement supérieur peut être séparé même dans le cas o le toit et le dos ne forment qu'un seul élément de structure. Avant de décrire l'invention plus en détail, il convient de considérer le point suivant. La convergence est provoquée par la charge de roche s'exerçant à partir du dessus. Normalement la charge de roche affecte le

soutènement supérieur. D'une façon générale, on a obser-

vé que, dans des circonstances données, avec l'augmenta-

tion simultanée de la surface du soutènement supérieur, la valeur absolue et partant, la convergence augmentent

en conséquence et il semble approprié de réduire la sur-

face du soutènement supérieur au minimum pour réduire la convergence. En même temps, la réduction de la surface

du soutènement supérieur impose des limites aux techni-

ques concernées par la sécurité.

Ces considérations ont mené à l'idée de base de l'invention, à savoir que l'élément de structure doit remplir une double fonction en appliquant les solutions structurelles appropriées sans réduire la surface du soutènement supérieur. Ces fonctions sont la réduction

de la convergence et la réduction de la charge rocheuse.

Pour la bonne forme, il convient de mentionner que certains des équipements connus conviennent tout à fait au procédé de foudroyage pour la récupération du

charbon à partir du dessus.

Dans les exploitations minières comportant des soutènements réalisés par des boucliers, on connait

trois procédés de foudroyage pour l'obtention du char-

bon. L'un de ces procédés repose sur l'introduction du charbon sur le convoyeur spécialement conçu pour ce

faire, à travers une ouverture dans les équipements fai-

sant face leu front de foudroyage. Il s'agit du système

comportant deux racloirs qui présentent de nombreux in-

convénients à l'égard de la sécurité, de la technique et de la rentabilité. Ces équipements tels que décrits dans le brevet Hongrois HUPS-179 856 visaient à supprimer

certains inconvénients du système précité à deux ra-

cloirs. Cette solution représente une autre version du procédé de foudroyage utilisé dans l'exploitation du charbon. Fondamentalement, les équipements du type Hemscheidt 320-20/30 sont similaires aux équipements décrits dans la publication citée. La caractéristique commune des boucliers précités réside en ce que, pour

l'exploitation du charbon par le toit du filon, on pra-

tique derrière le soutènement supérieur, au-dessous du plan de celui-ci, une ouverture dans le dos. La mise en

oeuvre normale du procédé de foudroyage pour l'exploita-

tion à partir du toit du filon s'effectue par des moyens

de fermeture mobiles.

L'inconvénient de cette solution réside en ce que le soutènement supérieur consistuera un élément de

support de charge même lors du foudroyage pour l'obten-

tion du charbon au toit du filon et par conséquent les coûts globaux et de production de ces équipements sont excessifs. -6-

Dans l'essentiel, la troisième version d'exploi-

tation du charbon par le dessus s'effectue sur l'extré-

mité de butte en utilisant des boucliers de foudroyage en tranches ou étages secondaires. On laisse le charbon abattu au toit du filon tomber sur le convoyeur disposé

sur l'extrémité de butte en faisant basculer automati-

quement vers le bas le soutènement supérieur. L'inconvé-

nient de cette solution est que lorsque l'on effectue

l'exploitation du charbon par le toit du filon, l'extré-

mité de butte n'est plus supportée et par conséquent, il arrive fréquemment que cette dernière s'effondre ce qui

peut entraîner de graves problèmes de sécurité.

Dans la seconde version du procédé de foudroyage pour l'exploitation du charbon par le toit du filon, comme cela est décrit dans le brevet HU-PS179 856, avec

le bouclier du type Hemscheidt 320-20/30 selon le prin-

cipe classique de la mécanique des roches, dans la mesu-

re o le complexe rocheux situé au-dessus du soutènement

supérieur conserve son intégralité d'origine, aucun fis-

sure ne se produit. La zone à fissures qui peut être exploitée facilement est entamée par l'arrière, à partir du bord arrière du soutènement supérieur /en opposition

au sens d'avancement. Cependant, cet agencement classi-

que n'est de façon générale pas confirmé dans la prati-

que, étant donné que selon les observations, au-dessus

du soutènement supérieur, les roches sont déjà désinté-

grées. Cette circonstance autorise l'utilisation du type de boucliers destiné à l'exploitation par foudroyage en

tranches ou étages secondaires.

