Forage au marteau pneumatique

Forage au marteau pneumatique

Le forage au marteau pneumatique est une version modernisée du forage à câble ou du forage à agitateur, mais avec des améliorations significatives pour un forage plus rapide. Le forage au marteau pneumatique utilise toujours les mêmes tiges de forage, retirées de la machine et insérées dans le puits, fixées au sommet du marteau pneumatique. Ces tiges de forage reçoivent la rotation de la tête ou du disque rotatif et la transmettent au marteau pneumatique. Cette rotation maintient la forme ronde du trou et permet d'utiliser un foret qui ne le remplira pas complètement.

Un foret rond plein ne permettra pas d'extraire les déblais du fond du trou. Par conséquent, le foret utilisé doit avoir la forme adéquate pour permettre l'évacuation des déblais par le dessous. Il est donc nécessaire de faire tourner le foret pour conserver la forme ronde du trou.

Comme pour le forage rotatif pneumatique, l'air est acheminé le long de la tige de forage jusqu'au marteau pneumatique. Le trajet de l'air est similaire à celui de la figure 4 : les flèches en pointillés indiquent que l'air traverse le centre de la tige de forage, passe devant le marteau, puis remonte à la surface depuis le marteau et l'extérieur de la tige.

L'action de forage du marteau est provoquée par la poussée du piston à l'intérieur du marteau, qui heurte le sommet du trépan. Ce dernier percute alors la formation. L'air est ensuite redirigé par un mécanisme de soupape sous le piston, ce qui provoque son soulèvement. Lorsque le piston atteint le sommet du cylindre dans lequel il se trouve, la soupape commute à nouveau, permettant à l'air de pénétrer au-dessus du piston, le forçant à descendre pour le prochain impact sur le trépan.

On pourrait comparer cela à l'enfoncement d'un trépan dans le sol, puis à son impact avec une masse. Mais ici, l'action de martelage est réalisée grâce à l'utilisation d'air et d'un piston. Bien que les conceptions des impacteurs varient, ils fonctionnent tous essentiellement sur le même principe : l'air pousse le piston vers le bas, le soulève, puis le repousse vers le bas.

Les forets utilisés avec les impacteurs sont interchangeables ; vous pouvez donc les retirer de l'impacteur et les affûter. La figure 5 illustre un foret de type X, et la figure 6 illustre un foret de type X à enfoncement, un foret de type X standard et un foret à denture sphérique à enfoncement. Les forets fonctionnent différemment selon les formations ; chaque foreur apprend donc par essais et erreurs quel foret convient le mieux à sa formation, puis continue à utiliser ce type de foret.

Lorsque l'impacteur fore, le piston percute le foret, qui à son tour percute la surface de la formation creusée. Cependant, la vitesse de rotation du foret varie. Ces vitesses varient de 400 à 1 200 vitesses par minute, selon le marteau et sa pression de fonctionnement. La question de savoir quelle marque de marteau et quelle pression de fonctionnement du marteau forent le plus rapidement fait l'objet de nombreux débats. Vous constaterez sans doute que les conditions varient d'une formation à l'autre et que certains forets sont plus performants que d'autres. Mais le principe de fonctionnement reste le même. Lorsque le trépan percute la formation, les débris sont expulsés et l'air évacué par le bas du trépan les soulève et les ramène au sol, à l'extérieur du marteau et de la tige de forage. Lorsque les débris et/ou la poussière sont évacués par le haut du puits, la vitesse diminue immédiatement, le flux d'air n'étant plus restreint. Les débris retombent donc au sol, aux abords du puits. Plus les débris ou la poussière sont fins, plus ils volent loin avant de retomber au sol.

Une fois que le marteau a foré le nouveau trou à la même profondeur que la tige de forage à laquelle il est connecté, le forage s'arrête et la tige de forage est déconnectée de la tête rotative ou du Kelly (selon le type de machine utilisée). Une nouvelle tige de forage est ensuite insérée entre la tige de forage existante et la tête rotative ou le Kelly dans le puits. Vous pouvez ainsi poursuivre le forage jusqu'à la profondeur supplémentaire de la nouvelle tige de forage.

Plus vous forez en profondeur, plus il vous suffit d'ajouter une nouvelle tige de forage. La profondeur de forage de la machine n'est limitée que par son poids, car plus le trou est profond, plus le nombre de tiges de forage augmente et plus le poids de la machine s'alourdit. Dans un trou humide, la profondeur de forage est limitée par la pression exercée par l'eau sur le piston au fond du trou. Cette pression finira par égaler la pression de l'air injecté en haut du trou.

En ce qui concerne le forage rotatif pneumatique et le forage au marteau pneumatique, il suffit de préciser que, lorsqu'il y a beaucoup d'eau dans le puits, il devient pratiquement impossible de forer plus profondément avec une foreuse pneumatique, car le poids de l'eau réduit l'efficacité du marteau.