Brevet FR2500050A1 — publié le 19820820

L'invention concerne un procédé pour coller de la poussière produite lors d'un forage, d'après lequel la poussière est mélangée à un liant liquide, et elle concerne aussi un appareil pour mettre en oeuvre ce procédé. Quand on perce un trou dans une roche, il se dégage une grande quantité de poussière nocive. D'après les techniques connues, la poussière est rassemblée dans un espace entourant le trou de forage. Cet espace est relié par une ligne de connexion à un dispositif séparateur de poussière comprenant normalement un cyclone combiné à un groupe filtrant. La poussière séparée dans ce dispositif est actuellement rassemblée dans des sacs en plastique. L'utilisation de tels sacs présente toutefois un certain nombre d'inconvénients, en ce qui concerne la manipulation nécessaire de ces sacs et les frais correspondants. En outre, si un sac se déchire, la poussière qu'il contenait monte en tourbillons, en créant un risque encore plus grand pour la santé. On a déjà proposé de coller la poussière i l'aide d'un liquide composé d'eau et d'un liant approprié, de façon à agglomérer la poussière sous une forme qui n'est plus nuisible à la santé. La poussière devrait être collée au fur et à mesure de son émission lors du forage, puisque les surfaces des particules de poussière qui viezient d'être produites sont alors physiquement actives, ce qui assure un bon effet de liaison. Il est toutefois important que la poussière puisse être collée d'une manière qui ne nécessite pas l'interruption d'une opération de forage. En conséquence, on a jusqu'ici considéré comme suffisant de coller progressivement la poussière émise lors d'un forage au fur et à mesure de sa production, et dans ce but on a proposé différents appareils. Un de ces appareils est décrit dans le brevet suédois no 74 04759-8. Un des inconvénients de cet appareil est toutefois que la quantité de liant liquide amené doit continuellement être adaptée à la quantité de poussière produite . Ceci est très difficile, et souvent impossible , car la quantité de poussière émise varie considérablement, par exemple en fonction de la dureté de la roche et de l'usure de la couronne du trépan ou dé l'outil de forage. L'objet principal de la présente invention est de proposer un procédé et un appareil qui permettent au liant liquide d'être réparti dans la poussière en quantités bien dé terminées, de façon simple et précise, tout en étant mélangé soigneusement à la poussière sans interrompre l'opération de forage, ce qui supprime les inconvénients mentionnés précé demment. Cet objet est obtenu, suivant un aspect de l'inven tion , en mélangeant la poussière par lots successifs avec un liant liquide, les lots ayant une valeur déterminée, par exemple correspondant à laquantité de poussière émise pendant un forage ayant la longueur d'une tige de forage. Le traitement d'un lot se fait ainsi pendant qu'un lot suivant de pous sière est récolté. Le lot déjà mélangé est déchargé de l'ap pareil avant que le lot suivant soit complété. Un procédé suivant l'invention est caractérisé en ce que : a) la poussière est collectée au fond d'un dispositif séparateur et est amenée par lots d'importance.donnée à une chambre de mélangeage à laquelle un liant liquide est aussi amené en quantité correspondant i la dimension du lot en question; b) la poussière et le liquide sont mélangés par brassage pendant qu'un lot suivant de poussière est rassemblé dans le dispositif séparateur; et c) le mélange résultant est déchargé avant que le lot de poussière suivant soit amené à la chambre de mélangeage. De préférence, le liant liquide est amené à la cham bre de mélangeage avant qu'un lot de poussière y soit intro duit, et ce lot de poussière arrive à la chambre de mélan geage par gravité, par l'intermédiaire d'une soupape de fond placée dans le séparateur. De préférence, cette soupape est commandée par pression, et est actionnée en réponse à la différence de pression entre le dispositif collecteur et la chambre de mélangeage. D'après un autre aspect de l'invention, un appareil pour coller de la poussière produite pendant un braye en mé