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(11) | EP 0 021 987 B1 |
| (12) | FASCICULE DE BREVET EUROPEEN |
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Machine pour le creusement des galeries souterraines Maschine zum unterirdischen Streckenvortrieb Machine for driving underground galleries |
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| Il est rappelé que: Dans un délai de neuf mois à compter de la date de publication de la mention de la délivrance de brevet européen, toute personne peut faire opposition au brevet européen délivré, auprès de l'Office européen des brevets. L'opposition doit être formée par écrit et motivée. Elle n'est réputée formée qu'après paiement de la taxe d'opposition. (Art. 99(1) Convention sur le brevet européen). |
[0001] ta présente invention concerne une machine pour le creusement des galeries souterraines, notamment des galeries de mines.
[0002] Une telle machine comprend généralement un outil d'abattage articulé sur un bâti et monté de façon à pouvoir être déplacé suivant la hauteur du front de taille. Ce bâti est muni de moyens d'appui au sol et de moyens de propulsion pour suivre l'avance de l'abattage.
[0003] Le creusement d'une galerie implique trois opérations fondamentales qui sont l'abattage, l'avance du soutènement et l'évacuation des déblais. En vue d'une productivité satisfaisante, l'évacuation des déblais et l'abattage doivent être effectués simultanément. D'autre part, la sécurité exige que l'avance du soutènement soit aussi continue que possible, à mesure que l'abattage avance. Enfin, la machine doit permettre, en terrain difficile, un accès aisé au front de taille pour contrôler l'état du terrain et pour procéder à des opérations annexes indispensables telles que le boulonnage.
[0004] Le FR-A-1 276 927 décrit une machine du genre spécifié plus haut, dans lequel l'outil d'abattage est mobile autour d'un axe horizontal situé à une certaine hauteur qui est une caractéristique fixe de la machine prise dans son ensemble. La tête d'abattage portant l'outil est en outre mobile autour d'un axe vertical, ce qui provoque un encombrement total de la partie centrale où le seul appareil auxiliaire est un convoyeur assurant l'évacuation continue des déblais.
[0005] D'autre part, l'avance de la tête d'abattage s'effectue par poussée sur les étançons fixes, de sorte que, par principe, le soutènement ne peut pas être continu. Enfin, en cas de besoin, l'encombrement de la partie centrale nécessite l'enlèvement complet de la machine si l'on veut procéder à des opérations auxiliaires telles qu'un boulonnage.
[0006] La présente invention vise à réaliser une machine de creusement qui laisse, dans sa partie centrale, un large passage libre permettant l'accès au front de taille et la mise en place de machines auxiliaires diverses, et qui permette un soutènement continu à mesure de l'avance.
[0007] Ce résultat est obtenu, conformément à l'invention, par là constitution du bâti suivant deux flasques latéraux reposant chacun sur un des dispositifs mobiles d'appui sur le sol de la galerie et reliés entre eux par un arbre avant de pivotement transversal portant l'outil d'abattage et par un arbre arrière de pivotement transversal supportant des bras rotatifs. Chacun de ces bras est articulé avec un des dispositifs mobiles d'appui au toit de la galerie, et les deux arbres de pivotement sont placés dans la moitié supérieure de la machine.
[0008] Grâce à cette disposition, un espace libre très important est ménagé dans la partie centrale de la machine, permettant d'y loger à volonté un convoyeur d'évacuation des délais, ou toute autre machine telle qu'une boulonneuse. Grâce aux dispositifs mobiles d'appui au toit, le soutènement avance au même rythme que l'abattage. Enfin, par simple changement des flasques, quelle que soit la hauteur de la galerie, il est possible de situer toujours l'axe d'oscillation de l'outil d'abattage dans la moitié supérieure de la machine, ce qui évite les tendances au basculement.
[0009] Suivant un perfectionnement de l'invention, le point d'articulation de l'outil d'abattage est situé sur organe mobile par rapport au bâti et susceptible d'être déplacé dans une direction sensiblement parallèle à la direction d'avancement.
[0010] La phase d'abattage proprement dite, correspondant à la course de l'outil, est précédée d'une phase d'avance de l'outil dans le front de taille. Grâce à la disposition précitée, cette avance s'effectue non par une avance du bâti, mais par l'organe mobile, le bâti restant solidement en appui au sol et au toit. La stabilité est ainsi mieux assurée pendant cette phase.
[0011] Suivant un autre perfectionnement de l'invention, l'arbre portant l'outil d'abattage est monté sur deux paliers dont l'un est mobile verticalement pour donner à l'outil une course oblique dans une direction prédéterminée.
[0012] Quand, dans un gisement stratifié en pente, on creuse une galerie selon une direction sensiblement perpendiculaire à la ligne de plus grande pente des couches, il est intéressant, pour réduire les risques d'éboulement, de donner au toit de la galerie un dévers correspondant à la pente des couches. Le perfectionnement précité permet de réaliser ce devers.
[0013] De préférence, chaque dispositif d'appui sur le toit est articulé sur le bâti par l'intermédiaire de deux axes de rotation sensiblement rectangulaires, de manière à s'accommoder des défauts d'alignement du toit.
[0014] Pour assurer l'appui, chaque dispositif d'appui au toit est avantageusement relié à un vérin.
[0015] Suivant une première forme de réalisation de l'invention, chaque dispositif d'appui au toit comprend un train à chenilles qui s'appuie contre le toit.
[0016] Chaque train à chenilles comprend au moins. une chenille coopérant avec un chemin de guidage relié à une membrure par l'intermédiaire d'une double articulation à deux axes d'oscillation, sensiblement rectangulaires, permettant de rattraper les inégalités de la surface du toit.
