Ce que beaucoup de gens ignorent peut-être, c'est que les foreurs et les ingénieurs de Boart Longyear ont également participé à des projets de forage historiques passionnants dans une variété d'autres applications. Un équipement de forage pour l'exploration de la lune en est un exemple (lire Forage au-delà de la Terre); mais plus près de chez nous, la société a aidé à réaliser des projets d'exploration et de définition des fondations et de l'intégrité structurale sous la terre ou même sous des plans d'eau.

À la fin des années 1920, des membres de l'équipe Longyear ont été engagés pour tester le forage d'un projet de tunnel automobile sous l'East River pour relier Manhattan à Brooklyn à New York, aux États-Unis. Le tunnel visait à réduire la congestion des transports en raison du service de traversier lent et peu fiable qui existait à l'époque. La société Longyear a fourni des échantillons de forage préliminaires utilisés pour déterminer ce qui se trouvait sous la surface de la rivière. La caractérisation du type de roche des échantillons et de sa dureté a permis aux géologues et aux ingénieurs de déterminer quel équipement devait être utilisé pour creuser des tunnels, combien de temps cela devait prendre et à quel coût. Bien que le projet de tunnel initial n'ait pas reçu de soutien et de financement, il a jeté les bases d'un projet ultérieur - le tunnel de Brooklyn-Battery - qui a été lancé en 1940 et ouvert en mai 1950.

Un défi similaire de traverser une vaste étendue d'eau a nécessité l'aide de l'équipe de Longyear en 1929. Joseph B. Strauss, un ingénieur visionnaire, a été chargé avec son équipe de concevoir le pont Golden Gate proposé à San Francisco, Californie, États-Unis. En tant qu'ingénieur en chef, Strauss a demandé les services de Longyear pour enquêter sur les formations rocheuses sous la baie de San Francisco où le pont serait construit. Longyear a commencé à forer dans la baie en novembre 1929 le long des sites des piliers et ancrages proposés. [je]

En raison des eaux turbulentes du chenal, les foreurs ont dû faire preuve de créativité quant à la façon de récupérer les carottes sous la surface tumultueuse. Strauss était très attaché à la sécurité, obligeant les pontiers à utiliser des lignes de sécurité, à travailler sur des filets de sécurité et même à porter certains des premiers casques de sécurité. L'équipage de Longyear a construit une plate-forme au-dessus de l'eau soutenue par une flèche - un châssis en A - et des haubans ancrés au rivage. La plate-forme a permis à l'équipe de suspendre son équipement de forage en toute sécurité sur le dessus et en toute sécurité au-dessus de la baie. Malgré les problèmes des eaux profondes, du trafic océanique, des tempêtes et des mouvements de marée, l'équipe a pu terminer les travaux dans les délais prévus avec une récupération complète des carottes.

Les échantillons géologiques et les données fournies ultérieurement à Strauss ont prouvé que les formations rocheuses pouvaient supporter le poids des fondations et permettre la construction de l'énorme structure du pont. L'information a été fournie dans un rapport complet au conseil d'ingénieurs en février 1930 et le pont a été jugé «faisable économiquement et structurellement».

Cette excellente nouvelle a permis à Strauss et à son équipe de conception de passer aux phases suivantes de l'ingénierie et de la construction du Golden Gate Bridge. En remerciement de la contribution de Longyear, Strauss a écrit: «Le travail accompli par votre entreprise, ayant été entièrement satisfaisant, et les relations entre nous et vos foreurs ayant été cordiaux et agréables, je suis heureux de payer immédiatement le solde dû.» [ii]  

Les paiements reçus par la société ont totalisé près de $15 000 pour le contrat ennuyeux. Ce n'est que pendant trois ans (janvier 1933) que la construction a commencé et qu'une cérémonie d'inauguration du pont a eu lieu. Le Golden Gate Bridge a été achevé en mai 1937 pour un coût total de $35,500,000.

Cliquez sur les images ci-dessous pour les agrandir.

De gauche à droite

Images 1 et 2: «Plans de vitesse des ingénieurs pour le Golden Gate Bridge» - Un article de Pacific Street and Road Builder de mars 1930 déclarant que «des sondages d'essai révèlent des fondations rocheuses solides et montrant une photo d'opérations ennuyeuses du côté de Lime Point du pont dans le comté de Marin, en Californie.

Image 3: «Forages commencés pour Gate Span» - Des photos montrent dans les journaux Vallejo California Chronicle, Sebastopol California Times et Cresent City Triplicate le 29 novembre 1930. L'article montre une photo des forets à pointe de diamant de Longyear utilisés pour forer l'échantillonnage de la roche à l'extrémité de San Francisco du pont, à côté de Fort Point.

Image 4: «Descendre au substratum rocheux» - Un article de San Francisco Examiner, daté du 14 février 1930, représentant des ingénieurs, dont Strauss, inspectant des échantillons ennuyeux du projet Golden Gate Bridge.

Un camion Rig sonique LS600 prélever des carottes près d'un barrage.

