Brevet FR2853055A1 — publié le 20041001

La présente invention se situe dans le domaine général des explosifs industriels à usage civil, et plus particulièrement dans le domaine de l'utilisation d'explosifs sensibles à l'humidité dans des trous de mine contenant de l'eau. Elle a pour objet une nouvelle méthode de tubage d'un forage destiné au minage et contenant de l'eau permettant de rendre le forage étanche et sec, ledit tubage étant destiné à contenir un chargement explosif 10 non encartouché sensible à l'humidité, par exemple un explosif liquide, ou un explosif en vrac pulvérulent ou granulaire tel que ceux de type nitratefuel. Le forage de trous de mines pour l'abattage des roches en carrières ou sur chantiers dans des terrains 15 humides est une situation usuelle à laquelle se trouve fréquemment confronté l'homme du métier. Il existe, dans l'état de la technique, différentes méthodes ou différents dispositifs permettant le minage dans une telle situation. Il est par exemple connu d'encartoucher l'explosif dans une gaine imperméable, préalablement à son introduction dans le forage. L'encartouchage est toutefois très onéreux, les gaines s'avèrent fragiles, et des volumes morts sont 25 inévitables lorsqu'on empile les cartouches dans le forage, ce qui nuit à l'efficacité et augmente le coût. Il est également connu de tuber le forage à l'aide de gaines introduites dans les trous avant leur remplissage en explosif. Ces gaines peuvent par exemple 30 se présenter sous forme d'un tube souple ayant un diamètre légèrement inférieur à celui du forage. Pour éviter que l'eau présente dans le forage pénètre à l'intérieur de la gaine lors de sa descente dans le trou, il est nécessaire que cette gaine comporte 35 un fond. La résistance offerte par l'eau est alors très importante et il n'est en pratique possible de mettre en place de telles gaines dans des forages de mines de 10 à 30m de profondeur remplis d'eau que si ces gaines ont un diamètre très nettement inférieur au diamètre du forage, ce qui est très pénalisant au niveau du coût, puisqu'on 5 doit alors réaliser des trous de forage d'un diamètre très nettement supérieur à ce qui serait nécessaire, pour un chargement explosif donné. Le brevet FR 2.706.502 propose par exemple l'utilisation, dans cette configuration de forage rempli 10 d'eau, d'une gaine pliable munie d'un fond comprenant au moins quatre lignes de pliure sensiblement parallèles à son axe longitudinal, pour faciliter son introduction dans le trou de forage. Après son introduction et sa mise en place pouvant être facilitée par un lest fixé au 15 fond de la gaine, on insère dans la gaine pliée un tube souple de diamètre inférieur à celui du trou, puis on déploie la gaine au moyen de la matière explosive injectée dans le tube souple, à l'aide par exemple d'air comprimé. On remonte le tube souple au fur et à mesure que l'explosif remplit et déploie la gaine qui se plaque sur la paroi du forage. Cette façon d'opérer est toutefois assez complexe et onéreuse. L'homme du métier est donc toujours à la recherche d'une méthode simple et peu coûteuse de tubage d'un forage destiné au minage et contenant de l'eau, permettant de rendre ce forage étanche et sec. La présente invention propose une solution à ce 30 problème. Elle a pour objet une nouvelle méthode de tubage d'un forage destiné au minage et contenant de l'eau, permettant de rendre le forage étanche et sec, c'est-àdire permettant à l'explosif non encartouché de ne 35 jamais être en contact avec de l'eau durant son chargement dans le forage, puis jusqu'à ce qu'on le fasse détoner. Cette nouvelle méthode, qui comprend une étape de mise en place, dans le forage, d'un tubage