Neuf règles pour utiliser un marteau DTH que personne ne vous révèle avant qu'un problème ne survienne.
Le marteau fond de trou est l'outil de forage le plus simple. L'air comprimé entre par le haut. Un piston monte et descend au centre. Un foret encaisse les chocs à la base. C'est tout. Pas de système hydraulique, pas d'électronique, pas de vannes complexes.
Pourtant, les pannes des marteaux DTH sont presque toujours prévisibles et presque toujours évitables. Le marteau lui-même est rarement en cause. La cause première réside généralement dans l'une des neuf erreurs de manipulation, chacune ayant une solution simple. Les voici, classées par ordre de fréquence de défaillance des marteaux.
1. Ne le privez pas d'air
Un marteau de forage a une plage de pression de service nominale, généralement indiquée sur le boîtier ou dans le manuel. Si vous l'utilisez en dessous de cette plage (parce que le compresseur est sous-dimensionné, qu'il y a une fuite dans la conduite ou que quelqu'un a baissé le régulateur), deux choses se produisent immédiatement.
L'énergie d'impact par coup diminue. Le marteau continue de fonctionner, mais le piston ne frappe plus assez fort pour fracturer efficacement la roche. Au lieu de l'ébrécher, il la frappe par à-coups. La pénétration devient extrêmement lente.
La vitesse d'évacuation diminue également. Les déblais qui devraient être évacués vers l'espace annulaire stagnent autour de la face du trépan. Le trépan broie à nouveau ses propres débris. L'usure s'accélère considérablement.
Utilisez le marteau à une pression égale ou supérieure à sa pression minimale nominale. Si votre compresseur ne peut pas fournir la pression requise, vous ne ferez pas d'économies en fonctionnant en dessous des spécifications : vous réduirez considérablement la durée de vie de la mèche et du marteau, ce qui dépasse largement le coût d'un compresseur d'air adéquat.
2. Adapter la vitesse de rotation à la roche
La vitesse de rotation n'est pas un paramètre que l'on règle une fois pour toutes. Elle doit être adaptée à la formation.
Dans les roches tendres et forables, le trépan pénètre profondément à chaque coup. L'écart entre les cratères d'impact successifs doit être plus important : le trépan peut ainsi progresser davantage entre les coups, car chaque coup enlève plus de roche. Un régime de rotation plus élevé est donc justifié.
Dans une roche dure et difficile, chaque coup creuse un petit cratère. Si le trépan tourne trop entre les coups, il laisse des arêtes de roche intacte entre les cratères. Ces arêtes endommagent la face du trépan et réduisent la pénétration effective à chaque coup. Un régime moteur plus faible permet aux cratères de se chevaucher et au fond de la roche de rester propre.
La règle : surveillez votre vitesse de pénétration lorsque vous modifiez le régime moteur. Si accélérer n'améliore pas la pénétration, vous avez dépassé le régime optimal. Réduisez-le.
3. Pression d'alimentation : Suffisante pour rester assis, pas assez pour se battre
La pression d'avance sur un foreur fond de trou (DTH) sert uniquement à maintenir le trépan en contact avec le fond du trou. Si l'avance est trop faible, le marteau rebondit : le trépan perd le contact entre les coups et l'énergie du piston se dissipe dans la percussion du corps du marteau au lieu de briser la roche. Ces rebonds endommagent également la tige du trépan et le mandrin, accélérant l'usure au niveau de l'interface d'entraînement.
Si l'alimentation est trop lourde, deux problèmes surviennent. Dans la roche dure, le poids supplémentaire augmente le couple de rotation et sollicite inutilement la garniture de forage et la tête de rotation. Dans la roche tendre, le trépan fore si rapidement qu'il peut se bloquer : les déblais ne peuvent pas être évacués assez vite, l'espace annulaire se comprime et la garniture se bloque.
Réglez l'avance pour que le marteau tourne sans à-coups. Si vous ressentez des vibrations dans le système d'avance, l'avance est trop faible. Si le moteur de rotation peine, l'avance est trop forte. Le réglage optimal est un fonctionnement silencieux et stable.
4. Lubrifiez comme si votre vie en dépendait — car c'est le cas.
Un marteau DTH est un piston dans un cylindre sans pompe à huile, sans carter d'huile et sans filtre à huile. Sa seule lubrification provient du flux d'air que vous insufflez.
L'huile se mélange à l'air comprimé sous forme de brouillard, enduit le piston et les parois du cylindre, et se consomme continuellement. Lorsque l'huile vient à manquer, le piston frotte à sec contre le cylindre – un contact métal contre métal à haute vitesse et haute température. Le grippage se produit en quelques secondes. Dès que le piston ou la paroi du cylindre est rayé, le marteau est voué à la casse.
Après chaque perçage ou chaque poste (selon la fréquence d'utilisation), démontez, nettoyez, inspectez et lubrifiez à nouveau le marteau. L'été et l'hiver nécessitent des huiles différentes : une huile plus fluide par temps froid pour une bonne atomisation, et une huile plus épaisse par temps chaud pour éviter qu'elle ne se fluidifie et ne disparaisse. Si votre marteau est sec au toucher en sortant du trou, la lubrification est insuffisante. Corrigez le problème immédiatement, avant que le piston ne se grippe.