[0017] De façon analogue, les moyens d'appui au sol comprennent deux trains à chenilles disposés latéralement.
[0018] Dans cette forme de réalisation, les moyens de propulsion comprennent un organe moteur à déplacement linéaire dont une partie fixe est reliée au bâti, et dont une partie mobile coopère avec une crémaillère ménagée dans la chenille d'appui au sol, la course de cet organe correspondant à une étape de l'avance de l'outil d'abattage.
[0019] De la même façon que les trains à chenilles d'appui au toit, les trains à chenilles d'appui au sol comprennent, de préférence, chacun au moins une chenille coopérant avec un chemin de guidage relié au bâti par une double articulation à deux axes d'oscillations sensiblement rectangulaires, pour rattraper les inégalités du sol.
[0020] Suivant une réalisation préférée de l'invention, l'un des trains à chenilles d'appui au sol est relié au bâti par une articulation d'axe sensiblement horizontal et perpendiculaire à la direction d'avance.
[0021] Ce degré de liberté permet d'assurer l'application des deux chenilles au sol, même en cas de défaut de planéité générale de ce dernier.
[0022] Suivant une réalisation perfectionnée de l'invention, le bâti comprend une entretoise plate située au niveau du train à chenilles d'appui au sol et munie de plans inclinés relevables pour en faciliter la traversée.
[0023] La machine est ainsi munie d'une entretoise supérieure et d'une entretoise inférieure, ce qui améliore sa rigidité. D'autre part, le mode de réalisation indiqué n'apporte pas d'entrave à l'accès au front de taille ni au passage d'engins d'évacuation des déblais.
[0024] Suivant une seconde forme de réalisation de l'invention, le dispositif d'appui au toit comprend au moins une membrure de glissement articulée sur le bâti et munie de patins pour coopérer avec des poutres maintenues appliquées sur le toit par ladite membrure.
[0025] Ces poutres jouent le rôle de chemin de glissement pour le bâti et assurent en même temps le soutènement du toit immédiatement en arrière du front de taille.
[0026] La membrure de glissement comprend alors avantageusement des pieds escamotables pour prendre appui sur le toit et dégager les poutres en vue de les faire progresser à chaque pas d'avance du creusement.
[0027] De façon analogue, le bâti comprend des patins de glissement pour coopérer avec des poutres-supports placées latéralement sur le sol.
[0028] Dans ce mode de réalisation, les moyens de progression comprennent un organe moteur à déplacement linéaire dont une partie fixe est reliée au bâti, et dont une partie mobile est reliée à une poutre-support.
[0029] De même que pour les poutres du toit, le bâti comprend des pieds escamotables pour venir en appui sur le sol et dégager les poutres-supports, en vue de les faire progresser à chaque pas d'avance du creusement.
[0030] Pour le cas du creusement d'une galerie à section curviligne, l'invention prévoit. que les dispositifs d'appui au toit sont disposés obliquement pour prendre appui sur le toit d'une telle galerie.
[0031] L'outil d'abattage comprend alors un tronc de cône muni d'outils monté en bout d'un arbre relié au châssis par une articulation permettant des déplacements angulaires de l'outil d'abattage dans deux plans sensiblement perpendiculaires.
[0032] La composition de ces deux déplacements permet de réaliser les déplacements curvilignes correspondant au profil de la galerie.
[0033] De préférence, l'articulation de l'outil d'abattage sur le bâti est montée coulissante sur un arbre sensiblement horizontal du bâti.
[0034] On peut ainsi utiliser un bras relativement court, tel que la trajectoire de l'outil présente une courbure accentuée, et compenser la courbure qui en résulte sur le front de taille par des opérations menées successivement en plaçant l'articulation de l'outil d'abattage en des points différents de la traverse.
[0035] D'autres particularités et avantages de l'invention ressortiront encore de la description détaillée qui va suivre.
[0036] Aux dessins annexés, donnés à titre d'exemples non limitatifs :
la Figure 1 est une vue en coupe longitudinale d'une machine conforme à l'invention dans une première forme de réalisation, suivant I-I de la Figure 2,
la Figure 2 est une vue en coupe suivant II-II de la Figure 1,
la Figure 3 est une vue suivant III-III de la Figure 2,
la Figure 4 est une vue en coupe suivant IV-IV de la Figure 1,
la Figure 5 est une vue suivant V-V de la Figure 1,
la Figure 6 est une vue en coupe suivant VI-VI de la Figure 1,
la Figure 7 est une vue agrandie d'une partie de la Figure 1,
la Figure 8 est une vue en coupe longitudinale partielle analogue à la Figure 1, dans une forme particulière de réalisation,
la Figure 9 est une vue suivant IX-IX de la Figure 8,
la Figure 10 est une vue transversale arrière du système dans une seconde forme de réalisation,
la Figure 11 est une vue suivant XI-XI de ta Figure 10,
la Figure 12 est une vue en coupe suivant XII-XII de la Figure 10,
la Figure 13 est une vue en coupe longitudinale analogue à la Figure 1, dans une variante de réalisation,
la Figure 14 est une vue en coupe transversale du système dans une autre variante de réalisation,
la Figure 15 est une vue en coupe suivant XV-XV des Figures 14 et 16,
la Figure 16 est une vue en coupe suivant XVI-XVI de la Figure 15,
la Figure 17 est une vue en coupe longitudinale d'une machine conforme à l'invention, dans une version destinée au creusement des galeries à section curviligne,
la Figure 18 est une vue transversale arrière suivant XVIII-XVIII de la Figure 17,
la Figure 19 est une vue en coupe suivant XIX-XIX de la Figure 18.
la Figure 20 est une vue en coupe suivant XX-XX de la Figure 17,
la Figure 21 est une vue suivant XXI-XXI de la Figure 17.
