FR2706502A1 - Gaine pliable, procédé de mise en place de la gaine dans un trou de forage et utilisations de cette gaine. - Google Patents

Abstract

L'invention concerne une gaine (1), destinée à être mise en place dans un trou de forage (20), de manière à couvrir, en position déployée, la paroi latérale du trou. Cette gaine se caractérise en ce que, en position pliée, elle comprend au moins quatre lignes de pliure sensiblement parallèles à son axe longitudinal, pour faciliter son introduction dans le trou de forage; sa dimension maximale en section transversale étant inférieure au diamètre du trou de forage. L'invention s'applique tout particulièrement au chargement en explosif d'un trou de mine, notamment lorsqu'il est rempli d'eau et que les explosifs (40) sont sensibles à l'eau ou encore pour le chargement en terain fissuré d'explosif liquide. L'invention s'applique également pour la confection de drains ou d'ancrages.

Description

L'invention a pour objet une gaine souple et pliable pouvant être facilement et rapidement mise en place dans un trou de forage.

L'invention trouve son application dans le domaine de l'utilisation d'explosifs pour remplir des trous de mine. L'invention pourra, tout particulièrement, être mise en oeuvre pour le chargement en explosifs en vrac, sensibles à l'humidité, de trous de mine contenant totalement ou partiellement de l'eau ; ou encore pour confiner des explosifs liquides, du type gels, dans des trous de mine forés dans des terrains fissurés.

On pourra également envisager d'appliquer l'invention pour la confection de drains ou d'ancrages.

Bien entendu, il existe déjà, dans le domaine de l'utilisation d'explosifs, différents dispositifs permettant d'introduire une charge d'explosifs dans des trous de mine forés dans des terrains humides.

Ainsi l'explosif, généralement en poudre ou granules, notamment lorsqu'il est sensible à l'eau, est conditionné, préalablement à son introduction dans le trou de mine, dans un tube semi-rigide (mais qui est en général fragile, encombrant et coûteux) ou dans une gaine imperméable, constituant ainsi une cartouche d'explosif.

Cependant, la mise en place et le maintien dans le trou de mine, de telles cartouches s'avèrent délicats car, remplies en explosif d'une densité inférieure à celle de l'eau, elles ont tendance à flotter. D'autre part, pour qu'elles puissent être facilement descendues dans le trou sans se coincer, elles doivent avoir un diamètre inférieur à celui du trou, de telle sorte que le jeu entre la cartouche et la paroi du trou soit relativement important (de l'ordre de plusieurs millimètres pour des trous de mine de diamètre standard, compris entre 70 et 150 mm).

Il en résulte un taux de remplissage en explosif du trou de mine relativement faible, de l'ordre le plus souvent de 80 t. Or, d'un point de vue économique, il serait particulièrement intéressant de pouvoir réduire le diamètre des trous, pour un même chargement en explosif, car le coût de foration d'un trou augmente avec son diamètre.

Il existe également sur le marché des gaines utilisables, suivant les cas, dans les domaines de l'emploi d'explosifs, de confectionnement de drains ou d'ancrages.

Ces gaines, du type formé d'un tube souple, par exemple en polyéthylène, sont introduites dans les trous de forage avant leur remplissage en explosif ; en gravier ou en un matériau équivalent tel que du sable pour la confection de drains ; ou encore en ciment pour la confection d'ancrages.

Pour pouvoir être mis en place dans le trou de forage, le tube est totalement aplati, comportant ainsi deux parties accolées et pliées le long de deux lignes de pliure sensiblement parallèles à son axe longitudinal. Il est ensuite courbé pour présenter, en section, une forme de "C".

Dans le cas particulier de leur utilisation pour le chargement en explosif de trous de mine, ces gaines présentent l'avantage de permettre un remplissage optimal en explosifs, lorsqu'elles ont un diamètre sensiblement égal à celui du trou ; cependant, de façon générale, et quelle que soit leur application, leur introduction dans un trou de forage présente des inconvénients.