Peu de temps après le projet de forage du Golden Gate, la société Longyear s'est impliquée dans des projets de forage pour la construction de barrages hydroélectriques à travers le pays. Dans les années 1930, les foreurs de Longyear ont testé des sondages pour plusieurs des vingt barrages prévus sous la juridiction de la Tennessee Valley Authority. Ces barrages faisaient partie d'un plan global de remise en état et d'aménagement de la rivière Tennessee, couvrant une superficie de plus de quarante mille milles carrés et plus de sept États. [Iii]

Les projets de construction de type plus tardif du XXe siècle pour les foreurs de Longyear comprenaient le forage d'échantillons de carottes pour le projet de la rivière Missouri, et les premiers sondages de fondation pour le barrage de Fort Peck dans le Montana - le premier grand barrage hydroélectrique du projet.

Aujourd'hui, Boart Longyear continue de soutenir des projets de construction et de réhabilitation à travers le monde en utilisant des technologies et des équipements encore plus avancés. L'entreprise utilise régulièrement technologies de forage sonique qui sont idéales pour éviter bon nombre des défis rencontrés avec les méthodes de forage conventionnelles.

Le forage sonique offre un contrôle de qualité en conjonction avec la production et l'installation d'éléments de construction géotechniques. La méthode sonique peut en fait éliminer le besoin de forage de type circulation permettant au foreur de travailler en toute sécurité dans des situations impliquant des structures sensibles, des conditions de site vulnérables, une géologie difficile ou des conditions restrictives. Le forage sonique fournit également des mesures et des échantillons pour évaluer les conditions réelles sur un site donné pendant la progression de l'exploration et de la construction.

Quelques exemples de l'aide au forage sonique de Boart Longyear avec des projets de tunnels, de ponts et de barrages hydroélectriques au XXIe siècle: [iv]

• Installation de tubage pour le projet Boston Central Artery / Tunnel CO9A4, Massachusetts, USA. Dans le cadre du processus d'installation de trois tunnels à cric sous les 13 voies ferrées de la gare sud de Boston, un forage sonique spécialisé a été utilisé pour installer le tubage à travers certaines des combinaisons les plus difficiles de matériaux de remblayage historiques — rails en acier, réservoirs en brique, tas de bois, granit digues, dalles de béton armé, ballast de voie, argile, sables stratifiés, till et substrat rocheux altéré.

• Installation d'un rideau de coulis au Clearwater Dam dans le Missouri, USA. Le projet nécessitait une méthode de forage capable de pénétrer et d'échantillonner à la fois le corps du barrage et ses fondations sans utiliser de circulation d'air ou d'eau. Le forage sonique a été utilisé pour enquêter sur un gouffre profond et a affecté un plan d'assainissement impliquant le forage de trous de coulis battus à 15 degrés à travers le remblai pour construire un rideau de coulis.

• Comparaison du forage sonique pour une étude pilote de conception de tunnel sur le programme de contrôle du débordement des égouts combinés, projet de la rivière Anacostia à Washington DC. Le forage sonique a été utilisé pour effectuer un carottage continu avec environ 100% de récupération de carottes et une installation soignée de plusieurs piézomètres.

• Essais d'installation de micro-pieux près du Holland Tunnel dans le New Jersey, USA. Le forage sonique a été comparé au forage conventionnel pour faire avancer les micropieux à travers des morts-terrains de sable limoneux, du till sus-jacent et du schiste. Non seulement le forage sonique 33% a été plus rapide pour l'installation des micro-pieux, mais les déchets ont également été éliminés à presque le volume du cœur sonique, ce qui a minimisé les coûts d'élimination. 

Les ponts, tunnels, barrages et même les bâtiments sont tous plus sûrs en raison du travail effectué pour enquêter, tester et sécuriser les fondations. Bien que considérés comme une petite contribution à ces merveilles d'ingénierie, les employés de Boart Longyear sont fiers du patrimoine que l'entreprise a gagné et de son implication dans chaque partie de l'histoire.

Pour plus d'informations sur les capacités de forage de construction de Boart Longyear, y compris l'échantillonnage de carottes, l'ancrage, le micro-pieux, le jet grouting et le gel au sol, visitez le section de mort-terrain et d'outillage de construction.

[je] https://www.goldengate.org/bridge/history-research/bridge-construction/joseph-strauss/

[ii] Edmund J Longyear et Walter R Eastman. 1984. «Le Mesabi et au-delà»; Pg 181

[iii] Edmund J Longyear et Walter R Eastman. 1984. «Le Mesabi et au-delà»; Pg 192

[iv] George R. Burnhart, Boart Longyear Technical paper. 2006. «Sonic Drilling offre un contrôle de la qualité et un avantage non destructif au forage géotechnique et de construction sur des sites d'infrastructure sensibles.»

Golden Gate Bridge Photos provenant de documents historiques, du Golden Gate Bridge, de l'autoroute et du quartier des transports et trouvées ici https://www.goldengate.org/exhibits/engineering-the-design/

Pont du Golden Gate Photo gracieuseté d'Umer Sayyam

Le directeur de Edge Drilling, John Argiropoulos, a récemment pris livraison d'un Boart Longyear LS250 MiniSonic plate-forme adaptée à une variété de projets de forage sur sol mou, à faible profondeur, y compris l'environnement, les tunnels, la gestion de l'eau, le contrôle du niveau, les aires de lixiviation et les barrages de résidus.

La plate-forme offre une pénétration plus rapide pour des échantillons presque intacts utilisant peu ou pas de fluides, a déclaré John, et son système de tubage le rend idéal pour une variété d'applications, y compris les projets miniers, environnementaux et d'infrastructure.

