ENCYCLOPEDIE -DE--LA--LANGUE -FRANCAISE
		- ABATTAGE
			Mines, abattage des roches-----
				-ABATTAGE MECANIQUE

L'abattage mécanique

• Introduction
• Bouclier Berlier
• Méthode par congélation.
• Perforateurs électriques
• Perforateurs à air comprimé

 

Législation

 

 

 

Abattage mécanique

 

On emploie beaucoup aujourd'hui dans les mines des machines qui effectuent avec plus d'énergie et de rapidité les travaux que nous venons de décrire. On les utilise pour forer les trous des mines, pour produire des havages ou même forer une galerie d'un seul coup. Depuis le début du 20e siècle ces machines ont pour moteur, l'air comprimé ou l'électricité.

L'air est accumulé par des compresseurs dans des réservoirs installés en dehors de la mine et que l'on met en communication avec les machines perforatrices ou autres par une canalisation qui peut avoir
un grand développement. A Blanzy, elle était de 22 km : cette longueur a moins d'inconvénients qu'avec de l'eau, parce que le frottement contre les parois des tuyaux est moindre qu'avec la vapeur et qu'il n'y a pas à craindre les condensations par refroidissement.

• Bouclier Berlier
• 
  

Pour abattre, en souterrain, et en toute sécurité, une roche ébouleuse, ou qui est le siège de filtrations d'eau, on a creusé pendant plus d'un siècle à l'abri du Bouclier Berlier, méthode inventée par Marc Isambart (ou Isambard) Brunel, ingénieur français né en 1769 à Hacqueville (Eure) et mort à Londres en 1849. C'est lui qui dirigea les travaux de creusement du tunnel sous la Tamise, avec l'aide de son fils Isambard Kingdom Brunel. Marc Brunel fut anobli par la reine Victoria, entre autres pour cette réalisation, et un musée lui est consacré à Londres. L'invention de Brunel a été perfectionnée d'abord par des ingénieurs anglais : Barlow et Greathead, avant d'être importée en France (vers 1887) par JB Berlier, qui l'utilisa pour les canalisations d'égouts, puis pour la traversée sous-fluviale du Métro Nord-Sud.



On opère à l'aide d'un bouclier horizontal, sorte du cylindre métallique d'un diamètre un peu plus grand que celui de la galerie à ouvrir, et, d'une longueur de 1,20 m. Sa paroi antérieure, qui s'applique contre la roche à entamer, est munie en avant d'une garniture tranchante en acier, ou couteau, qui découpe la roche à mesure que l'avancement du bouclier se produit. On détermine le mouvement, en avant à l'aide de presses hydrauliques installées sur la périphérie du bouclier et dont les pistons s'appuient en arrière par leurs têtes sur la partie déjà construite du siphon. La face antérieure du bouclier est munie de portes que l'on ouvre pour pouvoir attaquer la roche et faire effondrer dans la galerie les matériaux, qui sont repris pour être transportés au dehors. Ce travail est rendu possible par la pression de l'air comprimé à 3 atmosphères environ, qui maintient les roches ébouleuses jusqu'au moment où elles cèdent aux outils des ouvriers, et produit sur elles une espèce de solidification empêchant les eaux d'envahir les travaux. A mesure que le percement avance, on monte le canal métallique qui doit soutenir le terrain et servir plus tard à la circulation des eaux d'égout. A cet effet, le bouclier se prolonge en arrière par un tube cylindrique de 0,60 m de longueur. Ce tube cylindrique constitue donc à l'arrière du bouclier une espèce de blindage, à l'intérieur duquel on pourra monter et réunir l'un à l'autre les anneaux métalliques dont la succession doit constituer le siphon. Ces anneaux sont en fonte, ont une épaisseur de 25 mm et une longueur ( 0,50 m) un peu moindre que celle du prolongement cylindrique du bouclier; ils sont lisses à l'extérieur et présentent à l'intérieur des nervures d'assemblage. On voit donc qu'à mesure que le bouclier avance, le prolongement cylindrique, qui a permis le montage des anneaux, laisse ceux-ci derrière lui. Il résulte de ce qui précède qu'entre la surface extérieure du siphon métallique et celle du terrain qui l'enveloppe, reste un vide circulaire assez irrégulier. II faut le remplir. A cet effet on lance dans cet intervalle, à l'aide de l'air comprimé, un jet de mortier qui le remplit et, en s'y solidifiant, entoure le siphon d'une chape consolidante. Pour empêcher le mortier, pendant l'injection, de fuir en avant et de tomber dans la galerie, on ferme provisoirement l'avant de l'intervalle annulaire par une couronne circulaire. C'est avec le bouclier Berlier qu'a été percé le tunnel du Nord-Sud, à Paris.

Méthode par congélation.

 

Dans les mêmes conditions que précédemment, on peut employer aussi la méthode dite par congélation, qui consiste à congeler le terrain dans lequel on veut creuser, et à l'entamer lorsque, par l'effet du gel, il est devenu dur comme de la pierre.

