La présente invention concerne le domaine de la préparation et mise en œuvre des produits explosifs notamment des émulsions explosives utilisées dans l'industrie d'extraction de matière première et minière.

Ces produits sont systématiquement constitués à partir d'une émulsion de base dite inverse ou « eau dans huile » aussi appelée « matrice » obtenue par un mélange de : - une phase continue organique, constituée mélange de divers combustibles tel que huiles minérales, gasoil, et

- une phase aqueuse discontinue constituée de divers sels comburants en solution aqueuse.

Les matières premières comburantes les plus fréquemment utilisées dans cette industrie sont : le nitrate d'ammonium, le nitrate de sodium, le nitrate de calcium. En ce qui concerne les combustibles il s'agit du gasoil soit pur soit en mélange avec des huiles minérales neuves ou usagées, notamment d'huile moteur recyclée.

Pour conférer à ce mélange des caractéristiques de détonation améliorée, il faut, de manière connue, disperser en son sein de manière homogène des « porosités ». A ce jour, la méthode majoritairement employée dans l'industrie pour la sensibilisation des émulsions vrac ou en cartouches est la gazéification par voie chimique. Cela consiste à générer chimiquement et de manière la plus homogène possible des bulles de gaz dans le milieu. Les « porosités » ainsi obtenues vont former des points chauds, initiateurs de la détonation et ainsi contribuer à entretenir la propagation d'une onde de choc issue du système d'amorçage. Il existe d'autres moyens, bien connu pour créer ces « porosités » dans l'émulsion. On peut notamment disperser des corps creux de petite taille, comprise entre quelques dizaines et quelques centaines de microns. On peut citer parmi ceux-là les microbilles de verre, les billes de polymères thermoplastiques ou de polystyrène expansées.

La présente invention concerne la fabrication de charges explosives à partir d'une émulsion ou matrice que l'on sensibilise par mélange avec des réactifs qui réagissent avec l'émulsion et génèrent une gazéification par voie chimique. Plus particulièrement, mais de manière non limitative, pour réagir avec de l'ammonium de la dite matrice émulsion (ci-après M), on met en œuvre un réactif de gazéification (ci-après R) à base de nitrite de sodium ou équivalent en présence d'un catalyseur tel qu'un acide, notamment de l'acide acétique de la réaction chimique suivante : NH4 ⁺ + NO ^{2" ►} N2 + 2 H20

Cette réaction chimique génère de l'azote gazeux qui conduit à une diminution de la densité finale du produit de mélange obtenu. Généralement on passe d'une densité initiale di de la matrice M d i = 1 à 2 que l'on diminue à une valeur dj= 0.5 à 1.5 en fonction de la proportion de réactif R/M, typiquement d i = 1. et dj= 1.2 à 0.9.

Dans la suite du texte on entend ici par matrice ou émulsion, l'émulsion elle-même complétée par un composant catalyseur et de préférence aussi de l'eau pour servir de lubrifiant faciliter le déplacement de l'émulsion visqueuse au sein de la conduite de chargement.

En effet, la présente invention concerne plus particulièrement la mise en œuvre de ces produits au sein d'un trou dans lequel on place une charge d'amorçage et un fil de détonateur et dans lequel les produits explosifs (mélange émulsion + réactif de gazéification) sont transférés à l'aide d'une conduite flexible de chargement. Dans EP338707, on décrit une installation dans laquelle on mélange les deux composants émulsion et réactif de gazéification au niveau d'une sorte de lance rigide ou pistolet que l'on introduit en petites quantités dans un trou. Il ne s'agit pas d'une installation dans laquelle les produits sont stockés à distance en plus grandes quantités dans un camion et transférées à l'aide de tuyau(x) déroulé(s) depuis un enrouleur jusqu'à un trou de charge. Ce type d'installation ne peut être utilisé que pour charger des trous de petits diamètres (inférieurs à 50mm) comme il est insisté à plusieurs reprises dans ce document. Cette installation ne convient donc pas pour charger des trous avec des produits stockés à distance dans un camion et transférées au trou de charge à l'aide d'un tuyau déroulé depuis un enrouleur. En outre, les deux composants (émulsion et réactif de gazéification) sont introduits avec une pompe à deux corps et deux pistons laquelle ne permet pas de faire varier la proportion relative de deux composants dans le mélange en cours de remplissage du trou.

La présente invention concerne plus particulièrement un procédé dans lequel on réalise le mélange de l'émulsion et des réactifs de porosité sur le site de mise en œuvre de l'explosif et plus particulièrement dans un trou, notamment un trou de mine, que l'on alimente en charge explosive à l'aide d'une conduite de transfert depuis une installation où est fabriqué et/ou stockés la matrice émulsion à distance du trou. Typiquement le trou présente une profondeur de 5 à 30m et un diamètre de 5 à 50 cm. La matière première de base, la matrice émulsion, peut être produite sur site par une usine modulaire telle que décrite dans PCT/FR2014/050032 ou par l'intermédiaire d'installation mobile dénommée UMFE (Unité Mobile de Fabrication d'Explosif) donc des camions transportant des matériels utiles pour la fabrication qui se rendent sur le site d'utilisation (mines, carrières ou chantier de Travaux Publics) pour la production d'explosif. Le transfert et le mélange des 2 composants, émulsion d'une part et réactif de gazéification d'autre part pose un certain nombre de difficultés suivantes.

Habituellement, comme dans WO 97/24298 et EP 612971, les réactifs et catalyseur sont introduits ensemble et mélangés avec la matrice émulsion dans un mélangeur statique en amont de la conduite de chargement dont l'extrémité avale est introduite dans le trou de mines pour y transférer par pompage le produit explosif. La raison en est qu'il est ainsi possible de véhiculer le mélange dans une seule conduite que l'on déroule à partir d'un tambour d'enroulement à son extrémité amont situé à distance du trou typiquement de 30 à 100 m. D'autre part, on évite ainsi de placer à l'intérieur du trou des pièces métalliques tel que le mélangeur statique lequel par l'encombrement qu'il génère, gênerait ou rendrait plus difficile les manipulations dans le trou et surtout pour éviter des chocs avec le massif rocheux de ma paroi du trou pouvant provoquer des étincelles à proximité de la charge d'amorçage et/ou pouvant au contact du fil de détonateur endommagé celui-ci.

Dans US 5524 523, on décrit une installation de transfert des composants jusque dans le trou avec un conduit 12 contenant 3 tuyaux disposés côte à côte, parallèlement, un premier le tuyau 16 d'alimentation en en émulsion de base déjà en mélange avec un réactif de gazéification dénommé « gassing solution », les autres tuyaux servant à apporter d'autres additifs comme des produits dits de bourrage (« stemming »). Dans US 5524 523, émulsion et réactif de gazéification sont donc transférés déjà en mélange (non séparément) dans le même conduit 16 avant d'être introduits dans un mélangeur statique situé en sortie à l'extrémité avale du conduit 20 au sein duquel le mélange et la réaction des deux composants est achevée. Cette introduction des deux composants ensemble (émulsion et réactif de gazéification) en amont d'une même conduite présente cependant plusieurs inconvénients. La gazéification commence après l'introduction du réactif de gazéification et le mélange commence à être explosif à partir de l'introduction du réactif de gazéification donc dans la conduite de transfert ce qui crée des contraintes de montée en pression dans la conduite et des risques au regard de la sécurité car la conduite est remplie d'explosif. En outre, on ne peut pas faire varier la densité en temps réel en cours de remplissage du trou, car il y a une quantité relativement importante et indéterminable de façon fiable de produit contenue dans la conduite à prendre en compte. Et, de ce fait, si on veut faire varier la densité en temps réel du produit final arrivant dans le trou, en fonction de la puissance de l'explosion à produire, comme c'est le cas en pratique, il y a une quantité incertaine de réactif contenue dans la conduite difficile à estimer. Il n'est donc pas possible de contrôler de façon fiable et précise la valeur de la densité du produit arrivant dans le trou à partir de la composition introduite du fait de la diminution de la densité dans la conduite.

Un autre problème à la base de la présente invention concerne la mise en œuvre de produits explosif de mélange de densités différentes au cours du remplissage selon la profondeur du trou ou entre des trous différents. En pratique, il est avantageux de pouvoir réaliser un produit de densité plus élevée, environ 1.2 dans le fond du trou et une densité allégée d'environ 0.8 au sommet de la colonne. En effet, le fond de trou est plus difficile à détruire et requiert davantage d'énergie volumique explosive que les parties supérieures, et une d'explosion optimale dans un trou de mine que l'énergie explosive en colonne. D'autre part, le massif rocheux à détruire varie dans sa composition et son volume entre le trou de mine et la surface libre, selon la profondeur et aussi du fait des déviations résultant de l'inclinaison du trou de forage sensiblement cylindrique, et d'un trou à l'autre du fait des inclinaisons différentes variables de 0 à 25° des dits trous et de l'hétérogénéité de la composition massif rocheux.

La justification de faire un produit explosif plus faible en densité est aussi de diminuer le coût de revient du tir car si la densité diminue, cela signifie qu'il y a moins de masse de produit et donc un cout moindre de produit explosif.