Le forçage du toit constitue une partie de tou-

tes les techniques concernées par le procédé de foudro-

yage à partir du toit du filon; ce procédé devenant né-

cessaire si le charbon dans la partie du dessus ou toit

ne peut être abattu en temps voulu. Il s'agit donc sim-

plement de former une zone à fissures pouvant être faci-

lement exploitée sans qu'il faille donner la préférence -7-

à un procédé ou à un autre.

Le but de l'invention est de mettre au point des

systèmes de sécurité dans des soutènements d'exploita-

tion minière souterraine, systèmes de soutènement qui permettent de réduire la convergence sans toutefois aug- menter la masse des charpentes métalliques ou les forces

exercées par les étais hydrauliques pour ce faire.

Dans le cadre de l'invention, ce but est atteint

par un système de soutènement qui satisfait des exigen-

ces contradictoires entre elles, le soutènement supé-

rieur étant intégré dans un ensemble non homogène, les éléments du soutènement supérieur étant toujours mis en

oeuvre en conformité avec la technologie et les instal-

lations locales. Avec les équipements selon l'invention,

il est d'une importance capitale que la nature du soutè-

nement supérieur soit interprétée selon la définition

donnée. Par conséquent, le point essentiel des équipe-

ments selon l'invention réside dans la constitution du soutènement supérieur en deux éléments dont l'un est

pratiquement fixe, tandis que l'autre est conçu de ma-

nière à pouvoir être mis en rotation par exemple autour

d'une articulation par rapport au premier élément.

Il semble approprié de réaliser les équipements selon l'invention de telle manière que l'élément mobile

du soutènement supérieur soit enfermé au moins partiel-

lement par l'élément fixe à la manière d'un cadre.

Avec les équipements selon l'invention, il est jugé avantageux de prévoir un vérin hydraulique entre

l'élément mobile du soutènement supérieur et le dos.

Une solution avantageuse consiste à prévoir les équipements selon l'invention de telle manière qu'ils

comportent un élément de fermeture déplaçable par rap-

port à l'élément fixe du soutènement supérieur et un vé-

rin hydraulique pour l'actionnement de l'élément de fer-

meture.

De façon avantageuse, les équipements peuvent

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être réalisés de manière à relier l'élément fixe du sou-

tènement supérieur à un soutènement pour l'extrémité de butte. Dans plusieurs cas, il peut s'avérer avantageux de faire en sorte que l'élément de fermeture demeure en

raccordement rigide avec une plaque de guidage.

On peut développer davantage cette version en faisant en sorte de mettre en mouvement la plaque de

guidage par rapport à l'élément de fermeture.

On va maintenant décrire l'invention en détail au moyen de quelques modes de réalisation préférés à

l'aide du dessin ci-annexé comportant des représenta-

tions schématiques en fonction des différentes versions

de structures.

Pour la bonne forme, il convient de mentionner

que dans l'optique de l'invention, le système de mouve-

ment suivi par le bouclier ne présente absolument aucune importance, qu'il s'agisse d'un arc circulaire ou d'une lemniscate. La figure 1 est une vue latérale de l'un des modes de

réalisation des équipements selon l'inven-

tion donné à titre d'exemple, La figure 2 montre les équipements selon la figure 1 en position de fonctionnement,

La figure 3 est la vue latérale d'un autre mode de réa-

lisation des équipements selon l'invention, La figure 4 montre les équipements selon la figure 3 en position de fonctionnement,

La figure 5 montre la vue latérale d'un mode de réali-

sation supplémentaire possible des équipe-

ments selon l'invention, La figure 6 montre les équipements selon la figure 5 en position de fonctionnement,

La figure 7 est une vue latérale d'un mode de réalisa-

tion supplémentaire, La figure 8 montre les équipements selon la figure 7 en _-g- position de fonctionnement, La figure 9 montre la vue latérale d'un autre mode de réalisation possible des équipements selon l'invention, La figure 10 montre les équipements selon la figure 9 en position de fonctionnement,

La figure 11 est une vue latérale d'un équipement sensi-

blement selon les modes de réalisation mon-

trés aux figures 9 et 10, toutefois pour l'application dans des veines de charbon fortement inclinées, La figure 12 montre les équipements selon la figure Il en position de fonctionnement, La figure 13 est une vue latérale d'un autre mode de réalisation possible de l'invention, la figure 14 montre les équipements selon la figure 13 en position de fonctionnement,

La figure 15 montre la vue latérale d'un autre équipe-

ment servant d'exemple, La figure 16 montre les équipements selon la figure 15 en position de fonctionnement,

La figure 17 est la vue latérale d'un mode de réalisa-

tion supplémentaire possible et sa position de fonctionnement, La figure 18 est une vue latérale d'un autre mode de réalisation,

La figure 19 est la vue latérale d'un autre mode de réa-

lisation possible, La figure 20 montre la position de fonctionnement des

équipements selon la figure 19.

