Organiser une mission de carottage souterrain comme un « petit forage de surface » bloque souvent avant même l'entrée du matériel : l'ensemble peut-il passer par la cage ou le plan incliné, le chantier peut-il fixer la machine, le système d'alimentation est-il compatible, dans quelle direction forer ? Ces contraintes diffèrent de celles du forage de surface et ne se contournent pas en ajoutant une marge de profondeur.
Cet article traite du carottage en galerie souterraine et s'appuie sur les données du CR800UG pour préciser les conditions à définir, les besoins auxquels répondent les caractéristiques de la machine, et les points encore à confirmer sur site.
Pourquoi l'analogie avec le « petit forage de surface » ne tient pas
Une petite foreuse de surface se remorque ou se hisse généralement d'un seul bloc, le chantier dispose d'un espace relativement dégagé et un moteur diesel s'installe facilement de façon autonome. L'environnement souterrain modifie ces prémisses : l'équipement doit entrer par lots, le chantier est limité par le toit, les parois et les voies de transport, les gaz d'échappement des moteurs thermiques nécessitent un traitement supplémentaire en espace confiné, et l'orientation du forage doit respecter la position relative des galeries et du gisement.
La documentation du CR800UG positionne cette machine pour les « galeries de mines souterraines, les chantiers de forage souterrains et les espaces confinés », avec une structure modulaire fractionnée et une motorisation électrique. Cela diffère nettement de l'organisation d'une petite foreuse de surface ; lors du choix, il faut d'abord décomposer les problèmes selon les conditions souterraines.
Définir d'abord les contraintes fortes de l'opération souterraine
La voie de transport conditionne l'accès de l'équipement
La documentation indique les poids de référence des principaux modules : station de puissance 240/270 kg, mécanisme d'avance de la machine 130 kg, châssis de la foreuse 120 kg, unité réservoir 120 kg, unité de commande 90 kg (le tableau mentionne aussi 130 kg pour l'unité de commande, une incohérence dans les données d'origine). L'équipement doit être acheminé par lots jusqu'au point de travail via un plan incliné, une cage, des wagonnets ou le système de transport en galerie. Autrement dit, il faut d'abord examiner les dimensions du passage et les capacités de levage et de manutention, et non le chiffre de profondeur de forage.
Les conditions du chantier déterminent l'installation et la fixation
La documentation exige de vérifier le soutènement du toit, des parois et du plancher du chantier avant l'installation ; le châssis de la foreuse doit être fixé de manière fiable pour éviter que la réaction de forage ne déplace l'équipement. Un chantier souterrain doit souvent accueillir simultanément l'unité de commande, les flexibles hydrauliques et l'espace de rangement des tiges, des problèmes d'implantation rarement rencontrés en forage de surface.
L'alimentation électrique et la protection antidéflagrante sont des prérequis distincts
L'équipement utilise une configuration de moteurs 22 kW×3 ou 30 kW×2, avec un débit principal de 200 L/min et une pression de 210 bar. La documentation précise également qu'une configuration à moteur standard ne peut être considérée directement comme antidéflagrante ; dans les mines de charbon, les mines grisouteuses ou les environnements présentant des poussières combustibles, il convient de choisir des moteurs, coffrets électriques, câbles et systèmes de protection du niveau de protection antidéflagrante approprié selon la réglementation locale de sécurité minière, et de ne pas utiliser l'équipement dans les zones soumises à des exigences antidéflagrantes sans confirmation. On ne peut pas remplacer cela par l'expérience du forage de surface « brancher et forer ».
L'orientation du forage ne change pas seulement l'angle
Le CR800UG donne, en condition de référence à 90°, des profondeurs de référence de 920 m en BQ, 800 m en NQ et 380 m en HQ ; à 0°, 600 m en BQ, 400 m en NQ et 200 m en HQ ; à -90°, 350 m en BQ, 200 m en NQ et 150 m en HQ. Les profondeurs de référence varient nettement selon l'orientation. La documentation signale aussi que la définition du signe des angles peut différer selon les mines ; avant les travaux, il faut se référer à l'orientation d'installation sur site et aux plans de conception. Appliquer la profondeur d'une seule orientation à tous les trous est une source fréquente d'erreur.
