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Procéd~ d'exploitation de mines ou carribrea souterraines pflr
enl~vu~es des~endante~ et fo~droYsqe et installation Dour sa miae en
oeuvre.
L'invention concerne un nouveau procédé d'exploitation de
mines ou carribres souterraines et un dispositif pour sa mise en
oeuvre. Elle s'applique plus particulihrement aux Amas ou filon~ de
minerais de hauteur importante.
Pour les ~isements de ce type, les exploitqtions sont à
Front d'abattage montant ou descendant. Avec les fronts descendants,
108 conditions d'abattaqe sont Dlus faciles tandis que le~ fronts
montants peuvent poser des problames de securit~ du fait de l'abattage
au toit.
Plu3ieur~ solutions à front descendant ont éte proposées,
mais elles ne sont pas entièrement satisfaisantes.
C'est ainsi que les exploitations ll90U9 plancher souple" ne
se sont guère développées à cause des difficultés d'exploitetion et
des Droblèmes de sécurité qu'elles posent. Les exploitations par
soutirage ne permettent pas une récupération complbte du minerai et
demandent des travaux de préparation importants.
ûn a au89i proposé de constituer une dalle fixe de béton
ancrée dan~ les épontes (c'est-~-dire le terrain entourant le filon de
minerai) et d'extraire une trsnche de minerai sous cette dalle, puis
de répéter l'opération a des profondeurs croissantes avec formation
les unes 90U9 les autres de dalles fixes successive~ à l'abri
desquelles on extrsit le minerai : les dalles restent à demeure et
sont abandonnées au fur et à mesure de l'exploitation. Une telle
pratique est coûteuse b cause de la confection des dalles successives
et n'est applicable qu'à des filons d'epaisseur re~treinte ; la tenue
des éponte~ au droit du chantier d'exploitation est compromise par les
contrsintes induite~ par les dalles restées en plsce à l'amont de
celui-ci.
Il n'e%iste donc pas à ce jour de procédé entièrement
satisfaisant pour les exploitations qui doivent se développer sur une
certaine hauteur.
On distinque par ailleurs les exploitations par remblayage
et les exploitation~ par foudroyage. La pratique du foudroyage, qui
consiste à l~isser s'~bouler les terrains qui surplombent le minerai
-.
~2806~
exploité, est plus économique que la pratique du remblayage
qui consiste à substituer un matériau au minerai exploite.
Il paraît donc souhaitable de chercher à combiner
l'exploitation descendante avec la technique du foudroyage.
La présente invention vise à résoudre ce problème
en proposant, pour les amas ou filons de minerais de hauteur
importante, un procédé d'exploitation à front descendant
avec foudroyage, qui soit relativement simple et peu coûteux,
et qui permette l'abattage et la récupération intégrale
du minerai avec une grande sécurité.
Selon la présente invention, il est prévu un
procédé d'exploitation de mines ou carrieres souterraines
par enlevures descendantes sous un plafond, caractérisé
en ce que, ce plafond étant sensiblement horizontal, on
le divise en une pluralité de zones de plafond soutenues
indépendamment les unes des autres par une pluralité de
dalles indépendantes juxtaposées côte à côte et soutenues
par des moyens de soutien, en sorte de former conjoitement
un toit de protection contre des éboulis de foudroyage,
et, au fur et à mesure que l'on extrait du minerai sous
ce plafond, on foudroie individuellement de proche en proche
lesdites zones sur une hauteur limitée par abaissemen.
successivement de chacune des dalles sous laquelle on a
déjà extrait du minerai, en utilisant pour ce faire des
moyens mécaniques de support temporaire et d'abaissement
fixés sur au moins un châssis amovible utilisé successive-
ment pour les différentes dalles.
En d'autres termes, l'invention propose de diviser
la voûte en une pluralité (réseau) de zones soutenues
independamment les unes des autres et, en parallèle avec
B
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-2a-
l'extraction du minerai du sol, de foudroyer de proche
en proche lesdites zones sur une haute~r limitée. Cela
permet un contrôle satisfaisant du foudroyage qui est compa-
tible avec les exigences de securite. Les zones envisagées
ici sont les portions de la voûte supportées individuelle-
ment par les dalles précitées (ces dernières sont dimension-
nées en sorte de pouvoir être abaissées). On appréciera
que l'invention propose de travailler sous une zone fou-
droyée, en surmontant le préjugé de l'homme de l'art quantà ce que permettent, a priori, les normes de sécurité.
Il est important de noter que, lors de cet
abaissement, la masse des éboulis résultants reste faible
en raison de l'effet de voûte induit dans la masse globale
des eboulis de foudroyage par la présence des dalles avoisi-
nantes qui restent fixes. Cette propriété permet le choix,
pour l'abaissement successif des dalles, de dispositifs
(de préférence hydrauliques) dont les caractéristiques
techniques (structure et fonctionnement) autorisent une
fabrication et une application industrielles.
On appréciera que le procédé d'exploitation
selon l'invention conduit à une productivité élevée car
elle rend possible une mécanisation de l'ensemble des opéra-
tions d'exploitation. D'autre part les investissements
sont maintenus à un niveau raisonnable puisque les dalles
descendent avec le chantier d'exploitation.
De préférence, les dalles prennent appui sur
des piliers de minerai et après enlèvement du minerai
entre les piliers, on soutient artificiellement les dalles
par lesdits moyens mécaniques de support temporaire et
d'abaissement, on diminue la hauteur des piliers et on
abaisse les dalles.
~3
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-3-
Selon un autre mode préférentiel de mise en
oeuvre de l'invention, les dalles reposent sur des piliers
artificiels et on extrait le minerai, en alternance, entre
ces piliers et sous ceux-ci. Ces piliers artificiels son-t
en pratique liés aux dalles; ils sont avantageusement dépla-
cables transversalement au sens d'exploitation.
