Comment garantir 100 % d’avancement en tunnel, limiter les ... · Cycle d’Ingénierie d’un plan de tir en Tunnel Tir Analyse des résultats Calcul de l’avane ... Une simpliité

Emilie Périgois (Synduex-GFEE - Davey-Bickford)

Thierry Bernard (GFEE - TBT), Philippe Cappello (Synduex - EPC France),

Comment garantir 100 % d’avancement en tunnel, limiter les hors-profils et optimiser les temps de cycle?

Agenda • Les Défis

• Définitions

• Relever les Défis avec de l'amorçage conventionnel • Exemple chantier Chavimochic

• L'apport de l'amorçage électronique • Exemple LTF

• Conclusion

Le deux principaux défis

• Avance Maximale • > 95 %

• Zéro Hors Profil

Définition de l’avance

4.0 m forés

3.7 m excavés

Avance = 3.7 m 4.0 m

= 0.92 = 92 % Longueur Excavée

Longueur Forée =

Définition du Hors Profil

Hors profil : S1

Excavation réalisée : Sr

Profil théorique d’excavation : St

Sous Profil : S2

Hors Profil = % S1+S2

St

Définition de l’avance Corrigée

4.0 m forés

Avance = 3.5 m 4.0 m

= 0.92 = 92 %

Di, Si

3.7 m excavés

Df, Sf

Hors Profils = Sf Si

= 1.10 = 10 %

Avance corrigée= = 82 % 92 % - 10 %

Avance en Surface ?

Front : 15 m

Surpronfondeur : 0.5 m

Avance = 15 m 15.5 m

= 0.96 = 96 %

Comment atteindre les objectifs

Mesurer

• Vibrations

• Avance, Profils

• Fragmentation

• Géologie

Analyser

• Vibrations (Charges)

• Endommagement (hors profils)

• Fragmentation

Optimisater

• Maille (Forage)

• Séquence d’initiation

• Charges


• Principe FONDAMENTAL de la face libre


• Séquence doit permettre : • Le maximum de surfaces libres

• De « forcer » le moins possible

• Temps de vidange • Tel que le matériau puisse avancer

• Par trop important pour permettre le foisonnement dynamique

1 2 2

3

4

5 5

6 6

Comment atteindre les objectifs • Adaptation de la maille à

l’aide de: • Sondage de reconnaissance

• Mesure des paramètres de forage

• Calcul de la résistance en compression

• Détermination de la Géologie

Comment atteindre les objectifs • Adaptation de la maille

à l’aide de : • Sismique Réflexion (TSP)

• Détermination de la vitesse des onde P

• Détermination de la Géologie

Comment atteindre les objectifs • Adaptation de la maille, à partir :

• Des Vibrations mesurés à 50 m

SerieTiempo

(ms)Taladros

Carga Total

(kg)

Velocidad de

Particula

(mm/s)

Nº 1 25 2 8.60 6.01

Nº 4 100 2 8.60 5.78

Nº 6 150 2 8.60 2.07

Nº 12 MS 350 2 7.82 2.10

Nº 1 LP 500 2 7.82 2.02

Nº 2 LP 1000 2 7.82 3.36

Nº 3 LP 1500 3 11.73 2.62

Nº 4 LP 2000 2 7.82 2.24

Nº 5 LP 2500 2 7.82 3.28

Nº 6 LP 3000 4 15.64 1.73

Nº 7 LP 3500 4 15.64 3.04

Nº 8 LP 4000 2 7.82 1.40

Nº 9 LP 4500 3 11.73 2.77

Nº 10 LP 5000 16 18.07 1.66

Nº 11 LP 5600 17 12.44 0.80

Nº 15 LP 8000 4 17.20 2.23

Nº 16 LP 8600 2 8.60 2.22


• Mesures des profils excavés • 2D

• 3D

Cycle d’Ingénierie d’un plan de tir en Tunnel

Tir

Analyse des résultats

Calcul de l’avance

corrigée des hors profils

Analyse Sismique

Optimisation

Conception

Perforation

Chargement

2 h

1 h

0,5 h

Comment atteindre les objectifs • Instructions claires et

précises

• Pas de place à l’improvisation

Exemple du Projet CHAVIMOCHIC

Exemple du Projet CHAVIMOCHIC

CONCLUSION

• Est un défi atteignable aux conditions suivantes : • Maintien d’un maximum de surfaces libres au cours de la séquence

