Note: Descriptions are shown in the official language in which they were submitted.
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~ a présente invention a pour ob~et un nouveau procéde
dlexploitatlon des mines, ainsi qu'un matér-lel pour la mise en oeuvre de ce
procédé.
On connait dé~à un procédé d'exploitation des glsements
miniers dit "à alésage remontant" qui est aussl désigné sous le terme
anglais de "rise borlng" et qui consiste à réaliser deux galeries
d'exploitation situées au~dessus et ~u-dessous du gisem~nt de minerai à
exploiter, puis à forer dans le minerai, entre les galerles, un trou
d'environ une dizaine de centimètres de dlamètre. On place ensuite dans ce
forage un traln de tiges qul constitue l'axe d'entra~nement d'un plateau de
forage tournant disposé dans la galerie inférieure, En imprimant au train de
tiges de forage un mouvement de rotation et un mouvement de coulissement
axlal vers le haut, on obtient alors la destruction de la masse de minerai
qui se trouve sur le trajet de l'outil de forage, ledit minerai tombant par
gravité dans la galerie inférleure d'où il est emporté par des moyens de
transport conventionnels tels que des tapis roulants.
Ce procédé connu, présente l'inconvénient de mettre en oeuvre
un dispositif fragile du fait que le train de tiges qui transmet le couple à
l'outil rotatif et qui donne à cet outil rotatif son mouvement d'avance vers
le haut se trouve très fortement sollicité ce qui amène des ruptures
fréquentes nécessitant des temps de réparation importants qui nuisent au
rendement.
De surcro~t, il est nécessaire de prévolr dans la galerie
supérieure des dispositifs qul permet~ent d'équilibrer le couple de rotation
important qui est obllgatoirement appllqué à l'outll rotatif qui se trouve
dans le bas du train de tiges.
! Enfin ce procédé présente l'inconvénient de réaliser une
excavation qui ne peut ê~re que de section circulaire, ce qui oblige dans la
pratique à laisser sur place une partie importante du minerai.
On connalt également, notamment pour réaliser des chantiers
de travaux publics souterrains, des apparells de forage à fraises qui sont
principalement cons~itués par deux paires de demi-tambours munls de dent~
tournant en sens inverse en étant en~ra~nés par des moteurs électriques ou
hydrauliques si~ués au voisinage des demi-tambours où dan~ l'axe de ces
3S derniers.
Ces appareils connus permettent de réaliser des trous dans le
sol en opérant de haut en bas et en travaillant généralement sous une boue
qui assure le malntien des parois de l'orfflce alnsi foré, un système de
pompe ramenant à la surface les débris du terrain traversé. ~
- 2 ~ 3~3~
De tels apparells qul sont actuellement couramment utlllsés
avec succès mettent cependant en oeuvre des technlques complexes qui
devlennent de plus en plus difficlles lorsque l'on cherche à augmenter la
pulssance des appareils concernés.
La présente invention a pour ob~et une combinal30n des deux
techniques rappelées ci-dessus qui est rendue possible par une adaptation
des appareils de forage à fraises de type connu et qui facllite beaucoup la
mlse en oeuvre du procédé de forage connu sous le terme de "rlse boring".
La présen~a invention a pour ob~et un procédé d'exploltation
de glsements mlniers selon l~quel on réalise une galerie d'exploltation
haute et une galerie d'exploitation basse qui sont situees de part et
d'autre du glsement de mlnerai que l'on désire exploiter, puis un forage
préliminaire de faible diamètre entre les deux galerles précitées, procédé
caraceérisé par le fait qu'à l'alde d'un train de tiges, de châines ou de
cables, disposé dans le forage, et maintenu à sa partie supérieure à
l'intérieur de la galerie haute, on suspend un appareil comportant au moins
deux paires de demi-tambours munis à leurs pér~phéries de dents de fraisage
qui sont entra~nés en sens inverse par un dlspositif moteur situé, soit dans
l'axe des tambours, solt au-dessous de ceux-cl, et que, tandis que l'on fait
tourner les paires de demi-tambours, on déplace progresslvement ledit
appareil vers le haut a l'aide du train de tiges, de chaInes ou de câbles,
tandis que le minerai gui est désagrégé par les dents de ~raisage tombe par
gravité sur un moyen de transport conventionnel disposé dans la galerie
inférieure.
De pr~:Eérence, selon l'inven~ion, il e~t poss.ible de
réaliser entre la galerie supérieure et la galerie lnférleure plusieurs
Eorages prélimlnaires parall~les qul per~ettent le passage de plusleurs
trains de tiges, de cha~nes ou de câbLes supportant l'appareil de fraisage,
grâce à quoi, il est possible d'augmenter de manière très lmportante la
puis~ance de ce dernler et en conséquence le tonnage du mlnerai q~i est
abattu.