langeant cette poussière avec un liquide, comprend : a) une chambre de mélangeage reliée à un dispositif séparateur de poussière; b) des moyens pour amener par lots successifs dans la chambre de mdlangeage la poussière recueillie dans le séparateur; c) des moyens pour amener dans la chambre de mélangeage une quantité d'un liant liquide dépendant de la quantité de poussière contenue dans chaque lot; d) des moyens disposés dans la chambre de mélangeage pour mélanger par brassage la poussière et le liquide; et e) des moyens pour décharger le mélange obtenu avant que le lot de poussière suivant soit amené à la chambre de mélangeage. On va maintenant décrire des exemples du procédé et de l'appareil suivant l'invention, avec référence aux des- sins annexés sur lesquels la figure 1 est une coupe d'un ensemble filtrant et d'un appareil de mélangeage. La figure 2 est Wne vue d'un système collecteur de poussière qui fonctionne par aspiration. La figure 3 est une coupe de l'ensemble filtrant et du mélangeur représentés sur la figure 2. Sur la figure 1, on voit en 1 un cyclone auquel de l'air contenant de la poussière est amené par un conduit 2 partant d'un trou de forage. Le cyclone 1 est combiné de façon classique à un élément filtrant 3. En 4, on voit un éjecteur destiné à engendrer dans le cyclone 1 et dans le filtre 3, de façon classique, une pression inférieure à la pression atmosphérique , et la sortie de cet éjecteur communique avec l'atmosphère environnante. Au fond du cyclone 1 est située une soupape 5 contrôlée par pression, par l'intermédiaire de laquelle le cyclone peut être mis en communication avec une chambre de mélangeage 6. Dans 1 l'exemple représenté, la soupape 5 possède une "valve en caoutchouc" qui, dans sa forme la plus simple, comprend un tube en caoutchouc facilement compressible. Quand une pression inférieure à la pression ambiante règne dans le cyclone 1, par suite de l'action de l'électeur 4, le tuyau de caoutchouc se déforme en raison de la pression domi- nante dans la chambre de mélangeage 6, ce qui ferme la soupape. Quand l'éjecteur 4 est déconnecté, le tube est ouvert en raison de l'égalisation de la pression dans le cyclone 1 et la chambre 6. La chambre 6 contient un organe agitateur 8 qui peut être mis en rotation par un arbre 7. la chambre 6 est de forme coudée, ce qui signifie que l'arbre 7 peut être entras par une commande par engrenaEe située à l'extérieur de la chambre, ce qui évite la ilécessite d'un engrenage conique ou analogue. 11 extrémité inférieure de la chambre 6 est fermée par une porte 11 actionnée par un cylindre à air comprimé 1G, On voit en 12 une entrée pour le liant liquide, et en 13 un viBrateur. L'appareil représenté fonctionne comme suit : lorsqu' on effectue un forage, l'éjecteur 4 est actionné, de sorte que l'air criargé de poussière est entratné par aspiration dans le cyclone 1, et la soupape 5 est fermée en raison de la dépression qui règne dans le cyclone. la poussière sépa rée dans le cyclone 1 et le filtre 3 tombe au fond du cyclo- ne, où elle est collectée. Quand une distance correspondant par exemple à la longueur d'une tige de forage a été percée et qu'une autre tige de forage est insérée de façon à ap profondir le trou, l'éjecteur 4 est coupé.La pression dans le cyclone 1 augmente alors, et la soupape 5 est ouverte, sur quoi le lot de poussière rassemblé dans le cyclone 1 tombe dans la chambre de mélangeage 6. Le filtre incorporé à l'élément 3 est-convenablement mis en vibration, de sorte que la poussière contenue dans le filtre tombe également dans la chambre 6. Auparavant, une quantité déterminée d'un liant liquide, comprenant de l'eau et un certain pourcenta ge en volume d'un liant organique approprié de type connu, a été introduit dans la chambre de mélangeage, ce pourcen tage étant déterminé en fonction de la dimension du lot de poussière admis dans la chambre de mélangeage. Dans le mode de réalisation décrit, la quantité de liant liquide ajouté a été déterminée en fonction de la longueur d'une section de tige de forage et du diamètre de l'outil de forage. La poussière est mélangée avec le liquide dans la chambre 