Perforateurs électriques


Au lieu d'employer l'air comprimé comme moteur des machines d'abattage, on a imaginé de se servir de moteurs électriques. Une machine à vapeur met en mouvement une dynamo motrice qui envoie son courant à un électromoteur; celui-ci met en mouvement les engins perforateurs.
L'adaptation d'un moteur électrique aux perforateurs par percussion a présenté jusque vers les années 1925 d'assez grandes difficultés; mais elle a été ensuite appliquée avec succès aux perforateurs rotatifs à taillant d'acier ou de diamant.
Nous en prendrons deux exemples : le perforateur électrique Taverdon et Tedesco, et celui de la compagnie Thomson-Houston.
Le perforateur électrique de la compagnie Thomson- Houston, très employé en Amérique à l'époque, se compose essentiellement d'un moteur électrique d'une puissance de 1 kilowatt, construit pour marcher sous une différence de potentiel de 220 volts aux bornes avec une vitesse de 1500 tours par minute. Cette vitesse est réduite pour l'outil à 300 tours à l'aide d'un pignon et d'un engrenage. La tige porte-outil est filetée et tourne dans un écrou serré lui-même dans une bague à friction en acier. Il résulte de ce dispositif que si l'outil ne rencontre pas d'obstacle trop résistant, l'écrou reste fixe, et l'outil avance dans la roche avec une vitesse qui dépend du pas de la vis. Mais, si l'outil rencontre une veine trop dure, l'écrou tourne dans la bague, et la vitesse d'avancement est réduite proportionnellement à la dureté de la roche. Le tout est monté sur un affût qu'on peut fixer, à l'aide d'une vis, à deux madriers montés sur le chantier d'abattage. Le poids du moteur et de l'outil (43,5 kg) est très faible par rapport à la puissance de la machine. Le poids de l'affût est de 27 kg ; le pas du filet de la vis varie, suivant la dureté de la roche, de 4 à 6 mm.

Dans un terrain où les ouvriers forent à la main un trou de 1 mètre en deux heures et demie, le perforateur fait un trou de la même profondeur en 2 minutes 12 secondes. Dans un charbon bitumineux, on perce des trous de 1,50 m à 2 m. de profondeur par minute avec le pas de 4 mm.

Perforateurs à air comprimé

Nous citerons parmi les machines de ce genre le perforateur Jordan ( années 20 ) et ses dérivés, qui fonctionnent à bras d'homme.
Ils peuvent être rotatifs ou à percussion, ce qui vaut que l'outil peut être animé d'un mouvement de rotation, qui sert à entamer la roche, ou être animé d'un mouvement alternatif, dans lequel il vient frapper la roche et l'entame à chaque coup.
Le perforateur Sommelier, qui a servi au percement du mont Cenis, était entièrement automatique.
Le perforateur Dubois et François : , Naguère très employé, avait été un perfectionnement sur beaucoup de points de l'appareil Sommelier.
II se compose essentiellement d'un cylindre en bronze C (voir illustration), dans lequel peut se mouvoir un piston dont la tige K sert de porte-fleuret. Sur le côté du cylindre se trouve une chambre à air comprimé, où se meut un tiroir tt' semblable à celui d'une machine à vapeur, et chargé d'envoyer l'air comprimé sur l'une des faces du piston, tantôt sur l'autre. Le mouvement du tiroir est produit par deux pistons p, p', mus eux-mêmes par l'air comprimé. On comprend que le mouvement du piston amènera le fleuret monté à donner à la roche des coups répétés. Après chaque coup, le fleuret tourne d'un dixième de tour, grâce à un encliquetage et un rochet calé sur le porte-fleuret. L'encliquetage et le rochet fonctionnent aussi à l'air comprimé.
A mesure que l'outil entame la roche, il faut pouvoir le faire avancer. On y parvient en agissant à la main sur une tige filetée reliée au perforateur par deux écrous.
Les perforateurs, au nombre de 1, 2, 3 ou 4, suivant la grandeur du chantier, sont portés par un affût monté sur roues : on peut leur donner différentes inclinaisons.
Le poids de l'appareil était de 260 kg et celui de la percutante de 32 kg. Le nombre de coups par minute était de 150, et le volume d'air dépensé par coup de 1,69 litre ; le fleuret tournait de 20 tours par minute. Ces chiffres sont à rapprocher des suivants, qui sont des caractéristiques de perforateurs à air comprimé modernes (on dit aujourd'hui marteau perforateur, marteau piqueur) : ils indiquent d'eux-mêmes la puissance gagnée en près d'un siècle : Vitesse de frappe 1100 coups/minute, Vitesse de rotation 300 à 350 tours/minute ; Consommation d’air comprimé 1320 litres/minute.





