Le 15 mars 2012, le Groupe Français de l`Energie Explosive de la

Le 15 mars 2012, le Groupe Français de l’Energie Explosive de la Société de l’industrie minérale, le Comité
Français de Géologie de l’Ingénieur et le Comité Français de Mécanique des Roches organisent, à MINES
ParisTech, 60 Boulevard Saint-Michel, 75006 PARIS, salle L109, de 14:30 heures à 18:00 heures une demijournée technique dont le sujet est : “Interactions Massif Rocheux-Energie Explosive – Maîtrise des
vibrations et des endommagements”.
Les résumés des interventions retenues sont donnés ci-dessous :
14h30 – 15h00
Anne-Charline Sauvage (Egide Environnement) : “Prise en compte des discontinuités du massif à miner
dans la conception du plan de tir”
Nos expériences de minage de ces dix dernières années mènent au constat que dans le domaine du
minage, il y a très peu de problèmes insolubles liés au massif rocheux. Effectivement, nous rencontrons des
déviations des forages liés à la non prise en compte de l’influence de certaines discontinuités de la roche,
des problèmes de fonctionnement d’explosifs ou d’amorçage liés à une mauvaise anticipation des
caractéristiques d’une matrice de roche ou d’une famille de discontinuités… Cependant notre métier
consiste à utiliser les paramètres du minage pour régler ces difficultés.
Les outils destinés à la reconnaissance du massif rocheux et adaptés aux opérations de minage sont en
cours d’élaboration ; certains sont très au point et arriveront dans les prochaines années. Nous anticipons
leur intégration dans le processus du minage, et nous utilisons pour cela le retour sur expérience de
l’intégration des systèmes de levés de front 2D et 3D. Même si l’outil est adapté, que le personnel est
formé, l’exploitation doit lui permettre de réaliser, en sécurité et dans l’ordre, les différentes étapes de
mesure, d’analyse des résultats, d’adaptation de l’implantation, du chargement et/ou de l’amorçage, qui
sont très souvent parfaitement décrites dans les procédures mais aussi souvent difficiles à mettre en
œuvre. Il est très probable que l’utilisation d’un nouvel outil de reconnaissance du massif rocheux
rencontrera les mêmes difficultés : l’étape d’interprétation des résultats sera nécessaire et, très
concrètement, aura une traduction “temps” non négociable dans la procédure de minage. Mon avis est que
nous pouvons d’ores et déjà faire des progrès notables dans la reconnaissance et le suivi du massif rocheux
à miner sur site, en changeant la méthode d’approche : le rocher à miner n’est pas envisagé comme une
masse homogène mais par ces discontinuités et leurs variations. Cette démarche formalise une approche
intuitive des bons mineurs basée sur leur expérience qui concerne la dureté de la roche et l’état de
cohésion du massif, et qui répond à la question “comment va travailler l’explosif”.
L’exposé reprend les quelques données fondamentales sur les produits pour comprendre et reconnaître
l’influence du massif rocheux sur le fonctionnement de l’explosif mis en œuvre.
Puis le massif rocheux et ses relations avec les résultats du minage sont étudiés à travers quelques
exemples qui permettent de présenter la démarche de récupération des informations utiles et les réponses
techniques envisageables.
La connaissance de l’influence du massif rocheux sur le tir permet d’optimiser le travail des produits
explosifs et des systèmes d’amorçage, d’assurer la sécurité des opérateurs et des riverains, de réaliser une
charge reproductible pour la modélisation sismique, et de réduire la gêne des riverains.
15h00 – 15h30
Daniel Billaux (Itasca Consultants SAS) : “Simulation numérique hybride, continue/discontinue, de
l’interaction entre explosif et massif fracturé”
Cette intervention décrit les résultats, à l’heure actuelle, d’un projet de développement piloté par un
consortium de compagnies minières, de fournisseurs d’explosifs et de matériel.
Il s’agit de construire un simulateur numérique du processus d’abattage à l’explosif basé sur la physique, y
compris la détonation des matériaux explosifs, l’interaction roche/explosif en champ proche et
l’endommagement qui en résulte, la fragmentation et la formation du marin. Une première étape de la
simulation est la caractérisation de l’explosif : densité, extension de la réaction, équation d’état, vitesse de
détonation. Ces éléments sont les entrées d’un modèle hybride, comprenant un cœur axisymétrique
Différences Finies continu couplé à un modèle Eléments Discrets simplifié. La simulation mécanique est
couplée à un modèle simplifié d’écoulement de gaz représentant les produits de réaction gazeux à haute
pression. Les gaz en expansion contribuent par leur pression à la projection des fragments de roche.
