CHAP 05 Travaux de Forage Et de Tir [PDF]

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CHAPITRE V : Abattage des roches

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V.1. Généralité : Le maillon initial des processus technologiques lors de l’exploitation des gisements des minéraux utiles à ciel ouvert est bien la préparation des roches à l’extraction. La qualité de cette dernière a une influence importante sur le rendement des engins miniers, la sécurité du travail et d’une manière générale l’efficacité des travaux à ciel ouvert. Les travaux d'extraction peuvent être effectués de deux méthodes différentes suivant le cas, soit par la méthode de foration de tir en utilisant des substances explosives et leurs accessoires, soit par extraction mécanique en utilisant des excavateurs sans oublier le débitage secondaire suivant la nécessité. Au niveau de la mine d’Ouenza les roches ont la dureté supérieure ou égale à 6 selon l’échelle de Protodiakonov, ce que nécessite la préparation des roches à l’extraction avec les travaux de forage et de tir. Actuellement, et dans la plupart des cas la préparation des roches à l’extraction renferme la destruction du massif rocheux jusqu’à l’obtention des morceaux de dimensions nécessaires et admissibles pour la rentabilité de tous les complexes d’extraction et de transport. Les explosifs utilisés sont :  MARMANIT III 45% ; comme charge secondaire ;  ANFOMILE 55% ; comme charge principale ;

V.2. Mode de forage : Le choix de mode de forage dépend de quelques facteurs qui sont comme suit :  Les propriétés physico-mécaniques des roches.  Profondeur de forage à réaliser.  Diamètre du trou à réaliser. Il existe plusieurs modes de forage comme :    

Forage rotatif. Forage percutant. Forage roto percutant. Forage thermique.

Le choix de ces modes dépend de l’indice de forabilité ; qui est proposé devant l’académicien RJEVSKI ; qui se base sur la dureté et la densité de la roche, par la formule suivante :[11] Df =0,007 ( δ comp +δ dep ) +0,7 γ

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Où : 

δ comp : Résistance des roches à la compression ; Kgf/cm2

δ comp=f .100 ; 

f : Coefficient de dureté des roches, pour notre cas f = 6

Donc : δ comp=600 kgf/cm2 

δ dep :Résistance des roches au déplacement ; Kgf/cm2

δ dep=(0,25 ÷ 0 ,33)δ comp δ dep=0,30∗600=180 Kgf/cm2 

γ :Masse volumique du minerai ; γ =2,6 t/m3

Résultat : Df =7,28 Suivant cet indice, les roches sont divisées en 5 classes, dont chacune se répartit en 5 catégories. Cette classification est résumée dans le tableau V.1.

Forabilité Très facile Facile Moyenne

Df 1-5 5,1-10 10,1-15

Classe I II III

Catégories 1, 2, 3, 4,5 6, 7, 8, 9,10 11, 12, 13,14,15

Difficile

15,1-20

IV

16, 17, 18,19,20

Très difficile

20,1-25

V

21, 22, 23,24,25

Tableau V.1: Indice de forabilité. [11]

La roche du massif de la mine d’Ouenza a une forabilité facile, classe II et catégorie 7 d’après le tableau-ci dessus. V.3. Détermination de la résistance des roches au tirage (tirabilité) :[11] q et =0,02 ( δ comp+ δ tr + δ dep ) +2 γ ; g/cm3 Où :  

δ tr: Limite de la résistance à la traction, kgf/cm2 δ tr =( 0,08 ÷ 0,12 ) δ comp ; δ tr = 0,1 . 600= 60 kgf/cm2

q et =0.02(600+60+ 180)+2 . 2,6 Résultat : q et =22 g/cm3 Suivant la valeur de la consommation spécifique d’explosif étalon, les roches sont classées selon le tableau V.2 :

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CHAPITRE V : Abattage des roches Classe I II III IV V

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Type de tirabilité Facile Moyenne Difficile Très difficile Exclusivement difficile

