Introduction
Partie 1
Une conception efficace du forage et du dynamitage est essentielle pour optimiser la fragmentation de la roche, maîtriser les coûts et maximiser la productivité en aval. La première étape consiste à sélectionner les paramètres géométriques appropriés en fonction des propriétés de la roche, des caractéristiques de l'explosif et des conditions spécifiques du site. Cet article présente des rapports de conception initiaux pouvant servir de premières approximations lors de la planification du dynamitage, sachant que des ajustements seront nécessaires au fur et à mesure de la collecte des données de terrain.
1. Estimation de la charge
La distance entre un trou de mine et le front de taille dépend de la densité de la roche et du diamètre de l'explosif. Les premières recommandations suggèrent :
Roche légère (2,2 g/cm³) : 28 × diamètre explosif
Roche moyenne (2,7 g/cm³) : 25 × diamètre explosif
Roche dense (3,2 g/cm³) : 23 × diamètre explosif
Ces valeurs peuvent être affinées en fonction des retours d'information sur la fragmentation et du comportement de la roche in situ.
2. Espacement entre les trous
L'espacement assure une répartition uniforme de l'énergie et réduit le chevauchement ou les intervalles entre les effets de l'explosion :
Tir instantané par rangée : 1,8 – 2,0 × charge
Trous de grand diamètre (séquentiels) : 1,2 à 1,5 × charge
Trous de petit diamètre (séquentiels) : 1,15 – 1,8 × charge
3. Hauteur du banc
La hauteur des bancs dépend de l'échelle opérationnelle et de la charge de travail :
Plage typique : 1,5 à 4,0 fois la charge, voire plus dans certains cas.
4. Forage de sous-couche
Le sous-forage assure une rupture complète au niveau du pied, ce qui est particulièrement important dans les formations stratifiées ou denses :
Litière plate au niveau des orteils : 0,0 – 0,1 × charge
Poids facile pour les orteils : 0,1 à 0,2 × charge
Orteil moyen : 0,2 à 0,4 × charge
orteil difficile (litière verticale) : 0,5 × charge
Vue générale : (3 à 15) x D
5. Longueur de la colonne de tige
Le bourrage retient l'énergie explosive dans le trou et contrôle les projections de roches :
Plage générale : 0,5 à 1,3 fois la charge
Augmenter le coefficient multiplicateur pour les trous humides ou si des déblais de forage sont utilisés.
Diminuer le coefficient multiplicateur pour les trous secs ou si des copeaux angulaires sont utilisés.
Pour les tirs de mines extrêmement prudents (sans projection de pierres) :
Utiliser jusqu'à 36 × diamètre du trou pour l'emboîtement
Longueurs de raclage du délai de pont :
Trous secs : 6 × diamètre du trou
Trous humides : 12 × diamètre du trou
Calibre du matériau de tubage = D/10 à D/20
6. Rapport de rigidité de la charge (Sr)
=H/B : 2 à 3,5 bonne fragmentation
Sr > 3,5 très bonne fragmentation
Conception de Control Blast
dynamitage pré-fendu
Espacement = Diamètre du trou x 12
Charge = 0,5 x charge de souffle de production (B)
Longueur non chargée en haut = 10 x D
Facteur de poudre = 0,5 kg par mètre carré de visage
Exploitation lisse
Espacement = 15 x Diamètre du trou (roche dure)
20 x Diamètre du trou (roche tendre)
Charge = 1,25 x Espacement
Type de roche PF (kg/m3)
Difficile 0,7 – 0,8
Moyen 0,4 – 0,5
Souple 0,25 – 0,35
Très doux 0,15 – 0,2
Conclusion
Ces ratios constituent un cadre de base pour la conception des tirs de mine. Les caractéristiques géologiques de chaque site et les retours d'expérience doivent guider les optimisations ultérieures. Dans la deuxième partie, nous étudierons la distribution de la charge et l'amorçage afin d'affiner davantage les performances des tirs.
Bibliographie
Guide de référence rapide Dyno Nobel sur le dynamitage et les explosifs 2010
Crédit vidéo à Chris Addicott
Comprendre l'interaction entre les paramètres contrôlables du tir et la distribution de l'énergie explosive
Partie 2
Dans les opérations minières à ciel ouvert et souterraines, l'obtention d'une fragmentation optimale et d'une efficacité accrue en aval dépend largement de la répartition de l'énergie explosive dans la zone de tir (Zhang et al., 2023). Pour les ingénieurs de forage et de dynamitage, cette répartition n'est pas aléatoire ; elle est directement influencée par les paramètres de tir contrôlables.
1. Diamètre du trou et charge/espacement
La taille du trou de mine joue un rôle essentiel dans la détermination de l'énergie par unité de volume de roche (facteur de poudre). Des trous plus larges permettent une charge explosive plus importante, mais sans un ajustement précis du chargement et de l'espacement, l'énergie risque de se dissiper prématurément ou d'être insuffisante pour fracturer efficacement la roche. Un chargement et un espacement bien équilibrés garantissent que l'énergie explosive est confinée et dirigée là où elle est la plus efficace, en exploitant les faiblesses naturelles de la roche.