Dans des chantiers étroits des dalles sont de
préférence disposées bout à bout ou côte à côte. Pour les
chantiers de plus grande largeur les dalles sont de préfé-
rence alignées en files et en rangées, la progression des
enlevures et des abaissements de dalles s'effectue de préfé-
rence, soit file par file, soit rangée par rangee.
De préférence, l'écartement des murs ou piliers
est, au moins en certains endroits, supérieur à la largeurd'engins d'exploitation de manière à permettre la circulation.
Selon encore un autre mode de réalisation préfé-
rentiel, plus particulièrement destiné aux veines étroites,
on met les dalles en appui latéral contre des épontes, par
exemple par arc-boutement, ce qui permet d'extraire le mine-
rai au sol sur toute la largeur de la galerie.
L'invention propose également une installation
de soutènement pour exploitation de mines et carrières sou-
terraines par enlevures descendantes sous un plafond, carac-
térisée en ce qu'elle comporte un toit de protection contre30 des éboulis de foudroyage sensiblement horizontal formé
d'une pluralité de dalles élémentaires indépendantes juxta-
posées côte à côte, munies de moyens de soutien, ainsi que
des moyens mécaniques de support et d'abaissement à hauteur
contrôlable, adaptés à l'abaissement individuel de proche
en proche de ces dalles, ces moyens de support et d'abais-
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sement de dalles étant fixés sur un ou plusieurs châssisamovibles qui sont utilisés successivement pour les diEfé-
rentes dalles.
En pratigue ces dalles sont de preférence en
béton armé.
Selon un premier mode de réalisation préférentiel
de l'invention, les moyens de soutien sont des piliers ou
murs en minerai à exploiter lorsque ce dernier présente
une résistance suffisante.
Selon un autre mode de réalisation préférentiel,
les moyens de soutien sont artificiels. Ce sont des piliers
fixes et solidaires des dalles, ou liés aux dalles avec
possibilite de translation le long de celles-ci. Ces piliers
sont en pratique, comme les dalles, en béton armé.
Dans le cas de veines étroites, des dalles peuvent
aussi être soutenues par une pluralité de vérins horizontaux
prenant appui à leurs extrémités latéralement contre un
épaulement vertical des dalles et les épontes elles-mêmes;
ces vérins restent en pratique en place pendant qu'on extrait
du minerai sous toute leur largeur.
Dans de telles veines étroites, au lieu d'être
monobloc, les dalles peuvent aussi être formées d'au moins
deux éléments de voûte articulés formant voûte à angle varia-
ble, arc-boutée aux épontes, avantageusement complétés par
deux éléments latéraux ou extrêmes, articulés aux éléments
de voûte, et destinés à longer les épontes. Des vérins
horizontaux sont prévus pour plaquer latéralement les éle-
ments extrêmes contre les épontes.
On appréciera que de telles dalles permettent
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-~la-
de tirer parti du poids des éboulis de foudroyage pour aug-
menter la sécurite du travail sous les dalles dans le cas
de veines étroites tout en permettant de suivre aisément
des variations de largeur de ces veines étroites.
Des espaces sont maintenus entre les dalles
ainsi qu'entre les dalles et les parois latérales de la
cavité exploitée, de manière à ce que la descente de chaque
dalle s'effectue en toute facilité. Des dispositifs permet-
tent d'éviter que les éboulis ne passent à travers ces espa-
ces.
Un treillis métallique souple est avantageusement
interposé entre le toit formé par l'ensemble des dalles
et la voute d'éboulis de foudroyage qu'il soutient. En
variante, des boucliers supportés par des triangles déforma-
bles sont de préférence disposés dans des interstices entre
des
~5
/
,
B
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delle~ ~d~centes ; de préférenoe, pour un lnterntlce do~n~ entre deux
dnlles, le bouolier est portb p~r oelle de~ delle~ qui ~t de~tinée b
atre ab~issée en premier tandis que l'autre porte un redent destiné a
appuyer vers le bns ~ur ce bouClier lor~ de l'~bni~sement de cette
autre dHlle.
De Préférence cette pluralité de dalle~ élément~ireD
comporte au moins un aliqnement ~rengée) dont les moyen~ de ~outien
sont suffis~mment écert~s pour permettre le pes~nqe d'engins
d'exploitation.
Le~ moyen~ de support et d'ab~i~sement contrBlé comportent
de préférence de~ vérins ou cou~3ins hydrauliques a~issant
~ventaqeusement sur le~ dAlles Dsr l'intermédiaire de plaque~ de
répartition, ou sur les piliers psr l'intermédinire de ferrures dont
ils sont dotés. Ces moyens de support et d'abai~sement contrôlés sont
av~ntaqeusement fixés sur un ou plusieurs ch~ssig amovible~ utilisés
aucces~ivement pour différentes dalles. Dens le C~8 de delles
articulées, les moyens de support et d'abaissement ~gissent sur les
élément~ extrêmes; par exemple au moyen de rails trQnsversaux venant
sous des portées horizonteles de ce~ éléments.
L'épaisseur des dalles et la aéométrie des piliers sont
calculées pour que l'ensemble puisse supporter le mas~e des éboulis du
foudroyage~ Des c~pteurs sont avantageusement pr~vus, soit sur les
dalles tmesure de la flèche) soit entre dalles et piliers (c~pteurs de
pression) pour permettre de suivre le charqe supportée par les dalleA
en sorts de vériFier que celle-ci reste en deQb de~ limites
d'utilisation des d~lles.
Des objets, caractéristiques et aventeges de l'invention
ressortent de la description qui suit, donnée à titre d'exemple non
li~itatif, en regard des dessins annexés sur lesquels :
- ln figure 1 est une vue en coupe lonqitudinale d'un
chantier d'exploitation, selon l'invention, d'un filon vertical de
minersi,
- la fiqure 2 en est une vue en coupe trnnsversale.