L’indice g/cm3 ≤ 10 10.1 - 20 20.1 - 30 30.1 – 40 40.1 – 50

Catégories 1, 2, 3, 4, 5 6, 7, 8, 9, 10 11, 12, 13, 14, 15 16, 17, 18, 19, 20 21, 22, 23, 24, 25

Donc selon le tableau V.2 le minerai de la mine d’Ouenza est de tirrabilité difficile. V.4. Matériel de foration utilisé à la mine d’Ouenza : Dans la mine d’Ouenza le mode de forage utilisé est le forage roto percutant avec l’utilisation de la sondeuse B-BURG HD1500D Description HD1500D Tableau V.2: Indice de tirabilité. [11] Type de forage Foreuse fond de trou Diamètre de trou 89-172 mm Type de tubes 76, 89, 102, 114, 127 mm Couple de rotation 5000 Nm Vitesse de rotation en tr/min 25-50 ou 40-80 rpm Longueur de tubes 5000 mm Nombre de tubes 7+1/ 6+1/ 5+1 Profondeur de forage 40/35/30 m Indicateur numérique de profondeur de Standard forage Type de bras Pièce unique Fabricant moteur Deutz Puissance moteur 360 Kw Vitesse de rotation du moteur en tr/min 1.900 rpm Compresseur Compresseur à vis, à deux étages Débit d’air par minute 25 m 3 Vitesse de déplacement 0-4,5 km/h Pente maximale 25° Poids 24000 kg Tableau V.3: caractéristique de la sondeuse B-BURG HD1500D

V.4.1. Calcul rendement postier de la sondeuse B-BURG HD1500D  […] Le rendement postier de la sondeuse est déterminé par l’expression empirique suivante : R p =V f . T p . K u ,(m/ p) Où : 

T p : Temps d’un poste de travail ; T p=¿ 7 h ;



K u : Coefficient d’utilisation de la sondeuse ; Ku = 0,8 ;

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V f  : La vitesse de foration de la sondeuse, (m/h) ;

Elle peut être calculée comme suit : V f =(35. Pax . ŋ)/(D f . Dt );(m/h) Où : 

Pax  : Pression axiale exercée sur le train de tige, Pax= 2 tf ;



ŋ: Vitesse de rotation, ŋ=¿ 70 tr/min.



Dt : diamètre de foration : 10 cm.



Df : indice de forabilité : 7,28.

Alors :

(

V f = 35 .2.

70 =67,30 m/h 7,28∗10

)

Donc : R p =67,30∗8∗0,8 Résultat : R p =376,92m/ p

V.5. Paramètres de forage et de tir : V.5.1. Longueur de sous forage ‘’ls’’ : ls = (10 à 15) Dtr On utilise la sondeuse B-BURG HD1500D avec un diamètre de trou 100 mm, donc : ls= 10×0.1= 1m

V.5.2. Longueur de bourrage : Lb Lb=(20à30) Dtr Lb=3m V.5.3. Longueur de trou : Ltr Ltr=

Hg + Lex sin β

β: angle d’inclinaison du trou ; β=80°. Hg : hauteur de gradin ; Hg=15m Ltr=

15 +1=16,23 m sin 80°

V.5.4. Capacité métrique du trou : P Mémoire fin des études

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π × Dtr ² + ∆; kg/m 4

Où : ∆ : masse volumique de l’explosif utilisé (0,85 g/cm3 pour l’ANFO et 1,00 g/cm3 pour la marmanite). P= 7,14 kg/m. V.5.5. Ligne de moindre résistance des roches : w Lors de l’utilisation des trous avec inclinaison βWs, donc la sondeuse travaille dans la sécurité totale. V.5.7. Distance entre deux trous : a a = m.w =1,26×3,14= 3,95 (m) V.5.8. Distance entre deux rangées : b Dans la mine d’Ouenza on travaille avec une maille quinconce donc : b= 0,8.a=0,8×3,95=3,16 (m) V.5.9. Quantité d’explosif par trou : Qt Pour deux ou plusieurs rangées on utilise la formule suivante :