La plate-forme fournit un échantillonnage extrêmement précis pour les formations non consolidées, ce qui la rend adaptée à l'exploitation minière, mais elle élimine également le risque de contamination croisée, ce qui la rend idéale pour les travaux environnementaux et géotechniques. Il peut également percer avec précision des trous droits à des angles variables, ce qui coche la case pour les projets d'infrastructure.

"Nous avons déjà cinq mois de travail alignés avec la plate-forme", a déclaré John à Australasian Drilling.

L'idée d'acquérir une plate-forme sonique est d'abord venue à John lors d'une visite à Christchurch en Nouvelle-Zélande où il a vu les plates-formes entreprendre des travaux d'échantillonnage de récupération après le tremblement de terre.

«Je cherchais à me lancer dans ce type de forage depuis la première fois que je l'ai vu», a-t-il déclaré.

«Après le tremblement de terre à Christchurch, j'ai vu d'énormes avantages avec les plates-formes soniques dans le forage des morts-terrains et le rapprochement de l'échantillonnage de récupération à 100%. Les plates-formes foraient chaque maison dans des abris de voiture ou des garages et cherchaient des signes de liquéfaction. »

La liquéfaction est l'endroit où la résistance et la rigidité du sol sont réduites par les tremblements de terre. Si la liquéfaction était découverte après des tests à Christchurch, le logement serait démoli.

"Ils avaient des plates-formes conventionnelles au début, y compris le forage au diamant standard, mais ils n'obtenaient aucune récupération de carotte, étant un remplissage glaciaire", a déclaré John. "Cependant, les plates-formes soniques ont tout collecté, des cailloux et des galets à la roche, l'argile, le limon et du sable. Ils étaient très impressionnants. "

Le travail augmentant, John finit par sauter le pas et investit dans une plate-forme sonique.

«Nous devenons beaucoup plus occupés», a-t-il déclaré. «En l'espace de 12 mois, nous sommes passés de deux plates-formes au début de l'année dernière à sept plates-formes maintenant. Nous nous sommes beaucoup développés. »

John a déclaré que les travaux ont commencé à refaire surface depuis 2016. Un effort important de Main Roads WA (Australie occidentale) pour tester les ponts à travers l'État crée des travaux à partir du déploiement du programme METRONET du gouvernement et devrait générer plus d'activités de construction et de travaux géotechniques dans le futur proche. Le programme METRONET est l'un des investissements les plus importants dans les transports publics que Perth ait vu et impliquera environ 72 km de nouveaux trains de voyageurs et jusqu'à 18 nouvelles gares.

Avec des capacités améliorées grâce aux nouvelles plates-formes, John est optimiste dans ses perspectives pour l'entreprise. Cependant, comme la plupart des entrepreneurs, il ressent la douleur d'une pénurie de compétences. John a dit qu'il gère le problème grâce à une formation interne.

«Je suis fermement convaincu que la formation en interne est la meilleure voie à suivre, car nous pouvons former le personnel conformément à nos normes, attentes, politiques et procédures.»

Publié à l'origine dans Australasian Drilling Magazine, février / mars 2020

En règle générale, la fabrication de tiges de forage soniques est un processus de construction en trois pièces dans lequel les extrémités des tiges sont ajustées par friction ou par glissement et soudées sur un corps central. Cela permet aux fabricants d’utiliser des nuances d’acier inférieures dans le corps moyen pour réaliser des économies.

Boart Longyear utilise un processus de forgeage contrarié dans la fabrication de ses tiges de forage soniques. Forgeage contrarié se réfère au processus dans lequel une tige de forage commence sa vie comme une seule pièce de tube en acier de haute qualité et est forgée intérieurement à une épaisseur de ½ ”sur les extrémités du filetage qui passe à une épaisseur de paroi de ¼” au milieu du corps. Cela évite de souder les extrémités du fil au centre du corps, ce qui crée une tige de forage sonique nettement plus robuste. 

À un niveau élevé, les six étapes de fabrication des tiges de forage soniques sont les suivantes:

1. Commencez avec des tubes en acier de haute qualité ayant un diamètre extérieur de 3 ½ "et une épaisseur de paroi de ¼"
2. Forçage de la tige se termine à 9 "de longueur et ½" d'épaisseur de paroi
3. Le stress soulage toute la tige (chauffe et refroidit lentement)
4. Traiter thermiquement la tige et les extrémités du boîtier (trempe et trempe) pour plus de solidité et de durabilité
5. Usiner les filets coniques des broches et des boîtes dans les extrémités forgées contrariées
6. Traiter thermiquement une seconde fois le filetage de la goupille jusqu'à une dureté légèrement supérieure (augmente la durée de vie, prévient le grippage (les tiges s'emboîtent pendant le perçage) et augmente la résistance à l'usure)

Ce processus, qui s'appuie sur notre vaste expérience dans la fabrication de tiges de carottage en diamant, crée une tige de 3 ½ ”de diamètre extérieur qui a 3” de diamètre intérieur au centre du corps et 2 ½ ”de diamètre intérieur. Les extrémités de la tige ont une épaisseur de paroi de ½ ”et une longueur de 9”, tandis que le corps central a une épaisseur de paroi de ¼ ”, ce qui maintient la tige relativement légère mais extrêmement durable.