destiné à 5 contenir un chargement explosif non encartouché sensible à l'humidité, est caractérisée en ce que: - le tubage comporte, à 1'extr-ité inférieure destinée à être positionnée au fond du forage ou à proximité du 10 fond du forage, un dispositif d'étanchéité susceptible d'autoriser puis d'empêcher le passage de l'eau de l'extérieur du tubage vers l'intérieur du tubage, - on règle le dispositif d'étanchéité de façon à ce que l'eau contenue dans le forage puisse pénétrer à 15 l'intérieur du tubage pendant sa mise en place dans le forage, - on met ensuite en place le tubage dans le forage, par descente du tubage dans le forage, - on règle ensuite le dispositif d'étanchéité de façon à 20 ce que l'eau contenue dans le forage à l'extérieur du tubage ne puisse plus pénétrer à l'intérieur du tubage, - on assèche ensuite l'intérieur du tubage par évacuation de l'eau présente à l'intérieur du tubage, 25 à l'aide d'un moyen usuel tel qu'un pompage au moyen par exemple d'une pompe pneumatique. Cette nouvelle méthode de tubage est particulièrement simple et peu coûteuse comparativement aux 30 méthodes jusqu'alors utilisées, notamment celles précitées. L'invention a également pour objet le dispositif d'étanchéité précité pour tubage d'un forage destiné au minage et contenant de l'eau, susceptible d'autoriser 35 l'eau contenue dans le forage à pénétrer à l'intérieur du tubage pendant sa mise en place dans le forage, puis d'empêcher l'eau contenue dans le forage de pénétrer à l'intérieur du tubage lorsqu'on évacue ensuite l'eau ayant pénétré à l'intérieur du tubage. Les caractéristiques, les avantages et le mode de fonctionnement du dispositif d'étanchéité et de la nouvelle méthode de tubage selon l'invention sont explicités et illustrés par la description qui va 10 suivre, à titre d'exemple non limitatif, en référence aux 2 figures annexées. La figure 1 représente une vue en coupe longitudinale d'une variante préférée d'un dispositif d'étanchéité selon l'invention assemblé à la partie 15 inférieure d'un tubage pour forage destiné au minage et contenant de l'eau, réglé de façon à ce que l'eau contenue dans le forage puisse pénétrer à l'intérieur du tubage pendant sa mise en place dans le forage. La figure 2 représente une vue en coupe longitu20 dinale du dispositif d'étanchéité selon l'invention représenté figure 1, réglé de façon à ce que l'eau contenue dans le forage à l'extérieur du tubage ne puisse pas pénétrer à l'intérieur du tubage. Le dispositif d'étanchéité 1 représenté figures 1 25 et 2 est essentiellement constitué : - d'un tube 2 emboîté à l'extrémité inférieure du tubage 3, obstrué par un fond 4 et comportant au moins un orifice 5 disposé sur la paroi latérale, et - d'un piston 6 en forme de bloc cylindrique transpercé par un canal 7, ledit piston 6 étant susceptible de coulisser à l'intérieur du tube 2 de façon à, selon sa position, obstruer ou non ledit orifice 5. De façon préférée, le diamètre du tube 2 du dispositif d'étanchéité 1 est sensiblement identique à celui du diamètre du tubage 3. Selon une variante préférée, le tube 2 et 5 l'extrémité inférieure du tubage 3 sont assemblés par emboîtement, avec éventuellement collage. D'autres types d'assemblages, par exemple par soudure, ou à l'aide de clips, de vis ou de rivets sont bien entendu possibles dans le cadre de la présente 10 invention. Le tube 2, le fond 4 et le tubage 3, sont, de façon générale, constitués d'une matière plastique souple, par exemple en polyéthylène ou en polychlorure de vinyle. Le tube 2, le fond 4 et le tubage 3 peuvent 15 ne pas être constitués du même matériau. L'orifice 5 peut avoir n'importe quelle forme