~sri
.~!'``~.
.. . .. ..
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- le~ flgursa 3 et ~ ~ont des vuen on OOlJpe trMn9vera~le et
longitudinnle d'un chantier annlogue, au cours de l'exploitatlon selon
le procédé de l'invention,
- les figures 5A b 5D sont des vues latérales d'une dnlle b
piliers latéralement déplacables en 4 phase~ succeDaive~ d'extrnction,
- les figures 6A ~ 6D sont des vues en coupe lonqitudinale
d'un chantier analogue ~ celui des figures 1 à 4 illustrnnt 4 phases
~uccessives d'exploitation selon une variante du Drocédé de
l'invention,
- la figure 7 est une vue en coupe transversale d'un
chantier de qrande larqeur,
- la figure 8 est une vue de dessus d'un autre chantier de
qrande larqeur,
- la figure 9 est une vue en élsvation latérale d'une dalle
supportée par de~ piliers de minerai dans un chantier étroit,
- la figure 10 en est une vue simplifiée dans un stade
intermédiaire d'extraction,
- la figure 11 est une vue en coupe longitudinale dans le
stade intermédiQire de la figure 10,
- les figures 12 et 13 sont des veriantes de 1~ figure 9,
- les figure3 14 et 15 sont des vues re~pectivement en coupe
transversale, et en vue de dessus d'un chantier de grande lsrgeur dens
lequel les dalles reposent sur du minerai à exploiter,
- la fiqure 16 est une variante de la fiqure 14,
- la figure 17 est une vue en coupe tran3veraale partielle
de deux dalles ad~acentes munies d'un bouclier de protection.
- la figure 1~ est une vue éclatée de desaus des quetre
él~ment~ constitutifs d'une dslle srticulée selon l'invention;
- la figure 19 est une vue de côté d'une telle dalle dans
une veine de minerai fortement pentue;
- la figure 2û est une autre vue de côté ds cetta dalle,
dans une veine analogue de plus qrande puissance;
- la Figure 21 est une vue schématique partielle en
élévation d'un dispositif de soutien et de guida~e en descente d'une
3S dalle arti~ulée selon une variante de réalisation;
: '
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- 1~ figurn 22 eot une vue on porol)octlve de co (~l~positif
de guidaqe en de~cQnte;
- la figure 23 est une vue de côté d'une autre dalle selon
l'invention selon une configuratlon complètement aplatie;
- la fiqure 24 est une vue en coupe trsnsverosle d'une
gelerie étroite dont 1~ voate est fnrmee de dalles plnne~ munies de
vérins de soutien l~téral;
- I8 fiqure 25 est une vue en coupe lonqitudinale montrant
un chsriot ~lévateur de mise en place de3 vérins et de support et
d'abaisaement des d~lles; et
la fiqure 26 est une vue de cette qalerie en coupe
longitudinale ~ plu9 petite échelle montrant plusieurA dalles côte à
côte.
Les fiqures 1 ~ 26 représentent diverses variantes de
réalisation d'une installation de soutbnement pour l'exploitation de
minerai (charbon, minerai~ m~t~lliques...) par enlevures descendante~
et avec foudroysqe proqressif, contrôlé et localisé. L'extraction peut
se f~ire psr une technique classique (hsvage, rabotsqe, tir...), le
front d'abattage proaressant d'une dalle à une autre. LB hauteur
d'enlevure e~t un Dsr~mbtre imPortant mais l'exploitant en est
totalement maitre du moment qu'il dispose d'un enain d'ab~ttsqe
approprie.
Les fiqures 1 et 2 représentent un chantier d'exploitation
conforms à l'invention dans lequel une pluralite de d~lles Dl... sont
disposées côte b c~te. Il s'aqit d'un chantier étroit et les dalles,
glob~lement p~rsllélépipédiques, sont dispo3~es transversalement.
Ces dalles Dl... sont soutenues Dsr des Diliers P ici
dispos~s tr~nsversalement aux dslles en sorte de dégaqer un ou
plusieur3 couloirs ou files Cl, C2... Ces piliers repo3ent sur un amas
10 de miner~i b exploiter.
Aux extrémités du chantier sont ici représentées deux
qaleries verticsles 11 et 12 destinées à l'entrée d'sir et l'accès du
personnel, d'une psrt, et l'~vscuation du minerai et le retour d'air,
d'autre part.
-~?i
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: ~:; . , `, . ::
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Ce~ ~nllc~ supportent conJolntement une maan~ 13 constltuée
par des éboulis de foudroy~ge ~ entre cen dalle~ et le~ ébouli~ de
foudroyaqe est interpos~ un treilli~ métallique 30uple 14 qui est fixé
aux terrain~ evoisin~nts 15 (~pp~l~g éponte~) pnr dc~ boulon3
d'ancraqe 16.
On désiqne P~r Dp-l, Dp, Dp~l... ~en ~ 9 8UCCCD~iV
qunlconques de la plurslité de dalles Dl...
Les figures 3 et 4 illustrent de fa~on 3chém~tique un stade
intnrmédiaire d'exploitation dsns lequel une enlevure centrale 1,
entre deux Diliers P, a déib ét~ extrsite sur toute 1A longueur du
chnntier (en variante non representée, cette enlevure 1 est extraite
de fsçon discontinue, d~lle Dar dalle, en alternance avec les
enlevures latérales 2).
Le3 enlevures latérales, sous les piliers P, s~nt extr~ites,
dalle par dalle, chsque dalle étnnt descendue du pas de l'enlevure, au
fur et a mesure, avec foudrovsge contrôlé et locqlisé.