• Respect des temps de vidange des trous

• Instrumentation complète (sismique, géologique, profils)

• Ajustement de la maille en fonction de la géologie

• Une analyse de chaque tir pour optimisation

• L’emploi de détonateurs électroniques

Obtenir 100 % d’avance avec zéro Hors profil !

Comment garantir 100 % d’avancement en tunnel, limiter les hors-profils et optimiser

les temps de cycle ?

l’amorçage électronique

Essai sur le projet LYON-TURIN FERROVIAIRE (Ouvrage de reconnaissance

de SAINT-MARTIN-LA-PORTE 4)

Contexte : Travaux 2015-2029

pour le creusement d’une galerie

ferroviaire de 57km (fret et

voyageurs) entre St Jean de

Maurienne et Suze.

57 km

2003-2008

2006-2009 2004-2008

LE PROJET TELT

LES ACTEURS DU SMP4

Mandataire Gérant

Maîtres d’œuvre

Maître d’ouvrage

Montant du projet 391 M€ BC01 : 291 M€ BC02 : 37,3 M€ BC03 : 62,1 M€

LE PROJET EN CHIFFRES DU SMP4

450 personnes

en pic

5824 anneaux

à fabriquer 1 anneau =

7 voussoirs+1 clé +1 radier

1200 tonnes d’explosifs

3 centrales à béton

8 années de travaux

1 usine à voussoirs

4 sites de dépôt

7j/7 24h/24

1,3

millions de m3 de déblais excavés

= 350 piscines olympiques

LA SPÉCIFICITÉ DU CHANTIER SMP4

Une géologie complexe : zone houillère (schistes gréseux)

Forte convergence du terrain : entre 0,25 m et 2,20 m de convergence lors du creusement de la descenderie de Saint-Martin-

La-Porte

OBJET DES TRAVAUX

Excavation traditionnelle de la section 3A et 3B : détonateurs non-

électriques Daveynel utilisation système

M.O.R.S.E

VALORISATION DE L’UTILISATION DES DETONATEURS ELECTRONIQUES EN SOUTERRAIN

Dans le cadre de ce chantier vitrine en souterrain, les entreprises EPC FRANCE et DAVEY BICKFORD ont obtenu l’accord du groupement pour réaliser une campagne d’essais avec

l’utilisation de détonateurs électroniques pour optimiser les temps de cycle.



Objectifs du projet :

Amélioration de la qualité du découpage et diminution des hors profils,

Amélioration du ratio Longueur excavée/ Longueur forée , objectif : 100%

Amélioration de la granulométrie, du foisonnement et de la forme du tas,

Diminution, à terme, du nombre de trous par volée


Méthodologie: analyse comparative (non-électrique vs électronique) prenant en compte :

La durée du cycle

La Qualité du découpage

L’étalement du tas

La granulométrie

Le ratio Longueur excavée / Longueur forée

Les durées de cycle ont été mesurées à chaque étape : foration, chargement du tir, vérification du tir et ventilation, marinage, purge, soutènement.

Des logiciels de photogrammétrie 3D ont été utilisés pour qualifier la qualité des tirs (photogrammétrie du tas abattu, parement et du front) (Logiciels : Pix 4D Mapper Pro & Cloud Compare). Le monitoring 3D a été assuré par la société TBTech.


Les particularités des tirs de mine sur SMP4:

Emulsion fabriquée sur site et pompée en bout de canule (émulsion conductrice)

Jumbo 3 bras robotisé

Tunnel de grande section (> 70 m2) et un nombre de forages important (> 140 u)

Charge spécifique conséquente (> 2 Kg/ m3)


Plan de tir utilisé par le chantier avec des détonateurs non-électriques

Nombre de trous : 141

Explosif : 8kg d’émulsion pompée par trou

Durée du tir : 6,6s


Equipement utilisé pour les tests avec des détonateurs électroniques

Système électronique Davey Bickford : Daveytronic DT-SP Morse EPC, matrice sensibilisée dans un

mélangeur statique en bout de canule


Mode de programmation des détonateurs : utilisation du mode de programmation automatique en ligne.