circulaire, elliptique, carrée, rectangulaire, triangulaire, polygonale, etc. De façon préférée, la paroi latérale du tube 2 comporte plusieurs orifices 5 20 disposés à une même distance du fond 4, c'est-à-dire que les orifices 5 sont situés sur une même couronne du tube 2. Selon une variante préférée, le diamètre du piston 6 est légèrement inférieur au diamètre intérieur du tube 25 2 et le piston 6 est muni d'au moins deux joints 8 annulaires, par exemple des joints à lèvres, permettant d'assurer l'étanchéité du piston 6 au niveau de la paroi latérale intérieure du tube 2, aussi bien lorsque celui-ci coulisse à l'intérieur du tube 2 que lorsqu'il 30 se trouve en position fixe. Ces joints 8 sont de préférence positionnés dans des gorges 9 annulaires situées à la périphérie du piston 6. Le canal 7 qui transperce de part et d'autre le piston 6 est de préférence cylindrique et a le même axe 35 de symétrie que le piston 6. Le canal 7 peut avoir une section de forme quelconque: circulaire, elliptique, carrée, rectangulaire, trapézoïdale, polygonale, étoilée, etc. L'axe du canal 7 peut ne pas être parallèle à l'axe du piston 6. Le piston 6 est de préférence constitué en 5 polychlorure de vinyle, mais il peut aussi bien être constitué en un autre matériau, de préférence une matière plastique. Selon une autre variante nréféroe le dispnsitiif d'étanchéité 1 comporte également une butée 10 10 permettant de bloquer le piston 6 dans une position telle que le piston 6 obstrue l'orifice 5. Une telle butée 10 peut par exemple et de façon préférée, se présenter sous la forme d'une couronne tubulaire, par exemple en matière plastique, disposée 15 dans le tube 2 et reposant sur le fond 4, ayant un diamètre extérieur sensiblement inférieur au diamètre intérieur du tube 2, et dont la hauteur est telle que lorsque le piston 6 vient se positionner sur cette butée 10, l'orifice 5 est obstrué, et, de façon préférée, les 20 2 joints 8 sont situés de part et d'autre de l'orifice 5. On a réalisé puis utilisé, de la façon suivante, un dispositif d'étanchéité 1 tel que précité, représenté figures 1 et 2. On obstrue l'une des deux extrémités d'un tube 2 en polychlorure de vinyle de longueur 390mm, de diamètre extérieur 100mm et de diamètre intérieur 96mm, à l'aide d'un couvercle également en polychlorure de vinyle, d'épaisseur 2mm, de diamètre intérieur 100mm, qui 30 constitue ainsi un fond 4 au tube 2. L'extrémité il ouverte du tube 2 opposée au fond 4 est légèrement élargie, de 4mm environ, de façon à pouvoir être assemblée, par emboîtement, avec un tubage 3 de même diamètre que le tube 2. A une distance de 185mm à partir du fond, on perce 4 orifices 5 circulaires de diamètre 10mm dans la paroi latérale du tube 2, à équidistance les uns des autres. Les orifices 5 sont donc diamétralement opposés, les 2 diamètres formant un angle de 900. A l'intérieur du tube 2, on place, sur le fond 4, une couronne tubulaire en 5 polychlorure de vinyle de diamètre extérieur 90mm, d'épaisseur 2mm et de hauteur 150mm. On réalise, de façon séparée, un piston 6 en forme de bloc cvlindrique en polvchlorure de vinyle; de diamètre 93,5mm et de hauteur 70mm, transpercé par un 10 canal 7 central ayant le même axe de symétrie que le piston 6, de diamètre 4Omm. On façonne, à la périphérie de ce piston 6, à une distance d'environ 5mm de chacune des 2 faces planes du piston 6, 2 gorges 9 circulaires et de section approxi15 mativement carrée, 7mm de côté environ, puis on met en place, dans chacune de ces 2 gorges 9, un joint à lèvres circulaire en caoutchouc, de diamètre intérieur 8Omm et de diamètre extérieur 94mm. On introduit ensuite le piston 6 dans le tube 2, 20 par l'extrémité 11 ouverte opposée au fond 4, de façon