Il est donc avantageux de pouvoir adapter l'énergie de l'explosif au massif rocheux de manière simple. US 2003/029346 et WO 97/24298 décrivent un procédé de production de de produits explosifs par mélange d'une émulsion et d'un réactif de gazéification. Dans US 2003/029346 et WO 97/24298, il est mentionné de faire varier les quantités relatives d'une émulsion et d'un réactif de gazéification en vue de faire varier la densité du mélange obtenu. Toutefois, dans US 2003/0229346, les modalités de transfert du produit explosif et/ou de des deux composants (émulsion et réactif de gazéification) ne sont pas abordées. En outre, les deux composants (émulsion et réactif de gazéification) sont mélangés à la main (« hand-held mixer ») à l'exemple 1 ou à l'aide d'une buse de pulvérisation («spray nozzle ») à l'exemple 2). Et, dans WO 97/24298, on décrit une installation embarquée sur un camion (« mobile manufacturing unit »), sur lequel les deux composants (émulsion et réactif de gazéification) sont transférés séparément vers un mélangeur statique embarqué sur le camion avant de transférer le produit explosif obtenu via un unique tuyau souple vers un trou de mine. Cette introduction des deux composants ensemble (émulsion et réactif de gazéification) en amont et transfert au sein d'une même conduite présente cependant les inconvénients explicités ci-dessus.

En conséquence, dans ces documents US 2003/0229346 et WO 97/24298, on ne décrit pas les conditions de mise en œuvre pour permettre de changer de façon précise et fiable, en temps réel, la densité du produit final en sortie de la conduite de transfert dans le trou en cours de remplissage sans avoir à purger et/ou sortir le tuyau du trou. En effet, dans la technique antérieure, comme dans US

2003/0229346 et WO 97/24298, la production de lots produit explosif de densités différentes n'est pas possible sans sortir le tuyau et purger le tuyau de chargement véhiculant sur une longue distance de produit explosif mélangé en amont à une distance relativement importante du trou. Selon le procédé standard, il faut donc faire des remplissages successifs de produits ayant des densités différentes en sortant le tuyau du trou et en le purgeant entre deux procédures de remplissage dans le même trou pour évacuer le produit explosif ayant une densité différente avant de produire un produit de densité différente pour éviter les mélanges de produits de densité différentes. Ceci est trop contraignant en temps et donc ne peut pas en pratique être réalisé. Donc avec le dispositif mis en œuvre classiquement, on réalise un produit à densité moyenne 1.2 pour toute la charge d'explosif. Il y a donc trop d'énergie volumique (produit de la densité et de l'énergie massique) consommée dans la colonne alors qu'une énergie explosive plus élevée au fond du trou et moins élevée en hauteur serait préférable.

Il est donc très avantageux de pouvoir faire varier la densité du produit dans un même cycle de production en temps réel de façon précise et faible.

Dans WO/2008039823, on décrit une installation dans laquelle on transfère les deux composants dans deux tuyaux séparés avec un tuyau externe hélicoïdal entourant le tuyau central principal de plus grand diamètre. L'extrémité avale du petit tuyau traverse la paroi et rejoint l'intérieur du plus grand tuyau de manière à ce que leurs extrémités avales coaxiales débouche dans une même buse. Ainsi on peut mélanger les deux composants le plus proche possible du trou dans une buse externe de mélange.

Mais, ce mode de réalisation présente les inconvénients suivants. Tout d'abord, ce tuyau complexe à composante hélicoïdale est relativement coûteux et fragile. En effet, en particulier, le tuyau externe contenant le produit le plus dangereux à savoir le réactif de gazéification est exposé en partie externe du tuyau laquelle subit fatigue et usure du fait de frottements contre les parois du trou, lors de son enroulement et déroulement et manipulation dans le trou. D'autre part, en pratique, on est amené à raccourcir régulièrement l'extrémité avale du tuyau laquelle se dégrade du fait frottements dans le trou lors des mises en place et retrait notamment par enroulement depuis un tambour d'enroulement à son extrémité amont. Or, l'arrivée du tuyau de transfert de réactif R à l'intérieur du tuyau d'amenée de la matrice M est incompatible avec le raccourcissement du tuyau à cette position. D'autre part encore, le réactif de gazéification doit être véhiculé sur un trajet hélicoïdal et donc sur une plus longue distance de tuyau que le tuyau central rectiligne de l'émulsion du fait de la disposition hélicoïdale du tuyau périphérique ce qui requiert des pertes de charge et donc force de pompage plus importantes.

Enfin, aucune disposition n'est décrite dans la technique WO 2008/039823 pour gérer la quantité respective de réactif et d'émulsion de base ou matrice ni leur mélange intime dans un mélangeur statique qui ne soit pas exposé dans le trou.

FR 2 131329 décrit un procédé pour faciliter le transfert d'un explosif visqueux dans une cavité, en véhiculant deux matières fluides dans des tuyaux coaxiaux pour former un dit explosif visqueux par mélange dans un mélangeur statique à son extrémité avale. Dans FR 2 131 329, le tuyau n'est pas mis en œuvre à partir d'un tambour sur lequel il est enroulé à une extrémité puis déroulé. L'alimentation et la mise en œuvre de tuyaux coaxiaux susceptibles d'être enroulés et déroulés sur un tambour soulèvent des difficultés à cause des torsions des dits tuyaux lors des enroulements et déroulements de dits tuyaux sur ledit enrouleur notamment des torsions au niveau des parties de tuyaux non enroulées en amont du tambour car ces parties de tuyaux sont entraînées en rotation sur elles-mêmes par rapport audit axe de rotation dudit tambour. Dans FR 2 131 329, il n'est pas mentionné de mélanger une émulsion explosive avec un réactif de gazéification ni a fortiori de faire varier la densité du mélange obtenu en continu et en temps réel en cours de dépose et remplissage d'un trou de mine en contrôlant les quantités relatives de réactif et d'émulsion mises en œuvre.

Dans WO 2014/123562 non publié à la date de priorité de la présente demande, on décrit une installation et un procédé dans lesquels on véhicule une émulsion et un réactif de gazéification dans un ensemble de deux tuyaux séparés mais solidarisés entre eux depuis un tambour d'enroulement sur un camion jusqu'à une buse 90 coopérant avec un mélangeur statique 60 disposés à l'extérieur de l'extrémité avale des tuyaux au niveau d'un trou de mine à remplir en produit explosif. Les complications de torsions des deux tuyaux sont résolues en mettant en œuvre deux tuyaux solidarisés entre eux sur toute leur longueur. Sur la figure 2, le petit tuyau est inclus dans l'épaisseur du grand tuyau.

Ce mode de réalisation présente les inconvénients suivants. Tout d'abord, ces tuyaux solidarisés entre eux sur toute leur longueur sont relativement coûteux et fragile. En effet, en particulier, le petit tuyau contenant le produit le plus dangereux à savoir le réactif de gazéification est peu protégé du fait qu'il est inclus dans l'épaisseur du grand tuyau véhiculant l'émulsion. Or, ce grand tuyau subit fatigue et usure du fait de frottements contre les parois du trou, lors de son enroulement et déroulement et manipulation dans le trou. D'autre part, l'arrivée du tuyau de transfert de réactif en périphérie du tuyau d'amenée de la matrice émulsion requiert la mise en œuvre d'une buse de raccordement 90 et d'un mélangeur statique 60 disposés à l'extérieur des tuyaux à leur extrémité avale et donc constituant des pièces métallique exposées dans le trou. Or, il est souhaitable d'éviter de placer à l'intérieur du trou des pièces métalliques tel que le mélangeur statique lequel peut donner lieu à des chocs avec le massif rocheux de la paroi du trou pouvant provoquer des étincelles à proximité de la charge d'amorçage et/ou pouvant au contact du fil de détonateur endommagé celui-ci. Enfin, aucune disposition n'est décrite dans WO 2014/123562 pour gérer de façon fiable la variation précise des quantités respectives de réactif et d'émulsion de base ou matrice notamment en sortie du petit tuyau.

Le but de la présente invention est donc de fournir une installation et un procédé de production de produit explosif améliorés comprenant la mise en œuvre de conduites flexibles de chargement dans un trou depuis un tambour sur lequel elles sont enroulées qui soient plus adaptés et donc plus fiables, plus sécurisés et plus simples à réaliser et mettre en œuvre d'une part et qui permettent de :

- mettre les deux composants en contact optimal l'un avec l'autre pour mélanger au niveau d'un mélangeur statique dans le trou en aval de la conduite de transfert déroulée depuis un tambour enrouleur,

- raccourcir sans difficultés les conduites de transfert lorsque leurs extrémités se dégrade par usure et frottement dans le trou, et

- changer de façon fiable et précise , en temps réel la densité du produit final en cours de chargement et production en sortie de la conduite de transfert dans le trou en cours de remplissage du trou en continu sans avoir à purger et/ou sortir le tuyau du trou, et

- tout en évitant les risques générer par la présence éventuelle de pièce métallique exposée non protégées dans le trou. Pour ce faire, la présente invention fournit une installation de production in situ de produit explosif par mélange (a) d'un produit visqueux, dénommé matrice, comprenant une émulsion inverse d'une phase aqueuse de comburant et phase huileuse de combustible et (b) un produit liquide contenant un composé chimique apte à réagir avec la dite matrice pour en augmenter le caractère explosif par gazéification, dénommé réactif de gazéification, la dite installation comprenant au moins :

- un premier réservoir contenant la dite matrice à base de dite émulsion explosive, et - un deuxième réservoir contenant ledit réactif de gazéification, et

- un premier circuit de transfert de dite matrice comprenant au moins un premier tuyau au moins en partie flexible coopérant avec une première pompe et une première vanne, apte à transférer la dite matrice séparément jusqu'à un premier mélangeur, de préférence un premier mélangeur statique, et

- un deuxième circuit de transfert de dit réactif de gazéification comprenant au moins un deuxième tuyau au moins en partie flexible coopérant avec une deuxième pompe et une deuxième vanne, apte à transférer le dit réactif de gazéification séparément jusqu'au dit premier mélangeur, et

-le dit deuxième tuyau est disposé entièrement à l'intérieur du premier tuyau formant un ensemble de tuyaux coaxiaux, ledit premier dispositif de mélange étant disposé à l'intérieur du premier tuyau à son extrémité avale, ledit deuxième tuyau se terminant juste en amont dudit premier mélangeur.