6, dont la porte Il est fermée, au moyen de l'ensem ble rotatif comprenant l'élément d'agitation 8. Le mélangea ge peut continuer pendant le forage de la longueur suivante, sur quoi la poussière frålet:e est rassemblée au fond du cy clone 1, la soupape 5 étant refermée sous l'action de l'é- jecteur 4. Ainsi, puisque le mélangeage de la poussière avec le liant liquide peut être poursuivi pendant un temps rela tivement long, à savoir plusieurs minutes, on obtient un mélange très homogène dans lequel pratiquement toute la poussière est collée.En outre, seule une faible quantité de liquide est nécessaire, de l'ordre de 15 cl par litre de poussière. la masse déjà mélangée, qui a une consistence pâteuse, est déchargée par l'ouverture de la porte 11 sous l'action du cylindre 10, ce qui peut être fait immédiatement avant de remettre en circuit l'éjecteur 4 en association avec le changement d'une tige de forage et/ou avec la vibra tion du filtre. Pour faciliter la décharge de la masse déjà mélangée, on peut utiliser, par exemple, un vibrateur 13 qui est fixé à la paroi de la chambre de mélangeage 6. Dès que la masse déjà mélangée a été déchargée de l'appareil, la porte il est refermée et une nouvelle quanti té de liant liquide est amenée par l'entrée 12, cette quan tité étant fonction de la quantité de poussière rassemblée au fond du cylcone 1 et pénétrant dans la chambre de mélan geage. Le liant liquide est avantageusement amené à une pres sion telle, d'environ 6 atmosphères, et avec une pulvérisa tion telle que la chambre de mélangeage 6 soit nettoyée quand le liquide précité y est injecté. Le dispositif de mélangea ge peut être actionné, par exemple , par un moteur hydrauli que qui, comme indiqué précédemment, peut être actionné sans utilisation d'engrenages coniques ou analogues, grâce au fait que la chambre 6 est coudée, ce qui permet à la commande 9 as sociée à l'arbre 7 d'être située à l'extérieur de l'appareil. Comme il résulte de la description qui précède, le collage de la poussière suivant l'invention n'affecte pas l'opération de forage, puisqu'aussi bien le mélangeage d'un lot de poussière que l'amenée du liant liquide pour le lot suivant sont réalisés pendant une opération de forage. Le transfert de la poussière rassemblée dans le cyclone 1 à la chambre de mélangeage 6 est réalisé quand il est nécessaire d'interrompre le forage, par exemple pour changer une tige de forage. Aucune autre forme d'interruption n'est nécessai re pendant le collage de la poussière suivant l'invention. En outre, comme indiqué précédem.ent, le liant liquide peut être dosé dans l'appareil de façon très précise, puisque la quantité de poussière émise par longueur d'une tige de fora ge peut être facilement calculée en fonction de la longueur de la tlse de forage et du damètre du fleuret. Ainsi, il n1 est pas nécessaire de faire varier la quantité de liquide me surée dans l'appareil pendant une opération de forage suivant que la roche en cours de forage est dure ou peu résistante, et entonction de l'état du fleuret En outre, il est très im portant que le mélange de la poussière et du liant liquide puisse être continué pendant un temps suffisant pour assurer un collage effectif de pratiquement toute la poussière. Sur les figures 2 et 3, on a représenté un autre mode de réalisation de l'invention. Sur la figure 2, ont voit un système collecteur de poussière plus complet que celui de la figure 1, sur laquelle on n'a représenté que l'appareil de filtrage et de mélangeage. Le système collecteur de poussière représenté sur la figure 2 comprend un capuchon 21 située au-dessus d 'em- bouchure d'un trou de sonde 22, un séparateur 23 pour de la poussière à gros grains , et un ensemble filtrant 24 avec un ventilateur d1aipiration 25. Une tige de forage 26 pour per cer le trou de sonde détend à travers le capuchon 21, qui possède un joint '. étanche en caoutchouc 27 destiné à rendre étanche la tige de forage 26. Quand le système d'aspiration est utilisé par exem ple sur des appareils de forage sur chenille, le séparateur 23'et I'élément filtrant 24 peuvent titre montés sur le chts- sis de la foreuse. le