Préalablement au tir : Téléchargement de la séquence de mise à feu depuis un ordinateur. NB : la séquence intègre le temps de chaque détonateur et l’ordre de raccordement. Lors du chargement du tir : Mise en place d’une ligne bus qui reste connectée à la console de programmation. Le raccordement des détonateurs à la ligne bus dans l’ordre préalablement défini. A chaque raccordement d’un détonateur, l’opérateur n’a qu’à valider le temps proposé.


Mode de programmation des détonateurs : utilisation du mode de

programmation automatique en ligne. Conception du plan de tir avec

utilisation de 2 consoles de programmation (CP) afin de gagner du temps grâce à deux équipes travaillant en simultané : une équipe dédiée à la partie basse du front et une équipe à la partie supérieure

Simplification du raccordement des détonateurs par la matérialisation du cheminement sur le front grâce à deux traceurs de chantier de couleurs différentes.


Séquence de mise à feu du 1er tir avec des détonateurs électroniques

Séquence issue du schéma traditionnel utilisée avec des produits conventionnels qui s’appuie sur le principe de la diminution de la durée globale du tir pour privilégier la création de surfaces libres, tir en ellipse d’abattage.





Séquence permettant un abattage en « tranches » pour ouvrir complétement le tir et libérer ainsi de l’espace pour le radier. Une fois le radier sorti, on finit de faire tomber le haut du tir.

Séquence de mise à feu du 2ème tir avec des détonateurs électroniques





Modélisation 3D du tir N° 2 Visualisation du tas abattu

Modélisation 3D du tir N° 1 Visualisation du tas abattu


Premiers constats

Facilité et simplicité de la mise en œuvre et de la programmation au front des détonateurs électroniques tous identiques

Quelques difficultés liées aux courants de fuite sur certains détonateurs dans le contexte particulier du chantier (introduction d’une canule, émulsion conductrice, présence d’eau…)


Premiers résultats

100% de l’avancement Contrôle de l’étalement du tas, de sa forme et de son orientation (gain de temps pour les

opérations de marinage) Amélioration du découpage grâce à la précision de l’amorçage électronique et au choix des

temps de détonation qui permettent de libérer de façon optimum les surfaces libres. Impact sur les fumées de tir qui ont été, de l’avis général, significativement diminuées

La poursuite des essais se fera au cours du 4ème trimestre 2016


Les détonateurs électroniques, la solution pour :

Une simplicité d’utilisation (programmation, transfert des données, programmation automatique, …) Un meilleur contrôle des vibrations (précision à la ms du détonateur) Une optimisation des séquences générant une meilleure fragmentation et un meilleur foisonnement du massif Une sécurité accrue ( contrôle avant la mise à feu, communication bidirectionnelle, tir à distance,…) Une souplesse et une flexibilité permettant d’accroître la productivité (augmentation de la taille des tirs,

agrandissement de la maille, meilleure performance de l’atelier marinage, …) Un niveau de sureté optimal en cas de détournement du produit Une meilleure traçabilité pour toujours plus d’analyse (module électronique avec identifiant unique,

enregistrement de l’historique du tir) Une simplicité de stockage du fait de l’unicité des produits (une seule référence par longueur de fil)


Conclusion

L’utilisation des détonateurs électroniques permet :

de revisiter complètement la conception des plans de tir en souterrain (design) de tester de nouvelles séquences de mise à feu non réalisables à ce jour avec des détonateurs

conventionnels de réduire globalement la durée de creusement du tunnel

MERCI A NOS PARTENAIRES

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Comment garantir 100 % d’avancement en tunnel, limiter les ... · Cycle d’Ingénierie d’un plan de tir en Tunnel Tir Analyse des résultats Calcul de l’avane ... Une simpliité