On comprend que le diamètre externe du dit deuxième tuyau est inférieur au diamètre interne du dit premier tuyau de sorte que la dite matrice est véhiculée sans contact avec le réactif de gazéification, dans l'espace annulaire entre les deux tuyaux d'une part, et d'autre part le flux de matrice permet de disposé le deuxième tuyau sensiblement co- axialement au premier tuyau sans qu'il soit besoin de centraliseur, le réactif de gazéification étant véhiculé séparément sans contact avec la matrice jusqu'à ce qu'il débouche dans le mélangeur statique au sein duquel un mélange intime des deux produit est réalisé pour produire le produit explosif en sortie du mélangeur statique à l'extrémité avale du premier tuyau.

Dans la présente description, on entend par « amont » et « aval », la position en référence au sens d'écoulement des fluides au sein des tuyaux depuis les réservoirs vers le premier mélangeur et vers la sortie débouchant dans le trou de dépose du produit explosif en sortie de premier mélangeur.

On comprend que -en opération- l'extrémité aval de l'ensemble de tuyaux coaxiaux est inséré dans un trou destiné à être rempli de produit explosif sortant dudit premier mélangeur.

Ainsi, d'une part, seul le premier tuyau est en contact avec l'extérieur et notamment les parois du trou pendant les opérations protégeant les autres matériel et évitant notamment d'endommager le fil de détonateur entre autres ; et, d'autre part, on peut en contrôlant les débits relatifs de matrice et réactif de gazéification contrôler quasiment en temps réel la densité du produit explosif obtenu, au fur et à mesure du remplissage du trou en continu et donc faire varier la densité du produit explosif , à savoir sa puissance explosive selon la profondeur à laquelle il est disposé dans le trou ou d'un trou à l'autre dans différents trous comme explicité ci-après en liaison avec le procédé selon l'invention.

On entend ici, de manière connue de l'homme de l'art, par « mélangeur statique », un dispositif contenant des éléments mécaniques aptes à créer une modification dans le mouvement d'un fluide en mouvement le parcourant créant des mouvements tourbillonnaires permettant le mélange sans apport d'énergie pour déplacer lesdits éléments mécaniques autre que celle apportée par le mouvement du fluide. Le plus souvent les mélangeurs statiques consistent en tube contenant une ou plusieurs structures tridimensionnelles favorisant l'apparition de tourbillons lors du passage d'un flux de fluide dans la direction longitudinal du tube.

Plus particulièrement, l'ensemble de tuyaux coaxiaux est relié à un tambour enrouleur, et est enroulé au moins en partie ou apte à être enroulé sur ledit tambour enrouleur, l'extrémité avale de l'ensemble de tuyaux coaxiaux étant disposé dans ou au-dessus d'un trou pour explosion, de préférence un trou de forage sensiblement cylindrique dans lequel on a placé une charge d'amorçage d'explosif et un détonateur relié en surface par un fil de détonateur.

Typiquement, on met en œuvre un tambour enrouleur de 30 à 80cm de diamètre pour 10 tours d'enroulement de tuyaux de 30 à 100m de long avec des diamètres externes de premier tuyau de 30 à 50mm et diamètres internes de 25 à 40mm et diamètres externes de deuxième tuyau de 5 à 15 mm avec un diamètre internes de 3 à 10mm.

Selon la présente invention, les dits premier et deuxième tuyaux sont connectés coaxialement l'un à l'autre à leurs extrémités amont par une première pièce de connexion comprenant un manchon à paroi cylindrique externe et une pièce coudée interne, la dite première pièce de connexion étant de préférence solidaire d'un tambour enrouleur sur lequel est enroulé au moins en partie ou apte à être enroulé le dit ensemble de tuyaux coaxiaux, la dite première pièce de connexion comprenant :

- un premier orifice d'entrée, formant une ouverture amont dudit manchon et disposée axialement dans une direction longitudinale (XX') la paroi cylindrique dudit manchon, ledit premier orifice d'entrée étant relié à une partie, de préférence une partie rigide, du dit premier circuit de transfert de dite matrice, et

- un deuxième orifice d'entrée, disposé latéralement au niveau de la paroi cylindrique dudit manchon, formant une ouverture amont de la dite pièce coudée traversant la paroi cylindrique dudit manchon et disposée perpendiculairement à la dite direction longitudinale (XX'), ledit deuxième orifice d'entrée étant relié à une partie, de préférence une partie rigide, du dit deuxième circuit de transfert de dit réactif de gazéification, et

- un premier orifice de sortie, formant une ouverture avale dudit manchon et disposée axialement dans ladite direction longitudinale (XX') de la paroi cylindrique dudit manchon, ledit premier orifice de sortie étant relié par un premier raccord à joints tournants à l'extrémité amont d'une partie rigide dudit premier tuyau en amont d'un dit tambour enrouleur, d'une partie rigide dudit premier tuyau en amont d'un dit tambour enrouleur, et

- un deuxième orifice de sortie, disposé axialement dans ladite direction longitudinale (XX') de la paroi cylindrique dudit manchon, formant une ouverture avale de la dite pièce coudée à l'intérieur dudit manchon, ledit deuxième orifice de sortie étant relié par un deuxième raccord à joints tournants à l'extrémité amont du dit deuxième tuyau de transfert de dit réactif de gazéification. On comprend qu'en amont de la dite première pièce de connexion les dits premier et deuxième circuits sont séparés et s'étendent depuis les dits premier et deuxième réservoirs dans des directions différentes et la dite première pièce assure la connexion coaxiale des deux premier et deuxième tuyaux en aval de celle-ci, les deux flux de dite matrice et dit réactif restant toutefois séparés jusqu'au premier mélangeur. Ledit premier tuyau ou tuyau externe est solidarisé au dit deuxième tuyau ou tuyau interne seulement au niveau d'une pièce de connexion et alimentation en amont du dit tambour décrite ci-dessus.

Selon la présente invention, la fixation des extrémités amont des dits premier et deuxièmes tuyaux sur les dits premier et deuxième orifices de sortie de la dite première pièce de connexion se fait par l'intermédiaire de deux premier et respectivement deuxième raccords à joints tournants autorisant chacun séparément la rotation sur elle-même par rapport audit axe longitudinal (XX') des extrémités amont des dits premier et respectivement deuxième tuyaux, les dits première pièce de connexion et dits raccords à joints tournants étant disposés en amont d'un dit tambour enrouleur de sorte que les dits premier et deuxième orifices de sortie sont disposés dans l'axe de rotation XX' du dit tambour. Cette caractéristique est particulièrement avantageuse car elle évite les torsions des dits premier et deuxième tuyaux lors des enroulements et déroulement de dits tuyaux sur ledit enrouleur lorsque les parties amont non enroulées des dits tuyaux sont entraînées en rotation sur elle-même par rapport audit axe de rotation dudit tambour de façon différentiée. Les raccords du type dénommé « raccord à joints tournants » sont bien connus de l'homme de l'art, et sont constitués essentiellement de deux pièces reliées entre-elles par des joints toriques et des jeux de roulements à billes autorisant le mouvement rotatif de l'une d'elles par rapport à l'autre autour d'un axe commun, chaque pièce étant apte à être raccordée à un élément distinct. Ici, il s'agit d'une pièce tubulaire de raccord apte à être raccordée à des éléments tubulaires.

On comprend que la fixation des extrémités des différents tuyaux sur la dite première pièce de connexion, éventuellement sur dits raccords à joints tournants, se fait par l'intermédiaire de raccord rigide. Plus particulièrement, le dit deuxième tuyau comprend à son extrémité avale, à l'intérieur du dit premier tuyau, un clapet apte à s'ouvrir et laisser le flux de dit réactif de gazéification sous la pression dudit flux lorsque la deuxième pompe est actionnée et apte à rester fermer et empêcher des fuites de réactif de gazéification lorsque la deuxième pompe est désactivée.

Cette caractéristique est importante pour permettre un contrôle fiable et précis de la variation en temps réel en cours de remplissage du trou de la densité du produit explosif obtenu par mélange de ladite matrice et du dit réactif de gazéification. Plus particulièrement, selon d'autres caractéristiques:

- le dit premier tuyau comprend au moins une partie rigide coudée de premier tuyaux assemblée à une partie flexible de premier tuyau de manière étanche et réversible par un collier, ladite partie rigide coudée s'étendant en partie en amont du dit tambour et étant solidaire de celui- ci et apte à être entraînée en rotation autour de l'axe de rotation dudit tambour lorsque ledit tambour est actionné en rotation, ladite partie flexible de premier tuyau étant apte à être enroulée autour du dit tambour, et

- ledit deuxième tuyau comprend deux parties flexibles reliées entre elles par un raccord étanche et réversible rigide du type à union double, la partie flexible de dit deuxième tuyau disposée en amont du dit raccord du type union double étant plus courte que la partie flexible de dit deuxième tuyau disposée en aval, ledit raccord du type à union double étant disposée au niveau du dit tambour ou en amont de celui-ci, de préférence à proximité du dit collier.