capuchon 21 peut alors soit être libre, soit être monté sur la tige d'avance de la perforatrice qui réalise le trou de forage 26. Etant donné que l'appareil de forage proprement dit ne fait pas partie e l'invention, seu le la tige de forage 26 est représentée. Le capuchon 21 possède deux raccords 28, 29 pour des tuyaux flexibles 30, 31 dont.les autres extrémités sont reliées à deux raccords 32, 33 sur le séparateur 23 de pous sière à gros grains. Un tuyau 35 relie une sortie située au sommet du séparateur 23 à l'ensemble filtrant 24. Le sépara- teur 23 possède un récipient 36 muni d'une porte 37 à contre poids. Un mélangeur 38 est. vissé sur le fond 39 en forme de trémie de l'ensemble filtrant 24. Le filtre 24 et le mélan- geur sont représentés plus en détail sur la figure 3. Cette dernière diffère de la figure 2 en ce qu'elle représente un éjecteur 40 au lieu du ventilateur 25. Dans l'ensemble filtrant, il existe un certain nom bre de sacs filtrants 41 qui ont des entrées longues et étroi tes. les sacs 41 sont montés sur une séparetion 42 et ont des cages intérieures en fils qui les empêcnent de se déformer. De même que le mélangeur de la figure 1, celui de la figure 3 comprend une cnambre de mélangeage 6, un agitateur 8 monté sur un arbre 7, une porte 11, un cylindre de commande 10 pcur agir sur la porte, une entrée 12 pour un liant liqui de et un vibrateur 13. Un moteur 43 est relié de façon à fai re tourner l'arbre 7. Un dispositif d'alimantation 44 à dé placement positif tournant est utilisé à la place de la sou pape d'alimentation 5 de la figure 1. Le dispositif 44 est mis en rotation par un moteur 45 représenté sur la figure 2. Un palpeur 46 est relié de façon à indiquer la quantité de poussière dansa trémie 39. Pendant le forage, le ventilateur 25 aspire de l'air depuis l'ensemble filtrant 24, de sorte qu'il règne uqe dé pression dans la totalité du système, et, par suite, l'air porteur de poussière qui s'écoule hors du trou de sonde est dspiré à travers la totalité du séparateur 23 de poussière à gros grains et l'ensemble filtrant 24. Le ééparateur 23 peut de préférence être du type dé crit dans la demande de brevet européen publiée sous le nO EP 0 003 005 Al, et il ne sera donc pas décrit en détail. Il sépare la poussière épaisse qui n'est pas dangereuse pour la santé, et la poussière à gros grains collectée peut être dé chargée sur le sol sans être traitée ijar un liant. Plus de 50,' et d'habitude plus de 70 de la poussière qui peut Autre séparée est de la poussière à gros grains. il est avantageux d'avoir un séparateur de poussière à gros graiiis, puisqu'il réduit la charge du filtre et du mélangeur 38. Ce séparateur est également avantageux puisqu'il réduit la quantité de liant nécessaire.Le liant est habituellement une solution dans de l'eau d'un sel hygroscopique. La réduction dépend es sentiellement de la réduction de la quantité de poussière. Toutefois, un moindre pourcentage de liquide semble possible quand il n'y a que de la poussière fine en comparaiso avec un mélange de poussière a gros brairas et de poussière fine. L'appareil de la figure 1 peut aussi être alternativement lié directement à un capot d'aspiration ou indirectement, par un séparateur de poussière à gros grai..s, séparé du tJpe décrit avec référence à la figure 3. Les sacs filtrants 41 sont nettoyés au noJen d'impulsions répétées d'air chaque fois que le forage est interrompu, de sorte qu'un lot de poussière tomDe des filtre. l'appareil de la figure 3 est plus avantageux que celui de la figure 1 en ce que les lots de poussière amenés à la chambre 6 peuvent être plus faibles que ceux qui tombent des sacs filtrants, puisque le dispositif d'alimentation 44 est capable de conduire la poussière mame quand il existe une aspiration dans le système collecteur, et que plus d'un cycle de mélangeage peut être réalisé pendait un cycle de forage. Ainsi, l'appareil mélangeur peut être plus petit. REVEAE CATIONS 1 - Procédé pour rassembler et coller de la poussière émise pendant un forage, en rassemblant la poussière flottant dans l'air qui sort du trou de sonde en cours de forage et en amenant cette poussière à un séparateur et en amenant la poussière séparée à une chambre de mélangeage (6) à laquelle est amené un liant liquide, caractérisé en ce que : a) la pcus- sière est amenée à la chambre (6) par lots de dimensionsjdon- nées et le liant liquide est amené à cette chambre dans des quantités qui correspondent à l'importance des lots de poussière; b) la poussière et le liquide sont mélangés par brassage pendant qu'un autre lot de poussières est rassemblé dans le séparateur; et c) le mélange résultant est décharge avant que le lot dc poussières suivant soit amené à la chambre de mélangeage. 