5. Gardez l'air propre — La saleté détruit les organes internes
Un marteau fond de trou est un outil de précision dont le jeu de fonctionnement se mesure en millièmes de pouce. Un seul grain de sable mal placé peut rayer le piston ou bloquer le clapet anti-retour.
Avant de monter le marteau sur la garniture de forage, bouchez l'orifice arrière pour empêcher les débris d'y pénétrer. Avant de raccorder chaque tige de forage, soufflez de l'air comprimé à l'intérieur pour éliminer toute saleté, rouille ou calamine accumulée pendant le stockage. Un seul raccord de tige encrassé peut introduire suffisamment de particules pour endommager les mécanismes internes du marteau.
Ça a l'air compliqué. Chaque connexion prend trente secondes. C'est moins cher qu'une réparation complète.
6. Ne jamais inverser le sens de la corde sous tension.
Les raccords des tiges de forage et du marteau fond de trou sont filetés. Filetage à droite. En les tournant dans le sens antihoraire sous charge, ils se dévissent.
Si un joint se défait au fond du puits, c'est la galère. Le coût de la récupération d'un marteau et d'une corde tombés au sol — si tant est qu'on puisse les récupérer — dépasse largement celui de toute autre erreur de cette liste.
Pendant le forage, ne jamais inverser le sens de rotation. Lors du débourrage, inverser uniquement le sens des joints en surface. Les connexions de fond de puits doivent rester bien serrées. Si vous devez dégager une garniture de forage bloquée, procédez de haut en bas avec un couple contrôlé, jamais en inversant le sens de rotation de toute la garniture d'un seul coup.
7. Lorsque vous arrêtez de percer, ne coupez pas l'arrivée d'air en premier.
C'est la règle que les opérateurs novices apprennent à leurs dépens.
Lorsque le trou atteint la profondeur souhaitée, l'espace annulaire se remplit de déblais en suspension dans le flux d'air. Si l'on coupe brusquement ce flux, ces déblais retombent et se déposent autour du foret et du corps du marteau. Le fil repose au fond. Les déblais se tassent et bloquent l'ensemble.
Procédure d'arrêt correcte : soulever légèrement le marteau du fond – juste assez pour arrêter l'impact tout en maintenant le foret dans le trou. Faire fonctionner l'air comprimé à pleine puissance pendant 30 à 60 secondes pour nettoyer le trou. Observer le retour de fluide au niveau de la bague. Lorsque les déblais cessent de sortir, le trou est propre. Couper alors l'air comprimé, abaisser délicatement le fil jusqu'au fond et arrêter la rotation.
Cette minute supplémentaire à souffler à la fin de chaque trou est l'assurance la moins chère contre les cordes coincées que vous puissiez acheter.
8. L'eau est bonne. La boue ne l'est pas.
Le forage à l'eau avec un marteau fond de trou (injection d'eau dans le flux d'air pour limiter la poussière) est efficace si le volume d'eau est maîtrisé. L'objectif est de transformer la poussière sèche en déblais humides qui ne se dispersent pas dans l'air, et non en boue.
Un excès d'eau crée une boue dans le trou. Cette boue ne s'évacue pas d'elle-même ; elle recircule, s'accumule autour du marteau et finit par bloquer la corde. De plus, elle élimine la lubrification interne du marteau plus rapidement que l'huile ne peut la remplacer, car l'eau est un excellent dégraissant.
Réduisez le débit d'eau jusqu'à obtenir une légère humidité dans l'eau de retour, et non de la boue liquide. Si vous ne parvenez pas à cet équilibre avec votre système d'injection d'eau, forez à sec et utilisez un dépoussiéreur au niveau du collet.
9. Mettre un nouveau foret dans un vieux trou est un piège
Lorsqu'un foret fond de trou s'use, son diamètre nominal diminue – parfois de quelques fractions de millimètre seulement, mais suffisamment pour que le trou qu'il perce soit légèrement plus petit que celui qu'un foret neuf percerait.
Si vous retirez un trépan usé en cours de forage (parce qu'il est émoussé, parce que vous avez heurté un obstacle, ou pour toute autre raison), n'insérez pas un trépan neuf dans le même trou. Le trépan neuf, avec son diamètre nominal, tentera d'aléser le trou sous-dimensionné lors de sa descente. Il risque de se bloquer. Et un trépan bloqué au fond d'un trou de forage fond de trou (DTH) représente une situation de dégagement qui peut prendre des heures, voire des jours.
Terminez le trou avec le foret usé, ou bien acceptez de devoir aléser entièrement le trou par le haut avec le foret neuf. N'insérez jamais un foret neuf dans un trou partiellement percé avec un foret usé.
La philosophie opérationnelle
Un marteau fond de trou (DTH) est un outil pneumatique, pas un phénomène géologique. Il obéit précisément aux instructions de l'opérateur et du système d'alimentation en air. Il faut l'alimenter en air propre, sec et lubrifié à la pression adéquate, le faire tourner à la vitesse appropriée à la nature de la roche, l'alimenter régulièrement sans forcer, et l'arrêter dans l'ordre indiqué. En respectant ces consignes, le marteau fore de manière fiable pendant des centaines d'heures avec un minimum d'intervention. Si l'une d'entre elles est négligée, le marteau vous le signalera, généralement à la profondeur la plus critique.