Comme cela apparaît du mode de réalisation re-

présenté aux figures 1 et 2, la partie de sole ou semel-

le 6 est raccordée au soutènement supérieur par l'inter-

médiaire du dos ou couronne 12. Le soutènement supérieur est lui-même constitué par l'élément relativement fixe

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du soutènement supérieur, et l'élément mobile 2 du sou-

tènement supérieur. Dans le concept de base de l'inven-

tion, un élément du soutènement supérieur en plusieurs

parties, dans notre cas l'élément mobile 2 du soutène-

ment supérieur, peut être mis en rotation autour de l'articulation 3 par rapport à l'élément relativement

fixe 1 du soutènement supérieur.

En ce qui concerne l'élément fixe du soutènement supérieur, on utilise l'expression "relativement" car au cours de l'utilisation appropriée des équipements, il ne peut étre question d'un état stationnaire absolu, et en même temps le mouvement de l'élément 1 du soutènement

supérieur désigné ici fixe, n'est pas intentionnel.

Comme il ressort de la figure 2, l'élément mobi-

le 2 du soutènement supérieur tourne autour de l'articu-

lation 3 et occupe une position inclinée dans le sens opposé à l'avancement. La figure 2 montre également le

cas o au cours du mouvement de l'élément 2 du soutène-

ment supérieur, des morceaux de roche situés au-dessus

tombent dans la faille 10.

Pour le mode de réalisation décrit ici, l'élé-

ment de support de l'extrémité terminale ou de butte Il

est représenté schématiquement.

Le déplacement relatif de l'élément mobile 2 du soutènement supérieur sera déterminé conjointement par la charge rocheuse agissant par le dessus et par les

étais 8.

L'élément relativement fixe 2 du soutènement su-

périeur renferme à la manière d'un cadre l'élément mobi-

le 2 du soutènement supérieur. Ceci peut donner une en-

ceinte sous forme de cadre, c'est-à-dire que dans ce cas l'élément 1 du soutènement supérieur renferme l'élément 2 du soutènement supérieur des quatres côtés. On peut

réaliser les équipements selon l'invention de telle ma-

nière que l'élément 1 du soutènement supérieur renferme l'élément 2 du soutènement supérieur, mais uniquement de

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trois côtés, dans ce dernier cas, le côté ouvert doit

être formé sur la partie opposée au sens d'avancement.

L'état stationnaire de l'élément fixe 1 du sou-

tènement supérieur est obtenu à l'aide des étais 7 et par le fait qu'une partie de la charge rocheuse est sup-

portée pratiquement par l'élément 2 du soutènement supé-

rieur lui-même et évite la charge par le déplacement re-

latif. Le mode de réalisation selon les figures 3 et 4 correspond sensiblement aux équipements illustrés aux figures 1 et 2, la seule différence étant que les étais 7 et 8 ont été construits d'une manière différente; et

de plus pendant le déplacement l'élément 2 du soutène-

ment supérieur peut atteindre une position o il s'af-

faisse spatialement au-dessous de l'articulation 4 éta-

* blissant le raccordement entre l'élément fixe du soutè-

nement supérieur et le dos 12. De plus, pour le mode de réalisation selon les figures 3 et 4, il apparait que la différence réside en ce que le dos 12 est raccordé à l'élément fixe 1 du soutènement supérieur au moyen de

l'articulation 4. Par ailleurs, avec ce mode de réalisa-

tion également, entre la sole 6 et le soutènement supé-

rieur est inséré le dos 12, et on a également représenté

l'élément de support de l'extrémité de butte 11.

Pour la bonne forme, il convient de noter que la broche ou axe formant l'articulation 4 (voir figures 3 et 4) ne peut être constituée d'un axe traversant mais

peut consister en deux pièces séparées pour que l'élé-

ment 2 du soutènement supérieur puisse également occuper

la position au-dessous de l'articulation 4.