[0037] En référence aux Figures 1 à 7, la machine de creusement comprend un bâti 1 composé de deux flasques latéraux 2, 3 reliés entre eux par des arbres 4, 5 et reposant chacun sur un train à chenilles, respectivement 6, 7.
[0038] Le flasque 2 est relié au train 6 par l'intermédiaire de deux dispositifs de suspension 8 composés chacun, de façon connue en soi, de deux grains cylindriques étagés et perpendiculaires entre eux, coopérant avec des portées femelles complémentaires (Figures 1 et 2), de manière à procurer deux degrés de liberté entre le flasque 2 et le guidage 9 des chenilles 11.
[0039] Le flasque 3 est relié au train 7 sensiblement de la même manière, mais, en outre, une membrure 12 qui porte les dispositifs de suspension 8 est articulée sur le flasque 3 par l'intermédiaire d'un arbre 13 sensiblement horizontal (Figures 2 et 3), de sorte que le train 7 dans son ensemble peut osciller dans un plan vertical parallèle à la direction d'avance du système. On peut ainsi obtenir une bonne assise simultanée des deux trains 6 et 7, même si le sol présente une surface gauche.
[0040] Deux bras 14 sont articulés chacun, d'une part, sur l'arbre 4 par l'intermédiaire d'une chape 15 et, d'autre part, sur une membrure 16 d'un train à chenilles 17 par l'intermédiaire d'une chape 18. Des vérins 19, dont le corps 21 prend un appui à rotule dans l'épaisseur des flasques 2 et 3, et dont la tige 22 prend un appui également à rotule dans une cavité 23 de chaque bras 14, sont disposés de manière à repousser vers le haut les bras 14 pour appliquer les trains 17 sur le toit de la galerie.
[0041] Chacun des trains 17 comprend un châssis 24 articulé sur la membrure 16 par des tourillons 25 dont l'axe est sensiblement parallèle à la direction d'avance du système.
[0042] Chacun des châssis 24 porte deux chenilles 26 par l'intermédiaire de dispositifs de suspension 8 à deux axes d'oscillation rectangulaires (Figure 4) et de guidages 27.
[0043] Les chenilles 26 sont prévues suffisamment larges pour recouvrir une partie importante du toit et en assurer un soutènement efficace.
[0044] L'arbre 5, qui est situé, comme l'arbre 4, dans la moitié supérieure de l'ensemble, porte deux bras rotatifs 28 qui servent de portée, par leur autre extrémité, à l'arbre 29 d'un tambour d'abattage 31, et sont réunis par une traverse 32.
[0045] Le tambour 31 se compose, notamment, d'une tôle hélicoïdale 33, fixée sur un manchon rotatif 34 solidaire de l'arbre 29, et qui porte, sur sa bordure, des outils de coupe 35 (Figures 5 et 6). L'hélice présente, de chaque côté du tambour, des pas en sens contraire de manière, en coopération avec le sens de rotation du tambour, à ramener les déblais vers le plan longitudinal médian du système.
[0046] Sur chaque bras 28 est fixé un groupe motoréducteur 36 qui, par l'intermédiaire d'un train à trois pignons, 37, 38, 39, attaque l'arbre 29. Au droit de chaque train d'engrenage, la tôle 33 en hélice est interrompue et remplacée par une chaîne d'abattage 41, également munie d'outils de coupe 35, et reposant sur un carter 42 enveloppant les trois pignons. Deux noix d'entraînement 43, 44 sont solidaires du manchon 34 et engrènent avec la chaîne 41.
[0047] Chaque bras 28 est relié par une articulation 45 à la tige d'un vérin 46 articulé d'autre part sur une chape 47 solidaire du flasque correspondant du bâti 1.
[0048] Dans chacun des trains à chenille 6 et 7 d'appui au sol, un vérin 48 est articulé sur l'un des dispositifs de suspension 8, et sa tige porte une panne 49 susceptible de venir s'engager par gravité dans des encoches 51 pratiquées chacune dans un maillon de la chenille 11 (Figure 7). La manoeuvre du vérin permet ainsi la progression du système par l'intermédiaire des chenilles.
[0049] Pour faire fonctionner le système ainsi décrit, on amène le tambour d'abattage dans la position supérieure 31a (Figure 1) au moyen des vérins 46, et on le fait tourner au moyen des groupes moto-réducteurs 36.
[0050] Ensuite, les vérins 19 étant actionnés de manière à appliquer sur le toit les trains supérieurs 17, on provoque l'avance de l'ensemble du système au moyen des vérins 48. Pendant cette avance, le tambour 31 creuse le terrain et l'on arrête l'avance quand il est parvenu en 31 b.
[0051] Une fois l'avance effectuée, on rétracte le vérin 46, ce qui fait descendre le tambour 31 qui enveloppe la surface S figurée en trait mixte, et l'on arrête le mouvement de descente quand le tambour a atteint le niveau du sol.
[0052] Ensuite, on remonte le tambour jusqu'au toit, c'est-à-dire dans la position 31 b, et l'on provoque une nouvelle avance de l'ensemble.