2. Longueur et type de tige
Le bourrage agit comme un mécanisme de confinement, et sa longueur détermine la quantité d'énergie conservée pour la fragmentation par rapport à celle dissipée dans l'atmosphère (souffle d'air et projections de roches). Une colonne de bourrage trop courte entraîne une libération d'énergie excessive vers le haut, réduisant ainsi l'efficacité de la fragmentation. Le matériau du bourrage a également son importance ; les matériaux inertes et à forte friction retiennent mieux l'énergie que les remblais meubles ou humides.
3. Type et densité de l'explosif
Les explosifs présentent des vitesses de détonation et des énergies détonantes variables. Choisir un explosif aux caractéristiques adaptées au type de roche et au résultat de fragmentation souhaité permet d'éviter une énergie excessive (provoquant des fines et un sur-démolition) ou insuffisante (entraînant la formation de blocs et une fragmentation médiocre). De plus, la densité de l'explosif influe sur la quantité d'énergie libérée par unité de longueur de forage.
4. Séquence d'initiation et délais de temporisation
La séquence et le moment de la détonation déterminent le transfert d'énergie entre les forages et la réaction dynamique du massif rocheux. Un délai de détonation approprié assure un déblaiement efficace et un mouvement séquentiel des roches, favorisant un transfert d'énergie optimal et réduisant les risques de souffle aérien et de vibrations du sol.
Conclusion
Les paramètres contrôlables d'une explosion ne sont pas des facteurs de conception isolés ; ils agissent de concert pour déterminer la manière dont l'énergie explosive est distribuée et utilisée.
Choses à savoir sur WipFrag
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L'importance de la charge de fond et de la distribution d'énergie dans le dynamitage
Partie 3
Dans les mines à ciel ouvert et souterraines, l'obtention d'une fragmentation optimale grâce à une conception efficace des tirs de mine est essentielle à l'efficacité opérationnelle. Un aspect crucial, mais souvent négligé, de cette conception est la charge de fond : la portion d'explosif placée au fond du trou de mine et son rôle dans la répartition de l'énergie au sein de la masse rocheuse.
Qu'est-ce que la charge de fond ?
La charge de fond, également appelée charge de base de colonne, est généralement constituée d'un explosif à densité plus élevée ou d'une portion concentrée de la charge totale, placée au pied du forage. Sa fonction principale est d'amorcer la fragmentation de bas en haut, garantissant ainsi la fracture et le déplacement efficaces de l'ensemble de la charge.
Pourquoi c'est important
1. Écrasement et fragmentation au niveau des orteils
La zone de pointe est la partie la plus résistante de la charge. Sans une énergie suffisante à la base, une fragmentation médiocre, voire des problèmes de pointe (pointe dure), peuvent survenir. Une charge de base bien calculée garantit que cette zone reçoive suffisamment d'énergie pour amorcer la formation et la propagation des fissures.
2. Amélioration de la distribution de l'énergie
Une répartition uniforme de l'énergie le long du trou de mine est essentielle. Concentrer davantage d'énergie au fond permet une meilleure propagation des ondes de choc, réduit les pertes d'énergie dans les espaces d'air ou les zones de bourrage et conduit à une fragmentation plus homogène du minerai.
3. Réduction des projections de pierres et des débordements
Un chargement de fond bien conçu réduit les dégagements d'énergie incontrôlés en surface, minimisant ainsi les projections de roches et le surcreusement. Ceci favorise des opérations plus sûres et plus propres, notamment dans les zones habitées ou à proximité des infrastructures sensibles.
Un calcul simple étape par étape pour la quantité de charge de fond
1. Déterminer le diamètre du trou
Supposons que :
2. Diamètre du trou d = 102 mm = 0,102 m
3. Aire de la section transversale du trou (A) :
A = (pi*d*d)/4
A = 0,00817 m²
4. Densité explosive (ρ) : En supposant que l'ANFO a une densité de ρ = 850 kg/m³.
5. Déterminer la longueur de la charge inférieure
Supposons que :
Longueur de la charge inférieure (Lb) = 1,2 m
6. Calculer la charge (masse) inférieure
Masse de la charge inférieure = A × Lb × ρ = 0,00817 × 1,2 × 850 ≈ 8,33 kg
Qu'est-ce qui détermine la longueur de la charge inférieure ?
Rocher Dureté et résistance, diamètre du trou, stratégie de platelage, hauteur du banc, fragmentation et rupture de pointe souhaitées, longueur du bourrage, présence d'eau dans le trou, projection ou déplacement souhaité, schéma de tir, géométrie, etc. Le rôle de la charge de fond va au-delà du simple déclenchement du tir.
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Crédits vidéo : Goran Petrovic
WipWare