Quelques tests de validation, de l’échelle du laboratoire à celle du gradin de mine à ciel ouvert, sont
présentés pour illustrer la méthode.
15h30 – 16h00
Thierry Panigoni (CETU) : “Retour d'expérience sur la maîtrise de l'incidence des tirs en milieu urbain”
L'utilisation des explosifs pour des chantiers en milieu urbain reste délicat et est appréhendée par de
nombreuses personnes (riverains, personnes publiques, maître d'ouvrage...). Les mesures des vibrations
générées par les explosifs sont le seul moyen de contrôle pour protéger le bâti environnant. Leurs analyses
permettent d'optimiser l'emploi des charges explosives en fonction des résultats.
Le CETU a participé, en tant qu'assistant à la maîtrise d'œuvre, à la réalisation d'un puits à l'extrémité du
chantier de prolongement de la ligne B du métro de Lyon entre Gerland et Oullins (69) ainsi qu'à
l'excavation de la galerie de sécurité du tunnel de la Croix-Rousse (69) en tant que contrôle externe pour le
compte de l'entreprise.
L'exposé s'articulera autour des principaux points du retour d'expérience du suivi vibratoire.
16h00 – 16h30
Valérie Sellier (EDF) : “Maîtrise des vibrations dans les chantiers de terrassement à l’explosif à l’air libre
et en souterrain : retours d’expériences d'EDF de quelques chantiers à fortes contraintes»
Dans le cadre de ses activités de production et d’exploitation, EDF réalise des chantiers de terrassement au
rocher nécessitant le recours à l’utilisation d’explosifs. La présence d’ouvrages et matériels sensibles à un
déplacement (centrale nucléaire, barrage, vannes, poste de transformation) à proximité immédiate de ces
chantiers constitue une forte contrainte notamment en matière de maîtrise des vibrations, activité qui
représente un réel enjeu vis-à-vis de la sécurité et de la poursuite d’exploitation.
Après avoir présenté brièvement les chantiers en cours de réalisation et leurs applications, un focus sera
porté sur les travaux réalisés sur le site de Flamanville (50) pour la construction de la première centrale de
type EPR, et sur le site de Chooz (08) pour la construction d’un laboratoire souterrain d’observation des
Neutrinos dans le cadre d’une mission pour le compte du CNRS.
Le site de Flamanville constitue un site d’expérimentations unique puisqu’il a été le siège entre 2006 et
2009 de terrassements :
- à l’air libre pour la construction de la plate-forme devant recevoir les principaux bâtiments,
- d’un puits de 5,50 m de diamètre et de 160 m de profondeur,
- et enfin en souterrain pour la mise en place du tunnelier devant assurer le creusement des galeries
de rejet en mer, la solution initiale de terrassements en méthode traditionnelle ayant été écartée
pour respecter le planning.
La présence des deux tranches en exploitation, parfois à faible distance, a fortement pesé sur l’élaboration
des plans de tirs et a conduit à leur adaptation permanente en fonction de la géologie. Les terrassements
ont été réalisés dans des roches dures (granite et cornéennes). Au final environ 300 000 m3 ont été
terrassés pour la plate-forme, à partir de 271 tirs. Deux tirs ont conduit à un dépassement des seuils
sécuritaires retenus sur les ouvrages. Deux autres tirs ont été à l’origine de projections, conduisant
temporairement à un arrêt des travaux et à une modification de la procédure d’exécution.
Le terrassement du puits de rejet et des galeries de démarrage et de recul du tunnelier a été réalisé
intégralement dans les cornéennes. Au total 42 tirs réalisés sur la période mai 2007 - octobre 2008 ont
permis de terrasser 110 m de puits. 13 plans de tirs ont été élaborés afin de s’adapter au mieux à la
géologie et aux objectifs de blocométrie et de rendement. La dérive de planning liée à différents
événements indépendants de l’utilisation d’explosifs a conduit à l’abandon du puits à terre à la cote –
110 NGF et au choix du creusement des galeries sous la mer au moyen d’un tunnelier à partir de la cote –
26 NGF. Pour cela, le montage du tunnelier a nécessité la réalisation à l’explosif des travaux de réalésage du
diamètre de 5,50 m à 10 m et la création de galeries de démarrage et de recul de longueur respective 13 et
30 m. Les 15 tirs (3 pour le réalésage du puits et 12 volées pour les galeries) se sont déroulés intégralement
dans les cornéennes, et un seul tir a conduit à un dépassement de seuil sur un capteur placé à proximité sur
un ouvrage fraîchement bétonné.