Ainsi, lorsque l'on veut raccourcir le dit deuxième tuyau du fait du raccourcissement réalisé à l'extrémité avale du premier tuyau lorsque celui-ci est usé et endommagée, il est aisé d'ouvrir le premier tuyau au niveau du dit collier en amont du tambour, de dérouler l'ensemble de tuyaux coaxiaux, et de sortir la partie avale de dit deuxième tuyau pour la raccourcir ; et ceci sans avoir à désaccoupler la partie amont du deuxième tuyau flexible au niveau du raccord à joint tournant ni sortir ledit premier mélangeur.

On peut aussi- lorsque l'on veut faire fonctionner une installation sans variation de densité - sortir complètement le deuxième tuyau, obturer ledit deuxième, orifice d'entrée et connecter une dérivation du deuxième circuit d'arrivée de réactif de gazéification sur le dit premier circuit en amont d'un deuxième mélangeur en amont dudit tambour. Il n'y a plus dans ce cas de circulation coaxiale de matrice et réactif de gazéification.

Les raccords du type dénommé à « union double » sont bien connus de l'homme de l'art, et sont constitués essentiellement de l'assemblage d'au moins trois paires de pièces de raccordement male/femelle fonctionnant par liaisons démontables. Plus particulièrement, une butée tubulaire creuse comprenant une ouverture centrale longitudinale est disposée de manière amovible à l'extrémité avale du premier tuyau pour retenir le dit premier mélangeur à l'intérieur du premier tuyau en laissant passer le produit explosif par l'ouverture centrale de la dite butée, un filetage sur une paroi externe cylindrique permettant de visser et ainsi fixer de manière amovible la dite butée contre la paroi interne dudit premier tuyau, de préférence à l'aide d'une clé de vissage apte à coopérer avec l'extrémité avale de ladite ouverture centrale longitudinale pour visser à l'intérieur dudit premier tuyau ou dévisser la dite butée pour la sortir dudit premier tuyau. Cette caractéristique permet de protéger le mélangeur statique et surtout de pouvoir le sortir facilement pour couper l'extrémité avale du premier tuyau lorsque celle-ci est endommagée ou usée, avant de réintroduire le dit premier mélangeur puis la dite butée.

Plus particulièrement, selon une caractéristique originale de l'invention, le dit premier mélangeur est un mélangeur statique comprenant une pluralité d'ailettes présentant chacune une surface hélicoïdale, de préférence s'étendant dans sa direction axiale sur une longueur correspondant à un pas de la courbe hélicoïdale correspondante, les dites surfaces hélicoïdales étant supportées par une même tige de renfort à laquelle elles sont fixées de façon juxtaposées dans la direction longitudinale du dit premier tuyau, les dites surfaces hélicoïdales successives étant décalées angulairement en rotation par rapport à leur axe virtuel commun de surface hélicoïdale coïncidant sensiblement avec un axe longitudinale du dit premier tuyau d'axe coaxial au dit premier tuyau, le diamètre des dites surfaces hélicoïdales étant sensiblement identique ou juste suffisamment inférieur au diamètre interne du premier tuyau pour autoriser la rotation des dites ailettes sous l'effet de la pression des flux de matrice et réactif en mélange les traversant. Ce type de mélangeur fabriqué selon l'invention est plus fiable mécaniquement et plus performant dans les conditions de mise en œuvre selon l'invention. Plus particulièrement, une unité centrale de commande et contrôle automatisé comportant des moyens électroniques pilotés par un logiciel avec une clavier été/ou interface graphique, permet de commander et contrôler les quantités et débits respectifs de dite matrice et/ou de préférence dit réactif de gazéification, et faire varier la densité du produit explosif obtenu, en commandant et contrôlant des première et/ou deuxième vannes et/ou contrôlant les vitesses des dites première et/ou deuxième pompes, de préférence la dite unité centrale étant supporté sur un véhicule motorisé, de préférence encore ledit véhicule supportant les dits premier et deuxième réservoirs et dites première et deuxième pompe.

La présente invention fournit aussi un procédé de production in situ de produit explosif à l'aide d'une installation selon l'invention comprenant les étapes dans lesquels : 1) on transfère un produit visqueux de dite matrice, et un produit liquide de dit réactif de gazéification, dans des dits premier et respectivement deuxième tuyau coaxiaux, et

2) on mélange la dite matrice et le dit réactif de gazéification dans un dit premier mélangeur, et 3) on dépose ledit produit explosif en sortie du dit premier mélangeur, dans un trou pour explosion, de préférence un trou de forage sensiblement cylindrique dans lequel on a précédemment placé une charge d'amorçage d'explosif et un détonateur relié à un fil de détonateur remontant en surface. Le procédé selon l'invention permet de faire varier les proportions respectives de réactif de gazéification et de matrice émulsion entrant dans le mélangeur pour changer en temps réel la densité du produit arrivant dans le trou et ce lors d'une seule et même procédure de remplissage. Ceci est rendu possible, entre autre, du fait que les réactifs R et matrice M sont mis en contact juste avant le mélangeur et que le produit explosif déposé dans le trou sort directement du dit mélangeur. Il est donc ainsi possible -selon l'invention- d'adapter automatiquement l'énergie de l'explosif au massif rocheux de manière simple en faisant un seul remplissage d'explosif en continu ou dans un même cycle de production, une seule séquence de pompage d'explosif , une seule séquence en continue signifiant ici que l'on met le tuyau de dépose dans le trou, puis actionne la pompe de transfert et dépose et ressort le tuyau qu'après remplissage du trou jusqu'au niveau souhaité.

Si le trou est profond, on peut retirer le tuyau progressivement au fur et à mesure du remplissage du trou en enroulant le tuyau sur le tambour.

Le procédé selon l'invention permet donc de modifier quasiment en temps réel la densité du produit et donc de l'énergie massique de l'explosif, celle-ci étant inversement proportionnelle à sa densité, et plus particulièrement, de faire varier la densité du produit permet d'avoir une densité élevée, dans le fond du trou et une densité allégée dans la colonne en hauteur.

Typiquement, on réalise des trous de 5 à 30 m de profondeur et de diamètre de 5cm à 20 cm, et on définit au moins deux de préférence 4 quantités de produit explosifs pour 4 valeurs de densité correspondant à des énergies massique de 2 à 5 MJ/kg (10 ⁶ J/Kg), notamment des densités de 0.5 à 1.5.

En pratique la quantité de produit explosif correspond sensiblement à la quantité de dite matrice car la quantité relative de réactif est de l'ordre de 0.1 à 2% seulement par rapport au poids de produit explosif obtenu.

Plus particulièrement, on commande et contrôle les quantités et débits de dite matrice et de dits réactif de gazéification de manière à produire un dit produit explosif de densité de valeur déterminée en sortie de premier mélangeur. Plus particulièrement, on fait varier la densité du produit explosif obtenu en cours de remplissage selon la quantité de produit explosif déposé et/ou selon la profondeur à laquelle on dépose le produit explosif dans un même trou ou d'un trou à l'autre dans différents trous. Plus particulièrement, on choisit et commande des quantités déterminées de produits explosifs ayant des valeurs de densité déterminées différentes respectivement à déposer successivement dans un trou en cours de remplissage, de préférence en continu.

De préférence, on choisit parmi une pluralité de valeurs de densité prédéterminées correspondant à des énergies explosive massique de 2 à 5 MJ/Kg (10 ⁶ J/Kg), de préférence des densités entre 0.5 et 1.5.

En pratique la quantité de produit explosif correspond sensiblement à la quantité de dite matrice dans la quantité relative de réactif est de l'ordre de 0.1 à 2%.

Typiquement, pour des trous de 5 à 30 m de profondeur et de diamètre de 5cm à 20 cm, on définit 4 quantités de produit explosifs pour 4 valeurs de densité de 0.8 à 1.2.

Plus particulièrement, à l'étape 1), on transfère séparément les dite matrice et dit réactif de gazéification depuis des dits premier et respectivement deuxième réservoirs dans des premier tuyau et respectivement deuxième tuyau coopérant avec une première pompe et une première vanne et respectivement une deuxième pompe et une deuxième vanne, et on commande et contrôle un débit constant de dite matrice en contrôlant la vitesse de la première pompe et/ou l'ouverture de la dite première vanne, et on fait varier le débit de dit réactif de gazéification en en contrôlant la vitesse de la deuxième pompe et/ou l'ouverture de la dite deuxième vanne.

Plus particulièrement, on commande et contrôle un débit constant de dite matrice en contrôlant la vitesse de la première pompe à l'aide d'un capteur de vitesse de la dite première pompe, et on fait varier le débit de dit réactif de gazéification en en contrôlant la vitesse de la deuxième pompe à l'aide d'un débitmètre.

