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L’influence de la matrice et des hétérogénéités de nature
Globalement les caractéristiques de la roche influent beaucoup sur : Les performances de la foration ; La transmission de l’énergie explosive au massif rocheux et la fragmentation de celui-ci. Une classification de la facilité d’un massif à être fragmenté par le tir a été proposée par Muller B (1997), sur la base de la mesure de son impédance (vitesse x densité) et de la taille moyenne des blocs du massif in situ ou blocométrie. Le premier paramètre est fonction de la matrice, le second est fonction de la densité des discontinuités, et de la matrice rocheux.
La nature de la matrice peut, dans des assez rares conditions, poser des problèmes pour le bon fonctionnement d’un tir ; on a ainsi signalé dans le cas de creusement du tunnel alpin du Fréjus des problèmes de tir liés à la présence d’horizons graphiteux intercalés dans les schistes lustrés. Du fait de leur bonne conductivité, ils perturbaient le fonctionnement de l’amorçage des volées. Ce cas extrême vient aussi en partie du fait que les dispositifs de tir de l’époque n’étaient certainement pas aussi sécurisés qu’aujourd’hui.
Paramètres influant sur l’abattage à l’explosif
Fragmentation de la roche : La détonation de la charge transmet au massif des contraintes pouvant engendrer des déformations transitoires ou bien irréversibles.
La détonation d’une charge s’accompagne de déformation dans le massif selon trois zones distinctes. La zone de broyage, La zone de fissuration radiale, La zone sismique.
La zone de broyage : Les contraintes de compression subies à proximité de la paroi du trou dans les premiers temps de la propagation généralement excédent la résistance à la compression de la roche. Tout se passe comme si cette zone était soumise à un régime hydrodynamique.
La décroissance des contraintes est toutefois très rapide de sorte que de 3 à 5 rc (rayon de la charge) ; elles reviennent en deçà de la résistance à la compression de la roche.
L’épaisseur de la zone de broyage dépend essentiellement de la pression maximale à la paroi du trou et des propriétés dynamiques de la roche. Les roches cristallines à porosité faible offrent une résistance plus importante au broyage que les roches tendres et / ou poreuses Hagan, (1979), la pression à la paroi du trou dépend de la densité du massif et de la vitesse de détonation. Cette dernière dépend de la densité de l’explosif et par Conséquent ; l’épaisseur de la zone broyée peut être modifiée en variant la densité du chargement.
La zone de fissuration radiale : Dans cette zone, la roche subit, en plus de la contrainte de compression, une contrainte tangentielle en traction. Des fissures radiales se développent autour de la cavité jusqu’ à ce que la contrainte tangentielle devienne inférieure à la résistance dynamique en traction de la roche. Ceci peut couvrir des distances comprises entre 20 et 50 rc. Toutefois, le mécanisme de la propagation de ces fissures n’est pas aussi clair.
Fourney et al (1982), d’après des essais au laboratoire des tirs (sur modèle physique) et en utilisant la méthode photographique a conclu que ces fissures sont initiées et propagées à partir des fractures préexistantes dans le massif rocheux cela peut indiquer que les contraintes résiduelles jouent un rôle important dans la propagation de ces fissures.
Zone sismique : Dans cette zone, aucune fissuration marquante n’apparait et le massif rocheux suit un modèle classique de comportement élastique .
Effet de la présence d’une face libre : Lorsque l’onde de choc rencontre une discontinuité elle se scinde en une onde transmise et une onde réfléchie. La répartition entre l’énergie transmise et l’énergie réfléchie dépend du rapport des impédances des matériaux d’une part et d’autre part de la discontinuité.
Dans le cas de l’interface roche /air, la réflexion et presque total Blanchier et al, (1988). L’onde de compression se réfléchit alors en une onde de traction qui est responsable de la formation d’une fissuration parallèle au plan d’onde. Ce phénomène bien connu est appelé phénomène illustré par le test barre d’Hopkinton.