Lorsque vous avez besoin des outils soniques les meilleurs et les plus efficaces, Boart Longyear est la solution idéale. L'acier de précision de haute qualité, associé à des procédés de traitement thermique spéciaux, offre une stabilité, une rectitude et une durabilité inégalées de l'ensemble tube de forage sonique. Les normes de fabrication rigoureuses et la certification ISO font de l'outillage sonique de Boart Longyear le bon choix pour chaque projet de forage sonique.

Contactez votre représentant ou distributeur local Boart Longyear dès aujourd'hui.

Politique de qualité:

Boart Longyear s'engage à fournir des produits de qualité, des solutions innovantes, un service exceptionnel et une valeur à ses clients tout en respectant ou dépassant toutes les exigences de sécurité, environnementales et réglementaires de ses clients.

Suite à l'avancement de la tige de forage interne et du carottier, le carter de forage externe est avancé jusqu'à un pied du bord d'attaque du carottier.

Le tubage extérieur a les mêmes objectifs que les systèmes de forage conventionnels à deux lignes en maintenant le trou de forage ouvert pour permettre l'installation de puits, la diagraphie géophysique ou d'autres activités en fond de trou. En fonction des formations de forage, du fluide de forage peut être introduit lors de l'avancement du cuvelage externe.

Le forage sonique réduit également considérablement le risque d'échec du projet en raison de conditions de sous-sol inconnues ou difficiles. Il offre également la souplesse nécessaire pour faire avancer une enveloppe externe temporaire au fur et à mesure que le forage est foré, ce qui signifie que davantage peut être accompli avec un seul forage.

Bien que l’adoption de la technologie ait été lente, le forage sonique est maintenant considéré comme la solution à une variété de besoins. Dans les gisements de pétrole canadiens, par exemple, où prédominent les formations de roche tendre, les entreprises reconnaissent de plus en plus les avantages de Sonic par rapport aux foreuses rotatives conventionnelles et aux foreuses à vis sans fin pour de nombreuses applications.

Après la défaillance de la digue de résidus de Mount Polley en Colombie-Britannique en 2014, le gouvernement provincial a imposé l'installation de puits de surveillance et de piézomètres sur les pieux de stockage dans toute la province. L'accessibilité difficile de nombreux sites et l'instabilité potentielle des pieux font de la nouvelle plate-forme LS250 MiniSonic de Boart Longyear un choix évident pour ce travail.

La plate-forme sonique compacte et fiable s’avère être la solution idéale pour une large gamme d’applications, notamment géotechniques, environnementales, aquatiques et minières. Sa taille compacte lui permet d'être facilement transporté vers des sites difficiles d'accès tels que les tas de résidus ou de travailler dans des espaces restreints.

Ce fut le cas dans le centre-ville de Calgary, en Alberta, où un complexe sportif et de divertissement majeur est proposé pour un site riverain sous-développé qui comprend maintenant des concessionnaires automobiles et une gare routière. Bien qu’une usine de créosote y ait été fermée il ya plusieurs décennies, la créosote s’étend à plusieurs mètres sous la surface dans la majeure partie de la zone de développement proposée.

Une récente enquête environnementale a nécessité de forer des trous d’échantillonnage à plusieurs endroits de la propriété. La technologie Sonic et la maniabilité de la plate-forme signifiaient que la mission était accomplie avec des échantillons de base pratiquement parfaits.

Le forage sonique utilise l’énergie de résonance à haute fréquence pour faire avancer un carottier ou un tubage dans des formations souterraines. Pendant le forage, l’énergie de résonance est transférée dans le train de tiges jusqu’à la face du trépan à différentes fréquences sonores. La rotation simultanée du train de tiges répartit uniformément l'énergie et l'impact au niveau de la face du trépan.

L'énergie de résonance est générée à l'intérieur de la tête sonique par quatre poids à contre-rotation. Un système d'isolation pneumatique breveté empêche la transmission de l'énergie de résonance à l'appareil de forage et dirige préférentiellement l'énergie vers le train de tiges.

Le foreur contrôle l’énergie de résonance générée par l’oscillateur sonique en fonction de la formation rencontrée afin d’obtenir une productivité de forage maximale. Une résonance se produit lorsque l'énergie sonore résonante coïncide avec la fréquence naturelle du train de tiges.

Cela se traduit par la quantité maximale d'énergie livrée au visage. Dans le même temps, les frottements du sol immédiatement adjacents à l'ensemble du train de forage sont sensiblement minimisés, ce qui entraîne des taux de pénétration très rapides.

Sonic offre plusieurs avantages distincts par rapport aux technologies conventionnelles. Parmi ceux-ci, citons les informations de qualité supérieure fournies par l’échantillon central continu et relativement non perturbé, d’une qualité et d’une précision inégalées sur tout type de sol - argile, till, sable, gravier, blocs ou cailloux. Lors de l'utilisation du système de profilage des eaux souterraines iso-flow, des données hydrogéologiques et géochimiques peuvent être facilement obtenues.

Le forage sonique réduit également les pertes de forage et les déchets de près de 80% par rapport aux méthodes de forage classiques. Contrairement au forage avec une tarière, pratiquement aucun nettoyage n'est nécessaire.

La construction de puits de qualité supérieure est un autre avantage. Les forages soniques ne perturbent que très peu la paroi du trou de forage, ce qui permet un développement et une performance plus efficaces du puits. Ensuite, il y a la vitesse. Le forage sonique est jusqu'à deux à trois fois plus rapide que les méthodes de forage conventionnelles au mort-terrain.