En ce qui concerne la conception de base, le mo-

de de réalisation représenté aux figures 5 et 6 corres-

pond aux équipements illustrés précédemment, toutefois

dans ce mode de réalisation, l'articulation 5 est incor-

porée dans l'élément mobile 2 du soutènement supérieur de telle manière qu'au cours du déplacement de l'élément

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2 du soutènement supérieur pendant le fonctionnement, il

puisse désormais occuper une position parallèle à l'élé-

ment fixe 1 du soutènement supérieur. Pour le reste,

l'implantation est conforme aux figures 1 et 4.

En ce qui concerne les modes de réalisation re-

présentés aux figures i à 6, il semble approprié d'in-

troduire un système de fermeture d'espace entre les élé-

ments du soutènement supérieur se déplaçant l'un par

rapport à l'autre pour éviter une irruption de roche.

Lors de la réalisation du moyen de fermeture d'espace il faudra prendre en compte le fait que périodiquement il peut s'avérer nécessaire de dégager la roche à partir de l'espace situé entre les deux éléments du soutènement supérieur. L'application du moyen de fermeture d'espace devient superflu lorsque le déplacement entre les deux éléments du soutènement supérieur ne dépasse pas

l'épaisseur de structure des éléments.

Le déplacement relatif des deux éléments du sou-

tenement supérieur peut être caractérisé en ce que, dans un premier temps, l'élément 2 du soutènement supérieur disposé à l'intérieur se déplace par rapport à l'élément relativement fixe 1 du soutènement supérieur renfermant le premier, et ce vers le bas. Dans des cas spéciaux, l'élément 2 du soutènement supérieur peut se déplacer

également dans le sens opposé, par conséquent ce dépla-

cement doit être autorisé, dans la fourchette d'épais-

seur structurelle du soutènement supérieur. Pour le res-

te, la construction ne gêne pas le déplacement.

L'une des caractéristiques communes des modes de réalisation illustrés aux figures 1 à 6 réside en ce qu'avec les modes de réalisation selon les figures 1 et 2 ainsi que selon les figures 3 et 4 de même qu'avec le mode de réalisation selon les figures 5 et 6, au cours du déplacement de l'élément 2 du soutènement supérieur à

partir de la direction du soutènement supérieur l'équi-

pement demeure à l'état fermé.

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Une autre caractéristique commune réside en ce qu'avec tous les équipements décrits jusqu'à présent à titre d'exemple, l'articulation plane commune des deux

éléments du soutènement supérieur est disposée à proxi-

mité du bord situé dans le sens d'avancement. En d'au- tres termes, dans un cas concret, les articulations 3 ou doivent se situer sur la partie des équipements fai-

sant face à l'extrémité de butte 11.

On va maintenant décrire certains modes de réa-

lisation dans lesquels l'articulation établissant la liaison entre l'élément 1 et l'élément 2 du soutènement supérieur ne se trouve pas sur la partie faisant face à l'extrémité de butte, mais est disposée de manière à faire face à la faille 10. Par conséquent, en suivant le déplacement de l'élément 2 du soutènement supérieur, la position d'inclinaison vers l'extrémité de butte sera occupée. Dans le mode de réalisation montré aux figures 7 et 8, selon la conception fondamentale de l'invention, l'élément mobile 2 du soutènement supérieur peut être

déplacé par rapport à l'élément relativement fixe 1.

Dans ce cas toutefois, l'élément 2 du soutènement supé-

rieur peut tourner autour de l'articulation agencée à

l'extrémité faisant face au dos ou couronne 12, par c6n-

séquent dans la position déplacée elle est inclinée en direction de l'extrémité de butte 11. Sur l'extrémité mobile de l'élément 2 du soutènement supérieur est prévu le moyen de fermeture d'espace 13 à l'aide duquel on peut empêcher l'irruption de roche à l'intérieur des équipements. Il est tout à fait évident que la dimension

du moyen de fermeture d'espace 13 et le déplacement pos-

sible de l'élément 2 du soutènement supérieur détermine-

ront la profondeur, les roches qui se sont accumulées sur l'élément 2 du support supérieur pouvant tomber dans l'équipement. Jusqu'à cette limite, le déplacement de l'élément 2 du support supérieur sera déterminé par la

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capacité de charge restreinte du ou des étai(s) 8. Lors-

que cette limite est atteinte, en desserrant le ou les étai(s) 8, les roches peuvent pénétrer dans l'espace

d'exploitation, pour leur permettre de repousser l'élé-

ment 2 du soutènement supérieur vers l'élément relative-

ment fixe 1 du soutènement supérieur. En autorisant pé-

riodiquement l'irruption de roches dans les équipements,

on peut réduire la convergence.

