Assimiler directement la capacité d'une carotteuse souterraine à sa profondeur NQ conduit généralement à un blocage dès les premières étapes de la sélection. Dans les données publiées du CR800UG, la profondeur NQ est de 800 m dans les conditions de référence à 90°, mais le même document commence par des valeurs telles que le transport modulaire démontable, le module unique de la station de puissance de 240 / 270 kg, le châssis de la foreuse de 120 kg. L'ordre de décomposition d'une tâche souterraine commence par la possibilité de faire entrer l'équipement dans la galerie, et non par la profondeur de forage.
Première étape : la galerie et le mode de transport déterminent la décomposition de l'équipement
La largeur, la hauteur, le rayon de courbure et le mode de transport des galeries d'une mine souterraine contraignent la forme de l'équipement avant même la capacité de forage. Le CR800UG adopte une structure modulaire : la station de puissance, le mécanisme d'avance, le châssis de la foreuse, le réservoir d'huile et l'unité de commande peuvent être transportés séparément, puis assemblés sur le chantier de forage souterrain. Le document précise que ces modules peuvent être acheminés par lots vers le point de travail via des plans inclinés, des cages, des wagonnets ou le système de transport en galerie.
À cette étape, il faut vérifier la correspondance entre le poids des éléments démontés et les moyens de transport. Les poids de référence publiés comprennent :
- Module unique de la station de puissance : 240 / 270 kg
- Mécanisme d'avance de la machine principale : 130 kg
- Châssis de la foreuse : 120 kg
- Unité de réservoir d'huile : 120 kg
- Unité de commande : 90 kg (une autre mention indique 130 kg, voir la note en fin d'article)
Ces valeurs déterminent les spécifications requises pour les cages, les wagonnets ou les équipements de levage, ainsi que les lots de transport. Avant tout transport réel, il convient d'établir un plan de manutention en fonction des dimensions des cages, de la pente des galeries, des conditions de voie et de la capacité de levage sur site.
Deuxième étape : implantation du chantier et conditions d'alimentation électrique
Une fois les modules arrivés sur le chantier, les contraintes se déplacent vers l'implantation et l'énergie. Avant l'installation de l'équipement, il faut vérifier le soutènement du toit, des parois et du mur du chantier ; le châssis de la foreuse doit être fixé de manière fiable pour éviter tout déplacement sous l'effet de la réaction de forage ; les câbles et les flexibles hydrauliques doivent être éloignés des voies de transport et des parois rocheuses acérées.
Côté énergie, le CR800UG utilise un entraînement électrique, configuré en 22 kW × 3 ou 30 kW × 2, avec un débit du système principal de 200 L/min, une pression de 210 bar, un débit de la pompe auxiliaire de 10 L/min et une pression maximale de 150 bar. La solution électrique ne produit pas de gaz d'échappement de combustion sur le chantier, ce qui la rend plus adaptée aux mines souterraines disposant déjà d'un système d'alimentation stable. Lors de la configuration réelle, il convient de confirmer la solution électrique en fonction de la tension, de la fréquence, de la longueur des câbles et du mode de démarrage de la mine.
Une limite est ici facile à confondre avec les paramètres de forage : une configuration électrique standard ne peut pas être considérée directement comme une configuration antidéflagrante. Dans les mines de charbon, les mines grisouteuses ou les environnements souterrains présentant des poussières combustibles, il convient de confirmer le niveau de protection antidéflagrante correspondant des moteurs, armoires électriques, câbles et systèmes de protection conformément à la réglementation locale de sécurité minière.
Troisième étape : définition de l'orientation et de l'angle des trous
Une fois l'orientation définie, la capacité de carottage de référence d'une même machine correspond à une valeur précise. Les données du CR800UG donnent les profondeurs de référence BQ / NQ / HQ pour trois conditions de référence :
| Condition de référence | BQ | NQ | HQ |
|---|---|---|---|
| 90° | 920 m | 800 m | 380 m |
| 0° | 600 m | 400 m | 200 m |
| -90° | 350 m | 200 m | 150 m |
Le document explique séparément l'usage des trois orientations : l'orientation à 90° convient pour vérifier l'extension du corps minéralisé vers les niveaux plus profonds depuis le niveau d'exploitation actuel ; les trous horizontaux permettent de contrôler directement l'épaisseur du corps minéralisé, la limite des épontes et la continuité de la minéralisation depuis une traversée ou une galerie de transport ; les trous ascendants peuvent servir à vérifier la minéralisation au-dessus de la galerie, la structure du toit ou les ressources de la partie supérieure de la zone d'exploitation.
Il faut particulièrement prêter attention à la notation du signe des angles. La définition du signe positif ou négatif des angles peut varier d'une mine à l'autre ; avant le début des travaux, il convient de se référer à l'orientation d'installation sur site et aux plans de conception.