De préférence, selon l'invention il est possible
d'envoyer des ~ets d'eau à moyenne ou à haute presslon sur le minerai qui
est en cours de fraisage, ce qui facilite le travail de3 fraises et qui
contribue également au dégagement des débris de minerai qui sont recuelllis
dans la galerie inférieure.
Le procédé selon l'invention présente de nombreux avantages
par rapport à l'état actuel de la technlque.
Tout d'abord, les moyens de levage disposé~ dans la galerle
4~ supérleure pour soutenir et déplacer vers le haut les tralns de tlges, de
',, ~
- 3~ 6~2~
cha~ne9 ou de cables, ont uniquement à exercer un efort de tractlon, alor~
que dans la ~echnique conventlonnelle. 113 sont également obligé8 de
transmettre le couple important qui est néces~aire à l'entraInement du
plateau de ~orage qui est disposé à la partie inférieure du traln.
De préférence, selon l'invention la section de forage est
rectangulaire, ce qui d'une part slmplifie grandement l'exploltation du
massif de minerai du fait qu'il suf~lt de juxtaposer les passes
d'exploitat~on successives avec éventuellement un recouvrement minlmum et
d'autre part permet d'améliorer notablement le taux d'exploltation du massif
de minerai.
Co~pte tenu du fait que les forage~ préliminalres visent
uniquement à laisser passer les trains qu~ soutiennent l'appareil de
fraisage, ces forages préliminaires peuvent etre réalisés dans des couches
de mlnerai meme faiblement inclinées, la limite étant que les matériaux
excavés par le procédé selon l'invention puissent s'évacuer spontanément par
gravité jusqu'à la galerie inférieure.
De pré~érence, l'utilisation de train de tiges, de chaînes ou
de câbles confonmement à l'invention, permet d'envisager des forages
préliminalres non rectilignes qui sulvent les ondula~ions du massif de
minerai à exploiter et qui assuren~ ainsi un guidage utile de l'appareil de
fraisage le long du minerai à exploiter.
La présente invention a également pour obje~ un appareil pour
la mise en oeuvre du procédé décrit cl-dessus, cet appareil étant
caractérisé par le ait qu'i] comporte en combinaison : un disposltif dc
fraisage comportant au moins deux paires de demi-tambours munles de dents
entraInées Cll rotation en sens inverse par un disposlti~ moteur situé en-
dessous de~dits demi-tambours ou dans l'axe de ces dernler~ ; un dispositif
support constitué par exemple par un train de tiges, de chaInes ou de câbles
destiné à supporter l'appareil de fraisage et à l'alimenter en énerg~e ; et
un dispositif de maintien et de traction destiné à maintenir le dispositif
support à sa partie supérieure et à lui assurer un déplacemant axial
progressi~ vers le haut.
De préférence, selon l'invention le dispo~itif moteur de deni-
tambours est de préférence constitué par un ou deux mo~eurs hydraul-lques
disposés dans l'axe des demi-tambours et fixés sur une plaque support
ver~lcale, ou, âme disposée entre les demi-ta~bours d'une mê~e paire.
De préférence, selon l'invention le dispositif moteur peu-t
etre sltué en-de~sous des deml-tambours, le couple étant transmis à ces
derniers par une transmission mécanique passant dans l'ame.
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De préérence, il est égalemen~ possi.ble d'utiliser des
moteurs électrlque~ alimenté~ par des câbles qui sont rellés ~ leur
extrémité supérieure à une source d'énergie électrique.
On voit que le dispositif de fralsage conforme à l'lnventlon
est grandement simplifié par rapport aux appareils de fralsage
conventionnels qui travaillent de haut en bas en raison du fait, d'une part
que les débris de forage sont éliminés spontanément sous l'efet de la
gravlté et éventuellement de ~ets d'eau, et d'autre part, que le guidage de
l'appareil de fraisage est assuré d'une manière simple par le dispositlf de
support constitué, de préférence, par le train de tiges, de cable ou
de chaînes qui est engagé dans le forage préliminaire.
On peut de cette manière utili~er des fraises de grande
puissance qui pe~mettent des abattages horaires de minerai tres importants.
i De préférence, le train de tiges qui supporte
l'appareil dè fraisage peut en particulier être constitué par des éléments
de tubes assujettis les uns au bout des autres par des raccords, les
canalisations hydrauliques ou électriques nécessaires à l'entra~nement des
fraises étant situées à l'intérieur de ces éléments.
De préférence, ce train de tubes est supporté a sa partie supé-
rieure par un dispos.itif de mâchoires à vérins qui permet, de manière connue,
d'assurer à la fois le maintien et le déplacement vers le haut du train de
tubes.