En effet, de façon connue de l'homme de l'art, des abaques permettent pour une valeur de densité donnée, les débits respectifs de réactif de gazéification y et de dite matrice x varient linéairement selon une formule y= ax + b. Les valeurs d a et b dépendent de la composition des dits réactifs de porosité et dite matrice. Des abaques fournissent des graphiques de dits débits de réactif en L/min par rapport à des valeurs de débit de dite matrice en Kg/min. Ainsi, pour une valeur de débit de matrice d fixée, il suffit de faire varier le débit de réactif de gazéification.

D'autre part, du fait que le produit visqueux est plus difficilement contrôlable et qu'il est plus aisé de faire varier et contrôler le dédit d'un fluide liquide, il est avantageux de travailler à flux de matrice constant et en faisant varier le débit de réactif de gazéification.

Typiquement ; en pratique, pour produire un produit explosif de densité de 0.5 à 1.5, on met en œuvre:

- une dite matrice de densité de 1 à 1.7 d'une émulsion de base dite inverse ou « eau dans huile » obtenue par un mélange de (a) une phase continue organique, constituée mélange d'huiles minérales et gasoil, et (b) une phase aqueuse discontinue de divers sels comburants en solution aqueuse à base de nitrate d'ammonium et/ou nitrate de sodium et/ou nitrate de calcium, à un débit de 25 à 300 Kg/min. (min. = minute), de préférence de 100 à 150 kg/min., et

- une solution dit réactif de gazéification de densité de 0.5 à 1.5 à base de nitrite de sodium et/ou thiocyanate de sodium, à un débit de 0.1 à 2 L/min ;

- dans un ratio de débit de réactif/ matrice variant de de 0.1 à 2 L/ lOOKg de la proportion. Plus particulièrement, lorsque l'extrémité avale du premier tuyau est usée et/ou endommagée, on réalise les étapes suivantes : a) on retire le dit premier mélangeur du dit premier tuyau, b) on coupe l'extrémité avale du premier tuyau usée et/ou endommagée, c) on replace le dit premier mélangeur à l'intérieur du dit premier tuyau, d) on désassemble l'extrémité amont de la partie flexible du dit premier tuyau, et on extrait une partie amont du dit deuxième tuyau et on désassemble une première partie amont de deuxième partie avale de deuxième tuyau flexible, et e) on sort du premier tuyau et on raccourcit la dite deuxième partie avale de deuxième tuyau flexible, puis on la replace dans le dit premier tuyau et on la raccorde à nouveau à la partie amont du deuxième tuyau restée à l'intérieur d'une partie amont rigide du premier tuyau.

D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront mieux à la lecture de la description qui va suivre, faite de manière illustrative et non limitative, en référence aux dessins annexés sur lesquels :

- la figure 1 représente une unité mobile de fabrication d'explosifs 1 (abrégée « UMFE ») à savoir un camion 1 transportant le matériel de l'installation selon la présente invention sur son châssis arrière la, et

- la figure 1A représente le déploiement d'un ensemble de tuyaux coaxiaux 6 déroulés depuis un enrouleur 5 à l'arrière dudit camion, et

- la figure 1B représente une vue en coupe d'un trou de forage 11 réalisé dans un massif rocheux 15 dans lequel est déposé du produit explosif 10, l'extrémité avale ouverte de l'ensemble de tuyaux coaxiaux 6 selon l'invention disposée dans le trou, et

- la figure 2 représente un schéma de montage des matériels de l'installation selon la présente invention en vue de la mise en œuvre du procédé selon l'invention, et

- la figure 3 représente le détail d'une vue en perspective de l'enrouleur 5, et

- la figure 3A représente une vue en coupe verticale au niveau de la première partie rigide 6ia du tuyau externe 6i de l'ensemble de tuyaux coaxiaux 6, et

- les figures 4A et 4B sont des vues en coupe d'une dite première pièce de connexion 3 et ensemble de deux raccords à joints tournants 4i et 4 ₂ , et

- la figure 4C est une vue montrant le montage dudit deuxième tuyau ou tuyau interne de transfert de réactif de gazéification 6 ₂ sur ladite première pièce de connexion 3 et le deuxième raccord à joint tournant 4 ₂ , et

- les figures 5A, 5B et 5C représentent différentes vues relatives à l'introduction du premier mélangeur statique 7 à l'intérieur et à l'extrémité avale du premier tuyau 6i en aval du clapet 6 ₄ de l'extrémité avale 6 ₄ du deuxième tuyau 6 ₂ .

Description détaillée

Une installation 1 de production de produits explosifs 10 in situ c'est-à-dire sur le site d'utilisation de l'explosif, à savoir, plus précisément au niveau d'un trou de forage 11 selon l'invention, comporte les matériels suivants agencés de la manière suivante : - un camion 1 supporte sur son châssis arrière la un premier réservoir 1-1 contenant un produit constitué principalement d'une émulsion explosive dénommée « matrice », et

- un deuxième réservoir 1-2 contenant un réactif de gazéification notamment à base de nitrite de sodium et de thiocyanate, et

- un troisième réservoir 1-3 contenant un catalyseur de réaction, à savoir un acide notamment de l'acide acétique et destiné à catalyser la réaction de la matrice avec le réactif de gazéification pour dégager un gaz comme décrit ci-après, et - un quatrième réservoir d'eau 1-4, et

- un cinquième réservoir de nitrates 1-5.

Le camion 1 supporte également sur son châssis la les différentes pompes suivantes :

- une première pompe 2-1 disposée en sortie du premier réservoir 1-1 et destinée à transférer la matrice du premier réservoir 1-1 vers le trou de forage 11 par l'intermédiaire d'un premier circuit comprenant une canalisation de transfert de matrice la puis un ensemble de tuyaux coaxiaux 6 décrit ci-après, et

- une deuxième pompe 2-2 disposée en sortie du deuxième réservoir 1-2 destinée à transférer le réactif de gazéification depuis son deuxième réservoir 1-2 dans un deuxième circuit comprenant une canalisation de transfert de réactif lb vers l'ensemble de tuyaux coaxiaux 6 tel que décrit ci-après, et

- une troisième pompe 2-3 destinée à transférer le catalyseur depuis son réservoir 1-3 jusque dans le premier réservoir 1-1, et

- une pompe 2-5 et/ou vis d'extraction destinée à transférer le nitrate du cinquième réservoir 1-5 vers ledit premier réservoir 2-1 - une pompe 2-4 destinée à transférer l'eau du quatrième réservoir 1-4 dans un circuit le vers le premier circuit la de transfert de la matrice de façon à lubrifier le produit visqueux que constitue la matrice et faciliter son transfert au sein d'un premier tuyau de transfert 6i comme décrit ci-après.

La jonction du circuit d'eau le sur le premier circuit de matrice la se fait par une pièce ld dénommée « anneau injecteur d'eau de lubrification ». La fonction de l'eau est uniquement la lubrification de la matrice pour une diminution des pertes de charges. La canalisation constituant un premier circuit de transfert de matrice la relie le premier réservoir 1-1 à un premier tuyau flexible 6i externe de l'ensemble de tuyau 6 enroulé sur un enrouleur 5. Et, le deuxième circuit de transfert de réactif de gazéification lb comprend des canalisations depuis le deuxième réservoir 1-2 jusqu'à un deuxième tuyau 6 ₂ interne de transfert de réactif de gazéification de l'ensemble de tuyaux 6 enroulé sur l'enrouleur 5. Le deuxième tuyau 6 ₂ est disposé à l'intérieur du premier tuyau 6i et se positionne sensiblement de manière coaxiale à l'intérieur du tuyau 6i lorsque du fait du flux de matrice passant dans l'espace annulaire entre le premier tuyau 6i et le deuxième tuyau 6 ₂ lorsque l'on transfère ladite matrice vers le trou de forage 11.

Le camion 1 supporte également un mélangeur statique dénommé « deuxième mélangeur » statique 2-6, en amont de l'ensemble de tuyau coaxiaux 6. Le camion 1 supporte également sur son châssis arrière la des vannes comprenant :

- une première vanne VI en sortie du réservoir 1-1 monté sur la première canalisation la de transfert de matrice, et

- en aval de la première pompe 2-1, une deuxième vanne V2 en sortie du deuxième réservoir 1-2 de transfert de réactif de gazéification coopérant avec le deuxième circuit lb de transfert de réactif de gazéification en amont de la deuxième pompe 2-2, et

- une vanne d'isolement l-2a en amont du deuxième réservoir de réactif de gazéification 1-2, et - une troisième vanne V3, vanne trois voies permettant d'alimenter une canalisation de dérivation lb-1 du deuxième circuit lb de réactif de gazéification connecté à la première canalisation de transfert de matrice la en aval de la première vanne VI mais en amont dudit deuxième mélangeur statique 2-6. En amont du deuxième mélangeur 2-6 se trouve connectée une dérivation d'injection d'air le, rejoignant le premier circuit la de matrice en aval de la première vanne VI. On peut ainsi par envoi d'air comprimé, nettoyer l'ensemble du circuit en aval, à volonté, notamment entre deux utilisations. Le camion 1 supporte également sur son châssis arrière la une unité de commande centrale 9 comportant un clavier 9a et/ou une interface graphique 9b, coopérant avec un logiciel apte à commander l'actionnement des dites pompes et desdites vannes.