[0053] Pendant cette avance, les chenilles s'appliquent exactement sur le sol et sur le toit, même en cas de défaut de planéité ou d'irrégularités. Grâce à l'articulation 13 de la membrure 12, les chenilles inférieures ne sont, en effet, pas assujetties à rester dans un même plan. En outre, la fixation articulée des trains à chenille supérieurs autour des tourillons 25, permet à ces trains d'épouser les irrégularités du toit. Enfin, les dispositifs de suspension 8 à deux axes d'articulation permettent à chaque chenille d'épouser indépendamment les petites rugosités.
[0054] Pendant toutes ces opérations, les chenilles supérieures largement appliquées sur le toit procurent un soutènement provisoire suffisant qui peut être rendu définitif par une équipe travaillant à l'aise immédiatement derrière le système et intervenant dès qu'une nouvelle avance a dégagé une partie supplémentaire du toit.
[0055] En outre, la façon dont la machine est encastrée entre le sol et le toit permet, sans perte de stabilité, de placer l'arbre 5 dans une position relativement haute, de sorte que le balayage du tambour 31 laisse un front de taille S relativement proche du talus naturel, ou au moins regardant généralement vers le haut, ce qui est une disposition allant à l'encontre des éboulements du front.
[0056] Enfin, cette position surélevée de l'arbre 5, ainsi que de l'arbre 4, dégage un large passage (Figure 2) pour tout engin d'évacuation des déblais.
[0057] Suivant une variante de réalisation de l'invention, les flasques 2 et 3 du bâti 1 sont réunis rigidement par une entretoise 52 plate et située au voisinage du niveau du sol (Figures 8 et 9). Des pont-levis articulés 53, relevables par des vérins (non représentés), peuvent reposer sur le sol pour permettre un passage facile du personnel et des charges.
[0058] Cette disposition offre une meilleure rigidité transversale de l'ensemble du bâti. Sauf construction spéciale, elle n'est pas compatible avec la réalisation de la membrure articulée 12 pour le train 7.
[0059] On va maintenant décrire, en référence aux Figures 10 à 12, une seconde forme de réalisation de l'invention.
[0060] Dans cette réalisation, un bâti 101 se compose de deux flasques latéraux 102, 103, reliés entre eux par un arbre 104 et par un arbre 105, non représenté, analogue à l'arbre 5 de la réalisation précédente et jouant le même rôle.
[0061] A leur partie inférieure, les flasques 102, 103 portent des patins de glissement 161 prévus pour coopérer avec des fers profilés 162 disposés sur le sol dans le sens de l'avance du système, pour constituer des poutres-supports. Des crochets 163 sont prévus pour éviter les déraillements. Sur chaque flasque, deux pieds escamotables 164 commandés par des vérins 165 permettent de faire reposer le bâti 101 sur le sol pour soulager les profilés 162.
[0062] Deux bras 114 sont articulés par des chapes 115 sur l'arbre 105 et portent chacun, par une chape 118, à leur autre extrémité, une membrure de glissement 116. Sur chaque membrure, sont articulés par des tourillons 125, des doubles patins de glissement 117 qui coopèrent avec des profilés 166, en les maintenant appliqués sur le toit de la galerie.
[0063] Les bras 114 sont actionnés par des vérins 119, comme dans la réalisation précédente, pour permettre d'appliquer vers le haut les patins 117.
[0064] Chacun des patins 117 porte deux pieds rétractables 167 actionnés par des vérins pour prendre appui sur le toit et permettre de soulager les profilés 166.
[0065] A la partie inférieure de chacun des flasques 102, 103, un vérin 148 a son corps articulé sur le flasque et sa tige articulée sur une chape 149 fixée au profilé 162 correspondant. On comprend que l'extension du vérin provoque le glissement du bâti sur les profilés 162.
[0066] Les moyens d'abattage sont les mêmes que dans la réalisation précédente et fonctionnent de la même manière.
[0067] Pour faire avancer le bâti, on actionne le vérin 148 pour faire riper le bâti sur les profilés 162, sur une distance correspondant à une étape prédéterminée de l'avance.
[0068] Ensuite, on fait saillir les pieds rétractables 164 et 167 pour que le bâti ne prenne appui sur le sol et sur le toit que par ces pieds, et l'on actionne le vérin dans l'autre sens pour ramener les profilés 162. On fait également avancer les profilés 166 qui constituent un soutènement mobile, et l'on dispose un soutènement fixe derrière eux.
[0069] La machine étant toujours solidement encastrée dans la galerie par le serrage des vérins 119, on effectue la manœuvre d'abattage, puis on reprend la manoeuvre de glissement.
[0070] On va maintenant décrire un perfectionnement important de l'invention, en référence à la figure 13, qui reprend une partie de la figure 1 dans cette autre réalisation.
[0071] Deux bras rotatifs 228 portant un tambour de coupe 231 sont articulés non sur les flasques 202, 203 du bâti, mais sur des organes mobiles 268 eux-mêmes articulés sur les flasques respectivement. Ces organes peuvent être mus dans un plan vertical parallèle à la direction d'avance par des vérins respectifs 269 fixés par ailleurs aux flasques.
[0073] La galerie présentant un front de taille S1 et le système ayant été amené dans la position de la Figure 13, c'est-à-dire le vérin 269 rétracté pour ramener en arrière les bras 228 et le tambour 231, on élève ce tambour en 231a par manoeuvre des vérins 246.
[0074] Puis, en étendant les vérins 269, on déplace vers l'avant les bras 228 et le tambour 231 en 228b et 231 b jusqu'à une position définissant un nouveau front de taille S2. On abaisse ensuite le tambour jusqu'en 231c pour réaliser le front S2. Enfin, en rétractant les vérins 269, on ramène le tambour à la position 231.
