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La présente invention a trait à un procède de tir et en particulier à un procédé qui est particulièrement adaptable à la production de charbon en blocs.'
Depuis les premiers temps des opérations de tir, il a été suggère diverses cartouches dans lesquelles la charge explosive est entourée d'une substance extinctrice de flammes, afin d'adapter cette charge à l'emploi dans une mine où du gaz inflammable est susceptible de se trouver. Dans les temps plus anciens , beau-- coup de ces cartouches utilisaient de l'eau comme substance extinc trice des flammes.
Ces structures n'étaient toutefois pas tellement satisfaisantes, étant donné que le récipient extérieur avait souvent des fuites et laissait donc perdre le moyen d'extinction ou bien que l'eau trouvait accès dans la charge principale de tir ce qui avait des effets nuisibles.' En conséquence, les progrès plus récents de la technique ont été l'utilisation de substance,
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solides sous forme de gaine autour de la charge explosive ,principale, par exemple du bicarbonate de sodium et produits similaires.
Plus récemment, on s'est rendu compte que, si l'on pouvait, employer un explosif plus résistant à l'eau, on pourrait obtenir un effet favorable supplémentaire par l'emploi de l'eau dans un trou de forage comme moyen de tranférer hydrauliquement l'effet de l'explosion à la paroi dudit trou de forage. Ce système de ti: est connu sous le nom de "tir à injection par pulsations" et est devenu très populaire, ces dernières années, en Grande Bretagne et sur le Continent. Suivant ce système, la charge explosive est chargée dans le trou et on introduit de l'eau'sous pression dans ce trou à travers un obturateur d'étanchéité.
Etant donné que les formations rocheuses normalement rencontrées dans des opérations de tir contiennent de nombreuses fissures et fentes, il est néces- saires de maintenir l'eau sous pression jusqu'à ce que l'explosif ait effectivement détoné. Il faut donc de grandes quantités d'eau, et lorsque ces fissures et fentes sont nombreuses, toute la formation à faire sauter est saturée d'eau, ce qui dans beaucoup de cas, nuit à toute l'opération. De plus, il faut des moyens de production de pression et la fermeture étanche convenable de l'entrée du trou est difficile. Il est évident que la technique d'injection à pulsations nécessite un matériel coûteux.
En outre, la haute pression dans le trou de forage exige l'emploi d'une gélatine explosive spéciale résistent à la pression qui, chns certains cas, est peu sure comme action.
Suivant la présente invention, les avantages principaux du tir à injection par pulsations peuvent être obtenus sans saturer de liquide la formation à faire sauter et, en outre, sans main ternir un fluide sous pression dans le trou de forage à aucunmomer
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,De plus, le procédé selon l'invention non seulement transfère uniformément la force du moyen de production de gaz explosant ou brûlant à la paroi du trou de forage, mais.encore donne des capacités considérablement renforcées d'extinction des flammes.
Décrite en général, l'invention consiste dans un procédé de tir qui comporte l'introduction, dans un trou de forage, d'une charge productrice de gaz ayant un volume sensiblement inférieur à celui dudit trou de forage, le remplissage à peu près complet de l'espace restant dans ce trou avec un gel non combustible et non explosif, et le déclenchement de la charge productrice de gaz. On emploiera de préférence un bouchon de bourrage ordinaire pour sceller l'entrée du trou de forage après introduction du gel. L'emploi de ce bouchon n'est toutefois pas essentiel. Suivant la mise en oeuvre préférée du procédé de l'invention, la charge productrice de gaz sera une charge explosive, bien que les charges productrices de gaz combustible non explosif puissent également être utilisées.
Lorsqu'on utilise une charge explosive, cette charge peut être amorcée par tout'moyen approprié comprenant un cordeau détonant, par exemple "Primacord" ou "Cordeau", des capsules explosives électriques ou des combinaisons de cordeau détonant et de capsules explosives.
Après cette description générale de l'invention, une illustration plus spécifique en est présentée, avec référence au dessin annexé dans lequel les figures 1 à 3 inclus représentent les diverses phases du procédé pendant le chargement du trou de 'forage. Dans la figure 1 une cartouche 10 de dynamite autorisée amorcée avec une longueur de "Primacord" 11 a été introduite dans un trou de forage 12. Le "Primacord" est à son tour amorcé avec une ,capsule explosive électrique 13, dont les conducteurs 14 s'étendent, hors du trou. Dans la figure 2, un tube 20 a été
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introduit dans le trou de forage, de préférence aussi loin que possible à l'intérieur, et un gel non explosif 21 est pompé dans ledit trou.