En effet, la gaine, aplatie et courbée, descend avec difficultés dans le trou en frottant le long de sa paroi latérale. Notamment, lorsque le trou est humide, comme c'est généralement le cas pour les trous forés dans le sol, l'humidité, présente sur la paroi du trou, favorise l'adhérence de la gaine et rend sa descente encore plus difficile. Les frottements sur la paroi du trou peuvent par ailleurs entraîner des déchirures, coupures ou autres endommagements de la gaine, ce qui est fort préjudiciable lorsque, par exemple, on souhaite conserver étanche une gaine réalisée en un matériau imperméable.

L'invention a pour objet de résoudre ces difficultés en proposant une solution permettant de mettre en place rapidement et facilement une gaine dans un trou de forage et cela sans risquer de l'endommager. Dans le domaine de l'utilisation d'explosifs en vrac, l'invention propose une solution particulièrement bien adaptée puisque la gaine, mise en place facilement et en toute sécurité, permet un remplissage optimal du trou en explosifs, entraînant par là même une réduction des coûts de forage des trous. De plus, lorsque le trou de mine contient de l'eau, la gaine,déployée de diamètre sensiblement égal à celui du trou et remplie d'un explosif moins dense que l'eau, est parfaitement maintenue en place dans le trou en adhérant à sa paroi.

A cet effet, l'invention propose tout d'abord une gaine, destinée à être mise en place dans un trou de forage, du type formé d'un tube souple apli et comprenant deux lignes de pliure ; cette gaine se caractérise en ce qu'elle comprend, avant sa mise en place dans le trou de forage, au moins quatre lignes de pliure sensiblement parallèles à son axe longitudinal, pour faciliter son introduction dans le trou de forage ; la dimension maximale en section transversale de la gaine ainsi pliée étant inférieure au diamètre du trou de forage.

De préférence, la gaine a, en position déployée, un diamètre sensiblement égal à celui du trou.

Elle pourra se présenter, en position pliée, sous la forme générale d'une bande d'épaisseur sensiblement constante permettant ainsi un conditionnement facile, pratique et peu encombrant, tel qu'en rouleaux.

En complément de cette gaine, l'invention se rapporte également à un procédé de mise en place dans un trou de forage de la gaine selon l'invention, caractérisé en ce que
- on introduit totalement la gaine pliée dans le trou,
- on insère dans la gaine pliée, un tube souple de diamètre inférieur à celui du trou,
- on déploie la gaine pliée au moyen de matiere injectée dans le tube souple, cette matière remplissant progressivement la gaine.

L'invention concerne encore plusieurs utilisations de la gaine mise en place dans un trou de forage, grâce au procédé décrit ci-dessus, pour remplir un trou de mine en explosifs, pour confectionner un drain ou encore, pour confectionner un ancrage.

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront encore de la description qui va suivre, faite en référence aux dessins annexés, donnés uniquement à titre d'exemple et dans lesquels
- la figure 1 montre, en perspective, une gaine conforme à l'invention, en position déployée
- la figure 2 montre la gaine de la figure 1, a plus petite échelle, en position pliée et conditionnée en un rouleau;
- les figures 3 à 6 montrent des vues en coupe transversale de la gaine pliée suivant différents modes de pliage
- la figure 7 montre la gaine pliée et fermée à l'une de ses extrémités et à laquelle est fixé un lest
- les figures 8A à llA montrent, en vue en coupe longitudinale, quatre étapes successives de la mise en place de la gaine pliée dans un trou de mine vertical contenant de l'eau et son chargement en explosifs
- les figures 8B à llB sont des vues du dessus, et à plus petite échelle, de la gaine des figures 8A à llA, respectivement dans le sens des flèches VIII à XI
- la figure 12 représente, en coupe longitudinale, une utilisation possible de la gaine pour confectionner un drain ;
- la figure 13 représente, en coupe longitudinale, une autre utilisation de la gaine pour confectionner un ancrage.