[0075] Par rapport à la réalisation précédente, cette disposition présente l'avantage de faire avancer le tambour de 231a en 231b, alors que le système est à l'arrêt et, par conséquent, stable et solidement encastré dans la galerie. On réalise également un sol plus régulier en arasant parfaitement la partie hachurée A.
[0076] Une fois le cycle précité réalisé, on avance le système en maintenant les vérins 269 rétractés, jusqu'à ce que le tambour vienne en 231 c, et l'on reprend les mêmes manœuvres que plus haut.
[0077] On va maintenant décrire, en référence aux Figures 14 à 16, un autre perfectionnement de l'invention.
[0078] Suivant ce perfectionnement, l'arbre 305 portant les bras 328 du tambour d'abattage est monté sur deux paliers dont l'un, 371, est monté coulissant sur le flasque 302 du bâti, l'autre 372 étant fixe. L'arbre 305 est fixe en rotation, mais peut pivoter autour d'un tourillon 373 situé dans le palier 372, de manière que l'arbre puisse venir occuper une position oblique 305a. A cette fin, les paliers 371 et 372 sont bi-coniques pour permettre le débattement angulaire prévu.
[0079] Pour réaliser cette manoeuvre, deux vérins 374 ont leur corps fixé au bâti 302, tandis que leurs tiges 375 sont appliquées sur le palier 372 (Figure 15). En amenant le palier 372 dans la position basse 372a, l'arbre 305 vient en position oblique 305a, ce qui permet de lever le tambour d'abattage également dans la position oblique 331a, pour creuser un toit oblique.
[0080] Cette disposition trouve son avantage lorsque l'on a à creuser une galerie dans un gisement en pente, la galerie progressant sous un banc sans l'entailler. On peut alors, tout en donnant à la galerie un sol horizontal (ou tout au moins sans dévers), lui donner un toit constitué par le banc choisi la plupart du temps pour ses qualités mécaniques.
[0081] On va maintenant décrire, en référence aux Figures 17 à 21, une autre forme de réalisation de l'invention destinée au creusement des galeries à section curviligne.
[0082] Un bâti 401 comprend deux flasques 402, 403, montés sur des trains à chenilles 406, 407 respectivement, reposant sur le sol et analogues à ceux des réalisations précédentes.
[0083] Un arbre 404 coudé en V renversé est fixé par ses extrémités respectives dans les flasques 402, 403, et porte sur ses parties inclinées des paliers 415 de bras 414 articulés sur des trains à chenilles 417, appliqués sur le toit de la galerie. Ces trains sont analogues aux trains 17 de la première réalisation décrite et leur mode de fixation au système est similaire.
[0084] Sur un arbre transversal 481 reliant les deux flasques est fixé un support 482 sur lequel prennent appui deux vérins 419 dont les tiges 422 prennent appui sur les bras 414 pour forcer les trains à chenilles 417 en appui sur le toit de la galerie.
[0086] A l'avant du bâti, un arbre transversal 405 horizontal porte une glissière 484 (Figures 17, 20, 21). Cette glissière est fixée à la tige 485 d'un vérin 486 dont le corps, parallèle à l'arbre 405, est fixé au flasque 403, permettant à la glissière d'être déptacée le long de l'arbre 405.
[0087] Une chape 487 est fixée à la glissière 484 par l'intermédiaire de deux pivots 488 constituant un axe de rotation vertical. Cette chape porte un groupe motoréducteur 489 en bout d'arbre duquel est calé un outil d'abattage tronconique 491.
[0088] Un moteur hydraulique 492 est fixé sur la chape 487 et actionne un pignon 493 qui engrène avec un secteur denté 494 solidaire de la glissière 484.
[0089] Enfin, un vérin 495 a son corps fixé au bras 483 par l'intermédiaire d'une articulation, et sa tige 496 fixée, également par une articulation, à une pièce 497 de raccordement à la chape 487. Les mouvements de la tige de ce vérin permettent ainsi de faire tourner la glissière 484 autour de l'arbre 405. Ce mouvement est permis en toute position axiale de la glissière sur l'arbre, grâce aux liaisons articulées du vérin 495.
[0090] En fonctionnement, l'avance de la machine et son encastrement solide entre le sol et le toit s'effectuent sensiblement de la même façon que ce qui a été décrit plus haut.
[0091] Pour entamer une nouvelle étape d'abattage, on procède de la façon suivante :
Le front à entailler se présentant suivant F (Figure 21), on place la glissière 484 à l'extrémité gauche de l'arbre 405, la chape 487 portant l'outil 491 étant orientée vers la droite (suivant 487a, 491 a).
[0092] L'outil étant en rotation sous l'effet du motoréducteur 489, on fait alors tourner la chape 487 grâce au moteur hydraulique 492 dans le sens anti-horaire pour l'amener dans la position 491, en entamant le front de taille, suivant F1. On remarque que, pendant cette évolution, l'outil ne travaille pas par son arête angulaire, mais par sa surface latérale.
[0093] On déplace ensuite la glissière vers la droite en maintenant la chape 487 parallèle à la direction d'avance, l'outil occupant successivement les positions 491 b et 491c. Puis, la glissière étant à fin de course à droite, on fait tourner la chape 487 dans le sens horaire, pour amener l'outil dans sa position finale 491d. On a ainsi réalisé une taille suivant F2. La combinaison des lignes F1 et F2 donne le nouveau front de taille obtenu.
[0094] On recommence cette opération à différents niveaux, tels que 491e et 491f (Figure 17), de manière à tailler tout le front, en manoeuvrant le vérin 495.
[0095] Enfin, on peut avantageusement donner à la chape 487 un mouvement circulaire enveloppant un cône pour parachever la forme circulaire de la galerie.