Amorçages séquence d’initiation
Définition physique du phénomène d’amorçage : Pour qu’une molécule d’explosif se décompose, il faut lui apporter un minimum d’énergie dite énergie d’activation, de plus cette énergie doit être apportée par unité de volume. Plus cette quantité d’énergie sera faible et plus en pourra dire que l’explosif considéré est sensible. Il existe de très nombreuses manières d’apporter cette énergie volumique. Elles se traduisent toutes par un phénomène de transfert thermique rapide et ont pour origine des chocs, des frottements, des étincelles, une inflammation, une compression, des ondes de chocs, etc.
La chaine pyrotechnique de l’amorçage se compose : d’un générateur thermique (mèche lente ou perle d’allumage de détonateur électrique) ; d’un explosif primaire ; d’un explosif secondaire ; Les déférents systèmes d’amorçage : Les détonateurs électriques et pyrotechniques. Les réactions pyrotechniques se développent de la façon suivante : La première énergie thermique est apportée : soit par une mèche, un cordon bickford , soit par un guide d’ondes de chocs à 2000 m/s dans un tube Nonel, ou mini cordeau détonant, soit par une perle d’allumage (détonateur électrique). Les compositions retardatrices brulent dans les temps qui sont les multiples de 25 millisecondes pour la série des court-retard, puis par les multiples de 100, 200 ou 500 millisecondes pour les détonateurs retards, (DEMR, DER). Cette composition retardatrice transmet l’ordre de feu à l’explosif primaire. Celui-ci prend instantanément le régime détonant. L’explosif primaire initie en détonation l’explosif secondaire.
Déflagration et détonation
La déflagration est une combustion explosive se propageant par conductivité thermique. En brûlant, une particule de substance explosive échauffe les particules voisines. Une fois la température d’auto inflammation atteinte, ces particules brûlent à leur tour et échauffent d’autres particules. Les vitesses de propagation de la déflagration s’établissent de quelques centimètres à plusieurs dizaines de mètres par seconde. Les vitesses dépendent de nombreux facteurs comme la nature de la substance, le mode d’amorçage, le confinement, les conditions ambiantes, etc.
Les substances explosives solides dont le régime normal de décomposition est la déflagration sont appelées des poudres.
Elles sont très utilisées sous forme de propergol liquide pour la propulsion des fusées ou de poudre dans les armes à feu à usage militaire ou civil. Le seul explosif industriel autorisé pour le traitement des roches est la poudre noire comprimée.
La détonation est une réaction chimique extrêmement rapide, exothermique et auto entretenue. Cette réaction s’accompagne d’un dégagement en un temps très court d’un grand volume de gaz chaud couplé à une onde de choc (discontinuité brusque de pression). C’est cette onde de choc qui assure la propagation de la réaction chimique par effet « points chauds,. Les vitesses de détonation vont de 2000 à 6000 m/s et varient selon la nature de la substance et les conditions de mise en œuvre.
Une substance explosive dont le régime normal de décomposition est la détonation est appelée: explosif.
Effets des discontinuités naturelles
Plusieurs études ont démontré les effets importants des discontinuités naturelles sur les résultats des tirs miniers. Dans les cas extrêmes, elles conditionnent même les résultats des tirs plus que les propriétés physico-mécaniques du massif ou de l’explosif. Ces discontinuités peuvent intervenir selon leurs orientations, fréquences, continuité, matériaux de remplissage, épaisseur et caractéristiques mécaniques.
Il est donc clair qu’il faudrait les prendre en compte dans la mise en œuvre des tirs miniers. Malheureusement, aucune règle explicite n’est aujourd’hui disponible pour pouvoir tenir compte quantitativement de leur effets dans les tirs miniers. Au mieux, des règles de l’art basées sur des expériences (réduites en nombres) existent.
La connaissance actuelle sur la fragmentation à l’explosif des massifs fracturés est assez limitée. Les discontinuités engendrent la réflexion des ondes des contraintes qui agissent conjointement avec celles créées par la charge. Ceci entraine la concentration des contraintes et par conséquent une meilleure fragmentation dans la zone immédiate. En revanche, la zone qui se trouve de l’autre côté de la discontinuité tend à être moins fragmentée.
