Les trois chiffres qui déterminent l'engin de forage
Le diamètre du trou détermine la famille de marteaux et de taillants. La profondeur du gradin détermine le train de tiges et la classe de l'engin. La dureté de la roche détermine l'énergie d'impact nécessaire, donc la pression d'air. Ces trois paramètres une fois fixés, le reste de la configuration en découle.
Tout le reste — classe du porteur, train de tiges, compresseur, face du taillant, mode de transport — dépend de ces trois données. Quand un ensemble DTH sous-performe sur chantier, c'est généralement que l'une des trois a été estimée au lieu d'être mesurée.
Ce que fait réellement l'engin
En forage marteau fond de trou, le marteau descend avec le taillant. Le piston frappe directement le taillant au fond du trou : l'énergie d'impact n'est donc pas transmise par le train de tiges et ne se dissipe pas à chaque raccord comme c'est le cas avec un marteau en tête. Le rôle de l'engin est de maintenir le trou rectiligne, de pousser le train avec la force adéquate et de le faire tourner, tandis que le compresseur fournit l'air qui entraîne le piston, évacue les débris et refroidit le taillant.
Trois conséquences découlent de cette répartition des tâches, et elles expliquent la plupart des erreurs de sélection :
- La vitesse de pénétration est déterminée par le marteau et l'alimentation en air, pas par le porteur. Un engin plus lourd ne fore pas plus vite si le marteau est sous-dimensionné ou manque d'air.
- Le flushing compte autant que l'impact. Si la vitesse d'air annulaire est trop faible, les débris sont re-broyés au lieu d'être remontés, et ce broyage supplémentaire détruit la durée de vie des boutons. C'est pourquoi la demande d'air croît plus vite que le diamètre du trou : un trou de 4 pouces et un trou de 8 pouces diffèrent de quatre fois en section, mais la famille de marteaux 8 pouces (K8, K80) exige 12–35 m³/min contre 5–15 m³/min pour la famille 4 pouces (K4, K40, K46).
- La résistance de la roche détermine l'énergie nécessaire par coup, donc la pression. Un calcaire tendre et fracturé se fore avec un marteau moyenne pression à 6–10 bar ; un granite dur et abrasif demande un marteau haute pression tournant à 17–25 bar pour que chaque coup fracture la roche au lieu de la polir.
Le deuxième point est visible dans notre propre gamme : les marteaux de classe 3 pouces (K3, K30C, M30C, M3A) couvrent des trous de 90–110 mm et consomment 4,8–14 m³/min, tandis que la classe 10 pouces (K10) couvre 254–311 mm à 22–65 m³/min. À ce stade, ce qui a changé, c'est l'air, pas le porteur.
Choisir l'engin adapté à votre trou et à votre profondeur
Le tableau ci-dessous récapitule notre gamme actuelle pour mines à ciel ouvert, avec le diamètre de forage, la profondeur maximale et le débit d'air publiés. Sélectionnez les machines dont la plage de diamètres couvre le vôtre, puis affinez selon la profondeur.
Notre gamme d'engins pour mines à ciel ouvert (paramètres publiés)
| Modèle | Diamètre de forage | Profondeur max | Débit d'air |
|---|---|---|---|
| KAISHAN KL511 | 64–127 mm | 25 m | — |
| KG430 | 90–152 mm | 25 m | 13.0–20.0 m³/min |
| KG420B | 90–130 mm | 25 m | 10.0–17.0 m³/min |
| KZ5 | 90–115 mm | 21 m | — |
| KT5C | 90–115 mm | 25 m | — |
| KT5H | 90–127 mm | 24 m | — |
| KT11 | 90–140 mm | 32 m | — |
| ZT11 | 90–130 mm | 32 m | — |
| KG520 | 105–152 mm | 25 m | 15.0–22.0 m³/min |
| KZ9 | 115–165 mm | 21 m | — |
| KT12 | 115–152 mm | 28 m | — |
| KT9D | 115–165 mm | 24 m | — |
| KT15C | 140–190 mm | 36 m | — |
| KT25 | 152–203 mm | 35 m | — |
Deux remarques pour bien lire ce tableau. La colonne débit d'air correspond à la consommation du marteau dans cette plage de diamètres ; un tiret signifie que la machine embarque son propre compresseur. La colonne profondeur indique la capacité en un seul passage.