Les dispositifs de sécurité de l’appareil LS250 MiniSonic comprennent une barrière de rotation verrouillée, des niveaux de bruit réduits, un mât de décharge et une queue ondulée, ainsi qu’un présentateur de barres. La barrière de rotation verrouillée ralentit automatiquement la rotation de la tête lorsque la barrière est ouverte. La plate-forme fournit également des niveaux sonores inférieurs lorsqu'elle est équipée du groupe moteur Tier 4i. 

Le mât articulé et la queue de manœuvre permettent au mât de se déplacer de gauche à droite et d'avant en arrière pour positionner le mât précisément au-dessus du trou, éliminant ainsi les mouvements fastidieux du gréement. Le mât de déchargement permet à l’équipage de travailler depuis le sol, renforçant ainsi la sécurité en évitant les escaliers et les rails de sécurité souvent nécessaires pour travailler à partir d’une plate-forme.

Le présentateur de barres innovant permet de charger la tige et le boîtier horizontalement, avec un actionneur qui présente ensuite la tige et le boîtier verticalement à la tête. La tête pivote de 28 degrés sur le côté pour l'extraction de l'échantillon, tandis que le glissement de la tête permet une utilisation sans obstruction du treuil dans le trou.

La plate-forme LS250 MiniSonic est capable de forer à des profondeurs allant jusqu'à 78 mètres (78 mètres) lorsqu'elle est utilisée avec un tubage de 121 mm (4,75 pouces). Son «grand frère», le LS 600 Sonic, peut aller encore plus loin, jusqu'à 182 mètres, comme son nom l'indique. La gamme Boart Longyear comprend également un outillage sonique de haute qualité, des mèches et des embouts de carter à la tige sonique, au carottier, au carter et aux accessoires.

Alors que les avantages du forage sonique ne cessent de prendre de l'ampleur et que de plus en plus d'ingénieurs géotechniciens spécifient le sonique, le marché exigera probablement de l'innovation continue et des foreuses soniques capables de réaliser des échantillons encore plus profonds et de plus grand diamètre. Et Boart Longyear, déjà à la pointe du forage sonique, continuera à montrer le chemin.

Forage sonique offre des avantages distincts:

Information supérieure: Étant donné que l'action de coupe sonique purifie le sol proprement et qu'aucun fluide n'est présent pour diluer l'échantillon, cette méthode permet d'obtenir un échantillon relativement non perturbé à travers tout type de sol. Vous obtenez une récupération de base proche de 100%, continue jusqu'à la profondeur, ce qui signifie des informations de sous-surface supérieures pour la prise de décision.

La vitesse: La combinaison de la vibration et de la rotation lente permet au carter de progresser rapidement à travers des formations non consolidées, offrant un taux de pénétration jusqu'à trois fois plus rapide que le forage traditionnel au mort-terrain.

Réduction des déchets: Grâce à une coupe efficace et à l'absence de fluide, les déblais de forage et les déchets sont réduits jusqu'à 80% par rapport au forage conventionnel.

Transitions de profondeur précises

Formations d'uranium

Ces avantages donnent aux mineurs plus de contrôle dans la planification des projets et la gestion des ressources. L'utilisation de forages soniques minimise le risque d'échec ou de retard d'un projet en raison de conditions de sous-sol inconnues ou difficiles, et diminue le temps et les coûts globaux. Cela réduit également l'impact sur l'environnement.

En raison de ces avantages, le forage sonique fonctionne bien pour diverses applications minières. Les foreurs peuvent échantillonner des piles de minerai non consolidées et compiler des réserves provenant de réserves existantes, dont les minerais à teneur moyenne à faible peuvent être traités efficacement de nos jours. Ils peuvent également étudier l'efficacité de la lixiviation, en repérant les zones sèches et en optimisant le processus de lixiviation des minéraux désirés.

Ces caractéristiques font également des plates-formes soniques idéales pour le forage peu profond dans les morts-terrains ou le précollarisation avant qu'un foret conventionnel ne prenne le relais pour forer plus profondément dans le substrat rocheux.

Forage sonique convient parfaitement aux études géotechniques pour la construction de mines et d’autres projets de construction. De plus, étant donné que certaines plates-formes soniques sont plus petites et ont une pression au sol très basse, elles peuvent fonctionner avec succès dans des zones sensibles du point de vue de l'environnement. par exemple, ils peuvent forer sans ruiner l’asphalte ou les espaces paysagers, ni s’enfoncer dans des terres marécageuses et marécageuses.

Aux États-Unis, le forage sonique est utilisé par l'industrie minière depuis la fin des années 1980, mais il s'agit encore d'une technologie émergente dans de nombreux pays. Boart Longyear a été un pionnier de la technologie sonique et dispose du plus grand choix au monde d’engins de sonorisation avancés et de foreurs hautement qualifiés. À maintes reprises, nous avons expérimenté les informations exceptionnelles sur le sous-sol et les autres avantages que cette technologie spécialisée peut offrir aux foreurs, en particulier dans les formations difficiles qui entravent souvent la recherche de minéraux.