En aval de la troisième vanne V3, le circuit de transfert de réactif de gazéification lb rejoint le premier circuit de transfert de matrice la en aval du deuxième mélangeur 2-6 au niveau d'une pièce de connexion dénommée première pièce de connexion 3 qui assure la connexion entre la première canalisation la et la deuxième canalisation lb juste en amont de l'ensemble de tuyaux coaxiaux 6 enroulés sur l'enrouleur 5, de manière à ce que le flux de réactif de gazéification soit transféré dans le deuxième tuyau interne 6 ₂ et le flux de matrice provenant du premier circuit la soit transféré à l'intérieur du premier tuyau 6i et à l'extérieur du deuxième tuyau 6 ₂ dans l'espace annulaire entre la paroi interne du premier tuyau6i et le deuxième tuyau 6 ₂ , tel que décrit ci-après. La vanne V3 permet, en forçant la circulation du réactif de gazéification vers la dérivation lb-1 d'obtenir un premier mode de fonctionnement de l'installation selon un procédé traditionnel dans lequel on mélange le réactif de gazéification et la matrice au sein du mélangeur 2-6 en amont de l'ensemble de tuyaux de transfert 6 jusqu'au trou de forage 11. Dans ce mode de réalisation traditionnel, le produit explosif 10 produit au sein du mélangeur 2-6 est véhiculé sur une longue distance, c'est-à-dire tout le long d'un long tuyau rejoignant le trou de forage 11. Le châssis la du camion 1 supporte également en amont de la deuxième pompe 2-2 et en aval du deuxième réservoir 1-2 un filtre 2-5. Par ailleurs, le châssis la supporte également :

- en aval de la deuxième pompe 2-2, un débitmètre 2-2a du type à section variable, tel que commercialisé par la société KROHNE (FR) sous la référence H250/RR/MXX/ESK, la deuxième pompe 2-2 étant du type à piston notamment telle que commercialisée par la société CAT PUMPS (USA) sous la référence CAT2XX, et

- un capteur de vitesse 2-la du type compte tours monté sur le moteur hydraulique de la pompe tel que commercialisé par la société DANFOSS (FR) sous la référence 151-5662 indiquant la vitesse de rotation de la première pompe 2-1, la première pompe 2-1 étant une pompe volumétrique dite à cavité progressive entraînée par un moteur hydraulique du type commercialisé par la société DANFOSS sous la référence par exemple OMS160EM151F-3023. Plus particulièrement, La pompe envoie des signaux puisés selon un nombre déterminé connu d'impulsion par tour au capteur de vitesse 2-la de sorte qu'on peut connaître la quantité de produit débité par la pompe, par étalonnage en fonction du nombre de tours de ladite première pompe.

En aval de la première pompe 2-1, sont également montés sur le premier circuit 1-a différents capteurs à savoir, un capteur de pression du fluide de matrice la-1, un capteur de température la-2, et un capteur de détection d'absence de débit de flux de matrice la-3. En effet, la pression du flux de matrice dans la canalisation la ne doit pas dépasser 20 bars et de même la température doit rester inférieure à 70 °C pour des raisons de sécurité, au risque que l'émulsion explosive ne devienne trop sensible. En effet, l'émulsion explosive devient plus sensible à la décomposition rapide lorsque la pression et la température augmentent. Pour mieux appréhender ce risque, on a déterminé la pression limite de 20bar à l'aide d'un dispositif spécifique de sécurité appelé MBP (« Minimum Burning Pressure »). Un dispositif 2-2b coopérant avec la deuxième pompe 2-2 est une soupape de sécurité servant à faire baisser la pression lorsque la pression se situe au-delà d'un niveau seuil.

Selon une caractéristique originale de la présente invention, un deuxième tuyau de transfert de réactif de gazéification est disposé à l'intérieur d'un premier tuyau 6-1 de transfert de matrice, pour former un ensemble de tuyau 6 selon la disposition suivante.

Les deux canalisations indépendantes de transfert de matrice la et transfert de réactif de gazéification lb se rejoignent au niveau d'une première pièce de connexion 3 originale selon la présente invention décrite sur les figures 4A, 4B et 4C.

La première pièce de connexion 3 comprend un manchon principal à paroi cylindrique externe 3a ouvert à ses extrémités amont 3ia et aval 3ib formant ainsi un premier orifice d'entrée 3ia à section circulaire en amont et un premier orifice de sortie 3ib en aval à section circulaire, disposés tous les deux selon un axe longitudinale XX' de ladite enveloppe 3a correspondant à l'axe de rotation du tambour 5.

Le premier orifice d'entrée 3ia comporte un filetage 3 ₃ a de sorte que l'extrémité filetée d'un raccord lai fileté à l'extrémité avale de la première canalisation la de transfert de matrice peut y être fixé par vissage. En extrémité avale de la première pièce de connexion 3 l'extrémité amont du premier tuyau 6i et l'extrémité amont du deuxième tuyau 6 ₂ sont montées de manière coaxiale sur des premier orifice de sortie 3ib et respectivement deuxième orifice de sortie 3 ₂ b coaxiaux à l'extrémité avale de ladite première pièce de connexion 3 via un premier raccord à joint tournant 4i et respectivement un deuxième raccord à joint tournant 4 ₂ .

Le premier orifice de sortie 3ib comporte une surface externe filetée 3 ₃ b à la surface externe de l'extrémité avale de la paroi d'enveloppe cylindrique 3a sur lequel on peut visser l'extrémité femelle d'un premier raccord à joint tournant 4i dont l'extrémité avale comporte un filetage périphérique externe 4iC sur lequel sera vissé un raccord femelle 6id à l'extrémité amont d'une première partie rigide 6-la du premier tuyau 6i. Sur la figure 4B, on a représenté la structure connue de ce type de premier raccord à joint tournant 4i comportant des joints toriques d'étanchéité 4id et des roulements à billes 4ie assurant la coopération entre deux pièces tubulaires 4ia et 4ib juxtaposés dans la direction axiale XX'. Ladite première pièce 4^ comporte une extrémité femelle amont vissée sur le filetage externe 3 ₃ b de l'extrémité mâle de la pièce 3 formant le premier orifice de sortie 3ib. Une deuxième partie 4ib avale du premier raccord à joint tournant 4i comprend à son extrémité avale, le filetage externe 4iC coopérant avec le raccord d'extrémité 6id du premier tuyau 6i. Les roulements à billes 4^ et joints toriques 4id autorisent la rotation de la première partie rotative 4ib du premier raccord joint tournant 4i autour de l'axe XX' commun de la première pièce de connexion 3 et du raccord tournant 4i par rapport à la première partie 4ia fixe du raccord à joint tournant 4^ Ainsi, l'extrémité amont du premier tuyau 6i peut tourner sur elle-même en cas de torsion lors de son enroulement sur l'enrouleur 5 comme décrit ci-après. La paroi d'enveloppe 3a contient une pièce coudée interne 3b comportant une première partie tubulaire s'étendant dans une direction perpendiculaire à l'axe longitudinal XX' de la paroi 3a et définissant un deuxième orifice d'entrée 3 ₂ a traversant ladite paroi 3-a et sur lequel est vissé l'extrémité filetée d'un raccord terminal lb' de la deuxième canalisation lb d'amené de réactif de gazéification.

La pièce coudée 3b comporte également une partie tubulaire disposée axialement dans l'intérieur de la pièce 3 et formant un deuxième orifice de sortie 3 ₂ b sur lequel est vissé une première pièce fixe amont 4 ₂ a d'un deuxième raccord à joint tournant 4 ₂ comprenant une deuxième pièce avale 4 ₂ rotative juxtaposée dans la direction longitudinale axiale XX'. Ladite première pièce amont 4 ₂ a coopère avec la deuxième pièce avale 4 ₂ b par des joints étanches et roulements à billes (non représentés), autorisant la rotation de ladite deuxième pièce 4 ₂ b du deuxième rapport à joint tournant 4 ₂ autour de l'axe XX'. L'extrémité amont du deuxième tuyau 6 ₂ est fixée sur ladite deuxième pièce rotative 4 ₂ b du deuxième raccord à joint tournant 4 ₂ , par l'intermédiaire d'une pièce raccord d'extrémité 6 ₂ c.

On peut utiliser des raccords à joint tournant de référence TP 1100M/F commercialisé par la société PACQUET INDUSTRIE (France).

La première pièce de connexion 3 et les deux raccords à joints tournant 4i et 4 ₂ sont disposés juste en amont d'un tambour enrouleur 5 supportés par une structure ou poutre 5a. Sur le tambour enrouleur 5, on enroule une partie flexible avale 6ib du premier tuyau 6i reliée à une partie rigide amont 6ia par un collier amovible 6iC.

La partie rigide amont 6ia du premier tuyau 6i solidaire à la fois de la première pièce de connexion 3 via le premier raccord à joint tournant 4i et solidaire également du tambour enrouleur 5 est donc entraînée en rotation avec le tambour enrouleur 5 autour de l'axe de rotation XX' commun du tambour enrouleur 5 et desdits raccords à joint tournant 4i et 4 ₂ et de la pièce de connexion 3. La partie rigide 6ia présente différents coudes, de sorte que sa partie amont ( en amont du tambour) est disposée selon la direction axiale XX' de la première pièce de connexion 3 tandis que sa partie avale au niveau du collier 6iC est disposée dans une direction tangentielle d'une partie cylindrique 5-1 du tambour enrouleur 5 ou suit la courbe de ladite partie cylindrique du tambour sur laquelle peut s'enrouler la deuxième partie flexible 6ib du premier tuyau 6i lorsqu'on actionne en rotation le tambour enrouleur 5.