[0096] Ensuite, on fait avancer l'ensemble de la machine d'une distance égale à la profondeur de la taille qui vient d'être pratiquée.
[0097] Dans cette réalisation, comme dans la précédente, les arbres transversaux sont placés à un niveau assez élevé, normalement dans la moitié supérieure de la galerie, ce qui dégage un large espace pour l'évacuation des déblais.
1. Système pour le creusement des galeries souterraines, comprenant un outil d'abattage
(31, 491) articulé sur un bâti (1, 401) et monté de manière à pouvoir être déplacé
suivant la hauteur du front de taille (S, F), ce bâti étant muni de moyens d'appui
au sol et de moyens de propulsion pour suivre l'avance de l'abattage, caractérisé
en ce que le bâti comprend deux flasques latéraux (2, 3 ; 102, 103 ; 402, 403) reposant
chacun sur un des dispositifs mobiles (6, 7 ; 406, 407) d'appui sur le sol de la galerie
et reliés entre eux par un arbre avant de pivotement (5, 305, 405) transversal portant
l'outil d'abattage (31, 491) et par un arbre arrière de pivotement (4, 104, 404) transversal
supportant des bras rotatifs (14, 114, 414), chacun de ces bras étant articulé avec
un des dispositifs mobiles (17, 117, 417) d'appui au toit de la galerie, et les deux
arbres de pivotement (5, 305, 405 ; 4, 104, 404) étant placés dans la moitié supérieure
de la machine.
2. Machine conforme à la revendication 1, caractérisée en ce que le point d'articulation
de l'outil d'abattage (231) est situé sur un organe (268) mobile par rapport au bâti
et susceptible d'être déplacé dans une direction sensiblement parallèle d'avancement.
3. Machine conforme à l'une des revendications 1 ou 2, caractérisée en ce que l'arbre
(305) de pivotement portant l'outil d'abattage est monté sur deux paliers bi-coniques
(371, 372) dont l'un (372) est fixe et dont l'autre (371) est mobile verticalement
pour donner à l'outil d'abattage une course oblique dans une direction prédéterminée.
4. Machine conforme à l'une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que chaque
dispo-. sitif d'appui sur le toit est articulé sur le bâti par l'intermédiaire de
deux axes de rotation (18, 25) sensiblement rectangulaires.
5. Machine conforme à l'une des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que chaque
dispositif d'appui au toit est relié à un vérin (19, 119, 419) pour assurer l'appui.
6. Machine conforme à l'une des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que chaque
dispositif d'appui au toit (17) comprend un train à chenilles (26).
7. Machine conforme à la revendication 6, caractérisée en ce que chaque train à chenilles
comprend au moins une chenille (26) coopérant avec un chemin de guidage (24) relié
à une membrure (16) par l'intermédiaire d'une double articulation à deux axes d'oscillation
(27) sensiblement rectangulaires.
8. Machine conforme à l'une des revendications 6 ou 7, caractérisée en ce que les
moyens d'appui au sol comprennent deux trains à chenilles (6, 7) disposés latéralement.
9. Machine conforme à la revendication 8, caractérisée en ce que les moyens de propulsion
comprennent un organe moteur (48) à déplacement linéaire dont une partie fixe est
reliée au bâti et dont une partie mobile (49) coopère avec une crémaillère ménagée
dans la chenille (11) d'appui au sol.
10. Machine conforme à l'une des revendications 8 ou 9, caractérisée en ce que les
trains à chenille (11) coopèrent avec un chemin de guidage (9) relié au bâti (1) par
une double articulation à deux axes d'oscillation sensiblement rectangulaires.
11. Machine conforme à l'une des revendications 8 à 10, caractérisée en ce que l'un
(7) des trains à chenilles (6, 7) d'appui au sol est relié au bâti par une articulation
(13) d'axe sensiblement horizontal et perpendiculaire à la direction d'avance.
12. Machine conforme à l'une des revendications 8 à 11, caractérisée en ce que le
bâti (1) comprend une entretoise plate (52) située au niveau des trains à chenilles
(6, 7) d'appui au sol et munie de plans inclinés relevables (53) pour en faciliter
la traversée.
13. Machine conforme à l'une des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que le dispositif
d'appui au toit comprend au moins une membrure de glissement (116) articulée sur le
bâti (101) et munie de patins (117) pour coopérer avec des poutres (166) maintenues
appliquées sur le toit par ladite membrure.
14. Machine conforme à la revendication 13, caractérisée en ce que la membrure de
glissement (116) comprend des pieds escamotables (167) pour prendre appui sur le toit
et dégager les poutres (166) en vue de les faire progresser à chaque pas d'avance
du creusement.
15. Machine conforme à l'une des revendications 13 ou 14, caractérisée en ce que le
bâti (101) comprend des patins de glissement (161) pour coopérer avec des poutres-support
(162) placées latéralement sur le sol.
16. Machine conforme à la revendication 15, caractérisée en ce que les moyens de progression
comprennent un organe (148) - à déplacement linéaire dont une partie fixe est reliée
au bâti et dont une partie mobile (149) est reliée à- une poutre-support (162).
17. Machine conforme à l'une des revendications 15 ou 16, caractérisée en ce que le
bâti (101) comprend des pieds escamotables (164) pour venir en appui sur le sol et
dégager les poutres-supports (162) en vue de les faire progresser à chaque pas d'avance
du creusement.
18. Machine conforme à l'une des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que les
dispositifs d'appui au toit (417) sont disposés obliquement pour prendre appui sur
le toit d'une galerie à section curviligne.
