Stratégies et méthodes techniques d'amélioration des opérations de forage et de dynamitage sous-marins
Plusieurs mesures théoriques et techniques pour améliorer le forage et le dynamitage sous-marins
1 Introduction
Il est bien connu que les projets de forage et de dynamitage sous-marins sont plus difficiles à réaliser en raison de la présence d'une couche d'eau sous la surface de l'eau pendant la construction, ce qui rend impossible l'observation directe de la texture de la surface rocheuse, des fissures karstiques et autres conditions structurelles, ainsi que des effets du dynamitage. L'état d'écoulement défavorable des rapides, des courants transversaux et des tourbillons dans la zone d'eau, ainsi que le limon et le gravier recouvrant la surface rocheuse, rendent les projets d'excavation par forage et dynamitage sous-marins plus difficiles.
L'explosion d'explosifs est un phénomène de réaction chimique à grande vitesse. La vitesse de détonation des explosifs civils courants peut atteindre 3 500 à 5 000 m/s, et engendre des contraintes importantes telles que des ondes de choc aériennes, des ondes de choc hydriques et des ondes sismiques. Ces contraintes peuvent menacer et endommager la sécurité des personnes, des animaux, des navires et des bâtiments à proximité du point d'explosion, ce qui nécessite une attention particulière.
Les explosifs présentent deux caractéristiques principales lorsqu'ils explosent dans le milieu (roche). Premièrement, lorsqu'ils explosent dans la roche du trou de forage, ils produisent une force explosive à haute température, haute pression et grande vitesse, projetée en direction de la ligne de résistance minimale du point d'explosion. Cette caractéristique constitue la principale base théorique pour le calcul de la quantité d'explosifs et du tir directionnel ; deuxièmement, après l'explosion dans la roche, les explosifs produisent des cercles de compression, de projection, de rupture et de vibration, de l'intérieur vers l'extérieur. C'est sur cette base théorique que reposent le calcul de la quantité d'explosifs utilisée dans les trous de mine, leur espacement et l'espacement des rangées.
2 Sélection correcte de plusieurs paramètres liés au calcul de la quantité d'explosifs dans les trous de mine dans les projets de forage sous-marin et de dynamitage de récifs
Depuis les années 1970, mon pays a introduit des appareils de forage fond de trou importés pour le forage sous-marin et le dynamitage des récifs. L'impacteur (combinaison marteau-perforateur et trépan) de l'appareil de forage fond de trou étant toujours placé à la surface et à l'intérieur de la roche, la perte d'énergie d'impact est très faible et l'effet de forage à percussion est très élevé. Par conséquent, le forage et le dynamitage sous-marins sont devenus la méthode de construction la plus importante et la plus efficace pour les projets de dynamitage des récifs sous-marins dans les cours d'eau.
Dans les spécifications techniques pour l'ingénierie du transport par eau, la formule de calcul de la charge des trous de mine est la suivante :
La charge de la première rangée de trous de mine Q=0,9baH.
La charge de la rangée arrière de trous de mine Q=q.baH.
Dans la formule ci-dessus :
Q----charge de trou de mine (kg) ;
a----espacement des trous de mine (m) ;
b----espacement des rangées de trous de mine (m) ;
H. ----Épaisseur de la couche rocheuse d'excavation conçue, y compris l'épaisseur de la valeur super-profonde calculée (m) ;
q. ----Consommation d'explosifs de l'unité de dynamitage de récif sous-marin (kg/m3), qui est une valeur empirique, veuillez vous référer au tableau 2.3.2 des spécifications techniques pour l'ingénierie du transport maritime pour la sélection.
La formule de calcul de la charge du trou de mine mentionnée ci-dessus est principalement déterminée par le produit de la quantité de pierre concassée après dynamitage, incluant le calcul de la pierre concassée super-profondément, de la consommation unitaire d'explosif et du coefficient empirique. La formule de calcul est simple et claire, mais pour que la charge du trou de mine soit conforme à la situation réelle et éviter la formation de gravillons résiduels et de crêtes de pierre dans la zone de dynamitage dues à la charge du trou de mine, une granulométrie excessive de la pierre après dynamitage, qui affecte l'efficacité de l'excavation et de l'élimination des scories, ou un concassage excessif de la pierre, qui augmente le coût de la consommation d'explosif, les paramètres pertinents suivants doivent être correctement sélectionnés.
