Fonctionnement d'une foreuse DTH : Explication du principe d'impact au fond du trou
Les foreuses fond de trou sont utilisées dans la construction, les chemins de fer, les autoroutes, les projets hydrauliques, l'hydroélectricité, les mines et les carrières. Elles forent des trous d'ancrage, des trous pour boulons d'ancrage, des trous de mine, des trous d'injection de coulis et d'autres ouvertures dans la roche dure.
L'appareil peut ressembler à une foreuse rotative à percussion classique, mais sa principale différence réside dans l'endroit où l'énergie d'impact est générée.
Le mécanisme d'impact fonctionne à l'intérieur du trou
Une perforatrice à percussion classique maintient le mécanisme d'impact en surface. L'énergie d'impact doit se propager à travers les tiges de forage avant d'atteindre le trépan. Plus le forage est profond, plus les pertes d'énergie et les vibrations dans la garniture de forage deviennent importantes.
Une foreuse fond de trou (DTH) place le marteau percuteur directement derrière le trépan, au fond du forage. Le piston frappe le trépan au fond du trou, tandis que l'air comprimé actionne le marteau et contribue à l'évacuation des déblais.
L'impact étant généré près de la paroi rocheuse, les pertes d'énergie au niveau de la garniture de forage sont moindres. C'est pourquoi le forage DTH offre des performances optimales pour les forages profonds en roche dure.
Un ensemble de forage DTH typique comprend :
foret
Marteau DTH
tiges de forage
Connexion aérienne
Ligne d'alimentation en air
Cylindre de contrôle de pression ou d'alimentation
Cadre de forage
Le marteau et le trépan doivent être adaptés au diamètre du forage, à la formation géologique, au compresseur et à la capacité de l'installation. Un marteau puissant ne peut compenser une alimentation en air insuffisante ou un trépan mal choisi.
Principaux composants d'un grand appareil de sondage DTH de surface
Un grand système DTH monté sur chenilles comprend plusieurs systèmes qui fonctionnent ensemble.
Cadre de perçage :Le bâti de forage sert de rail de guidage à la tête de rotation, au système d'avance et à la garniture de forage. Il doit rester rigide et aligné pendant le forage.
Glissière ou chariot :Le chariot est généralement une structure caissonnée soudée qui supporte et relie le châssis de la perceuse à la machine principale.
Tête rotative :Le système rotatif comprend généralement un moteur hydraulique, un ensemble de broche, une liaison de tige, une plaque de glissement et un passage d'air central. La tête de rotation fait tourner la garniture de forage tandis que l'air comprimé circule dans les tiges creuses.
Système d'alimentation :Un moteur d'avance hydraulique, des pignons, une chaîne et des ressorts amortisseurs assurent le déplacement de la tête de rotation et de la garniture de forage le long du bâti. La force d'avance doit être stable. Une avance excessive ou irrégulière peut accroître la flexion des tiges et l'usure du trépan.
Dispositif de changement ou de retrait de la tige :Les installations de plus grande taille peuvent utiliser des manipulateurs de tiges supérieurs et inférieurs, des pinces à tiges et des vérins hydrauliques pour ajouter ou retirer des tiges plus efficacement.
Système de contrôle de la poussière :Le forage DTH produit de la poussière de roche et des déblais. Selon le site, l'appareil peut utiliser un système de dépoussiérage à sec, un système de suppression par voie humide, un système combiné ou un système de contrôle de la poussière par mousse.
Système de déplacement sur chenilles :Un châssis à chenilles comprend généralement le cadre de déplacement, les moteurs hydrauliques, les réducteurs planétaires, les chenilles, les roues motrices, les galets tendeurs et les composants de tension des chenilles.
Châssis principal :Le compresseur d'air, le dépoussiéreur, le réservoir hydraulique, le groupe de pompes, le groupe de vannes et la cabine de l'opérateur sont montés sur le châssis principal.
Système d'orientation de la machine :Un moteur de rotation, un frein, un réducteur, un pignon et un roulement de rotation permettent à la structure supérieure de pivoter par rapport au train d'atterrissage.
Mécanisme de rotation du bâti de perceuse :Les vérins oscillants, les axes de pivot et les supports permettent au châssis de se déplacer latéralement et d'ajuster l'angle de perçage.