Les gaz générés par l’explosion s’échappent par les discontinuités lorsque celles-ci sont ouvertes. Cela s’accompagne d’un abaissement rapide de la pression de sorte que l’énergie de gaz perde de son efficacité et également une mauvaise fragmentation et un médiocre déplacement du tas en résultent. Lorsque les discontinuités sont remplies, les matériaux de remplissage déterminent la façon dont les discontinuités vont agir pendant le tir, ceci dépend surtout de son épaisseur et de son impédance par rapport au massif. Comme nous l’avons signalé plus haut, l’impédance du milieu a des effets importants sur le transfert de l’énergie dans le milieu des ondes de contraintes.
Table des matières
INTRODUCTION
1. ANALYSE DE LA THEORIE D’ABATTAGE DES ROCHES A L’EXPLOSIF
Introduction
1.1 Influence du massif rocheux sur le tir
1.1.1 L’influence de la matrice et des hétérogénéités de nature
1.2 Paramètres influant sur l’abattage à l’explosi
1.3 Paramètres lies aux tirs
1.3.1 Les paramètres géométriques
1.3.2 Paramètres liés à l’énergie explosive
1.3.3 Les propriétés de la matrice rocheuse
1.3.4 Paramétrés hydrauliques
1.3.5 Paramètres contrôlables
1.4 Théorie de base (équation d’Hugoniot-Rankine)
1.4.1 Diamètre critique de détonation
1.4.2 Cas particulier des émulsions – Désensibilisation
1.4.3 Mesure de la vitesse de détonation in situ
1.5 Les caractéristiques de performance
1.5.1 Energie et puissance
1.6 Paramètres liés aux trous
1.7 Paramètres liés au Bourrage
1.8 Effets des discontinuités naturelles
Conclusion
2. CARACTERISATION DU MASSIF ROCHEUX ET ETAT ACTUEL DES TRAVAUX MINIERS DANS LES CONDITIONS DU GISEMENT DE CHOUF AMAR – M’SILA
Introduction
2.1 Renseignements généraux sur le gisement de Chouf Amar
2.1.1 Historique
2.1.2. La situation géographique.
2.1.3 Litho stratigraphie du gisement de calcaire de Chouf-Amar
2.1.4 Les réserve
2.1.5 Structure tectonique du gisement
2.1.6 Hydrogéologique
2.1.7 Essais physico–mécaniques
2.1.8 Analyses chimiques
2.2 Ouverture du gisement de Couf-Amar
2.3 Méthode d’exploitation
2.3.1 Choix de la méthode d’exploitation
2.4 Abattage des roches
2.5 Chargement et transport
Conclusion
3. ETUDE DES PARAMETRES INFLUENÇANT LES RESULTATS D’ABATTAGE
Introduction
3.1 Caractérisation géométrique des discontinuités
3.2 Méthodes de mesure des discontinuités
3.3 Effet des discontinuités sur l’abatage
3.4 Discontinuités structurales
3.5 Les paramètres géométriques
Conclusion
4. ETUDE EXPERIMENTALE DE L’INFLUENCE DES DISCONTINUITES ET LA DISPOSITION DU DETONATEUR SUR LES RESULTATS DE L’ABATTAGE
Introduction
4.1 Préparation de modèles
4.2 Résultats et discussion
4.2.1 Modèles avec orientation des discontinuités. α = 0°
4.2.2 Modèles avec orientation des discontinuités. α = 30°
4.2.3 Modèles avec orientation des discontinuités. α = 60°
4.2.4 Modèles avec orientation des discontinuités. α = 90°
4.2.5 Modèles avec orientation des discontinuités. α = 120°
4.2.6 Modèles avec orientation des discontinuités. α = 150°
Conclusion
5. L’IMPACT SUR L’ENVIRONNEMENT
Introduction
5.1 Prévenir et réduire les risques liés aux anciennes mines
5.2 Les perturbations
5.3 Les effets
5.4 Détermination des critères de l’étude d’impact
5.5 L’exploitation minière et l’environnement
5.6 Effets sur l’environnement et mesures de protection
5.7 Effets potentiels des exploitations à ciel ouvert
5.8 Limitation des effets sur l’environnement
5.9 Mesures précédant l’exploitation
5.10 Mesures accompagnant l’exploitation
5.11 Mesures suivant la cessation des activités
Conclusion
CONCLUSION GENERALE ET RECOMMANDATION
