Réponse courte
En foration de la roche, il existe deux systèmes de base, et la différence tient à l'emplacement du marteau. Dans le système avec marteau hors du trou (top hammer), la frappe est produite en tête, sur la machine, et transmise vers le bas le long des tiges de forage ; il est rapide, mais la perte d'énergie augmente avec la profondeur. Dans le système avec marteau fond de trou (DTH), le marteau se trouve juste derrière le taillant, à l'intérieur du trou ; il n'y a pas de perte de transmission, ce qui le rend supérieur pour les trous profonds et rectilignes. Le choix du taillant part de cette différence de système et y ajoute la dureté et l'abrasivité de la roche.
Deux systèmes, deux chemins pour l'énergie
Dans le système avec marteau hors du trou, l'énergie de frappe est transmise du marteau situé sur la machine jusqu'au taillant par un train de tiges. Chaque raccord de tige fait perdre un peu d'énergie ; c'est pourquoi la vitesse de foration baisse à mesure que le trou s'approfondit, et le risque de déviation du trou augmente.
Dans le système DTH, le marteau se trouve juste derrière le taillant et progresse à l'intérieur du trou. Comme la frappe est appliquée directement au taillant, la profondeur n'entraîne pas de perte d'énergie. Le trou reste aussi plus rectiligne.
En pratique, cela signifie : pour des trous peu profonds et nombreux, le système avec marteau hors du trou est plus rapide et plus économique ; pour des trous profonds, rectilignes et de grand diamètre, le DTH est supérieur.
Ce que dit la géométrie d'un taillant à boutons
- Forme des boutons : les boutons balistiques (pointus) progressent plus vite dans une roche tendre à mi-dure ; les boutons sphériques durent plus longtemps dans une roche dure et abrasive.
- Disposition et nombre de boutons : les boutons frontaux réalisent la foration, les boutons de calibre maintiennent le diamètre du trou. Si les boutons de calibre s'usent prématurément, le trou se rétrécit et le taillant se coince.
- Géométrie de la face : face plate, face concave ou face à centre abaissé ; le choix dépend du type de roche et de la vitesse de foration recherchée.
- Trous de soufflage : ils sont conçus pour évacuer hors du trou les débris de foration ; leur obstruction réduit directement la vitesse de foration.
Logique de choix selon le type de roche
Dans une roche tendre et peu abrasive, un taillant à boutons balistiques progresse vite et l'usure des boutons est lente. Le critère principal est ici la vitesse de foration.
Dans une roche dure et abrasive, on préfère un taillant robuste à boutons sphériques. La vitesse de foration baisse, mais la durée de vie du taillant augmente nettement ; si l'on tient compte du temps passé à changer de taillant, le rendement total est plus élevé.
Dans une roche fracturée présentant des discontinuités, le risque de coincement du taillant augmente ; dans ce type de formation, l'état des boutons de calibre doit être contrôlé plus souvent.
Ce choix doit être revu à mesure que les couches changent dans une même carrière ; figer un seul type de taillant pour toute la carrière fait perdre du rendement.
La bonne façon de mesurer la durée de vie d'un taillant
Mesurez la performance d'un taillant non pas en nombre de trous forés, mais en mètres forés. Si la profondeur des trous varie, le nombre de trous est trompeur. Le coût par mètre est la seule façon honnête de comparer différents types de taillants, et tenir ce relevé ne prend que quelques minutes.
Les erreurs de travail qui raccourcissent la vie du taillant
- Soufflage insuffisant à l'air ou à l'eau : si les débris ne sortent pas du trou, le taillant broie à nouveau le matériau qu'il a déjà coupé et les boutons s'usent rapidement.
- Pression d'avance excessive : appuyer trop fort le taillant sur la roche casse les boutons sans augmenter la vitesse de foration.
- Continuer avec un taillant usé : une fois les boutons de calibre usés, le trou se rétrécit, le taillant suivant se coince et les tiges de forage sont sollicitées.
- Mauvaise association tige et taillant : une combinaison dont la géométrie de raccordement ne correspond pas fait perdre de l'énergie et fatigue l'assemblage.
- Laisser passer le moment de l'affûtage : un taillant affûté régulièrement fore au total plus de mètres qu'un taillant utilisé jusqu'à épuisement sans affûtage.