Les plates-formes de lixiviation en tas sont de grandes piles de résidus de roche provenant d'une exploitation minière qui subissent un traitement supplémentaire via une solution de lixiviation pour éliminer le minerai de la roche. La solution de lixiviation est appliquée par le biais d'un système d'irrigation ou d'extincteur automatique au sommet de la plateforme de lixiviation en tas. La solution pénètre dans la plateforme de lixiviation en tas et sépare le minerai des roches. Au bas du coussinet de lixiviation en tas se trouve une doublure imperméable coudée pour permettre à la solution d'être collectée dans un réservoir puis d'être envoyée pour un traitement supplémentaire.

En utilisant un de leurs sonique rigs, the LS600, Boart Longyear can collect highly representative samples and achieve excellent sample recovery. Leach pads are made up mostly of unconsolidated material and the LS600 has proven effective in these conditions by producing 100 percent accurate in-situ core samples. The rig is also used to install wells in the heap leach pad.

Boart Longyear a été mandaté pour échantillonner et installer des puits de solution pour la plus grande plateforme de lixiviation en or des États-Unis, située dans le nord-ouest du Nevada. La plateforme de lixiviation en tas a plus de 400 pieds de hauteur. Pour atteindre cette hauteur, l’opération de la mine a construit le remblai de lixiviation en tas au moyen de levées de 50 pieds.

Lors de la construction de chaque niveau, les remorqueurs écrasent et compressent inévitablement la couche supérieure précédente du patin tout en ajoutant du matériau au sommet du pieu. Cela crée une couche dense qui provoque un effet de barrage et ne permet pas à la solution de lixiviation de pénétrer correctement à travers la plateforme de lixiviation en tas. La plateforme de lixiviation en tas peut alors développer des poches sèches où aucune activité de lixiviation n'a lieu - ce qui réduit l'efficacité et le retour sur investissement.

Boart Longyear a été embauché pour détecter les zones sèches dans la plateforme de lixiviation et les réactiver via des puits d’amélioration de la solution. L’équipe Boart Longyear a d’abord foré des trous d’essai afin de déterminer les profondeurs des zones sèches et les informations lithologiques spécifiques (caractéristiques physiques du sol).

Ces trous de forage avaient une profondeur de 107 mètres (350 pi) et étaient situés entre 15 et 23 mètres (50 à 75 pi) au-dessus du revêtement de lixiviation en tas. Un échantillon de noyau continu a été obtenu en utilisant l'appareil de forage sonique LS600. Cela a permis à l'équipe Boart Longyear de déterminer la concentration d'humidité à des profondeurs précises et d'identifier le minerai exposé.

Une fois que les profondeurs de minerai et les niveaux d'humidité des zones sèches ont été indiqués, Boart Longyear a installé des puits d'amélioration de la solution à l'aide d'un tubage fileté de 11,5 cm (4,5 in). Les tubages ont permis au forage de rester intact car un k-packer supérieur et inférieur ont été installés à des profondeurs spécifiques. Un tamis d'injection de 100 pieds a été placé entre les k-packers pour diriger la solution de lixiviation dans des zones sèches ciblées.

Ce processus a été répété sur un cycle de huit semaines avec quatre semaines de solution et quatre semaines de repos. Une fois le cycle terminé, les k-packers et l'écran ont été déplacés vers une nouvelle profondeur. Le puits recevrait la solution à trois hauteurs, s’étalant sur 100 pieds (fond, milieu et sommet).

Au cours d’une période de trois ans, l’équipe, à l’aide de la plate-forme sonique LS600, a foré 55 puits de solution à écoulement par gravité afin de réduire la quantité d’or fin non traité de la plateforme de lixiviation en tas. Cela a donné 6 100 onces d'or, ce qui correspond à 8 millions de dollars (moyenne de 1 300 dollars par once). Le projet a été amorti dans les 70 premiers jours et le client a reçu un taux de rendement interne (IRR) de 400%.

La technologie Sonic utilise la résonance à haute fréquence pour éliminer ou minimiser le frottement entre le matériau de subsurface rencontré et le fût d'outillage / noyau en cours de progression. Cela permet à la fois une pénétration efficace et une récupération maximale du noyau dans diverses conditions de sous-sol. Pendant le forage, l’énergie de résonance est transférée dans le train de tiges jusqu’à la face du trépan à différentes fréquences sonores. La rotation simultanée du train de tiges répartit uniformément l'énergie et l'impact au niveau de la face du trépan.

Le forage sonique, utilisant un système innovant d’avancement de tubage, élimine pratiquement tout risque de formation de coulures, améliorant ainsi l’intégrité de l’échantillon, même dans du calcaire, de la dolomie, du sable et d’autres matériaux non consolidés.

Le forage sonique fournit un échantillon de noyau continu et relativement peu perturbé, d'une qualité et d'une précision inégalées, quel que soit le type de formation. Avec moins de 1% d'écart, les foreurs, les géologues et les scientifiques de l'environnement peuvent être sûrs de savoir exactement d'où provient un échantillon.

Les plates-formes sur chenilles offrent une mobilité retrouvée sur des sites de forage distants. Leur polyvalence semblable à celle d'une chèvre permet un accès au-delà des capacités des camions les plus robustes. Des semelles de forage plus compactes, réduites d'un tiers à la moitié par rapport aux semelles conventionnelles, réduisent la nécessité de supprimer les arbres et de niveler le terrain pour créer un site de forage utilisable.

