Etude du régime de forage dans les conditions de la carrière de calcaire

Dans le monde, la consommation des matières premières ne cesse de croitre. Les payes riches en minerais tels que le fer, le cuivre, etc.…. pour lesquels exploitation doivent êtres importantes très mécanisées et produire en très grandes quantités pour être rentable. Ce type d‘exploitation constituerait des pôles technologiques autour desquels pourrait s‘ordonné un tissu industriel qui manque si cruellement en cette période. La vocation minière d‘un pays doit offrir des prospectives de développement nouveau, compte tenu du contexte dans lequel il se situe et de l‘évolution de l‘économie mondiale. Ce choix de la mécanisation a une incidence directe sur les couts et les rendements. L‘objectif de toute entreprise et d‘assurer une exploitation optimale de ces ressources en tenant compte de leurs diverses caractéristiques techniques, économiques et humaines. On ne peut parler de forage sans pour autant considérer les propriétés physicomécaniques des roches à abattre et les méthodes de leur détermination. Quelque soient les conditions d‘exploitation à ciel ouvert ou dans les mines souterraines. Le forage peut être réalisé par différentes machines, que nous pouvons réunir en deux grands groupes : les marteaux perforateurs et les sondeuses. Le forage c‘est l‘action de creuser un trou de diamètre allant jusqu’à 75mm ou un sondage dont le diamètre est supérieur à 75mm, de forme cylindrique dans le massif par la destruction de la roche. A présent, on a vu l‘apparition de nouveaux marteaux perforateurs roto-percutants différents suivant : leur nombre ou coups, leur construction, l‘énergie d‘un coup, etc.… ce qui a permis d‘élargir leur domaine d‘application. Les machines de forage sont devisées en deux types : hors de trou, dont le mécanisme de rotation et de frappe se trouve à l‘extérieur du trou et le marteaux fond de trou dont le mécanisme de frappe (percuteur) est disposé à l‘intérieur du trou et le mécanisme de rotation est situé en dehors. L‘avancement de la technique de construction a été accompagné du perfectionnement correspondant des taillants ainsi que de leur technologie de fabrication. Parmi les outils utilisés, nous pouvons citer les taillants à boutons ou à pastilles dernières création de nos jours qui n‘exigent pas d‘affutage.

ETUDE BIBLIOGRAPHIQUE

Généralités

La technologie de forage et de perçage joue un rôle majeur dans l’industrie minière algérienne. En fait, il serait juste de dire que l’optimisation des paramètres de forage est une partie intégrante de la réussite économique ou l’échec de toute exploitation minière. [44] Les opérateurs et les fabricants ne cessent d’explorer les moyens de réduire les coûts et accroître la productivité en améliorant les taux de pénétration de forage et de diminuer l‘usure de l‘outil perforation. La plus grande partie de ces coûts proportionnels au temps est liée aux travaux d‘avancement ou en un mot aux différents facteurs qui conditionnent la vitesse de pénétration du forage. Ces facteurs sont appelés « paramètres de forage » dont la nomination est présentée [37] ci-dessous :
– La nature de la formation, sa forabilité, sa tendance à dévier et son abrasivité ;
– Le type et paramètres de l‘outil utilisé pour détériorer ces roches et les paramètres des trous forés ;
– Le poids et la vitesse de rotation donnée à l‘outil ;
– Le mode de soufflage des trous.

On sait par expérience que le régime de forage est influencé par le poids, la vitesse de rotation, l‘état d‘usure de l‘outil, les paramètres du trou foré et la nature de la formation forée.

Schéma du processus de forage

L‘exploitation rationnelle des machines de forage demande une connaissance profonde de la nature du terrain. La résolution de ce problème demande une analyse détaillée du processus de forage. Le processus de forage est l‘ensemble des opérations (fig.1.1) qu‘on doit exécuter pour forer un trou, tel que : vitesse de rotation et d‘avancement, force axiale et soufflage donnée à l‘outil de forage. [47] La pénétration de l‘outil dans la roche est soumise à certains paramètres tels que :

– Nature de la formation (dureté, abrasivité, humidité, etc.…)
– Paramètres des travaux de tir (diamètre, du trou, angle d‘inclinaison, type et quantité d‘explosifs, distance entre les trous).
– Paramètres de réglage (vitesse de rotation et poids exercé sur l‘outil), ces paramètres sont limités par la puissance de commande et la hauteur des dents de l‘outil.
– Indices qui caractérisent l‘organisation du travail (coefficient d‘utilisation de la machine, temps de manœuvre).
– Paramètre de sortie caractérisant les résultats de ce processus (prix du mètre foré, prix de mètre cube des roches abattues, vitesse de pénétration).