19. Machine conforme à la revendication 18, caractérisée en ce que l'outil d'abattage
(491) comprend un tronc de cône muni d'outils monté en bout de l'arbre (405) relié
au bâti (401) par une articulation (484, 488) permettant des déplacements angulaires
de l'outil d'abattage dans deux plans sensiblement perpendiculaires.
20. Machine conforme à la revendication 19, caractérisée en ce que l'articulation
(484) de l'outil d'abattage sur le bâti (401) est montée coulissante sur l'arbre (405)
sensiblement horizontale du bâti.
1. Tunneling system, comprising a cutting tool (31, 491) articulated on a frame (1,
401) and mounted so as to be movable along the height of the mine face (S, F), said
frame being provided with ground support means and with propulsion means for following
the progress of the cutting, characterized in that the frame comprises two lateral
flanges (2, 3 ; 102, 103 ; 402, 403), each resting on one of the movable devices providing
support on the tunnel floor (6, 7 ; 406, 407), the lateral flanges being mutually
connected by a transverse front pivot-shaft (5, 305, 405) bearing the cutting tool
(31, 491) and by a transverse rear pivot-shaft (4, 104, 404) carrying rotary arms
(14, 114, 414), each said arms being articulated with one of the movable devices (17,
117, 417), providing support against the tunnel-roof and the two pivot-shafts (5,
305, 405: 4, 104, 404) being situated in the upper half of the machine.
2. Machine according to claim 1, characterized in that the articulation point of the
cutting tool (231) is situated on a member (268) movable with respect to the frame
and adapted to be moved in a direction substantially parallel to the direction of
advance.
3. Machine according to one of claims 1 or 2, characterized in that the pivot-shaft
(305) bearing the cutting tool is mounted on two biconical bearings (371, 372), one
of which (372) is stationary and the other (371) is movable vertically to give the
cutting tool an oblique path in a predetermined direction.
4. Machine according to one of claims 1 to 3, characterized in that each support device
on the roof is articulated to the frame through two substantially rectangular rotary
axes (18, 25).
5. Machine according to one of claims 1 to 4, characterized in that each roof support
device is connected to a jack (19, 119, 419) to ensure the support.
6. Machine according to one of claims 1 to 5, characterized in that each roof support
device (17) comprises a caterpillar track (26).
7. Machine according to claim 6, characterized in that each caterpillar track comprises
at least one caterpillar (26) cooperating with a guide path (24) joined to a member
(16) through a double articulation (27) with two substantially rectangular swing axes.
8. Machine according to one of claims 6 or 7, characterized in that the ground support
means comprise two caterpillar tracks (6, 7) arranged laterally.
9. Machine according to claim 8, characterized in that the propulsion means comprise
a linear displacement drive unit (48), a fixed part of which is connected to the frame
and a movable part (49) of which cooperates with a rack formed in the ground support
caterpillar (11).
10. Machine according to one of claims 8 or 9, characterized in that the caterpillar
tracks (11) cooperate with a guide path (9) connected to the frame (1) through a double
articulation with two substantially rectangular swing axes.
11. Machine according to one of claims 8 to 10, characterized in that one (7) of the
ground support caterpillar tracks (6, 7) is connected to the frame through an articulation
(13) of substantially horizontal axis and perpendicular to the direction of advance.
12. Machine according to one of claims 8 to 11, characterized in that the frame (1)
comprises a flat distancepiece (52) situated at the level of the ground support caterpillar
tracks (6, 7) and provided with liftable inclined planes (53) to facilitate the crossing
thereof.
13. Machine according to one of claims 1 to 5. characterized in that the roof support
device comprises at least one sliding member (116) articulated to the frame (101)
and provided with shoes (117) to cooperate with beams,(166) held applied against the
roof by said member.
14. Machine according to claim 13, characterized in that the sliding member (116)
comprises retractable feet (167) to take support on the roof and disengage the beams
(166) to advance them on each advance step of the tunneling.
15. Machine according to one of claims 13 or 14, characterized in that the frame (101)
comprises sliding shoes (161) to cooperate with the support beams (162) placed laterally
on the floor.
16. Machine according to claim 15, characterized in that the advance means comprise
a linear displacement unit (148), a fixed part of which is connected to the frame
and a movable part (149) of which is connected to a support- beam (162).
17. Machine according to one of claims 15 or 16, characterized in that the frame (101)
comprises retractable feet (164) to become supported on the floor and disengage the
support-beams (162) to advance them on each advance step of the tunneling.
18. Machine according to one of claims 1 to 4, characterized in that the roof support
devices (417) are arranged obliquely to take support on the roof of a tunnel with
a curvilinear cross section.
19. Machine according to claim 18, characterized in that the cutting tool (491) comprises
a truncated cone provided with tools and mounted at the end of the shaft (405) connected
to the frame (401) through an articulation (484, 488) enabling angular movements of
the cutting tool in two substantially perpendicular planes.
20. Machine according to claim 19, characterized in that the articulation (484) of
the cutting tool on the frame (401) is slidably mounted on the substantially horizontal
shaft (405) of the frame.