Le mode de réalisation décrit aux figures 7 et 8 présente certaines caractéristiques communes avec les modes de réalisation selon les figures 1 à 6, en tant

que déplacement relatif des éléments du soutènement su-

périeur, dans le cas d'une utilisation appropriée, les roches situées audessus du soutènement supérieur ne

doivent pas tomber dans l'équipement. Dans cette opti-

que, la seule différence entre le mode de réalisation

selon les figures 7 et 8 et les solutions selon les fi-

gures 1 à 6 réside en ce que l'enlèvement périodique des roches depuis l'espace situé entre les deux éléments du soutènement supérieur peut s'effectuer plus facilement avec le mode de réalisation selon les figures 7 et 8 que

ce n'était le cas avec les solutions décrites précédem-

ment. Le mode de réalisation selon les figures 9 et

10 représente un équipement permettant d'occuper une po-

sition ouverte --dans le cas d'une utilisation appro-

priée-- à partir de la direction des éléments du soutè-

nement supérieur. Cet agencement est désigné position

ouverte car les roches se situant au-dessus du soutène-

ment supérieur peuvent pénétrer dans l'espace d'exploi- tation et par conséquent dans ce cas, nous nous basons sur le principe de

la régulation et de l'opportunité du procédé. Par régulation du procédé, il faut entendre que la position ouverte de l'équipement à partir du côté du soutènement supérieur doit dépendre de l'opérateur et

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non pas être accidentel.

Par opportunité du procédé, il faut entrendre

qu'il semble utile de mettre ces équipements en applica-

tion partout o existe une certaine quantité de matière première exploitable au-dessus de l'équipement et qui lors de l'irruption dans les équipements ne donne pas

lieu à des roches qualitativement "diluées" et par ail-

leurs permet d'obtenir des résultats utiles. Cette technique de développement est largement répandue dans l'exploitation des mines de charbon et elle est connue comme cela a déjà été mentionné ci-dessus sous le nom de

procédé de foudroyage.

Selon la conception fondamentale de l'invention dans le mode de réalisation montré aux figures 9 et 10,

le soutènement supérieur est en plusieurs parties. Ega-

lement dans ce cas, il est prévu un élément relativement

fixe 1 raccordé à l'élément mobile 2 du soutènement su-

périeur. Entre les deux éléments du soutènement supé-

rieur, la liaison est établie au moyen de l'articulation 15. Cette articulation 15 est disposée à proximité du dos ou couronne et forme une articulation plane. Dans la

technologie de foudroyage du charbon par le toit du fi-

lon, en desserrant les étais 8, on peut incliner l'élé-

ment Z du soutènement supérieur sur la position souhai-

tée, lorsque l'on autorise la chute de la roche située au-dessus du soutènement supérieur --comme cela apparaît

à la figure 10-- sur l'équipement, à savoir sur le con-

voyeur à proximité de l'extrémité de butte 11. Dans ce

procédé d'exploitation, l'élément 2 du soutènement supé-

rieur forme simultanément le profilé de guidage ou élé-

ment de guidage. Dans le cadre de cette solution, nous allons décrire en détail la technologie d'exploitation

par le toit du filon pour l'obtention du charbon.

Comme cela a déjà été mentionné à l'égard des figures 9 et 10, pendant le foudroyage du toit, les équipements sont ouverts en partant de la direction du

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soutènement supérieur, le desserrage des étais 8 faisant descendre l'élément 2 du soutènement supérieur. Pendant

ce temps, la hauteur de l'équipement peut demeurer in-

changée, les étais 7 assurant l'état stationnaire de l'élément 1 du soutènement supérieur. Dans ce cas égale- ment, l'élément 1 du soutènement supérieur renferme l'élément 2 du soutènement supérieur à la manière d'un cadre, à partir de trois ou quatre côtés tandis que l'élément 2 est monté de façon pivotante. Il apparaît du mode de réalisation que l'on vient d'examiner que, grâce

au soutènement 14 de l'extrémité de butte, cette derniè-

re demeure maintenue môme pendant le foudroyage du char-

bon du toit du filon. De cette manière, au cours de

l'exploitation, mettant en oeuvre des boucliers, de fou-

droyage en tranches, on peut éviter la rupture fréquente

et inévitable de la butte.

