Réduire le rendement en blocs rocheux lors du dynamitage de gradins : pourquoi l’utilisation d’explosifs plus puissants n’est pas la solution.
Si vous avez déjà travaillé dans le dynamitage de surface, vous connaissez cette sensation. Après un tir, vous vous approchez du tas de déblais et là, surprise ! Une demi-douzaine de rochers de la taille de petites voitures trônent là où se trouvait la première rangée. Le conducteur de la pelle mécanique vous lance un regard noir. Le chef de projet commence à calculer mentalement le coût des dommages secondaires. Et inévitablement, quelqu'un lâche la phrase que vous redoutez : « Peut-être devrions-nous rajouter de la poudre la prochaine fois. »
Voici ce que j'ai appris à mes dépens, après avoir gaspillé suffisamment d'ANFO pour financer une petite carrière : les problèmes de blocs erratiques ne sont presque jamais dus à un manque d'explosif. Ils sont plutôt liés à une mauvaise répartition de l'énergie. Colmatez les fuites, et la fragmentation se fera d'elle-même.
Étape 1 : Analyser la situation avant de modifier un paramètre
Avant de modifier l'espacement des trous, avant d'ajuster le facteur de poudre, avant de manipuler des valeurs numériques, parcourez la surface de l'établi. Observez-la attentivement.
La première rangée de trous et la partie supérieure du banc sont les zones d'où proviennent les blocs rocheux, et ce n'est pas un hasard. La première rangée perce une roche déjà fragilisée : par le dynamitage précédent, par des mois d'érosion, par l'affaissement dû au forage en surface. Le banc supérieur ? Même constat, mais de haut en bas. Ces zones sont sillonnées de joints ouverts et de microfissures invisibles à vingt mètres, mais qui absorbent efficacement l'énergie explosive.
Lorsqu'une onde de détonation atteint une fracture ouverte, elle ne la traverse pas de manière uniforme. L'onde de choc se réfléchit, se disperse et perd de la pression. Les gaz qui en résultent — ceux qui, lors d'un tir correctement conçu, provoquent la majeure partie de la fracture de la roche — s'échappent directement dans la fissure au lieu de pressuriser la paroi du forage. Résultat : l'explosif a explosé, le sol a tremblé, mais la roche entre les fissures n'a jamais subi une pression suffisamment soutenue pour se rompre.
Le même phénomène se produit aux limites géologiques. Si vous rencontrez une couche d'argile, une zone de cisaillement ou un dyke altéré, l'onde de choc s'arrête net. La roche située de l'autre côté de cette limite est repoussée intacte et atterrit dans le terril sous forme de bloc erratique que votre équipe de démolition secondaire maudira pendant les trois jours suivants.
La première étape ne consiste donc pas à effectuer de réglages. Il s'agit d'inspecter le banc et de repérer les zones problématiques sur un croquis à la bombe : première rangée fracturée ici, joint d'argile là, couche de roche altérée en haut. Si vous ne savez pas où l'énergie s'échappe, vous ne pouvez pas colmater les brèches.
Deuxième étape : Les deux paramètres qui font réellement bouger les choses
Une fois que vous savez quelles zones vont vous poser problème, vous pouvez vous adapter intelligemment au lieu de le faire à l'aveuglette.
Le premier paramètre à aborder est la configuration des trous. Un nombre surprenant de carrières utilisent encore ce qu'on pourrait appeler la configuration traditionnelle : des trous rapprochés et une charge relativement importante. L'idée est que des trous rapprochés favorisent une meilleure fragmentation. En réalité, c'est tout le contraire : un faible espacement et une charge importante créent des vides énergétiques au pied de la terrasse, et ces vides produisent précisément les blocs et les résidus de pied que tout le monde déteste.
Inversez la tendance. Grand espacement, faible charge. Augmentez la distance entre les trous, mais rapprochez la rangée de la face libre. Vous obtenez deux avantages simultanément : la charge réduite permet à la première rangée de se briser proprement jusqu'au sol au lieu de laisser un léger creux, et l'espacement plus large — à condition qu'il soit calculé pour assurer un chevauchement énergétique maximal entre les trous adjacents — couvre la masse rocheuse sans le chevauchement inutile d'un motif trop serré. La fragmentation est plus uniforme et vous forez moins de trous par mètre cube. C'est de l'argent économisé à tous les niveaux.
Le deuxième paramètre est le facteur de poudre, et l'essentiel est de ne pas le considérer comme une valeur unique pour l'ensemble du tir. La première rangée fracturée reçoit une dose supplémentaire : 10 à 20 % d'explosif en plus par mètre cube que la normale. Il ne s'agit pas d'augmenter la puissance pour le simple plaisir de l'augmenter ; on compense les pertes d'énergie dues aux fissures préexistantes. La roche intacte derrière la première rangée reste inchangée. Et près du dernier talus, on réduit en fait le facteur de poudre : la stabilité du talus est une question de sécurité, pas un indicateur de productivité, et un dynamitage excessif près du périmètre est la cause de ruptures en coin qui apparaissent six mois plus tard.
Procédez par petites étapes et testez. Augmentez la puissance de 10 % dans la zone problématique, tirez, puis vérifiez les déblais. Toujours des blocs ? Passez à 15 %. N'augmentez pas la puissance de 25 % par impatience. Un dynamitage excessif est non seulement un gaspillage d'argent, mais il génère aussi des projections de pierres, des vibrations excessives et une paroi arrière irrégulière qui complique le forage suivant.