La taille et le poids de la LS250 MiniSonic en font l'outil idéal pour les travaux sur les terrains les plus sensibles et les plus fragiles et les environnements restreints, difficiles à atteindre ou non. Son faible encombrement le rend polyvalent avec de petits coussinets et des zones écologiquement sensibles, et nécessite moins d’équipement de support.

La plate-forme offre également un poids à sec de 11 tonnes avec des chenilles en caoutchouc à haute flottabilité. La faible pression au sol (4 psi) permet à la perceuse d'accéder à des terrains plus difficiles, tels que des plaines marécageuses ou humides, et ses chenilles en caoutchouc de 24 pouces (600 mm) laissent flotter sur un sol moins dur, augmentant ainsi sa polyvalence et son adaptabilité aux plus difficiles et aux plus sensibles à l'environnement terrains.

Parmi les LS250 MiniSonicLes fonctions de sécurité de l 'appareil sont une barrière de rotation imbriquée, des niveaux sonores réduits, un mât de décharge et une queue ondulée et un présentateur de barres. La barrière de rotation verrouillée ralentit automatiquement la rotation de la tête lorsque la barrière est ouverte.

«Nous voulons aider nos clients à mieux percer, et une partie de cela consiste à partager avec eux le type d'informations et les connaissances dont ils ont besoin afin de créer un argument convaincant en faveur du forage sonique.»

L'énergie de résonance est générée à l'intérieur de la tête Sonic par deux poids à contre-rotation. Un système d'isolation pneumatique à l'intérieur de la tête Sonic empêche la transmission de l'énergie résonnante à l'appareil de forage et dirige de préférence l'énergie vers le train de tiges.

Le foreur contrôle l'énergie de résonance générée par l'oscillateur de la tête Sonic afin de l'adapter à la formation rencontrée afin d'obtenir une productivité de forage maximale. Une résonance se produit lorsque l’énergie sonique résonnante coïncide avec la fréquence naturelle du train de tiges. Cela se traduit par la quantité maximale d'énergie livrée au visage. Dans le même temps, le frottement du sol immédiatement adjacent à l'ensemble du train de forage est sensiblement minimisé, ce qui entraîne des taux de pénétration rapides.

Bien qu'il existe plusieurs façons de forer avec Sonic (en fonction des conditions spécifiques du site et des objectifs du projet), le moyen le plus courant consiste à faire avancer un carottier, qui est remplacé par un train de tailleur de plus grand diamètre qui recouvre le trou de forage ouvert et empêche son effondrement.

Le noyau est avancé en utilisant des fréquences sonores. Si nécessaire, cette étape peut être effectuée sans fluide, air ou boue.

Une fois que le carottier est en place, le tubage est avancé par voie acoustique sur le carottier, protégeant ainsi l’intégrité du trou de forage dans un sol meuble non consolidé.

Le carottier est récupéré, produisant un échantillon relativement non perturbé avec une récupération du cœur proche de 100%.

Les étapes 1 à 3 sont répétées jusqu'à la profondeur, produisant un échantillon central continu au travers de formations non consolidées avec un écart inférieur à 1%.

Les décharges de stériles sont souvent adjacentes aux zones de la mine et, à mesure que l'exploitation se développe, il faut plus de place pour les stériles. Certaines caractéristiques physiques et chimiques des décharges de stériles sont souvent nécessaires pour mieux comprendre le comportement géotechnique et géochimique des grandes décharges et pour évaluer la valeur minérale potentielle. Le forage sonique permet la collecte d'échantillons hautement représentatifs et une excellente récupération des échantillons. Cette méthode de forage a été utilisée pour la ré-exploration des décharges, des résidus et des plateformes de lixiviation en tas.

Les décharges de stériles sont principalement constituées de matériaux non consolidés - et il est souvent difficile de savoir à quelle profondeur elles se trouvent ou quels types de matériaux elles contiennent - ce qui peut poser des problèmes de forage. La technologie Sonic offre une solution en permettant de produire des échantillons centraux in situ précis à 100% dans des conditions de sol variées.

Services de forage Boart Longyear a relevé le défi de forer des échantillons de carottes provenant de la décharge de stériles non consolidée à la mine Bingham Canyon de Kennecott Utah Copper. Le but du forage était de définir le contenu de la décharge de stériles. La décharge de stériles consistait en matériaux de projection de roche de 254 à 304,8 millimètres (10 à 12 po) de diamètre et était composée principalement de dépôts de porphyre (roches de type granit).

Avec une profondeur ciblée de 213,36 mètres (700 ft), l'objectif principal était de fournir un échantillon continu détaillé du matériau de la décharge de stériles et de confirmer la profondeur du substrat rocheux. Boart Longyear devait également installer des piézomètres (contrôleurs de niveau d'eau) et des lysimètres (contrôleurs de teneur en humidité). Des échantillons géotechniques devraient également être prélevés tous les 6,096 mètres (20 pieds) pour confirmer la stabilité et la teneur en humidité des 60 premiers mètres (200 pieds).

Forage sonique est la méthode idéale pour forer des matériaux non consolidés, tels que la décharge de stériles de la mine Bingham Canyon, en raison de son taux de récupération des échantillons, de ses forages carottés et de la possibilité d'offrir un échantillonnage géotechnique via l'échantillonneur à cuillère fendue.