De préférence, l'appareil de fraisage est également
supporté par un train de câbles ou de chaînes qui s' enroulent
sur un ou plusleurs treuils situés dans la galerie ~upérfeure, les
canalisations d'alimentation en énergie et évcntuelleme[lt en eau étant
disposées de manière lndépendante dans le forage préliminaire, comme cela
peut être également le cas pour un train de tiges a section plelne.
De préférence, selon l'invention les demi-tambours
porte-fraise~ peuvent être fixés chacun à une âme constituée par deux demi-
âmes réunies par des vérins par exemple hydrauliques qul en étant plus ou
moins écartées l'une de l'autre peuvent faire varier la largeur du mineral
abattu par les fraises pour l'adapter à la largeur de la veine de minerai.
Si cela est nécessaire on peut interrompre le déplacement du dispoæitif
vers le haut, lors des mouvements d'écartement des demi-âme3 et des demi-
tambours qui en sont solldaires.
Depréférence,selonl'mventiononpeutégal~mentutiliserune
caractéristique dépendane du eorage, telle que la puissance ou le couple
absorbé par les fralses, leur vite~se de rota~ion ou encore la fréquence ou
f4,0 le nlveau sonor~ de~3 chocs des dents des fraises sur le mlnerai pour
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détet~iner la variatlon de l'écartement des demi-tambours a~in de suivre le
filon de mlneral.
Da~ls le but de mieux faire comprendre la présente invention
on va en décrire maintenant, à titre d'illustration et sans aucun caractere
limitatif, un ~ode de réalisation pris comme exemple et représenté sur le
dessin annexé~
Sur ce dessin :
- la figure l est une vue schématique en coupe d'une
exploitation minière fonctionnant selon la présente invention,
- la figure ~ est une vue latérale d'un appareil de fraisage,
selon l'invention,
- la figure 3 est une vue de dessus correspondant à la
fIgure 2, et
- la figure 4 est une variante de la f~gure 3.
On voit sur la figure 1, la galerie supérieure l et la
galerie inférieure 2 qui ont été creusées de manière conventlonnelle. Ces
galeries peuvent être horizontales ou inclinées en fonction de la structure
du gisement à exploiter.
Dans le mode de mise en oeuvre de la figure l~ la galerie
inférieure 2 est décalée vers la gauche par rapport à la galerle
supérieure 1, de manière à permettre l'exploitation d'une veine de minerai
qui a une incllnaison correspondant sensiblement à celle du parcours entre
les deux galeries.
Confor~ément à l'invention, on a réalisé entre les deux
galeries un forage préliminalre 3 de aible dimension, par exemple d'une
di~aine de centimètres de diamètre.
Un dlspositif support 4 constitué dans le mode de réalisation
représenté par une chaIne ou un cable passe à 17 intérieur de ce forage
preliminaire 3 pour supporter à sa partle inférieure un appareil de forage S
qui est constitué par deux paires 6 et 7 de demi-tambours muni~ de dents de
fraisage à leur périphérie et entraInés en rotation en sens inverse, com~e
indiqué par les flèches.
Conformément à l'invention, les demi-tambours peuverlt
également etre entraInés en sens inverse, leur sens de rotation pouvant
dependre de la ~ature du gisement exploité.
Ces demi-tambours sont supportés par un bati ~ relié au
dispositlf support 4. La partie supéri~ure de ce dispositif 4 est suppartée
par un treuil 9 placé dans la galerie supérieure 1~
Pour mettre en osuvre le procédé selon l'invent~on,
l'énergie, par exemple sous forme hydraulique ou éleccrique, qui est envoyée
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par des canalisations appropriées dans le forage préliminaire 3
parallèlement au câble ou à la cha~ne 4, pennet d'entra~ner les deml-
tambours 6 et 7 en rotatlon dans le sens des flèches, en désagrégeant ainsi
le minerai qui se trouve entre les ~aleries 1 et 2, et dont les débris
S tombent, comme indiqué par les flèches, sur un tapis roulant 10 qui permet
de les évacuer de la galerie inférleure.
On comprend qu'en relevant progressivement l'appareil de
fraisage 5 à l'aide du treuil 9 on peut extraire un volume de minerai qui
correspond à la section des fraises 6 et 7.
Il suffit ensuite de renouveler l'opération tout le long des
galeries 1 et 2 pour pouvoir extraire le minerai qui se situe entre ces deux
galeries.
On a représenté sur les figures 2 et 3 un mode de réalisation
particulier de l'appareil de fraisage selon l'invention.
Dans le mode de réalisation des figures 2 et 3, le dispositif
support 4 est constitué par un train de tubes qui est relié à sa partie
inférieure à une plaque support horizontale 8 rigidifiée à sa partie
lnférieure par des nervures longitudinales 11 et transversales 12.