En se référant à la figure 1, on aperçoit la gaine de l'invention, en position déployée, désignée, dans son ensemble par la référence 1. Elle se présente sous la forme d'un tube souple, de longueur L et de diamètre D et présentant une ligne de soudure 2. Mais ce tube pourrait aussi bien présenter une surface périphérique continue, sans soudure ou couture longitudinale, tout en restant dans le cadre de l'invention. Les matériaux utilisables pour réaliser la gaine sont très nombreux. Il peut s'agir, à titre d'exemple, de matières plastiques souples telles que du polyéthylène, qui peuvent se présenter sous la forme d'un film, d'une membrane, d'un tissé ou d'un non-tissé.

Les matériaux utilisables peuvent en outre être choisis, suivant les utilisations, imperméables ou perméables.

De préférence cette gaine aura, en position déployée, un diamètre sensiblement égal à celui du trou de forage de manière à couvrir, une fois mise en place et déployée dans le trou, sa paroi latérale.

La figure 2 illustre la gaine 1, en position pliée, destinée à être mise en place dans un trou de forage. Cette gaine tubulaire est tout d'abord aplatie, comprenant alors deux lignes de pliure 5 et 6 sensiblement parallèles à son axe longitudinal 3, puis pliée de telle sorte qu'elle comprenne au moins quatre lignes de pliure 5, 6, 7, 8, toutes sensiblement parallèles à l'axe 3.

La gaine pliée se présente alors sous la forme générale d'une bande de largeur 1 et d'épaisseur e, de préférence, sensiblement constante, permettant ainsi un conditionnement facile en un rouleau peu encombrant et pratique d'emploi. Suivant un mode de réalisation, la gaine pourra être fabriquée en grande longueur, par exemple quelques centaines de mètres, elle sera alors coupée pour que sa longueur soit adaptée à la profondeur du trou de forage dans lequel elle sera mise en place.

En se référant maintenant aux figures 3 à 6, on a illustré plusieurs modes de pliage de la gaine selon l'invention, de telle sorte qu'en position pliée, sa dimension maximale en section transversale soit inférieure au diamètre Dt du trou de forage pour faciliter son introduction dans le trou de forage.

Sur la figure 3, on voit la gaine 1 comprenant quatre lignes de pliure 31, 32, 33, 34, et présentant une forme générale de "U" en position pliée. Ces lignes de pliure, définissent quatre parties C3, D3, E3, F3, (chaque partie étant délimitée par deux lignes de pliure adjacentes), lesquelles s'étendent le long les unes des autres sensiblement parallèlement, les bras du "U" étant ainsi relativement rapprochés. La gaine pliée a une largeur 13 (représentant la dimension maximale en section transversale de la gaine pliée) inférieure au diamètre Dt.

Ce diamètre Dt, est uniquement représenté à la figure 3, puisque l'on comprendra aisément que les largeurs 14, 15 et 16 de la gaine pliée suivant des modes différents de pliage sont également inférieures à Dt.

La figure 4 illustre un mode de pliage différent, grâce auquel la gaine pliée présente une forme générale approximative de "H" couché. Cette gaine comporte six lignes de pliure 41 à 46 définissant quatre petites parties C4, 24, E4, F4, toutes de largeur sensiblement égale et deux grandes parties G4, H4 de largeur au moins égale au double de celle des petites parties. Ces dernières réunies deux à deux (E4 avec F4 et C4 avec D4) s'étendent à partir des extrémités des grandes parties, en revenant vers l'intérieur de la zone délimitée par ces grandes parties.

En se référant à la figure 5, la gaine est pliée suivant six lignes de pliure 51 à 56, de telle sorte qu'elle présente une forme générale de "S".

La figure 6 illustre une variante de pliage, où la gaine pliée, comprenant huit lignes de pliure 61 à 68, se présente sous la forme générale d'un "W" couché.

Outre les modes de pliage illustrés aux figures 3 à 6, toute gaine comportant, en position pliée, au moins quatre lignes de pliure sensiblement parallèles à son axe longitudinal et dont la dimension maximale en section transversale est inférieure au diamètre du trou de forage, reste dans le cadre de l'invention.