Points de la documentation correspondant aux besoins du carottage souterrain
| Contrainte souterraine | Contenu correspondant de la documentation | À confirmer |
|---|---|---|
| L'ensemble ne peut pas entrer directement en galerie | Transport modulaire de la station de puissance, du mécanisme d'avance, du châssis, du réservoir et de l'unité de commande | Dimensions de la cage, pente de la galerie, capacité de levage |
| Motorisation en espace confiné | Entraînement électrique, sans gaz d'échappement | Tension et fréquence de la mine, longueur des câbles, mode de démarrage |
| Forage multidirectionnel | Profondeurs de référence BQ/NQ/HQ données à 90°, 0° et -90° | Définition des angles sur site, contraintes et frottements du train de tiges |
| Temps auxiliaire du carottage à câble | Capacité du treuil 800 m, câble de 6 mm | Adéquation réelle avec la profondeur du trou et l'assemblage |
| Zones fracturées et gouges de faille | La documentation recommande de raccourcir les passes, de réduire l'avance, d'observer les variations de retour d'eau, et si nécessaire de poser un tubage ou d'ajuster le fluide de forage | Le traitement précis des terrains doit être jugé sur site |
Ces correspondances montrent comment la documentation répond aux conditions d'exploitation souterraine ; elles ne signifient pas qu'elles s'appliquent directement à tout projet souterrain. La profondeur de forage en particulier est déjà distinguée par orientation et par spécification dans la documentation ; l'efficacité réelle de forage et la récupération de carottes restent à valider selon les conditions sur site.
Terrains fracturés et conditions de rinçage : la machine ne remplace pas le jugement géologique
Face à des gouges de faille, des brèches ou des zones fortement fracturées, la documentation préconise de raccourcir les passes, de réduire l'avance, d'observer les variations de retour d'eau et, si nécessaire, d'utiliser un tubage, d'ajuster le fluide de forage ou de traiter par sections. La machine peut être équipée en option d'une pompe à pistons haute pression de la série 120, débit maximal 120 L/min, pression maximale 70 bar, pour le rinçage et certains circuits spéciaux. Le choix de cette option et son intégration aux outils de fond dépendent encore de l'objectif du forage et des terrains ; les paramètres de la pompe ne constituent pas une solution toute faite aux problèmes de paroi.
La tête d'entraînement est de type hydraulique en tête, avec une vitesse de 0 à 1500 tr/min et un couple de 600 à 1480 N·m ; la course d'avance est de 1800 mm, la force d'avance de 65 kN et la force de retrait de 130 kN. Ces valeurs servent à ajuster l'état de forage, mais les frottements dans le trou, l'assemblage et la dureté de la roche modifient les performances réelles ; en souterrain, il faut régler les paramètres en conséquence et observer en continu.
Informations de site à préparer avant les échanges d'achat
- Conditions de transport : dimensions et capacité portante du plan incliné, de la cage ou de la galerie, modes de manutention et de levage de chaque module.
- Conditions du chantier : état du soutènement du toit, des parois et du plancher, emplacement de fixation du châssis, cheminement des câbles et des flexibles hydrauliques.
- Conditions électriques : tension et fréquence d'alimentation de la mine, longueur des câbles, mode de démarrage ; exigences antidéflagrantes éventuelles et niveau correspondant.
- Conception du forage : orientation et définition des angles, profondeur cible, spécification de carottage (BQ/NQ/HQ) et besoin éventuel de carottage à câble.
- Conditions géologiques : zones fracturées, gouges de faille et structures aquifères prévues, ainsi que les solutions de rinçage ou de tubage envisagées.
La documentation indique aussi deux valeurs différentes pour le poids de l'unité de commande (90 kg et 130 kg) et précise que la configuration finale de livraison et les poids réels doivent être confirmés par les documents techniques officiels. Ces écarts doivent être vérifiés lors de la demande de prix et il ne faut pas organiser le transport sur la base d'une seule valeur.
Limites d'application à surveiller
La documentation du CR800UG concerne le carottage en galerie souterraine et ne fournit pas de conclusion d'applicabilité pour les chantiers de surface ou les contextes non miniers. Si le projet concerne des trous de surface, nécessite des déplacements autonomes de la machine ou ne dispose pas d'une alimentation électrique stable, il faut réévaluer l'organisation du travail plutôt que transposer directement la solution fractionnée souterraine. La configuration antidéflagrante, le schéma électrique et l'efficacité réelle de forage doivent être validés point par point lors de la confirmation technique de la fourniture.