2 - Procédé suivant la revendication 9, caractérisé en ce que le mélange résultant est déchargé directement sur le sol. 3 - Procédé suivant l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que : a) l'air chargé de poussière est d'abord amené à un séparateur (23) de poussière à gros grains et est ensuite amené à un groupe filtrant (24) pour séparer la poussière fine restante qui est amenée à la chambre de mélangeage (6); et b) la poussière rassemblée dans le séparateur de poussière à gros grains et le mélange résultant provenant de la chambre de mdlangease (6) sont déchargés séparément sur le sol. 4 - Procédé suivant l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le liant liquide est d'abord amené à une chambre de mélangeage (6) sous une pression de valeur telle et d'une façon telle qu'il se produise un effet de nettoyage de la chambre de mélangeage, et que le lot de poussière est ensuite amené à la chambre de mélangeage. 5 - Procédé suivant l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'une aspiration est exercée dans l'ensemble filtrait (24) pour amener l'air provenant du trou de sonde à travers l'ensemble filtrant. 6 - Procédé suivant la revendication 5, caractérisé en que 1 aspiration est interrompue quand le forage est inter rompu, que les éléments filtrants (40) de l'ensemble filtrant sont nettoyés quand l'aspiration cesse, et que la quantité de poussière provenant des éléments filtrants est amenée à la chambre de mélangeage (6) quand l'aspiration cesse. 7 - Système d'aspiration pour rassembler de la pous sière provenant d'un appareil de forage comprenant un capu chcn (21) destiné à rassembleur l'air chargé de poussière qui s'écoule hors du trou de sonde (22), un ensemble filtrant (3,24) relié au capuchn, un groupe d'aspiration (4,25,40) re lié à l'ensemble filtrant de façon à aspirer l'air à travers cet ensemble, et un mélangeur (38) destiné à mélanger la pous sî"re rassemblée dans l'ensemble filtrant avec un liant liqu- de , et caractérisé en ce que appareil mélangeur (38) com prend : a) une chambre de mélangeage (6) reliée à l'ensemble filtrant (3,24); b) des moyens (5) pour amener par lots suc- cessifs à la chambre de mélangeage de la poussière rassemblée dans le groupe filtrant; c) des moyens (12) pour amener un liant liquide à la chambre de mélangeage dans une quantité dé pendant de la quantité de poussiere contenue dans chaque lot; d) des moyens (8) placée dans la chambre de mélangeage pour mé- langer par brassage la poussière et le liquide précités; et e) des moyens (37,11 ) pour décharger le mélange résultant avant que le lot suivant de poussière arrive à la chambre de mélange geage. 8 - Système suivant la revendication 7, caractérisé en ce que la chambre de mélangeage (6) est située au-dessous de 11 ensemble filtrant (3) qui est muni d'une soupape (5) pour permettre à la poussière rassemblée dans l'ensemble filtrant de passer par gravité dans la chambre de mélangeage. 9 - Système suivant la revendication 7, caractérisé par un récipient (39) formant le fond de 1 'ensemble filtrant précité, et un dispositif (44) de mesurage et de répartition disposé entre le recipient (39) et la chambre de mélangeage (6) et formant une décharge entre le récipient et la chambre de mélangeage. 10 - Système suivant l'une des revendications 7 à 9, caractérisé en ce qu'un séparateur (23) de poussière à gros grains est inséré entre le capuchon (21) et l'ensemble fil- trant (24) et est disposé de façon permettre un déchargement sur le sol de la poussière qui y a été rassemblée.