A la figure 4, les enlevures lstérales 2 qui nnt été
extraites 80US les Diliers des dslles juaqu'à Dp-l, sont en cour~
d'extraction sous les Diliers de la dalle Dp. Un dispositif de support
(non représenté), de préférence hydraulique, maintient la dalle Dp
pendant cette extrsction. Le dispositif assure ensuite la descente de
la dalle Dp et des piliers P qui en sont solidaires ~u niveau des
dalles précédentes.
Pour des raisons de commodité d'extrsction S0U8 les piliers,
ceux-ci sont avsntageusement translstables letéralement sin~i qu'il
apparait aux fiqures 5A ~ 5D.
A la fiqure 5A les piliers P' sDnt rapproch~s au msximum ;
on extrait d'abord les enlevures latérales 1 sur toute la longueur du
chantier.
30Un écarte ensuite les piliers jusqu'au dessua des enleYures
lat~rales extraites puis on sb~isse les dalles ; les piliers P'bordent
ainsi une enlevure centrale 2 que l'on extrsit ensuite (figure 5B).
Pour effectuer la phase 3uivante d'extraction, on peut au
pr~alable ramener les Piliers en confiquration rapprochée et répéter
les opération3 précitées.
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Do mnnibro Pr~f~r~e, on proobde do mnnlèro lnverne, en
commencant pa~ extralra l'enlevure oentrale 1' tflgure 5C) puls, apres
rapprochement des piliers et descente de la dallc, extraction des
enlevures latérales 2' (Figure 5D).
Les cycles d'extraction alternent o~nsi, conformém~nt nux
figures 5A et 5B, ou aux figures 5C et 5D.
Les fiqures 6A et 6~ illustrent une variante d'exploitntlon
dans laquelle une enlevure centrsle est extraite en premler comme
précédemment. Chaque dalle est icl équipée de dispoAitifs de support
et d'abais~ement 17. Aux figures 6A et 6~, l'extraction des enlevures
latérales (Dour des rai~ons de clarté, on a aupprimé le~ piliers
"avant" des dalles) eat en oour8 AOUY les ~ilier~ de la dalle D4 qui,
comme la précédente dalle D3 est en appui 9ur ses supports 17. Avant
d'entamer l'extrsction du minerai sous les piliers de la dalle D5,
(fiqure 6C), tQndis qu'on met en appui cette dalle sur ses moyens 17
de support et d'abaisQement, on abai~se la dalle D3 en provoquant un
foudroyaqe su-dessus de celle-ci (figure 6D). Il y a ainsi un écart
d'une dalle entre la dernière dalle sbaissée et la dalle SOU9 laquelle
on extrait du minerai. Cela peut faciliter les manoeuvres d'extraction
par auqmentation de l'espace disponible.
En variante il existe un nombr0 réduit d'ensembles de vérins
hydrsuliques 17 montés sur un châssi3 mobile 1~ (voir la dalle Dl).
Ces vérins agissent de préférence sur les dalleR par l'intermédiaire
d'une plsque de réPartitiOn 19.
La figure 7 pré~ente côte b côte trois files de dalles Dp,l,
Dp,2, Dp,3 surmontées p~r un même treillis de protection.
Ls fiqure 8 présente, vues de dessus, quatre files de dalles
Dp,l b Dp,4, d~finissant une succession de rangées de 4 dslles.
La Droares3ion des enlevures peut s'effectuer file de dalles
par file de dalles,` ou ranqées de dalles par rangée de dalles. Pour
faciliter la circulation des engins d'exploitation d'une file à
l'autre, on im~lante de Dlace en place une rangée de dalles
particulières D0,1, b D0,4 dont les Piliers P' sont divis~s.
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Les figures 9 ~ 16 pr~entent de~ varlanten de réall~ation
dans lesquelles le8 dalles Dp reposent nur des murs ou piliers M
constitués par le minerai même ~ exploiter. Les enlevures sont dans ce
C88 situées ~ des niveaux différents (voir figure 9).
L'enlevure centrale 1 entre le~ plliers M e~t extraite en
premier. On met ensuite successivement les dallea en ~ppul uur leurs
aupports 17 puis on extrait du minerai à ln partie haute des piliers M
(voir fiqures 10 et 11, dans le cas d'un chantier btrolt).
Si les DarOis du filon ne sont pas verticsles, le même
principe s'applique la descente des dslles devant s'acwmpsgner d'une
tr~nslstion hori~ontale (voir figure lZ). En variante, les dslles Dp
sont inclinées en sorte d'être sensiblement Derpendiculaires aux
psrois du filon (figure 13).
Les fiqures 14 et 15 représentent un chnntier similaire de
lS plus qrende lsrqeur, avec plu~ieurs file3 parsllèles de dslles Dp,l
Dp,4.
Les mêmes indications ~ue pour les fiqures 7 et 8
s'aDpliouent ici. On peut noter oue les dslles des figures 14 et 15
~'appuient Dar leur~ extrémités ~ur des murs communs de minersi, qui
sont interro~pus soua de~ dalles DO,l à DO,4 pour psrmettre la
traversée d'engins d'exploitation.
La figure 16 repr~sente une variante de la figure 14 dans
laquelle les dalles d'une m~me rangée reposent sur des murs ou Piliers
distincts, d~ageant des couloirs sous, et entre ch~que dalle (le
nombre de couloirs Cl à C7 est sup~rieur à celui de la figure 14, pour
un nombre inférieur de files de dalles).
Le choix entre l'une ou l'sutre des configur~tions dépendra
de la résistance des pilisrs et de la larqeur du chantier.
Comms il est connu en 80i dsns l'art de la mine, la
protection des espscea videa entre les dslles est généralement essurée
par un treillis métallique aouple et continu déroulé su-dessus des
dalles au démsrraqe du chsntier.