1. System zum Graben von unterirdischen Stollen, mit einem Abbauwerkzeug (31, 491),
das an einem Gerüst (1, 401) angelenkt und so montiert ist, daß es in Richtung der
Höhe der Abbaufront (S, F) bewegbar ist, wobei dieses Gerüst mit Mitteln zum Abstützen
auf dem Boden und Vortriebsmitteln zur Mitbewegung mit dem Abbau versehen ist, dadurch
gekennzeichnet, daß das Gerüst zwei Seitenplatten (2, 3 ; 102, 103 ; 402, 403) umfaßt,
die jeweils auf einer der beweglichen Vorrichtungen (6, 7 ; 406, 407) zur Abstützung
auf dem Boden des Stollens ruhen und miteinander verbunden sind durch eine vordere
querverlaufende Schwenkwelle (5, 305, 405), welche das Abbauwerkzeug (31, 491) trägt,
und durch eine hintere querverlaufende Schwenkwelle (4, 104, 404), welche drehbare
Arme (14, 114, 414) trägt, wobei jeder dieser Arme mit einer der beweglichen Vorrichtungen
(17, 117, 417) zur Abstützung an der Decke des Stollens gelenkig verbunden ist und
die beiden Schwenkarme (5, 305, 405 ; 4, 104, 404) in der oberen Hälfte der Maschine
angeordnet sind.
2. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Anlenkpunkt des Abbauwerkzeugs
(231) an einem in bezug auf das Gerüst beweglichen Organ (268) liegt und in einer
zur Vorschubrichtung im wesentlichen parallelen Richtung bewegbar ist.
3. Maschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die das Abbauwerkzeug
tragende Schwenkwelle (305) in zwei Doppelkegellagern (371, 372) montiert ist, wovon
das eine (372) feststehend und das andere (371) senkrecht bewegbar ist, um dem Abbauwerkzeug
eine schräge Vorschubbewegung in einer vorbestimmten Richtung zu verleihen.
4. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß jede Vorrichtung
zur Abstützung an der Decke an dem Gerüst über zwei im wesentlichen rechtwinklige
Drehachsen (18, 25) angelenkt ist.
5. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß jede Vorrichtung
zur Abstützung an der Decke mit einer die Abstützung 'gewährleistenden Hubvorrichtung
(19, 119, 419) verbunden ist.
6. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß jede Vorrichtung
zur Abstützung an der Decke (17) ein Raupenfahrwerk (26) umfaßt.
7. Maschine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Raupenfahrwerk wenigstens
eine Raupenkette (26) umfaßt, die mit einer Führungsbahn (24) zusammenwirkt, welche
mit einem Balken (16) über ein Doppelgelenk mit zwei im wesentlichen zueinander senkrechten
Schwingachsen (27) verbunden ist.
8. Maschine nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zum Abstützen
auf dem Boden zwei seitlich angeordnete Raupenfahrwerke (6, 7) umfassen.
9. Maschine nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorschubmittel ein Linearbewegungs-Antriebsorgan
(48) umfassen, wovon ein feststehender Teil mit dem Gerüst verbunden ist und ein beweglicher
Teil (49) mit einer Zahnstange zusammenwirkt, die in der Raupe (11) zur Abstützung
auf dem Boden angebracht ist.
10. Maschine nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Raupenfahrwerke
(11) mit einer Führungsbahn (9) zusammenwirken, welche mit dem Gerüst (1) über ein
Doppelgelenk mit zwei im wesentlichen zueinander senkrechten Schwingachsen verbunden
ist.
11. Maschine nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das eine
(7) der Raupenfahrwerke (6, 7) zur Abstützung auf dem Boden mit dem Gerüst über ein
Gelenk (13) verbunden ist, dessen Achse im wesentlichen waagerecht und senkrecht zur
Vorschubrichtung ist.
12. Maschine nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Gerüst
(1) eine flache Strebe (52) umfaßt, die auf der Höhe der Raupenfahrwerke (6, 7) zur
Abstützung auf dem Boden angeordnet und mit geneigten, anhebbaren Flächen (53) zum
Erleichtern des Durchquerens versehen ist.
13. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung
zur Abstützung an der Decke wenigstens einen Gleitbalken (116) umfaßt, der an dem
Gerüst (101) angelenkt und mit Kufen (117) versehen ist, um mit Trägern (166) zusammenzuwirken,
die durch den genannten Balken gegen das Dach angelegt gehalten werden.
14. Maschine nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Gleitbalken (116) einziehbare
Füße (167) zur Abstützung an der Decke und zur Befreiung der Träger (166) umfaßt,
um diese bei jedem Vorschubschritt des Grabens vorwärts zu bewegen.
15. Maschine nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Gerüst (101)
Gleitkufen (161) zum Zusammenwirken mit Stützträgern (162) umfaßt, die seitlich auf
den Boden aufgesetzt sind.
16. Maschine nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorschubmittel ein
Linearbewegungsorgan (148) umfassen, wovon ein feststehender Teil mit dem Gerüst verbunden
und ein beweglicher Teil (149) mit einem Stützträger (162) verbunden ist.
17. Maschine nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß das Gerüst (101)
einziehbare Füße (164) zur Abstützung auf dem Boden und zum Befreien der Stützträger
(162) umfaßt, um diese bei jedem Vorschubschritt des Grabens vorwärts zu bewegen.
18. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtungen
zur Abstützungen der Decke (417) schräg angeordnet sind, um sich an der Decke eines
Stollens mit gekrümmtem Querschnitt abzustützen.
19. Maschine nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß das Abbauwerkzeug (491)
einen mit Werkzeugen versehenen Kegelstumpf umfaßt, der am Ende der Welle (405) montiert
ist, die mit dem Gerüst (401) durch ein Gelenk (484, 488) verbunden ist, welches Winkelbewegungen
des Abbauwerkzeugs in zwei aufeinander im wesentlichen senkrechten Ebenen zulassen.
20. Maschine nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Gelenkverbindung (484)
des Abbauwerkzeugs an dem Gerüst (401) auf einer im wesentlichen waagerechten Welle
(405) des Gerüstes verschiebbar montiert ist.