à ce que le piston 6 n'obstrue pas les orifices 5 et soit situé au-dessus de ces orifices 5, autrement dit de façon à ce que les orifices 5 soient situés entre le fond 4 et la face plane inférieure 12 du piston 6. La figure 1 représente un tel positionnement du piston 6 dans le tube 2. Le dispositif d'étanchéité 1 tel qu'ainsi réalisé est ensuite assemblé, par emboîtement et collage, à l'extrémité inférieure d'un tubage 3 en polychlorure de 30 vinyle, de diamètre extérieur 100mm, d'épaisseur 2mm, de longueur 20m, obtenu par collage de 5 éléments de 4m de longueur. Après réalisation, dans un terrain humide comportant des nappes d'eau souterraines, d'un forage de 35 diamètre 127mm et de profondeur 20m, on met en place, dans le forage rempli d'eau, le tubage 3 par descente, dans le forage, du tubage 3 muni, à son extrémité inférieure, du dispositif d'étanchéité 1, le piston 6 étant positionné tel que précité et représenté figure 1. L'eau présente dans le forage à l'extérieur du 5 tubage 3 pénètre, au fur et à mesure de la descente du tubage 3 dans le forage, à l'intérieur du tube 2 du dispositif d'étanchéité 1 grâce aux 4 orifices 5, puis remplit l'intérieur du tubage 3 en passant par le canal 7 transperçant le piston 6. Les 2 joints 8 permettent au piston 6 de rester en place malgré la pression exercée par l'eau sur la face inférieure 12 du piston 6. Après mise en place du tubage 3 dans le forage, à savoir lorsque le fond 4 du dispositif d'étanchéité 1 15 repose sur le fond du forage, on abaisse le piston 6 jusqu'à la butée 10 au moyen d'un poids de 3kg suspendu au bout d'une corde de 20m environ que l'on introduit dans le tubage 3 par son ouverture libre près de la surface du sol. Le piston 6, positionné ainsi tel que représenté figure 2, obstrue les orifices 5, empêchant donc le passage de l'eau contenue dans le forage à l'extérieur du tubage 3, vers l'intérieur du tubage 3. On retire ensuite, à l'aide de la corde, le poids 25 ayant servi à abaisser le piston 6, puis on introduit, entre la paroi externe du tubage 3 et la paroi du forage, un gravier de calage. On introduit ensuite dans le tubage 3, par son ouverture libre près de la surface du sol, une pompe 30 pneumatique aux dimensions adaptées muni d'un tuyau d'évacuation d'eau, puis on évacue, à l'aide de cette pompe, l'eau présente à l'intérieur du tubage 3, jusqu'à l'assèchement complet de l'intérieur du tubage 3, ce qui est rendu possible grâce au dispositif d'étanchéité 1 35 réglé de la façon précitée empêchant le passage de l'eau de l'extérieur vers l'intérieur du tubage. Durant cette opération de pompage de l'eau présente à l'intérieur du tubage 3, la présence du gravier de calage empêche la remontée du tubage 3 dans le forage, due à la poussée d'Archimède exercée par 5 l'eau présente dans le forage sur la paroi extérieure immergée du tubage 3. Après retrait de la pompe, il est possible d'introduire de l'explosif en vrac sensible à l'humidité dans le tubage 3, sans endommagement de cet explosif, 10 notamment sans dissolution et sans perte des caractéristiques explosives. Revendications 1. Méthode de tubage d'un forage destiné au minage et contenant de l'eau permettant de rendre le forage 5 étanche et sec, comprenant une étape de mise en place, dans le forage, d'un tubage (3) destiné à contenir un chargement explosif non encartouché sensible à l'humidité, caractérisée en ce que - le tubage (3) comporte, à l'extrémité inférieure destinée à être positionnée au fond du forage, un dispositif d'étanchéité (1) susceptible d'autoriser puis d'empêcher le passage de l'eau de l'extérieur vers l'intérieur du tubage (3), - on règle le dispositif d'étanchéité (1) de façon à ce que l'eau contenue dans le forage puisse pénétrer à l'intérieur du tubage (3) pendant sa mise en place dans le forage, - on met ensuite en place le tubage (3) dans le 20 forage, - on règle ensuite le dispositif d'étanchéité (1) de façon à ce que l'eau contenue dans le forage ne puisse plus pénétrer à l'intérieur du tubage (3), - on assèche ensuite l'intérieur du tubage (3) par 25 évacuation de l'eau présente à l'intérieur du tubage (3). 