En se reportant maintenant à la figure 7, on a illustré la gaine 1 qui est fermée à l'une de ses extrémités libre 11, laquelle constitue le fond de la gaine lorsqu'elle est mise en place dans un trou de forage.

En l'espèce, la gaine est fermée en étant repliée sur elle-même, la partie repliée 10 étant maintenue rabattue sur la gaine grâce à des moyens de fermeture connus, tels qu'un ruban adhésif 15. I1 est clair que l'on pourrait envisager de fermer la gaine par d'autres moyens de fermeture connus tels que par thermo-soudure et de préférence de telle sorte que la partie fermée de la gaine soit étanche à l'eau.

De préférence, et de manière que la gaine descende facilement et rapidement dans un trou de forage vertical ou légèrement incliné par rapport à la verticale (c'est-à-dire formant avec cette dernière un angle compris entre 0 et 30 ), on prévoira de fixer un lest 16 à l'extrémité fermée de la gaine. Ce lest pourra être attaché à la gaine par tous moyens de fixation connus, notamment par le même ruban adhésif qui maintient rabattue la partie 10.

De la description structurelle qui vient d'être faite de la gaine, il apparaît clairement qu'il va être possible de faciliter sa mise en place, en position pliée, dans un trou de forage notamment lorsque, en position déployée, elle présente un diamètre sensiblement égal à celui du trou. La gaine pliée conformément à l'invention est tout spécialement adaptée pour être introduite dans des trous de forage profonds où il est particulièrement difficile d'introduire une gaine aplatie selon l'art antérieur, puisque les frottements augmentent avec la profondeur du trou.

On se reportera maintenant aux figures 8A à lIA ainsi que 8B à llB, illustrant la mise en place de la gaine pliée selon l'invention dans un trou de forage ainsi que son chargement en matériau voulu. Plus particulièrement, on a illustré la mise en place, dans un trou de mine, d'une gaine pliée, ayant en position déployée un diamètre sensiblement égal à celui du trou, de manière qu'elle couvre, en position déployée, la paroi latérale du trou la dimension maximale en section transversale de la gaine pliée étant inférieure au diamètre de la gaine en position déployée.

Sur les figures 8A et 8B, on voit la gaine 1 en position pliée présentant une forme générale de "H", qui est introduite dans un trou de mine 20 contenant de l'eau schématisée par les vaguelettes 24. Ce trou, de diamètre
Dt, standard, généralement compris entre 50 mm et 150 mm et, par exemple, entre 89 mm et 115 mm, est vertical, mais la mise en place de la gaine se déroulerait de manière identique s'il était légèrement incliné par rapport à la verticale, formant avec cette dernière un angle compris entre 0 et 30ç. La gaine pliée, de largeur 1 inférieure au diamètre Dt, descend suivant la flèche 35, sans frotter le long des parois du trou ; de plus, sa descente est facilitée en fixant, à son extrémité fermée 11, un lest 16 de la manière illustrée à la figure 7. Ce lest est constitué, dans le cas du chargement en explosif d'un trou de mine, par une cartouche d'explosif puissant, de préférence insensible à l'eau si le trou est foré dans un terrain humide et permettant d'amorcer l'explosif en vrac remplissant la gaine. Une fois la gaine totalement introduite dans le trou, et lorsqu'elle est fabriquée en grande longueur, elle est coupée au niveau de l'orifice du trou, de préférence légèrement au-dessus, pour permettre d'y engager plus facilement un tube souple servant à l'injection sous pression de l'explosif, tel qu'illustré aux figures 9A et 9B. Le tube flexible 30, de diamètre inférieur à celui du trou, est inséré à l'intérieur de la gaine pliée et y est descendu approximativement jusqu'au fond. Il est relié à un pot à pression de type connu, non représenté, contenant de l'explosif en granules ou poudre.