Au début du forage, Boart Longyear a entrepris la tâche une étape à la fois en abordant les profondeurs par étapes. Pour les premiers 106,68 mètres (350 pi), ils ont foré un forage de 228,6 millimètres (9 po) tout en démarrant le train de forage tous les 6,096 mètres (20 pi) pour prélever un échantillon géotechnique à cuillère scindée pendant les 60,96 premiers mètres (200 pi).

Pour la deuxième étape, l’équipe a foré à 152,4 mètres (500 ft) avec un trépan de 203,2 millimètres (8 po) avec enveloppe. S'appuyant sur une profondeur de 228,6 mètres (750 pieds), ils ont utilisé un foret de 177,8 millimètres (7 po) avec boîtier pour la troisième étape. En dépassant la profondeur de forage visée de 213,36 mètres (700 pi), les foreurs n'avaient toujours pas atteint la formation de substrat rocheux.

Ayant besoin de trouver la vraie profondeur de la décharge de stériles, Boart Longyear avait l'impression que la plate-forme avait toujours la capacité et le recul nécessaires pour aller plus en profondeur. Facilitant l’avancement, ils ont foré à 264 261 mètres (867 pieds) à l’aide d’un trépan de 152,4 millimètres (6 po) avec enveloppe. La dernière étape ne pouvait pas être forée avec une enveloppe car ils devaient se déplacer vers un forage de 101,6 millimètres (4 po). Ne laissant que le foret final à 274,32 mètres et établissant un nouveau record Boart Longyear pour le forage sonique, ils ont atteint une profondeur supérieure de 28% à celle initialement ciblée.

Il a fallu 16 équipes de 12 heures (192 heures) pour atteindre le nouveau record de profondeur pour le forage sonique. Boart Longyear a perdu deux de ses quarts de travail (24 heures) sous la pluie. Une autre réalisation clé est que la profondeur totale a été atteinte par forage à sec et que 100% des échantillons de carottes in situ ont été obtenus avec un écart de trou inférieur à 1%.

La technologie sonore avancée et les foreurs soniques hautement qualifiés peuvent atteindre des profondeurs de plus de 700 pieds tout en obtenant près de 100 pour cent des échantillons de carottes in situ. Fred Hafner de Boart Longyear propose 7 conseils pour tirer le meilleur parti du forage sonique.

Il est essentiel de savoir quand et où utiliser le forage sonique par rapport aux méthodes de forage conventionnelles pour obtenir des résultats rentables.

Il y a trois raisons principales pour choisir la technologie de forage sonique:

1. Les projets nécessitant la collecte d'un échantillon in situ continu - par opposition au forage à circulation inverse (CR) où les copeaux sont collectés. 

2. Dans les situations qui nécessitent d'éviter les fluides et l'air pendant le forage. Le forage par ultrasons ne nécessite ni fluide ni air, ce qui en fait une bonne méthode pour les applications géotechniques, de géo-construction et environnementales.

3. Pour les projets où des formations au sol non consolidées sont rencontrées. Le forage sonique est une bonne solution car il permet de manipuler les cailloux jusqu'aux rochers tout en assurant l'intégrité du forage grâce à un processus de tubage continu.

La dureté du sol varie de non consolidé à 10 sur l'échelle de Mohs de dureté minérale. En terrain non consolidé, faites attention à la taille des roches et ajustez le fût en conséquence. Par exemple, si les roches ont un diamètre de 3 à 4 pouces, le foreur doit choisir un carottier d’au moins 6 pouces de diamètre. Assurer une taille de carottier adéquate permet aux échantillons de forage de passer à travers le carottier pour une collecte facile.

La friction est l'ennemi. Le télescopage de l'alésage réduit les frottements et l'enfonce plus profondément. Les carottiers doivent être dimensionnés à la taille de l'enveloppe.

Transitions au sol précises

Gravier de fond de rivière

Échantillon sonique des sables alluviaux

Échantillon sonique en nickel-latérite

Les meilleurs foreurs soniques ne se contentent pas de regarder les jauges pour savoir quand reculer ou avancer. Les foreurs expérimentés utilisant le train de tiges sonique s'appuient sur leurs autres sens; ils peuvent sentir, toucher et entendre le déroulement de la chaîne de forage. Les foreurs expérimentés s'appuient également sur leurs connaissances du site de forage et de la formation du sol. Et les meilleurs foreurs savent quand adapter leurs méthodes à mesure que le trou s’approfondit et rencontre de nouvelles formations au sol.

Lorsqu’il s’agit de recouvrir une centaine de pieds de morts-terrains, le pré-traitement par forage sonique peut être un moyen plus efficace d’atteindre la profondeur cible. C'est une méthode rapide et propre qui peut également tirer de meilleures informations des morts-terrains, en particulier des formations non consolidées. La précoloration dans le forage sonique fournit un échantillon in situ des minéraux et peut mieux détecter / protéger contre toute infiltration d'eau.

Bien que la technologie de forage sonique existe depuis plus de deux décennies, cette technologie est encore nouvelle pour certains. Lorsque le temps est nécessaire pour engager le client et expliquer le processus et la technologie, les avantages de la méthode sont évidents.

La sécurité est l'aspect le plus important de tout site de forage. Incorporer et promouvoir une culture de sécurité. Encouragez les équipes d’exercices à réfléchir avant d’agir - prenez cinq minutes avant de faire quoi que ce soit. Cela permet à l’équipage de se concentrer sur la tâche à accomplir, une tâche à la fois.