On peut, 8'il y Q lieu, assurèr une étanchéité entre les
dalles, par tout moyen connu~
~,
:... .: , ... . ::
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11
Cetto Drotnotion eat en vari~nte obtenue au moyen de
bouclier~ 20 supportés par des trlangles déform~bles 21 representés
la figure 17.
Chaque triangle comporte :
- un c~té AC constitué par la dalle (d~ns l'intervalle
concerné) descendant en premier,
~ un côté A~ de lonqueur constante flrticulé en A sur la
dalle et srticul~ en B sur le côté ~C. Ce caté A~ supporte le bouclier
de protection~
- un cat~ BC de lonqueur varieble, ~rticulé en B sur le c~té
AB et couli~sant en C a travers un étrier, fix~ ~ur la dalle. Ce
coulissement peut ~tre freiné au moyen d'une clavette.
La dfllle Dp, descendant en second, comporte en 22 un redent
provo~uant la descente du som~et B du trianqle articulé et QssUrant
nin~i l'étanchéité du dispositif.
Un dispositif (non représenté) est avantageusement pr~vu
pour la protection des esDaces vides entre dalles et perois de la
cavité exploitée et pour le soutènement du toit.
Le rôle de ce dispositif est double. Il permet d'éviter
l'irruption des éboulis dans le chantier et perme~ d'adapter la
méthode a des chanqements de lar~eur du chantier. Le pression des
ébouli~ au contact de la paroi du chantier est qéneralement faible par
suite de la présence des dslles qui supportent l'ensemble de la
charge.
Ce dispositif non représenté permet d'assurer une protection
Dar simple avancement d'allonaes b travers des épingles fixées dans la
dslle, ces allonqes étflnt charg~e~ d'un matelas de bois ou de fer. Ces
allonq&s facilement avan~ables ou rétractable~ permettent de s'fldapter
b des vsristions de larqeur du chantier. Un soutènement classique per
~tan~on~ peut flider lors d'une forte extension de ces allonqes.
Ce dispositif peut être ~ comme~de mflnuelle (déplccement des
allonqes a la force du poignet~ ou a commande hydrauliaue.
La disposition des dalles en files et r~ngées Permet
d'obtenir dan3 le chant~er un d6coupaqe en ch~mbres et piliers avec
.
lZ
recoupes. On DeUt dono utill~er paur l'~b~ttnqe du mlnernl les
matériels connus dans oes méthodes de chambre~ et pillers (haveuses
par exemple).
En outre, l'existence des dalles, pflr 18 facillté qu'elles
offrent d'y prévoir ou d'y placer tous les moyens de suspension
n~cessaires, Dermet de disposer dans ce type de chnnt~r de tous les
moyens n~cessaires de levaqe et de transport pnr monornil ~uspendu.
A titre d'exemDle, DOur l'exploitation d'une veine do
minerai de 17 mètres de larqe, on utilise des dalles (ou poutres) de
10 16 mbtres de lonq, 2 mètres de large et 1,5 m de hnut. Les piliers
correspondants sont oubiques avec un côté de 2 mètres, et sont
distsnts de 7 mètres. Une telle dalle en béton armé peut ~tre concue
pour suPporter 200.00Q Kq/m2, ce qui correspond clsssiquement b
environ BO m d'éboulis.
Le~ vérins constitutifs des moyens 17 de support et
d'ebaissement ont p~r exemDle une oourse de 1.6 m, une chnrqe au
coulis~ement de ~00 tonnes et un effort de soulèvement de 170t. Le
dispositif complet peut comporter 6 a ~ vérins.
Deux ca8 sont b distinquer pour la conception de ces moyen~
de suDport et d'abAissement :
- ler cas s Les piliers d'appui des dalles sont en minerai
et non en béton. Dans ce cas un chAssis amovible comportant les 6 ou 8
vérins Drevus sera amen~ sous la dalle b supporter. La dalle sera
priAe en chnrge par le dispositiF qui assurera son supportage pend~nt
l'enlevure des Diliers puis sa descente. Il sera snsuite déplacé b la
dalle suivante. Si les dslles ont des surfsces telles ~ue la stabilité
ne soit pas assurée par un ~eul chassis, on doublers les dispositifs
de descente des dalles ~ui aeront placés de manièr~ a assurer cette
~tabilité.
- 2bme cas : Les piliers d'appui des dalle3 sont en béton.
lère vari~nte : ils ~ont solidaires des dalles. Dans ce cas,
on peut utiliser un châssis comme dans le ca8 précédent, ou les vérins
Deuvent être fixés contre le~ pilier~ au moy~n de ferrures prévues
lors de 1~ coulée des piliers.
~;rj
1~
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13
2~mq vnrlant~ t ila aont tr~n~l~t~ble~. D~na ce cna,
l'utili~ation des ch~asls est impér~tive.
Dans le9 deux varisntes, ai le~ d~lles ont des ~urfaces
telles que la ~t~bilité ne soit pas assurée par un seul oha~sia, on
doublera le3 di~positifs.
Les fiqures 1~ ~ 20 repré~ontent une dolle ~rticulée en
auatre él~ments successifa 31~32,33 st 34 artlculé~ l'un ~ l'autre, de
proche en proche. Il s'aqit d'une variante de dqlles (en pratique en
béton) pour le 0~9 de filons pentus ayant une épaisseur de 2,8 - 3 m.
.iusqu'b ~ m. pour une orientation voisine de la verticale. voire plus
pour des filons d'inolinaison inférieure à 45 Par raDport à la
vertic~le.
Le3 elements extremes 31 et 34 sont en pratique sensiblement
pRrall~les. L'élement 31 est disposé le long du toit ~5 de la vein~ 36
1~ de minerai tandis que l'él~ment 34 e4t dispo~ le long
du mur 37 de cetts veine. Ces éléments, epDeles "elément de toit" et
"élément de mur" 30nt adaptes ~ venir en nppui sur le minerai par
leurs extrémités inFerieures 31A et 34A.