Si l'on se reporte aux figures 10A et 10B, on a illustré l'explosif en vrac 40 injecté à l'air comprimé dans le tube 30 puis dans la gaine 1 grâce au pot mis en pression ; au fur et à mesure que l'explosif remplit la gaine, on remonte le tube 30. Les explosifs, 40, pouvant être mis en oeuvre dans l'invention sont de type connu ; à titre d'exemple, on peut citer les explosifs connus sous les dénominations commerciales "D7 fuel" et "Nitrate-fuel 135" commercialisés par la société Nobel-Explosifs, le "Nitro D7", le "Nitral N 135", commercialisés par la société Nitro-Bickford, ou encore l"Anfotite 1", le "Ferolite" commercialisés par la société Titanite. Ils se présentent sous forme de granulés, d'une densité comprise entre 0,6 et 0,95, essentiellement obtenus à partir d'un mélange de nitrate d'ammonium et de fuel auquel on peut éventuellement y ajouter des dopants tels que de la poudre d'aluminium.

Ces explosifs classiques sont sensibles à l'eau, c'est-à-dire qu'ils présentent l'inconvénient majeur de se dissoudre dans l'eau et de perdre alors complètement leurs caractéristiques d'explosifs. Lorsque le trou présente des parois très humides ou qu'il contient totalement ou partiellement de l'eau, tel qu'illustré, on choisira une gaine réalisée en un matériau imperméable protégeant ainsi l'explosif de toute humidité.

L'explosif, injecté à une pression comprise, environ, entre 0,5 et 4,5 bars, remplit progressivement la gaine, laquelle se déploie et se plaque contre la paroi du trou de forage. L'eau contenue dans le trou est alors refoulée dans les interstices ou fissures du trou, étant donné que la pression d'injection de l'explosif est supérieure à la pression hydrostatique.

Le diamètre de la gaine, en position déployée étant sensiblement égal à celui du trou et, de préférence, supérieur de quelques millimètres pour permettre un meilleur plaquage contre la paroi du trou (par exemple de 2 à 4 millimètres), on obtient un remplissage optimal du trou en explosif. En outre, la gaine, déployée, adhère parfaitement à la paroi du trou et ne peut donc remonter (l'explosif qu'elle contient étant moins dense que l'eau) du fait de la pression exercée par l'eau. Cela permet également de retirer progressivement le tube flexible 30 contre lequel reste plaquée la partie non dépliée de la gaine sans entraîner cette dernière vers le haut.

Les figures llA et llB illustrent la gaine totalement déployée contre la paroi du trou de mine et entièrement remplie d'explosif. On notera que les moyens d'amorçage de la charge d'explosif, ne faisant pas partie de l'invention, n'ont été représentés sur aucune des figures 8A à llA et 8B à llB. L'amorçage de la charge d'explosif 40 se fait par tous moyens connus de l'homme de l'art, notamment grâce au lest 16 constitué par une cartouche d'explosif insensible à l'eau et elle-même amorcée par un cordeau détonant ou un détonateur électrique relié à la surface.

Intéressons-nous maintenant aux figures 12 et 13 représentant deux applications privilégiées de l'invention.

En se reportant à la figure 12, on voit illustrée l'utilisation de la gaine selon l'invention, mise en place dans un trou de forage 20, pour confectionner un drain. La gaine 1, en position pliée et réalisée en un matériau perméable, (de préférence un tissu semi-rigide ou un non-tissé), est introduite par gravité, en lestant son extrémité 11, dans le trou de forage, tel que décrit précédemment. Lorsqu'elle arrive au fond du trou, on y enfile un tube crépine 50 servant de collecteur de liquide ainsi qu'un tube souple permettant le remplissage de la gaine, par gravité ou sous pression, en gravier calibré ou en sable. La gaine, progressivement remplie, se déploie et se plaque complètement contre la paroi du trou, le tube crépine 50 étant maintenu en son centre.

A la figure 13, on voit illustrée une autre utilisation de la gaine 1 mise en place, tel que décrit précédemment, dans un trou de forage, pour confectionner un ancrage. En position déployée, elle est remplie de ciment d'ancrage 47 et comporte en son centre un tirant 48.