Haveuses mécaniques abattage charbon par haveuse


La haveuse Winstanley est un exemple de haveuse, très répandue dans l'entre-deux guerre. Son organe essentiel est une roue, ordinairement horizontale, armée de deux systèmes de dents, l'un sur l'épaisseur, l'autre sur la face supérieure et inférieure. Cette roue fait saillie au-dessous d'un chariot qui la porte et peut se mouvoir sur des rails; il peut se haler lui-même et porte le moteur destiné à mettre la roue en mouvement. Ce moteur se compose de 2 cylindres oscillants, dans chacun desquels se meut un piston, dont la tige agit sur des engrenages reliés à la roue. On déplace le système dans mine et on amène la roue au contact de la roche. Quand elle est mise en mouvement, elle attaque celle-ci et y creuse l'entaille.

On a fini par appliquer l'électricité à la mise en mouvement des haveuses. Citons quelques exemples parmi les premières haveuses mécaniques :
La haveuse électrique de Blower, Blackburn et Mori, par exemple, se composait d'une dynamo réceptrice, qui mettait en mouvement un outil constitué par des lames ou couteaux de forme étoilée. Le tout est porté par un chariot, qui est mû par des treuils chargés de le déplacer le long du front de taille. La dynamo est d'une puissance de 4,4 à 6,6 kilowatts. La dynamo motrice fait 600 tours par minute.
Citons aussi la haveuse électrique Leehear, qui fonctionnait dans les houillères de Pennsylvanie, et la haveuse par percussion de la Spery Mining machine C° de Chicago.


Aujourd'hui, la technique n'a pas foncièrement changé : les machines sont surtout de plus en plus puissantes. Citons deux exemples de haveuses contemporaines ( année 2000) de la marque SAGEM, afin d'avoir une idée de la puissance gagnée depuis les vingt premières années du vingtième siècle :

HAVEUSES DE LA GAMME "SIRUS"             
  pour des veines de 1 m à 3,2 m                     
  jusqu'à 300 KW                                                  
  production : 1 200 t/h
 
HAVEUSES DE LA GAMME "PANDA"
  pour des veines de 1,3 m à 6 m                            
  jusqu'à 1 000 KW                                                   
  production : 2 000 t/h

Législation concernant l'abattage

CODE MINIER
Livre Ier : Régime général

 

Article 22

(Loi n° 70-1 du 2 janvier 1970 art. 10 Journal Officiel du 4 janvier 1970 en vigueur le 1er novembre 1970)

 

(Décret n° 70-987 du 29 octobre 1970 art. 1 Journal Officiel du 30 octobre 1970 en vigueur le 1er novembre 1970)

 

Un arrêté du ministre chargé des mines pris sur l'avis conforme du conseil général des mines et, s'il s'agit de substances utiles à l'énergie atomique, le comité de l'énergie atomique entendu, peut autoriser l'exploitant d'une carrière à tirer librement parti des substances connexes ou voisines du gîte exploité énumérées à l'article 2 ci-dessus, dans la limite des tonnages qui proviennent de
l'abattage de la masse minérale exploitée sous la qualification de carrière ou des tonnages dont l'extraction est reconnue être la conséquence indispensable de cet abattage.

 

Article 43

(Décret n° 70-987 du 29 octobre 1970 art. 1 Journal Officiel du 30 octobre 1970 en vigueur le 1er novembre 1970)

 

Le concessionnaire a le droit de disposer, pour les besoins de son exploitation, des substances non concessibles dont ses travaux entraînent nécessairement l'abattage. Le propriétaire du sol peut réclamer la disposition de celles de ces substances qui ne seraient pas utilisées dans les conditions précitées, moyennant paiement à l'exploitant de la mine d'une indemnité correspondant aux frais
normaux qu'aurait entraînés l'extraction directe.

 

Article 68-17

(inséré par Loi n° 98-297 du 21 avril 1998 art. 5 Journal Officiel du 22 avril 1998)

 

Le titulaire d'un permis d'exploitation a le droit de disposer, pour les besoins de son exploitation, des substances non mentionnées dans le permis dont ses travaux entraînent nécessairement l'abattage. Le propriétaire du sol peut réclamer la disposition de celles de ces substances qui ne seraient pas utilisées dans les conditions précitées, moyennant paiement à l'exploitant de la mine d'une indemnité correspondant aux frais normaux qu'aurait entraînés l'extraction directe.

 

Sources :

http://www.nordnet.fr/lewarde/Photos/abattage_marteau-piqueur.htm

http://www.mellecom.fr/mines/metalu.htm

http://hypo.ge-dip.etat-ge.ch/athena/zola/zola_ger.html

http://www.legifrance.fr

http://home.nordnet.fr/~jlmorel/divion22.html

http://www.list.jussieu.fr/~gandoy/oisanstech.html

http://www.laas.fr/RIA/rapport-93-96/node104.html

http://www.ac-toulouse.fr/svt/eleves/calcaire3.htm

http://www.groupecharbonnages.fr/version_francaise/Saga/Matiere_energetique/ody-visite.html

http://perso.wanadoo.fr/csda.alby/mine.htm

http://www.sytramines.com/sagem/sagem.html

http://home.nordnet.fr/~jlmorel/divion23.html

http://perso.club-internet.fr/chumbert/lor_mines.html

 

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