2.1 Longueur du trou de mine L. Paramètres
Dans les spécifications "", l'élévation du fond des forages sous-marins doit être identique à celle de la même rangée de forages, et la longueur de la charge doit être comprise entre 2/3 et 4/5 de la profondeur du trou. La valeur la plus faible est utilisée pour les roches tendres et la valeur la plus élevée pour les roches dures. La question clé est de savoir si la charge calculée du trou de mine respecte l'exigence de longueur de charge entre 2/3 et 4/5 de la profondeur du trou. Dans les pratiques de construction de dynamitage de récifs sous-marins, la longueur de la charge du trou de mine est souvent supérieure à l'exigence de 2/3 à 4/5 de la profondeur du trou de mine, car le diamètre du trou de mine est trop petit ou le rapport entre le diamètre de l'explosif chargé en ligne et le diamètre du trou de mine est inférieur à 0,80. Autrement dit, une fois le trou de mine chargé, il ne dispose plus de suffisamment d'espace pour la longueur de bouchage, et même la profondeur du trou de mine ne peut pas accueillir la charge calculée. Lorsque la charge de trou de mine est trop longue, des résidus de pierre et des crêtes de pierre se forment souvent dans la zone de tir, ce qui entraîne un tir incomplet. Pour remédier à ces problèmes, les principales mesures consistent à augmenter le diamètre du trou de mine ou à améliorer la qualité de l'emballage des rouleaux de charge, à réduire l'épaisseur du bambou attaché à l'extérieur du rouleau ou à utiliser des tubes en plastique rigide pour agrandir efficacement le diamètre de l'emballage de la charge, et à utiliser un diamètre ≥ 0,8 fois supérieur à celui du trou de mine.
2.2 Paramètres de la profondeur de surforage du trou de mine h
La profondeur de surforage du trou de mine désigne la valeur de la profondeur de surforage sous l'épaisseur de la roche excavée prévue, incluant la valeur de surprofondeur calculée (0,2 m pour le forage terrestre et 0,4 m pour le forage sous-marin). Elle est déterminée en définissant la taille de l'entonnoir de tir en fonction du coefficient empirique du diamètre du trou de mine, de l'espacement, de l'espacement des rangées et de la charge de tir. La valeur de la profondeur de surforage h de la spécification "" est choisie comme paramètre de 1,0 à 1,5 m. Ce paramètre repose à la fois sur des bases théoriques et des facteurs empiriques, mais dans la pratique de la construction, lorsque la longueur de la charge de tir L apparaît, l'effet de tir est généralement faible lorsque cette valeur est supérieure à 2/3 à 4/5 du diamètre du trou de forage. Pour résoudre cette contradiction, des tentatives ont été faites pour augmenter la profondeur de surforage à 2,0 à 2,2 m, voire à 3 à 4 m, de sorte que la charge de tir augmente aveuglément la profondeur de surforage. La pratique a montré que non seulement la roche du fond est trop concassée, mais que les blocs de roche de surface sont trop gros, ce qui rend l'excavation et l'élimination des scories difficiles, et nécessite même souvent un dynamitage secondaire, ce qui conduit à une augmentation significative de la consommation unitaire d'explosifs et du coût d'ingénierie du dynamitage des récifs sous-marins.
2.3 Réglage de la consommation d'explosifs unitaires et des paramètres tels que l'espacement des trous de mine et l'espacement des rangées pour le dynamitage des récifs sous-marins
En raison de la complexité des facteurs géologiques et topographiques, tels que la dureté, la stratification, la texture, les fissures dans la roche en fusion, la profondeur d'eau, etc. des roches sous-marines, la mesure la plus fiable et la plus fondamentale pour obtenir des résultats optimaux lors de projets de dynamitage de récifs sous-marins consiste à effectuer, avant ou dès le début des travaux de dynamitage et d'excavation à grande échelle, des essais de forage, de dynamitage, d'excavation et d'élimination des scories sur une petite surface (100 à 600 mètres carrés) de couches rocheuses afin de vérifier rapidement l'effet réel après dynamitage. En cas de conditions défavorables, telles qu'une granulométrie excessive des scories après dynamitage, une faible efficacité de l'excavation et de l'élimination des scories par la machine, un dynamitage incomplet des dalles et crêtes de pierre résiduelles, un broyage excessif des scories après dynamitage et une consommation d'explosifs unitaire excessive, l'espacement, l'espacement des rangées, la profondeur de forage excessive et la consommation d'explosifs unitaire des trous de mine doivent être ajustés en conséquence jusqu'à l'obtention d'un résultat optimal après dynamitage.
3 Plusieurs mesures techniques pour améliorer l'effet réel du dynamitage des récifs sous-marins
3.1 Positionnement du perçage
Dans le chenal prévu pour le dynamitage des récifs sous-marins, la précision de l'emplacement de chaque trou de mine est une mesure essentielle pour éviter les ratés ou les répétitions de tirs. L'expérience montre qu'il est préférable d'utiliser une carte topographique du chenal à l'échelle 1/100 à 1/300 et une station totale pour localiser et organiser le forage. Il est déconseillé d'utiliser un niveau ou un mètre ruban pour mesurer directement la distance, afin de garantir que l'emplacement du trou de mine soit à ≤ 0,2 m de la position de conception. Si l'emplacement réel du trou de mine présente des conditions géologiques défavorables, comme un ravin karstique, rendant le forage impossible, il convient de forer à un emplacement approprié, à proximité du point de forage prévu.
