GEOLOGIE, PARAMETRES DE TIR ET DEGRE DE FRAGMENTATION DES ROCHES

Il n’est pas facile de dresser une liste totalement exhaustive des paramètres influençant la fragmentation lors de l’abattage à l’explosif, la bibliographie est très foisonnante sur ce sujet. La liste ci-dessous sera donc partielle et les influences des paramètres de tir seront examinées dans le cadre de cette étude « statistique » dans la mesure ou ils ont évolué dans la pratique des tirs sur les carrières DMD et ALZO. La géométrie du tir (espacement, banquette, hauteur), la quantité d’explosif, la séquence d’amorçage, la direction du tir par rapport aux plans de discontinuités du massif, les mines de pied et le nombre de rangées seront donc étudiés. Dans un premier temps, quelques indications bibliographiques seront données puis la méthode d’analyse utilisée, le réseau de neurones, sera explicitée et les « informations contenues » dans les tirs disponibles seront extraites pour nous permettre de comprendre le « fonctionnement » des tirs sur les carrières étudiées. Il est étonnant que ce paramètre soit si rarement explicitement indiqué dans les études sur le tir à l’explosif. Sur le terrain, les praticiens choisissent, s’ils le peuvent, de travailler avec ou contre le pendage suivant les résultats escomptés, Batifoulier (D.02). Cette absence de données quantifiées (sur le terrain) ne doit pas conduire à sous estimer ce paramètre car l’on sait montrer d’un point de vue théorique et sur des modèles réduits son influence réelle. Les ondes de chocs se comportant à l’égard des discontinuités peu ou prou comme des rayons lumineux en optique, les phénomènes de réflexion, entre autres, sont bien montrés par l’expérience de la barre d’Hopkinson. Sur le terrain les preuves de fracturation par réflexion (inversion des ondes de compression en ondes de traction) sont hélas beaucoup plus difficile à observer (voir photo en annexe).

Comme en optique, il est donc important de connaître la direction et le pendage des joints, la fréquence des joints mais aussi la nature des remplissages pour évaluer ce qui sera transmis, réfléchis (voir diffractés) par les différentes discontinuités géologiques (diaclases, stratification, …). fragmentation à charge spécifique constante. Dans son article, Reichholf (D.26), passe en revue différents paramètres mécaniques, (résistance à la compression, module de Young …) et indique s’ils ont une influence ou non sur la fragmentation des roches. La notion de « caractéristique intrinsèque » de la roche reliant la surface nouvelle créée à l’énergie de fragmentation a été développé dans les travaux de Steiner entre autres, Ortiz (D.01) l’utilise dans son travail de thèse concernant la fragmentation à l’explosif d’un béton. Cette « caractéristique intrinsèque » d’une roche, que l’on retrouve également dans Charles (B.26), doit être retenue pour l’élaboration d’un modèle énergétique de fragmentation. Elle traduit, en quelque sorte, la cohésion du matériau et rend parfaitement compte des similitudes de comportement d’un matériau à différentes échelles. Dans nos deux cas d’études, la nature de la roche sera considérée comme constante. Les zones des carrières où la nature géologique des roches est notoirement distincte, seront « distinguées » dans l’étude statistique.

Bien sûr, la nature de l’explosif est également à prendre en compte et c’est pourquoi on travaille assez souvent en équivalent TNT où maintenant plus « rigoureusement » en utilisant des énergies en MJ/tonne. On distingue également énergie de choc et énergie de gaz, énergie en pied de charge, énergie en colonne. On considère par ce paramètre de charge spécifique une répartition moyenne et homogène de la charge dans le volume à abattre. On peut voir l’importance de cet index par exemple dans les travaux de Kritiansen (D.24), figure 4.2.1.b, où il montre l’évolution de la fragmentation en fonction de la charge spécifique pour des cubes de béton. Dans son article sur les tirs à haut rendement de bloc, Cappello (D.19), propose une maille dissymétrique avec des charges découplées. Cette méthode donnant de bons résultats, on peut penser que la symétrie de la maille a une influence sur le mode de rupture. Pour la hauteur du front, le rapport entre hauteur du bourrage et hauteur du front indique approximativement la proportion de bloc de bourrage non fragmenté lors du tir à l’explosif. L’inclinaison du tir semble être principalement un outil de stabilité des fronts plutôt que de fragmentation. Il n’y a pas à ma connaissance d’index synthétique permettant de « résumer » la géométrie d’un tir.