CA1296320C - Procede d'exploitation des mines et appareil pour la mise en oeuvre de ce procede - Google Patents

Abstract

L'invention est relative à un procédé d'exploitation de gisements miniers selon lequel on réalise une galerie d'exploitation haute et une galerie d'exploitation basse qui sont situées de part et d'autre du gisement de minerai que l'on désire exploiter, puis un forage préliminaire de faible diamètre entre les deux galeries précitées. A l'aide d'un dispositif support constitué par exemple par un train de tiges, de chaînes ou de câble disposé dans le forage et relié à sa partie supérieur à un dispositif de maintien et de traction situé à l'intérieur de la galerie haute, on suspend un appareil de fraisage comportant deux fraises tournant en sens inverse et on déplace progressivement ledit appareil de fraisage vers le haut à l'aide du dispositif support tandis que le minerai qui est désagrégé par les dents de fraisage tombe par gravité sur un moyen de transport conventionnel disposé dans la galerie inférieure.

Description

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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 963~

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 ~29~3~

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.

Claims (23)

1. Procédé d'exploitation de gisements miniers selon lequel on réalise une galerie d'exploitation haute et une galerie d'exploitation basse qui sont situées de part et d'autre d'un gisement de minerai que l'on désire exploiter, puis un forage préliminaire de faible diamètre entre les deux galeries précitées, procédé dans lequel l'aide d'un dispositif support disposé dans le forage et relié à sa partie supérieure à un dispositif de maintien et de traction situé à l'intérieur de la galerie haute, on suspend un appareil de fraisage comportant deux fraises tournant en sens inverse et que l'on déplace progressivement ledit appareil de fraisage vers le haut à l'aide du dispositif support tandis que le minerai qui est désagrégé par des dents de fraisage tombe par gravité sur un moyen de transport conventionnel disposé dans la galerie inférieure.

2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé
par le fait que l'appareil de fraisage comporte au moins deux paires de demi-tambours munis à leur périphérie de dents de fraisage qui sont entraînées en sens inverse par un dispositif moteur situé dans un axe des demi-tambours ou au-dessous desdits demi-tambours.

3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé par le fait qu'une section de travail de l'appareil de fraisage est sensiblement rectangulaire.

4. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé par le fait que l'on réalise entre la galerie supérieure et la galerie inférieure plusieurs forages préliminaires qui permettent un passage de plusieurs dispositifs supports supportant l'appareil de fraisage.

5. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé par le fait que l'on envoie des jets d'eau à
moyenne ou à haute pression sur le minerai qui est en cours de fraisage.

6. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé par le fait que l'on réalise des forages préliminaires non rectilignes de manière à suivre des ondulations d'un massif de minerai à exploiter, lesdits forages préliminaires servant de guidage à l'appareil de fraisage le long du minerai à exploiter.

7. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé par le fait que l'on fait varier une largeur occupée par l'appareil de fraisage pour l'adapter à la largeur d'un filon à abattre.

8. Procédé selon la revendication 7, caractérisé
par le fait que l'on fait varier une largeur des fraises de l'appareil de fraisage en fonction d'une caractéristique liée au travail des fraises.

9. Procédé selon la revendication 1, dans lequel ledit dispositif de support est constitué par un train de tiges, de chaînes ou de câbles.

10. Procédé selon la revendication 8, dans lequel ladite caractéristique est une puissance ou un couple absorbé par les fraises, une vitesse de rotation desdites fraises ou bien une fréquence ou un niveau sonores de chocs des dents desdites fraises sur le minerai.

11. Appareil d'exploitation de gisements miniers comprenant un appareil de fraisage comportant au moins deux paires de demi-tambours munis de dents et entraînés en rotation en sens inverse par un dispositif moteur situé en-dessous desdits demi-tambours ou dans un axe desdits demi-tambours; un dispositif support destiné à supporter l'appareil de fraisage et à alimenter ledit appareil de fraisage en énergie; et un dispositif de maintien et de traction destiné à soutenir ledit dispositif support à sa partie supérieure et à assurer audit dispositif de support un déplacement axial progressif vers le haut.

12. Appareil selon la revendication 11, caractérisé par le fait que le dispositif moteur est constitué par au moins un moteur hydraulique disposé dans l'axe des demi-tambours et fixé sur une plaque support verticale formant une âme placée entre les demi-tambours d'une même paire.

13. Appareil selon la revendication 11, caractérisé par le fait que le dispositif moteur est constitué par un ou plusieurs moteurs électriques alimentés par des canalisations qui passent dans un forage prélimi-naire et aboutissent dans ladite galerie haute à une source d'énergie électrique.

14. Appareil selon la revendication 12, caractérisé par le fait que le dispositif moteur est situé
en-dessous des demi-tambours, un couple étant transmis auxdits demi-tambours par une transmission mécanique passant dans l'âme.

15. Appareil selon la revendication 11, 12, 13 ou 14, caractérisé par le fait que le dispositif support qui supporte l'appareil de fraisage est constitué par des tubes assujettis les uns au bout des autres par des raccords, des canalisations hydrauliques ou électriques nécessaires à
entraîner des fraises étant situées à l'intérieur de ces tubes.

16. Appareil selon la revendication 15, caractérisé par le fait que les tubes constituent un train de tubes qui est supporté à sa partie supérieure par un dispositif de mâchoires à vérins qui permet, de manière connue, d'assurer à la fois un maintien et un déplacement vers le haut du train de tubes.

17. Appareil selon la revendication 11, 12 ou 14, caractérisé par le fait qu'il est supporté par un train de câbles ou de chaînes qui s'enroule sur un ou plusieurs treuils situés dans ladite galerie haute, des canalisations d'alimentation d'énergie étant disposées de manière indépendante dans un forage préliminaire.

18. Appareil selon la revendication 11, 12, 13 ou 14, caractérisé par le fait que les deux demi-tambours d'une paire peuvent être écartés axialement de façon à abattre une largeur variable de minerai.

19. Appareil selon la revendication 18, caracté-risé par le fait qu'il comporte un détecteur de caracté-ristiques d'un abattage de minerai, ces caractéristiques étant utilisées pour adapter une largeur de forage à la largeur d'un filon de minerai à abattre.

20. Appareil selon la revendication 11, dans lequel ledit dispositif de support est constitué par un train de tiges, de chaînes ou de câbles.

21. Appareil selon la revendication 15, dans lequel des canalisations d'eau sont situées à l'intérieur desdits tubes.

22. Appareil selon la revendication 17, dans lequel des canalisations d'alimentation en eau sont disposées de manière indépendante dans ledit forage préliminaire.

23. Appareil selon la revendication 19, dans lequel lesdites caractéristiques sont une puissance, une vitesse de rotation ou un couple appliqué à des fraises ou bien une fréquence ou un niveau sonore de chocs de dents de fraises sur du minerai.