La refermeture de l'élément 2 du soutènement su-

périeur s'effectue au moyen des étais 8. Le niveau mini-

me d'irruption de stériles sera réalisé en raison de la

résistance relativement faible requise par l'étançonna-

ge, le liquide nécessaire pour le déplacement des étais 8 étant peu important et par conséquent le déplacement pourra s'effectuer rapidement. Bien entendu, la quantité de liquide nécessaire s'applique ici au liquide requis

pour les étais hydrauliques 7 et 8 comme cela est habi-

tuel avec ce type d'équipement.

Bien entendu, les figures 11 et 12 illustrent un

équipement qui a déjà été décrit en liaison avec les fi-

gures 9 et 10; cependant, dans ce cas, l'équipement se-

lon l'invention s'applique aux veines à forte inclinai-

son. On voit bien que l'élément 2 monté de façon mobile

du soutènement supérieur est raccordé au moyen de l'ar-

ticulation 15 à l'élément relativement mobile du soutè-

nement supérieur. Les roches peuvent passer à travers l'élément 2 et pénétrer à l'intérieur de l'équipement, c'est-à-dire que les roches tombent sur le convoyeur à

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proximité de l'extrémité de butte pendant le foudroyage

du toit du filon.

Dans le mode de réalisation selon les figures 13 et 14, la liaison entre l'élément relativement fixe 1 du soutènement supérieur et l'élément mobile 2 du soutène- ment supérieur est réalisée par l'articulation 16. Par

rapport aux éléments du soutènement supérieur, cette ar-

ticulation occupe une position dans laquelle l'élément 2 s'étend à une grande distance des deux côtés par rapport

à l'articulation 16, ce qui a pour résultat que l'équi-

pement ne convient pas à l'utilisation générale mais

qu'il ne peut être utilisé à bon escient dans des condi-

tions de rqche spéciales. La particularité désavantageu-

se de la solution provient de l'agencement o une partie

de l'élément 2 du soutènement supérieur se situe au-des-

sus du plan de l'élément fixe 1 du soutènement supé-

rieur. Indépendamment de ce fait, ce mode de réalisation

est sensiblement identique aux modes de réalisation mon-

trés aux figures 9 à 12.

Tous les modes de réalisation examinés jusqu'à

présent comportent quatre étais. Cependant, l'applica-

tion des quatre étais ne constitue pas une nécessité absolue de l'invention; dans certains cas l'utilisation de trois étais peut également s'avérer appropriée, cette solution étant suffisante lorsque, sous l'élément mobile

du soutènement supérieur, on monte un seul étai hydrau-

lique, à savoir de préférence dans le plan de symétrie

de l'équipement s'étendant parallèlement au plan du des-

sin. Toutefois, selon l'invention, tout équipement peut être opérationnel avec deux étais de support de' charge et dans ce cas l'élément mobile du soutènement supérieur

ne transfère pas la charge des roches à l'étai hydrauli-

que raccordé à la partie de sole de l'équipement ou au vérin. Le mode de réalisation montré aux figures 15 et 16 est conforme au concept théorique précité. Le mode de

2 6 4 8 1 8 1

- 18 -

réalisation montré ici est similaire à celui des figures

13 et 14 avec toutefois la différence que l'élément mo-

bile 2 du soutènement supérieur n'est pas supporté par les étais hydrauliques raccordés à la partie de sole 6 de l'équipement, des vérins hydrauliques 17 assurant

cette fonction et étant reliés en partie au dos ou cou-

ronne 12 de l'équipement, en partie à l'élément 2 du

soutènement supérieur. Dans cette solution, l'étai hy-

draulique 9 est inséré entre le dos 12 de l'équipement

et la partie de sole 6.