Bien entendu, toutes variantes de réalisation et d'utilisation de l'invention pourraient être envisagées.

En particulier, la gaine conforme à l'invention, peut être mise en place dans des trous horizontaux ou légèrement inclinés par rapport à l'horizontale, c'est-à-dire faisant avec cette dernière un angle compris entre 0 et 30 . Dans ce cas on remplace le lest fixé à l'extrémité fermée de la gaine par des moyens connus de guidage de son extrémité jusqu'au fond du trou, tels que des tiges longues et rigides. Dans le domaine de l'emploi d'explosif, on peut également prévoir d'utiliser une gaine conforme à l'invention pour confiner un explosif liquide dans un trou de mine lorsque celui-ci est foré dans un terrain fissuré ou karstique ; le procédé de mise en place dans le trou et de remplissage de la gaine étant identique à celui décrit précédemment.

Claims (13)

REVENDICATIONS

1. Gaine (1) destinée à être mise en place dans un trou de forage (20), du type formé d'un tube souple aplati comprenant deux lignes de pliure (5, 6 ; 31, 33 51, 54 ...), caractérisée en ce que, avant sa mise en place dans le trou de forage (20), elle comprend au moins quatre lignes de pliure (31, 32, 33, 34 ; 51, 52, 53, 54, 55, 56; ...) sensiblement parallèles à son axe longitudinal (3), pour faciliter son introduction dans le trou de forage, la dimension maximale (1, 13, 14, 15, ...) en section transversale de la gaine ainsi pliée étant inférieure au diamètre (Dt) du trou de forage.

2. Gaine selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle a, en position déployée, un diamètre (D) sensiblement égal à celui (Dt) du trou, de manière à couvrir, une fois mise en place et déployée dans le trou, sa paroi latérale.

3. Gaine selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisée en ce qu'elle comprend quatre lignes de pliure (31, 32, 33, 34) et présente, en position pliée, une forme générale de "U".

4. Gaine selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisée en ce qu'elle comprend six lignes de pliure (51, 52, 53, 54, 55, 56) et présente, en position pliée, une forme générale de "S".

5. Gaine selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisée en ce qu'elle comprend huit lignes de pliure (61, 62, 63, 64, 65, 66, 67, 68) et présente, en position pliée, une forme générale de "W".

6. Gaine selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisée en ce qu'elle comprend six lignes de pliure (41, 42, 43, 44, 45, 46) définissant quatre petites parties (C4, D4, E4, F4) de largeur sensiblement égale et deux grandes parties (G4, H4) de largeur au moins égale au double de celle des petites parties ; ces dernières réunies deux à deux (E4, F4 ; C4, D4), s'étendent à partir des extrémités desdites grandes parties, en revenant vers l'intérieur de la zone délimitée par ces grandes parties, la gaine pliée présentant ainsi une forme générale de "H".

7. Gaine selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisée en ce qu'elle est fermée au niveau de l'une de ses extrémités libres (11), grâce à des moyens de fermeture (15).

8. Procédé de mise en place dans un trou de forage (20) d'une gaine (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que

- on introduit totalement la gaine pliée dans ledit trou,

- on insère dans la gaine pliée un tube souple (30), de diamètre inférieur à celui du trou,

- on déploie la gaine pliée au moyen de matière (40) injectée dans ledit tube souple, cette matière remplissant progressivement la gaine.

9. Utilisation de la gaine selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, mise en place dans un trou de mine grâce au procédé selon la revendication 8 pour remplir ce trou d'explosif.

10. Utilisation selon la revendication 9, caractérisée en ce que la gaine est constituée en un matériau imperméable pour contenir un explosif sensible à l'humidité.

11. Utilisation selon la revendication 10, caractérisée en ce que l'explosif est liquide.

12. Utilisation de la gaine selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, mise en place dans un trou de forage grâce au procédé selon la revendication 8 pour confectionner un drain.

13. Utilisation de la gaine selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, mise en place dans un trou de forage grâce au procédé selon la revendication 8 pour confectionner un ancrage.