Comprendre les principes fondamentaux du dynamitage et de la fragmentation – Partie 2

Le dynamitage et la fragmentation sont des opérations essentielles dans les mines et les carrières, influençant considérablement les processus en aval tels que le chargement, le transport et le concassage. La réussite d'un dynamitage repose sur une compréhension précise de la distribution de l'énergie dans la masse rocheuse. Parmi les facteurs clés pouvant affecter drastiquement les résultats d'un tir de mine figure la déviation du forage, un problème courant mais souvent sous-estimé qui modifie la géométrie du tir prévue.

L'impact de la déviation de forage

Dans une conception de tir idéale, les trous de forage sont positionnés et orientés selon un schéma précis afin d'assurer un espacement optimal du chargement, une distribution d'énergie adéquate et une interaction optimale des ondes de choc. Cependant, les écarts de forage, c'est-à-dire les déplacements ou les défauts d'alignement involontaires des trous de forage, peuvent perturber ce schéma (Adebayo & Mutandwa, 2015).

Lorsque les forages présentent des écarts, l'espacement et la charge entre eux peuvent devenir irréguliers. Ce désalignement affecte la propagation de l'onde de choc, entraînant un transfert d'énergie inégal au sein du massif rocheux. Dans les zones où l'espacement est trop important, l'énergie se dissipe prématurément, ce qui nuit à la fragmentation de la roche. À l'inverse, un espacement trop faible peut provoquer une concentration d'énergie excessive, augmentant ainsi le risque de surfriction et de projection de roches.

Ces irrégularités influent directement sur la fracturation de la roche. Une masse rocheuse bien fracturée garantit la production de fragments de taille uniforme. Cependant, en cas de déviation du forage, la fragmentation devient imprévisible. Par conséquent, le dynamitage peut produire un mélange de fines, de blocs surdimensionnés et de granulométries intermédiaires insuffisantes, ce qui compromet la compatibilité avec les concasseurs et l'efficacité opérationnelle.

Méthodes de calcul de la déviation des trous de forage (Manzoor et al., 2022)

La déviation d'un forage désigne tout écart entre un trou foré et sa trajectoire prévue, que ce soit en termes de longueur, de direction ou d'angle. Une évaluation précise de cette déviation est essentielle dans les projets miniers et de génie civil, où la précision du positionnement des trous influe sur la fragmentation, l'efficacité du dynamitage et les résultats globaux du projet. Plusieurs méthodes pratiques permettent de définir et d'évaluer la déviation d'un forage, notamment en analysant la variation de longueur, la déviation de la pointe et l'angle du trou.

1. Approche par variation de la longueur des trous

Cette méthode compare la longueur réelle du trou foré à la longueur prévue. Dans de nombreux cas, la longueur prévue est mesurée du collet (point de départ) jusqu'au fond du trou, en suivant une trajectoire rectiligne. Les écarts de longueur indiquent souvent que le foret a dévié de sa trajectoire prévue, notamment dans les trous fortement inclinés ou profonds.

• Trous plus courts Un écart par rapport au plan initial peut indiquer une déviation vers le haut ou une courbure du trajet.
• Trous plus longs peut indiquer une déviation vers le bas ou un forage au-delà du pied en raison d'un défaut d'alignement ou d'incohérences géologiques.

Le contrôle des variations de longueur est particulièrement utile dans les environnements contrôlés où les longueurs de conception sont normalisées. Cette méthode constitue une première vérification simple pour déterminer si un trou présente une déviation et, le cas échéant, dans quelle mesure.

2. Approche par déviation des orteils

L'écart de pointe évalue le déplacement horizontal et vertical du point d'extrémité réel du forage (pointe) par rapport à son emplacement prévu ou conçu. Il s'agit d'une mesure directe de l'écart et d'un des indicateurs les plus fiables de la précision de forage.