Équipements embarqués par chaque machine (caractéristiques publiées)
| Modèle | Poids | Moteur | Air embarqué | Marteau recommandé | Spécification tige |
|---|---|---|---|---|---|
| KAISHAN KL511 | 17 500 kg | 194 kW | — | Marteau hydraulique HC150/HC160 | T45/T51 × 3660 mm |
| KG420B | 4 150 / 4 350 kg | 58 kW (Yuchai YC4DK80-T302) | — | 3" (K3) / 4" (K4) | Φ64 × 3000 mm ou Φ76 × 3000 mm |
| KG430 | 5 250 / 5 700 kg | 73 kW (Yuchai YC4DK100-T304) | — | 4" (K4) | Φ76 × 2000 mm + Φ76 × 3000 mm |
| KG520 | 6 500 / 7 000 kg | 73,5 kW | — | 4" (K4) | Φ76 × 3000 mm ou Φ89 × 3000 mm |
| KG550 | 6 200 kg | 73,5 kW | — | K4, K5, K6, K8 | Φ76 / Φ89 / Φ102 mm |
| KG940A | 6 450 / 6 900 kg | 58 kW | — | 3"–6" | Φ76 × 3000 mm |
| KZ5 | 7 900 kg | 73,5 kW | — | 3" (K3) | Φ64 × 3000 mm |
| KT5C | 8 000 kg | 162 kW | 12 m³/min @ 15 bar | 3" | Φ64 × 3000 mm |
| KT5H | 9 500 kg | 162 kW | 13 m³/min @ 18 bar | 3" | Φ64 × 3000 mm |
| KZ9 | 9 300 kg | 86 kW | — | 4" / 5" | Φ76 (Φ89) × 3000 mm |
| ZT11 | 13 000 kg | 235 kW | 18 m³/min @ 22 bar | 3" / 4" | Φ64 / Φ76 × 4000 mm |
| KT9D | 13 000 kg | 295 kW | 20 m³/min @ 22 bar | 5" | Φ76 × 3000 mm |
| KT11 | 17 000 kg | 242 kW | 18 m³/min @ 20 bar | 3" / 4" | Φ64 / Φ76 × 4000 mm |
| KT12 | 17 500 kg | 264 kW | 20 m³/min @ 22 bar | 4" / 5" | Φ76 / Φ89 × 4000 mm |
| KT15C | 24 800 kg | 298 kW | 22 m³/min @ 24 bar | 4" / 5" / 6" | Φ89 / Φ102 × 4000–5000 mm |
| KT25 | 28 100 kg | 372 kW | 31 m³/min @ 25 bar | 5" / 6" | Φ102 / Φ114 / Φ127 × 5000–6000 mm |
| KT30 | 33 930 kg | 563 kW | 36 m³/min @ 35 bar | 8" (K8) | Φ140 × 9000 mm |
C'est dans ce tableau que se joue le plus souvent le choix entre machine séparée et machine intégrée. Les engins dotés d'un compresseur embarqué (du KT5C au KT30, ainsi que les familles ZT/KZ lorsqu'elles en sont équipées) forent en autonome ; la famille KG et la KL511 sont des porteurs et exigent un compresseur mobile dimensionné pour le marteau.
Le poids est le chiffre qui surprend les acheteurs. Une même plage de forage peut être couverte par un porteur de 4,2 t (KG420B) ou par une machine intégrée de 17,5 t (KT12). Adapter le poids de l'engin aux pistes de roulage et aux limites de transport fait partie intégrante du choix technique.
Choix selon le diamètre de forage
Le diamètre de trou que vous abattez est fixé par le plan de fragmentation et de chargement ; ce que vous choisissez, c'est la classe de marteau qui le couvre, et cette décision se répercute directement sur l'engin. Dans notre gamme, la plage 90–115 mm est couverte par les KZ5, KT5C et KG420B avec la classe de marteau 3 pouces ; la plage 90–152 mm est la plus utilisée en carrière et en petite exploitation à ciel ouvert, assurée par le KG430 et le KT5H ; la plage 105–165 mm exige la classe 4–5 pouces du KG520, du KZ9, du KT9D ou du KT12 ; la plage 140–203 mm revient au KT15C et au KT25 avec des marteaux 6 pouces ; et la plage 195–254 mm est le domaine du KT30 avec un marteau 8 pouces.
La plage de diamètres et la plage de marteaux doivent se recouvrir par conception. Si votre diamètre se situe tout en haut de la plage d'un marteau, le taillant travaille à son diamètre maximal et la machine à la limite de son budget d'air.
Choix selon la profondeur du gradin
La profondeur conditionne le train de tiges, et le train de tiges conditionne le temps de manutention. Jusqu'à environ 25 m, la plupart de nos machines de carrière forent en une seule passe ; au-delà, la réponse consiste généralement à ajouter des tiges plutôt qu'à changer d'engin. Deux conséquences en découlent. Le diamètre des tiges doit augmenter avec la profondeur pour garder le train rigide — nos machines de la classe 4 pouces utilisent des tiges Φ76 mm en longueurs de 3000 mm, tandis que la classe 6–8 pouces passe à des Φ89, Φ102, Φ114 et Φ127 mm en longueurs de 4000–6000 mm, et le KT30 utilise des Φ140 × 9000 mm. Et chaque raccord est un point où l'alignement et l'usure des filets se manifestent : les connexions filetées sont dimensionnées pour une taille de marteau, si bien que faire tourner un marteau 6 pouces sur un train prévu pour du 4 pouces est un problème de durée de vie des consommables qu'aucune habileté d'opérateur ne corrige. Si la profondeur de votre exploitation risque d'augmenter, choisissez le porteur en fonction de la profondeur que vous prévoyez dans trois ans.