Quatrième étape : configuration des tiges et opérations en tête de trou
Les valeurs de cette étape déterminent si les opérations dans le trou peuvent se dérouler en continu. La tête d'entraînement du CR800UG est de type hydraulique, avec une vitesse de 0–1500 tr/min, un couple de 600–1480 N·m et un moteur variable de 107 ; le mécanisme d'avance est entraîné par vérin hydraulique, avec une course de 1800 mm, une force de poussée de 65 kN, une force de traction de 130 kN et une vitesse de déplacement rapide de 0,9 m/s.
Les opérations en tête de trou se concentrent ici : le diamètre maximal de tige admissible du dispositif de serrage est de 108 mm, l'alésage traversant est de 128 mm et la force de serrage est de 80 kN. L'espace du chantier souterrain étant limité, le vissage et le dévissage des tiges ainsi que les opérations en tête de trou sont concentrés ; un serrage stable permet de réduire le risque de glissement des tiges. Pendant les travaux, il convient de vérifier régulièrement l'usure des mâchoires de serrage et la pression hydraulique.
Les paramètres d'avance et de traction ne sont pas fixes. Les états de contrainte du train de tiges diffèrent entre trous horizontaux, descendants et ascendants ; ils doivent être ajustés en fonction de l'orientation du trou, de sa profondeur et de l'évolution du frottement.
Cinquième étape : méthode de carottage et système de treuil
Pour le carottage, le document précise l'utilisation du carottage à câble. La capacité du système de treuil est de 800 m, avec un câble en acier de 6 mm ; le document indique une force de levage minimale de 800 N pour un tube plein et une force de levage maximale de 1800 N pour un tube vide, avec une vitesse de levage de 1,8 m/s à 4,8 m/s. Le carottage à câble permet de réduire les manœuvres répétées de la colonne complète de tiges, ce qui aide à diminuer les temps auxiliaires lors du forage de trous de profondeur moyenne en souterrain.
Pour la circulation de lavage et les circuits spéciaux, l'équipement peut être équipé en option d'une pompe à pistons haute pression de la série 120, avec un débit maximal de 120 L/min et une pression maximale de 70 bar.
Le contrôle de la température de l'huile hydraulique doit être organisé séparément en environnement souterrain : la capacité du réservoir d'huile hydraulique est de 100 L, avec un refroidissement à eau ; la circulation d'air souterraine étant limitée, le refroidissement à eau aide à contrôler la température de l'huile, mais il faut garantir l'approvisionnement en eau de refroidissement et la libre circulation de l'échangeur. En cas de mauvaise qualité d'eau, l'échangeur doit être nettoyé régulièrement.
Sixième étape : modification inverse des opérations par les conditions géologiques
Même lorsque les cinq premières étapes sont validées, la géologie peut encore modifier deux choses. En cas de rencontre avec de la gouge de faille, des brèches ou une zone fortement fracturée, le document préconise de raccourcir les passes, de réduire la poussée et d'observer l'évolution du retour d'eau ; si nécessaire, utiliser des tubages, ajuster le fluide de forage ou procéder par segments. Pour ces formations, l'objectif est de maintenir la stabilité de la paroi du trou et d'améliorer le taux de récupération effectif des carottes, plutôt que de rechercher uniquement l'avancement.
Les structures aquifères relèvent, quant à elles, du forage géologique préalable. L'analyse des carottes, du retour d'eau et des variations de pression de pompe permet d'estimer le degré de fracturation et la structure aquifère ; dans les zones susceptibles de présenter des venues d'eau, une instabilité des parois ou des changements brusques de lithologie, l'obtention anticipée d'informations sur les carottes peut fournir une base pour les plans de soutènement, de drainage et de pré-injection. Lors de l'exécution de trous ascendants et horizontaux, il convient de se prémunir particulièrement contre les risques liés aux tiges, aux tubes carottiers et aux liquides sous haute pression.
Points à confirmer auprès du fabricant
- Deux valeurs différentes figurent dans les paramètres d'origine pour le poids de l'unité de commande : 130 kg dans le tableau des unités de commande et 90 kg dans le récapitulatif des poids des principaux modules. Ces deux mentions sont conservées séparément dans les paramètres de cet article ; la configuration finale de fourniture et le poids réel doivent être basés sur les documents de confirmation technique officiels.
- La définition des angles pour les trois orientations 90°, 0° et -90° doit être vérifiée une à une avec l'orientation d'installation sur site et les plans de conception.
- La solution électrique correspondant à la tension, à la fréquence, à la longueur des câbles et au mode de démarrage de la mine, ainsi que l'existence éventuelle d'exigences antidéflagrantes, doivent être confirmées pour chaque mine spécifique.
En raison des différences dans les conditions géologiques réelles, les outils de fond, l'angle de forage et les méthodes opératoires, l'efficacité de forage, la profondeur et la récupération des carottes doivent être basées sur les conditions réelles du site.