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Qt=a×b×q×Hg Qt=3,95×,16×0,5×15 = 93,61 (kg) V.5.10. Longueur de la charge explosive : Lch Lch=

Qt =13,11 m P

V.5.11. Longueur du bourrage réelle : Lb(r) Lb(r)= Ltr-Lch= 16,23-13,11=3,12 V.5.12. Volume du bloc à abattre: Vbl Vbl=

Pan N ( t ¿ ) . Ns

Où : Pan : production annuelle de la mine. Pour la mine de Ouenza Pan=4480000 t/an (minerai+ stérile)  Pan= 1690566,03 m3 N(t/s) : intervalle entre deux tirs successifs. Dans la mine de Ouenza chaque jour il y a un tir, donc : N(t/s)=1 Ns : nombre de semaine ouvrable par an. Ns : 47 semaines/an. Vbl= 35969,49 m3 V.5.13. Surface du bloc à abattre : Sbl Sbl=

Vbl Hg

Sbl=10882,44/15= 2397,96 m2 V.5.14. Longueur du bloc à abattre : Lbl Lbl=

Sbl A

Où : A : Largeur d’enlevure A=w+(n-1)b=6,30 m Lbl=380,65 m V.5.15. Nombre de trous dans un bloc : Ntr Ntr=

Sbl a ×b

Ntr=193 trous V.5.16. Longueur total foré dans le bloc : Ltot Ltot=Ntr. Ltr= 3132,39 m

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V.6. Type et caractéristiques de l’explosif utilisé: Généralement l’entreprise de la mine d’Ouenza utilise deux types d’explosif : Marmanit 3 et l’Anfomil. Les caractéristiques de ces deux explosifs sont présentées dans les figures suivantes :

Figure V.1: caractéristique de l'explosif Marmanit 3

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Figure V.2: caractéristique de l'explosif Anfomil

V.7. Type de connexion et d’amorçage des trous : Dans la mine d’Ouenza la connexion entre les trous se fait en série avec l’amorçage des trous on utilisant les DMR en dehors du trou et un exploseur électrique

Figure V.3: Exploseur électrique / DMR / Cordeau détonant

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Figure V.4: Présentation du plan de tir

Figure V.5: coup verticale des trous d'explosif

Légende : 1 : trou d’explosif ; 2 :DMR (détonateur à microretard ) ; 3 : cordeau détonant ; 4 : Exploseur

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Paramètres

Désignation

Valeur abattage

Unités

Hauteur du gradin Longueur du sous forage Longueur de bourrage Longueur du trou Capacité métrique du trou Nombre de trous Diamètre du trou Angle d'inclinaison du trou Distance entre les trous Largeur d'Enlevure Nombre de rangées Distance entre les rangées Quantité d'explosifs par trou Quantité de Marmanit par trou Quantité d'Anfomil par trou Quantité totale d'explosifs

Hg Ls Lb Ltr P Ntr Dtr β a A Nr b Qtr Qm Qanf Qtot

15 1 3,12 16,23 7,14 193 100 80 3,95 6,3 2 3,16 93,61 42,12 55,48 3 750

Mètre Mètre Mètre Mètre Kg/m Trous Mm Degré Mètre Mètre Rangées Mètre Kg Kg Kg Kg

Longueur de la charge explosive

Lch

13,11

Mètre

Consommation spécifique prévue Ligne moindre résistance Ligne de moindre résistance au

q W Ws

0,5 3,14 3

Kg/m3 Mètre Mètre

pied du gradin Volume du bloc à abattre Surface du bloc à abattre Longueur du bloc à abattre Longueur total foré dans le bloc Méthode mise à feu

Vbl 35969,49 m3 Sbl 2397,96 m2 Lbl 380,65 Mètre Ltot 3132,39 Mètre Tir électrique à micro retard (connexion en série)

Tableau V.4: Tableau récapitulatif des paramètres des travaux de forage et de tir.

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