Guide pratique pour choisir les trépans de forage fond de trou (DTH) en fonction de la stabilité de la formation — une stratégie concrète pour aider les débutants à éviter les pièges
Le choix d'un trépan fond de trou (DTH) en fonction de la stabilité de la formation repose essentiellement sur l'évaluation de la propension de la formation à l'effondrement du puits et de l'intégrité de sa structure. Il s'agit ensuite de sélectionner un trépan dont le mécanisme de rupture est adapté au terrain et de combiner ce choix avec des mesures de protection du puits appropriées. Ceci permet d'optimiser la qualité du forage et l'efficacité opérationnelle. De manière générale, les formations se répartissent en deux catégories : les formations stables et les formations sujettes à l'effondrement. Les recommandations de sélection détaillées sont présentées ci-après.
Formations stables (par exemple, calcaire intact, marbre dense, grès très cohérent) : ces formations présentent une structure intacte et des parois de forage fermes, avec un risque d’effondrement quasi nul. Le choix peut se concentrer sur l’optimisation de l’efficacité du forage sans être contraint par les impératifs de protection des parois ; la plupart des trépans fond de trou conviennent. Voici quelques options à considérer :
Privilégiez le forage à haute efficacité : choisissez des trépans fond de trou (DTH) rotatifs. Grâce à leur vitesse de rotation élevée et à leur action de coupe continue, ils permettent d’accélérer considérablement le forage. Par exemple, dans du calcaire intact, l’utilisation d’un trépan rotatif avec de l’eau claire comme fluide de rinçage simplifie les opérations ; une vitesse de rotation de 100 à 150 tr/min permet d’atteindre des vitesses de pénétration d’environ 1 à 1,5 m/min, adaptées aux forages d’exploration peu profonds et aux forages de fondations de petite taille.
Pour les forages de diamètre moyen à grand : privilégiez les trépans fond de trou à rouleaux coniques (à rouleaux dentés). Leur action de coupe par roulement est adaptée aux roches moyennement dures et stables et assure une évacuation régulière des déblais, ce qui les rend particulièrement appropriés lorsqu’un grand diamètre de forage est requis (par exemple, pour les forages auxiliaires lors du développement des galeries minières). Ils permettent de maintenir une efficacité optimale tout en réduisant l’usure du trépan.
Pour le traitement des intercalations dures localisées au sein de formations par ailleurs stables : utiliser des trépans composites percussion-rotatifs. Ces derniers combinent la haute efficacité de coupe des trépans rotatifs dans les roches stables et tendres avec l’action de percussion pour traverser les intercalations dures, évitant ainsi des changements de trépan fréquents.
Formations sujettes à l'effondrement (ex. : couches de sable meuble, roches altérées/fracturées, strates fortement diaclasées) : Ces formations sont meubles ou très fracturées et sont susceptibles de subir des effondrements et des écaillages lors du forage. Le choix des trépans doit privilégier la minimisation des perturbations de la paroi du forage et la compatibilité avec les mesures de soutènement. Privilégier les trépans ayant un impact minimal sur le forage et compatibles avec les techniques de stabilisation.
En priorité : les trépans fond de trou rotatifs. La coupe rotative est plus régulière et provoque beaucoup moins de chocs ou de perturbations sur la paroi du trou que les trépans à percussion, minimisant ainsi le risque d’effondrement. Utilisée avec de la boue de forage, celle-ci forme un gâteau de filtration dense sur la paroi, contribuant à sa stabilisation. Il est recommandé de limiter la vitesse de rotation à 80 tr/min maximum et de maintenir la pression de rinçage/boue entre 0,3 et 0,5 MPa afin d’éviter les perturbations dues à une pression ou une vitesse trop élevées. Ces trépans conviennent notamment au forage de trous d’ancrage pour les fondations de métro et au forage de renforcement des sous-couches.
Cas particuliers : trépans à cônes renforcés avec dents de protection de l’épaisseur. Si la formation instable contient de nombreux petits graviers, un trépan rotatif classique peut s’avérer inefficace. Un trépan à cônes renforcés avec dents de protection (stabilisation) de l’épaisseur combine coupe et percussion légère pour traiter les graviers, tandis que les dents de protection limitent l’élargissement du trou. Utilisé avec une boue à viscosité plus élevée pour le soutènement des parois, il améliore la pénétration tout en prévenant les effondrements, et convient aux couches de sable graveleux peu profondes.
Notes complémentaires
Évitez d'utiliser des trépans fond de trou (DTH) à percussion standard dans les formations sujettes aux effondrements : leurs impacts à haute fréquence peuvent fragiliser davantage la paroi du forage et augmenter considérablement le risque d'effondrement. Si leur utilisation est inévitable dans des cas particuliers, associez le trépan à des stabilisateurs de forage spécialisés, réduisez la fréquence des impacts et surveillez en temps réel l'état de la paroi du trou.