2. Méthode de tubage selon la revendication 1, caractérisée en ce que le dispositif d'étanchéité 30 (1) est essentiellement constitué : - d'un tube (2) assemblé à l'extrémité inférieure du tubage (3), obstrué par un fond (4) et comportant au moins un orifice (5) disposé sur la paroi 35 latérale, et - un piston (6) en forme de bloc cylindrique transpercé par un canal (7), ledit piston (6) étant susceptible de coulisser à l'intérieur du tube (2) de façon à, selon sa position, obstruer ou non ledit orifice (5). 3. Méthode de tubage selon la revendication 2, caractérisée en ce que le diamètre du tube (2) du dispositif d'étanchéité (1) est sensiblement 10 identique à celui du diamètre du tubage (3). 4. Méthode de tubage selon la revendication 2, caractérisée en ce que le diamètre du piston (6) est légèrement inférieur au diamètre intérieur du tube 15 (2) et en ce que le piston (6) est muni d'au moins deux joints (8) annulaires permettant d'assurer l'étanchéité du piston (6) au niveau de la paroi latérale intérieure du tube (2). 5. Méthode de tubage selon la revendication 2, caractérisé en ce que le dispositif d'étanchéité (1) comporte une butée (10) permettant de bloquer le piston (6) dans une position telle qu'il obstrue l'orifice (5). 6. Méthode de tubage selon la revendication 5, caractérisée en ce que la butée (10) est constituée d'une couronne tubulaire disposée à l'intérieur du tube (2) reposant sur le fond (4). 30 7. Méthode de tubage selon la revendication 2, caractérisée en ce que: - on positionne le piston (6) du dispositif 35 d'étanchéité (1) de façon à ce que le piston (6) n'obstrue pas l'orifice (5) et à ce que l'orifice (5) soit situé entre le piston (6) et le fond (4), on met ensuite en place le tubage (3) dans le forage par descente, dans le forage, du tubage (3) muni de son dispositif d'étanchéité (1), - on positionne ensuite le piston (6) du dispositif d'étanchéité (1) de façon à ce qu'il obstrue - on évacue ensuite l'eau présente à l'intérieur du 10 - tubage (3) par pompage. 8. Méthode de tubage selon la revendication 1, caractérisée en ce que, après mise en place du tubage (3) dans le forage et réglage du dispositif 15 d'étanchéité (1) de façon à ce que l'eau contenue dans le forage ne puisse plus pénétrer à l'intérieur du tubage (3), on met en place du gravier de calage du tubage (3) dans le forage. 9. Dispositif d'étanchéité (1) pour tubage d'un forage destiné au minage et contenant de l'eau, susceptible d'autoriser l'eau contenue dans le forage à pénétrer à l'intérieur du tubage (3) pendant sa mise en place dans le forage, puis d'empêcher l'eau contenue dans 25 le forage de pénétrer à l'intérieur du tubage (3) lorsqu'on évacue ensuite l'eau ayant pénétré à l'intérieur du tubage (3). 10. Dispositif d'étanchéité (1) selon la revendication 30 9, caractérisé en ce qu'il est essentiellement constitué d'un tube (2) destiné à être emboîté à l'extrémité inférieure du tubage (3), obstrué par un fond (4) et comportant au moins un orifice (5) disposé sur la paroi latérale, et d'un piston (6) en 35 forme de bloc cylindrique transpercé par un canal (7), ledit piston (6) étant susceptible de coulisser à l'intérieur du tube (2) de façon à, selon sa position, obstruer ou non ledit orifice (5). 15 30