Les ~léments intermédiaires 32 et 33 forment con~ointement
uns voûte dont l'anqle d'ouverture ou est d'autant plus qrand
que la larqeur ou puissnnce de le veine de minerai est importante
ainsi qu'il re~sort de la comparsison des figures 19 st 20. Cette
ouverture variable de la voûte Dermet de suivre les variations de
larqeur de la v~ine.
En confiquration extrême. représentée à le figurs 23, cet
an~le est de 180~ et la voûte est complètement aplatie.
La masse d'éboulis de foudroyage 38 qui pèse sur 1Q voûte
tend à ouvrir l'anqle de la voûte, en l'aplatissant, en provoquant une
poussée l~tér~le des bords inférieurs 32A et 33A des éléments de voûte
vers le toit et le mur, respectivement, visant Q ~ssurer un ancraqe
transversal, ou ~rc-boutement, de la dalle sur le toit et le mur
(effet de silo); il en r~sulte pour les ~lements extr~mes un pl~cage
énergique contre le toit et le mur qui psut suffire. le ca~ ~chéant,
,, ~
~280614
1~
pour Dermettre la retenue de ln dalle même ~i on abnt le mlnarsl sous
les pieds }lA et 34A de ces dslle~ extr~mes. Un vérin d'écsrtement 40,
(seulement sch~mstisé psr sa ligne d'action aux figures 19 et 20),
peut toutefois être rs~outé pour renforcer ce pl~c~ge tr~n~versnl.
On aDpréoiera ~ue le plao~ge latéral des dnlle~ extremee 31
et 34 contre les épontes, o'est-a-d1re le9 roches oon~titut1ves du
toit et du mur~ est d'autant plU9 important que l'anqle d'ouverture de
la voûte est arand (9au9 réserve qu'il reste inférleur a 1~0~) : il y
a des variations parallèles entre le poids des éboulis de foudroyage a
~upporter et l'efFort transversel de plflcage résult~nt permettant de
résister en tout ou partie à ce poids.
La structure des él~ments 31,32,33 et 34 ressort clsirement
des figures 1~ et 19 (ou 20), notamment en ce ~ui conoerne leur mode
d'articulation.
lS Dans l'exemple représenté, toute articuletion de deux
éléments constitutif~ est formée de deux charnons (élémants de
chcrni~re~ ~at~raux solidaire~ de l'un des ~léments, encadrant un
ch~rnon central solidaire de l'nutre de oes deux éléments. En v~risnte
non représentée, les articulstions sont obtenues par imbrication d'un
nombre impair de chsrnon~, d'une part, et d'un nombre pair de
charnons, d'autre Dart, Dour satisfaire une symétrie d'ensemble des
éléments par raDport b un plan vertical perpendiculaire aux axes
d'articulations. Il Deut au~si y avoir des chsrnons en nombre éqaux
sur chs~ue él~ment.
Les charnons d'une articulation sont maintenus cosxisux par
des barres rondes 41, en scier Psr exemple, matérialisant les axe~
d'articulation.
Dans l'exemple repr~senté, chacun des éléments extrêmes
comporte un charnon central 31B ou 34B, percé d'un alésa~e 42 pour le
3Q passage des barres 41 d'articulation tandis que les éléments de vo~te
32 et 33 comportsnt chacun une peire de chsrnons latéraux 44 sdsptés ~
encedrer les charnons centraux 31B et 34B, et psrcés d'alésages 43
pour le passsge des bsrres 41. Dsns l'exemple représent~, ces ch~rnons
latéreux forment les oord~ inférieurs d'~ppui 32A et 33A des él~ments
de voûte.
~;
-. ... : .
~4
L'élém0nt 32 comporte en outre, h l'oppo~é de ~on extrémite
32A, une p~ire de chnrnons 45, aveo de~ nlé~gen 46, ~d~pté~ b
eno~drer un ch~rnon centrsl 47 percé d'un elé~sge 48, ménsgé sur
l'élément 33 a l'opposé de son extrémité 33A.
Pour Dermettre nue l'~ngle rel~tlf entre le~ élément~ de
voûte Puisse prendre des valeurs ~iguës, un évidement oentrnl 49, de
forme trianqulaire, est prevu dens l'élément 32 entre le~ r~olnss des
charnon~ 45 t~ndis que des évidements similaires 50 sont prévus sur
l'élément 33 de osrt et d'~utre de la raoine du ohernon oentrel 47.
Ces evidement9 permettent une imbrication des racines des chnrnons :
oette imbric~tion est presque m~ximale b la figure 19, les racines des
ch~rnons occup~nt, en ~uasi-totalité, le volume des évidements. De
préférence, le diam~tre des charnons est supérieur b l'épsisseur des
~léments 31 et 34, ce qui fscilite notamment ces rotations, et réduit
le~ évidements néces~ire~.
Ainsi qu'il res~ort plus préci~ément de~ figures 19 et 2û,
les él~ments extrêmes 31 et 34 présentent, suprès des ch~rnons 318 et
34B, des zones 31C et 34C Dlus ép~isses W8 leurs extr~mité~
inférieures, sdaptées b résister nux contraintes mécsniques
apparaisssnt ~uprè~ de ce~ charnons en service.
Il e~t qénérslement souhsitsble que le pl~n contenant les
articulations des éléments extremes 31 et 34 sux élément~ de voûte 32
et 33, soit globalement Derpendiculaire eu toit 35 et eu mur 37. On
p~ut orévoir a cet effet des ~léments extrêmes de lonqueurs
diff~rentes, adaptés à prendre appui, psr leurs extrémit~s inférieures
~v~nt~geùsement biseautées~ sur un 801 approximativement horizont~l :
l'extraction du minerai dans ce 901 peut ainsi se fsire p~r couches
horizontales m~lgré 18 pente du filon 36.
