CHAPITRE II :
DETERMINATION DU VOLUME A MINER ET LA MAILLE DE FORAGE
II.1 NOTIONS
GÉNÉRALES SUR LA FRAGMENTATION
II.1.1 Définition
La fragmentation en exploitation minière est un terme
général qui décrit la taille Individuelle de chaque bloc
après le tir.
Cette notion révèle le détachement de la
roche du massif rocheux. Selon la nature de terrain, il y a des terrains que
les engins de chargements excavent sans difficultés même si ces
terrains n'ont pas été ébranlés au
préalable, d'autres terrains demandent un tir d'abattage c'est à
dire fragmentés avec une charge explosive. Deux opérations sont
indispensables pour réaliser la fragmentation en exploitation
minière à savoir : le forage et le minage.
II.1.2 Forage
C'est une opération au cours de laquelle un trou
cylindrique est exécuté jusqu'à une profondeur
donnée dans la roche. Plusieurs engins sont utilisés pour le
forage (la sondeuse, le perforateur, etc.) et se distinguent les unes des
autres tant par leur mode de forage que par le type d'énergie
utilisée.
Le choix d'un engin de forage peut être guidé par
:
Ø Le diamètre et la profondeur des trous de
mine ;
Ø Le type et la constitution des roches in
situ ;
Ø Le type d'énergie à utiliser.
Actuellement l'outil pneumatique est le plus utilisé,
à cause de ses multiples avantages qu'il présente : la
maniabilité, la souplesse, la puissance et la rapidité. Quant
à la mine à ciel ouvert de Kingamyambo, elle utilise pour le
forage des trous de mine, des sondeuses PANTERA 1500 avec marteau
perforateur hors du trou et des sondeuses ROC L8 avec
marteau perforateur fond trou utilisant de l'énergie
hydropneumatique.
II.1.2.1 Méthodes
de forages
Pour le choix de la méthode de forage convenant le
mieux, on doit tenir compte des facteurs suivant :
Ø Topographie du lieu de travail ;
Ø Production demandée en tonnes/heure ou
mètres - cubes/heure ;
Ø Blocométrie ou granulométrie
demandée ;
Ø Type de la roche (dure, tendre, compacte ou
fissurée) ;
Ø Coût par tonne commercialisée.
En plus, il faut évaluer le diamètre du trou, la
profondeur du trou, le type d'explosif à utilisé ainsi que
l'aptitude du foreur. Généralement trois méthodes de
forage sont à relever :
II.1.2.1.1 Forage au marteau
perforateur hors du trou
Le forage au marteau perforateur hors du trou utilise des
perforateurs pneumatiques et hydrauliques secondaires d'une glissière et
fonctionnant hors du trou. Le piston du marteau perforateur transmet son
énergie à la roche au travers d'une tige
d'emmanchement, de manchons d'accouplements, des tiges et du taillant.
L'énergie transmise permet un broyage facile de la
roche en petits sédiments de forage.
Le moteur de rotation du marteau perforateur fait tourner le
taillant de façon à ce qu'il retrouve la roche non broyée
et en même temps écrase les sédiments de forage les plus
gros pour en réduire les dimensions. Puis, les sédiments sont
remontés par l'air comprimé jusqu'à leur évacuation
du trou.
Un système d'avance maintient une poussée
constante sur le perforateur, et donc à la surface de la roche, de
façon à utiliser le maximum d'énergie produite
par le marteau perforateur. L'ajout des tiges et manchons se traduit par
une dissipation d'énergie de foration.
En conséquence, la vitesse de foration
décroît avec la profondeur. La foration au marteau perforateur
hors du trou est généralement utilisée dans les
roches compactes ou partiellement fissurées.
II.1.2.1.2 Forage au
marteau fond de trou
Le marteau fond de trou est, comme son nom l'indique,
installé à l'extrémité du train de tiges de forage.
Le piston du marteau est directement au contact du taillant. Puisque
le piston du marteau transmet directement son énergie au
taillant, il n'y a pas théoriquement dissipation de celle - ci
dans le train de tiges alors que la profondeur du trou augmente. Une tête
de rotation hydraulique ou pneumatique, située à
l'extérieur du trou, fournit la rotation. Les tiges de forage assurent
le passage de l'air comprimé vers le marteau fond de trou. C'est ce
même air qui remonte les sédiments de forage pour les
évacuer du trou.
Bien qu'aucune énergie ne soit perdue
lorsque la profondeur du trou augmente, les frictions entre les
tiges de forages et la paroi du trou réduisent la vitesse
du forage.
L'augmentation de la pression de l'air de fonctionnement
accroît l'énergie développée par le piston et donne
une pénétration plus rapide. La méthode de foration au
marteau fond de trou est normalement utilisée dans les roches
fissurées ou pour des trous dont la profondeur
dépasse 20 mètres. Elle a généralement comme
avantage de minimiser la déviation du trou.
II.1.2.1.3 Forage Rotary
La foration rotary est généralement
utilisée pour les trous de grand diamètre ou pour le forage des
trous profonds. Cette foration utilise une pression très
élevée de poussée sur le tricône et une
rotation de celui - ci dont l'entraînement est situé en dehors du
trou. Une tête de rotation hydraulique, ou une tige d'entraînement
fournit cette rotation. La pression d'avance et la rotation du tricône
broient et écrasent la roche. L'air comprimé, la boue ou la
mousse transportent les sédiments en dehors du trou.
La relation entre pression d'avance et vitesse
de rotation détermine la vitesse de foration et le rendement :
Ø La roche tendre demande une pression d'avance
réduite et une vitesse de rotation plus rapide,
Ø La roche dure demande une pression d'avance
importante et une vitesse de rotation plus lente.
L'utilisation des tricônes de modèles
répondant très exactement aux conditions de travail
maximalise la vitesse de pénétration et leur durée de vie.
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