Au fur et à mesure que le trou se remplit du gel 21, le tube 20 en est repoussé par force et le trou est rempli pratiquement jusqu'à son entrée. Ce gel est introduit de force dans le trou par un dispositif approprié 22, par exemple une pompe.
Dans la figure 3, le trou chargé est fermé de façon étanche -au moyen d'un bouchon de bourrage classique 30 consistant en un cylindre d'amiante 31 et une pièce rapportée conique 32. Le cylindre est d'abord placé dans l'entrée du trou 12 et la pièce conique est 'ensuite poussée dans ce cylindre pour.dilater le bouchon, fermant ainsi de façon étanche l'entrée du trou autour du "Priinacord".
Lorsqu'on fait exploser la cartouche 10 en amorçant la détonation dans le "Primacord" 11 au moyen de la capsule explosive 13, la pression des gaz se dilatant de la cartouche qui explose est uniformément appliquée à la paroi du trou de forage par l'intermédiaire du gel et l'on obtient du charbon en blocs.
Les exemples qui suivent sont présentés comme illustration de mise en oeuvre préférée de l'invention:
Exemple 1
Un trou de 2,13 mètres de profondeur et de 4,44 centimètres de diamètre a été foré dans un front de taille en tunnel à 0,91 mètre au-dessus d'un havage dans une veine de charbon. Trois cartouches de 3,1 centimètres sur 20,3 centimètres d'un explosif autorisé ont été attachées à l'une des extrémités d'une longueur
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de 1,82 mètre de'Primacord de 3,24 gra res. Une capsule explosive électrique a été attachée à l'autre extrémité du Primacord.
Ces cartouches de dynamite amorcées ont été introduites dans le trou
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et environ 2,8 litres d'un gel composé d'eau, de 0,5% de crrboxyméthylcel11.l10se et de 0,1% de Al 2(SO4)3 ont 4té 1-ltro<.liill; force dans le trou par de l'air comprimé. Lorsque le trou @
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,rempli jusqu'à la marque de 1,82 mêtre, un bouchon de bourrage classique a été introduit et dilaté. Lorsqu'on a fait exploser la dynamite, le charbon a été abattu dans une très bonne dimen- sion de blocs et avec une notable réduction de la poussière, de la fumée et des vapeurs par rapport à un tir classique.
Exemple 2.
On a chargé un tir de la même manière que dans l'Exemple 1, à la différence que seulement deux cartouches de 3,1 centimè- tres sur 20,3 centimètres ont été employées. A nouveau ce tir a fait descendre le charbon dans une excellente dimension de blocs avec une remarquable réduction de la poussière, de la fumée et des vapeurs.
Exemple 3.
Un troisième trou disposé de manière analogue a été chargé avec trois cartouches de la dynamite autorisée, qui étaien attachées à l'une des extrémités d'une longueur de 61 centimètres de "Primacord". Une capsule explosive électrique était attachée à l'autre extrémité du "Primacord".Le gel a été introduit de la même manière et le trou fermé de façon étanche avec le bouchon de bourrage. Ici encore, le tir fit descendre du charbon dans une excellente dimension de blocs avec une réduction analogue de la poussière, de la fumée et des vapeurs.
Exemple 4.
Un quatrième trou de mêmes dimensions a été tiré de la même façon, à la différence que deux cartouches de 3,1 centimè- tres sur 20,3 centimètres de la dynamite autorisée étaient attachées à l'une des extrémités d'une longueur de 61 centimètres de PPrimacord". Le gel a été introduit de la même manière et le trou fermé de'façon étanche avec un bouchon de bourrage. Une fois de plus, ce tir fit descendre du charbon dans une excellente
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wsinjorF de blocs grande réduction de la poussière.. de la fumée et des vapeurs.