De m~nière préférée des Pions 51 sont pr~vus sur les
ch~rnons l~téraux des éléments de voûte, pour l'eccrochaqe de v~rins
tempor~ires, représentés psr leurs axes 52, d'sssistance b le descente
des dalles.
Des ré~esux d'alésaqes trsnsversaux 53 sont aventageusement
pr~vus dsns les ~léments extrêmes 31 et 34, Pour permettre, le css
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lG
échéant, un boulonn~ge de aos ~léments d~n~ le toit et le mur. Les
figures 1~, 19 et 20 representent deu resenux cerrés d'aléseges 53 de
dessins lé~èrement différents.
A titre d'exemple, Dour un filon léqèrement inclin~ (p~r
exemple 30 psr rspport ~ 18 vertiosle)~ de ~ mbtres d'ép~isseur, les
élements nnt p~r exemDle une même l~rgeur de 1,5 m. nvec de~ ch~rnons
de 0,5 m. d'~puisseur. ~e~ eléments 32 et 33 ont une longueur de 4,9
m. (y compris les ch~rnons), et les élements 31 et 34 ont de~
lnngueurs re~pectives de 6,2 et 4 mètres. L~ lsrqeur des d~lle~ peut
même être inf~rieure (0,~ a 1 m. p~r exemPle).
En service, on dlspose côte b cOte une plurelité de dslles
- erticul~ée~, et l'on extrnit du minerei de oroche en proche 80US
ch~cune d'entre elles. Cette extr~ction peut se feire sous les
extr~mités 31A et 34A des dalles extrêmes, dès lors que l'~ncr~ge
l~téral de la dalle sur les épontes ~toit et mur) est suffisant. Le
vérin 40 est pr~vu Dour consolider cet ancrage en appliqu~nt un effort
d'ecartement entre toit et mur, Perpendiculeirement ~ ceux-ci ~d'où
l'intér8t aue les articulations 31-32 et 33-34 soient d~ns un pl~n
perpendiculsire ~ ceux-ci); toutefois~ il peut p~rfois Qtre supprimé,
voire neutrelisé (au moins en l'sbsence d'extraction) lorsque les
ébouli~ de foudroy~qe se sont correctement r~Psrtis sur la voûte
3Z-33. Si nécess~ire des vérins supplémentQires (non représent~s)
Deuvent être montés sur la d~lle, en pretique ~OU8 le vérin 40, pour
renforcer encore l'oppui des éléments extrêmes sur le mur et le toit.
Après sbattage d'une couche de miner~i sous une d~lle, on
f~it descendre cette derniare psr tout moyen epproprié : on réduit
l'effort d'~ppui latéral et on contrôle la descente de 1~ dolls le
long du mur et du toit.
Pour reduire l'effort d'sppui lat~r~l, on commence bien sûr
Dqr réduire 1~ pou~sée d'éc~rtement ~Dpliquée Psr le v~rin 40, et les
vérins comPl~mentaires, entre les ~léments 31 et 34. On peut en outre,
qr~ce su vérin 52, provoquer un r~pprochement de3 extrémités
inférieures 32A et 33A des élément~ de vo~te.
, ~ .
..
..... .
~806~4
17
Dana une ver~lon trèo q~n~r~le, ce guidnge e~t ~ssur~ pnr un
dispoaitlf de support et d'~baiusement comportant :
- des moyens hydrauliques (vérins) de prise en charge de la
dalle;
- une osssture métallique propre h quider la dalle~
- un moyen de traotion oomplémentaire loroque oel~ D I av~re
nécess~ire.
Ce dispositiF est mobile, et de preferenoe ~utomoteur et
équipé de pnsum~ti~ues.
D~ns 18 cas où l'on n'a pas besoin d'élément de tr~ction, la
descente de la d~lle peut etre contr~lée au moyen de vérins fixés de
fa~on ~movible aux éléments de voûte de 18 dQlle, par des ferrure3
prévues dans la dalle lors de sa confection.
Les fiqures 21 et Z2 illustrent, a titre d'exemple et de
fa~on partielle, un dispositif mobile 5$ sans disposition de traction.
Ce dispositif comporte un bâti mobile 56, de~ vérins verticnux 57
soutenRnt des treverses 58 sur lesouelles des dalles extrêmes viennent
prendre appui à la faveur de décrochements 59 ménagés à~ cet effet; des
vérin~ horizontaux 60 sont en outre prévus pour l'ancr~qe lstéral du
di~positif sur les dalles encadrant celle3 en cours de descente. Le
bâti 56 se complbte d'un bâti similsire ~ côté de celui-ci, pour 1&
descente de l'autre ~lément extrême de la d~lle.
La figure 23 illustre en coupe une v~riante de dalle
articulée rendue définitivement plane. Dour le cas pnr exemple où la
larqeur de 18 veine devient trop importante. La principale différence
entre cette dslle 61 et cslle des fiqures 1~ à 20 (outre des
différences mineures de profil) réside dan~ la présence de fers
transversaux 62 ménsqés dans les éléments de voûte lors de leur
prépsration. Des fers de referraillaqe 63 sont accrochés sur ces fers
transversaux, de chaque côté de l'axe 41 d'articulation de 1A voûte,
cette dernière ayant été mise à plat. Le maintien de la vo~te en
confiquration horizontale Deut être Assuré per venue en butée
d'éventuelles surfaces d'~ffrontement prévue~ sur les éléments de
voûte et/ou Dsr appui de la zone d'srticulation de la voûte sur les
~1~
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fers de referruilln~n. On proobdo ~nnulto h un roooffragc de ces fer~
63 pour rigldiFier 1~ dalle. Leg élém~nt~ extr~men peuvent alors ~tre
supprim~s, en sort~ de n'avoir Dlu~ qu'une dalle horlzont~le. Un~
telle dalle monobloc peut être posée en appui sur des moyens
appropriés de soutien (mur de minerai ou piliers en béton).