Les figures 17 et 18 montrent un mode de réali-

sation de l'équipement selon l'invention dans lequel le sens du déplacement de l'élément mobile du soutènement supérieur peut être modifié. Dans le mode de réalisation représenté à la figure 17, l'élément 2 du soutènement supérieur peut tourner autour de l'articulation 18 qui est disposée sur une partie de l'élément relativement fixe 1 du soutènement supérieur, situé de façon opposée à l'extrémité de butte 11. Dans ce cas, l'élément 2 sera supporté par l'étai 8, tandis que l'étai 7 supporte l'élément i du soutènement supérieur. Dans ce mode de réalisation, comme cela est montré à la figure 17, le charbon ayant été obtenu au cours du foudroyage du toit du filon, peut être amené sur le convoyeur à proximité de l'extrémité de butte et finalement à l'intérieur de l'équipement. Dans le mode de réalisation selon la figure 18, l'élément 2 du soutènement supérieur peut être déplacé autour de l'articulation 19 par rapport à l'élément 1 du

soutènement supérieur. Dans ce cas, l'élément 2 du sou-

tènement supérieur est incliné vers le dos ou couronne

12 ou vers la faille 10.

Pour la bonne forme, il convient de noter qu'avec l'utilisation simultanée des articulations 18 et 19, les deux éléments du soutènement supérieur demeurent en liaison rigide entre eux comme si les deux éléments

- 19 -

étaient solidaires. Cette solution structurelle ne fait

pas partie de l'objet de l'invention.

Une particularité commune aux équipements exami-

nés jusqu'à présent réside en ce que les éléments 1 du soutènement supérieur peuvent reprendre la charge de roche tandis que leur "docilité différenciée" à l'égard

de la charge rocheuse est garantie par une liaison for-

cée restreinte donnant deux avantages importants qui ne

peuvent être obtenus avec les appareils connus.

Le premier avantage réside en ce que, sous l'ef-

fet de la charge rocheuse, ce n'est pas la totalité du soutènement supérieur qui se rapproche de la partie de sole, mais uniquement son élément mobile. En même temps,

l'élément relativement fixe du soutènement support ga-

rantit la hauteur d'exploitation.

Les autres avantages résident en ce que, lorsque l'on utilise plus de deux étais hydrauliques, suite aux avantages précités, par rapport aux solutions connues, on peut obtenir un équipement ayant une capacité de charge plus efficace. Les figures 19 et 20 montrent un mode de réalisation de l'équipement selon l'invention

grâce auquel, en liaison avec l'élément fixe 1 du soutè-

nement supérieur, l'autre élément du soutènement supé-

rieur --mobile selon le principe fondamental de l'inven-

tion-- ne tourne pas autour de l'articulation, mais cou-

lisse parallèlement à son propre plan.

Le moyen de fermeture 21 --pouvant s'effectuer à

mouvement coulissant-- est agencé au-dessous de l'élé-

ment 1 du soutènement supérieur, le mouvement étant réa-

lisé à l'aide du vérin hydraulique 20. Par ailleurs, avec cette solution, l'étai 22 assure le support entre

la partie de sole 6 et l'élément 1 du soutènement supé-

rieur. Avec l'équipement selon les figures 19 et 20, il n'est pas nécessaire d'utiliser une plaque de guidage pour amener le charbon obtenu au cours de l'opération de

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foudroyage du toit du filon à l'intérieur de l'équipe-

ment, étant donné que la fenêtre servant au guidage du charbon dans l'équipement peut être agencée au-dessus du convoyeur, cet agencement devenant possible. Néanmoins, une autre version est également possible dans laquelle une plaque de guidage fixe 24 est utilisée ou une autre plaque de guidage 23 peut également être utilisée avec

un actionnement et un déplacement indépendants.

La différence entre le mode de réalisation mon-

tré aux figures 19 et 20 et les exemples décrits précé-

demment, réside en ce que la construction du soutènement supérieur ne présente pas une "docilité différenciée"

vis-à-vis de la charge des roches.

A la lecture de la description des modes de réa-

lisation donnés à titre d'exemple, il apparaît selon l'invention qu'avec le soutènement supérieur divisé en plusieurs parties, on peut diminuer la convergence et la

charge rocheuse sans augmenter la masse des équipements.

En ce qui concerne le mode de réalisation dé-

crit, on peut ajouter que l'équipement selon l'invention convient particulièrement au procédé de foudroyage pour l'obtention de charbon à partir du toit du filon et on peut réaliser avec celui-ci toute version technologique possible. L'équipement selon l'invention diffère des

équipements convenant à l'exploitation avec des bou-

cliers de foudroyage en tranches en ce que, par rapport aux autres équipements connus, ce n'est pas la totalité du soutènement supérieur qui devra être libérée au cours

du foudroyage du toit, mais uniquement l'élément mobile.