Troisième étape : Conserver un peu de boue comme tampon
Le dynamitage en surface propre — où chaque goutte de déblais du tir précédent est enlevée avant le suivant — est la norme sur de nombreux sites car le résultat est esthétique. C'est aussi l'un des principaux facteurs contribuant à un rendement élevé en blocs, et voici pourquoi.
Lorsque la première rangée de tirs s'élance dans le vide, rien ne s'oppose au mouvement des roches, si ce n'est leur propre inertie. L'énergie explosive se divise en deux parties principales : l'onde de choc qui fracture la roche sur place et la détente des gaz qui propulse les fragments vers l'avant. En l'absence d'obstacle devant le banc de tir, la phase de détente des gaz concentre l'essentiel de son énergie dans la projection, accélérant les roches vers l'extérieur, loin de la paroi, sans aucune résistance. Les fragments volent, retombent et restent là, intacts, car il n'y a eu ni collision, ni écrasement entre les particules, rien pour transformer les gros morceaux en petits.
Le dynamitage avec tampon – qui consiste à laisser une bande de 2 à 4 mètres de large de l'ancien tas de déblais contre le front de taille – modifie complètement la physique du terrain. La première rangée de tirs se dirige vers cette barrière de déblais au lieu de tirer dans le vide. Les fragments de roche s'écrasent contre le tas retenu, entrent en collision, et l'énergie cinétique qui aurait été gaspillée lors de la projection est convertie en fragmentation secondaire par impact et écrasement. On obtient ainsi des fragments plus petits, moins de projections de roches et un tas de déblais plus compact, plus facile à creuser.
Pour que ce procédé fonctionne, plusieurs conditions doivent être réunies : la boue retenue doit être suffisamment dense pour offrir une résistance efficace – un tas meuble et aéré ne suffira pas. La quantité de poudre doit être augmentée de 10 à 20 % car l’effort de broyage est plus important (broyer contre une résistance demande plus d’énergie que de broyer dans l’espace libre). Enfin, le délai entre les rangées doit être légèrement plus long qu’avec un sablage à front propre afin de laisser aux fragments de chaque rangée le temps d’impacter et de se broyer contre le tampon avant l’arrivée de la rangée suivante.
Quatrième étape : N’oubliez pas ce qui se passe au sommet.
La zone de bourrage — la partie supérieure du forage remplie de matériau inerte plutôt que d'explosif — sert à contrôler les projections de roches et est indispensable pour des raisons de sécurité. Mais elle pose un problème : la colonne d'explosifs commence plus bas dans le forage, ce qui signifie que le sommet de la banquette reçoit moins d'énergie explosive directe. Devinez d'où viendront les prochains blocs rocheux.
On ne peut pas raccourcir l'entretoise pour régler ce problème ; c'est comme ça qu'on provoque des éclatements de paroi et des projections de pierres. Voici une astuce de terrain qui fonctionne : placez une petite charge d'amorçage à l'intérieur de l'entretoise, positionnée de manière à appliquer juste assez d'énergie pour fracturer la zone du collet sans faire sauter l'entretoise. Pas une charge complète ; juste assez pour fissurer la roche du sommet afin qu'elle se brise avec le reste du bloc au lieu de rester en place sous l'effet de la dilatation des gaz. J'ai vu cette technique réduire de plus de moitié le nombre de blocs du sommet sur des paliers où les blocs de la zone du collet posaient un problème récurrent.
Profitez-en pour synchroniser votre séquence d'initialisation avec le nouveau motif de perçage. Un grand espacement et une faible charge fonctionnent mieux avec des délais électroniques rangée par rangée : chaque rangée atteint la zone tampon sans encombre, les fragments entrent en collision et la rangée suivante arrive avant que les débris ne se soient stabilisés et n'aient perdu leur résistance.
Quel est le rapport avec le bris de roches à l'oxygène ?
Tout ce que je viens de décrire part du principe que vous utilisez des explosifs conventionnels dans une installation de dynamitage standard. Or, les principes — libération d'énergie contrôlée, minimisation des fuites à travers les fractures, utilisation d'une expansion maîtrisée plutôt que d'une projection libre — sont précisément ce qui rend les systèmes de fracturation de roche non explosifs efficaces.
Le système de dynamitage à l'oxygène liquide fonctionne selon un mécanisme fondamentalement différent : l'expansion par changement de phase de l'oxygène liquide plutôt que la détonation chimique. Cependant, la physique d'une fragmentation efficace de la roche reste la même. Une expansion contrôlée contre une résistance produit une fragmentation supérieure à une projection incontrôlée. Les fractures préexistantes absorbent de l'énergie, que l'on utilise de l'ANFO ou du LOX. Et bien connaître la nature de la roche avant de concevoir le dynamitage fait toute la différence entre un tas de déblais propre et un amas de blocs erratiques, quel que soit le type de gaz utilisé.
Pour les carrières situées à proximité d'infrastructures sensibles, où les projections de roches, les vibrations et les autorisations constituent les contraintes majeures, le système à l'oxygène résout les problèmes que le dynamitage tampon et le contrôle rigoureux du facteur de poudre ne peuvent que partiellement atténuer. L'absence totale de projections de roches élimine tout risque de bourrage. La libération contrôlée d'énergie empêche toute fuite de gaz par les fractures. Enfin, la distance de sécurité passe de plusieurs centaines de mètres à une centaine, ce qui, dans une carrière entourée de routes et de bâtiments, peut faire toute la différence entre l'exploitation et l'arrêt.