Classification des méthodes

Une classification des méthodes de forage peut être faite sur plusieurs bases. Celles-ci incluent la taille du trou, la méthode de support, et le type de puissance. L’arrangement qui semble le plus logique à utiliser, générique, est basé sur la forme d’attaque de roche ou le mode de l’application d’énergétique menant à la pénétration. [30] Puisque le forage occupe seulement une catégorie dans la classification, la pénétration de roche plus de limite est préféré pour toutes les méthodes de former un trou directionnel dans la roche plus générale. Par conséquent il est préférable de parler de la perforation de gicleur comme méthode de pénétration thermique plutôt que le perçage thermique. Le forage est réservé pour les systèmes mécaniques d’attaque. La classification préconisée ici s’applique générale, à toutes sortes d’exploitation et entourer toutes les formes de pénétration de roche. Ainsi les machines utilisées pour le découpage aussi bien que le perçage sont incluses. Cette classification soutient de la ressemblance à une pour des méthodes de fragmentation de roche (telles que le soufflage et d’autres techniques en gros de rupture), puisque les principes sont identiques, et la rupture de roche est l’objectif commun.

Choix de la méthode de foration

Les quatre grandes méthodes utilisées d‘après [31] sont (fig.1.2) :
● La foration hydraulique hors de trou.
● La foration fond de trou.
● La foration rotative ou rotary coupante.
● Le forage rotary.

Le choix de la méthode de foration fondamentalement dicté par :
● La résistance de la roche à forer (Indice de forabilité Df)
● Le diamètre de foration .

Indice de forabilité (Df)

La forabilité d‘une roche exprime la facilité avec laquelle un outil de forage pénètre dans la roche. Elle dépend d‘un certain nombre de paramètres, en particulier de la résistance, dureté et texture de la matrice rocheuse, et de son abrasivité. Certains essais, généralement utilisés dans les pays anglo-saxons, ont pour but de quantifier la forabilité. Il ne faut pas perdre de vue toutefois que la forabilité in situ dépend aussi de la densité de discontinuités. Pour mesurer l’aptitude d’une roche au forage on effectue un test de laboratoire appelé (Drilling Rate Index) que l’on pourrait traduire par ” indice de forabilité” car il inclut à la fois des tests de friabilité, d’écrasement au choc, et d’abrasion, (arrachement de morceaux de roche à l’aide d’une lame à profil normalisé).

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Table des matières

INTRODUCTION
I. ETUDE BIBLIOGRAPHIQUE
Généralités
1.1 Schéma du processus de forage
1.2 Classification des méthodes
1.3 Choix de la méthode de foration
1.4 Théorie de pénétration
1.5 Facteurs influençant le forage
1.6 Analyse de la performance de forage
1.7 Qualité de la foration
1.8 Tendances
1.9 Procédure de choix de la machine de forage
II. CARACTERISATION DU MASSIF ROCHEUX ET ETAT ACTUEL DES TRAVAUX MINIER
Généralité
2.1 Généralités sur la région d‘étude
2.2 Ouverture du gisement de Chouf-Amar
2.3 Méthode d‘exploitation
2.4 Abattage des roches
2.5 Chargement
2.6 Transport
Conclusion
III. FORAGE ROTO-PERCUTANTE
Introduction
3.1 Mécanisation des travaux de forage
3.2 Régularité du forage roto-percutant
3.3 Méthode de forage roto-percutante
3.4 Principe de fonctionnement d‘un marteau fond de trou
3.5 Mise en œuvre du forage roto-percussion (marteau fond de trou)
3.6 Difficultés au marteau fond de trou et solutions possibles
Conclusion
IV. DETERMINATION DES PARAMETRES ET REGIMES DE FONCTIONNEMENT DES MACHINES DE FORAGE ROTO-PERCUTANTES
Introduction
4.1 Productivité des sondeuses roto- percutantes
4.2 Détermination des régimes de fonctionnement des machines de forage roto-percutantes
Conclusion
CONCLUSIONS GENERALES ET RECOMMANDATIONS
ANNEXE
REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES

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