III.3 TECHNIQUES DE PREVENTION ACTIVES
Elles consistent à intervenir au niveau des cavités
pour éviter leur effondrement.
Ces deux images montrent les deux sortes de soutènement
souvent les plus appliqués dans les mines et carrières
souterraines :
Soutènement métallique et celui en bois.
III.3.1 Consolidation de la cavité
1) Renforcement des piliers existants
Le renforcement des piliers est une technique surtout
utilisée lorsque l'on souhaite conserver l'usage d'une cavité.
On utilise en général la combinaison du
béton projeté et du boulonnage. Le frettage des piliers par des
câbles ou des barres métalliques est quelquefois
employé.
La réparation des piliers fortement endommagés
(en post-rupture) est délicate. On pourra utiliser dans ce cas un
chemisage en béton armé ou une virole métallique remplie
depuis la surface par un coulis fluide.
2) Construction de piliers en
maçonnerie
Le principe est de transmettre le poids des terrains sous-jacents
et des surcharges éventuelles au plancher de la carrière.
La surface totale de piliers est fonction de la charge qu'ils
ont à supporter. Les piliers de renforcement doivent représenter
au minimum 20% de la surface de la construction projetée, de laquelle on
peut déduire les piliers tournés existants.
Pour être efficace, un pilier de renforcement doit avoir
une déformabilité voisine de celle des piliers en matériau
naturel laissés par l'exploitation. Les matériaux utilisés
en général sont les moellons ou les parpaings pleins liés
au mortier de ciment. L'IGC de Paris exige une résistance à
l'écrasement d'au moins 6 MPa.
Les dimensions demandées pour les carrières de
Calcaire grossier en région parisienne sont les suivantes :
· Piliers parallélipédiques : largeur
supérieure au 1/3 de la hauteur, sans être inférieure
à 1,20 m.
· Murs : épaisseur supérieure au 1/3 de la
hauteur, sans être inférieure à 0,50 m.
Une attention doit être portée au sol support (ce
doit être le terrain en place, non remanié) et au
matage sous
le ciel (clavage au mortier, après durcissement du mortier d'assemblage
du pilier).
La carrière doit évidemment être accessible,
ou rendue telle avec des conditions minimales de sécurité.
Le coût est élevé en général
(beaucoup de main d'oeuvre) : entre 1000 et 1600$ le m3 de pilier
maçonné suivant les conditions d'accès. Ramené au
m2 de construction en surface le coût peut varier entre 1500 et 4500$ le
m2.
Un cintre métallique pour un soutènement des parois
d'une galerie.
3) Boulonnage du toit
Le principe est d'armer et de rendre monolithique la masse
rocheuse en ciel pour la rendre capable de reporter le poids des terres sur les
piliers ou sur les flancs des galeries.
C'est notamment le cas d'un toit lié en bancs
horizontaux.
Il convient de tenir compte de la corrosion pour le
dimensionnement du boulonnage: Surdimensionnement du diamètre des
boulons métalliques ou adoption de boulons en fibre de verre.
Cette solution convient bien aux carrières
occupées puisque les volumes restent vides.
En fonction de la densité du boulonnage
nécessaire (nombre de boulons au mètre carré) et de leur
longueur, les prix peuvent varier grandement. Lorsqu'elle est applicable, c'est
une solution économique.
4) Mise en place de plots en coulis ou mortier depuis la
surface
Deux variantes :
· Piliers en sable-ciment dont le coffrage est une
chaussette en géotextile ou piliers en micro-béton avec coffrage
en bois ou métallique. La réalisation du coffrage suppose
l'accessibilité.
· Plots à fort angle de talus naturel
injectés par des forages. L'injection s'effectue depuis la surface par
des forages (de diamètre 100 mm en général). On utilise un
coulis de ciment pourvu d'un adjuvant rigidifiant. Dimension type : plot de
1,50 m de diamètre en tête.
Technique assez délicate (mise au point du coulis) et
chères (pertes importantes). Technique limitée aux
carrières non accessibles ou difficilement accessibles.
5) Béton projeté
Le béton projeté s'emploie lorsque la roche est
sujette à altération ou à desquamation : gypse, craie...
Il s'applique au ciel ou sur les piliers. Il s'utilise en général
avec pose d'un treillis soudé. L'épaisseur est de l'ordre de 15
cm.
Coût : 200 à 500$ par m2 suivant les
sujétions de mises en oeuvre.
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