Progrès dans la technologie de forage DTH hydraulique et hydraulique.

1. Avantages des marteaux perforateurs hydrauliques

1. Pression hydraulique élevée : généralement comprise entre 10 et 25 MPa, avec une tendance vers des limites plus élevées. Cette valeur est plusieurs fois supérieure à la pression pneumatique.

2. Puissance de sortie élevée : généralement comprise entre 5 et 20 kW. Certains modèles, comme le COP4050 d'ATLAS et le HL2000 de TAMROCK, atteignent 40 kW, tandis que le HL4000 atteint 70 kW.

③ Vitesse de perçage rapide : atteint généralement une vitesse de perçage de 1 à 3 m/min.

④ Haute efficacité : Le rendement des marteaux perforateurs hydrauliques peut atteindre 50 %, et les pompes hydrauliques sont plus efficaces que les compresseurs d'air. Par conséquent, la consommation énergétique globale est nettement supérieure à celle des marteaux perforateurs pneumatiques.

2. Inconvénients des marteaux perforateurs hydrauliques

1 Perte de transmission d'énergie : Étant donné que le marteau perforateur est situé au sommet de la tige de forage, les pertes de transmission d'énergie augmentent avec la profondeur du trou, ce qui entraîne une diminution de la vitesse de forage.

② Usure élevée des tiges de forage : À mesure que la puissance des marteaux perforateurs hydrauliques augmente, les contraintes sur les tiges de forage augmentent également, ce qui entraîne des taux de dommages plus élevés. Bien que des technologies comme le forage par tubage d'Atlas Copco contribuent à réduire les contraintes, elles augmentent les coûts et ne résolvent pas complètement le problème, limitant ainsi la puissance de sortie de la foreuse. Par exemple, alors que la puissance nominale du COP4050 est de 40 kW, seulement 30 kW sont utilisés pour le forage en profondeur afin de minimiser les contraintes sur l'équipement.

③Déviation du trou de forage : les tiges de forage subissent à la fois des forces d'impact et un couple, ce qui entraîne une flexion et une déformation, ce qui réduit la précision du trou de forage.

3. Avantages deFond de trou (DTH)Exercices

① Aucune perte de transmission d'énergie : le marteau impacte directement leforet, éliminant le besoin de transfert d'énergie d'impact via la tige de forage, garantissant une vitesse de forage constante quelle que soit la profondeur.

2. Forages droits : La tige de forage présente une grande rigidité, n'est pas soumise aux forces d'impact et transmet uniquement le couple avec une pression axiale minimale. Cela évite la flexion et la déformation, garantissant des forages droits et réguliers. Les foreuses fond de trou sont plus performantes dans les formations fracturées, les strates inclinées ou les roches de dureté variable.

③ Élimination efficace des débris : le moyen d'alimentation sert également de moyen de rinçage, nettoyant en profondeur le trou de forage et évitant le forage excessif.

④ Faible bruit : Étant donné que l'impact se produit au fond du trou de forage, le bruit est nettement inférieur àforets à percussion.

⑤ Large applicabilité : à l'exception des formations très molles, les foreuses DTH fonctionnent de manière optimale dans tous les types de roches, surpassant les foreuses à marteau supérieur en termes de diamètre et de profondeur de forage réalisables.

Compte tenu de ces avantages, le forage DTH est largement considéré comme le meilleur choix, avec 90 % des carrières britanniques adoptant cette méthode.

4. Inconvénients des foreuses DTH pneumatiques

1 Faible pression et puissance : Le principal inconvénient des foreuses fond de trou pneumatiques est leur faible pression d'air et leur faible puissance de sortie, ce qui ralentit la vitesse de forage. Bien que les progrès aient permis d'augmenter la pression d'air à 2,5 MPa, celle-ci reste bien inférieure à la pression hydraulique des marteaux perforateurs. De plus, les compresseurs d'air haute pression sont coûteux, nécessitent des entraînements puissants, sont plus bruyants et perdent considérablement en efficacité en altitude.

2. Faible efficacité énergétique : les foreuses DTH pneumatiques consomment trois fois plus d'énergie par mètre foré que les foreuses hydrauliques.

5. Applications de l'hydrauliqueMarteaux DTH

Pour combiner les avantages des marteaux perforateurs hydrauliques (haute pression et efficacité) et des foreuses DTH (forages droits), l'entreprise allemande Hausherr a développé la « foreuse DTH hydraulique rapide » au début des années 1990. Ses mécanismes de rotation et de percussion sont tous deux à entraînement hydraulique. Le marteau est équipé de deux conduites d'huile pour l'alimentation et le retour. Les foreuses rapides sont disponibles en trois diamètres : 90 mm, 115 mm et 150 mm, adaptés aux forages de 100 à 125 mm, 127 à 156 mm et 168 à 230 mm de diamètre respectivement.

Un test comparatif entre le Rapid et la foreuse DTH pneumatique HBM80S de Hausherr a montré que, pour des diamètres de forage identiques (125 mm) et des profondeurs (36 m), le Rapid présentait des avantages économiques significatifs avec des ratios de puissance moteur, de consommation de carburant et de consommation d'huile de lubrification inférieurs de 0,46, 0,46 et 0,47, respectivement.

6. Applications des marteaux hydrauliques à eau

L'entreprise suédoise LKAB et sa filiale G-Drill ont développé le marteau fond de trou à eau Wassara à la fin des années 1980. Utilisant de l'eau de mine filtrée comme fluide, il fonctionne à une pression de 18 à 20 MPa et à des débits de 200 à 300 l/min. Avec une vitesse de forage moyenne de 850 mm/min, il surpasse les marteaux pneumatiques (généralement 320 mm/min).

Le marteau Wassara a démontré des performances exceptionnelles, réduisant notamment de moitié la déviation des forages et augmentant la productivité de 86 % dans les mines de LKAB. Parmi ses applications, on peut citer l'injection de coulis dans le métro à New York et le forage géothermique en Suisse, où il a réalisé un forage de 599,8 m en 5 jours, contre 3 semaines avec les foreuses rotatives traditionnelles.

7. Comparaison : marteaux hydrauliques à eau et marteaux hydrauliques à fluide

Marteaux hydrauliques : utilisent la pression statique de l'eau, obtenant une efficacité et des vitesses de forage plus élevées, adaptées aux applications minières.

Marteaux à fluide : utilisent une pression d'eau dynamique et sont généralement limités au forage géologique avec des pressions plus faibles (0,5 à 4 MPa) et une efficacité (

8. Conclusion

Hydraulique et alimenté par l'eauMarteaux fond de trouIls combinent les avantages des foreuses hydrauliques à percussion et des marteaux fond de trou pneumatiques, offrant une faible consommation d'énergie, des vitesses de forage élevées et des forages droits. L'utilisation d'un seul et même fluide pour la puissance et le rinçage rend les marteaux hydrauliques plus prometteurs pour le développement futur.