Bien qu'on ait utilisé une dynamite autorisée pour abattre du charbon dans ces exemples, il doit être bien entendu que
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la présente invention n'est pas limitée a des opérations d'exploi- tation charbonnière ou à l'emploi d'explosifs autorisés. De toute manière on peut employer n'importe cuel type désirable de charge explosive ou productrice de gaz, par exemple les "Hydrox",
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"Airdox" Carcoxl, bien connus et autres similaires. Canuse inélJ.(lué, l' E.'ri1ploi d'explosifs est nrérXr± dans le présent procède da fait oue les explosifs sont gén4ralement moi.ns coûteux que le:7 ensembles producteurs de gaz étudies ci-dessus.
Fn outre, il est beaucoup plus facile de faire varier la force d'une charge,
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lori,qu5on emploie des explosifs que lorsqu'on emploie un régi- pient type pouvant se briser, comme dans le cas de charges non détoranmtes productrices de gaz. Toutefois, il est visible nue,
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sans bénir compte de la source d'énergi.e, l'emploi du 7el selon l'invention permet un transfert uniforme à la paroi d'un trou de forage'de la force engendrée.
Exemplee
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Un trou profond de 2f9 centimètrps pt ayant lm diarê-trce rie 4,1.4 centimètres a été fore dans un front co t:i:l.7 r- "'n i:mm,"J 0,91 mètre environ Ru-deS5lê.3 d'un havane ('ans tire, ve3nm de i.'I1;T'm'1 Une capsule explosive électrique 4-t-'Lt ati cher-- -' une c<irt<;veli<1 sur trois de 3,1 centimètres sur ?o,3 crlt:i.È-yrr.: n. 'n.r1(! (') !'I('
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explosive de C?'l'TInT!.'tP autorise. 61 centimètres environ du 0 ru trou (lp forage furent rpr<,pli.; 4'un ge;1 de bcnontte j 1],1.
Li Cf<itrttP P T1.0:=VP fut ensuite introduit: t : '',. 3- trou '--}" 1'(.;"':, '-:: 1'!['uiÈ:re ce oue la crtouch 1'1"1 1/:e , 1&. <.c:wx;i.il-1> -:r.1<, ." ;." ±1 r:(.tT iGu= Foit 7a plus <'.u forl''i, 1- ro5r I: ;¯:.T rt-- t '' ,
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vers le fond du trou à travers le gel de manière à ce que, par le déplacement dùdit gel, toute la charge explosive soit entièrement recouverte. Le reste du trou de forage fut ensuite rempli avec un supplément de gel de bentonite jusqu'à environ 15,2 centimètres de l'entrée. Un bouchon de bourrage fut ensuite dilaté dans cette section de 15,2 centimètres.
Lorsqu'on fit exploser la dynamite, le charbon fut abattu dans une excellente dimension de morceaux et avec une notable réduction de la poussière, de la fumée et des vapeurs en comparaison d'opérations de tir classiques., c'est-' à-dire effectuées en l'absence du gel.
Dans les exemples, le gel a été introduit dans le trou au moyen d'un cylindre à pression rempli d'air comprimé qui exerçait une pression d'air sur le gel dans un réservoir et le forçait à passer à travers le tube et dans le trou. Il est évident que ce cylindre à pression peut être aisément remplacé par d'autres moyens et, en fait, l'emploi d'une pompe classique comme la pompe Moyno est préférable.
Quoiqu'ait été souvent employé un gel comprenant de l'eau
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de la carboxyméthy1ce11ulose et un agent de précipitation comme le sulfate d'aluminium, et quoique des gels de gomme guar et de gélatine soient avantageusement employés, des gels de bentonite sont préférables tant au point de vue de l'économie que du fonc- tionnement. On peut employer toutefois d'autres agents gélifiants pour gélifier l'eau, tels que par exemple :
des produits cellulosiques solubles dans l'eau comme la
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carbo.xy-m4thylcellulose, la carboxyméthylcel7.v.lose de sodi.i.m la mthylcellu1ose, l'hydroxyméthyl et l'hydroxyéthylcellu-- lose et le sulfate de cellulose, l'alcool polyvinylique, l'acide polyacrylique, ses copolymères et sels,
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les eopolymères ëi' anhyêrià e me..1éic:ue avec du styrène ou d,- l'acétate vinyli@ue, le sulfonate vinylique de sodium, les alinates, l'amidon, les gommes nat urelles, la graine de psyllium, les fèves de caroube; la "mousse d'Irlande".