• La déviation du pied de forage est généralement évaluée à l'aide d'outils topographiques ou de systèmes de suivi de forage qui localisent précisément la position réelle du pied de forage.
• Déplacement dans le plan horizontal indique une dérive latérale.
• Déplacement dans le plan vertical peut indiquer une variation dans l'inclinaison ou la profondeur du forage.

La compréhension de la déviation du pied de forage est cruciale dans la conception des tirs de mine et l'exploration minière, où un positionnement précis au fond du trou influence l'efficacité du concassage de la roche, la récupération du minerai et la sécurité.

3. Approche de déviation de l'angle du trou

L'écart angulaire correspond à la différence entre l'angle de forage prévu et l'angle de forage réel. Il peut être évalué en différents points du forage, mais il est particulièrement important au niveau du collet et près du pied du forage.

• Même de faibles écarts angulaires peuvent entraîner un décalage important au niveau de la pointe dans les trous longs.
• Des écarts peuvent se produire dans les deux cas azimut (angle horizontal) et le inclination (angle vertical), ce qui conduit à des trous en spirale ou dérivants.

L'écart angulaire est généralement suivi à l'aide d'un gyroscope ou d'une caméra de forage, et son identification est vitale dans les situations où l'alignement du trou a un impact sur le résultat, comme dans le cadre du dynamitage de contrôle de périmètre ou du forage dirigé.

Conséquences de la distribution granulométrique

Une mauvaise fragmentation due à une déviation du forage entraîne :

• Présence accrue de blocs erratiques nécessitant un second concassage.
• Des amendes excessives susceptibles de provoquer des problèmes de poussière et de réduire l'efficacité du transport.
• Une courbe de distribution granulométrique plus large, indiquant une utilisation inefficace de l'énergie et de mauvaises performances de dynamitage.

Recommandation : Utiliser WipFrag pour l'amélioration

Pour atténuer les effets des écarts de forage et garantir une fragmentation homogène, il est fortement recommandé d'intégrer le logiciel d'analyse d'images WipFrag au processus d'évaluation des tirs de mine. WipFrag permet :

• Analyse de la fragmentation en temps réel, permettant d'évaluer les courbes PSD juste après l'explosion.
• Identification des zones présentant une quantité excessive de blocs ou de particules fines, en les reliant à d'éventuelles imprécisions de forage.
• Comparaison de plusieurs résultats de tirs de mine pour détecter les tendances dans les écarts de performance causés par un mauvais alignement des trous.

Grâce à l'outil d'analyse des spécifications de WipFrag, les ingénieurs peuvent vérifier la compatibilité des fragments avec les concasseurs et adapter leurs paramètres de forage et de dynamitage en conséquence. De plus, l'intégration de WipFrag dans une démarche d'amélioration continue garantit un meilleur contrôle de la précision de forage, de la répartition de l'énergie et des performances globales du dynamitage.

Conclusion

La maîtrise des techniques de dynamitage ne se limite pas au placement des explosifs ; elle exige un forage précis. Un forage imprécis perturbe la propagation des ondes de choc et entraîne une fragmentation insuffisante, ce qui nuit à la sécurité et à la productivité. L’utilisation d’outils comme WipFrag permet aux professionnels du secteur minier de surveiller, d’analyser et d’améliorer les résultats des tirs de mine, garantissant ainsi une exploitation plus efficace et plus rentable.

Références

Adebayo, B., & Mutandwa, B. (2015). Corrélation entre la déviation du trou de mine et la surface du bloc avec la taille des fragments et le coût de fragmentation. Revue internationale de recherche en ingénierie et technologie (IRJET), 2(7), 402-406.

Manzoor, S., Danielsson, M., Söderström, E., Schunnesson, H., Gustafson, A., Fredriksson, H. et Johansson, D. (2022). Prédiction de la fragmentation des roches basée sur la surveillance des forages : une étude de cas de la mine de Malmberget, en Suède. Journal de l'Institut sud-africain des mines et de la métallurgie, 122(3), 155-165.