Détermination de la charge spécifique.

DEUXIEME PARTIE :

CONSIDERATION

PRATIQUE

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CHAPITRE III. DETERMINATION DE LA CHARGE
SPECIFIQUE

III.1. INTRODUCTION

La réalisation des excavations minières nécessite dans le cas d'une roche dure l'emploi del'explosif, un paramètredélicat qui résulte de la grande diversité des conditions de travail, des impératifs liés aux contraintes environnementales et la répartition de la charge.

L'utilisation d'un explosif exige une certaine connaissance de ses caractéristiques. Elle nécessite à l'avance la détermination des certaines épreuves dont les principales sont les suivantes : épreuves de conservation, de sensibilité et de performances.

En ce qui concerne la détermination de la charge spécifique, elle est obtenue suivant plusieurs paramètres à savoir :

? le type d'explosif ;

? la catégorie de terrain ;

? le diamètre de forage utilisé dans la réalisation de trou de mine.

Pour y arriver, nous aurons au cours de ce chapitre à déterminer les paramètres de forage ainsi que la charge spécifique d'explosif à placer dans chaque trou. Cela en fonction du diamètre du trou de mine utilisé à la mine à ciel ouvert de Ruashi Mining.

III.2. DEFINITION

La charge spécifique est la quantité d'explosifs nécessaire pour fragmenter un mètre cube(1m³) des matériaux.

Elle s'exprime en gramme par mètre cube (g/m³).

Pour ces calculs, plusieurs méthodes ont été proposées par différents chercheurs dans le domaine de la mine. Ces formules proposées par différents chercheurs ont été établies sur base des critères empiriques distincts selon que nous nous trouvons dans un milieu ou dans un autre.

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Parmi les méthodes connues, nous pouvons citer principalement :

? La méthode de STIGO OLOSSON ? La méthode d'U. LANGEFORS ? La méthode analytique

? La méthode de GIORGIO BERTA ? La méthode d'OPPENEAU

Toutes ces méthodes énumérées ci-dessus amènent toujours au calcul de la charge spécifique, mais pour notre travail, nous avons choisi la méthode de GIORGIO BERTA à cause de sa précision et sa simplicité.

III.3. METHODE DE GIORGIO BERTA

Pour Giorgio Berta, un tir produit une variété d'effets ; beaucoup d'entre eux sont productifs dans la mesure où ils occasionnent une meilleure fragmentation ; d'autres en conséquence sont néfastes (non productifs et indésirables), et cependant certains sont inévitables.

Parmi les effets productifs, nous citerons :

· le déplacement d'une quantité prédéterminée de la roche ;

· la fragmentation avec la granulométrie requise ;

· la limitation de la distance de projection des blocs abattus. Les effets improductifs et indésirables sont :

· Une fragmentation excessive en certains endroits ;

· Le contrôle illimité de l'étalement ;

· La présence de fissures et cavités dans la roche ;

· Les vibrations ;

· Les bruits.

Dans ce cas, il faut rappeler que dans certaines conditions, ce qui est considéré comme effet productif peut être considéré comme néfaste selon l'objectif poursuivi.

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L'énergie totale dépensée pour produire les effets désirés et/ou non désirés correspond à l'énergie d'explosion transmise à la roche et réduite dans ce cas aux facteurs n1 et n2 que nous définissons par les expressions suivantes :

Avec :

· n1 : le facteur d'impédance

· Je : impédance de l'explosif qui est définie par Je = Se. Ve [kg/m². s]

o Se : la densité de l'explosif (kg/m³)

o Ve : la vitesse de détonation de l'explosif (m/s)

· Jr : Jmpédance de la roche qui est définie par Jr = Sr. Vp (kg/m². s)

o Sr : la densité de la roche (kg/m³)

o Vp : la vitesse de propagation des ondes (m/s)

Avec :

· n2 : le facteur de couplage

· dt : le diamètre du trou de mine

· de : le diamètre de la cartouche d'explosif

· e : la base du logarithme népérien, e =2,71828

La fragmentation commence lorsqu'une roche se met en mouvement. Elle est le résultat de la combinaison de plusieurs séquences :

· Une contrainte de choc qui résulte de la réflexion d'une onde de choc à la surface libre

· Une contrainte de poussée induite dans la roche par les effets des gaz d'explosion sur la surface du trou de mine

· Du choc résultant des fragments projetés

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Dans la fragmentation d'une roche, on doit également tenir compte du coefficient de cassure de roche qui représente environ 15 % de l'énergie totale d'explosif, soit n3 = 0.15

Ainsi, le facteur de cassure n3, les facteurs d'impédance n1 et de couplage n2 représentent ensemble le résultat d'un tir et la formule générale définissant un minage est donnée par :

Avec:

? Es : l'énergie spécifique d'explosif (MJ/kg)

? Qt : la quantité totale d'explosif (kg)

? Vr : le volume de la roche

? S : le degré de cassure requis avec la dimension maximale des roches Dmax. Il se calcule par : S= 64 / Dmax

? Ess : l'énergie spécifique de surface. Elle dépend des caractéristiques de la roche (MJ/m²)

Par rapport à la dimension des blocs, nous avons dit précédemment qu'elle était fonction soit du gabarit des engins de chargement et de transport mais aussi de la maille du concasseur à l'alimentation.

Les produits abattus à la mine de Ruashi Mining sont acheminés à l'usine de traitement où l'on trouve un concasseur dont la maille maximale des blocs est de 150cm.

Vu que des engins de Mining Company Katanga sont d'un gabarit suffisant, nous avons jugé bon dans ce travail la dimension maximale des blocs pour le bon déroulement des travaux au niveau du concassage.

Par rapport à cela, la taille du bloc que nous devons abattre peut être évaluée par la formule suivante :

a =0,85 A.

a : La taille du bloc

A : La maille du concasseur

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La formule (1) démontre que pour fragmenter un volume Vr de roche d'énergie spécifique superficielle Ess dans un espace défini par le degré de cassure S et demandant une énergie spécifique d'explosif Es pour un tir où l'on tient compte des énergies dissipées n1, n2, n3 et Qt étant la quantité totale d'explosif admissible pour le trou de mine, il faut une charge spécifique d'explosif q de valeur :

D'après la charge spécifique d'explosif, nous pouvons dire que

l'augmentation ou la variation de la dimension de bloc est fonction de la charge spécifique. D'après la relation générale :

; Nous tirons S (degré de cassure)

Si le rapport donne une constante k qui est fonction de la catégorie du terrain et du type d'explosif, on aura

Or

(charge spécifique) et ?

L'expression de la (dimension maximale de bloc) est donnée par :

Dans tout ceci, nous remarquons que la dimension maximale du bloc est inversement proportionnelle à la charge spécifique(q).

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