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des protéines ani'!1alt?s cornue la glu et la c;-çf7n.;.
Il <P<1; n.st1!r>?llpmpnt désirable, Dour 1 "?cono(1i. et la simJlici.tÂjI dp choisir des aentsiont il ne faut aae de petites quantités pour obtenir un gel aya1t la viscosité désirée. De prs>1'±reifi¯ciJ ¯, l ça tel aura une viscosité telle qU'il restera dans le troll, même si celui-ci est incliné de 20-30 an-dessus de l'horLo:rt.l.e.
Comme il est dit plus haut, le gel de bentonit'=! ust celui prfré. C'est une terre de silicate el' alu."ninht'11. Il a été trouvé ,lU' au moins 10 pour cent en noids ,ne benbnnite dispersée dans de 1' eau forme un Pel d'ilne consistance convenable et ne coi,il< '!las hors ( trou de forage, 'TIê!"le si ce dernier a. une lr}8re Inclinaison.
Le gel de bentonite à utiliser suivant la présente invantion
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est aisément dispersé dans l'eau. Un pro<à<S<4 cO!J1:1od e pour f2),1'iquer ce gel consite à recycler l'eau pour le gel ?i trarr# une nompe centrifuge ordinaire et 3 a jouter graduellement 'Je la bentonite séche à l'eau. Le sel =orrà4 est thixotrooiquej CI':! oui le rend "vir1er ent facile à poncer. Il a été trouvé !'J8 10 ' 12 de bentonite dans le gel sont très 'lvan taeu;('!":r':1t e-'rmJ 0',-/':3. De::: concentrations inférieures à cet intervalle sont souvent tel.1p- )f1l3'nt claires qu'Ll se produit des -ourles ce ;1 hors du i=.r<>11.
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Bien au'on puisse employer des concentrations supérieures à cet intervalle si on le veut, il n'en résulte en général aucun avan- tage particulier supplémentaire.
Les gels de bentonite sous la forme préparée pour utilisa- tion dans la pratique de .la présente invention sont remarquablement stables et peuvent être stockés pendant de longues périodes de temps, sans que l'eau se sépare du gel.
Suivant l'invention, les gels de bentonite tels qu'ils sa- appliques dans la pratique de la présente invention pour abattre du charbon fournissent une réduction particulièrement notable de fumée, de poussière et de vapeurs. De plus, les dispersions simplifiées et le pompage de la bentonite, comme décrit plus haut, permettent aisément l'entourage complet de l'explosif par le gel dans le trou de forage par suite de sa faible viscosité aux concentrations employées. Il ne se'produit aucune corrosion en employant la bentonite de cette façon.
Comme illustré, l'emploi d'un bouchon de bourrage est désirable., mais non essentiel, puisque le gel transmet la force de l'explosion ou des gaz en dilatation à. la paroi du trou avant qu'elle soit chassée de force hors du trou au moment du tir. De plus 1.'emploi d'un gel au lieu d'eau évite la nécessité de saturer toutes les strates de fluide, la nécessité de maintenir ce fluide sous Dression et la nécessité' de fermer pratiquement hermétique- ment l'entrée du trou de forage. Les avantages de l'invention sont mulipliés par l'accroissement du nombre de trous. Tous les avantages de l'emploi (l'un fluide sont donc obtenus avec beaucoup plus d'économie et de facilité dans l'opération de tir.
En outre, la réduction de la fumée et des vapeurs rend possible l' emploi du procédé de l'invention dans des opérations en poste et, de plus, permet aux mineurs eny@gés dans les traveax de tunnel de @@rher
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sur les lieux de l'E'::-:D1osion beaucounblus tôt ru' av,'(' 1, s <. ¯v-
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sif's autorises communément empJ oy6s. Le procède selon l'invention neut être employé dans le tir 2. trous multiples avec des techniques de retar08npnt soit r'^ul3.Pr, soit bref.
R ii '? Fi D I C A T ION 1.- Procédé de tir de ruines, caractérise en ce qu'on i.ntroduit dans un trou de forage une charge Droductrice de ga: .Y)11t un volume sensiblement inférieur à celui de ce trou, on remplib nratiouement 1';>inace restent d?ns le trou avec un gel non car..1-
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bustible et non explosif, et on fait partir la charge productrice de gaz,