Le site de Chooz est accueillera prochainement le laboratoire Neutinos exploité par le CEA CNRS. EDF
assure actuellement la maîtrise d’œuvre des travaux de terrassements. Le projet NEUTRINOS prévoit la
réalisation d’une petite caverne souterraine (24 m de longueur, 12 m de portée maximale, 14 m maximum)
située à environ 400 m au Nord-Est des Bâtiments Réacteurs des deux tranches en fonctionnement du
centre électronucléaire de CHOOZ B (08). Les terrains concernés les terrassements sont majoritairement
des schistes sériciteux plus ou moins fracturés. La forme en U du tracé de la galerie a conduit à réaliser les
terrassements en travers bancs et contre le sens du pendage en début de galerie, puis en direction, et enfin
en travers bancs dans le sens du pendage en fin de galerie et pour la caverne. Les plans de tirs ont été
adaptés en fonction de la nature des terrains et des contraintes fortes liées aux tranches en exploitation.
L’analyse des signaux a été réalisée en fonction de la direction d’excavation. Les premières informations
issues de ces travaux en cours concluront cette présentation.
16h30 – 17h00
Lionel Lorier (SAGE Ingénierie) : “Tir en zone instable : retour d’expérience sur le site de l’éboulement des
Rochers du Néron en Isère”
Le site des rochers sur NERON au-dessus du hameau de Ripaillère de la commune de St-Martin-le-Vinoux
(Isère) présente une falaise de calcaires Urgoniens d’une puissance de l’ordre de 170 m. Ces falaises
dominent un cône d’éboulis au pied duquel sont construits une cinquantaine d’habitations.
Dès 2006, un risque d’éboulement important d’une colonne de volume total égal à 6 000 m3 a été identifié.
Cette colonne est en fait constituée par un empilement de blocs rocheux instables dont certains ont un
volume unitaire proche de 2 000 m3. Le diagnostic réalisé en falaise associé à la réalisation de calculs
trajectographiques a permis de mettre clairement en évidence un risque important de probabilité
d’atteinte des premières maisons implantées les plus en amont dans le versant. Dès lors, a été mis en place
rapidement une surveillance rapprochée de la masse instable à l’aide de capteurs à fil INVAR couplés à une
centrale d’acquisition autonome avec transmission des données par radio et GSM aux différents services en
charge de la gestion du risque.
En parallèle des travaux de protection ont été mis en œuvre en urgence en pied de versant pour constituer
un merlon pare-blocs de 300 ml et de 9 m de hauteur à l’amont des principales maisons les plus exposées.
La surveillance de la masse instable réalisée en continu, a permis d’identifier de nombreuses phases
d’activités dont celle d’août 2011 qui a conduit à un éboulement partiel de la colonne instable dont le
volume a été estimé à 2 000 m3. L’évacuation de la zone habitée en pied de versant a pu être réalisée six
heures avant l’éboulement grâce à la surveillance mise en place. Dix sept blocs rocheux d’un volume
unitaire compris entre 10 et 20 m3 ont été arrêtés par le merlon de protection.
Compte tenu des risques résiduels d’éboulement en présence, il a été décidé de procéder au minage de la
masse résiduelle encore en falaise, dont le volume a été estimé à 4 000 m3. Ces travaux de minage ont
nécessité la mise en place d’importants moyens humains et techniques ainsi que des procédures de
réalisation et de sécurité adaptées (plan ORSEC). Ces travaux ont été menés en 10 semaines et ont
nécessité l’utilisation de près de 370 kg d’explosif. Le plan de tir établi a permis de générer des blocs de
taille unitaire maxi de l’ordre de 10 m3 (qui ont tous été arrêtés par le merlon) et de limiter les désordres à
l’arrière de la masse purgée dans un contexte rocheux fracturé. Le tir qui a eu lieu à la mi-décembre a
permis de sécuriser définitivement ce secteur de la commune de St-Martin-le-Vinoux particulièrement
vulnérable.
La manifestation sera gratuite et il n’y aura pas, par conséquent, d’inscription préalable.