Système à air comprimé et à marteau :Un compresseur à vis alimente généralement le marteau DTH en air comprimé. Ce même système d'air peut également assurer la fonction de soufflage ou de nettoyage d'un dépoussiéreur à flux laminaire.
Comment le cycle de forage est contrôlé
Pendant le forage, la tête de rotation fait tourner les tiges et le trépan tandis que le système d'avance applique une force contrôlée. Le piston du marteau fond de trou frappe le trépan à plusieurs reprises, brisant la roche au fond du forage.
L'air comprimé remplit deux fonctions :
Il actionne le piston du marteau.
Il évacue les pierres brisées et la poussière du trou.
Si le débit d'air est insuffisant, le marteau risque de perdre en fréquence d'impact et le trou de ne pas être correctement nettoyé. Des copeaux peuvent s'accumuler autour du foret, entraînant un réaffûtage, une pénétration réduite, une usure accrue et un risque de blocage.
Le système d'avance est également important. La vitesse d'avancement du foret doit correspondre à la capacité du trépan à percer et à dégager la roche. Une force d'avance excessive peut surcharger le trépan et les tiges. Une force insuffisante peut entraîner un contact inefficace et des vibrations inutiles.
Comment est agencé un émetteur-récepteur DTH à usage général
Une installation de forage DTH standard se compose généralement de la garniture de forage, du trépan à boutons et du marteau DTH, ainsi que des systèmes de rotation, d'air, de levage et de contrôle de la pression.
Le système d'alimentation en air comprimé pour la rotation peut comprendre un moteur rotatif, un réducteur rotatif et un raccord pivotant. Ce dernier utilise un corps, des joints d'étanchéité, une tige creuse et un raccord pour acheminer l'air comprimé à travers la garniture de forage rotative.
Un serre-tige pneumatique peut faciliter la connexion et le retrait des tiges.
Le système de levage et de contrôle de la pression comprend un moteur de levage, un réducteur, une chaîne de levage, un vérin de pression et un système de poulies. En fonctionnement normal, le vérin de pression, via le système de poulies, assure une avance contrôlée et un perçage de décharge de pression.
Ce dispositif permet à l'opérateur de gérer la rotation, l'alimentation, le levage et la pression vers le bas comme un seul processus coordonné.
Pourquoi la compatibilité des composants est importante
Les performances du forage DTH dépendent de l'interaction de tous les principaux composants.
Avant de choisir un équipement ou de remplacer un marteau, vérifiez :
Diamètre du trou requis
Profondeur et angle du trou
dureté et abrasivité de la roche
Taux de pénétration prévu
Pression du compresseur et volume d'air
Diamètre et filetage de la tige de forage
disposition des boutons Bit
méthode d'élimination des poussières et des déblais
force d'alimentation disponible
Accès au site et mobilité
Le marteau, le foret, la tige de forage, le raccord de tige, le compresseur et le système de contrôle de la poussière doivent être sélectionnés comme un ensemble.
Par exemple, un foret conçu pour le granit abrasif peut ne pas convenir au calcaire fracturé. Une longue garniture de forage mal alignée peut entraîner une perte d'énergie et une déviation, même si le marteau fonctionne correctement.
L'entretien commence par la pression de l'air, l'alignement et l'usure.
Un système de réception satellite doit être vérifié régulièrement pour :
Fuites d'air au niveau des pivots et des raccords
Filetages de tige usés
Tiges de forage courbées
Composants de guidage libres
Bruit de marteau anormal
Taux de pénétration réduit
Mauvaise collecte de poussière
Usure des chenilles ou du système d'alimentation
Le trépan doit être inspecté après le forage. L'usure des boutons, la perte de calibre, les dommages au corps du trépan et une usure irrégulière peuvent indiquer que la conception du trépan ou les paramètres de forage ne sont pas adaptés à la formation géologique.
Forage DTH pour les projets de roche modernes
Les foreuses DTH restent importantes car elles combinent un forage à fort impact avec des angles de forage flexibles, une bonne mobilité et une évacuation efficace des déblais.
Elles sont utilisées dans les mines et les carrières, pour les pieux de fondation, l'ancrage de talus, le creusement de tunnels, le forage de puits, la construction de routes et les travaux d'infrastructure. Dans chaque application, le résultat le plus fiable est obtenu en adaptant l'équipement et la garniture de forage à la nature de la roche plutôt qu'en choisissant les composants uniquement en fonction de leur taille ou de leur prix.