3.2 Mesures visant à minimiser le nombre de tirs
Lors de projets de forage et de dynamitage à grande échelle, les fissures dans la roche limite après chaque forage et dynamitage affectent à des degrés divers l'efficacité du forage normal suivant et l'efficacité de l'élimination des scories. Par exemple, lors du forage et du dynamitage de deux pierres de fondation de piliers de plusieurs dizaines de mètres carrés chacune sur un quai donné, l'efficacité du forage et de l'excavation était extrêmement faible en raison de mesures inappropriées consistant à percer un ou deux trous à chaque fois pour un dynamitage multicouche sur une petite surface. La durée et le coût des travaux ont été plus de deux fois supérieurs aux prévisions. Par conséquent, l'augmentation des mesures de chargement et de câblage du dynamitage et la réduction du nombre de dynamitages à grande échelle constituent des mesures efficaces pour améliorer l'efficacité du travail.
3.3 Mesures visant à améliorer le taux de précision des dynamitages à grande échelle
3.3.1 Afin d'éviter l'apparition de tirs aveugles de paquets de trous de mine en raison de problèmes de détonation quantitative des détonateurs et des connexions de lignes, en plus de vérifier strictement la détonation quantitative des détonateurs et des lignes de transmission d'énergie avant le tir, la pratique a prouvé que l'intervalle entre les paquets de charges de chaque trou de mine est chargé d'au moins deux cordons détonants détonants, ce qui est l'une des mesures efficaces pour améliorer le taux de précision du tir de récif sous-marin.
3.3.2 Avant chaque tir sur une grande surface et plusieurs forages, une conception du réseau de tir doit être réalisée. Lors de cette conception, les matériaux des détonateurs et des fils de détonation, le mode de raccordement des lignes et l'étanchéité de l'emballage explosif doivent être pris en compte. Un essai de simulation de tir doit être réalisé afin d'optimiser la conception du réseau dans les meilleurs délais. Actuellement, lors du tir d'un réseau de plusieurs forages, plusieurs cordeaux détonants en plastique sont généralement connectés en parallèle, puis regroupés avec des détonateurs électriques de calibre 8 ou des détonateurs à percussion. Étant donné que plusieurs cordeaux détonants en plastique sont connectés en parallèle, il est difficile de garantir la fiabilité de la détonation avec des détonateurs électriques. Afin d'améliorer la précision, il est possible d'augmenter le nombre de détonateurs électriques ou d'ajouter de petits emballages explosifs pour la détonation. De plus, le réseau de tir le plus important utilise directement des cordeaux détonants et d'autres mesures telles que la connexion en parallèle ou en série de plusieurs groupes de forages pour la détonation par percussion.
3.3.3 Sur la surface de l'eau de la zone de dynamitage avec des modèles d'écoulement complexes, placez la ligne du réseau de dynamitage sur la surface de l'eau de plusieurs bouées pour faciliter la connexion et l'inspection du réseau, et empêcher le courant rapide de provoquer la déconnexion du fil et de refuser d'exploser.
3.4 Mesures pour l'utilisation de la technologie de micro-dynamitage différentiel
La technologie de dynamitage à micro-différence avec retard en millisecondes pour le chargement des trous de mine réduit non seulement la quantité d'explosifs dans la plus grande section (tir) autant que possible pour réduire efficacement la menace des ondes sismiques et des chocs hydrauliques pour la sécurité des bâtiments et des navires à proximité, mais aussi, lorsque le dynamitage à retard en micro-différence est effectué dans chaque grande zone à trous multiples, les ondes sismiques générées par le dynamitage de chaque trou de mine sont décalées pour réduire la superposition des contraintes sismiques, ce qui est propice au concassage des roches et améliore l'efficacité de l'élimination mécanique des scories.
4 Conclusion
Le dynamitage des récifs sous-marins est un projet de transport maritime particulier nécessitant une ingénierie de pointe. Lors de la construction, l'application rigoureuse et précise du cahier des charges pour l'ingénierie du transport maritime constitue une garantie importante pour une ingénierie de projet performante et de haute qualité. L'application spécifique des différents paramètres de calcul et mesures techniques du cahier des charges, des essais à petite échelle avant la construction ou, en pratique, une synthèse et des corrections continues en fonction des différentes conditions, telles que la géologie et les régimes hydrologiques de chaque site, permettent d'obtenir des paramètres et des mesures techniques véritablement utiles.