Le deuxième tuyau 6 ₂ disposé à l'intérieur du premier tuyau 6i mais comporte deux parties flexibles 6 ₂ a et 6 ₂ b reliées entre-elles par un raccord à union double 6 ₃ . Ce raccord à union double 6 ₃ est du type bien connu de l'homme de l'art tel que par exemple un raccord à union double de référence SS-400-6 commercialisé par la société SWAGELOK (USA) aussi dénommé sous l'appellation « tube fitting ». Ce type de raccord à union double 6 ₃ coopère avec des pièces de raccord d'extrémités 6 ₂ d et 6 ₂ e aux extrémités respectivement des premières parties flexibles amont 6 ₂ a et aval 6 ₂ b du deuxième tuyau 6 ₂ . Le raccord union double 6 ₃ est disposé juste en aval du collier 6iC de sorte que lorsque l'on ouvre et/ou retire le collier 6iC pour séparer les deux parties de premier tuyau 6ia et 6ib, on peut extraire le deuxième tuyau 6 ₂ et désaccoupler les deux parties 6 ₂ a et 6 ₂ b de deuxième tuyau 6 ₂ et ainsi facilement raccourcir autant que de besoin la partie avale 6 ₂ b lorsque l'on a précédemment été amené à raccourcir l'extrémité avale usée de la partie flexible 6ib du premier tuyau 6i comme décrit ci- après.

L'extrémité avale du deuxième tuyau 6 ₂ comporte un clapet anti retour 6 ₄ , par exemple du type commercialisé par la société SWAGELOK sous la référence SS-4-HC-1-4.

Le clapet 6 ₄ se trouve situé le plus près techniquement possible de l'extrémité amont d'un premier mélangeur statique 7 disposée à l'extrémité avale du premier tuyau 6i. Le clapet 6 ₄ s'ouvre sous la pression de réactif de gazéification parcourant le tuyau 6 ₂ quand la pompe 2 ₂ fonctionne; et le clapet 6 ₄ se ferme quand la deuxième pompe 2-2 s'arrête et que la pression de flux de réactif de gazéification diminue. Comme représenté sur la figure 4C, le clapet 6 ₄ est relié à un raccord 6 ₂ f à l'extrémité avale de la conduite interne 6 ₂ par un deuxième raccord à union double 6 ₄ a.

Pour la partie flexible 6ib de premier tuyau 6i, on peut utiliser un flexible thermoplastique de diamètre externe de 42 mm et de diamètre interne de 32 mm, de 30 à 100 m de long. Pour le deuxième tuyau 6 ₂ , on utilisera des conduites thermoplastiques de diamètre externe de 13,2 mm et diamètre interne de 8.3 mm.

Le premier mélangeur 7 est constitué de huit ailettes à surface hélicoïdale 7a fixées de manière juxtaposées dans la direction XiXi' du premier mélanger et du premier tuyau 6i, sur une tige 7b. La tige 7b forme des ondulations de sorte que toute la surface de chaque ailette hélicoïdale se trouve fixée sur ladite tige dans la direction longitudinale ΧιΧι' du premier tuyau 6i et du premier mélangeur 7 inséré à l'intérieur du premier tuyau 6i. La tige 7b est donc ondulée de sorte à suivre le contour ou le = profil des éléments hélicoïdaux 7a. La tige 7b constitue donc un renfort de par ce type de fixation. Les ailettes 7a sont juxtaposées les unes contre les autres dans la direction longitudinale ΧιΧι', mais les différentes portions de surfaces hélicoïdales ne sont pas continues hélicoïdalement, c'est-à-dire sont qu'elles sont décalées angulairement de façon à optimiser les performances dudit mélangeur notamment décalés à 90° successivement par rapport à l'axe XiX .

L'ajout de la tige 7b supportant les ailettes hélicoïdales 7a est une caractéristique originale de la présente invention car dans les conditions de mise en œuvre à l'intérieur d'un tuyau de faible diamètre selon la présente invention, le mélangeur statique subit des pressions importantes. Et il a été constaté qu'en l'absence de tige support, un simple soudage aux extrémités des ailettes 7a pour les maintenir reliées entre-elles comme dans la technique antérieure est insuffisant.

Plus précisément, les éléments hélicoïdaux présentent un diamètre de sensiblement 30mm, une épaisseur des surfaces hélicoïdales d'environ 2mm, une longueur d'environ 50mm et un décalage angulaire d'environ 90°, la longueur totale du mélangeur étant d'environ 400mm.

Le flux de réactif de gazéification sortant du clapet 6 ₄ et le flux de matrice arrivant au niveau du clapet 6 ₄ à l'extérieur de celui-ci, peuvent se mélanger intimement au niveau du premier mélangeur 7, de par la forme hélicoïdale des ailettes dont le diamètre est juste inférieur au diamètre interne du premier tuyaux 6i .

De préférence, les différents éléments hélicoïdaux sont à pas à sens inversé successivement. L'écoulement de matière à travers le mélangeur statique dans la direction longitudinale ΧιΧι', devient laminaire et est divisé en courants partiels par un premier élément hélicoïdal 7a, puis redivisé au passage d'un élément hélicoïdal 7a suivant et ainsi de suite. La rotation du produit provoquée par la forme des modules hélicoïdaux 7a accentue les phénomènes de mélange. En principe, les éléments hélicoïdaux 7a ne sont pas eux-mêmes en mouvement et en tout état de cause, aucune source de puissance n'est requise autre que celle apportée par lesdites pompes pour vaincre la perte de charge induite par les chicanes que forment les successions de dits éléments hélicoïdaux 7a.

Selon une caractéristique originale de la présente invention, l'extrémité avale du premier tuyau 6i en aval du premier mélangeur statique 7 est équipée d'une butée 8 comportant une surface externe fileté 8a apte à être vissée contre la paroi interne 6ie de l'extrémité avale 6if du premier tuyau 6i. Le fluide de produit explosif obtenu par mélange de la matrice et du réactif de gazéification au sein de premier mélangeur statique 7 peut s'écouler à travers un orifice cylindrique central 8b de la butée 8. Comme représenté sur la figure 5C, une clé 8i comportant des ergots 8ia coopérant avec des encoches 8bl à la périphérie de l'extrémité avale de la butée 8 permet de visser et dévisser la butée 8 à volonté.

L'orifice central 8b de la pièce de de butée 8 permet le passage large du produit explosif et évite des effets indésirables pouvant résulter d'une augmentation de la pression de pompage ou de blocage intempestifs liés à l'accumulation de produits explosifs à ce niveau. En pratique, le diamètre interne de l'ouverture centrale de la pièce de butée 8 est d'environ 20 mm. La butée 8 a pour fonction essentielle de retenir le mélangeur statique 7 au sein de l'extrémité avale du premier tuyau 6i. Le dévissage de la butée 8 permet de sortir le premier mélangeur 7 de l'extrémité avale du premier tuyau 6i et ainsi de pouvoir couper l'extrémité avale du tuyau 6i lorsque celle-ci est endommagée après un certain nombre d'utilisations du fait que la surface externe de l'extrémité avale du tuyau 6i en contact avec les parois des trous de forage 11 constituées de massif rocheux 15 ont tendance à endommager l'extrémité avale du tuyau 6i pendant l'opération comme décrit ci-après.

On peut également retirer le premier mélangeur 7, si on ne souhaite pas mettre en œuvre un procédé selon l'invention faisant varier la densité du produit explosif produit en continu lors d'un cycle de production. Dans ce cas, on retire le deuxième tuyau 6 ₂ de l'intérieur du premier tuyau 6i en réalisant le désaccouplement au niveau du collier le comme décrit ci-dessus ou en déconnectant le conduit lb et en fermant ledit deuxième orifice d'entrée 3 ₂ a par un bouchon et en orientant la vanne trois voies V3 de sorte que tout le réactif de gazéification passe par la canalisation lbi et se mélange au flux de matrice en amont du deuxième mélangeur 2 ₆ . En sortie de deuxième mélangeur, le produit explosif est transféré via le conduit 6i à un trou de forage dans lequel l'extrémité avale 6if du tuyau 6i est disposée. Le mélangeur statique 7 en pratique s'étend sur une longueur de 0,5 à 1 mètre de sorte que le produit explosif produit se trouve en quantité réduite à l'intérieur du premier flexible 6i. Ainsi, il est possible de faire varier la composition et donc la densité du produit explosif 10, quasiment en continu et en temps réel en sortie du tuyau 6i en adaptant les proportions relatives de débit et/ou de composition de réactif de gazéification et de matrice transférés dans lesdits premier et deuxième tuyaux, comme décrit dans le procédé de production de produit explosif décrit ci-après. Avantageusement, on met en œuvre un procédé selon l'invention dans lequel on fait varier la densité du produit explosif produit en continu lors du remplissage d'un trou de forage 11 en un seul passage, c'est-à-dire, sans avoir à relever le tuyau 6 en cours de remplissage, comme décrit ci-après. L'émulsion est constituée de composants suivants :

- huile minérale et/ou de vidange de moteur : 6,5 %,

- gasoil : environ 1%,

- agents tensioactifs non ioniques: 1%,

- nitrates d'ammonium et/ou de calcium et/ou sodium : environ 75%,

- eau : environ 15 à 20 %.