Dans le mode de réalisation représenté, deux nerw res
~ transversales 13 rigidifient également la plaque 8 par rapport au train de
tubes 4. Deux âmes 14a et 14b munies chacune d'une semelle horlzontale
15a, 15b sont assujetties sur la plaque de base 8 par des boulons dont
les axes sont schématiquement représentés.
Dans ce mode de réalisation, chaque âme lha, 14b porte un
moteur 16a, 16b sur l'axe duquel se trovent montés les demi-tambours
17a, 17b, 18a, 18b dont le contour a été représenté en traits mixtes.
Les angles intérieurs des demi-tambours son~ échancrés en
quart de cercle de manière à permettre le passage du train de tubes 4.
Il est clair que sur les figures 2 et 3 les lignes en traits
mixtes qui délimitent le pourtour des demi-tambours indlquent en ~ait les
surfaces selon lesquelles se déplaeent les extrémltés des dents de fraisage
qui sont fixées sur les demi-tambours,
On a schématiquement représenté en 20 cinq canalisations qui
se trouvent à l'intérieur du train de tubes 4. Ces canalisations 20 servent
à alimenter en énergie hydraulique ou électrique les moteur~ des fraises,
ainsi, le cas échéant, qu'à in~ecter de l'eau sous moyenne ou haute pression
pour faciliter la désagrégation du minerai.
Dans le mode de réalisation décrit, la partie supérieure du
train de tubes 4 est maintenue par un dispositi~ conventionnel non
représenté, qui comporte des machoires pouvant ~etre remontées à l'aide de
_ 7 ~ 3~)
vérlns élévateurs pour appliquer l'appareil de fralsage vers le haut avec
une presion suffisante pour désagréger le mlnerai et le soulever
progress{vement au fur e~ à ~esure qu'il effectue son travail.
Lorsque les vérins élévateurs qui se trouvent dans la galerie
1 sont en fln de course, on assure le maintien en place du t~ain de tubes 4
par des mâchoires auxiliaires fixes et on repositionns les machoires des
vérins élévateurs en position basse, ce qui leur permet de soulever à
nouveau l'apparell de fraisage.
On a représenté sur la flgure 4 une variante du mode de
réalisation de la figure 3 dans laquelle les ames 14a et 14b supportent
les demi-tambours 16a, 16b par l'intermédiaire de deml-ames 21af 21b
et 22a, 22b qui sont elles-mêmes supporeées par des vérins hydrauliques
23 de telle sorte qu'en agissant sur ces vérins on peut déplacer axialement
les demi-tambours 16a, 16b dans le sens des doubles flèches représentées
lS sur la figure 4 et en conséquence les demi-fraises 17a, 18a, 17b9 et
18b qui en sont solidaires, ce qui a pour eff~t de modifier la largeur de
la partie de la veine de minerai qui est abattue par le dispositif selon
l'invention.
~ Dans le cas où en écartant les demi-tambours on lalsserait au
; 20 voisinage des âmes 14a, 14b un redan de minerai qui ne se romprait pas
spontanément, il est possible, conformément à l'invention, d'interrompre le
mouvement vers le haut du dispositif pendant les périodes durant lesquelles
on écarte les demi-fraises l'une de l'a~tre pour entailler plus largement le
minerai, alors que l'on reprend le déplace~ent vers le haut du dispositif
; ~5 après avoir ramené les demi-fraises l'une contre l'autre.
On comprend que, grâce à cette variante de l'inventlon, il
est possible d'adapter asse~ largement la largeur du travail des fraises
la largeur du filon de minerai qui est exploité.
Conformément à l'lnvention, il est également possible de
commander les vérins 23 pour donner aux demi-fraises un écartement qui
correspond à la largeur du filon de minerai en utllisant une caractéristique
du fonctionnement du dlspositif selon l'invention telle par exemple que la
puissance ou le couple absorbé par les fralses, la vitesse de rotation de ces
dernières ou encore la fréquence ou le niveau sonore des chocs des dents des
fraises sur le minerai. car d'une manière générale. les caractéristlques
physiques du mineral sont sensible~ent différentes de celles du terrain qui
l'environne.
On peut de cette manière faire en sorte que la plus grande
partie du travail du dispositif selon l'inventlon s'effectue dans le mineral
8 ~
et non dans le terraln qui l'entoure, ce qui augmente bien entendu le
rendement de l'exploitation.
Il es~ bien entendu que le mode de réalisation qui est décrit
ci-dessus ne présente aucun caractère limitatif et qu'il pourra recevol~
S toutes modifications désirables sans sortir pour cela du cadre de l'invention.