En C~9 d'auqmelltation de Dui~ance de la veine rend~nt
inutilisable des dalles d'un type donne, cellea-ci peuvent ~tre
lsissées b demeure en boulonnant qux ~pontes les éléments extrêmes
qrâce aux aléssges 53; de nouvelles dalles d'un type plus npproprié
sont mises en plsce en dessous des première~ pour continuer
l'exploitation.
Selon des dispositions préférées non repré~entées :
- les éléments extrêmes présentent des zones de moindre
largeur ~ar80e Dsr exemDle ~ux décrochements 59 précités) Dermettant
lS d'enqaoer des cala~es en bois entre ces éléments et les épontes en css
d'irré~ul~rité de celles-ci;
- les vérins d'écartement 40 et les vérins de r~pprochement
neuvent ~tre remplacés par de8 vérin9 d'écertement et de r~pprochement
~ double e~fet;
- les éléments de d~lle présentent, en regard de la trsnche
des ch~rnons des éléments qui leur sont ~rticulés, des t~les arrondies
(épousent avec jeu ces tranches) ~ui peuvent faire pertie du coffrags
ds ces ~lément~ lors de leur fabrication.
L'~ncrage lat~ral des dolles sur les épontes peut également
se fQire su moyen de tiqes de piston venant directement s'sncrer dans
les ~pontes, ainsi qu'il ressort des figures 24 b 26 qui représentant
des dallea monobloc 71 présentant des cavités 72 d'où partent
latéralement de~ cansux 73.
A 1~ figure 24, une dslle 71 est supPortée par des murets 74
et 75 de minerai et est en appui ~ qsuche contre une éponte 76. Dans
la cnvité 72 sont dispos~ trensversalement des vérins 77 dont les
cylindre~ 77A sont en appui contre la Daroi qauche de la cavité et
dont les Pistons 77B sont prolongés psr des broches 78 destinées a
passer dan~ les canaux 73 et ~ venir en sppui contre l'éponte droite
~.ri
- 1~
::: .: . -. .. -.:
~,2806~4
19
79. Ces v~rins Aont aliment~a en flulde pnr des tuyaux flexibles non
représentes.
Ainsi au'il ressort des figure3 25 et 26, on peut prévoir
trois verins 77 b ch~que extrémité de chaque dalle mis en fonction, le
5 temDs d'abattre le miner~i sltué en ha~t dea murets 74 et 75.
Un chariot ~0 munle de roues comporte une struoture de
support B2, mobile en hauteur 80U3 l'action de vérins Bl adaptés à
venir s'appuyer su 801 pour des raisons de stabilité, portant des
berceaux ~3 pour les qroupes de vérins transversaux 77 et des rails ~4
adaptés à venir en sppui sous les dalles pour en permettre le support
et le quidaqe en descente.
Les dalles ont Dar exemple une lonqueur de 7 m. une lsrgeur
de 7,5 m. et une cavité de 0,5 m. de profondeur.
Au cours de l'svsnce du front d'exploitstion (de gauche à
droite sur la figure 26) on abst d'abord le fond de la qalerie puis le
haut de la ~alerie. Avsnt d'absttre le minersi en haut des murets
suDport~nt une dslle (ici deux dalles) on met celle-ci en appui
latersl psr mise en place de vérins 77; on abat le haut des minerais
(avec le plu9 souvent évscuation du chariot ~0 pour de~ raisons de
place) puis on ramène le chariot 80 et on soutient la dalle psr les
rails 84 tsndis qu'on relâche la pression dans les vérins 77; la
descente des dslles est contrôlée par les vérins 81. On répete ensuite
la manoeuvre pour la (les) dalle(s) immédiatement à droite.
Aux fiqures 24 b 26 les vérins 77 aqissent tous dans le même
sens en pls~uant la dslle vers une éponte et de~ broches vers l'autre
éponte. Dans une variante non représentée, recomm~nd~e lorsque la
surface des épontes est irrequlière, les vérins sont disposés
tête-bache, avec des broches, venant en saillie, a la faveur de csnaux
73 ménsqés de psrt et d'autre de la cavité centrale, de chaque cBté de
la dalle dont les psrois de la cavité centrale reprennent les efforts
d'écartement.
Il va de 80i que la de3cription ~ui préc~de n's été proposée
qu'à titre indicatif et que de nombreuses vsrisntes peuvent être
proposées par l'homme de l'art ssns sortir du cadre de l'invention.
Ainsi, par exemple, les vérins 40 de plac~ge des éléments
extrêmes contre les épontes peuvent être remplscés par une plurslité
.. : . . ~,. , . .. . ~ ,.
~28206~4
de verin~ Dl~qunnt indivlduellement un él~m~nt extr~mo oontre une
éponte, en prennnt nppui dlreotoment nur l'nutro eponte, nu trover~ de
l'elément extrame oppo~e. De tele verlne peuvent per exemple nglr ~ur
la pnrtie év~ée d'un elément extr8me (nuprbs des zones épaisse~ 31C
ou 34C) et trsverser l'élément extrQme en regard b 1~ fnveur d'un
décrochement 29 (voir figure 22). De tels moyens individuel~ de
pl~cege permettent per exemPle de f~ire descendre en nlternnnce les
él~ments extr~mes en reg~rd, un élément extr8me restent flxe pendent
que l'outre descend, et inver~ement. L'extraotion QU 801 ~e f~it nlors
en alternnnce, tentôt le long d'une éponte, tentôt le long de l'~utre
éponte.
,. . . _ . .. . . . ................................... . .
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