A l'émulsion ci-dessus ainsi obtenue, on ajoute des nitrates d'ammonium et/ou de calcium dans une proportion de 15 à 35% et un catalyseur par exemple d'acide acétique dans une proportion de 0,5 à 2%, auquel on peut également rajouter de l'aluminium (sous forme de poudre de granulométrie comprise entre environ ΙΟΟμιτι et 2mm) dans une teneur de 1 à 10 % en poids également. On obtient ainsi, ladite matrice selon la présente description au sein du premier réservoir 1-1.

Un exemple de formulation de matrice est donc : - huile minérale et/ou de vidange moteur : 4.55%, - gasoil : 0.7%

- agents tensio-actif : 0.7%

- nitrate d'ammonium en solution : 52.5%

- eau : 11.55%

- nitrate d'ammonium solide en poudre : 30%

A cette matrice, s'ajoute selon le procédé de la présente invention, un réactif de gazéification qui est ici notamment une solution aqueuse d'environ 20% de nitrite de sodium et 80% d'eau pouvant comprendre des catalyseurs tels que thiocyanate de sodium, formiate de sodium, nitrate de zinc et/ou nitrate de calcium.

Le procédé de sensibilisation de la matrice consiste en une réaction chimique entre ledit réactif de gazéification et le nitrate d'ammonium contenu dans ladite matrice. Cette réaction chimique dégage un gaz, en l'espèce le nitrite réagi avec le nitrate pour former de l'azote gazeux, qui engendre une sensibilisation du produit par la création de « points chauds », c'est-à-dire d'interstices dans le produit de mélange permettant la propagation de l'onde de choc, donc la détonation du produit explosif. Le produit est donc rendu explosif du fait de cette sensibilisation. L'augmentation de la quantité de bulles de gaz diminue la masse volumique du produit et donc l'énergie explosive obtenue pour un volume constant de trou (énergie volumique).

La densité de l'émulsion de base (non supplémentée) ci-dessus décrite est par exemple d'environ 1.4 à 1.6 et la densité de l'émulsion supplémentée définissant ladite matrice telle que décrite ci-dessus, avant mélange avec le réactif de gazéification est de 0.8 à 1.3.

La densité du produit de mélange avant réaction de gazéification au sein dudit premier mélangeur est de 1,25 à 1,45 selon les proportions respectives de quantités et/ou débits de dite matrice et dit réactif de gazéification et la densité du produit explosif après gazéification est de 0,8 à 1,2. L'énergie moyenne d'un produit explosif 10 de densité 1.2 est de 3,7 MJ/kg soit 4,44 MJ/L. Ainsi, pour un produit explosif de densité de 0,5 à 1,5 l'énergie explosive sera de 1,85 à 5,55 MJ/L.

Pour un débit Y de réactif de gazéification en L/min (produit/liquide) en fonction d'un débit de matrice X en kg/min de produit visqueux, la relation Y = aX + b est donnée par des abaques avec des valeurs de a et b différentes selon les valeurs de densité d du produit explosif obtenu après gazéification résultant de la réaction entre ladite matrice et le réactif de gazéification par mélange intime au sein du mélangeur statique. Ainsi, les valeurs différentes de a et b sont par exemple ici :

- pour d = 0,8, Y = 0,0117X + 0,002, et

- pour d = 0,9, Y = 0,0085X + 0,0012, et

- pour d = 1, Y = 0,006X, et

- pour d = 14, Y = 0,0039X + 0,0019, et

- pour d = 1,2, Y = 0,0021X.

Il existe donc une relation linéaire entre X et Y suivant la densité finale du produit explosif 10 résultant de la réaction par mélange intime des deux produits. L'unité de contrôle et commande automatisée 9 permet de contrôler les vannes proportionnelles VI et V2 régulant les débits de matrice et de réactif de gazéification, et l'actionnement et vitesse des moteurs des pompes 2-1 et 2-2. Les débits X et Y sont fournis par étalonnage du capteur de vitesse 2-2a de la pompe 2-2 pour les valeurs de X (kg/min) et par le débitmètre 2-2a pour le débit Y de réactif de gazéification (L/min).

En pratique, du fait que le réactif de gazéification R ₂ est en plus faible quantité et sous forme liquide il est plus facile d'en contrôler le débit de sorte qu'on opère avec un débit de matrice constant X = 125 kg/min. Ainsi, l'opérateur conduisant l'installation choisi les densités successives de produit explosif 10 souhaitées ainsi que les quantités correspondantes pour chaque densité en fonction de son analyse des besoins dans le trou de forage concerné compte tenu de l'environnement de massif rocheux 15 autour du trou à abattre. X étant constant, Y le débit de réactif de gazéification est déterminé automatiquement à partir de l'abaque en fonction de la densité souhaitée. En pratique, pour chaque trou de mine 11, l'opérateur choisira jusqu'à quatre densités différentes appelées dl, d2, d3 et d4. Les densités dl à d4 de produits explosifs à réaliser et les quantités correspondantes sont entrées au niveau de l'unité centrale 9 via un clavier tactile 9a apparaissant à l'écran de l'interface graphique 9b. L'opérateur peut alors lancer un cycle de pompage.

L'unité de commande centralisée et automatisée 9 commande alors automatiquement la régulation du flux et donc du débit de réactif R2 pour un débit de matrice M donné. Ainsi, par exemple, le cycle de production d'un trou cylindrique de 20 m de profondeur et 115mm de diamètre suivant sera réalisé comme suit pour une matrice supplémentée présentant une densité, dans l'exemple ci-après, d'environ 1,3 :

- on charge 20 kg de produits explosifs de densité 1,2 à une valeur de 0,21 L/min avec par exemple un débit de réactif de gazéification de 0,21 L/min, et

- on change de consigne et on donne l'ordre de charger 25 kg de produit explosif 10 de densité 1 qui viendront donc se déposer pardessus les 20 kg de produits explosifs de densité 1,2 précédemment déposés au fond du trou depuis l'extrémité avale du tuyau 6 en mettant en œuvre par exemple un débit de réactif de gazéification de 0,60 L/min ; puis - on charge 50 kg de produits explosifs à densité de 0,9, pardessus le produit explosif précédemment déposé, en mettant en œuvre par exemple un débit de réactif de gazéification de 0,80 L/min, puis

- on charge au sommet de la colonne, 30 kg de produit explosif 10 de densité d = 0,8, obtenu en transférant par exemple un débit de réactif de gazéification de 0,90 L/min.

L'unité centrale automatisée 9 permet donc de commander et contrôler les valeurs de débit de réactif de gazéification comme décrit ci-dessus, simplement en réglant la vitesse du moteur hydraulique de la deuxième pompe 2-2 transférant le réactif de gazéification, et en maintenant un débit sensiblement constant de 125 kg/min de dite matrice. Un tel contrôle et régulation de débit du réactif de gazéification permet de faire varier, quasiment en temps réel la valeur de densité de produit obtenu en sortie de premier mélangeur statique 7 et déversé directement dans le trou de forage, du fait de l'automatisation du contrôle et de la régulation du débit de réactif de gazéification par l'unité centrale 9.

L'unité centrale 9 peut offrir des fonctions supplémentaires avantageuses telles que l'importation et l'exportation des données, de consignes et de résultats en termes de quantité, débit et densité.

Le procédé selon l'invention est aussi avantageux en ce qu'il engendre une amélioration au niveau de la sécurité, le produit de mélange ne devenant explosif uniquement au bout du tuyau flexible 6 _lf évitant donc le transport sur une longue distance de produit dangereux au sein du tuyau.

Le système d'introduction coaxiale du réactif de gazéification pour l'amener au contact de ladite matrice favorise un mélange intime plus rapide et plus efficace des deux composants ce qui induit, non seulement : - la possibilité de faire varier en temps réel de façon optimale la densité du produit obtenu en mélange avec la matrice, mais aussi

- l'amélioration de la sécurité du procédé et enfin,

- une plus grand fiabilité mécanique de l'installation dans la mesure où aucun matériel n'est requis à l'extérieur du tuyau de dépose du produit explosif pouvant être en contact avec les autres composants nécessaires pour générer l'explosion que sont la charge d'amorçage 12, le détonateur 13 et surtout le fil de détonateur 14 qui est souvent source d'accident en cas de choc de produits métalliques à proximité. En ce qui concerne la variation de la densité du produit obtenu quasiment en temps réel, il y a lieu d'observer que la quantité de produit contenu au sein de l'extrémité avale du tuyau 6i se limite au produit explosif produit gazéifié dans la deuxième partie avale du mélangeur statique, soit pour un mélangeur de 50 cm de long dans un tuyau 6i de 32 mm de diamètre interne, une quantité inférieure à 0.5kg d'une valeur relativement négligeable par rapport aux quantités de produits explosifs de différentes densités qu'il y a lieu d'introduire, on peut donc considérer que la variation de densité est ainsi obtenue quasiment en temps réel par modification des ratios de débit de réactif de gazéification et de matrice.

La mesure de la densité peut s'effectuer par pesée à l'air libre dans un pot calibré de volume connu.

Le procédé de production de produit explosif à densité variable selon la présente invention, consiste donc à faire varier la gazéification du produit explosif dans le trou de mine, de façon quasiment instantanées afin d'obtenir une différenciation de la densité de produit explosif dans la colonne au sein du trou de mine, tout en ne réalisant qu'une seule passe de chargement.