Choix selon la roche
La roche intervient deux fois dans la décision : par sa dureté, qui détermine la pression de service, et par son abrasivité, qui détermine la face du taillant et l'intervalle de réaffûtage.
- Roche dure et abrasive (granite, basalte, porphyre quartzeux) : classe marteau haute pression. La famille K fonctionne entre 10 et 25 bar, le K80 entre 17 et 35 bar et le K10 entre 10 et 30 bar : chaque coup détache de la roche au lieu de la réduire en poussière.
- Roche mi-dure (calcaire, grès, la plupart des marbres) : les marteaux moyenne pression tels que M3A, M3AK et M30C à partir de 6 bar couvrent des trous de 90–110 mm à 5,5–12 m³/min, ce qui permet de garder un compresseur compact et une facture de carburant réduite.
- Terrains tendres, fracturés ou altérés (classe L2, 68–88 mm, 5 m³/min à 5 bar) : la basse pression suffit ; vouloir absolument utiliser un marteau haute pression dans une roche faible ne produit surtout que des déviations et du surforage.
L'abrasivité détermine la fréquence des remontées de tige : un bouton plat polit la roche au lieu de la casser, donc l'indicateur qui compte est le nombre de mètres entre deux réaffûtages, d'après vos propres relevés.
Outillage et air : une seule et même décision
Un engin sans le bon marteau, taillant, tige et compresseur n'est pas un système qui fonctionne. Une fois l'engin choisi, dimensionnez le compresseur sur la consommation d'air du marteau, pas sur l'engin.
Sur ces trois associations, deux seulement sont généralement vérifiées au moment de l'achat, et celle que l'on oublie — la consommation du marteau face au débit du compresseur — décide si l'engin atteindra un jour sa vitesse de pénétration nominale. La méthode complète de dimensionnement figure dans notre guide de choix d'un compresseur.
Étapes de sélection, dans l'ordre
- Fixez le diamètre du trou et sa variation prévisible (usure du taillant, alésage, conditions de terrain).
- Fixez la profondeur du gradin et le plan de forage que vous allez appliquer.
- Nommez le type de roche, sa dureté et son abrasivité.
- Convertissez votre objectif de production en trous par jour, puis en mètres par heure — ce chiffre vous indique la taille d'engin et le volume d'air réellement nécessaires.
- Choisissez entre split et intégré : intégré si l'engin change de gradin chaque semaine, split si un compresseur peut être partagé entre plusieurs engins.
- Dimensionnez l'ensemble air à partir de la consommation du marteau à la pression de service, puis ajoutez une marge.
- Validez la chaîne des consommables : modèle de marteau, queue de taillant et diamètre, diamètre de tige et filetage.
- Vérifiez le site et la chaîne de service : altitude, température, voies d'accès, poids de transport, et qui fournit les taillants, les tiges et les pièces de rechange du marteau.
Erreurs fréquentes
- Dimensionner le compresseur d'après le raccord d'air de la machine au lieu de la consommation du marteau.
- Utiliser un marteau surdimensionné dans un petit trou. Cela gaspille de l'air, casse les taillants et n'améliore pas la pénétration.
- Mélanger les queues. La queue de taillant, le marteau et le filetage de tige doivent appartenir à la même famille.
- Acheter la machine sans plan de consommables. Les taillants et les tiges sont le coût récurrent ; avec un long délai d'importation, le chantier s'arrête avant que la machine ne soit usée.
Liste de contrôle avant commande
- Diamètre du trou et variation prévue. 2) Profondeur du gradin et plan de forage. 3) Type et dureté de la roche. 4) Mètres ou trous requis par jour. 5) Altitude et conditions du site. 6) Possédez-vous déjà un compresseur. 7) Plan de consommables tiges et taillants.
Pour aller plus loin
- Meilleur compresseur pour le forage DTH — comment dimensionner l'ensemble d'air en fonction du marteau
- Guide de sélection des marteaux DTH — plages de trous, consommation d'air, queues
- Sélection des taillants DTH — queue, diamètre, face et boutons
- Coût de forage au mètre — ce qui détermine réellement votre coût
- Forage en mine à ciel ouvert, forage en carrière et forage en haute altitude — configurations par application
- Engins de forage pour mines de surface — toute la gamme à ciel ouvert
Conclusion
Choisissez la famille de marteau d'après le diamètre du trou, le train de tiges et la classe de porteur d'après la profondeur, et la pression d'après la roche. Dimensionnez ensuite l'ensemble d'air d'après le marteau, et non d'après la machine, et traitez la chaîne des consommables — queue de taillant, filetage de tige, capacité de réaffûtage — comme faisant partie du même achat. Les KG430, KG520 et KT11 se situent dans la plage 90–152 mm où se fait la majorité des travaux en carrière et à ciel ouvert ; les KT15C et KT25 prennent le relais au-dessus de 140 mm, et le KL511 couvre la plage des petits diamètres. Envoyez-nous le diamètre du trou, la profondeur et le type de roche et nous dimensionnerons tout le système comme un ensemble.