Une différence supplémentaire considérable est que, même pendant la durée du foudroyage, l'extrémité de butte est

toujours soutenue.

A partir des équipements connus, par rapport aux

systèmes utilisant deux racloirs, il n'est pas nécessai-

re de délimiter les équipements selon l'invention étant donné que l'agencement et le système d'ouverture pour

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l'extraction du charbon a partir du toit est absolument différent. On peut désormais réaliser un système avec deux racloirs comme cela est montré aux figures 9 à 20 qui diffère des équipements montrés aux autres exemples en ce que, à travers l'ouverture de foudroyage pratiquée

dans le soutènement supérieur ou dans le toit, le char-

bon foudroyé ne parvient pas au convoyeur situé à proxi-

mité de l'extrémité de butte, mais parvient à un second

convoyeur disposé sur la partie arrière de l'équipement.

En outre, l'articulation formant le point d'ap-

pui de levier et du soutènement supérieur ou du toit,

contrairement au mode de réalisation illustré aux figu-

res 7 à 20 n'est pas disposée sur le côté situé à l'op-

posé de l'extrémité de butte, mais de façon similaire au mode de réalisation des figures 1 à 6, c'est-à-dire sur

le côté face à l'extrémité de butte.

Il convient de mettre de nouveau l'accent sur le

fait que, grâce à l'équipement selon l'invention, l'ou-

verture pour le procédé de foudroyage du charbon n'est pas disposée dans les parties de l'équipement situées au-dessous du plan du soutènement supérieur, auquel cas

la roche au-dessus du bouclier ne serait plus supportée.

Grâce à l'équipement selon l'invention, l'ouverture pour

le soutènement du toit est réalisée dans le plan du sou-

tènement supérieur, ce qui s'avère de loin bien plus

avantageux du point de vue chargement qu'avec les solu-

tions connues étant donné que l'élément relativement fixe du soutènement supérieur, par suite de sa surface réduite, transfère une plus petite charge aux éléments

de support de charge de l'équipement.

Dans tous les cas, l'équipement selon l'inven-

tion s'avère meilleur marché, les conditions de produc-

tion sont plus avantageuses, la sécurité est accrue et par conséquent des avantages considérables peuvent être

obtenus dans l'exploitation minière.

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Claims (7)

REVENDICATIONS

1. Equipement destiné au soutènement d'exploita-

tion minière souterraine, comportant une partie de sole ou semelle venant en appui sur le sol, un soutènement supérieur relié à celle-ci, par un dos ou couronne, de plus entre la partie de sole et le soutènement supérieur

et/ou le dos sont introduits un ou plusieurs étais hy-

drauliques, caractérisé en ce qu'il comporte un soutène-

ment supérieur constitué de deux éléments, un élément (1) du soutènement supérieur étant pratiquement fixe tandis que l'autre élément (2) du soutènement supérieur est agencé de manière à pouvoir tourner autour d'une articulation (3, 15, 18, 19) par rapport à l'élément

fixe (1).

2. Equipement selon la revendication 1, caracté-

risé en ce que l'élément fixe (1) du soutènement supé-

rieur renferme partiellement l'élément du soutènement

supérieur à la manière d'un cadre.

3. Equipement selon la revendication 1 ou 2, ca-

ractérisé en ce qu'un vérin hydraulique (17) est intro-

duit entre l'élément (2) du soutènement supérieur et le

dos ou couronne (12).

4. Equipement selon la revendication 1 ou 2, ca-

ractérisé en ce qu'il est prévu un élément de fermeture (21), lequel élément peut être déplacé par rapport à l'élément (1) du soutènement supérieur et actionné par

un vérin hydraulique (20).

5. Equipement selon l'une quelconque des reven-

dications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il comporte un

soutènement (14) pour l'extrémité de butte qui est re-

liée à l'élément fixe (1) du soutènement supérieur.

6. Equipement selon la revendication 4, caracté-

risé en ce qu'il est muni d'une plaque de guidage (24)

se trouvant en liaison rigide avec l'élément de fermetu-

re (21).

- 23 -

7. Equipement selon la revendication 4, caracté-

risé en ce qu'une plaque de guidage (23) peut être dé-

placée par rapport à l'élément de fermeture (21).